一种诱导式动作教学方法与流程

1.本发明涉及诱导式动作教学技术领域，尤其涉及一种诱导式动作教学方法。


背景技术：

2.动作教学是指初学者学习某一动作时，对其身体各个部位进行规范化纠正处理，特别是对于游泳、跑步、打球等运动动作，若不进行规范化纠正，其学习效果较低的同时也有可能因动作不规范造成身体损伤。
3.经检索，现有技术中，有一些游泳教学的辅助设备，比如中国专利公开号为cn110624228b的专利，公开了一种新型游泳训练机器人辅助系统，包括整体呈长方体形状的框架，框架顶部的中间位置沿左右水平方向设有一根横梁和一根转轴，横梁位于转轴前侧，转轴下部固定设有一块连接板，连接板前后两侧边到转轴的距离均大于转轴到横梁的距离，连接板的前侧上表面与横梁底部接触，连接板下表面沿垂直方向设有若干根伸缩杆，伸缩杆的下端连接有穿戴式人体外骨骼机构。
4.上述专利存在以下不足：其利用穿戴式设备，结合机械结构，通过驱动件对人体被动式教学，但是一旦驱动件断电后，人体自主学习过程中，无法对人体动作进行任何诱导式限位，使得人体在自主学习下，无法对动作进行限位纠正，教学效果较低。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种诱导式动作教学方法。
6.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
7.一种诱导式动作教学方法，具体包括步骤如下：
8.s1：组装穿戴式诱导教学设备；
9.s2：诱导教学设备，位于人体关节处设置驱动件与相应机械运动结构；
10.s3：收集规范化动作，并将运动轨迹以plc编程的形式录入驱动件的数控控制器中；
11.s4：在驱动件与相应机械运动机构中安装限位机构；
12.s5：将设备进行穿戴；
13.s6：在驱动件与相应机械运动结构的共同驱动引导下，人体被动进行规范化动作学习；
14.s7：关闭驱动件的电源，人体自主进行动作学习，此时限位机构将按照规范化动作对人体自主运动的运动轨迹进行限位。
15.优选地：在游泳教学时，诱导教学设备为诱导式游泳教学设备，所述诱导式游泳教学设备包括身体支撑板，所述身体支撑板的外壁分别设置有一组颈部支撑组件、两组摆臂组件和两组摆腿组件，所述摆臂组件包括通过轴四转动相互转动连接的大臂固定板与小臂固定板，所述大臂固定板通过多自由度驱动件与身体支撑板连接，所述多自由度驱动件包
括电机二和驱动支撑板，所述驱动支撑板固定安装于身体支撑板的外壁上，所述驱动支撑板的内壁通过轴一转动连接有限位环一，所述限位环一的内壁通过轴二转动连接有u型架，所述u型架的内壁通过轴三转动连接于大臂固定板。
16.进一步地：所述驱动支撑板的外壁固定安装有电机三，电机三的输出轴通过联轴器与轴一连接，所述电机二固定安装于限位环一的外壁，电机二的输出轴通过联轴器与轴二连接，所述u型架的一侧外壁固定安装有电机一，电机一的输出轴通过联轴器连接于轴三的外壁,所述大臂固定板的一侧外壁固定安装有电机四，电机四的输出轴与轴四通过联轴器连接。
17.在前述方案的基础上：所述摆腿组件包括通过轴五相互转动连接的大腿固定板与小腿固定板，所述大腿固定板的外壁固定安装有电机五，电机五与其中一个所述轴五通过联轴器连接。
18.在前述方案中更佳的方案是：所述颈部支撑组件包括两个相互铰接的颈部限位半环，其中一个所述颈部限位半环的底部两侧外壁均通过万向节活动连接有弹性伸缩杆，两个所述弹性伸缩杆的另一端通过万向节活动连接于身体支撑板的顶部外壁上，且两个所述颈部限位半环的非铰接侧外壁设置有相互匹配的卡扣。
