本发明涉及一种肌肉锻炼器械，更具体的是涉及颈部肌肉锻炼装置，属于健身器材领域。
背景技术：
长期伏案工作或作业极易造成颈部的疲劳损伤，而现在人们的生活已离不开需要低头操作的电脑、手机等，因此颈椎病长期困扰着人们。
申请人发现，不论是日常的各种锻炼方法、还是现有的锻炼器械都难以使颈部肌肉得到锻炼，迄今为止，尚无有效锻炼增强颈部肌肉的器械。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种结构简单、使用安全、操作方便、可以使颈部及腰腹部的每一组肌肉都全方位得到锻炼增强的肌肉锻炼器械。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种肌肉锻炼器械，包括支撑于地面的底座；还包括安置在底座上的旋转控制臂组件、位于旋转控制臂组件上的脚踏板、安装在脚踏板上的升降支架以及安装在升降支架上方的头部固定装置。
本发明进一步限定的技术方案为：还包括下端固定于底座上的下支撑轴以及与下支撑轴通过万向节连接的上支撑轴；旋转控制臂组件包括上旋转支撑臂组件、下旋转支撑臂组件以及两端铰接在上旋转支撑臂组件和下旋转支撑臂组件之间的伸缩驱动装置；上旋转支撑臂组件套设在上支撑轴上；下旋转支撑臂组件套设在下支撑轴上。
进一步的，上旋转支撑臂组件包括上旋转支撑臂体和与之固定连接的上旋转支撑臂轴套；上旋转支撑臂轴套套设在上支撑轴上；下旋转支撑臂组件包括下旋转支撑臂体、下旋转支撑臂轴套以及同轴安装有导电环组的从动皮带轮；下旋转支撑臂体与从动皮带轮通过下旋转支撑臂轴套固定连接；下旋转支撑臂轴套套设在下支撑轴上；上支撑臂体和下支撑臂体通过水平销轴铰接，上支撑臂体和下支撑臂体的径向延伸臂分别与伸缩驱动装置的上端和下端铰接；脚踏板固定安装于上支撑轴上。
进一步的，底座下方安装有电源、碳刷组件以及涡轮减速机电组件；碳刷组件包含一组碳刷；碳刷分别与导电环组电性连接；涡轮减速电机组件安装有与从动皮带轮进行动力传输的主动皮带轮。
进一步的，头部固定装置包括头箍壳体、后部支撑海绵体、前部支撑气囊以及安装有微型气泵的头箍支架；后部支撑海绵体与头箍壳体的内后壁固定；前部支撑气囊与头箍壳体的内前壁固定，且与微型气泵连接；头箍支架的前端固定在头箍壳体的外壳壁上；后端固定安装在升降支架上。
进一步的，还包括扶手；升降支架和扶手通过支架固定安装在脚踏板上。
进一步的，扶手上安装有带有手持控制器的触屏显示控制器。
进一步的，还包括安装于升降支架上的可调节腰靠；可调节腰靠和升降支架之间通过锁止装置固定。
进一步的，还包括设置在可调节腰靠上的可调节卡扣安全带。
进一步的，脚踏板上固定安装有防滑橡胶脚垫。
进一步的，还包括安装在下支撑轴上的旋转编码器和安装在其中一个旋转臂固定轴上的角度传感器；角度传感器与导电环组电性连接。
本发明的有益效果是：本发明的设计是通过旋转支撑臂组件等部件的巧妙设计和动作配合来保证整个装置的稳定和实现整个装置的动作，可根据人体身高上下调整升降支架的高度和头箍内壁的气囊充的空气压力，确保不同身高、大小头围的人均可以安全舒适进行锻炼使用。本发明设计思路是是以人体的脚和头做两点支撑，将倾斜的身体重心作用到颈及腰腹部肌肉，通过改变人体的倾斜角度调整颈及腰腹部肌肉受力大小、持续改变人体的倾斜方向，全方位均匀的作用到颈及腰腹部肌肉，使对应肌肉持续张紧和放松，从而达到增强这些部位肌肉力量的目的。由于整个锻炼过程中人体相对于自身是保持相对静止的，因此不会引起身体上的安全风险。本器械通过旋转编码器和角度传感器进行位置和倾角的实时检测形成一个闭环的控制，根据需要在一定的范围内设定倾斜角度即受力的大小、锻炼时间、循环周期、运行轨迹等参数以达到最佳锻炼效果，安全且简单易用，以适用大多数人。本发明可以使得颈部及腰腹部的每一组肌肉都全方位得到锻炼增强的方法；目前没有找到相似的技术产品公开或使用。
