一种难度可调节的动态平衡能力训练器械的制作方法

本发明涉及一种训练器械，尤其涉及到一种主动式的、难度可调节的人体动态平衡能力训练器械，属于训练器械领域。

背景技术：

平衡能力是指人在一定空间范围内控制自己的身体重心，保证自身在做任何动作时都能保持平衡的能力。平衡能力是帮助人们在日常生活中完成站立、行走、协调性动作的必要条件，也是运动员运动技能的一项重要指标。平衡能力训练是专业运动员如体操、跆拳道、滑雪等运动员体能训练中不可或缺的一部分。

人体平衡可分为静态平衡和动态平衡。静态平衡即人体或人体某一部位处于某种特定姿势，例如坐或站等姿势时保持稳定状态的能力。动态平衡即人体在运动或受到外力作用时，能自动地调整并维持姿势的能力。绝大多数运动项目都需要运动员在比赛时不停地做姿势转换，并在受到外力干扰时保持身体的平衡，因此运动员动态平衡能力至关重要。

要想提高运动员的动态平衡能力，就需在训练中制造出不平衡的状态。动态平衡能力训练器械，可分为主动式和被动式。所谓被动式指的是使用电机、液压或气压驱动，给使用着突发的外力干扰，以此制造不平衡的状态，这种设备一般结构复杂、价格昂贵、笨重、不适宜大规模推广，如专利cn110170153a(2019.08.27)，cn103584869b(2015.02.25)。主动式指的是不采用任何形式的动力源，完全依靠运动员自身的重力来制造不平衡的状态，如平衡木、平衡板、波速球，这种设备一般结构简单、价格便宜、便携。

目前，大多数主动式动态平衡能力训练器械的一大缺点就是无法调节训练难度，如专利cn109700468a(2019.05.03)，cn103638642b(2015.10.28)，从而导致运动员无法根据自身的水平选择相应的训练难度以循序渐进地提高自己的动态平衡能力。鉴于此，我们提出一种可精确调节训练难度的主动式动态平衡能力训练器械。

技术实现要素：

针对当前人体动态平衡能力训练器械的不足，本发明的目的是提供一种可精确调节训练难度的主动式动态平衡能力训练器械，使得使用者可根据自身的平衡能力水平选择相应的训练难度，从而能够通过持续地训练逐步地提高自己的动态平衡能力，也能够避免相关的运动损伤。本发明具有成本低、便携、易于大规模推广的优点。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

本发明公开的一种难度可调节的动态平衡能力训练器械，主要由训练踏板、圆柱销、中空半球体、基座、绳、衬套、导向管、支撑梁、可调液压阻尼器组成。

训练踏板为圆形或方形平板。

中空半球体由空心球体截取一部分而得到；中空半球体的下部开有通孔。

基座为两凸台结构的圆柱形壳体；基座从顶端向下依次开设半球形槽、大圆柱孔、小圆柱孔；基座从底端向上开设凹槽；基座下部侧壁上从外向内依次开设第一阶梯孔、第二阶梯孔、第三阶梯孔；基座下部的第三阶梯孔与下部的凹槽互相贯通。

衬套为顶端内壁有倒圆的圆管。

导向管为顶端封口的中空圆柱体；导向管顶端中心处开设小圆柱孔；导向管下部大圆柱孔处加工有内螺纹；导向管侧壁上开设两矩形通孔。

支撑梁为矩形杆件。

可调液压阻尼器为通用液压产品；可调液压阻尼器主要由柱塞、柱塞套、弹簧、调节旋钮以及液压油、密封圈、止回阀组成；柱塞为圆柱形杆；柱塞套为圆管；柱塞套外表面加工有外螺纹；柱塞置于柱塞套的内部，并能够在其中轴向滑动；弹簧置于柱塞底端和柱塞套底端之间；调节旋钮安装在柱塞套的底端。

