一种能自动复位的跳高架的制作方法

本实用新型涉及体育运动器材领域，特别涉及一种能够自动复位的跳高架。

背景技术：

在跳高体育项目的日常教学及训练过程中，当运动员触及跳高杆之后，横杆滑落，需要人工手动捡起，重新手动复位，才能进行下一跳。因此采用这种传统跳高架进行跳高训练，效率较低，而且需要额外人力配合。

在现有技术中，已有部分方案带有自动复位功能，但是存在着一些不足。如公布号为CN103706073A的磁力式自动复位跳高架、公布号为CN104353214A的单柱重力式自动复位跳高架以及公布号为CN105214276A的一种不倒翁式跳高训练测高架，这些方案设计巧妙，能够一定程度的实现自动复位功能，但是由于横杆被运动员撞击的时候，横杆分别收到磁力、弹力及摆力的阻碍，只有运动员碰过杆时撞击力足够大，以至于能够克服上述阻力的时候，横杆状态才会变化，从而判定为失败；碰杆了但撞击力小于上述阻力，则会判定为成功。这与实际比赛中的情况差异很大，比赛中横杆是自然放置于水平的杆托上，运动员碰到横杆是很容易滑落的。如此一来，上述专利方案中的跳高架并不能够足够真实的反映跳高成绩，影响日常教学效果。

技术实现要素：

本实用新型的发明目的是，针对上述问题，提供一种能够自动复位的跳高架，能够和比赛所用跳高架的横杆放置方式一样，又能自动复位，既能高效训练，又能使得成绩精准可靠。

为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种能够自动复位的跳高架，包括底座、立柱、横支架和横杆，所述立柱底部设有底座，其上端部设有水平设置的横支架；所述横杆的端部对应放置在两立柱的横支架上；所述立柱上设有电动卷线装置，所述电动卷线装置通过软绳与放置在横支架上的横杆端部连接，所述电动卷线装置与用于控制其工作的控制单元连接；所述横支架与立柱铰接连接，且横支架与立柱之间设有调节机构，所述调节机构能够使横支架相对立柱向下翻折或向上复位；所述横支架用于放置横杆的端面上设有与所述控制单元连接的压力传感器，所述控制单元根据压力传感器监测数据控制电动卷线装置和调节机构运行。

本技术方案中软绳连接电动卷线装置与横杆，在横杆脱离横支架时，能够通过电动卷线装置收紧软绳使得横杆重新拉回横支架上，实现基本的复位功能。其中，在横支架上设置的压力传感器能够感应横支架上端面收到的压力状态，从而由控制单元判断横杆是否处于横支架之上，进而控制电动卷线装置和调节机构是否运行；若横杆在横支架上，则电动卷线装置可调节软绳处于松弛状态，以便横杆规范的自然放置状态，为运动员跳高做好准备；若横杆不在横支架上，即需要横杆复位，这时调节机构可以向下翻折，以便横杆在电动卷线装置收紧后可以自然上升到横支架的高度位置，避免横支架成为其上升的阻碍；这时横支架复位；即能够使横杆复位到横支架上方。这里横杆复位过程可自动进行，减少人工调节环节，增加了工作效率；其中，横杆复位后可以处于规范的自然放置状态，不存在其他外力的阻碍；这使得跳高架不存在外力阻碍，其能够真实的反映跳高成绩。

进一步地，所述调节机构包括电磁铁和执行控制模块，所述电磁铁对应设置在横支架底部和立柱上且正负极相对设置；所述横支架底部和立柱之间设有复位弹簧；所述执行控制模块安装在立柱上并与电磁铁连接，并通过Zibee芯片和控制单元连接。电磁铁能够通过其绕线的电流方向确定其正极和负极，而且只能在通电状态才能显示其极性，这样能够通过执行控制模块使得横支架底部和立柱之间安装的电磁铁极性相对，在工作时磁性相吸从而使得横支架克服复位弹簧弹力相对立柱向下翻折并保持该状态；在电磁铁断电后，磁性消失，横支架在复位弹簧的作用恢复到原来正常状态。