附图说明
图1为本发明装置实施例1的立体结构示意图。
图2为图1结构的右视图。
图3为图1结构的仰视图。
图4为图1结构中旋转控制臂组件的立体结构示意图。
图5为图4结构的主视图。
图6为图4结构的右视图。
图7为图4结构的仰视图。
图8为本发明下旋转支撑臂组件的结构左视图。
图9为图8结构沿a-a向剖视图。
图10为本发明上旋转支撑臂组件的结构右视图。
图11为图10结构沿a-a向剖视图。
图12为本发明装置实施例1的头部固定装置的立体结构图。
图13为图12结构的俯视图。
图14为图12结构的右视图。
图15为本发明实施例中锻炼开始或结束时候位置示意图；其中图15-1、图15-2、图15-3分别为右视图、主视图和俯视图。
图16为本发明实施例中锻炼调整倾斜角度位置示意图；其中图16-1、图16-2、图16-3分别为右视图、主视图和俯视图。
图17为本发明实施例中锻炼至1/8倾斜角度时位置示意图；其中图17-1、图17-2、图17-3分别为右视图、主视图和俯视图。
图18为本发明实施例中锻炼至1/4倾斜角度时位置示意图；其中图18-1、图18-2、图18-3分别为右视图、主视图和俯视图。
图19为本发明实施例中锻炼至1/2倾斜角度时位置示意图；其中图19-1、图19-2、图19-3分别为右视图、主视图和俯视图。
图20为本发明实施例中锻炼至3/4倾斜角度时位置示意图；其中图20-1、图20-2、图20-3分别为右视图、主视图和俯视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。
实施例1
本实施例提供的一种肌肉锻炼器械，如图1-14所示：至少包括支撑于地面的底座1、安置在底座上的旋转控制臂组件2、位于旋转控制臂组件上的脚踏板3、安装在脚踏板3上的升降支架8、安装在升降支架上方的头部固定装置9、下端固定于底座1上的下支撑轴2-1、与下支撑轴2-1通过万向节2-4连接的上支撑轴2-6。
旋转控制臂组件2包括上旋转支撑臂组件2-5、下旋转支撑臂组件2-2以及两端铰接在上旋转支撑臂组件2-5和下旋转支撑臂组件2-2之间的伸缩驱动装置2-9。本实施例中的伸缩驱动装置采用电动推拉杆。
上旋转支撑臂组件2-5包括上旋转支撑臂体2-5-1和与之固定连接的上旋转支撑臂轴套2-5-2；上旋转支撑臂轴套2-5-2套设在上支撑轴2-6上。
下旋转支撑臂组件2-2包括下旋转支撑臂体2-2-1、下旋转支撑臂轴套2-2-2以及同轴安装有导电环组2-12的从动皮带轮2-2-3；下旋转支撑臂体2-2-1与从动皮带轮2-2-3通过下旋转支撑臂轴套2-2-2固定连接；下旋转支撑臂轴套2-2-2套设在下支撑轴2-1上；
上支撑臂体2-5-1和下支撑臂体2-2-1通过水平销轴2-11铰接，上支撑臂体2-5-1和下支撑臂体2-2-1的径向延伸臂分别与伸缩驱动装置2-9的上端和下端通过螺丝2-7和螺母2-8固定连接。
脚踏板3固定安装于上支撑轴2-6上。
