一种模拟坐姿越野滑雪的智能训练设备的制作方法

本发明涉及运动器械技术领域，更具体的说是涉及一种模拟坐姿越野滑雪的智能训练设备。

背景技术：

越野滑雪是冬奥会的传统项目，越野滑雪，尤其是坐姿越野滑雪，其成绩非常依赖于技术动作和运动员上肢输出功的大小。越野滑雪是个大场景的运动，在室外雪场中，教练难以时刻跟踪运动员来完成技术动作监督和纠正。这就需要我们在室内能有对应的专有训练设备，保证运动员能够在局部空间模拟室外的越野滑雪过程。

当前也有一些特定的室内滑雪训练设备，例如现有的坐姿滑雪模拟仪器，利用双手拉动斜上方的两个抓手，抓手通过绳索连接飞轮提供阻力。这一设备通过统计飞轮转速计算上肢输出功。但是其问题在于这个统计的是双手拉力的输出，而不是滑雪动作的输出功。

虽然本领域中有人又对上述设备进行了改进，设计了雪杖+滑轨的结构，雪杖连接滑轨，滑轨再通过绳索连接飞轮提供阻力，这样就能统计到滑雪动作的上肢输出功。虽然之前的研究和设计，对于模拟越野滑雪这一运动已经有了初步探索，但是其中还有很多问题，比如：

1.坐姿滑雪是残奥项目，其中不同运动员涉及残疾部位不同发力方式不同，座椅不仅仅是区分坐姿、跪姿两种，而是需要满足适当范围内调节角度的功能；

2.对于当前的上肢输出功都是通过统计滑雪动作对飞轮或者配重块做功完成，是否还有其它相关参数辅助统计，比如滑雪过程中雪橇向前的冲力一直没有能够采集到；

3.以上设备通过姿态捕捉系统，能够分析身体各个关节角度，但是没有采集人体边界力，无法进行精确的人体动力学分析，也就不能得到滑雪过程中人体重要肌肉群受力情况；

4.正确的滑雪姿势是双臂平行发力，但是对于越野滑雪过程中的实地路况可能会涉及到发力不均匀，或者不能平行发力，这种情况下的身体重要肌肉群受力情况测量分析都需要有特定的滑道模式来辅助完成；

因此，如何提供一种模拟坐姿越野滑雪的智能训练设备是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种模拟坐姿越野滑雪的智能训练设备，以解决上述背景技术部分所提出的问题之一，除了能够实现模拟坐姿滑雪过程，并统计上肢输出功，同时能够同步测量雪橇前冲力、依据不同运动员调整座椅角度，实现非常规滑雪姿势的姿态和受力测量，辅助运动员和教练员更好的完成室内坐姿滑雪训练过程。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种模拟坐姿越野滑雪的智能训练设备，包括底架和安装在所述底架上的训练座椅、恒阻力装置、可调雪杖导轨和雪杖插接滑块机构；

所述训练座椅安装在所述底架的中间，所述训练座椅包括座椅底座和位于所述座椅底座上的座椅；所述座椅底座包括座椅底座底板、座椅底座滑轮、座椅底座滑轨、座椅底座前端力传感器、座椅底座前限位挡块和座椅底座后限位挡块；其中所述座椅底座滑轨安装在所述底架上，所述座椅底座滑轮安装在所述座椅底座底板的下方，并且所述座椅底座滑轮与所述座椅底座滑轨滑动配合；所述座椅底座前限位挡块和所述座椅底座后限位挡块均安装在所述底架上，且分别位于所述座椅前方的后方；所述座椅底座前端力传感器安装在所述座椅底座前限位挡块上，与所述座椅底座底板对应设置；

所述座椅包括座椅框架、座椅座板、座椅座板力传感器、座椅靠背、座椅靠背力传感器和座椅角度调节机构；其中所述座椅座板和所述座椅靠背均安装在所述座椅框架上，并且所述座椅座板力传感器位于所述座椅座板与所述座椅框架之间，所述座椅靠背力传感器位于所述座椅靠背与所述座椅框架之间；所述座椅框架通过所述座椅角度调节机构安装在所述座椅底座底板上；