19.作为本发明进一步的方案：所述大臂固定板与小臂固定板的外壁均固定安装有等距的臂部绑带，所述大腿固定板与小腿固定板的外壁均固定安装有等距的腿部绑带。
20.同时，所述轴一的外壁固定安装有限位环二，所述驱动支撑板的外壁固定安装有与限位环二配合限位的限位销二，所述u型架的内壁固定安装有与限位环一配合的限位销一，所述大臂固定板的一侧外壁开设有扇形限位槽，u型架位于扇形限位槽处的外壁固定安装有与扇形限位槽配合限位的限位销三，所述轴四的外壁固定安装有限位环三，所述大臂固定板的一侧外壁固定安装有限位销四，其中一个所述轴五的外壁固定安装有限位环四，大腿固定板的外壁固定安装有与限位环四配合的限位销五。
21.作为本发明的一种优选的：所述身体支撑板的底部两侧外壁均固定安装有等距布置的气囊，所有的所述气囊的内腔通过软管连通。
22.同时，所述小臂固定板的端部设置有手套组件，所述手套组件包括手掌固定板和电动伸缩杆，所述手掌固定板的内壁通过铰接轴依次转动连接有指部关节一、指部关节二和指部关节三，所述铰接轴的外壁均套设有复位扭簧，所述大腿固定板通过万向节活动连接于小臂固定板的内壁，且所述电动伸缩杆的外壁通过万向节活动连接有折线转接块，折线转接块的中部转动连接于手掌固定板的内壁，且所述折线转接块的另一侧外壁通过拉线连接于指部关节三的端部，所述手掌固定板的另一侧外壁固定安装有手部绑带，所述指部关节一、指部关节二与指部关节三的外壁均固定安装有指部绑带。
23.作为本发明的一种更优的方案：还包括佩戴于初学者面部的氧气面罩和与氧气面罩连接的空心浮力球壳，所述空心浮力球壳的底部连接有与其内腔连通的供氧管，供氧管的另一端连接有框型接管，框型接管的支路连接有的单向阀，且所述框型接管的另一端连接于氧气面罩上。
24.本发明的有益效果为：
25.1.该诱导式动作教学方法，通过穿戴式设备对人体各个活动关节进行限位，通过收集规范化动作，利用plc编程，使得驱动件驱动相应机械运动结构对人体进行动作引导，
被动式规范化教学，并且当驱动件断电，人体自主学习时，还可通过限位机构对人体自主运动的运动轨迹进行限位，从而实现被动式强制教学与主动式诱导教学的功能，大大提升了教学的效果。
26.2.该诱导式游泳教学设备，可通过编程对电机三、电机二、电机一电机四和电机五进行启闭的时机的控制，当电机三、电机二、电机一分别启动时，可分别带动轴一、轴二和轴三转动，为其提供驱动力，当轴一转动时，其能带动限位环一转动，从而带动大臂固定板沿轴一轴线转动，当轴二转动时，其能带动u型架转动，从而带动大臂固定板沿轴二转动，当轴三转动时，其直接带动大臂固定板转动，从而实现了大臂固定板的x/y/z轴六向旋转自由度，完成被动诱导式教学行为。
27.3.该诱导式游泳教学设备，限位销二可限制限位环二的转动角度，从而限制轴一的转角，限位销一可限制限位环一的转动，从而限制u型架与限位环一的相对转角，限位销三可限制大臂固定板相对u型架的转角，从而实现了大臂与身体部位的六向旋转自由度的角度限位，限位销四与限位环三的配合可限制轴四的转角，从而限制大臂固定板相对小臂固定板的转动角度，实现了大臂与小臂的转角限位，限位环四与限位销五的配合可限制大腿固定板与小腿固定板的相对转角实现了大腿与小腿部位的旋转定位从而实现自主无动力学习的动作锁止，能提高学习的精确度。
28.4.该所述诱导式游泳教学设备，气囊充气时，可为整个装置提供一定的浮力支撑，防止初学者学习自主学习时出现溺水情况，另外，所有的气囊连通，能保证内壁气压一致，从而能保证装置浮力的平衡性。