头部固定装置9包括头箍壳体9-1、后部支撑海绵体9-2、前部支撑气囊9-3以及安装有微型气泵的头箍支架9-4；后部支撑海绵体9-2与头箍壳体9-1的内后壁固定；前部支撑气囊9-3与头箍壳体9-1的内前壁固定，且与微型气泵连接；头箍支架9-4的前端固定在头箍壳体9-1的外壳壁上；后端固定安装在升降支架8上。
脚踏板3上端安装固定有防滑橡胶脚垫18和四根管状支架4；升降支架8和扶手5通过支架4固定安装在脚踏板3上。扶手5与支架4上端固定安装，扶手5上安装固定有带手持控制器15的触屏显示控制器10；升降支架8上安装有腰靠6，并插入后方的两根支架4管内可以上下活动以调整高度，并可由锁止扳手16锁止；可调整长度卡扣的安全带7与腰靠6两端固定。
本发明还包括安装在下支撑轴2-1上的旋转位置传感器17和安装在其中一个旋转臂固定轴2-11上的角度传感器2-3；本实施例中的旋转位置传感器为旋转编码器17；其定子与下支撑轴固定，转子与从动皮带轮2-2-3固定。角度传感器2-3与导电环组2-12电性连接。
底座1的底下安装有充电电池组件13、碳刷组件14；碳刷组件14的一组碳刷分别与导电环组2-12接通以为电动推拉杆2-9提供电力及角度传感器2-3信号传递。底座1还安装有带主动皮带轮的涡轮减速电机组件11，通过传动皮带12带动从动皮带轮2-2-3旋转。
本发明的动作原理为：由电动推拉杆2-9的伸缩度控制上旋转支撑臂体和下旋转支撑臂体绕水平销轴2-11之间的夹角。由于水平销轴2-11与十字万向节2-4的十字轴中心是重合的，因此上旋转支撑臂体2-5-1和下旋转支撑臂体2-2-1组成的关节可以绕下支撑轴2-1在一定角度范围内灵活旋转。
当电动推拉杆2-9处于收缩至最底位时，即十字万向节2-4两端的上支撑轴2-6和下支撑轴2-1为同轴位置，所述脚踏板3处于水平状态；
当电动推拉杆2-9处于伸出至最高位时，即十字万向节2-4两端的上支撑轴2-6和下支撑轴2-1为最大拉伸角度位置，所述脚踏板3处于最大倾斜状态。
当涡轮减速电机组件11启动带动旋转控制臂组件2旋转，固定在旋转控制臂组件2上支撑轴2-6上的脚踏板3随旋转控制臂组件2进行摆动。通过电动推拉杆2-9的伸缩长度控制脚踏板3的摆动幅度，通过旋转控制臂组件2旋转改变脚踏板3的摆动方向。
如图15-20所示，其具体锻炼方法如下：
初始状态：本器械处于复位状态即脚踏板3处于水平位置，旋转控制臂组件2朝向正前方。人站立在脚踏板3上，双脚平放在脚踏板对应位置；
准备工作：通过控制器10设定旋转控制臂组件2的转速和周期数及运行轨迹；扣上安全带7并调整升降支架8使头部固定装置9套在人体头部，通过锁止扳手16锁止升降支架8。
启动器械：按控制器10上的充气键，至给定压力将自动停止并发出提示音；前后推动手持控制器15的控制键，控制电动推拉杆2-9调整至合适的倾斜位置，此时由于旋转控制臂组件2方向处于正前方，人体将缓慢后仰，保持住整个身体及颈部张紧使身体靠脚及头部支撑保持重心稳定。
锻炼过程：按动手持控制器15控制键，旋转控制臂组件2的下旋转支撑臂组件2-2带动倾斜的上旋转支撑臂组件2-5开始旋转。随着旋转角度变化，人体倾斜方向改变，引起对应位置的肌肉张紧和放松；直到完成设定周期后本器械复位。
复位：旋转控制臂组件2方向处于正前方，脚踏板3回复水平状态，一次健身结束。当有紧急情况时再次按动手持控制器15控制键时，本器械将直接复位。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。