专利名称：等速肌力测试阻力装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种阻力装置，尤其涉及一种等速运动的阻力装置。
背景技术：
现在的体育训练、民用健身训练器械的阻力负荷大体可归纳为等张、等长、
等动三种类型
1) 等张就是在训练过程中无论动作过程中骨骼杠杆角度和肌肉纤维长度 如何变化，阻力负荷始终保持恒定，如重力砝码式阻力装置。使用这种阻力负 荷进行练习称为"动力性练习"，对于提高绝对力量较为有效。
2) 等长就是无论负荷变化与否，骨骼杠杆角度和肌肉纤维长度始终保持 恒定。而在特定的负荷下保持静止，也称为静止练习，对提高耐力有一定效果。
3) 等动现代科学研究成果证明，提高肌肉力量的最有效途径需要根据不 同肌群的负荷能力给予不同负荷，使其运动速度相对稳定，且在整个运动过程 中所产生的阻力与作用的肌力成正比，使肌肉在运动过程中的任何一点都可以 释放最大力量，在整个动作范围内给予肌肉最大的阻力，能有效提高肌肉在各 种长度下的动力性力量，从而取得最佳训练效果。同时由于这种特定的阻力装 置是一种可变的阻力装置，它所产生的阻力是可以跟随不同个体或同一个个体 不同部位肌肉的收缩力的不同而变化。用力愈大，阻力愈大，用力变小(如骨 骼杠杆处于不利地位使不上劲或病痛失力时)，阻力也变小，能有效避免超负荷 及重力砝码所产生的惯性造成损伤。
上述三种类型虽然具有各自的优点，但其应用具有很大的局限性。随着等 速技术的发展，等速运动器械已成为技术发展的趋势，等速运动是指运动中， 运动速度恒定而阻力可变，运动中的速度预先在等速仪器上设定， 一旦运动速 度设定，不管受试者用多大的力量，肢体运动的速度都不会超过预先设定的速 度，受试者的主观用力只能使肌肉张力增高、力矩输出增加而不能产生运动的 力口速度的一种运动。
近年来相继出现了气动原理、液压装置原理等诸多等速器械，但是都存在
3着价格昂贵、运营成本极高、容易损坏、模拟性差等不可克服的致命缺陷，从 而严重制约了普及发展和市场推广应用。
发明内容
本发明的技术效果能够克服上述缺陷，提供一种等速肌力测试阻力装置，其 阻力变化柔和，能量转换效率高。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案其包括月支体连动杆，肢体连 动杆上设置扭矩传感器，肢体连动杆与等速齿轮箱连接。
等速齿轮箱内设有与肢体连动杆共轴且固接的齿轮，齿轮的两侧分别设置 与之啮合的两个小齿轮，此两个小齿轮大小相同且分别连接与之共轴的大齿轮， 两个大齿轮啮合且大小相同，且其内部分别设置超越离合器；电机的驱动轴上 设置一个齿轮，此齿轮与电机的驱动轴共轴，且与其中一个大齿轮啮合。
该阻力装置创新性地利用无刷交流伺服电机速度不变，转矩可控制变化的 特点，运用扭矩传感器对人肢体的力矩的测量并反馈给计算机，计算机把调节 信号发给无刷交流伺服电机，通过齿轮传动和超越离合器结构，进而调节阻尼 力矩的大小，使得人肢体运动的角速度保持不变。同时此装置采用了双向齿轮 传动机构，运用超越离合器单向传动的特点，使得人肢体在往复运动中均受到 阻力的作用，实现等速测试与训练的最佳效果。
此装置可以实现阻尼装置要求的全部功能，并且结构简单、零件排布紧凑、 体积小、成本低、信号收集方便和操作简单等特点，所以此方案有很高的可行 性。该装置充分地运用了等速技术原理，成功地实现了为等速肌力测试仪提供 阻力的功能，实现了对人体肌力的科学评估与测试，同时该阻力装置还可以作 为等动训练装置的阻力装置，应用面比较广泛。
本装置的阻力变化柔和，能量转换效率高，可以自动检测作用于阻力装置 上的肌肉动力变化，并据此不断调整阻力装置自身所产生的阻力，使其能及时 平滑柔和地自动跟随使用者肌肉动力变化，并时刻保持相等。同时具有体积小、 重量轻、成本低、耗电小、附着方便、作用距离适宜、信号收集方便、操作筒 便等诸多优势。
