一种包含幅度传感器的智能变速巡游系统的制作方法

本发明涉及游泳装备和潜水装备行业，特别涉及一种包含幅度传感器的智能变速巡游系统，用于游泳运动、潜水运动，可以根据游泳者在水中的摆腿幅度、膝踝髋各关节的弯折幅度智能调整可变尾鳍装置的鳍展宽度或膝踝髋部各弹性元件的弹力大小，既可以高速快游，也可以低速漫游，特别适合于水中长距离巡游。

背景技术：

当代社会，游泳运动和潜水运动越来越普及，各种游泳装备、潜水装备层出不穷，绝大多数的游泳装备和潜水装备都是以脚蹼为前进的主要推进工具，常见的有双脚双蹼和双脚单蹼，双脚双蹼是游泳者的双脚各穿一只脚蹼，游泳者通过双腿交替打水产生前进的推动力，双脚单蹼是游泳者的双脚共穿一只脚蹼，游泳者通过双腿同步打水产生前进的推动力。

无论是双脚双蹼还是双脚单蹼，均有其最适合的单一打水幅度，游泳者只有以该打水幅度打水，才能获得最佳的推进力；当游泳者希望改变游速，比如以更大的幅度打水低速慢游或者以较小的幅度打水高速快游时，推进的效率均会下降，尤其是当游泳者以较小的幅度打水高速快游时，不仅推进效率不高，而且还会很快产生疲劳感；另外，无论是双脚双蹼还是双脚单蹼，通常都是穿在游泳者脚上，因为腿与脚存在夹角，所以脚蹼打水产生的推进力方向必然不能够与游泳者前进的方向完全一致，由此也削弱了推进效率。

人类不适应水中游动的主要运动结构缺陷是人体腿部的主要骨骼、关节和肌肉都是为适应人类单向向前的行走、奔跑的运动功能而存在的，即人类行走或奔跑主要是向着前方，很少需要向着后方行走或奔跑，人类的腿部骨骼肌绝大部分生长在腿部骨骼的单侧而非对称生长，踝关节、膝关节和髋关节均只能单向弯折而不能双向对称弯折，因此，当人类模仿鱼类摆动尾鳍那样摆动双腿时，实质上还是做的单侧运动而非对称运动，摆腿姿势显得极不协调，前进效率非常低，游动的时间稍长就会感到疲劳。

现有的绝大多数的游泳装备和潜水装备都难以彻底解决人体适应陆地行走的天然结构与在水中自由游动这样一对矛盾；自从人类的远古祖先离开海洋来到陆地生活以后，身体结构慢慢发生变化，原来适应在海洋中游动的结构逐渐退化、消失，取而代之的是适应陆地行走的结构，因此，当人类再次回到水中从事游泳运动时，已不能再象鱼一样摆动尾鳍、自在游动。

技术实现要素：

针对当今现有的游泳装备和潜水装备的主要推进工具双脚双蹼、双脚单蹼所没有较好地解决的人体不适应在水中高效游动的天然运动结构缺陷，及难以实现在高速快游和低速漫游两种状态下均能获得较高的推进效率的不足之处，本发明人对海豚、鲸类等重返海洋生活的哺乳动物摆动尾鳍的过程进行仔细观察、研究，并与人类在水中模仿海豚、鲸类摆动双腿游动的姿势相对比，比较二者之间的差异，对于产生差异的原因再进行具体分析，结合人体运动结构特点，通过科学合理地运用人体工学，提供出一种包含幅度传感器的智能变速巡游系统，包括智能可变尾鳍部分和智能可调平衡施力部分，该系统可以根据主尾鳍或副尾鳍变形的幅度、游泳者在水中弯折膝踝髋各关节的幅度智能调整可变尾鳍装置的鳍展宽度或膝踝髋部各弹性元件的弹力大小，达到既可以以较大的幅度打水低速慢游，也可以以较小的幅度打水高速快游，无论在何种幅度下打水，游泳者均可以双向施力较为平衡对等地摆腿，摆腿幅度较为对称，有效降低摆腿动作的内耗，提高有用功的比重，并具有智能随速变化特性，从而最大限度地提升游泳和潜水的前进效率和游速，充分发挥出游泳者在水中的行进潜能，进而达到长距离连续巡游的目的；游泳者通过智能变速巡游，还可以有效降低长距离巡游时产生的疲劳感；另外，可变尾鳍装置产生推力的方向与游泳者行进方向完全一致，从而克服了双脚双蹼或者双脚单蹼由于穿着在游泳者脚上所造成的腿与蹼存在夹角进而蹼打水产生的推进力方向不能够与游泳者前进的方向完全一致的缺陷，从而进一步提高推进效率。

本发明具体采用如下技术方案：

一种包含幅度传感器的智能变速巡游系统，包括智能可变尾鳍部分和智能可调平衡施力部分；所述智能可变尾鳍部分包括可变尾鳍装置、可变尾鳍智能操控装置，所述可变尾鳍装置包括主尾鳍、副尾鳍，主尾鳍侧面设置至少一个副尾鳍，主尾鳍和副尾鳍连接在一起，主尾鳍加上副尾鳍的鳍展面积或鳍展宽度可变，所述可变尾鳍智能操控装置包括检测主尾鳍或副尾鳍变形幅度的幅度传感器、智能操控电路板、操控动力源、可变尾鳍操控部件，所述可变尾鳍装置的副尾鳍与可变尾鳍智能操控装置的可变尾鳍操控部件通过彼此之间的至少一个联动元件相联接，将可变尾鳍装置和可变尾鳍智能操控装置联接为一体，即所述智能可变尾鳍部分，用所述幅度传感器检测主尾鳍或副尾鳍变形的幅度,所述智能操控电路板包含智能控制芯片，根据幅度传感器测得的主尾鳍或副尾鳍变形的幅度数值，通过预先设定的程序得出对应的输出值，所述智能操控电路板根据输出值通过操控动力源带动可变尾鳍操控部件动作，从而操控副尾鳍相对于主尾鳍围绕该二者之间的铰接点转动对应的角度，进而实现根据游泳者摆动可变尾鳍装置的幅度智能控制主尾鳍加上副尾鳍的鳍展面积或鳍展宽度的功能，所述操控动力源包括但不限于电能驱动的电动机、发动机，所述可变尾鳍操控部件包括但不限于将电动机或发动机的旋转运动转化成操控鳍展宽度变化的丝杠传动机构、曲柄滑块机构、齿轮齿条机构、凸轮机构、多连杆机构、杠杆机构；所述智能可调平衡施力部分包括平衡施力装置、平衡施力智能操控装置，所述平衡施力装置包括小腿杆体、大腿杆体，所述小腿杆体平行于游泳者小腿布置，并与游泳者至少一条小腿固定，小腿杆体朝向游泳者大腿的一端联接有大腿杆体，大腿杆体平行于游泳者大腿布置，并与游泳者至少一条大腿固定，所述小腿杆体包括小腿主杆体、小腿向大腿侧加长杆、小腿向脚侧加长杆，所述大腿杆体包括大腿主杆体、大腿向小腿侧加长杆，所述小腿杆体与大腿杆体的联接方式为铰接方式，所述小腿杆体与大腿杆体的联接处设有与游泳者膝关节同步弯折的膝部铰接结构，所述膝部铰接结构包括膝部铰接轴、膝部铰接轴端螺母，所述小腿杆体与大腿杆体之间设有帮助弯折的膝关节回位的至少一个膝部弹性元件，所述平衡施力智能操控装置包括幅度传感器、智能操控电路板、操控动力源、平衡施力操控部件，所述平衡施力装置的膝部弹性元件与平衡施力智能操控装置的平衡施力操控部件通过彼此之间的至少一个联动元件相联接，将平衡施力装置和平衡施力智能操控装置联接为一体，即所述智能可调平衡施力部分，用所述幅度传感器检测游泳者弯折膝关节的幅度,所述智能操控电路板包含智能控制芯片，根据幅度传感器测得的游泳者弯折膝关节的幅度数值，通过预先设定的程序得出对应的输出值，所述智能操控电路板根据输出值通过操控动力源带动平衡施力操控部件动作，从而操控所述联动元件将膝部弹性元件的预设弹性形变作对应的改变，所述膝部弹性元件的预设弹性形变即初始弹性形变，进而实现根据游泳者弯折膝关节的幅度智能调节膝部弹性元件弹力大小的功能，所述操控动力源包括但不限于电能驱动的电动机、发动机，所述平衡施力操控部件包括但不限于将电动机或发动机的旋转运动转化成调节膝部弹性元件弹力大小的丝杠传动机构、曲柄滑块机构、齿轮齿条机构、凸轮机构、多连杆机构、杠杆机构；所述平衡施力装置沿其小腿杆体的方向与可变尾鳍装置相联接，将所述智能可变尾鳍部分与智能可调平衡施力部分联接为一体式结构。

