模拟失重状态下用于大腿侧摆的被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用于大腿侧摆的被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。

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用于大腿侧摆的被动动觉方位测试装置。本装置通过设计全新的结构，使其可以在模拟失重状态下高精准的完成大腿侧摆的动觉方位测试工作，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用于大腿侧摆的被动动觉方位测试装置，包括：

顶部开口的壳体，壳体内具有底座；

所述底座上固定连接有两垫块，垫块的前端具有支撑杆，支撑杆上部与手扶架活动连接；

所述支撑杆下部与一竖向设置的圆形外壳连接，所述圆形外壳上具有刻度；

所述圆形外壳的圆心处被转轴贯穿；

转轴的内侧端与用于指向所述刻度的指针固定连接；

所述转轴的外侧端与圆形外壳转动配合，转轴位于圆形外壳内侧的部分与大腿夹持机构固定连接；

所述两垫块为用于被试者脚掌定位的凸块，使得被试者可以单脚踩在凸块上上肢通过手扶架保持上身稳定，完成大腿侧摆的动觉方位测试。

优选的，所述指针与红光发射器固定连接。

优选的，所述支撑杆的外侧具有旋钮，旋钮通过螺纹与手扶架配合；

所述旋钮通过螺纹副实现自身与手扶架在支撑杆上的定位。

优选的，所述大腿夹持机构包括与所述转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，则被试者大腿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大腿的位置。

上述的被动动觉方位测试装置，还包括安装在圆形外壳背面上的伺服电机，伺服电机主轴通过联轴器带动转轴转动；

所述伺服电机被处理单元控制转动角度。

优选的，所述处理单元为CNC系统。

在提供上述结构方案的同时，本实用新型还提供了一种利用上述装置进行测试的方法，进行测试的方法，主要步骤如下：

A、令被试者单脚站在垫块上；

B、被试者将大腿固定在大腿夹持机构上；

C、主考官手动抬起被试者大腿，被试者报告大腿转动角度，主考官记录报告角度与大腿实际转动角度的误差；

D、主考官重复步骤C20次；

E、将步骤D所得误差综合相加，除以转动次数，得出平均误差，完成测试。

在提供上述结构方案的同时，本实用新型还提供了另一种利用上述装置进行测试的方法，进行测试的方法，主要步骤如下：

A、令被试者单脚站在垫块上；

B、被试者将大腿固定在大腿夹持机构上；

C、主考官通过伺服电机抬起被试者大腿，被试者报告大腿转动角度，处理单元记录报告角度与大腿实际转动角度的误差；

D、主考官重复步骤C20次；

E、处理单元将步骤D所得误差综合相加，除以转动次数，得出平均误差，完成测试。

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)具有手扶架与大腿夹持机构，能够保证测试全程大腿始终与胯部同轴，避免因大腿滑动/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)借助伺服电机，能够提高初始阶段手臂移动的精度。

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是本实用新型中大腿夹持机构的结构示意图；

图5是本实用新型中联轴器的结构示意图；

图6是本实用新型中电路部分的原理图；

其中：1、支撑杆，2、旋钮，3、底座，4、垫块，5、圆形外壳，6、伺服电机，7、滚轮，8、指针，9、红光发射器，10、刻度，11、滑轨，12、转轴，13、绑带，14、弧形板，15、联轴器，16、处理单元，17、手扶架，18、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1：一种模拟失重状态下用于大腿侧摆的被动动觉方位测试装置，其结构如图1-5所示，包括：

顶部开口的壳体18，壳体18内具有底座3，所述底座3上固定连接有两鞋型的垫块4，垫块4的前端具有支撑杆1，支撑杆1与底座3固定连接，支撑杆1上部具有长条孔，旋钮2贯穿于所述长条孔，并与手扶架17通过螺纹副配合。

所述圆形外壳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圆形外壳5的转轴12，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12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。

作为较佳的选择，圆形外壳5为亚克力、玻璃钢或其他半透明材质，易于观察刻度10。

所述两支撑杆1之间为用于容纳被试者腿部的空间。

所述大腿夹持机构包括与所述转轴12固定连接的弧形板14，弧形板14上固定连接有多个绑带13。绑带13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。使得小腿在固定好后，小腿主体基本也是与中心线重合，可提高测试精度，便于主考官从上方判断被试者大腿的位置。

测试前，令被试者单脚站立在其中一个垫块4上，然后将另一只大腿卡入绑带。调整好手扶架17的高度。非常重要的一点在于，需要令转轴12的轴线近乎与胯部的打弯处重合，则大腿就可以视为以胯部为圆心进行半圆周运动的杆状构件了。

被试者站立稳定后，向壳体18内注水，没过被试者腰部停止，即可进行测试。

测试时，将被试者的眼睛蒙蔽。然后被试者大腿在外力下侧摆转动，并报告转动度数，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。

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被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。

实施例2：一种模拟失重状态下用于大腿侧摆的被动动觉方位测试装置，其结构如图1-6所示，包括：

顶部开口的壳体18，壳体18内具有底座3，所述底座3上固定连接有两鞋型的垫块4，垫块4的前端具有支撑杆1，支撑杆1与底座3固定连接，支撑杆1上部具有长条孔，旋钮2贯穿于所述长条孔，并与手扶架17通过螺纹副配合。

所述圆形外壳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圆形外壳5的转轴12，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12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。

作为较佳的选择，圆形外壳5为亚克力、玻璃钢或其他半透明材质，易于观察刻度10。

所述两支撑杆1之间为用于容纳被试者腿部的空间。

所述大腿夹持机构包括与所述转轴12固定连接的弧形板14，弧形板14上固定连接有多个绑带13。绑带13可以是松紧带，也可以是带有粘扣的结构。

其中，上述的被动动觉方位测试装置，还包括安装在圆形外壳5背面上的伺服电机6，伺服电机6主轴通过联轴器15带动转轴12转动；

所述伺服电机6被处理单元16控制转动角度。

所述处理单元为CNC系统。

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。使得小腿在固定好后，小腿主体基本也是与中心线重合，可提高测试精度，便于主考官从上方判断被试者大腿的位置。

测试前，令被试者单脚站立在其中一个垫块4上，然后将另一只大腿卡入绑带。调整好手扶架17的高度。非常重要的一点在于，需要令转轴12的轴线近乎与胯部的打弯处重合，则大腿就可以视为以胯部为圆心进行半圆周运动的杆状构件了。

被试者站立稳定后，向壳体18内注水，没过被试者腰部停止，即可进行测试。

测试时，将被试者的眼睛蒙蔽。然后被试者大腿在伺服电机带动下侧摆转动，并报告转动度数，处理单元16记录转动误差，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被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均由CNC系统完成，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。