进一步地，所述调节机构包括调节电机，所述调节电机安装在立柱上，其输出端与横支架连接；所述调节电机与控制单元连接。这里作为上述调节机构的一个并列技术方案，横支架的运动采用电机转动完成，调节更为简单；这里电机可以使用伺服电机，以保证以复位后处于水平状态。

进一步地，所述控制单元为移动式控制终端或内置在底座内的控制主板。控制单元可以是基于单片机、FPGA或DSP的控制终端，可以根据需要安装在跳高架的内部或外部，也可以由裁判员进行手持，以便在应急状态下进行手持操控，增加了使用的安全性和可操作性。

进一步地，所述电动卷线装置包括电机和定滑轮，所述电机设置立柱下部，并通过软绳连接横杆端部；所述定滑轮相对安装在横支架后侧的立柱上，且软绳绕过定滑轮与横杆水平连接。为了使得横杆处于规范的自然放置状态，软绳与横杆连接一端也处于水平放置，这样使软绳避免存在对横杆的作用力，

进一步地，所述控制单元中设有拾音模块，控制单元能够根据拾音模块采集到的语音信息控制电动卷线装置和调节机构运行。控制单元中存储有跳高比赛中的口令信号，并能够在拾音模块采集到的语音信息对比筛选出与之匹配的信号，控制单元能够根据这些信号驱动电动电动卷线装置或调节机构完成既定的操作动作，也可以预先设定对应的操作动作；这样在使用时，本实用新型能够在裁判员喊出口令后完成准备或复位动作，实现了完全的自动化控制。

进一步地，所述横支架的上端面设有垂直向上的挡板，所述软绳穿过设置在挡板上的通孔与横杆水平连接，挡板与横杆同侧的端面上设有连接控制单元的压力传感器。横支架向下翻折后，通过挡板上的通孔，软绳能够准确将横杆拉扯到横支架上，而且挡板能够起到阻碍横杆继续移动的作用；同时通过挡板上的压力传感器可以知道横杆已经到位，从而控制电动卷线装置停止动作。

一种自动复位的跳高架的控制方法，包括如下步骤：

1)初始化，所述控制单元根据压力传感器的监测数据判断横杆是否位于所述横支架上，若否进入步骤2)，若是进入步骤3)；

2)调整，所述控制单元控制驱动调节机构，使横支架相对立柱向下翻折；并驱动电动卷线装置收紧软绳，直至软绳将横杆拉升到横支架位置；横支架复位，并返回步骤1)；

3)准备，所述控制单元控制电动卷线装置运行，并将软绳处于释放松弛状态。

进一步地，所述控制单元上安装有拾音模块，控制单元根据拾音模块采集跳高架周围的语音信息，并筛选出跳高裁判员的口令信号，从而进入步骤1)。

进一步地，所述步骤3)中所述控制单元控制驱动电动卷线装置运行，将软绳释放10m及以上的松弛状态。

本控制方法能够结合跳高架实现高效的自动化，初始化过程检查是否跳高架是否处于是否准备妥当，调整过程能够将横支架快速复位，准备过程使得横杆处于规范的自然放置状态，以便运动员进入跳高阶段。这里软绳释放10m以上的松弛状态可以使碰杆后，横杆有充足的移动范围，防止横杆被软绳拉扯进而造成对运动员的扯绊，造成不必要的意外发生。

由于采用上述技术方案，本实用新型具有以下有益效果：

1.本实用新型采用的跳高架带有自动复位功能，在跳高运动员碰杆落地之后，横杆能够自动恢复至标准位置，省去了人工捡起横杆并手动复位的麻烦，极大提高了跳高训练或者比赛的效率。