所述副尾鳍通过主副鳍铰接结构与主尾鳍相联接，副尾鳍以主副鳍铰接点为转轴中心转动；所述主副鳍铰接结构包括主副鳍铰接螺栓轴、主副鳍铰接轴端螺母。

所述主尾鳍和副尾鳍相联接的方式包括但不限于铰接联接方式、滑动配合联接方式，所述滑动配合联接方式即主尾鳍和副尾鳍彼此之间互为滑动轨道地联接在一起，上述两种联接方式均能够实现相类似的功能，即主尾鳍和副尾鳍彼此之间可以相对转动或相对移动，相应的所述主尾鳍和副尾鳍之间的滑动轨道为曲线轨道或直线轨道。

所述主尾鳍和一个以上的副尾鳍以折扇式的结构相连接，主尾鳍加上副尾鳍的鳍展面积或鳍展宽度可变，形状类同于鱼类呈扇形向后张开的尾鳍。

所述主尾鳍和一个以上的副尾鳍组成的折扇式连接结构中，主尾鳍、副尾鳍为内衬骨架且外部包裹蒙皮的结构形式，所述骨架类同于折扇的扇骨，所述蒙皮类同于折扇的扇面；通常情况下，主尾鳍居中布置，主尾鳍左、右两侧分别设有一个以上且数量相等彼此平行的副尾鳍，类同于以主尾鳍为中心可以同时延游泳者的后方向左、右两侧打开，也可以同时向主尾鳍中心收拢的两把折扇，相似于鱼类呈扇形向后张开的尾鳍；所述骨架可选用刚性材料，具体而言包括但不限于工程塑料、玻璃钢、碳纤维、钢、铝合金、钛合金、玻璃、陶瓷、木材；所述蒙皮可选用弹性材料或外表呈流线形的柔性材料，具体而言包括但不限于高弹橡胶、硅橡胶、塑料、柔性聚氨酯。

所述骨架为两段式结构，包括骨架根段和骨架末段两段，大管式的骨架根段或带有轴孔的骨架根段与小管式的骨架末段或带有轴头的骨架末段以大管套小管的形式或轴孔内插入轴的形式彼此连接；主尾鳍、副尾鳍的各骨架根段彼此连接在一起；所述嵌入蒙皮内的各骨架末段部分的横截面为不等刚度的矩形或椭圆形且可延其自身纵向中心轴线转动；所述嵌入蒙皮内的主尾鳍、副尾鳍的各骨架末段部分呈扇面打开后，当所述各骨架末段延其自身纵向中心轴线转动时，主尾鳍、副尾鳍延其摆动方向的各骨架末段刚度随之发生变化，即当游泳者在水中摆动所述可变尾鳍装置时主尾鳍、副尾鳍延其摆动方向的弯曲程度随之发生变化，从而使得在相同的摆动可变尾鳍装置的幅度下对游泳者产生的向前推进力也随之发生变化；当所述各骨架末段的矩形的长边或椭圆形的长轴垂直于摆动可变尾鳍装置的方向时，所述各骨架末段的刚度较低，相同的摆动可变尾鳍装置的幅度下对游泳者产生的向前推进力较小；当所述各骨架末段的矩形的短边或椭圆形的短轴垂直于摆动可变尾鳍装置的方向时，所述各骨架末段的刚度较高，相同的摆动可变尾鳍装置的幅度下对游泳者产生的向前推进力较大；所述主尾鳍、副尾鳍的嵌入蒙皮内横截面为不等刚度的矩形或椭圆形且可延其自身纵向中心轴线转动的各骨架末段部分的结构形式类同于可延其自身纵向中心轴线转动的风电的桨叶，当环境风力较小时，桨叶延其自身纵向中心轴线转至迎风面积较大的状态，以使风电发电机组全力发电，此时的桨叶迎风方向的刚度较小；当环境风力过大时，桨叶延其自身纵向中心轴线转至迎风面积较小的状态，以使风电发电机组处于最小发电功率状态，此时的桨叶迎风方向的刚度较大，风电处于抗强风的自保状态。

所述主尾鳍、副尾鳍的各骨架末段部分与可变尾鳍智能操控装置的可变尾鳍操控部件通过彼此之间的至少一个联动元件相联接，所述可变尾鳍智能操控装置的智能操控电路板通过操控动力源带动可变尾鳍操控部件动作，从而操控所述各骨架末段部分延其自身纵向中心轴线转动或象折扇一样打开、收拢，进而改变主尾鳍、副尾鳍延其摆动方向的各骨架末段的刚度或改变主尾鳍加上副尾鳍的鳍展面积或鳍展宽度，最终实现改变可变尾鳍装置对游泳者产生的向前推进力大小的功能；所述操控动力源包括但不限于电能驱动的电动机、发动机，所述可变尾鳍操控部件包括但不限于将电动机或发动机的旋转运动转化成操控所述各骨架末段部分延其自身纵向中心轴线转动或象折扇一样打开、收拢的丝杠传动机构、曲柄滑块机构、齿轮齿条机构、凸轮机构、多连杆机构、杠杆机构；所述智能操控电路板通过操控动力源带动可变尾鳍操控部件动作，从而操控所述各骨架末段部分延其自身纵向中心轴线转动，从功能而言，类同于风电桨叶的变桨系统根据环境风力通过便将电机驱动变桨机构以调节桨叶迎风面积的功能。

所述主尾鳍、副尾鳍的骨架的结构刚度可做成阶梯刚度或渐变刚度的形式，即沿着游泳者前进的方向自前向后骨架的结构刚度逐渐降低，与自然界中鱼类的尾鳍骨架结构相类似，骨架的末梢做成分叉的形状，以弥补由于刚度降低造成的支撑性和作用面积的下降，从而最大限度地提升摆腿的推进效率。

所述主尾鳍或副尾鳍二者之中至少有一者也可以做成前后段拼接的形式，前段为刚性材料，后段为弹性材料或流线形的柔性材料，前后段为一体式结构。

所述主尾鳍和副尾鳍二者之中至少有一者还可以为无蒙皮结构，即完全用玻璃钢、碳纤维、钢、铝合金、钛合金、玻璃、陶瓷、木材、工程塑料、高弹橡胶或聚氨酯直接制成；所述主尾鳍和副尾鳍可以用同种材料制成，也可以用不同种材料制成。

所述鳍展宽度是指主尾鳍加上副尾鳍的横向展开宽度，类同于鸟类的翼展宽度；所述鳍展面积是指主尾鳍加上副尾鳍的横向展开面积，类同于鸟类的翼展面积。

所述可变尾鳍智能操控装置的幅度传感器测得的主尾鳍或副尾鳍变形的幅度数值、平衡施力智能操控装置的幅度传感器测得的游泳者弯折膝踝髋部各关节的幅度数值均为平均幅度，即在10秒钟、30秒钟、一分钟的时间段内统计的所述幅度数值的平均值。

所述可变尾鳍智能操控装置的幅度传感器检测的主尾鳍或副尾鳍变形的幅度与游泳者在水中摆动可变尾鳍装置的幅度以及游泳者摆腿的幅度有着相对应的关联性，因此，通过检测主尾鳍或副尾鳍变形幅度的变化，可以间接地检测出游泳者在水中摆动可变尾鳍装置幅度以及游泳者摆腿幅度的变化。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述小腿杆体朝向游泳者脚部的一端联接有平衡施力装置部分的脚部杆体，所述脚部杆体与游泳者的至少一只脚固定，所述脚部杆体包括脚部主杆体、设在脚部主杆体两端的脚部向小腿侧加长杆和脚部向脚底侧伸缩杆；所述小腿杆体与脚部杆体的联接方式为铰接方式，当所述小腿杆体与脚部杆体采用铰接方式相联接时，在小腿杆体与脚部杆体的联接处设有与游泳者踝关节同步弯折的踝部铰接结构，所述踝部铰接结构包括踝部铰接轴、踝部铰接轴端螺母；所述小腿杆体与脚部杆体之间设有帮助弯折的踝关节回位的至少一个踝部弹性元件。

所述脚部杆体侧面设有固定游泳者脚的脚部固定结构，所述脚部固定结构包括但不限于固定行走游泳两用鞋的脚部联接板结构、一体式鞋型结构、直接卡入普通鞋的雪橇卡鞋器结构，所述一体式鞋型结构游泳者的脚可以直接穿入其中；脚部固定结构与脚部杆体的联接方式包括但不限于铰接方式联接；当脚部固定结构与脚部杆体的联接方式铰接方式时，所述脚部固定结构包括脚部联接板轴端螺母和通过脚部联接板轴端螺母铰接在脚部主杆体上的脚部联接板。

所述脚部杆体上可附加至少一个伸缩杆锁止结构，锁止后将脚部向脚底侧伸缩杆伸出部分固定。

所述脚部固定结构底部设有调整脚部向脚底侧伸缩杆伸出脚部主杆体以外的长度的拉臂结构或推臂结构，游泳者可通过所述拉臂结构或推臂结构控制可变尾鳍或脚蹼伸出的长度。所述拉臂结构包括通过脚底侧铰接轴和脚底侧铰接轴端螺母铰接在脚部联接板上的脚底侧拉臂t型套、通过伸缩杆侧铰接轴端螺母铰接在脚部向脚底侧伸缩杆上的伸缩杆侧拉臂t型套、通过拉臂锁紧螺母联接在伸缩杆侧拉臂t型套和脚底侧拉臂t型套之间的拉臂；所述推臂结构与拉臂结构的组成零件完全相同，只是将拉臂结构与脚部联接板之间的铰接点从脚部联接板底部的后端移到了脚部联接板底部的前端。

