可调坡度人体四肢协同攀爬训练装置的制作方法

本实用新型涉及一种可调坡度人体四肢协同攀爬训练装置。

背景技术：

现代社会人们生活节奏越来越快，从事农业等体力劳动者也越来越少，特别是在大城市中的上班族由于久坐办公室，工作压力大、时间长等因素造成了身体协调性差，四肢肌肉力量退化。攀爬运动是一项综合性运动，不仅能够训练身体的四肢协调性，还能够有效的锻炼四肢肌肉。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种可调坡度人体四肢协同攀爬训练装置，该装置能够有效的锻炼人体四肢的协调性和肌肉力量，还能够测试受试者的相关运动能力和水平。

本实用新型的技术方案是：

一种可调坡度人体四肢协同攀爬训练装置，其特征在于包括爬梯框架和安装在爬梯框架上的链条机构，所述链条机构包括左右两条同步运行的链条及与所述链条配套的若干链轮，所述链条之间设有用于攀爬的若干横向连接件，所述横向连接件的两端分别连接在位于其左右两侧的所述链条上，所述爬梯框架的底端以铰接方式安装在机架，所述机架上还安装有可伸缩的支撑装置，所述支撑装置的下端与所述机架铰接，上端与所述爬梯框架的铰接，由此形成对爬梯框架的支撑和坡度调节。

本实用新型的使用方式和有益效果为：链条机构在链条驱动电机带动下依据设定的速度不断向下运行（指正面链条向下运动，下同）或者依靠受试者的脚蹬力量向下运行，受试者手脚并用不断向上攀爬以抵消链条的向下运动，使受试者保持在相对于攀爬框架的同一位置上，受试者也可以在链条运行或者不运行的情况下从下端攀爬到上端，具体规则和攀爬方式可以依据实际需要确定，可以通过调节链条的运行速度可以调节受试者的运动强度，也可以通过调节攀爬框架的倾斜程度调节受试者的运动难度和运动强度，通过受试者手脚并用及协调，充分利用了人体的驱上性达到了更佳的训练效果。可提供低冲击、大幅度的关节活动度训练。爬梯的运行速度和坡度均可调节，能够适用于不同体质的人进行攀爬训练。通过传感器采集受试者进行攀爬训练时的身体各项参数，可以通过驱动机构的带动，爬梯在锻炼时不断向下运行，利用人体本能的驱上性达到更佳的锻炼效果。本实用新型的爬梯在向下运动时可以由电机控制其速度，也可以根据装置本身的机械特性控制其速度，使爬梯随受试者的攀爬运动而运动。通过改变第一驱动电机的驱动功率或者改变爬梯坡度来改变攀爬的难度，能够满足不同体质基础的人进行锻炼。可根据规则人工记录和评判，也可以利用符合规则的软件进行数据分析，能够对受试者的攀爬能力进行评测打分，可以通过控制系统连接远程服务器获得更多的服务支持，例如，进行更深入的分析评测，获得相关专家的训练指导建议，以提高上下肢协同运动的效果。根据申请人的实验和理论分析，当攀爬框架呈40度角倾斜（攀爬框架下端与地面之间的夹角）时，运动效果最佳，能够消除对腰背部、髋和膝关节的冲击力，对腰背、膝关节薄弱者尤为适合。

附图说明

图1是本实用新型一个具体实施例的结构简图；

图2是本实用新型支撑装置的结构简图；

图3是本实用新型另一个具体实施例的结构简图；

图4是本实用新型涉及平行导轨和滑靴配合方式的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

参见图1-4，本实用新型提供的可调坡度人体四肢协同攀爬训练装置，其特征在于包括爬梯框架13和安装在爬梯框架上的链条机构，所述链条机构包括左右两条同步运行的链条2及与所述链条配套的若干链轮7、8、9，所述链条之间设有用于攀爬的若干横向连接件3，所述横向连接件的两端分别连接在位于其左右两侧的所述链条上，所述爬梯框架的底端以铰接方式安装在机架11，所述机架上还安装有可伸缩的支撑装置4，所述支撑装置的下端与所述机架铰接，上端与所述爬梯框架的铰接，由此形成对爬梯框架的支撑和坡度调节。受试者依据设定规则或者依据自我喜好和需要，将连接件或连接件上的各种支撑物用作手抓和脚蹬的支撑物，手脚并用在该装置进行攀爬运动，通过调节坡度和链条机构的运行速度，可以调节受试者的运动难度和强度。

所述链轮可以包括分别位于链条机构两端的主动轮8和从动轮7，还包括位于所述主动轮和从动轮之间的若干支撑轮和/或导向轮9，具体设置方式可以依据现有技术，例如现有电动爬梯和扶梯所用的相关技术，所述主动轮可以不连接动力装置，使用时依靠受试者的脚蹬作用促使链条向下移动，或者，优选的，通过相应的传动机构连接链条驱动电机，以便在链条驱动电机的驱动下主动向下运行，通过链条驱动电机控制链条运行速度和受试者的运动强度。