2.本实用新型采用的自动复位方式为软绳牵引横杆复位，起跳前，软绳为释放松弛状态，软绳给横杆带来的阻力较小，克服了其他专利中磁力、弹力等复位方式给横杆带来较大阻力而影响碰杆滑落的不足。

3.本实用新型的软绳经过定滑轮将电机和横杆连接起来，在运动员将横杆碰跌落时，松弛的软绳经过定滑轮滑动，横杆上的阻力很小，不至于将运动员绊倒而受伤，比其他专利中磁力、弹力等复位方式的跳高架更加安全。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型实施流程图。

附图中，1-底座、2-控制主板、3-软绳、4-电机、5-立柱、6-定滑轮、7-横杆、8-执行控制模块、9-横支架、10-电磁铁、11-复位弹簧。

具体实施方式

以下结合附图对实用新型的具体实施进一步说明。

如图1所示，一种能够自动复位的跳高架，包括底座1、立柱5、横支架9和横杆7，立柱5底部设有底座1，其上端部设有水平设置的横支架9；横杆7的端部对应放置在两立柱5的横支架9上，共同构成一个完整的跳高架。立柱5上设有电动卷线装置，电动卷线装置包括电机4和定滑轮6，电机4设置立柱5下部，并通过软绳3连接横杆7端部；定滑轮6相对安装在横支架9后侧的立柱5上，且软绳3绕过定滑轮6与横杆7水平连接。电机4上设有用于软绳3盘绕的绕绳盘，电机4采用伺服步进电机，能够经常控制软绳3盘绕的长度或对软绳3松弛的长度。所述电机4与用于控制其工作的控制单元连接；控制单元为内置在底座1内的控制主板2。其中，横支架9与立柱5铰接连接，且横支架9与立柱5之间设有调节机构，调节机构能够使横支架9相对立柱5向下翻折或向上复位。调节机构包括电磁铁10和执行控制模块8，电磁铁10对应设置在横支架9底部和立柱5上且正负极相对设置；横支架9底部和立柱5之间设有复位弹簧11；执行控制模块8安装在立柱5上并与电磁铁10连接，并通过Zibee芯片和控制单元连接。横支架9用于放置横杆7的端面上设有与所述控制单元连接的压力传感器，控制单元根据压力传感器监测数据控制电动卷线装置和调节机构运行。

这里电动卷线装置能够控制软绳3收紧或松弛的长度，能够保证横杆7在掉落后能够准确恢复到原来高度。若横杆7脱离横支架9，控制主板2能够通过压力传感器的检测数据确定横杆7是否掉落横支架9，进而控制电动卷线装置和调节机构运行。这时，控制主板2通过执行控制模块8使得横支架9底部和立柱5之间安装的电磁铁10通电并且极性相对，电磁铁10磁性相吸从而使得横支架9克服复位弹簧11弹力相对立柱5向下翻折并保持该状态。横杆7在电机4收紧软绳3后可以自然上升到与横支架9平齐的高度位置，避免横支架9成为其上升的阻碍；然后，在横支架9复位弹簧11的作用恢复到原来正常状态，横杆7处于水平的横支架9上。这里横杆7上升高度可以由电动卷线装置中的步进电机控制；在上升到高端后，控制主板2控制电机4停止。应清楚的是，两立柱5直接可以独立工作，也可以由单一控制主板2连接控制。

若横杆7在横支架9上，则电机4可调节软绳3处于松弛状态，以便横杆7规范的自然放置状态，为运动员跳高做好准备。这里横杆7复位过程可自动进行，减少人工调节环节，增加了工作效率；其中，横杆7复位后可以处于规范的自然放置状态，不存在其他外力的阻碍；这使得跳高架不存在外力阻碍，其能够真实的反映跳高成绩。