游泳者在游泳过程中，通过转动脚踝，即勾脚或伸直脚背的动作，脚部联接板带动拉臂结构，进而带动脚部向脚底侧伸缩杆作伸、缩动作，从而控制脚部向脚底侧伸缩杆伸出脚部主杆体以外的长度，进而控制可变尾鳍伸出的长度，以适应高速巡游和低速巡游两种不同的游泳速度的需要；拉臂为正反丝双头螺杆，便于游泳者根据自己的腿、脚尺寸调整拉臂的长度，调整好后将拉臂两端的拉臂锁紧螺母锁紧。

所述脚部杆体的中心轴线与可变尾鳍装置的中心轴线可以同轴，即脚部杆体与可变尾鳍装置的中心轴线成一字形布置，也可以不同轴，即脚部杆体轴线与可变尾鳍装置中心轴线成l形布置或成之字形布置，l形布置即成钝角布置，所述l形即呈钝角形状，钝角包括小于180度的钝角，也包括大于180度的钝角；方便游泳者自由选择，以与游泳者游泳或潜水时的游动体态特征相一致，以最大限度地获得推进效率的提升。

所述大腿杆体朝向游泳者躯干部的一端联接有平衡施力装置部分的躯干杆体，所述躯干杆体与游泳者的躯干固定，所述躯干杆体包括躯干主杆体、躯干向大腿侧加长杆；所述躯干杆体与大腿杆体的联接方式为铰接方式，当所述躯干杆体与大腿杆体采用铰接方式相联接时，在躯干杆体与大腿杆体的联接处设有与游泳者髋关节同步弯折的髋部铰接结构，所述髋部铰接结构包括髋部铰接轴、髋部铰接轴端螺母；所述躯干杆体与大腿杆体之间设有帮助弯折的髋关节回位的至少一个髋部弹性元件。

所述平衡施力装置的各杆体均可采用大管套小管的可伸缩、可加长结构，并可附加锁止结构，便于调整长度，以适合不同身高的游泳者的需要。

所述小腿杆体、大腿杆体、脚部杆体、躯干杆体的制作材料包括但不限于塑料、玻璃钢、碳纤维、薄壁钢、铝合金、钛合金、薄壁铜合金、陶瓷、竹、木材，轻质且高强度，以满足长时间、大负荷工作的要求。

所述膝部铰接结构装有至少一个可将膝部铰接结构锁止的膝部锁止结构，锁止后形成大腿杆体与小腿杆体夹角固定的刚性联接方式，所述膝部锁止结构包括膝部锁止螺栓、膝部锁止螺母。

所述踝部铰接结构装有至少一个可将踝部铰接结构锁止的踝部锁止结构，锁止后形成脚部杆体与小腿杆体夹角固定的刚性联接方式，所述踝部锁止结构包括踝部锁止螺栓、踝部锁止螺母。

所述髋部铰接结构装有至少一个可将髋部铰接结构锁止的髋部锁止结构，锁止后形成躯干杆体与大腿杆体夹角固定的刚性联接方式，所述髋部锁止结构包括髋部锁止螺栓、髋部锁止螺母。

本发明中，所述膝部锁止结构、踝部锁止结构、髋部锁止结构的结构形式均包括但不限于侧置锁止螺栓加侧置锁止螺母的结构形式、侧置弹性定位销的结构形式，所述弹性定位销即弹性锁销；所述膝部锁止结构、踝部锁止结构、髋部锁止结构均有锁止状态、解锁状态两种状态，在锁止状态下，所述各锁止结构对应的铰接结构不能自由转动，在解锁状态下，所述各锁止结构对应的铰接结构可以自由转动。

所述小腿杆体通过小腿捆绑结构与游泳者至少一条小腿固定，所述大腿杆体通过大腿捆绑结构与游泳者至少一条大腿固定，所述脚部杆体通过脚部捆绑结构与游泳者至少一只脚固定，所述躯干杆体通过躯干捆绑结构与游泳者躯干固定。

所述小腿杆体与游泳者小腿固定、大腿杆体与游泳者大腿固定、脚部杆体与游泳者脚部固定、躯干杆体与游泳者躯干固定的具体方式均可采用带有带有粘扣的弹性或带皮带扣的宽皮带分别做成小腿捆绑结构、大腿捆绑结构、脚部捆绑结构、躯干捆绑结构，所述粘扣即魔术扣。

所述小腿捆绑结构包括固定在小腿杆体上的且与小腿相适应的小腿捆绑本体、设在小腿捆绑本体上的小腿捆绑弹性带、设在小腿捆绑弹性带内侧的小腿捆绑缓冲衬垫、包裹在小腿捆绑缓冲衬垫上的小腿捆绑缓冲衬垫包裹绒布。

所述大腿捆绑结构包括固定在大腿杆体上的且与大腿相适应的大腿捆绑本体、设在大腿捆绑本体上的大腿捆绑弹性带、设在大腿捆绑弹性带内侧的大腿捆绑缓冲衬垫、包裹在大腿捆绑缓冲衬垫上的大腿捆绑缓冲衬垫包裹绒布。

所述脚部捆绑结构包括固定在脚部杆体上的且与脚部相适应的脚部捆绑本体、设在脚部捆绑本体上的脚部捆绑弹性带、设在脚部捆绑弹性带内侧的脚部捆绑缓冲衬垫、包裹在脚部捆绑缓冲衬垫上的脚部捆绑缓冲衬垫包裹绒布。

所述躯干捆绑结构包括固定在躯干杆体上的且与躯干相适应的躯干捆绑本体、设在躯干捆绑本体上的躯干捆绑弹性带、设在躯干捆绑弹性带内侧的躯干捆绑缓冲衬垫、包裹在躯干捆绑缓冲衬垫上的躯干捆绑缓冲衬垫包裹绒布。

通常情况下，将小腿杆体布置于游泳者的两条小腿之间、大腿杆体布置于游泳者的两条大腿之间，然后分别用至少1组的弹性带或宽皮带横向加以捆绑，最后用粘扣或皮带扣以适当的松紧度锁定；小腿杆体、大腿杆体、弹性带或宽皮带与游泳者小腿、大腿接触的部位内衬材质柔软的腿部缓冲衬垫，用于制作腿部缓冲衬垫的材料包括但不限于硅胶、软橡胶、海绵、软塑料，并可在所述腿部缓冲衬垫与游泳者皮肤接触的部位包裹绒布，以防止长时间捆绑双腿可能产生的损伤并增加舒适感；小腿杆体、大腿杆体、弹性带或宽皮带均生根于小腿捆绑本体或大腿捆绑本体，制作所述小腿捆绑本体或大腿捆绑本体的材料包括但不限于塑料、橡胶。

通常情况下，将脚部杆体布置于游泳者的双脚之间，然后用至少1组的弹性带或宽皮带横向加以捆绑，最后用粘扣或皮带扣以适当的松紧度锁定；脚部杆体、弹性带或宽皮带与游泳者脚部接触的部位内衬材质柔软的脚部缓冲衬垫，用于制作脚部缓冲衬垫的材料包括但不限于硅胶、软橡胶、海绵、软塑料，并可在所述脚部缓冲衬垫与游泳者皮肤接触的部位包裹绒布，以防止长时间捆绑双脚可能产生的损伤并增加舒适感；脚部杆体、弹性带或宽皮带均生根于脚部捆绑本体，制作所述脚部捆绑本体的材料包括但不限于塑料、橡胶。

通常情况下，将躯干杆体布置于游泳者的躯干前后或躯干两侧，然后用至少1组的弹性带或宽皮带横向加以捆绑，最后用粘扣或皮带扣以适当的松紧度锁定；躯干杆体、弹性带或宽皮带与游泳者躯干接触的部位内衬材质柔软的躯干部缓冲衬垫，用于制作躯干部缓冲衬垫的材料包括但不限于硅胶、软橡胶、海绵、软塑料，并可在所述躯干部缓冲衬垫与游泳者皮肤接触的部位包裹绒布，以防止长时间捆绑躯干可能产生的损伤并增加舒适感；躯干杆体、弹性带或宽皮带均生根于躯干部捆绑本体，制作所述躯干部捆绑本体的材料包括但不限于塑料、橡胶。

所述小腿捆绑结构、大腿捆绑结构、脚部捆绑结构、躯干捆绑结构中的宽皮带可以替换为制作运动护踝、运动护膝的加强布。

所述小腿捆绑结构、大腿捆绑结构、脚部捆绑结构、躯干捆绑结构还可进一步扩展捆绑范围，即做成踝部捆绑结构、膝部捆绑结构、髋部捆绑结构，所述踝部捆绑结构可用运动护踝与小腿杆体或脚部杆体相固定制成，所述膝部部捆绑结构可用运动护膝与小腿杆体或大腿杆体相固定制成，所述髋部捆绑结构可用运动护髋与大腿杆体或躯干部杆体相固定制成，所述运动护髋是参照运动护踝、运动护膝的制作材料及捆绑方式制作而成。