调节旋钮具有多个等级，转动旋钮到相应等级位置即能够精确调节可调液压阻尼器阻力大小。

训练踏板的下部和中空半球体的上部通过圆柱销刚性地连接在一起。

中空半球体的下部置于基座上部的半球形槽中；中空半球体能够在基座上部的半球形槽中摆动；中空半球体的外球面与基座上部的半球形槽表面形成间隙配合。

绳的顶端连接中空半球体、底端连接导向管。

绳的上部穿过中空半球体下部的通孔；绳的顶端通过打结或销连接的方式固定在中空半球体的内球面上。

绳的上部可在基座上部的大圆柱孔中摆动。

基座上部的小圆柱孔中安装有上衬套；基座下部的第三阶梯孔中安装有下衬套；绳的上部穿过上衬套，下部穿过下衬套，绳能够在上衬套、下衬套中自由移动。

绳的下部穿过导向管的小圆柱孔；绳的底端通过打结或销连接的方式固定在导向管小圆柱孔和大圆柱孔相交的凸台上。

由于钢丝绳轴向伸缩性小、拉伸强度大，作为优选，所述绳优选钢丝绳。

导向管的下部大圆柱孔和柱塞套的外表面通过螺纹刚性地连接在一起；导向管置于基座下部的第二阶梯孔中，并导向管能够在第二阶梯孔中自由移动。

支撑梁穿过导向管的两个矩形通孔；柱塞的顶端被弹簧的预紧力压紧在支撑梁的下表面；支撑梁的上表面被钢丝绳的预紧力压紧在基座下部第一阶梯孔和第二阶梯孔相交的凸台上；柱塞和支撑梁始终保持静止。

在所述动态平衡能力训练器械的训练踏板上安装用于测量使用者动态平衡能力的惯性传感器，通过惯性传感器测量使用者动态平衡能力数据。

本发明公开的一种难度可调节的动态平衡能力训练器械的工作方法：

使用者未站上此器械的训练踏板时，绳的初始预紧力保证训练踏板处于水平位置，同时保证支撑梁的上表面始终被压靠在基座第一阶梯孔和第二阶梯孔相交的凸台上。

当使用者站上此器械的训练踏板并开始训练时，训练踏板和中空半球体在使用者非平衡力的作用下具有倾斜的趋势，此时可调液压阻尼器通过绳提供阻力，阻力和位移的传递过程如下：绳的上部随着中空半球体的倾斜而倾斜；导向管被绳的底端拉着在基座第二阶梯孔里向内移动；柱塞套又被导向管通过螺纹连接拉着沿柱塞的外表面轴向滑动；弹簧和液压油将同时提供柱塞套的滑动阻力。可调液压阻尼器通过绳使得使用者站上此器械后训练踏板的倾斜受到阻力，阻力越小训练难度越大。调节旋钮具有多个等级，转动旋钮到相应等级位置即可精确调节阻力大小，即实现动态平衡能力训练难度的精确调节。

有益效果：

1、本发明公开的一种难度可调节的动态平衡能力训练器械，导向管的下部大圆柱孔和柱塞套的外表面通过螺纹刚性地连接在一起；支撑梁穿过导向管的两个矩形通孔；柱塞的顶端被弹簧的预紧力压紧在支撑梁的下表面；支撑梁的上表面被绳的预紧力压紧在基座下部第一阶梯孔和第二阶梯孔相交的凸台上；柱塞和支撑梁始终保持静止；通过上述结构组合方式将承受压力的可调液压阻尼器改进为承受拉力的可调液压阻尼器；绳的两端分别连接可倾斜的中空半球体和承受拉力的可调液压阻尼器，通过上述创新结构组合方式使得使用者站上此器械后训练踏板的倾斜受到阻力，阻力越小训练难度越大。调节旋钮具有多个等级，转动旋钮到相应等级位置即可精确调节阻力大小，即实现动态平衡能力训练难度的精确调节。进而使用者根据自己的平衡能力水平选择相应的训练难度，从而能够通过持续地训练逐步地提高自身的动态平衡能力，也能够避免相关的运动损伤。

2、本发明公开的一种难度可调节的动态平衡能力训练器械，在所述动态平衡能力训练器械的训练踏板上安装用于测量使用者动态平衡能力的惯性传感器，通过惯性传感器测量使用者动态平衡能力数据，即将本发明的动态平衡能力训练器械改造为动态平衡能力训练及测试设备。

附图说明

图1为本发明的一种难度可调节的动态平衡能力训练器械主视图；

图2为本发明的一种难度可调节的动态平衡能力训练器械示意图；

其中：1—训练踏板、2—圆柱销、3—中空半球体、4—基座、5—绳、6—上衬套、7—下衬套、8—导向管、9—支撑梁、10—可调液压阻尼器、10.1—柱塞、10.2—柱塞套、10.3—弹簧、10.4—调节旋钮。

具体实施方式

为了更好的说明本发明的目的和优点，下面结合附图和实例对发明内容做进一步说明。

实施例1：

如图1、2所示，本实施例公开的一种难度可调节的动态平衡能力训练器械，由训练踏板1、圆柱销2、中空半球体3、基座4、钢丝绳5、导向管8、支撑梁9、可调液压阻尼器10组成。

