本發(fā)明涉及一種運(yùn)動(dòng)員下肢力量測試機(jī)，屬于體育器材領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，中國儀器制造與健身訓(xùn)練器械行業(yè)發(fā)展迅速，但與國際先進(jìn)生產(chǎn)水平相比，中國還處于仿制生產(chǎn)階段，產(chǎn)品附加值低，發(fā)展不平衡，工藝設(shè)備落后，組織能力協(xié)調(diào)能力差，開發(fā)創(chuàng)新能力較低，社會(huì)普及率低，需求量少，專業(yè)體育器械設(shè)計(jì)人才嚴(yán)重缺乏等問題，已經(jīng)阻礙了體育健身與訓(xùn)練器材的發(fā)展。隨著我國加入wto，競爭趨勢向國際化方向發(fā)展，來自美國等國家的國際知名健身器材品牌將繼續(xù)進(jìn)入中國市場，國際化競爭日趨明顯，無疑將帶動(dòng)和加劇健身器材和訓(xùn)練器材銷售競爭。因此，不僅可以直接促進(jìn)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的科學(xué)化，還可以加快我國體育產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。隨著全民健身運(yùn)動(dòng)的開展，有許多人利用早晚進(jìn)行體育鍛煉，由于受到時(shí)間和場地的限制滿足不了這種愿望。目前雖然有許多健身器材，但對于下肢鍛煉的還比較少，該發(fā)明是一種利用休息時(shí)間進(jìn)行下肢鍛煉，既可以節(jié)省時(shí)間，又可以起到鍛煉身體的健身器材，幫助人們緩解現(xiàn)代生活的壓力。
各級教練員和體育科研人員借助具體的數(shù)據(jù)分析不但可以直接用于指導(dǎo)教學(xué)訓(xùn)練，及時(shí)糾正錯(cuò)誤技術(shù)動(dòng)作，對高水平運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行技術(shù)分析診斷，盡快提高運(yùn)動(dòng)成績,提高訓(xùn)練的技術(shù)含量,而且還可以提高運(yùn)動(dòng)選材的科學(xué)性，擺脫以往完全靠經(jīng)驗(yàn)主義的作法。當(dāng)前，國內(nèi)外教練員和體育科研工作者越來越重視科學(xué)訓(xùn)練手段，運(yùn)用生理生化指標(biāo)體系，及時(shí)了解運(yùn)動(dòng)員的身體負(fù)荷情況和身體機(jī)能狀況，合理地安排和調(diào)整訓(xùn)練計(jì)劃，避免造成過度疲勞，減少和預(yù)防運(yùn)動(dòng)損傷，最大限度的提高訓(xùn)練水平和運(yùn)動(dòng)能力。這就要通過各種身體測試儀器進(jìn)行監(jiān)控，及時(shí)了解和預(yù)測運(yùn)動(dòng)員即將達(dá)到極強(qiáng)度，科學(xué)預(yù)防運(yùn)損傷，并且提高身體協(xié)調(diào)能力，降低能量消耗，產(chǎn)生更為經(jīng)濟(jì)有效的訓(xùn)練效果。
蹬擺力量是人體活動(dòng)和訓(xùn)練各個(gè)環(huán)節(jié)中能夠反映人體形態(tài)結(jié)構(gòu)和質(zhì)量分布特征的基本參數(shù)之一，能夠在動(dòng)態(tài)和靜態(tài)狀態(tài)下準(zhǔn)確檢測到人體運(yùn)動(dòng)步頻、大腿蹬擺力量、下肢力量、足底壓力、相關(guān)肌肉表面肌電、人體重心位移等數(shù)據(jù)，依據(jù)力矩平衡原理和測試信號ar模型編制一套集在線數(shù)據(jù)采集、圖形顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與查看及數(shù)據(jù)處理于一體的測試軟件，由測試平臺(tái)和計(jì)算機(jī)構(gòu)成，是一套人體下肢力量運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)及測試儀器。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，人們再要求產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，開始關(guān)注設(shè)備的人機(jī)交互性能，要求設(shè)備能有一個(gè)友好的界面，方便數(shù)據(jù)在設(shè)備和個(gè)人電腦之前的共享。