所述脚部捆绑结构、踝部捆绑结构即分别参照小腿捆绑结构、膝部捆绑结构的结构形式并依照游泳者的脚部、踝关节的具体形状和尺寸做出相应的调整而获得。

所述躯干杆体、髋部铰接结构、髋部弹性储能装置、髋部锁止结构、躯干捆绑结构、髋部捆绑结构即分别参照大腿杆体、膝部铰接结构、膝部部弹性储能装置、膝部锁止结构、大腿捆绑结构、膝部捆绑结构的结构形式并依照游泳者的躯干部、髋关节的具体形状和尺寸做出相应的调整而获得。

所述小腿捆绑结构、大腿捆绑结构、脚部捆绑结构、躯干捆绑结构还可以替换为现有的下肢外骨骼结构中相对应的小腿固定结构、大腿固定结构、脚部固定结构、躯干固定结构，所述各固定结构采用刚性主体加内衬柔性衬垫的结构形式，制作刚性主体的材料包括但不限于塑料、玻璃钢、碳纤维、钢、铝合金、钛合金、铜合金、玻璃、陶瓷，制作内衬柔性衬垫的材料包括但不限于硅胶、软橡胶、海绵、软塑料。

所述平衡施力装置的脚部杆体两端之中除联接小腿杆体一端之外的另一端与可变尾鳍装置联接，将所述智能可变尾鳍部分与智能可调平衡施力部分联接为一体式结构；所述脚部杆体与可变尾鳍装置的联接方式包括但不限于螺纹式联接加并紧螺母的结构方式、大管套小管的插接式联接加侧置弹性定位销或侧置锁紧螺栓的结构方式，所述弹性定位销即弹性锁销。

所述可变尾鳍智能操控装置的智能操控电路板内部装有智能控制芯片，所述智能控制芯片内部装有预先设定的程序，所述预先设定的程序包括但不限于最快游速模式程序、最省力模式程序、最大效率模式程序、自学习模式程序、手动调节模式程序，所述各程序根据检测主尾鳍或副尾鳍变形幅度的幅度传感器传入的输入值计算出相对应的的输出值，借助所述操控动力源和可变尾鳍操控部件通过一个以上的中间联动元件操控副尾鳍相对于主尾鳍围绕该二者之间的铰接点转动至对应的角度，使得可变尾鳍装置分别工作在对应的最快游速模式、最省力模式、最大效率模式、自学习模式、手动调节模式；所述智能操控电路板联接有手动增大或减小副尾鳍与主尾鳍之间的夹角的操控按键；所述的最快游速模式程序、最省力模式程序、最大效率模式程序的输出值及其计算公式、参数、修正系数根据可变尾鳍装置的流体力学参数通过相对应的流体力学计算及模拟实验修正后得出并将其导入到所述智能控制芯片相对应的模式程序中，所述的自学习模式程序是指在游泳者游泳的过程之中，所述的智能控制芯片根据游泳者在不同的摆动可变尾鳍装置幅度下所能达到的最快游速、最长持续时间对最快游速模式程序、最省力模式程序、最大效率模式程序的相关参数、修正系数不断加以调整、优化的模式程序，通过最快游速模式程序、最省力模式程序、最大效率模式程序、自学习模式程序可实现可变尾鳍装置的智能随速调节，并可在日后的系统升级过程中不断优化各相关计算公式、参数、修正系数或者增加新的模式程序，所述的手动调节模式程序是指在游泳者游泳的过程之中，游泳者可以通过所述设有的与所述智能操控电路板相联接的操控按键手动增大或减小副尾鳍与主尾鳍之间的夹角。

所述平衡施力智能操控装置的智能操控电路板内部装有智能控制芯片，所述智能控制芯片内部装有预先设定的程序，所述预先设定的程序包括但不限于最快游速模式程序、最省力模式程序、最大效率模式程序、自学习模式程序、手动调节模式程序，所述各程序根据检测游泳者弯折膝踝髋部各关节幅度的幅度传感器传入的输入值计算出相对应的的输出值，借助所述操控动力源和平衡施力操控部件通过一个以上的中间联动元件调节膝踝髋部各弹性元件至对应的弹力大小，使得平衡施力装置分别工作在对应的最快游速模式、最省力模式、最大效率模式、自学习模式、手动调节模式；所述智能操控电路板联接有手动增大或减小膝踝髋部各弹性元件的弹力大小的操控按键；所述的最快游速模式、最省力模式、最大效率模式、自学习模式、手动调节模式，所述的最快游速模式程序、最省力模式程序、最大效率模式程序的输出值及其计算公式、参数、修正系数根据平衡施力装置的运动力学参数通过相对应的运动力学计算及模拟实验修正后得出并将其导入到所述智能控制芯片相对应的模式程序中，所述的自学习模式程序是指在游泳者游泳的过程之中，所述的智能控制芯片根据游泳者在不同的弯折膝踝髋各关节幅度下所能达到的最快游速、最长持续时间对最快游速模式程序、最省力模式程序、最大效率模式程序的相关参数、修正系数不断加以调整、优化的模式程序，通过最快游速模式程序、最省力模式程序、最大效率模式程序、自学习模式程序可实现平衡施力装置的智能随速调节，并可在日后的系统升级过程中不断优化各相关计算公式、参数、修正系数或者增加新的模式程序，所述的手动调节模式程序是指在游泳者游泳的过程之中，游泳者可以通过所述设有的与所述智能操控电路板相联接的操控按键手动增大或减小膝踝髋部各弹性元件的弹力大小。

所述可变尾鳍智能操控装置和平衡施力智能操控装置均包括的智能操控电路板的印刷电路板上布置的电路元件包括但不限于集成电路芯片、电阻，所述幅度传感器采集的幅度信号输入储存有所述最快游速模式程序、最省力模式程序、最大效率模式程序、自学习模式程序、手动调节模式程序的集成电路芯片，即所述智能控制芯片，通过所述各模式程序运算得出相对应的输出值，即输出信号，智能操控电路板包含有将所述各输出信号放大至足以驱动所述可变尾鳍操控部件、平衡施力操控部件动作的功率放大模块，通常情况下，组成所述功率放大模块的电路元件包括但不限于起功率放大作用的三极管、电阻，所述智能操控电路板由电池或发电机提供电能，所述智能操控电路板装于智能操控电路板保护罩体之中，所述智能操控电路板保护罩体的制作材料包括但不限于金属、塑料、橡胶，对所述智能操控电路板起到保护和固定的作用，所述智能操控电路板和智能操控电路板保护罩体共同组成智能操控单元，即智能控制器。

本发明中，所述测量主尾鳍或副尾鳍变形幅度的幅度传感器包括但不限于测量应力或应变大小的应变片贴片式传感器、测量变形部分相对于未变形部分相对位移的相对位移传感器，所述应变片贴片式传感器贴于主尾鳍或副尾鳍变形处，所述相对位移传感器跨装于主尾鳍或副尾鳍的未变形处和变形处两处；所述可变尾鳍智能操控装置的智能操控电路板、操控动力源、可变尾鳍操控部件可布置于可变尾鳍固定杆及主尾鳍的内部；所述测量膝踝髋部各关节弯折幅度的幅度传感器包括但不限于测量变形部分相对于未变形部分相对位移的相对位移传感器、测量变形部分相对于未变形部分相对转角的相对转角传感器，所述相对位移传感器、相对转角传感器跨装于膝踝髋部各铰接结构的铰接点两端的杆体上；所述平衡施力智能操控装置的智能操控电路板、操控动力源、平衡施力操控部件可布置于所述平衡施力装置的各杆体内部。

本发明所述的一种包含幅度传感器的智能变速巡游系统，包括可变尾鳍装置、平衡施力装置、可变尾鳍及平衡施力智能双控装置，即将可变尾鳍智能操控装置与平衡施力智能操控装置合二为一；所述可变尾鳍及平衡施力智能双控装置包括检测主尾鳍或副尾鳍变形幅度的幅度传感器和检测游泳者弯折膝关节幅度的幅度传感器、智能操控电路板、操控动力源、可变尾鳍及平衡施力双控部件，所述可变尾鳍及平衡施力智能双控装置的可变尾鳍及平衡施力双控部件通过一个以上的中间联动元件同时与可变尾鳍装置的副尾鳍、平衡施力装置的膝部弹性元件相联接，将可变尾鳍装置、平衡施力装置、可变尾鳍及平衡施力智能双控装置联接为一体；用所述幅度传感器检测主尾鳍或副尾鳍变形的幅度及游泳者弯折膝关节的幅度,所述智能操控电路板包含智能控制芯片，根据幅度传感器测得的主尾鳍或副尾鳍变形的幅度数值及弯折膝关节的幅度数值，通过预先设定的程序得出对应的驱动可变尾鳍装置和平衡施力装置的输出值，所述智能操控电路板根据所述输出值通过操控动力源带动可变尾鳍及平衡施力双控部件动作，从而通过一个以上的联动元件同时操控副尾鳍相对于主尾鳍围绕该二者之间的铰接点转动对应的角度并将膝部弹性元件的预设弹性形变作对应的改变，进而实现根据游泳者摆动可变尾鳍装置的幅度及弯折膝关节的幅度同时智能调控主尾鳍加上副尾鳍的鳍展面积或鳍展宽度以及膝部弹性元件弹力大小的功能；所述可变尾鳍及平衡施力双控部件包括但不限于将电动机或发动机的旋转运动转化成操控鳍展宽度变化或调节膝部弹性元件弹力大小的丝杠传动机构、曲柄滑块机构、齿轮齿条机构、凸轮机构、多连杆机构、杠杆机构。

