一种上身肌群自适应智能拉伸训练仪装置的制作方法

1.本发明涉及一种拉伸训练仪装置，具体涉及一种上身肌群自适应智能拉伸训练仪装置。


背景技术：

2.市场上的拉伸训练仪器类型很多，在医疗卫生(恢复训练)、健身等领域都有着较为广泛的应用。目前也有很多科研单位对智能拉伸训练仪的结构、原理等方面开展了深入的研究。智能拉伸训练仪虽然伴随着产品的迭代不断改进，但是仍然存在一些问题，例如不能与人体轮廓实现了较好的共形效果，导致使用者的锻炼效果稍欠佳。这些问题很大程度上将会限制使用者的锻炼效率以及最终的锻炼效果。


技术实现要素：

3.为了解决背景技术中存在的问题，本发明提供一种与人体共形程度较高的，能够适应不同使用者的一种上身肌群自适应智能拉伸训练仪装置，由凸轮连杆机构带动smp形状记忆海绵部分往复运动自动实现不同使用者与smp形状记忆海绵部分的共形效果，提高了使用者的锻炼效率，调整的同时也达到了人体肌群拉伸锻炼的目的。
4.本发明巧妙的利用机械结构设计，能够实现背部smp形状记忆海绵由丝杆升降机构实现上下移动，根据不同使用者的背部高度来调整背部smp形状记忆海绵的具体位置。
5.本发明采用的技术方案是：
6.拉伸训练仪装置包括机架、丝杆升降机构、smp形状记忆海绵和凸轮连杆机构，丝杆升降机构安装在机架上，凸轮连杆机构安装在丝杆升降机构上。
7.所述的smp形状记忆海绵包括头部smp形状记忆海绵和背部smp形状记忆海绵，头部smp形状记忆海绵位于背部smp形状记忆海绵的正上方；头部smp形状记忆海绵安装在机架上，背部smp形状记忆海绵安装在凸轮连杆机构上。
8.所述的丝杆升降机构包括两个丝杆组件和中间支撑板，两个丝杆组件对称安装在中间支撑板的两端，中间支撑板水平布置；凸轮连杆机构安装在中间支撑板的中部上。
9.丝杆组件包括固定板、丝杆、丝杆驱动电机、丝杆滑块、联轴器、固定架、两根圆导轨和丝杆支撑板；两根圆导轨竖直平行布置，丝杆平行于两根圆导轨并布置在两根圆导轨之间；丝杆支撑板安装在中间支撑板一端的顶面，丝杆和两根圆导轨均活动穿设过丝杆支撑板和中间支撑板；两根圆导轨的上端和下端分别通过固定板和固定架固定安装在机架上，丝杆的上端活动安装在固定板上，固定架上安装有丝杆驱动电机，丝杆驱动电机的输出轴竖直向上并通过联轴器同步连接至丝杆的下端；丝杆上螺纹套装有丝杆滑块，丝杆滑块固定安装在丝杆支撑板的顶面。
10.当丝杆驱动电机的输出轴正/反转时，带动丝杆顺/逆转动，丝杆滑块通过圆导轨的限位导向只能沿竖直方向上/下移动移动，进而通过丝杆滑块带动丝杆支撑板和中间支撑板同时沿竖直方向上/下移动，即带动中间支撑板上的凸轮连杆机构沿竖直方向上/下移
动，调整凸轮连杆机构上背部smp形状记忆海绵在竖直方向上的位置。
11.所述的丝杆组件还包括两个圆轨滑块和两个固定圆盘，两个圆轨滑块分别活动套装在各自对应的一根圆导轨上，两个圆轨滑块均固定安装在丝杆支撑板的顶面，使得圆导轨经圆轨滑块和丝杆支撑板旋转连接；圆轨滑块在丝杆支撑板和中间支撑板移动的过程中，避免了丝杆支撑板和中间支撑板与圆导轨的直接接触，减少了摩擦，并保持了丝杆支撑板和中间支撑板移动的行程。
12.两根圆导轨的上端分别固定有一个固定圆盘，两根圆导轨的上端通过各自的一个固定圆盘固定在固定板上。
13.所述的凸轮连杆机构包括箱体、凸轮、第一连杆、第二连杆、第一弹簧装置、凸轮支撑板、第一滑轨装置、第三连杆、第二弹簧装置、第二滑轨装置和凸轮驱动电机；箱体安装在中间支撑板中部上，凸轮支撑板竖直固定在箱体内部，凸轮支撑板位于中间支撑板中间。