通過個(gè)人電腦的強(qiáng)大功能來更高效的完成一些信息錄入，數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)分析等操作。該發(fā)明創(chuàng)造后能夠給運(yùn)動(dòng)員在訓(xùn)練中帶來輔助康復(fù)的練習(xí)效果。也可以在家庭和辦公娛樂場所使用，是學(xué)校及家庭必備的測力器械。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
根據(jù)以上現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種結(jié)構(gòu)簡單，操作實(shí)用，不受場地和時(shí)間限制的運(yùn)動(dòng)員下肢力量測試機(jī)。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：該運(yùn)動(dòng)員下肢力量測試機(jī)，其特征在于：包括護(hù)欄、護(hù)欄支撐支架、把手、調(diào)節(jié)按鈕、控制器、控制器支架、踏板、壓塊、連接套、壓力傳感器、壓力傳感器支架、彈簧減震器、底部支撐支架、外罩、平衡地腳，把手下端套入護(hù)欄支撐支架鋼管內(nèi)，通過調(diào)節(jié)按鈕固定調(diào)節(jié)把手的高度，護(hù)欄支撐支架下端固定在外罩的上部前方位置，控制器支架一端固定在外罩前方位置，控制器支架另一端固定控制器，壓力傳感器支架一端焊接安裝在外罩內(nèi)部下端位置，壓力傳感器支架另一端安裝壓力傳感器，壓力傳感器上面依次固定連接套，連接套上面固定壓塊，壓塊上面固定在踏板的下面前方位置，彈簧減震器上端固定在踏板的下方前方位置，彈簧減震器下端固定在底部支撐支架上，平衡地腳通過螺栓安裝在外罩底部的四個(gè)角上。
使用時(shí)，人雙腳站在踏板上，雙手扶住把手，接通電源，在觸摸屏上設(shè)定測定的時(shí)間，雙腳依次原地高抬下壓用力，通過壓力傳感器與傳感導(dǎo)線將壓力信號傳輸?shù)匠绦蚬芾砑呻娐沸酒?，?dǎo)致導(dǎo)線電流兩端感生出電動(dòng)勢，利用集成電路及閉合電流把重量的輸入信號轉(zhuǎn)換成實(shí)際應(yīng)用的電信號，此時(shí)傳感器可以感應(yīng)到在檢驗(yàn)區(qū)域內(nèi)所引起的變化及時(shí)將壓力傳感器的電信號通過電磁能量聚焦在探測器上，使信號放大器和信號處理電路按照目標(biāo)發(fā)射率轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y目標(biāo)向管理器發(fā)射電信號，電信號被接收后分別將信號輸入到信號分析儀進(jìn)行各種分析處理，通過集成電路、顯示儀器等把成像技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖像處理技術(shù)經(jīng)過可偏程序控制器與現(xiàn)場總線集成電路芯片等處理后將其顯示在微機(jī)熒光屏上，從而實(shí)現(xiàn)人體下肢在蹬伸過程中蹬伸力量數(shù)值的獲取和監(jiān)控，按照設(shè)定的時(shí)間及時(shí)記錄雙腿依次踏在踏板上的力量和次數(shù)，起到鍛煉身體的目的。
所述的運(yùn)動(dòng)員下肢力量測試機(jī)的材料可以用圓管，方管或鋼板。
所述的壓力傳感器，在左腳、右腳各有一個(gè)測力傳感器。開始前，設(shè)定測試持續(xù)時(shí)間，單位為秒，跑動(dòng)時(shí)，記錄每次腳產(chǎn)生的沖擊力，并記錄限定時(shí)間內(nèi)跑動(dòng)的次數(shù)。時(shí)間到有聲音和顯示提示。最終以圖表形式顯示力度。系統(tǒng)采用stm32系列芯片作為主控制器，測力傳感器采用應(yīng)變式稱重傳感器，每一個(gè)踏板連接一只傳感器，傳感器量程為300kg，應(yīng)變傳感器的輸出信號很小，所以，采用小信號低噪聲放大電路進(jìn)行信號的前期調(diào)理，然后送入adc，進(jìn)行數(shù)字化處理，adc采用24位adc芯片ads1230。為方便成員信息的輸入與導(dǎo)出，系統(tǒng)留有usb接口和sd卡接口各一個(gè)。