所述两个膝部弹性元件与膝部导向轮、膝部连接绳索、膝部固定桩、杠杆臂、杠杆臂铰接轴、杠杆臂铰接轴端螺母共同组成膝部弹性储能装置。

所述两个踝部弹性元件与分别联接一个踝部弹性元件且各自固定在脚部杆体和小腿杆体上的两个踝部固定桩、设置在脚部杆体和小腿杆体铰接处的踝部导向轮、联接在两个踝部弹性元件之间且绕过踝部导向轮的踝部连接绳索共同组成踝部弹性储能装置。

所述两个髋部弹性元件与分别联接一个髋部弹性元件且各自固定在大腿杆体和躯干杆体上的两个髋部固定桩、设置在大腿杆体和躯干杆体铰接处的髋部导向轮、联接在两个髋部弹性元件之间且绕过髋部导向轮的髋部连接绳索共同组成髋部弹性储能装置。

针对人类的腿部骨骼肌绝大部分生长在腿部骨骼的单侧而非对称生长，踝关节、膝关节和髋关节均只能单向弯折而不能双向弯折的特点，通过所述膝部弹性储能装置、踝部弹性储能装置、髋部弹性储能装置，在游泳或潜水的双向同步摆腿施力过程中，所述各关节处的弹性储能装置，均完成一个周期的储存、释放能量的过程，从而将施力不对等的单向摆腿动作转化成施力较为平衡对等的双向同步摆腿动作，摆腿幅度更加平衡对称，摆腿姿势更加协调，有效提高有用功的比重，降低摆腿动作的内耗，从而大大提高游泳或潜水的前进效率和游速，并有效降低长时间游泳和或潜水时产生的疲劳感。

所述膝部弹性元件、踝部弹性元件、髋部弹性元件包括但不限于弹簧、气弹簧、橡皮筋，其各自的弹性系数k为常量或随其变形量变化而变化；所述弹簧的具体类型包括但不限于拉伸弹簧、压缩弹簧、扭簧、板簧、碟簧、簧片。

所述膝部弹性元件、踝部弹性元件、髋部弹性元件也可以为功能相似的前侧面与后侧面不等弹力泳衣，即泳衣用具有弹力的橡胶、塑料、硅胶或弹力布制成，且泳衣的膝关节、踝关节、髋关节处的前侧面与后侧面的弹力不相等，一侧的弹力较大，与其相对的另一侧的弹力较小；所述前侧面与后侧面不等弹力泳衣等效于跨接并绑定于所在关节两侧且自身具有弹性的杆体，所述自身具有弹性的杆体当所在关节弯折时储存弹性势能，当所在关节回位时释放弹性势能，帮助所在关节回位。

当游泳者采用俯卧或仰卧的游泳姿势游泳时，所述膝部弹性元件、踝部弹性元件、髋部弹性元件、前侧面与后侧面不等弹力泳衣、跨接并绑定于所在关节两侧且自身具有弹性的杆体，还应叠加上重力的作用，即当膝部弹性元件、踝部弹性元件、髋部弹性元件、前侧面与后侧面不等弹力泳衣、跨接并绑定于所在关节两侧且自身具有弹性的杆体，向上弯折时储存重力势能，向下回位时释放重力势能，帮助所在关节回位。

所述膝部弹性元件、踝部弹性元件、髋部弹性元件三者之中至少有一者配有调节弹性元件弹力大小的平衡施力弹力调节结构，所述平衡施力弹力调节结构包括平衡施力调力螺杆、平衡施力自由旋转接头、调力锁紧螺母、固定桩锁紧螺母，平衡施力自由旋转接头可以在平衡施力调力螺杆相应的孔内自由旋转，以便于游泳者根据自己的肌肉力量大小和巡游距离长短调整各关节处的弹性储能装置的弹力大小。

考虑到重力作用的存在，当游泳者由俯卧切换为仰卧的游泳姿势或由仰卧切换为俯卧的游泳姿势时，可通过平衡施力弹力调节结构再进一步调整所述膝踝髋部各弹性元件的弹力大小，以与游泳者的肌肉力量大小和巡游距离长短相适应。

所述平衡施力智能操控装置的平衡施力操控部件与踝部弹性元件之间通过彼此之间的至少一个联动元件相联接，即参照所述平衡施力操控部件与膝部弹性元件相关联的结构将平衡施力操控部件与踝部弹性元件相关联，相关的零部件做对应的调整，以进一步优化所述包含幅度传感器的智能变速巡游系统的智能随速特性。

所述平衡施力智能操控装置的平衡施力操控部件与髋部弹性元件之间通过彼此之间的至少一个联动元件相联接，即参照所述平衡施力操控部件与膝部弹性元件相关联的结构将平衡施力操控部件与髋部弹性元件相关联，相关的零部件做对应的调整，以进一步优化所述包含幅度传感器的智能变速巡游系统的智能随速特性。

所述平衡施力装置的膝部弹性元件、踝部弹性元件、髋部弹性元件三者之中至少有一者与平衡施力智能操控装置的平衡施力操控部件通过彼此之间的至少一个联动元件相联接。

所述可变尾鳍装置通过设有的可变尾鳍侧接头与平衡施力装置设有的平衡施力侧接头对接为一体，将智能可变尾鳍部分与智能可调平衡施力部分联接为一体式结构。

本发明中，所述平衡施力装置的大腿杆体、小腿杆体及脚部杆体与可变尾鳍装置的联接方式替代为大腿杆体通过直联型小腿杆体与可变尾鳍装置直接相连，省掉脚部杆体的中间环节，将所述智能可变尾鳍部分与智能可调平衡施力部分联接为一体式结构，所述直联型小腿杆体包括直联型小腿主杆体、直联型小腿向大腿侧加长杆、直联型小腿向脚侧加长杆；所述直联型小腿杆体与可变尾鳍装置的联接方式包括但不限于螺纹式联接加并紧螺母的结构方式。

所述智能可调平衡施力部分还可通过脚部杆体与仿生尾鳍或普通脚蹼相联接，普通脚蹼包括双脚单蹼、双脚双蹼，放弃智能可变尾鳍部分，即将智能可调平衡施力部分通过与仿生尾鳍或普通脚蹼相联接独立地应用于游泳或潜水运动之中。

本发明中，所述智能平衡施力部分外部可包覆筒形泳裤，所述筒形泳裤包覆范围上至游泳者躯干，下至游泳者脚部，将所述智能平衡施力部分整体包覆住，仅露出可变尾鳍装置，可以有效降低游泳者行进的阻力。

所述包含幅度传感器的智能变速巡游系统通常情况下可单套使用，在游泳者的双脚或双腿上共同固定一套所述包含幅度传感器的智能变速巡游系统。

所述包含幅度传感器的智能变速巡游系统也可以成对使用，在游泳者的双脚或双腿上各固定一套所述包含幅度传感器的智能变速巡游系统。

本发明的优点在于：

1、本发明的包含幅度传感器的智能变速巡游系统的智能可变尾鳍部分和智能可调平衡施力部分均具有智能随速变化特性，无论游泳者在何种幅度下打水，均能获得较高的推进效率，最大限度地发挥游泳者在水中的行进潜能。

2、本发明的包含幅度传感器的智能变速巡游系统，游泳者通过变速巡游，可以有效降低长距离巡游时产生的疲劳感，进而可以实现水中长距离连续巡游。

3、本发明的主尾鳍和一个以上的副尾鳍以折扇式的结构相连接，主尾鳍加上副尾鳍的鳍展面积或鳍展宽度可变，形状类同于鱼类呈扇形向后张开的尾鳍。

4、本发明的主尾鳍和一个以上的副尾鳍组成的折扇式连接结构中，所述主尾鳍、副尾鳍的各骨架末段部分与可变尾鳍智能操控装置的可变尾鳍操控部件通过彼此之间的至少一个联动元件相联接，所述智能操控电路板通过操控动力源带动可变尾鳍操控部件动作，从而操控所述各骨架末段部分延其自身纵向中心轴线转动或象折扇一样打开、收拢，进而改变主尾鳍、副尾鳍延其摆动方向的各骨架末段的刚度或改变主尾鳍加上副尾鳍的鳍展面积或鳍展宽度，最终实现改变可变尾鳍装置对游泳者产生的向前推进力大小的功能。

5、本发明的主尾鳍和副尾鳍二者之中至少有一者可采用内部为骨架，外部包裹流线形柔性蒙皮的结构形式，所述骨架的结构刚度可做成阶梯刚度或渐变刚度形式，即沿着游泳者前进的方向自前向后骨架的刚度逐渐降低，与自然界中鱼类的尾鳍骨架结构相类似，从而最大限度地提升摆腿的推进效率。