14.凸轮支撑板的一侧面上安装有凸轮、第一连杆、第二连杆、第一弹簧装置、第一滑轨装置、第三连杆、第二弹簧装置和第二滑轨装置，第一滑轨装置和第二滑轨装置水平间隔安装，第一滑轨装置位于第二滑轨装置下方，第一连杆和第三连杆分别水平滑动安装在第二滑轨装置和第一滑轨装置上。
15.第一连杆的中部和凸轮上分别连接第二弹簧装置的两端，通过第二弹簧装置使得凸轮的外周面和第一连杆的一端始终贴合；第一连杆的另一端铰接第二连杆的一端，第二连杆的另一端向下铰接第三连杆的一端，第三连杆的另一端穿出箱体后连接背部smp形状记忆海绵，第一连杆和第三连杆位于第二连杆的同一侧；第三连杆的中部和凸轮支撑板上分别连接第一弹簧装置的两端，第一弹簧装置的弹性方向与第三连杆的杆长方向相同。
16.凸轮支撑板的另一侧面上安装有凸轮驱动电机，凸轮驱动电机的输出轴沿水平方向穿过凸轮支撑板后同步连接凸轮的旋转轴。
17.所述的凸轮支撑板的另一侧面上还安装有固定块，固定块位于第二连杆远离凸轮的一侧，第二连杆的中部始终紧贴于固定块。
18.当凸轮驱动电机的输出轴转动，带动凸轮旋转，凸轮旋转时带动第一连杆水平往复滑动，带动第二连杆绕固定块往复转动，进而带动第三连杆水平往复滑动，使得第三连杆连接的背部smp形状记忆海绵水平往复运动。
19.所述的机架包括主体机架、横杆、左握把和右握把；丝杆升降机构中丝杆组件的固定板和固定架均安装在主体机架上；横杆安装在主体机架上，横杆中部的一侧安装有头部smp形状记忆海绵；横杆顶部的对称两侧分别安装有左握把和右握把。
20.所述的机架还包括四个万向轮、四个地脚支撑机构和四个地脚安装板，主体机架底面的对称四角分别安装有一个地脚安装板，每个地脚安装板底面均安装有一个万向轮和一个地脚支撑机构。
21.所述的拉伸训练仪装置用于使用者训练时，万向轮均处于锁定状态，使得拉伸训练仪装置不发生移动，地脚支撑机构均支撑在地面上保持支撑状态，保证了拉伸训练仪装置的稳固性，确保了拉伸训练仪装置在使用者训练过程中保持稳定不移动，提高了安全性能；当使用者停止训练时，地脚支撑机构的整体机构向上收缩，使得地脚支撑机构的底端不接触地面，同时万向轮解除锁定状态，此时推动拉伸训练仪装置进行整体装置的移动。
22.所述的拉伸训练仪装置用于使用者训练时，使用者背对拉伸训练仪装置的smp形
状记忆海绵并站直或坐直，上下调整横杆的位置，直至横杆上的头部smp形状记忆海绵完美配合水平正对使用者头部的枕部；驱动丝杆升降部分沿竖直方向运动，带动凸轮连杆机构上下移动，凸轮连杆机构带动背部smp形状记忆海绵上下移动调整背部smp形状记忆海绵的位置，直至背部smp形状记忆海绵完美配合水平正对使用者的背部；使用者的左手向上握住左握把，使用者的右手向上握住右握把，在训练过程中使用者的左手和右手始终分别紧握左握把和右握把，并且使用者的左手和右手不交叉。
23.加热smp形状记忆海绵至60℃使其软化；初始状态时软化的背部smp形状记忆海绵位于头部smp形状记忆海绵下方的初始位置，预设背部smp形状记忆海绵的停止位置，软化的背部smp形状记忆海绵在凸轮连杆机构的带动下朝向使用者的背部水平往复运动，即在初始位置和停止位置间水平往复运动；软化的背部smp形状记忆海绵反复接触使用者的背部，背部smp形状记忆海绵正对使用者的背部的一侧面不断变形，直至变形形状和使用者的背部轮廓一致；停止凸轮连杆机构，背部smp形状记忆海绵停止在停止位置上，此时背部smp形状记忆海绵顶住使用者的背部；在背部smp形状记忆海绵的运动过程中，使用者的背部不断朝向背部smp形状记忆海绵弯曲，实现使用者上身的动态拉伸状态；同时使用者头部的枕部挤压并埋入软化的头部smp形状记忆海绵中，使得头部smp形状记忆海绵正对使用者头部的枕部的一侧面变形，直至变形形状和使用者头部的枕部轮廓一致。