所述链条与连接件形成的工作面（用于攀爬的面对受试者的正面或大面）1为斜平面或者母线为水平直线的柱面，也可以采用其他适应的曲面形式，所述爬梯框架的主体部分可以呈相应的直行线或C形，或其他对应的形状，通过不同形状的工作面可以获得不同的运动趣味及运动特点和难度。当采用曲面时，受试者在不同的曲面位置上，可以获得不同的身体倾斜程度，由此形成不同的运动难度，受试者可根据自身水平选择不同角度进行专项练习。

当所述工作面为所述柱面时，所述链条机构可以设有用于压迫正面链条（链条中位于工作面的部分）相应弯曲的若干导向轮。

通常情况下所述连接件可以呈杆状，例如圆柱状的杆，以避免对脚部的伤害，所述连接件上设有或者不设有用于手抓的把手结构和/或用于脚踩的踏板结构（各种适于脚踏的结构），以便于受试者攀爬，防止脱落，提高安全性。把手结构和/或踏板结构可以采用相同的支撑件6，也可以分别设置，这些机构的设置能够改善手或脚与连杆的接触条件，减少由于连杆表面光滑而造成的打滑等意外事故，保证运动的安全性。所述支撑件的数目和排列方式可根据训练科目随时更换，支撑件与连杆间拆卸方便，优选旋拧式连接。由于连接件需要伴随链条回转，当踏握动作在支撑件作用完成后，支撑件立即旋拧回位。支撑件通过受试者手足踏握的压力和/或旋转轴承传感记录，反馈受试者踏握动作的准确性。

所述连接件通常可以相互等间距设置，为提高难度和增加趣味性，也可以非等间距设置。

所述连接件的材料选择多样，可选用软质材料或交替或随机安装软质材料和硬质材料，有利于模仿攀岩真实情景，可供消防人员、空降兵进行训练，连杆内可设振动电机，可通过电脑或人工分级调整振动频率（规律振动和/或不规律振动），爬梯可以增设配套的排风装置、排烟装置和音频输出装置，能更方便模拟真实的救援场景。

所述连接件和支撑件内可安置传感器，可以设置多种类型的传感器。压力传感器可实时测量四肢攀爬时的压力分布，及时了解受试者动作的协同性，以及分析出上下肢和左右肢体力量分配的差异性，从而早期发现问题，提升四肢协同功能，达到能量节省化，提高动作效率；心率脉搏传感器可及时预警运动风险，生理生化传感器可实时测定如乳酸、血糖等指标。

所述支撑件还可设有光电色标显示，并可通过电脑控制，同时爬梯上下端设置光线枪，可以设置抓握指定光电色标，逃避和/或迎击光线枪射出的光线，作为游戏得分的方式，爬梯醒目处设置分数显示器，便于实时记录游戏得分并反馈给受试者和裁判者，从而将该设备转化为为游戏仪器。

所述连接件可以为不锈钢金属杆，不锈钢金属杆坚固耐用，不易损坏，使用寿命长，其表面优选设有具有一定柔性或弹性的材料，例如橡胶，以避免金属带来的不适感，并增加摩擦力，提高安全性。

作为一个优选的实施方式，所述攀爬框架的正面还可以设有左右两条平行导轨14，所述导轨的正面（面对受试者的方向）设有肚宽口窄的导轨槽15，例如燕尾槽、倒T形槽等，所述导轨槽上滑动连接有滑靴（泛指各种形状的鞋及其他可以像鞋一样穿在脚上的装置）17，所述滑靴的靴底上设有与所述导轨槽滑动配合的滑块16，由此实现所述导轨槽与所述滑靴的滑动连接。通过滑靴可以形成另一个具体不同特点和不同训练效果的运动方式，受试者需要利用脚部力量，通过滑靴（包括滑块）与导轨（包括导轨槽）之间的相互作用，使身体保持在一定高度及向上运动。

优选的，所述攀爬框架的下部可以安装力反馈绳索12，所述力反馈绳索的一端固定连接在所述攀爬框架上，另一端系有供受试者身穿的绑带或穿戴物（例如，可以采用背心等任意适宜的形状），以增加训练时人体的运动负荷，提高有氧训练的强度。爬梯的运行速度应随训练者的攀爬速度改变，训练者攀爬越快梯子的运行速度也越快，使训练者能够根据自身的实际情况进行适宜强度的锻炼。由此不仅可以增加受试者的运动强度，而且可以通过力反馈绳索所受到的力评价受试者向上的力量强度，更好地对受试者的体能作出评价，所述力反馈绳索上可以设置拉力传感器，例如采用螺旋弹簧进行拉力检测的传感器，由此获得定量的受力信息，并可以将相关信息接入控制系统进行数据分析。