6、本发明的智能操控电路板包含智能控制芯片，根据幅度传感器测得的主尾鳍或副尾鳍变形的幅度数值及游泳者弯折膝踝髋各关节的幅度数值，通过预先设定的程序得出对应的驱动可变尾鳍装置和平衡施力装置的输出值，从而通过一个以上的联动元件同时操控副尾鳍相对于主尾鳍围绕该二者之间的铰接点转动对应的角度并将膝踝髋部各弹性元件的预设弹性形变作对应的改变，进而可实现根据游泳者摆动可变尾鳍装置的幅度及弯折膝踝髋各关节的幅度同时智能调控主尾鳍加上副尾鳍的鳍展面积或鳍展宽度以及膝踝髋部各弹性元件弹力大小的功能。

7、本发明的可变尾鳍智能操控装置和平衡施力智能操控装置的智能操控电路板的智能控制芯片内部的预先设定的程序均包括但不限于最快游速模式程序、最省力模式程序、最大效率模式程序、自学习模式程序、手动调节模式程序，可实现可变尾鳍装置和平衡施力装置的智能随速调节，并可在日后的系统升级过程中不断优化各相关计算公式、参数、修正系数或者增加新的模式程序。

8、本发明的包含幅度传感器的智能变速巡游系统的平衡施力装置针对人类为适应陆地行走或奔跑而进化出的天然运动结构无法适应水中游动的主要运动结构缺陷，即当人类模仿海豚、鲸类摆动双腿游动时，不能做到真正意义上的双向对称摆腿，通过该平衡施力装置部分，结合人体运动结构特点，科学合理地运用人体工学，双向对称摆腿，对等平衡施力，最大限度地发挥游泳者在水中的行进潜能，进而达到长距离连续巡游的目的。

9、本发明的平衡施力装置部分的脚部固定结构可将行走、游泳两用鞋直接固定在脚部联接板上或者用雪橇卡鞋器将普通鞋直接卡在联接板上，穿戴简洁、方便、舒适。

10、本发明的平衡施力装置的各杆体均可采用大管套小管的可伸缩、可加长结构，并可附加锁止结构，便于调整长度，以适合不同身高的游泳者的需要。

11、本发明通过脚部固定结构底部的拉臂结构或推臂结构可随时调整可变尾鳍伸出的长度，游泳者在游泳过程中，通过转动脚踝，即勾脚或伸直脚背的动作，随时控制可变尾鳍伸出的长度，以适应高速巡游和低速巡游两种不同的游泳速度的需要。

12、本发明的平衡施力装置的膝踝髋各关节处的铰接结构均可附加锁止结构，将被锁止的部分转化为夹角固定的刚性联接，以便于游泳者改变摆腿动作的具体姿态，并结合游泳者自身各部分肌肉的强弱特点，调试出最适合自己的摆腿动作姿态；通常情况下，漫游主要靠腰关节组往复弯曲，快游主要靠膝关节和踝关节往复弯曲。

13、本发明的小腿固定结构、大腿固定结构、脚部固定结构、躯干固定结构所采用的刚性主体加内衬柔性衬垫的结构形式，在遇到鲨鱼、虎鲸等大型掠食动物攻击时，对游泳者的下肢可起到有限的保护作用。

14、本发明的平衡施力装置的膝踝髋部各铰接结构附近的弹性储能装置均可附加平衡施力弹力调节结构，以便于游泳者根据自己的肌肉力量大小和巡游距离长短调整所述各弹性储能装置的弹力大小。

15、本发明的平衡施力装置的膝部弹性元件、踝部弹性元件、髋部弹性元件三者之中至少有一者与平衡施力智能操控装置的平衡施力操控部件通过彼此之间的至少一个联动元件相联接，从而使得所述包含幅度传感器的智能变速巡游系统具有更加优化的智能随速变化特性。

16、本发明的包含幅度传感器的智能变速巡游系统通常情况下可单套使用，在游泳者的双脚或双腿上共同固定一套所述包含幅度传感器的智能变速巡游系统；也可以成对使用，在游泳者的双脚或双腿上各固定一套所述包含幅度传感器的智能变速巡游系统。

17、本发明的包含幅度传感器的智能变速巡游系统通常情况下可沿人体的纵轴线布置于双腿之间，可变尾鳍装置产生推力的方向与游泳者行进方向完全一致，从而克服了双脚双蹼或者双脚单蹼由于穿着在游泳者脚上所造成的腿与蹼存在夹角进而蹼打水产生的推进力方向不能够与游泳者前进的方向完全一致的缺陷。

18、本发明的平衡施力装置的大腿杆体可通过直联型小腿杆体与可变尾鳍直接相连，省掉脚部杆体的中间环节。

19、本发明中的智能可调平衡施力部分还可通过脚部杆体与仿生尾鳍或普通脚蹼相联接，普通脚蹼包括双脚单蹼、双脚双蹼，放弃智能可变尾鳍部分，即将智能可调平衡施力部分通过与仿生尾鳍或普通脚蹼相联独立地应用于游泳或潜水运动之中。

20、本发明的包含幅度传感器的智能变速巡游系统的智能可调平衡施力部分外部可包覆筒形泳裤，所述筒形游泳裤上至游泳者躯干，下至游泳者脚部，将所述智能可调平衡施力部分整体包覆住，仅露出可变尾鳍装置，可以有效降低游泳者行进的阻力。