所述恒阻力装置安装在所述训练座椅的前方，所述恒阻力装置包括砝码轨道、连接线、转向滑轮和配重砝码，其中所述砝码轨道竖直设置在所述底架上，所述配重砝码滑动设置在所述砝码轨道上；所述转向滑轮设置在所述砝码轨道的顶端；所述连接线一端与所述配重砝码连接，另一端绕过所述转向滑轮与所述雪杖插接滑块机构连接；

所述可调雪杖导轨安装在所述训练座椅的后方，所述可调雪杖导轨对称设置有两个，分别位于所述训练座椅的两侧；所述可调雪杖导轨靠近所述训练座椅的一端与所述底架铰接，另一端通过导轨角度调节机构与所述底架的端部连接；

所述雪杖插接滑块机构包括雪杖滑块、雪杖端部压力传感器和雪仗连接套管，其中所述雪杖滑块嵌入所述可调雪杖导轨内，与所述可调雪杖导轨滑动配合，并且与所述连接线连接；所述雪仗连接套管通过铰链与所述雪杖滑块铰接；所述雪杖端部压力传感器安装在所述雪仗连接套管与所述铰链之间。

本发明实现模拟坐姿越野滑雪这一运动过程；采集坐姿越野滑雪过程中的上肢输出功、坐姿越野滑雪过程中的雪橇前冲力、人体边界受力，其中人体边界受力主要是指滑道通过雪杖传给手臂的支反力、座椅给臀部的支撑力、座椅靠背给腰部的支撑力；通过结构实现座椅角度可调、滑道角度可调以完成在不同座椅角度、不同滑道角度下的各种参数测量。

优选的，在上述一种模拟坐姿越野滑雪的智能训练设备中，所述座椅底座上还设置有座椅锁紧件，所述座椅锁紧件包括锁紧杆和锁紧帽，所述锁紧杆底端与所述底架固定连接，顶端穿过所述座椅底座底板上开设的锁紧孔与所述锁紧帽连接，所述锁紧杆与所述锁紧孔间隙配合，并且所述锁紧帽直径大于所述锁紧孔的孔径，使所述座椅底座底板能够相对座椅锁紧件发生一定的位移，并且锁紧帽的设置有效防止了所述座椅的侧翻。

优选的，在上述一种模拟坐姿越野滑雪的智能训练设备中，所述座椅角度调节机构包括两个铰接支板和两个调节支板，两个所述铰接支板分别与所述座椅框架的两个后脚铰接；所述调节支板上开设有弧形调节孔，所述座椅框架的两个前脚分别通过座椅定位螺栓与对应的所述调节支板连接，所述座椅定位螺栓位于所述弧形调节孔内；松动座椅定位螺栓的螺母后，能够使座椅定位螺栓在所述弧形调节孔内滑动，调整好角度后，拧紧座椅定位螺栓的螺母，使座椅定位螺栓和螺母能够夹紧在所述调节支板的当前位置，实现固定定位。

优选的，在上述一种模拟坐姿越野滑雪的智能训练设备中，所述配重砝码包括砝码、砝码滑块和砝码安装杆，所述砝码滑块嵌入所述砝码轨道内，并与所述砝码轨道滑动配合；所述砝码安装杆与所述砝码滑块固定连接，多个所述砝码安装在所述砝码安装杆上，通过调节砝码的数量，对阻力进行调节。

