模拟失重状态下垂直于人体轴线的主动动觉方位测试装置的制作方法

本实用新型属于运动心理学技术领域，具体的说，是涉及一种模拟失重状态下垂直于人体轴线的主动动觉方位测试装置。

背景技术：

动觉(kinesthetic sense)也叫运动感觉，是对身体各部位的位置和运动状况的感觉，也就是肌肉、腱和关节的感觉，即本体感觉。它反映身体各部分的位置、运动以及肌肉的紧张程度，是内部感觉的一种重要形态。

动觉是随意运动的重要基础，是对自己身体的运动和位置状态的感觉。当关节伸屈或肌肉弛缩时，就会刺激这些感受器，产生神经冲动，沿脊髓上行传导，到大脑皮层的中央前回而产生动觉。

通过动觉，能使人感知到自己身体的空间位置、姿势和身体各部分的运动情况。人们由于具有高度精确的动觉，才能实现动作协调，完成各种复杂的运动技能。

在排除视觉的条件下，通过肢体的触摸运动可以正确地知觉物体的大小、形状和弹性。手在运动时肌肉紧张度的变化，告诉我们物体的种种属性。

在随意运动中，由于肌肉运动的速度和强度等信号不断传入大脑，形成反馈信息，才能实现大脑对肌肉运动的神经调节，使随意运动成为可能。如果没有精确的动觉反馈信息，就会造成运动失调。人对客观世界的正确反映，是各种感觉相互协调、相互验证的结果。动觉在各种感觉的相互协调中起着重要的作用。如果没有动觉和其他感觉的结合，人的知觉能力就不能得到正常的发展。

儿童动觉的感受性随年龄的增长而提高，一般人常常不能直接觉察到动觉信息，但是对于优秀的运动员来说，他们对身体肌肉、筋腱和关节的运动十分敏感，对速度、动作精准度和稳定性的估量有精细的自我感受。

动觉是否敏感是选拔运动员、舞蹈演员、杂技演员的重要条件之一。

现有技术中，存在部分关于动觉方位辨别装置的研究。从结构上分析，现有的辨别装置主要包括180°半圆形测量尺，在测量尺的中间铰接有一旋转尺，旋转尺上具有用于指向半圆尺的指针。

测试前，然后将半圆尺置于桌面上，半圆尺的底边与桌边平行，被试者坐于桌边，将手肘放在圆心上，中指对准0刻度。然后令被试者观察半圆尺上0°-180°的位置，最后利用眼罩将被试者的眼睛蒙蔽。

被动测试时，主考官以被试者的手肘作为转轴，握住被试者的手腕，然后转动到中指所指的任一度数，让被试者报告感觉移动了多少度，并记录报告度数，同时不告知被试者的结果准确性。按照相同的方法做完10个位置，每个位置2次，共计20次，并记录。

主动测试时，令被试者的手肘作为转轴，然后转动到主考官指定读数。转动完成后报告主考官，主考官观察转动误差，同时不告知被试者的结果准确性。按照相同的方法做完10个位置，每个位置2次，共计20次，并记录。

最后，按照：

相对误差＝平均误差/移动度数；

计算出10个位置的平均误差。以此作为选拔运动员的重要参考依据。

但是，上述的装置，存在一定的缺陷。包括：

(1)受限于半圆尺及旋转尺精度，测试过程中会存在一定的误差。

(2)人工读数存在一定的误差。

(3)被试者的手肘与旋转尺没有相对固定装置，因此在测试过程中易发生手肘脱离旋转尺的情况。

(4)测试过程中中指会发生一定程度的偏移，影响最终结果判断。

(5)现有的测试装置，仅能够测试小臂在水平面上的精准度，对于非水平面、大臂和/或腿部，均无法测试。

(6)现有的测试装置，令测试部位在转动过程中，始终受重力影响，存在一定的误差。

因此，如何设计一种具有较高精准度和较高可信度的动觉方位测试装置，来避免客观因素对测试结果造成干扰，是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种模拟失重状态下垂直于人体轴线的主动动觉方位测试装置。本装置通过设计全新的结构，使其可以高精准的完成动觉方位测试工作，并具有较高的可信度。

为了达成上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种模拟失重状态下垂直于人体轴线的主动动觉方位测试装置，包括：

顶部开口的壳体，

壳体内具有下基板与上基板；

所述下基板与多个支撑杆固定连接，上基板与所有的支撑杆活动连接；

所述上基板的上表面固定连接有圆形外壳，圆形外壳上具有刻度；

所述圆形外壳的圆心处具有贯穿于所述上基板的转轴；

转轴的上端与用于指向所述刻度的指针固定连接；

所述转轴的下端与角度传感器的主轴上端固定连接，角度传感器的主轴下端与小臂夹持机构固定连接；

所述下基板上具有头枕；

所述头枕的两侧具有侧卧支撑定位柱，侧卧支撑定位柱与下基板螺纹配合；

使得被试者可以侧躺在下基板上令转轴轴线与身体轴线垂直完成动觉方位的测试。

优选的，所述指针与红光发射器固定连接。

优选的，所述上基板的外侧具有旋钮，上基板与旋钮为螺纹配合，旋钮依靠螺纹副将自身顶紧于支撑杆上。

优选的，所述小臂夹持机构包括与所述主轴固定连接的弧形板，弧形板上固定连接有多个绑带。

优选的，所述指针的中心线与所述弧形板的中心线相重合，则被试者小臂的方位即与指针的方位基本重合，便于主考官从上方判断被试者小臂的位置。

优选的，所述上基板的下表面固定连接有承载架，弧形板上具有能够沿所述承载架移动的滚轮。

优选的，所述角度传感器为双出轴角度传感器。

上述的主动动觉方位测试装置，还包括处理单元，处理单元接收来自角度传感器的信号。

优选的，所述处理单元为PC。

本实用新型的有益效果是:

(1)通过被试者置于水中，模拟失重状态，来降低重力对手臂转动过程中的影响。

(2)具有小臂夹持机构，能够保证测试全程小臂始终与指针同轴，避免因小臂滑动/脱落造成的误差。

(3)可以通过红光发射器发出的红外光在刻度上的位置辅助识别刻度，识别时主考官从外侧向红外光相向看去，可以识别提高精度。

(4)具有头枕及侧卧支撑定位柱，可以令被试者躺在下基板上，令手肘与转轴共轴线，提高了测试结果的可信度。

(5)上基板可以相对于下基板移动，对于不同身高臂长的被试者而言，通用性较高。

(6)借助角度传感器，能够精确的获得小臂的转动角度。

(7)通过人体侧卧，尽量减少因手臂自重带来的误差。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型在去掉壳体状态下的结构示意图；

图3是本实用新型中转轴的装配示意图；

图4是本实用新型中小臂夹持机构的结构示意图；

图5是本实用新型中小臂夹持机构与承载架的配合图；

图6是本实用新型中头枕的装配示意图；

图7是本实用新型中角度传感器的装配示意图；

图8是本实用新型中联轴器的结构示意图；

图9是本实用新型中电路部分的原理图；

其中：1、支撑杆，2、上基板，3、旋钮，4、下基板，5、圆形外壳，6、转轴，7、滚轮，8、指针，9、红光发射器，10、刻度，11、滑轨，12、弧形板，13、挂板，14、承载架，15、绑带，16、滚轮，17、头枕，18、侧卧支撑定位柱，19、联轴器，20、角度传感器，21、处理单元，22、壳体。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型进行详细说明。

实施例：一种模拟失重状态下垂直于人体轴线的主动动觉方位测试装置，其结构如图1-9所示，包括：

顶部开口的壳体22，壳体22内具有水平设置的下基板4与上基板2；

下基板4与多个支撑杆1固定连接，上基板2的侧部与旋钮3形成螺纹配合，上基板2套在所述支撑杆1上，旋钮3通过螺纹向支撑杆1移动，直至顶紧于支撑杆1上。

所述上基板2的上表面固定连接有圆形外壳5，圆形外壳5上具有刻度10，刻度10具有多个，相邻的2个刻度10的间隔为5°。作为最佳的方案，也可以选择具有360个刻度10的结构，这样就能够更大程度的减少目测误差识别。

所述圆形外壳5的圆心处具有贯穿于所述上基板2的转轴6，圆形外壳5为凹凸型结构，凹陷部形成圆形滑轨11。所述转轴6的上端与用于指向所述刻度10的指针8固定连接，指针8上安装有用于在滑轨11内滚动的滚轮7，指针8的靠外端，安装有红光发射器9。

其中，所述转轴6的下端与联轴器19的上端固定连接，联轴器19的下端与双出轴结构的角度传感器20的主轴的上部连接，角度传感器20的主轴的下部与小臂夹持机构固定连接。

再次参考图3-6所示，小臂夹持机构包括与所述角度传感器20主轴下端固定连接的弧形板12，弧形板12上规定连接有多根绑带15。绑带15可以是松紧带，也可以是带有粘扣的结构。

同时，所述指针8的中心线与所述弧形板12的中心线相重合。使得小臂在固定好后，小臂主体基本也是与中心线重合，提高测试精度。

本实用新型中，还在所述下基板4上安装了头枕17及侧卧支撑定位柱18，用于被试者躺在下基板4上。

从处于整体结构稳定性的角度考虑，所述上基板2的下表面固定连接有承载架14，承载架14具有外凸缘，可以令滚轮16沿着外凸缘滚动，其中，滚轮16安装于挂板13上，挂板13与弧形板12固定连接。

所述角度传感器20将角度信号传递至处理单元，处理单元21接收信号并记录，还在显示器上显示。处理单元21可以为PC。

本实施例中，部分元器件需要选择防水型或者进行防水处理。

测试前，令被试者躺在下基板4上，然后调整上基板2的高度，并令被试者的小臂置于绑带15内。非常重要的一点在于，需要令转轴6的轴线近乎与手肘的打弯处重合，则小臂就可以视为以手肘为圆心进行半圆周运动的杆状构件了。

然后，令被试者带上呼吸面罩与耳塞，然后向壳体22内注水，直至水没过测试手臂停止。

测试时，将被试者的眼睛蒙蔽。然后被试者手肘主动转动到主考官的指定角度，主考官观察转动误差，同时不告知被试者的结果准确性。按照相同的方法做完10个位置，每个位置2次，共计20次。

处理单元21记录了相应数据后，根据背景技术中的计算方式求出相对误差，主考官即可判断被试者主动动觉方位的感知精准度，为下一步人才的选拔提供重要的参考。

因为在本实施例中，角度的测量及数据的处理由PC和角度传感器完成，因此可以获得更高效，更精确的数据，进一步的避免客观人为因素造成的误差。

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实用新型。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实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型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。