21、本发明的包含幅度传感器的智能变速巡游系统结构轻巧，工作可靠，相应的制作工艺简单，成本低廉，便于大规模生产和普及使用。

附图说明

图1为本发明的可变尾鳍装置的主尾鳍和副尾鳍的组合结构且副尾鳍呈展开状态的结构示意图。

图2为本发明的可变尾鳍装置的主尾鳍和副尾鳍的组合结构且副尾鳍呈收拢状态的结构示意图。

图3为本发明沿副尾鳍旋转平面局部剖切后显示的包含内部的可变尾鳍联动元件、可变尾鳍固定杆的可变尾鳍装置结构示意图。

图4为本发明的可变尾鳍装置的主尾鳍和副尾鳍的组合结构且副尾鳍为光滑曲面型的展开结构示意图。

图5为本发明的的包含小腿杆体、大腿杆体、膝部铰接结构、膝部弹性储能装置、膝部锁止结构的平衡施力装置结构示意图。

图6为本发明的沿小腿杆体和大腿杆体中轴线剖切且柔性绳索的平衡施力联动元件挂接于杠杆臂上距离杠杆臂铰接点较远的杠杆臂安装孔的结构示意图。

图7为本发明的沿小腿杆体和大腿杆体中轴线剖切且柔性绳索的平衡施力联动元件挂接于杠杆臂上距离杠杆臂铰接点较近的杠杆臂安装孔的结构示意图。

图8为本发明的小腿杆体和含有伸缩杆的脚部杆体以及二者之间的的踝部铰接结构、踝部弹性储能装置、踝部锁止结构、脚部固定结构、拉臂结构示意图。

图9为本发明的小腿杆体上的小腿捆绑结构、大腿杆体上的大腿捆绑结构示意图。

图10为本发明的智能可变尾鳍部分与智能可调平衡施力部分组合在一起的结构示意图。

图11为本发明省掉脚部杆体中间环节后直联型小腿杆体与智能可变尾鳍部分直接相连接的结构示意图。

图12为本发明的智能可调平衡施力部分与仿生尾鳍组合在一起的结构示意图。

图13为本发明的带有可变尾鳍侧接头的智能可变尾鳍部分沿副尾鳍旋转平面局部剖切后的结构示意图。

图14为本发明的可对接在一起的可变尾鳍侧接头和平衡施力侧接头的结构示意图。

图15为本发明的可对接在一起的智能可变尾鳍部分和智能可调平衡施力部分的结构示意图。

图16为本发明的膝部弹性储能装置的平衡施力弹力调节结构示意图。

图17为本发明的可变尾鳍智能操控装置的组成结构简图。

图18为本发明的平衡施力智能操控装置的组成结构简图。

图中：1、主尾鳍；2、副尾鳍；3、主副鳍铰接结构；301、主副鳍铰接螺栓轴；302、主副鳍铰接轴端螺母；4、可变尾鳍固定杆；5、仿生尾鳍；6、可变尾鳍联动元件；601、可变尾鳍联动元件一；602、可变尾鳍联动元件二；7、小腿杆体；701、小腿主杆体；702、小腿向大腿侧加长杆；703、小腿向脚侧加长杆；8、大腿杆体；801、大腿主杆体；802、大腿向小腿侧加长杆；9、膝部铰接结构；901、膝部铰接轴；902、膝部铰接轴端螺母；10、膝部弹性储能装置；1001、膝部弹性元件；1002、膝部导向轮；1003、膝部连接绳索；1004、膝部固定桩；1005、杠杆臂；1006、杠杆臂铰接轴；1007、杠杆臂铰接轴端螺母；11、膝部锁止结构；1101、膝部锁止螺栓；1102、膝部锁止螺母；12、脚部杆体；1201、脚部主杆体；1202、脚部向小腿侧加长杆；1203、脚部向脚底侧伸缩杆；13、踝部铰接结构；1301、踝部铰接轴；1302、踝部铰接轴端螺母；14、踝部弹性储能装置；1401、踝部弹性元件；1402、踝部导向轮；1403、踝部连接绳索；1404、踝部固定桩；15、踝部锁止结构；1501、踝部锁止螺栓；1502、踝部锁止螺母；16、脚部固定结构；1601、脚部联接板；1602、脚部联接板轴端螺母；17、拉臂结构；1701、拉臂；1702、拉臂锁紧螺母；1703、脚底侧拉臂t型套；1704、脚底侧铰接轴；1705、脚底侧铰接轴端螺母；1706、伸缩杆侧拉臂t型套；1707、伸缩杆侧铰接轴端螺母；18、直联型小腿杆体；1801、直联型小腿主杆体；1802、直联型小腿向大腿侧加长杆；1803、直联型小腿向脚侧加长杆；19、小腿捆绑结构；1901、小腿捆绑本体；1902、小腿捆绑弹性带；1903、小腿捆绑缓冲衬垫；1904、小腿捆绑缓冲衬垫包裹绒布；20、大腿捆绑结构；2001、大腿捆绑本体；2002、大腿捆绑弹性带；2003、大腿捆绑缓冲衬垫；2004、大腿捆绑缓冲衬垫包裹绒布；21、平衡施力弹力调节结构；2101、平衡施力调力螺杆；2102、平衡施力自由旋转接头；2103、调力锁紧螺母；2104、固定桩锁紧螺母；22、平衡施力联动元件；23、可变尾鳍侧接头；24、平衡施力侧接头。

其中属于智能可变尾鳍部分的有：1、主尾鳍；2、副尾鳍；3、主副鳍铰接结构；301、主副鳍铰接螺栓轴；302、主副鳍铰接轴端螺母；4、可变尾鳍固定杆；5、仿生尾鳍；6、可变尾鳍联动元件；601、可变尾鳍联动元件一；602、可变尾鳍联动元件二；23、可变尾鳍侧接头。

其中属于智能平衡施力部分的有：7、小腿杆体；701、小腿主杆体；702、小腿向大腿侧加长杆；703、小腿向脚侧加长杆；8、大腿杆体；801、大腿主杆体；802、大腿向小腿侧加长杆；9、膝部铰接结构；901、膝部铰接轴；902、膝部铰接轴端螺母；10、膝部弹性储能装置；1001、膝部弹性元件；1002、膝部导向轮；1003、膝部连接绳索；1004、膝部固定桩；1005、杠杆臂；1006、杠杆臂铰接轴；1007、杠杆臂铰接轴端螺母；11、膝部锁止结构；1101、膝部锁止螺栓；1102、膝部锁止螺母；12、脚部杆体；1201、脚部主杆体；1202、脚部向小腿侧加长杆；1203、脚部向脚底侧伸缩杆；13、踝部铰接结构；1301、踝部铰接轴；1302、踝部铰接轴端螺母；14、踝部弹性储能装置；1401、踝部弹性元件；1402、踝部导向轮；1403、踝部连接绳索；1404、踝部固定桩；15、踝部锁止结构；1501、踝部锁止螺栓；1502、踝部锁止螺母；16、脚部固定结构；1601、脚部联接板；1602、脚部联接板轴端螺母；17、拉臂结构；1701、拉臂；1702、拉臂锁紧螺母；1703、脚底侧拉臂t型套；1704、脚底侧铰接轴；1705、脚底侧铰接轴端螺母；1706、伸缩杆侧拉臂t型套；1707、伸缩杆侧铰接轴端螺母；18、直联型小腿杆体；1801、直联型小腿主杆体；1802、直联型小腿向大腿侧加长杆；1803、直联型小腿向脚侧加长杆；19、小腿捆绑结构；1901、小腿捆绑本体；1902、小腿捆绑弹性带；1903、小腿捆绑缓冲衬垫；1904、小腿捆绑缓冲衬垫包裹绒布；20、大腿捆绑结构；2001、大腿捆绑本体；2002、大腿捆绑弹性带；2003、大腿捆绑缓冲衬垫；2004、大腿捆绑缓冲衬垫包裹绒布；21、平衡施力弹力调节结构；2101、平衡施力调力螺杆；2102、平衡施力自由旋转接头；2103、调力锁紧螺母；2104、固定桩锁紧螺母；22、平衡施力联动元件；24、平衡施力侧接头。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1、图2所示，本发明的一种包含幅度传感器的智能变速巡游系统的可变尾鳍装置，包括主尾鳍1、副尾鳍2、主副鳍铰接结构3、可变尾鳍固定杆4，主副鳍铰接结构3包括主副鳍铰接螺栓轴301、主副鳍铰接轴端螺母302。图1为本发明的主尾鳍1和副尾鳍2的组合结构且副尾鳍2呈现展开的状态，图2为本发明的主尾鳍1和副尾鳍2的组合结构且副尾鳍2呈现收拢的状态。

如图3所示，本发明的包含刚性杆的可变尾鳍联动元件6、可变尾鳍固定杆4的可变尾鳍装置，可变尾鳍联动元件6包括可变尾鳍联动元件一601、可变尾鳍联动元件二602；所述可变尾鳍联动元件6用于与内藏于可变尾鳍装置内的可变尾鳍智能操控装置的可变尾鳍操控部件相联接。

如图4所示，本发明的副尾鳍2为光滑曲面型的可变尾鳍装置，图中副尾鳍2呈现展开的状态。

如图5所示，本发明的包含小腿杆体7、大腿杆体8、膝部铰接结构9、膝部弹性储能装置10、膝部锁止结构11的平衡施力装置。小腿杆体7包括小腿主杆体701、小腿向大腿侧加长杆702、小腿向脚侧加长杆703；大腿杆体8包括大腿主杆体801、大腿向小腿侧加长杆802；膝部铰接结构9包括膝部铰接轴901、膝部铰接轴端螺母902；膝部弹性储能装置10包括膝部弹性元件1001、膝部导向轮1002、膝部连接绳索1003、膝部固定桩1004、杠杆臂1005、杠杆臂铰接轴1006、杠杆臂铰接轴端螺母1007；膝部锁止结构11包括膝部锁止螺栓1101、膝部锁止螺母1102，锁止后形成大腿杆体8与小腿杆体7夹角固定的刚性联接方式。

如图6所示，本发明的包含小腿杆体7、大腿杆体8、膝部铰接结构9、膝部弹性储能装置10、平衡施力联动元件22的平衡施力装置；柔性绳索的平衡施力联动元件22绕过膝部铰接结构9中心的小定滑轮挂接于膝部弹性储能装置10的杠杆臂1005上距离杠杆臂铰接点较远的安装孔。所述平衡施力联动元件22用于与内藏于平衡施力装置内的平衡施力智能操控装置的平衡施力操控部件相联接。

如图7所示，本发明的包含小腿杆体7、大腿杆体8、膝部铰接结构9、膝部弹性储能装置10、平衡施力联动元件22的平衡施力装置；与图6的不同之处在于，柔性绳索的平衡施力联动元件22绕过膝部铰接结构9中心的小定滑轮挂接于膝部弹性储能装置10的杠杆臂1005上距离杠杆臂铰接点较近的安装孔。所述平衡施力联动元件22用于与内藏于平衡施力装置内的平衡施力智能操控装置的平衡施力操控部件相联接。

如图8所示，本发明的平衡施力装置的小腿杆体7、含有伸缩杆的脚部杆体12以及二者之间的的踝部铰接结构13、踝部弹性储能装置14、踝部锁止结构15、脚部固定结构16、拉臂结构17。脚部杆体12包括脚部主杆体1201、脚部向小腿侧加长杆1202、脚部向脚底侧伸缩杆1203；踝部铰接结构13包括踝部铰接轴1301、踝部铰接轴端螺母1302；踝部弹性储能装置14包括踝部弹性元件1401、踝部导向轮1402、踝部连接绳索1403、踝部固定桩1404，当踝部弹性元件1401需要连接平衡施力联动元件22时，参照膝部弹性储能装置10的结构，将踝部固定桩1404两个中的一个替换为杠杆臂1005、杠杆臂铰接轴1006、杠杆臂铰接轴端螺母1007，并在小腿杆体7或脚部杆体12上加工出相应的安装槽、安装孔；踝部锁止结构15包括踝部锁止螺栓1501、踝部锁止螺母1502，锁止后形成脚部杆体12与小腿杆体7夹角固定的刚性联接方式；脚部固定结构16包括脚部联接板1601、脚部联接板轴端螺母1602；拉臂结构17包括拉臂1701、拉臂锁紧螺母1702、脚底侧拉臂t型套1703、脚底侧铰接轴1704、脚底侧铰接轴端螺母1705、伸缩杆侧拉臂t型套1706、伸缩杆侧铰接轴端螺母1707；所述推臂结构与拉臂结构17的组成零件完全相同，只是将拉臂结构17与脚部联接板1601之间的铰接点从脚部联接板1601下部的后端移到了脚部联接板1601下部的前端。