优选的，在上述一种模拟坐姿越野滑雪的智能训练设备中，所述底架上安装有用于对所述连接线进行导向的导向滑轮。

优选的，在上述一种模拟坐姿越野滑雪的智能训练设备中，所述导轨角度调节机构包括调节固定块和调节臂，所述调节固定块安装在所述底架上，并且所述调节固定块上设置有导轨定位螺栓，所述调节臂上开设有条形调节孔，所述导轨定位螺栓伸入所述条形调节孔内，松动导轨定位螺栓的螺母后，能够使导轨定位螺栓在所述条形调节孔内滑动，调整好角度后，拧紧导轨定位螺栓的螺母，使导轨定位螺栓和螺母能够夹紧在所述调节臂的当前位置，实现固定定位。

优选的，在上述一种模拟坐姿越野滑雪的智能训练设备中，所述连接线为钢丝绳。

优选的，在上述一种模拟坐姿越野滑雪的智能训练设备中，所述雪仗连接套管内插有雪仗，训练时将雪仗的底端插入所述雪仗连接套管内，并进行连接。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种模拟坐姿越野滑雪的智能训练设备，本发明方案通过设计结构和力学传感器系统，除了能够实现模拟坐姿滑雪过程，并统计上肢输出功，同时能够同步测量雪橇前冲力；依据不同运动员调整座椅角度，能够测量人体边界力，从而辅助完成人体动力学分析、实现非常规滑雪姿势的姿态和受力测量辅助运动员和教练员更好的完成室内坐姿滑雪训练过程。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1-2附图为本发明的立体图；

图3附图为训练座椅的结构示意图；

图4附图为雪杖插接滑块机构的结构示意图；

图5附图为恒阻力装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种模拟坐姿越野滑雪的智能训练设备，除了能够实现模拟坐姿滑雪过程，并统计上肢输出功，还能够同步测量雪橇前冲力、依据不同运动员调整座椅角度，实现非常规滑雪姿势的姿态和受力测量，辅助运动员和教练员更好的完成室内坐姿滑雪训练过程。

实施例：

一种模拟坐姿越野滑雪的智能训练设备，包括底架1和安装在底架1上的训练座椅2、恒阻力装置3、可调雪杖导轨4和雪杖插接滑块机构5；

训练座椅2安装在底架1的中间，训练座椅2包括座椅底座和位于座椅底座上的座椅；座椅底座包括座椅底座底板21、座椅底座滑轮22、座椅底座滑轨23、座椅底座前端力传感器、座椅底座前限位挡块24和座椅底座后限位挡块25；其中座椅底座滑轨23安装在底架1上，座椅底座滑轮22安装在座椅底座底板21的下方，并且座椅底座滑轮22与座椅底座滑轨23滑动配合；座椅底座前限位挡块24和座椅底座后限位挡块25均安装在底架1上，且分别位于座椅前方的后方；座椅底座前端力传感器安装在座椅底座前限位挡块24上，与座椅底座底板21对应设置；

座椅包括座椅框架26、座椅座板27、座椅座板力传感器、座椅靠背28、座椅靠背力传感器和座椅角度调节机构；其中座椅座板27和座椅靠背28均安装在座椅框架26上，并且座椅座板力传感器位于座椅座板27与座椅框架26之间，座椅靠背力传感器位于座椅靠背28与座椅框架26之间；座椅框架26通过座椅角度调节机构安装在座椅底座底板21上；

恒阻力装置3安装在训练座椅2的前方，恒阻力装置3包括砝码轨道31、连接线32、转向滑轮33和配重砝码34，其中砝码轨道31竖直设置在底架1上，配重砝码34滑动设置在砝码轨道31上；转向滑轮33设置在砝码轨道31的顶端；连接线32一端与配重砝码34连接，另一端绕过转向滑轮33与雪杖插接滑块机构5连接；

可调雪杖导轨4安装在训练座椅2的后方，可调雪杖导轨4对称设置有两个，分别位于训练座椅2的两侧；可调雪杖导轨4靠近训练座椅2的一端与底架1铰接，另一端通过导轨角度调节机构41与底架1的端部连接；