采用本方案的跳高架带有自动复位功能，在跳高运动员碰杆落地之后，横杆7能够自动恢复至标准位置，省去了人工捡起横杆7并手动复位的麻烦，极大提高了跳高训练或者比赛的效率。本方案自动复位方式为软绳3牵引横杆7复位，起跳前，软绳3为释放松弛状态，软绳3给横杆7带来的阻力较小，克服了其他专利中磁力、弹力等复位方式给横杆7带来较大阻力而影响碰杆滑落的不足。其中，软绳3经过定滑轮6将电机4和横杆7连接起来，在运动员将横杆7碰跌落时，松弛的软绳3经过定滑轮6滑动，横杆7上的阻力很小，不至于将运动员绊倒而受伤，比其他专利中磁力、弹力等复位方式的跳高架更加安全。

作为对上述方案的优化，控制单元为移动式控制终端。控制单元可以是基于单片机、FPGA或DSP的控制终端，可以根据需要安装在跳高架的内部或外部，也可以由裁判员进行手持，以便在应急状态下进行手持操控，增加了使用的安全性和可操作性。

作为对上述方案的优化，控制主板2内设有拾音模块，控制主板2能够根据拾音模块采集到的语音信息控制电动卷线装置和调节机构运行。控制主板2中存储有跳高比赛中的口令信号，并能够在拾音模块采集到的语音信息对比筛选出与之匹配的信号，控制单元能够根据这些信号驱动电动电动卷线装置或调节机构完成既定的操作动作，也可以预先设定对应的操作动作；这样在使用时，本实用新型能够在裁判员喊出口令后完成准备或复位动作，实现了完全的自动化控制。

如图2所示，这里公开一种基于上述方案的控制方法，其包括以下步骤：

一种自动复位的跳高架的控制方法，包括如下步骤：

1)初始化，控制主板2上的拾音模块循环采集跳高架周围的语音信息，并分析确定语音信息中是否存在与控制主板2中预先存储的口令信号匹配的信号；如识别出“预备”口令；没有识别出进行上述过程；如识别出，则控制主板2根据压力传感器的监测数据判断横杆7是否位于所述横支架9上，控制主板2对接收到的监测数据进行判断，若监测数据小于给定阀值，则说明横支架9上面没有放置横杆7，需要进行横杆7复位；反之，若监测数据不小于给定阀值，则说明横支架9上面放置有横杆7。若横杆7不在横支架9上，进入步骤2)；若横杆7在横支架9上，进入步骤3)。

2)调整，控制主板2等待5秒钟之后向执行控制模块8发送电磁铁10开启指令，执行控制模块8接收到指令后，控制电磁铁10上电，所述电磁铁10受电磁力影响异性相吸顺时针旋转，克服复位弹簧11的弹力带动横支架9向下翻折；然后控制主板2控制电机4正转，软绳3被电机4卷起，软绳3通过定滑轮6将跌落的横杆7拉起复位；最后控制主板2向执行控制模块8发送电磁铁10关闭指令，执行控制模块8接收到指令后，控制电磁铁10断电，所述横支架9受复位弹簧11的弹力影响逆时针旋转至原水平位置。控制主板2从新根据压力传感器的监测数据判断横杆7是否位于所述横支架9上。

3)准备，控制主板2控制电机4逆时针旋转，将软绳3释放约10米长度，使其处于松弛状态。

教练人员示意运动员起跳后，若横杆7没有滑落，说明该运动员跳过横杆7所示高度，可以继续准备下一跳。若横杆7滑落，说明运动员未跳过横杆7所示高度，需要进入步骤控制横杆7自动复位。

本控制方法能够结合跳高架实现高效的自动化，初始化过程检查是否跳高架是否处于是否准备妥当，调整过程能够将横支架9快速复位，准备过程使得横杆7处于规范的自然放置状态，以便运动员进入跳高阶段。这里软绳3释放10m以上的松弛状态可以使碰杆后，横杆7有充足的移动范围，防止横杆7被软绳3拉扯进而造成对运动员的扯绊，造成不必要的意外发生。