游泳者在游泳过程中，通过转动脚踝，即勾脚或伸直脚背的动作，脚部联接板1601带动拉臂结构17，从而带动脚部向脚底侧伸缩杆1203作伸、缩动作，进而控制可变尾鳍伸出的长度，以适应高速巡游和低速巡游两种不同的游泳速度的需要；拉臂1601为正反丝双头螺杆，便于游泳者根据自己的腿、脚尺寸调整拉臂1701的长度，调整好后将拉臂1701两端的拉臂锁紧螺母1702锁紧。

如图9所示，本发明的平衡施力装置的小腿捆绑结构19、大腿捆绑结构20。小腿捆绑结构19包括小腿捆绑本体1901、小腿捆绑弹性带1902、小腿捆绑缓冲衬垫1903、小腿捆绑缓冲衬垫包裹绒布1904；大腿捆绑结构20包括大腿捆绑本体2001、大腿捆绑弹性带2002、大腿捆绑缓冲衬垫2003、大腿捆绑缓冲衬垫包裹绒布2004。

如图10所示，本发明的组合在一起的智能可变尾鳍部分和智能可调平衡施力部分。

如图11所示，本发明的平衡施力装置的直联型小腿杆体18。

如图12所示，本发明的组合在一起的智能可调平衡施力部分和仿生尾鳍5。

如图13所示，本发明的带有可变尾鳍侧接头23的智能可变尾鳍部分，可变尾鳍侧接头23用于与平衡施力装置对接，可变尾鳍联动元件6为既能承受拉力也能承受压力的刚性杆，左、右两个副尾鳍2相互以齿面咬合，以保证转动的同步性。

如图14所示，本发明的可对接在一起的可变尾鳍侧接头23和平衡施力侧接头24，从而将所述智能可变尾鳍部分与智能可调平衡施力部分可联接为一体式结构，可变尾鳍联动元件6为既能承受拉力也能承受压力的刚性杆。

如图15所示，本发明的可对接在一起的智能可变尾鳍部分和智能可调平衡施力部分。

如图16所示，本发明的平衡施力装置的调节膝部弹性储能装置10的膝部弹性元件1001的弹力初始值的平衡施力弹力调节结构21。平衡施力弹力调节结构21包括平衡施力调力螺杆2101、平衡施力自由旋转接头2102、调力锁紧螺母2103、固定桩锁紧螺母2104。

所述膝部弹性储能装置10、踝部弹性储能装置14、髋部弹性储能装置中各自的弹性元件与固定桩之间均可附加一套弹力调节结构21，用以调节各弹性元件的初始弹力值，即各弹性储能装置所在关节的弯折量为0时的弹力值，例如，当各弹性元件采用拉伸弹簧时，在各弹性储能装置的固定桩上沿拉伸弹簧的轴线方向加工出螺纹孔，将各平衡施力调力螺杆2101的一端拧入螺纹孔中，另一端通过平衡施力自由旋转接头2102与拉伸弹簧相连，平衡施力调力螺杆2101旋入固定桩的旋入量越大，挂接拉伸弹簧后的初始弹力值越大，反之则越小，调定好初始弹力值之后，将各平衡施力调力螺杆2101的调力锁紧螺母2103锁紧，最后将固定桩锁紧螺母2104锁紧；平衡施力自由旋转接头2102可以在平衡施力调力螺杆2101相应的孔内自由旋转，以方便调节各关节处的弹性元件的弹力大小。

如图17所示，本发明的可变尾鳍智能操控装置，主要包括幅度传感器、智能操控电路板、操控动力源、可变尾鳍操控部件；所述可变尾鳍装置的副尾鳍2与可变尾鳍智能操控装置的可变尾鳍操控部件通过彼此之间的至少一个联动元件相联接，将可变尾鳍装置与可变尾鳍智能操控装置联接为一体，即所述智能可变尾鳍部分。

如图18所示，本发明的平衡施力智能操控装置，主要包括幅度传感器、智能操控电路板、操控动力源、平衡施力操控部件；所述平衡施力装置的膝部弹性元件1001与平衡施力智能操控装置的平衡施力操控部件通过彼此之间的至少一个联动元件相联接，将平衡施力装置与平衡施力智能操控装置联接为一体，即所述智能可调平衡施力部分。

本发明的具体实施例如下：

实施例一：如图10所示，本发明的组合在一起的智能可变尾鳍部分和智能可调平衡施力部分；智能可变尾鳍部分主要包括主尾鳍1、副尾鳍2、主副鳍铰接结构3、可变尾鳍固定杆4、可变尾鳍联动元件6、可变尾鳍智能操控装置；智能可调平衡施力部分主要包括小腿杆体7、大腿杆体8、膝部铰接结构9、膝部弹性储能装置10、膝部锁止结构11、脚部杆体12、踝部铰接结构13、踝部弹性储能装置14、踝部锁止15、脚部固定结构16、拉臂结构17、平衡施力联动元件22、平衡施力智能操控装置。

所述平衡施力装置的脚部杆体12两端之中除联接小腿杆体7一端之外的另一端与可变尾鳍装置部分联接，将所述智能可变尾鳍部分与智能可调平衡施力部分联接为一体式结构；所述脚部杆体12与可变尾鳍装置的联接方式为螺纹式联接加并紧螺母的结构方式。

实施例二：如图11所示，本发明的组合在一起的智能可变尾鳍部分和智能可调平衡施力部分；所述平衡施力装置的大腿杆体、小腿杆体及脚部杆体与可变尾鳍装置的联接方式替代为大腿杆体通过直联型小腿杆体与可变尾鳍装置直接相连，省掉脚部杆体的中间环节，将所述智能可变尾鳍部分与智能可调平衡施力部分联接为一体式结构；所述直联型小腿杆体18包括直联型小腿主杆体1801、直联型小腿向大腿侧加长杆1802、直联型小腿向脚侧加长杆1803。所述直联型小腿杆体18与可变尾鳍装置的联接方式为螺纹式联接加并紧螺母的结构方式。

实施例三：如图12所示，本发明的组合在一起的智能可调平衡施力部分和仿生尾鳍5，用仿生尾鳍5替代所述智能可变尾鳍部分，将智能可调平衡施力部分通过与仿生尾鳍5相联接独立地应用于游泳或潜水运动之中。相较于智能可变尾鳍部分，所述仿生尾鳍5为主尾鳍加上副尾鳍的鳍展面积或鳍展宽度不可变的普通仿生尾鳍。

实施例四：如图15所示，本发明的可对接在一起的智能可变尾鳍部分和智能可调平衡施力部分，智能可变尾鳍部分主要包括主尾鳍1、副尾鳍2、主副鳍铰接结构3、可变尾鳍固定杆4、可变尾鳍联动元件6、可变尾鳍侧接头23、可变尾鳍智能操控装置；智能可调平衡施力部分主要包括小腿杆体7、大腿杆体8、膝部铰接结构9、膝部弹性储能装置10、膝部锁止结构11、脚部杆体12、踝部铰接结构13、踝部弹性储能装置14、踝部锁止15、脚部固定结构16、拉臂结构17、小腿捆绑结构19、大腿捆绑结构20、平衡施力联动元件22、平衡施力侧接头24、平衡施力智能操控装置。

所述可变尾鳍联动元件6、平衡施力联动元件22为既能承受拉力也能承受压力的刚性杆或只能承受拉力的柔性绳索；所述可变尾鳍侧接头23和平衡施力侧接头24可对接在一起，从而将所述智能可变尾鳍部分与智能可调平衡施力部分可联接为一体式结构。

以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，例如，对于智能可调平衡施力部分而言，游泳者可以在两条腿上各穿戴一套所述的平衡施力装置部分，相应的各杆体、各关节处的铰接结构、各弹性元件、各捆绑结构均做成下肢外骨骼的结构形式，分置于游泳者的两条腿的两外侧并与游泳者的各关节同步弯折，相应的膝部铰接结构9和踝部铰接结构13均为左右两个，髋部铰接结构则为一个，左右两个膝部铰接结构9、左右两个踝部铰接结构13均具有磁性，可以左右成对吸合为一体并通过定位销或弹性锁销相互定位或相互锁定，吸合后即成为下肢外骨骼形式的平衡施力装置部分，相应的所述脚部杆体12末端连接可变尾鳍或双脚单蹼，当左右两个膝部铰接结构9、左右两个踝部铰接结构13均呈分开状态时，相应的所述分开的脚部杆体12末端各连接一个单脚单蹼，当左右两个膝部铰接结构9、左右两个踝部铰接结构13均呈分开状态且游泳者处于站立状态时，所述下肢外骨骼形式的平衡施力装置部分还可作为行走助力外骨骼使用，为便于穿戴，可将各杆体做成快装型杆体，相应的各快装型杆体与各铰接结构均做成分体式结构，所述各快装型杆体均可与穿戴在游泳者各关节上的各独立的铰接结构相分离，即各快装型杆体均可直接从各关节处的铰接结构上取下，相应的所述各快装型杆体的固定方式包括但不限于磁力吸合方式、弹性锁销锁定方式，所述快装型杆体的定位方式包括但不限于定位销定位方式；任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部改动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。