本發(fā)明包括傳感器及其外圍電路、信號調(diào)理電路、加速度頻率顯示三部分。傳感器及其外圍電路封裝于小型屏蔽容器內(nèi)，固定于振動(dòng)物體上，隨之同步振動(dòng)，輸出測量信號；信號調(diào)理電路接收電信號，進(jìn)行放大、濾波等必要處理；經(jīng)過處理后的信號被送入顯示部分，信號的頻率和幅度以數(shù)值形式顯示于led數(shù)碼管上，實(shí)現(xiàn)加速度和頻率的實(shí)時(shí)測量。它被集成了單片集成電路上，采用差動(dòng)電容作為敏感元件，用閉環(huán)反饋力平衡技術(shù)和完整的信號調(diào)理電路構(gòu)成閉環(huán)隨動(dòng)式加速度計(jì)，其輸出電壓與其感受的加速度成正比。
為方便信息的輸入與導(dǎo)出，系統(tǒng)留有usb接口和sd卡接口各一個(gè)。
（一）硬件部分
1、主控芯片采用stm32系列芯片stm32f103，
2、人機(jī)界面為便于信息輸入，提供良好的人機(jī)界面，系統(tǒng)配備觸摸屏，觸摸屏與主控芯片采用串口通訊。
3、指紋模塊在系統(tǒng)中，使用指紋模塊進(jìn)行指紋輸入，為了便于長期保存參與測試人員的數(shù)據(jù)，為長期跟蹤分析提供客觀數(shù)據(jù)，系統(tǒng)采用乙木x3指紋模塊，該模塊采用了指紋專用芯片：biovo-x3fpc，arm9主頻200mhz，指紋光路：納米激光型光學(xué)全反射原理
指紋認(rèn)假率（far）<0.0001%（安全等級securitylevel為3時(shí)）
拒真率（frr）<0.01%（安全等級securitylevel為3時(shí)）
比對方式1:n及1:1比對
指紋模板大小193字節(jié)（byte）安全等級設(shè)置level1至level5可設(shè)置，處理速度：指紋特征提取取時(shí)間<0.45秒，1:n比對時(shí)間（1000枚滿注冊時(shí)）<0.45秒，通訊接口uart，3.3v-ttl電平。
4、傳感器采用應(yīng)變式稱重傳感器，具有良好可重復(fù)性和極高的測量精度，考慮到測量精度和測力范圍，選擇量程為0~300kg。
5、其他輸入輸出配置：所有數(shù)據(jù)的導(dǎo)出可以使用u盤或sd卡。
（二）軟件部分
為了方便于管理硬件和軟件資源，系統(tǒng)采用ucos嵌入式操作系統(tǒng)作為平臺(tái)，軟件功能主要包括：密碼管理，adc操作，液晶屏顯示與觸控管理，打印管理，指紋信息讀取與管理，成員指紋信息錄入、查詢、管理。
本發(fā)明儀器能夠準(zhǔn)確測量出運(yùn)動(dòng)員雙腿力量的大小、踝關(guān)節(jié)力量的大小、髖關(guān)節(jié)力量的大小，根據(jù)最大負(fù)荷力量來安排運(yùn)動(dòng)量，能夠準(zhǔn)確獲得運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)和動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)，運(yùn)動(dòng)員的身體負(fù)荷情況和身體機(jī)能狀況，對高水平運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行技術(shù)分析診斷，盡快提高運(yùn)動(dòng)成績，及時(shí)糾正錯(cuò)誤技術(shù)動(dòng)作，提高訓(xùn)練的技術(shù)含量，有助于提高運(yùn)動(dòng)選材的科學(xué)性，運(yùn)用生理生化指標(biāo)體系，及時(shí)合理地安排和調(diào)整訓(xùn)練計(jì)劃，避免造成過度疲勞，減少和預(yù)防運(yùn)動(dòng)損傷。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果是：為了適應(yīng)的這些需求，本發(fā)明在處理器上采用arm32位處理器，設(shè)備使用fat32文件系統(tǒng)，可以通過usb接口，將數(shù)據(jù)和信息用u盤在設(shè)備和個(gè)人電腦上的便捷共享。由于設(shè)備植入了csv文件格式解析服務(wù)，因此可以充分使用excel軟件快捷的對數(shù)據(jù)的操作。除此之外，設(shè)備還使用了指紋身份識(shí)別功能，使測試更方便，更安全。