优选的，所述攀爬框架的上部可以安装安全保护绳索18，所述安全保护绳索的一端固定连接在所述攀爬框架上，另一端为自由端或者系有供受试者身穿的绑带或穿戴物（例如，可以采用背心等任意适宜的形状），当同时设有力反馈绳索和安全保护绳索时，所述力反馈绳索和安全保护绳索均可以设有用于可拆连接同一绑带或穿戴物的连接结构，所述连接结构可以是绳索上连接的连接件，也可以是绳索本身。由此提高运动的安全性，在受试者脱离的情况下能够依靠安全保护绳索的悬吊，避免跌落到地面。

优选的，可以在所述攀爬框架的两侧可以设有扶手10，用于爬梯运行速度过快时控制身体的平衡，保证训练人员的安全。

所述支撑装置的伸缩长度为能够使所述爬梯框架在设定翻转范围翻转的伸缩长度，所述设定翻转范围优选为0-90度（含最大端值，不含最小端值，下同）或0-180度。通过攀爬框架的翻转，可以调节攀爬框架的倾斜角度，例如当翻转在0-180度内进行时，度数的调节可以满足各种攀爬训练要求，倾斜角度优选为40度左右，因为40度的爬坡，可以使运动者进行一种自然的爬行运动，消除了对腰背部、髋和膝关节的冲击力，对于一些下肢和下腰背损伤有一定的康复效果。

所述支撑装置包括支撑基座和立柱，所述支撑基座和立柱之间采用允许两者沿共有轴线移动的活动连接方式连接，即通过相应的活动连接装置5连接，活动连接装置可以直接采用液压缸，也可采用与液压杆结构类似的套筒和套在所述套筒内的立杆，或者采用导轨与导轨配合的滑动件等任意适宜的形式，并设有用于驱动所述立柱移动的翻转驱动装置，所述翻转驱动装置采用液压缸或电动机为动力源，并通过相应的传动连接机构或直接连接所述支撑基座和立柱，所述支撑基座铰接在所述机架上，所述立柱的上端铰接在所述攀爬框架上，由此通过控制支撑装置的伸缩长度，就可以调节攀爬框架的倾斜角度。

这种装置还可以设有能够控制系统中各电控装置（例如链条驱动电机和翻转驱动装置）工作的控制系统，所述控制系统输出通过控制线缆接入相应电控装置的电控输入端，以实现对装置的整体及各电控部分的控制。

所述控制系统可以设有用于远程通信的通信模块或者用于接入计算机通信网络的网络接口，以实现与远程服务器等之间的通信。由此，所述控制系统通过互联网连接远程服务器，发送受试者的检测数据和本地评测结果，利用远程服务器强大的数据处理能力进行更深入的分析和评测，建立个人档案库，还能够通过设置的专家系统获得系统的训练指导方案，并为相关机构进行大数据分析提供基础数据。

所述控制系统优选采用控制柜的形式，以方便各部分的安装及人员操作，所述控制柜上设有用于显示的显示屏和用于人工输入的输入按钮和/或触摸屏，还设有电源开关以及工作指示灯和报警指示灯以及声报警器。所述显示平可以为具有触摸功能的液晶显示器，以做为显示器显示受试者的运动评测结果（运动时间、爬行步数、速率、燃烧卡路里等），同时也能够作为输入装置进行程序设置。

所述爬梯框架和/或横向连接件上设有用于采集人体信号的人体传感器，所述人体传感器的输出接入所述控制系统，由此根据这些信息能够获知有受试者在该装置上，避免误操作带来的危险。

可以采用任意适宜的控制方式和运动规则。例如，所述控制系统还可以设置自动调控模块，所述自动调控模块与所述处理器、所述存储器和所述信号输入装置通讯连接，所述自动调控模块可以设定不同的周期（如1分钟、30秒、10秒和1秒等），所述自动模块启动后，处理器会按照设置好的周期对相关装置和设备所反馈的信号进行计算处理，并根据计算结果判断运动者对爬梯的下行速度的适应程度，并且会时时据此生成速度调控信号传输到第一驱动电机，从而达到时时按速运动，即爬的越快，爬梯的下行速度也越快；爬的越慢，爬梯的下行速度也越慢；如停止爬行，则爬梯会随之停止下行。

这种装置还也设置发电设备，所述发电设备可以向所述链条驱动电机和翻转驱动电机供电，以使用户外没有电源的场合。所述发电机还设有储电装置，多余的电量可以储存起来，所述发电机还与控制系统连接，控制系统可根据实际情况对发电机进行调控，以实现发电机的供电/储电切换。所述链条驱动电机和翻转驱动电机还可以设有手动驱动杆，当储电设备电量不足以驱动设备运行时，用手动驱动杆进行前期驱动直至发电量足以供设备运行。

本实用新型公开的各优选和可选的技术手段，除特别说明及一个优选或可选技术手段为另一技术手段的进一步限定外，均可以任意组合，形成若干不同的技术方案。