29.5.该诱导式游泳教学设备，可将手掌与手指分别固定于手掌固定板、指部关节一、指部关节二与指部关节三上，当处于划水状态时，此时指部关节一、指部关节二与指部关节三的铰接轴上的扭簧提供复位力，使得手掌与手指处于伸开状态，能保证提供较大的划水作用力，当处于非划水状态时，电动伸缩杆伸出，通过带动折线转接块，拉动拉线，使得指部关节一、指部关节二与指部关节三旋转，使得手掌与手指处于握紧状态，降低摆动时的阻力，从而更进一步的提高了教学效果。
30.6.该诱导式游泳教学设备，可将氧气面罩佩戴于学习者的面，将空心浮力球壳放置于水面上，由于空心浮力球壳的结构，其会漂浮在水面上，并且空腔朝上，从而通过供氧管、单向阀与框型接管实现学习者的供氧，防止出现呛水情况，单向阀的设置，能防止呼出的二氧化碳流进供氧管，被下一次呼吸吸入造成的供氧不足。
附图说明
31.图1为诱导式游泳教学设备的整体结构示意图；
32.图2为诱导式游泳教学设备的摆臂组件结构示意图；
33.图3为诱导式游泳教学设备的多自由度驱动件结构示意图；
34.图4为诱导式游泳教学设备的大臂固定板与小臂固定板的连接结构示意图；
35.图5为诱导式游泳教学设备的摆腿组件结构示意图；
36.图6为诱导式游泳教学设备的颈部支撑组件结构示意图；
37.图7为诱导式游泳教学设备的身体支撑板底部结构示意图；
38.图8为诱导式游泳教学设备的手套组件结构示意图；
39.图9为诱导式游泳教学设备的空心浮力球壳的连接结构示意图。
40.图中：1-身体支撑板、2-颈部支撑组件、3-摆臂组件、4-摆腿组件、5-大臂固定板、6-手套组件、7-小臂固定板、8-多自由度驱动件、9-电机一、10-限位销一、11-限位环一、12-电机二、13-驱动支撑板、14-轴一、15-电机三、16-限位环二、17-限位销二、18-轴二、19-u型架、20-限位销三、21-扇形限位槽、22-轴三、23-限位销四、24-轴四、25-限位环三、26-电机四、27-腰部绑带、28-大腿固定板、29-电机五、30-小腿固定板、31-腿部绑带、32-轴五、33-限位环四、34-限位销五、35-颈部限位半环、36-弹性伸缩杆、37-气囊、38-电动伸缩杆、39-折线转接块、40-指部关节一、41-指部关节二、42-指部关节三、43-手掌固定板、44-空心浮力球壳、45-供氧管、46-单向阀、47-框型接管。
具体实施方式
41.下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
42.下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。
43.在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。
44.在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
45.实施例1：
46.一种诱导式动作教学方法，具体包括步骤如下：
47.s1：组装穿戴式诱导教学设备；
48.s2：诱导教学设备，位于人体关节处设置驱动件与相应机械运动结构；
49.s3：收集规范化动作，并将运动轨迹以plc编程的形式录入驱动件的数控控制器中；
50.s4：在驱动件与相应机械运动机构中安装限位机构；
51.s5：将设备进行穿戴；
52.s6：在驱动件与相应机械运动结构的共同驱动引导下，人体被动进行规范化动作学习；
53.s7：关闭驱动件的电源，人体自主进行动作学习，此时限位机构将按照规范化动作对人体自主运动的运动轨迹进行限位。
54.本实施例中：通过穿戴式设备对人体各个活动关节进行限位，通过收集规范化动作，利用plc编程，使得驱动件驱动相应机械运动结构对人体进行动作引导，被动式规范化教学，并且当驱动件断电，人体自主学习时，还可通过限位机构对人体自主运动的运动轨迹进行限位，从而实现被动式强制教学与主动式诱导教学的功能，大大提升了教学的效果。