24.自然冷却smp形状记忆海绵保持其变形的轮廓；使用者的背部保持被顶住的状态，此时使用者处于静态拉伸状态；拉伸训练仪装置可根据不同使用者的背部轮廓及头部轮廓实现拉伸锻炼，达到拉伸使用者上身手臂、颈部和背部等肌群的自适应智能拉伸的效果。
25.使用者停止训练后，使用者的头部和背部均离开smp形状记忆海绵，加热smp形状记忆海绵至60℃使其软化，并逐渐恢复为变形前的形状，停止加热并自然冷却。
26.本发明的有益效果是：
27.1)本发明设计采用的丝杆升降机构可以通过调整背部smp形状记忆海绵的高度以适应不同身高的使用者。
28.2)本发明设计采用的凸轮连杆机构可以通过实现背部smp形状记忆海绵在往复运动过程中不断与人体接触，根据人体的轮廓特征来生成对应的变形形状，实现较好的共形效果，并实现动态拉伸锻炼，使锻炼效果更为明显，整体运动较为平稳。
29.3)本发明设计使用smp形状记忆海绵作为与人体交互的部分，材质较为舒软安全系数高，不会产生磕碰等危险，更为符合当代人机交互产品的设计准则；同时smp形状记忆海绵又有着较好的记忆效果，同样可以使人体与拉伸训练仪装置之间产生较好的共形效果；同时当smp形状记忆海绵实现与人体背部及头部完成共形后，smp形状记忆海绵将会起到固定辅助拉伸的作用，此时smp形状记忆海绵就会起到自适应拉伸作用，实现静止拉伸锻炼。
30.4)本发明设计的地脚支撑与万向轮机构，可以满足整体装置在锻炼过程中或是需要移动位置情况下的要求，既能确保使用者在锻炼过程中的安全性，又能够保证整体装置在移动过程中的便利性。
31.5)本发明的装置在静止拉伸锻炼完成后，对smp形状记忆海绵进行加热，smp形状记忆海绵将会逐渐恢复到原始形状，以便下一个使用者使用。
32.总之采用本发明巧妙的运用结构设计，既能根据不同身高的使用者调整背部smp
形状记忆海绵的高度，又采用凸轮连杆机构的往复运动来辅助smp形状记忆海绵与人体轮廓的共形。此外通过smp形状记忆海绵的引入，舒适感提高的同时也极大提高了使用者在拉伸训练过程中的锻炼效率。
附图说明
33.图1为本发明装置的整体结构示意图；
34.图2为本发明装置的机架部分示意图；
35.图3为本发明装置的丝杆升降机构示意图；
36.图4为本发明装置凸轮连杆机构示意图；
37.图5为本发明装置smp形状记忆海绵示意图；
38.图6为本发明装置凸轮驱动电机示意图；
39.图中：1、机架，2、丝杆升降机构，3、smp形状记忆海绵，4、凸轮连杆机构，5、主体机架，6、万向轮，7、地脚支撑机构，8、横杆，9、左握把，10、固定板，11、丝杆，12、丝杆驱动电机，13、中间支撑板，14、凸轮，15、第一连杆，16、第二连杆，17、固定块，18、第一弹簧装置，19、凸轮支撑板，20、第一滑轨装置，21、第三连杆，22、第二弹簧装置，23、第二滑轨装置，24、头部smp形状记忆海绵，25、背部smp形状记忆海绵，26、右握把，27、地脚安装板，28、丝杆滑块，29、联轴器，30、固定架，31、圆导轨，32、圆轨滑块，33、固定圆盘，34、丝杆支撑板，35、凸轮驱动电机。
具体实施方式
40.下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
41.如图1和图5所示，拉伸训练仪装置包括机架1、丝杆升降机构2、smp形状记忆海绵3和凸轮连杆机构4，丝杆升降机构2安装在机架1上，凸轮连杆机构4安装在丝杆升降机构2上；smp形状记忆海绵3包括头部smp形状记忆海绵24和背部smp形状记忆海绵25，头部smp形状记忆海绵24位于背部smp形状记忆海绵25的正上方；头部smp形状记忆海绵24安装在机架1上，背部smp形状记忆海绵25安装在凸轮连杆机构4上。