训练踏板1为圆形或方形平板。

中空半球体3由空心球体截取一部分而得到；中空半球体3的下部开有通孔。

基座4为两凸台结构的圆柱形壳体；基座4从顶端向下依次开设半球形槽、大圆柱孔、小圆柱孔；基座4从底端向上开设凹槽；基座4下部侧壁上从外向内依次开设第一阶梯孔、第二阶梯孔、第三阶梯孔；基座4下部的第三阶梯孔与下部的凹槽互相贯通。

上衬套6和下衬套7均为圆管；上衬套6和下衬套7顶端内壁均有倒圆，以减少钢丝绳5所带来的磨损。

导向管8为顶端封口的中空圆柱体；导向管8顶端中心处开设小圆柱孔；导向管8下部大圆柱孔处加工有内螺纹；导向管8侧壁上开设两矩形通孔。

支撑梁9为矩形杆件。

可调液压阻尼器10为通用液压产品；可调液压阻尼器10由柱塞10.1、柱塞套10.2、弹簧10.3、调节旋钮10.4以及液压油、密封圈、止回阀组成；柱塞10.1为圆柱形杆；

柱塞套10.2为圆管；柱塞套10.2外表面加工有外螺纹；柱塞10.1置于柱塞套10.2的内部，并可在其中轴向滑动；弹簧10.3置于柱塞10.1底端和柱塞套10.2底端之间；调节旋钮10.4安装在柱塞套10.2的底端；调节旋钮具有12个等级，转动旋钮到相应等级位置即能够精确调节可调液压阻尼器阻力大小。

训练踏板1的下部和中空半球体3的上部通过圆柱销2刚性地连接在一起。

中空半球体3的下部置于基座4上部的半球形槽中，并可在其中摆动；中空半球体3的外球面与基座4上部的半球形槽表面形成间隙配合。

钢丝绳5的顶端连接中空半球体3、底端连接导向管8。

钢丝绳5的上部穿过中空半球体3下部的通孔；钢丝绳5的顶端通过打结或销连接的方式固定在中空半球体3的内球面上。

钢丝绳5的上部可在基座4上部的大圆柱孔中摆动。

基座4上部的小圆柱孔中安装有上衬套6；基座4下部的第三阶梯孔中安装有下衬套7；钢丝绳5的上部穿过上衬套6，下部穿过下衬套7，并可在其中自由移动。

钢丝绳5的下部穿过导向管8的小圆柱孔；钢丝绳5的底端通过打结或销连接的方式固定在导向管8小圆柱孔和大圆柱孔相交的凸台上。

导向管8的下部大圆柱孔和柱塞套10.2的外表面通过螺纹刚性地连接在一起；导向管8置于基座4下部的第二阶梯孔中，并可在其中自由移动。

支撑梁9穿过导向管8的两个矩形通孔；柱塞10.1的顶端被弹簧10.3的预紧力压紧在支撑梁9的下表面；支撑梁9的上表面被钢丝绳5的预紧力压紧在基座4下部第一阶梯孔和第二阶梯孔相交的凸台上；柱塞10.1和支撑梁9始终保持静止。

本实施例公开的一种难度可调节的动态平衡能力训练器械的工作方法如下：

人未站上此器械的训练踏板1时，钢丝绳5的初始预紧力保证训练踏板1处于水平位置，同时保证支撑梁9的上表面始终被压靠在基座4第一阶梯孔和第二阶梯孔相交的凸台上。

当人站上此器械的训练踏板1并开始训练时，训练踏板1和中空半球体3在人体非平衡力的作用下具有倾斜的趋势，此时可调液压阻尼器10通过钢丝绳5提供阻力，阻力和位移的传递过程如下：钢丝绳5的上部随着中空半球体3的倾斜而倾斜；导向管8被钢丝绳5的底端拉着在基座4第二阶梯孔里向内移动；柱塞套10.2又被导向管8通过螺纹连接拉着沿柱塞10.1的外表面轴向滑动；弹簧10.3和液压油将同时提供柱塞套10.2的滑动阻力。这样就使得人站上此器械后训练踏板1的倾斜受到阻力，阻力越小训练难度越大。调节旋钮10.4具有10个等级，转动旋钮10.4到相应等级位置即可精确调节阻力大小，即实现了动态平衡能力训练难度的精确调节。

以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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