55.实施例2：
56.一种诱导式动作教学方法，在进行书法练习教学中，本诱导式动作教学方法具体包括步骤如下：
57.s1：组装设计穿戴式的诱导式书法练习设备，即将书法机器人改装成为穿戴式结构机器设备；
58.s2：在写字练习处需要人体关节驱动的部位如手腕、手臂以及手指关节处安装驱动件与相应机械运动结构；
59.s3：在机器设备中载入控制系统，可根据系统的需要，编制了大量基于vb、vc、pewin和excel的应用软件；同时在系统中输入各类书法字体的动作编程；
60.s4：在驱动手腕处以及各个写字用的关节处设定限位件，限定机械结构的行程范围；
61.s5：将设备进行穿戴；
62.s6：练习者输入需要联系的书法字体，系统控制驱动件运动，驱动件与相应机械运动结构的共同驱动引导下，人体被动进行规范化的书法动作学习；
63.s7：关闭驱动件的电源，人体自主进行动作学习，此时限位件将按照规范化动作对人体自主运动的运动轨迹进行限位，以避免自主练习书法的过程中出现幅度超出预定范围的动作，限定练习者保持良好的姿势。
64.实施例3：
65.一种诱导式动作教学方法，在游泳教学时，穿戴式诱导教学设备为诱导式游泳教学设备，如图1-4所示，所述诱导式游泳教学设备包括身体支撑板1，所述身体支撑板1的外壁分别设置有一组颈部支撑组件2、两组摆臂组件3和两组摆腿组件4，所述摆臂组件3包括通过轴四24转动相互转动连接的大臂固定板5与小臂固定板7，所述大臂固定板5通过多自由度驱动件8与身体支撑板1连接，所述多自由度驱动件8包括电机二12和驱动支撑板13，所述驱动支撑板13通过螺栓固定于身体支撑板1的外壁上，为了满足一轴转动，所述驱动支撑板13的内壁通过轴一14转动连接有限位环一11，为了满足两轴转动，所述限位环一11的内壁通过轴二18转动连接有u型架19，为了满足三轴转动，所述u型架19的内壁通过轴三22转动连接于大臂固定板5，本装置，当轴一14转动时，其能带动限位环一11转动，从而带动大臂固定板5沿轴一14轴线转动，当轴二18转动时，其能带动u型架19转动，从而带动大臂固定板5沿轴二18转动，当轴三22转动时，其直接带动大臂固定板5转动，从而实现了大臂固定板5的x/y/z轴六向旋转自由度，从而能对有用动作进行全面到位的教学；所述驱动支撑板13的外壁通过螺栓固定有电机三15，电机三15的输出轴通过联轴器与轴一14连接，所述电机二12通过螺栓固定于限位环一11的外壁，电机二12的输出轴通过联轴器与轴二18连接，所述u型架19的一侧外壁通过螺栓固定有电机一9，电机一9的输出轴通过联轴器连接于轴三22的外壁；当电机三15、电机二12、电机一9分别启动时，可分别带动轴一14、轴二18和轴三22转动，为其提供驱动力。
66.为了解决手肘处的运动问题；如图4所示，所述大臂固定板5的一侧外壁通过螺栓固定有电机四26，电机四26的输出轴与轴四24通过联轴器连接，当电机四26启动时，可带动轴四24转动，从而带动小臂固定板7相对于大臂固定板5转动，实现手肘部位的教学旋转动作。
67.为了解决膝盖处的运动问题；如图5所示，所述摆腿组件4包括通过轴五32相互转动连接的大腿固定板28与小腿固定板30，所述大腿固定板28的外壁通过螺栓固定有电机五29，电机五29与其中一个所述轴五32通过联轴器连接；当电机五29启动时，其能带动轴五32转动，从而带动大腿固定板28与小腿固定板30相对转动，完成膝盖部位的教学屈伸动作。