42.如图2所示，机架1包括主体机架5、横杆8、左握把9和右握把26；丝杆升降机构2中丝杆组件的固定板10和固定架30均安装在主体机架5上；横杆8安装在主体机架5上，横杆8中部的一侧安装有头部smp形状记忆海绵24；横杆8顶部的对称两侧分别安装有左握把9和右握把26；机架1还包括四个万向轮6、四个地脚支撑机构7和四个地脚安装板27，主体机架5底面的对称四角分别安装有一个地脚安装板27，每个地脚安装板27底面均安装有一个万向轮6和一个地脚支撑机构7。
43.拉伸训练仪装置用于使用者训练时，万向轮6均处于锁定状态，使得拉伸训练仪装置不发生移动，地脚支撑机构7均支撑在地面上保持支撑状态，保证了拉伸训练仪装置的稳固性，确保了拉伸训练仪装置在使用者训练过程中保持稳定不移动，提高了安全性能；当使用者停止训练时，地脚支撑机构7的整体机构向上收缩，使得地脚支撑机构7的底端不接触地面，同时万向轮6解除锁定状态，此时推动拉伸训练仪装置进行整体装置的移动。
44.如图3所示，丝杆升降机构2包括两个丝杆组件和中间支撑板13，两个丝杆组件对称安装在中间支撑板13的两端，中间支撑板13水平布置；凸轮连杆机构4安装在中间支撑板
13的中部上；丝杆组件包括固定板10、丝杆11、丝杆驱动电机12、丝杆滑块28、联轴器29、固定架30、两根圆导轨31和丝杆支撑板34；两根圆导轨31竖直平行布置，丝杆11平行于两根圆导轨31并布置在两根圆导轨31之间；丝杆支撑板34安装在中间支撑板13一端的顶面，丝杆11和两根圆导轨31均活动穿设过丝杆支撑板34和中间支撑板13；两根圆导轨31的上端和下端分别通过固定板10和固定架30固定安装在机架1上，丝杆11的上端活动安装在固定板10上，固定架30上安装有丝杆驱动电机12，丝杆驱动电机12的输出轴竖直向上并通过联轴器29同步连接至丝杆11的下端；丝杆11上螺纹套装有丝杆滑块28，丝杆滑块28固定安装在丝杆支撑板34的顶面。
45.丝杆组件还包括两个圆轨滑块32和两个固定圆盘33，两个圆轨滑块32分别活动套装在各自对应的一根圆导轨31上，两个圆轨滑块32均固定安装在丝杆支撑板34的顶面，使得圆导轨31经圆轨滑块32和丝杆支撑板34旋转连接；圆轨滑块32在丝杆支撑板34和中间支撑板13移动的过程中，避免了丝杆支撑板34和中间支撑板13与圆导轨31的直接接触，减少了摩擦，并保持了丝杆支撑板34和中间支撑板13移动的行程；两根圆导轨31的上端分别固定有一个固定圆盘33，两根圆导轨31的上端通过各自的一个固定圆盘33固定在固定板10上。
46.当丝杆驱动电机12的输出轴正/反转时，带动丝杆11顺/逆转动，丝杆滑块28通过圆导轨31的限位导向只能沿竖直方向上/下移动移动，进而通过丝杆滑块28带动丝杆支撑板34和中间支撑板13同时沿竖直方向上/下移动，即带动中间支撑板13上的凸轮连杆机构4沿竖直方向上/下移动，调整凸轮连杆机构4上背部smp形状记忆海绵25在竖直方向上的位置。
47.如图4和图6所示，凸轮连杆机构4包括箱体、凸轮14、第一连杆15、第二连杆16、第一弹簧装置18、凸轮支撑板19、第一滑轨装置20、第三连杆21、第二弹簧装置22、第二滑轨装置23和凸轮驱动电机35；箱体安装在中间支撑板13中部上，凸轮支撑板19竖直固定在箱体内部，凸轮支撑板19位于中间支撑板13中间。