該發(fā)明會(huì)給運(yùn)動(dòng)員在訓(xùn)練中帶來輔助康復(fù)的練習(xí)效果。為管理硬件和軟件資源，系統(tǒng)采用ucos嵌入式操作系統(tǒng)作為平臺(tái)，軟件功能主要包括：密碼管理，adc操作，液晶屏顯示與觸控管理，打印管理，指紋信息讀取與管理，成員指紋信息錄入、查詢、管理。以及在肌電圖儀的配合下，測定脈搏跳動(dòng)軌跡變化等生理狀況，及時(shí)測出運(yùn)動(dòng)員力量負(fù)荷強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)損傷，預(yù)防過度疲勞的現(xiàn)象。通過安裝地腳緩沖墊，增加安全系數(shù)，起到穩(wěn)定支架作用。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，體積小、不受場地和時(shí)間限制，搬運(yùn)方便，容易操作。
附圖說明
圖1是本發(fā)明運(yùn)動(dòng)員下肢力量測試機(jī)的最佳實(shí)例，其中：1、護(hù)欄2、護(hù)欄支撐支架3、把手4、調(diào)節(jié)按鈕5、控制器6、控制器支架7、踏板8、壓塊9、連接套10、壓力傳感器11、壓力傳感器支架12、彈簧減震器13、底部支撐支架14、外罩15、平衡地腳。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明運(yùn)動(dòng)員下肢力量測試機(jī)作進(jìn)一步說明：如圖所示：運(yùn)動(dòng)員下肢力量測試機(jī)，其特征在于：包括護(hù)欄、護(hù)欄支撐支架、把手、調(diào)節(jié)按鈕、控制器、控制器支架、踏板、壓塊、連接套、壓力傳感器、壓力傳感器支架、彈簧減震器、底部支撐支架、外罩、平衡地腳，把手（3）下端套入護(hù)欄支撐支架（2）鋼管內(nèi)，通過調(diào)節(jié)按鈕（4）固定調(diào)節(jié)把手（3）的高度，護(hù)欄支撐支架（2）下端固定在外罩（13）的上部前方位置，控制器支架（6）一端固定在外罩(14)前方位置，控制器支架（6）另一端固定控制器（5），壓力傳感器支架（11）一端焊接安裝在外罩（14）內(nèi)部下端位置，壓力傳感器支架（11）另一端安裝壓力傳感器（10），壓力傳感器（10）上面依次固定連接套（9），連接套（9）上面固定壓塊（8），壓塊（8）上面固定在踏板（7）的下面前方位置，彈簧減震器（12）上端固定在踏板（7）的下方前方位置，彈簧減震器（12）下端固定在底部支撐支架（13）上，平衡地腳（15）通過螺栓安裝在外罩（14）底部的四個(gè)角上。
使用時(shí)，人雙腳站在踏板上，雙手扶住把手，接通電源，在觸摸屏上設(shè)定測定的時(shí)間，雙腳依次原地高抬下壓用力，通過壓力傳感器與傳感導(dǎo)線將壓力信號傳輸?shù)匠绦蚬芾砑呻娐沸酒?，?dǎo)致導(dǎo)線電流兩端感生出電動(dòng)勢，利用集成電路及閉合電流把重量的輸入信號轉(zhuǎn)換成實(shí)際應(yīng)用的電信號，此時(shí)傳感器可以感應(yīng)到在檢驗(yàn)區(qū)域內(nèi)所引起的變化及時(shí)將壓力傳感器的電信號通過電磁能量聚焦在探測器上，使信號放大器和信號處理電路按照目標(biāo)發(fā)射率轉(zhuǎn)變?yōu)楸粶y目標(biāo)向管理器發(fā)射電信號，電信號被接收后分別將信號輸入到信號分析儀進(jìn)行各種分析處理，通過集成電路、顯示儀器等把成像技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、圖像處理技術(shù)經(jīng)過可偏程序控制器與現(xiàn)場總線集成電路芯片等處理后將其顯示在微機(jī)熒光屏上，從而實(shí)現(xiàn)人體下肢在蹬伸過程中蹬伸力量數(shù)值的獲取和監(jiān)控，按照設(shè)定的時(shí)間及時(shí)記錄雙腿依次踏在踏板上的力量和次數(shù)，起到鍛煉身體的目的。
所述的運(yùn)動(dòng)員下肢力量測試機(jī)固定支架的材料可以用圓管，方管或鋼板。
本發(fā)明能夠給中老年人和運(yùn)動(dòng)員在康復(fù)和訓(xùn)練過程中帶來輔助的練習(xí)效果。也可以在家庭和辦公娛樂場所使用，是專業(yè)運(yùn)動(dòng)隊(duì)及醫(yī)院必備的康復(fù)器械。