68.为了解决头部固定问题；如图6所示，所述颈部支撑组件2包括两个相互铰接的颈部限位半环35，其中一个所述颈部限位半环35的底部两侧外壁均通过万向节活动连接有弹性伸缩杆36，两个所述弹性伸缩杆36的另一端通过万向节活动连接于身体支撑板1的顶部外壁上，且两个所述颈部限位半环35的非铰接侧外壁设置有相互匹配的卡扣；可将初学者颈部放置于两个颈部限位半环35之间，通过卡扣将颈部限位半环35锁止，弹性伸缩杆36可为颈部提供弹性支撑。
69.为了解决人体与装置的固定问题；如图2、5所示，所述大臂固定板5与小臂固定板7的外壁均固定安装有等距的臂部绑带，所述大腿固定板28与小腿固定板30的外壁均固定安装有等距的腿部绑带31；可通过臂部绑带与小腿固定板30分别将大臂、小臂、大腿、小腿分别固定于大臂固定板5、小臂固定板7、大腿固定板28与小腿固定板30上，完成装置的穿戴。
70.为了解决腰部固定问题，如图5所示，所述身体支撑板1的外壁固定安装有腰部绑带27，可通过腰部绑带27实现腰部与装置的固定。
71.在进行诱导式游泳教学时；可通过臂部绑带与小腿固定板30分别将大臂、小臂、大腿、小腿分别固定于大臂固定板5、小臂固定板7、大腿固定板28与小腿固定板30上，通过腰部绑带27实现腰部与装置的固定，完成装置的穿戴，将初学者颈部放置于两个颈部限位半环35之间，通过卡扣将颈部限位半环35锁止，弹性伸缩杆36可为颈部提供弹性支撑，当电机三15、电机二12、电机一9分别启动时，可分别带动轴一14、轴二18和轴三22转动，为其提供驱动力，当轴一14转动时，其能带动限位环一11转动，从而带动大臂固定板5沿轴一14轴线转动，当轴二18转动时，其能带动u型架19转动，从而带动大臂固定板5沿轴二18转动，当轴三22转动时，其直接带动大臂固定板5转动，从而实现了大臂固定板5的x/y/z轴六向旋转自由度，当电机四26启动时，可带动轴四24转动，从而带动小臂固定板7相对于大臂固定板5转动，实现手肘部位的教学旋转动作，当电机五29启动时，其能带动轴五32转动，从而带动大腿固定板28与小腿固定板30相对转动，完成膝盖部位的教学屈伸动作，从而能对有用动作进行全面到位的教学，另外可通过编程对电机三15、电机二12、电机一9电机四26和电机五29进行启闭的时机的控制，完成被动诱导式教学行为。
72.实施例4：
73.一种诱导式动作教学方法，为了实现实施例1中限位机构将按照规范化动作对人体自主运动的运动轨迹进行限位；本实施例在实施例2的基础上作出以下改进，如图3所示，为了解决主动式学习的动作锁止问题；本实施例在实施例2的基础上作出以下改进：所述轴一14的外壁焊接有限位环二16，所述驱动支撑板13的外壁通过螺栓固定有与限位环二16配合限位的限位销二17，限位销二17可限制限位环二16的转动角度，从而限制轴一14的转角；所述u型架19的内壁通过螺栓固定有与限位环一11配合的限位销一10；限位销一10可限制限位环一11的转动，从而限制u型架19与限位环一11的相对转角；所述大臂固定板5的一侧外壁开设有扇形限位槽21，u型架19位于扇形限位槽21处的外壁通过螺栓固定有与扇形限位槽21配合限位的限位销三20；限位销三20可限制大臂固定板5相对u型架19的转角，所述
轴四24的外壁焊接有限位环三25，所述大臂固定板5的一侧外壁通过螺栓固定有限位销四23；限位销四23与限位环三25的配合可限制轴四24的转角，从而限制大臂固定板5相对小臂固定板7的转动角度；其中一个所述轴五32的外壁焊接有限位环四33，大腿固定板28的外壁通过螺栓固定有与限位环四33配合的限位销五34；限位环四33与限位销五34的配合可限制大腿固定板28与小腿固定板30的相对转角。