48.凸轮支撑板19的一侧面上安装有凸轮14、第一连杆15、第二连杆16、第一弹簧装置18、第一滑轨装置20、第三连杆21、第二弹簧装置22和第二滑轨装置23，第一滑轨装置20和第二滑轨装置23水平间隔安装，第一滑轨装置20位于第二滑轨装置23下方，第一连杆15和第三连杆21分别水平滑动安装在第二滑轨装置23和第一滑轨装置20上；第一连杆15的中部和凸轮14上分别连接第二弹簧装置22的两端，通过第二弹簧装置22使得凸轮14的外周面和第一连杆15的一端始终贴合；第一连杆15的另一端铰接第二连杆16的一端，第二连杆16的另一端向下铰接第三连杆21的一端，第三连杆21的另一端穿出箱体后连接背部smp形状记忆海绵25，第一连杆15和第三连杆21位于第二连杆16的同一侧；第三连杆21的中部和凸轮支撑板19上分别连接第一弹簧装置18的两端，第一弹簧装置18的弹性方向与第三连杆21的杆长方向相同；凸轮支撑板19的另一侧面上安装有凸轮驱动电机35，凸轮驱动电机35的输出轴沿水平方向穿过凸轮支撑板19后同步连接凸轮14的旋转轴；凸轮支撑板19的另一侧面上还安装有固定块17，固定块17位于第二连杆16远离凸轮14的一侧，第二连杆16的中部始终紧贴于固定块17。
49.当凸轮驱动电机35的输出轴转动，带动凸轮14旋转，凸轮14旋转时带动第一连杆15水平往复滑动，带动第二连杆16绕固定块17往复转动，进而带动第三连杆21水平往复滑
动，使得第三连杆21连接的背部smp形状记忆海绵25水平往复运动。
50.本发明的具体实施工作过程如下：
51.如图1所示，拉伸训练仪装置用于使用者训练时，使用者背对拉伸训练仪装置的smp形状记忆海绵3并站直或坐直，上下调整横杆8的位置，直至横杆8上的头部smp形状记忆海绵24完美配合水平正对使用者头部的枕部；驱动丝杆升降部分2沿竖直方向运动，带动凸轮连杆机构4上下移动，凸轮连杆机构4带动背部smp形状记忆海绵25上下移动调整背部smp形状记忆海绵25的位置，直至背部smp形状记忆海绵25完美配合水平正对使用者的背部；使用者的左手向上握住左握把9，使用者的右手向上握住右握把26，在训练过程中使用者的左手和右手始终分别紧握左握把9和右握把26，并且使用者的左手和右手不交叉。
52.加热smp形状记忆海绵3至60℃使其软化；初始状态时软化的背部smp形状记忆海绵25位于头部smp形状记忆海绵24下方的初始位置，预设背部smp形状记忆海绵25的停止位置，软化的背部smp形状记忆海绵25在凸轮连杆机构4的带动下朝向使用者的背部水平往复运动，即在初始位置和停止位置间水平往复运动；软化的背部smp形状记忆海绵25反复接触使用者的背部，背部smp形状记忆海绵25正对使用者的背部的一侧面不断变形，直至变形形状和使用者的背部轮廓一致；停止凸轮连杆机构4，背部smp形状记忆海绵25停止在停止位置上，此时背部smp形状记忆海绵25顶住使用者的背部；在背部smp形状记忆海绵25的运动过程中，使用者的背部不断朝向背部smp形状记忆海绵25弯曲，实现使用者上身的动态拉伸状态；同时使用者头部的枕部挤压并埋入软化的头部smp形状记忆海绵24中，使得头部smp形状记忆海绵24正对使用者头部的枕部的一侧面变形，直至变形形状和使用者头部的枕部轮廓一致。
53.自然冷却smp形状记忆海绵3保持其变形的轮廓；使用者的背部保持被顶住的状态，此时使用者处于静态拉伸状态；拉伸训练仪装置可根据不同使用者的背部轮廓及头部轮廓实现拉伸锻炼，达到拉伸使用者上身手臂、颈部和背部等肌群的自适应智能拉伸的效果。
54.使用者停止训练后，使用者的头部和背部均离开smp形状记忆海绵3，加热smp形状记忆海绵3至60℃使其软化，并逐渐恢复为变形前的形状，停止加热并自然冷却。