作为对上述方案的一个补充选择，跳高架包括底座1、立柱5、横支架9和横杆7，立柱5底部设有底座1，其上端部设有水平设置的横支架9；横杆7的端部对应放置在两立柱5的横支架9上，共同构成一个完整的跳高架。立柱5上设有电动卷线装置，电动卷线装置包括电机4和定滑轮6，电机4设置立柱5下部，并通过软绳3连接横杆7端部；定滑轮6相对安装在横支架9后侧的立柱5上，且软绳3绕过定滑轮6与横杆7水平连接。电机4上设有用于软绳3盘绕的绕绳盘，其能够经常控制软绳3盘绕的长度或对软绳3松弛的长度。所述电机4与用于控制其工作的控制单元连接；控制单元为移动式控制终端，具体是手持式终端控制器；手持式终端控制器与相应的功能部件通过有线通讯传输数据。其中，横支架9与立柱5铰接连接，且横支架9与立柱5之间设有调节机构，调节机构能够使横支架9相对立柱5向下翻折或向上复位。调节机构也包括调节电机，调节电机安装在立柱5上，其输出端与横支架9连接；所述调节电机与控制单元连接。横支架9的上端面设有垂直向上的挡板，软绳3穿过设置在挡板上的通孔与横杆7水平连接，挡板与横杆7同侧的端面上设有连接控制单元的压力传感器。同样的，横支架9用于放置横杆7的端面上也设有与所述控制单元连接的压力传感器。控制单元根据压力传感器监测数据控制电动卷线装置和调节机构运行。

本方案中增加了对跳高架的可控性，其中采用手持式终端控制器能够方便裁判员进行调节控制，以应对不同情况。增加了跳高架的自动复位功能可靠性和安全性，这里通过在横支架9上的挡板可以使横杆7准确复位，避免了两个立杆之间电动卷线装置工作不协调，横杆7拉升高度不一致的问题；这里挡板上的通孔还可以起到引导的作用，将横杆7端部准确拉回横支架9及保证横杆7复位后不出现斜放的情况。同时，挡板上的压力传感器可以协助控制单元判断横杆7是否被拉升到准确高度位置，从而控制电动卷线装置停止工作，防止横杆7被过渡拉扯导致弯曲。调节机构其结构进行了优化，结构更简单，调节更方便。

基于上述技术方案的控制方法，其步骤为：

1)初始化，控制单元根据横支架9上的压力传感器的监测数据判断横杆7是否位于所述横支架9上，控制单元对接收到的监测数据进行判断，若监测数据小于给定阀值，则说明横支架9上面没有放置横杆7，需要进行横杆7复位；反之，若监测数据不小于给定阀值，则说明横支架9上面放置有横杆7。若横杆7不在横支架9上，进入步骤2)；若横杆7在横支架9上，进入步骤3)。

2)调整，控制单元等待5秒钟之后向调节电机发送指令，调节电机顺时针旋转带动横支架9向下翻折，然后控制单元控制电机4正转，软绳3被电机4卷起，软绳3通过定滑轮6将跌落的横杆7拉起复位，控制单元根据挡板上的压力传感器判断横杆7已经到位，如到位停止电机4。横支架9由调节电机4逆时针旋转至原水平位置，并返回步骤1)。

3)准备，控制单元控制电机4逆时针旋转，将软绳3释放约10米长度，使其处于松弛状态。

教练人员示意运动员起跳后，若横杆7没有滑落，说明该运动员跳过横杆7所示高度，可以继续准备下一跳。若横杆7滑落，说明运动员未跳过横杆7所示高度，需要进入步骤控制横杆7自动复位。这里裁判员可以设置不同步骤间的时间间隔，以便适应比赛需要；同时裁判员也可以在应急状态下进行手持操控，以便进行横杆7的更换或者横杆7位置高度的调节，增加了使用的安全性和可操作性。

上述说明是针对本实用新型较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本实用新型的专利申请范围，凡本实用新型所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本实用新型所涵盖专利范围。