74.人体自主进行动作学习时,限位销二17可限制限位环二16的转动角度，从而限制轴一14的转角，限位销一10可限制限位环一11的转动，从而限制u型架19与限位环一11的相对转角，限位销三20可限制大臂固定板5相对u型架19的转角，从而实现了大臂与身体部位的六向旋转自由度的角度限位，限位销四23与限位环三25的配合可限制轴四24的转角，从而限制大臂固定板5相对小臂固定板7的转动角度，实现了大臂与小臂的转角限位，限位环四33与限位销五34的配合可限制大腿固定板28与小腿固定板30的相对转角实现了大腿与小腿部位的旋转定位从而实现自主无动力学习的动作锁止，能提高学习的精确度。
75.实施例5：
76.一种诱导式动作教学方法，因游泳动作的特殊性，防止学习前期出现溺水情况，如图7所示，本实施例在实施例3和4的基础上做出以下改进：所述身体支撑板1的底部两侧外壁均通过螺栓固定有等距布置的气囊37，所有的所述气囊37的内腔通过软管连通。
77.本实施例在使用时，气囊37充气时，可为整个装置提供一定的浮力支撑，防止初学者学习自主学习时出现溺水情况，另外，所有的气囊37连通，能保证内壁气压一致，从而能保证装置浮力的平衡性。
78.实施例6：
79.一种诱导式动作教学方法，为了保障运动时能够全面性的学习到位，特别是手指的动作学习时，如图4、8所示，本实施例在实施例1、3和4的基础上做出以下改进：所述小臂固定板7的端部设置有手套组件6，所述手套组件6包括手掌固定板43和电动伸缩杆38，所述手掌固定板43的内壁通过铰接轴依次转动连接有指部关节一40、指部关节二41和指部关节三42，所述铰接轴的外壁均套设有复位扭簧，所述大腿固定板28通过万向节活动连接于小臂固定板7的内壁，且所述电动伸缩杆38的外壁通过万向节活动连接有折线转接块39，折线转接块39的中部转动连接于手掌固定板43的内壁，且所述折线转接块39的另一侧外壁通过拉线连接于指部关节三42的端部，所述手掌固定板43的另一侧外壁固定安装有手部绑带，所述指部关节一40、指部关节二41与指部关节三42的外壁均固定安装有指部绑带。
80.本实施例在使用时，可将手掌与手指分别固定于手掌固定板43、指部关节一40、指部关节二41与指部关节三42上，当处于划水状态时，此时指部关节一40、指部关节二41与指部关节三42的铰接轴上的扭簧提供复位力，使得手掌与手指处于伸开状态，能保证提供较大的划水作用力，当处于非划水状态时，电动伸缩杆38伸出，通过带动折线转接块39，拉动拉线，使得指部关节一40、指部关节二41与指部关节三42旋转，使得手掌与手指处于握紧状态，降低摆动时的阻力，从而更进一步的提高了教学效果。
81.实施例7：
82.一种诱导式动作教学方法，为了解决游泳过程中因溅起的水花造成呛水的问题，如图9所示，本实施例在实施例3-6的基础上做出以下改进：还包括佩戴于初学者面部的氧气面罩和与氧气面罩连接的空心浮力球壳44，所述空心浮力球壳44的底部连接有与其内腔
连通的供氧管45，供氧管45的另一端连接有框型接管47，框型接管47的支路连接有的单向阀46，且所述框型接管47的另一端连接于氧气面罩上。
83.本实施例在使用时：可将氧气面罩佩戴于学习者的面，将空心浮力球壳44放置于水面上，由于空心浮力球壳44的结构，其会漂浮在水面上，并且空腔朝上，从而通过供氧管45、单向阀46与框型接管47实现学习者的供氧，防止出现呛水情况，单向阀46的设置，能防止呼出的二氧化碳流进供氧管45，被下一次呼吸吸入造成的供氧不足。
84.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。