图1为本发明的结构示意图；图2为本发明的内部俯视结构示意图。
具体实施例方式
本装置包括肢体连动杆7，肢体连动杆7上设置扭矩传感器8，肢体连动杆 7与等速齿轮箱10连接。等速齿轮箱10内设有与肢体连动杆7共轴且固接的齿 轮3,齿轮3的两侧分别设置与之啮合的齿轮5、齿轮6,齿轮5和齿轮6大小 相同；齿轮5和齿轮6分别连接与之共轴的齿轮2、齿轮l,齿轮2与齿轮1啮 合且大小相同；齿轮2的另一侧与齿轮3啮合；齿轮3设置在电机9的驱动轴 上，且与电机9的驱动轴共轴。齿轮2和齿轮1内分别设置超越离合器11。电 机9采用无刷交流伺服电机。
电机9以设定的恒定角速度顺时针转动，带动齿轮3以同样的角速度顺时 针转动，齿轮3带动齿轮2以恒定的角速度逆时针转动，齿轮2带动齿轮1以 相同的角速度顺时针转动。齿轮l处的超越离合器ll工作方向是顺时针，齿轮 2处的超越离合器11工作方向是逆时针。
当人肢体带动肢体连动杆7顺时针转动时，齿轮4以同样的角速度做顺时 针转动，这样就带动齿轮5、齿轮6做逆时针转动，当旋转的角速度达到设定的 值时，齿轮2开始限制齿轮5的旋转角速度，使人的肢体产生阻尼力，而齿轮l 处于空转状态。随着人肢体所用的力矩逐渐增大，扭矩传感器8把增大的信号 传递给控制系统，进而电机9的电流增大，在保持角速度不变的情况下增大力 矩。
当人肢体带动肢体连动杆7逆时针转动时，齿轮4以同样的角速度做逆时 针转动，这样就带动齿轮5、齿轮6做顺时针转动，当旋转的角速度达到设定的 值时，齿轮1开始限制齿轮6的旋转角速度，使人的肢体产生阻尼力，而齿轮2 处于空转状态。随着人肢体所用的力矩逐渐增大，扭矩传感器8把增大的信号 传递给控制系统，进而电机9的电流增大，在保持角速度不变的情况下增大力 矩。
不管人肢体带动肢体连动杆7是顺时针转动还是逆时针转动，皆可以保持 运动速度的恒定。
权利要求
1.一种等速肌力测试阻力装置，其特征在于包括肢体连动杆(7)，肢体连动杆(7)上设置扭矩传感器(8)，肢体连动杆(7)与等速齿轮箱(10)连接。
2. 根据权利要求l所述的等速肌力测试阻力装置，其特征在于等速齿轮箱(10) 内设有与肢体连动杆(7)共轴且固接的齿轮(3)，齿轮(3)的两侧分别设 置与之啮合的齿轮(5 )、齿轮(6 ),齿轮(5 )和齿轮(6 )大小相同；齿轮(5 )和齿轮(6 )分别连接与之共轴的齿轮(2 )、齿轮(1 ),齿轮(2 )与齿 轮(1)啮合且大小相同；齿轮(2 )的另一侧与齿轮(3 )啮合；齿轮(3 ) 设置在电机(9)的驱动轴上，且与电机(9)的驱动轴共轴。
3. 根据权利要求2所述的等速肌力测试阻力装置，其特征在于齿轮(2)和齿轮(1)内分别设置超越离合器(11)。
4. 根据权利要求2所述的等速肌力测试阻力装置，其特征在于电机(9)采用无 刷交流伺服电机。
全文摘要
本发明涉及一种阻力装置，尤其涉及一种等速运动的阻力装置。本发明的等速肌力测试阻力装置，包括肢体连动杆(7)，肢体连动杆(7)上设置扭矩传感器(8)，肢体连动杆(7)与等速齿轮箱(10)连接。本装置的阻力变化柔和，能量转换效率高，可以自动检测作用于阻力装置上的肌肉动力变化，并据此不断调整阻力装置自身所产生的阻力，使其能及时平滑柔和地自动跟随使用者肌肉动力变化，并时刻保持相等。同时具有体积小、重量轻、成本低、耗电小、附着方便、作用距离适宜、信号收集方便、操作简便等诸多优势。
文档编号A61B5/22GK101683267SQ20081015729
公开日2010年3月31日 申请日期2008年9月28日 优先权日2008年9月28日
发明者张继伟, 冬 李, 王树杰, 耿春雷 申请人:中国海洋大学