雪杖插接滑块机构5包括雪杖滑块51、雪杖端部压力传感器52和雪仗连接套管53，其中雪杖滑块51嵌入可调雪杖导轨4内，与可调雪杖导轨4滑动配合，并且与连接线32连接；雪仗连接套管53通过铰链与雪杖滑块51铰接；雪杖端部压力传感器52安装在雪仗连接套管53与铰链之间。

为了进一步优化上述技术方案，座椅底座上还设置有座椅锁紧件29，座椅锁紧件29包括锁紧杆和锁紧帽，锁紧杆底端与底架1固定连接，顶端穿过座椅底座底板21上开设的锁紧孔与锁紧帽连接，锁紧杆与锁紧孔间隙配合，并且锁紧帽直径大于锁紧孔的孔径，使座椅底座底板21能够相对座椅锁紧件29发生一定的位移，并且锁紧帽的设置有效防止了座椅的侧翻。

为了进一步优化上述技术方案，座椅角度调节机构包括两个铰接支板210和两个调节支板211，两个铰接支板210分别与座椅框架26的两个后脚铰接；调节支板211上开设有弧形调节孔，座椅框架26的两个前脚分别通过座椅定位螺栓与对应的调节支板211连接，座椅定位螺栓位于弧形调节孔内；松动座椅定位螺栓的螺母后，能够使座椅定位螺栓在弧形调节孔内滑动，调整好角度后，拧紧座椅定位螺栓的螺母，使座椅定位螺栓和螺母能够夹紧在调节支板211的当前位置，实现固定定位。

为了进一步优化上述技术方案，配重砝码34包括砝码、砝码滑块和砝码安装杆，砝码滑块嵌入砝码轨道31内，并与砝码轨道31滑动配合；砝码安装杆与砝码滑块固定连接，多个砝码安装在砝码安装杆上，通过调节砝码的数量，对阻力进行调节。

为了进一步优化上述技术方案，底架1上安装有用于对连接线32进行导向的导向滑轮11。

为了进一步优化上述技术方案，导轨角度调节机构41包括调节固定块42和调节臂43，调节固定块42安装在底架1上，并且调节固定块42上设置有导轨定位螺栓，调节臂43上开设有条形调节孔，导轨定位螺栓伸入条形调节孔内，松动导轨定位螺栓的螺母后，能够使导轨定位螺栓在条形调节孔内滑动，调整好角度后，拧紧导轨定位螺栓的螺母，使导轨定位螺栓和螺母能够夹紧在调节臂43的当前位置，实现固定定位。

为了进一步优化上述技术方案，连接线32为钢丝绳。

为了进一步优化上述技术方案，雪仗连接套管53内插有雪仗，训练时将雪仗的底端插入雪仗连接套管53内，并进行连接。

为了进一步优化上述技术方案，座椅座板力传感器、座椅靠背力传感器、座椅底座前端力传感器、雪杖端部压力传感器52均与控制主机电性连接。

工作原理：

使用时，训练人员首先，根据训练姿态对训练座椅2的角度进行调整，松动座椅定位螺栓的螺母后，能够使座椅定位螺栓在弧形调节孔内滑动，调整好角度后，拧紧座椅定位螺栓的螺母，使座椅定位螺栓和螺母能够夹紧在调节支板211的当前位置，实现固定定位；还可以对滑道的角度进行调节，松动导轨定位螺栓的螺母后，能够使导轨定位螺栓在条形调节孔内滑动，调整好角度后，拧紧导轨定位螺栓的螺母，使导轨定位螺栓和螺母能够夹紧在调节臂43的当前位置，实现固定定位；

完成调整后，将雪杖的底端插入雪仗连接套管53内，并进行连接；同时对砝码的数量进行增减，对所需要的阻力进行调节。

完成上述所有调整后，训练人员坐在座椅上，进行训练，座椅座板力传感器、座椅靠背力传感器、座椅底座前端力传感器、雪杖端部压力传感器52将采集的压力数据经过模数转换器转换后，发送到控制主机进行分析，控制主机可以为plc控制器或者计算机或者工业电脑，此处为现有技术，不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。