一种上肢体育运动的动作规范训练器

摘要

一种上肢体育运动的动作规范训练器，属于体育训练器材技术领域，包括支撑系统、上肢挥摆训练系统、末端执行系统及自动上球系统，所述支撑系统上设置有上肢挥摆训练系统，上肢挥摆训练系统前端安装有末端执行系统，上肢挥摆训练系统下方支撑系统上安装有自动上球系统。本发明采用直线驱动系统与柔性驱动系统相结合的方式，进行不同体育运动项目的动作规范训练器，适应不同身高学员学习的运动训练器；结构简单、易操作同时又能实现高效率的体育运动的动作规范训练。

说明书

技术领域

本发明属于体育训练器材技术领域，具体涉及一种上肢体育运动的动作规范训练器。

背景技术

近年来，随着经济社会的发展，人们对于体育事业的重视程度较以往有显著提升。研究表明：适量的体育运动不但可以愉悦身心，而且可以提高身体素质。但在实际运动教学和训练过程中，大多数学员会出现这样或那样的错误动作，这些错误动作若不及时纠正，不但影响学习效果，而且可能会导致学员受伤。

发明内容

本发明的目的在于提供一种上肢体育运动的动作规范训练器，该训练器可以精准地规划上肢运动动作轨迹，纠正学员错误动作，缩短学员教学训练周期。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种上肢体育运动的动作规范训练器，包括支撑系统、上肢挥摆训练系统、末端执行系统及自动上球系统，所述支撑系统上设置有上肢挥摆训练系统，上肢挥摆训练系统前端安装有末端执行系统，上肢挥摆训练系统下方支撑系统上安装有自动上球系统。

所述支撑系统包括底板，所述底板上表面一端设置有立柱底座，立柱底座底端设置在底板上，立柱底座上安装有立柱，立柱顶端折弯设置，用于与上肢挥摆训练系统连接，底板上表面远离立柱底座一端安装有球座，球座用于放置高尔夫球，球座顶部安装有位置传感器，用于检测球座上是否有高尔夫球，球座与立柱底座之间的底板上开设有两个通孔。

所述上肢挥摆训练系统包括电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的前端与圆筒关节座的端板连接，圆筒关节座的耳板通过变频电机一驱动与圆筒关节一转动安装，圆筒关节一与圆筒关节二通过变频电机二转动连接。

所述圆筒关节一包括关节外壳，所述关节外壳筒壁一端焊接有旋转轴一和电机座，电机座上焊接有朝向关节外壳设置的旋转轴二，且旋转轴一的轴线与旋转轴二的轴线共线，所述关节外壳筒壁另一端对称焊接有耳座，其中耳座是连接多个圆筒关节一和一个圆筒关节二的枢纽，两个耳座之间的连线与旋转轴一和旋转轴二之间的连线相互垂直设置。

所述圆筒关节二和圆筒关节一主体结构相同，区别在于圆筒关节二的关节外壳末端设置有用于连接上肢挥摆训练系统的封板。

所述末端执行系统包括球杆连接座，所述球杆连接座与弹簧阻尼座二之间通过轴承转动连接，球杆连接座的通孔内设置有高尔夫球杆，弹簧阻尼座二与弹簧阻尼座一之间通过弹簧阻尼连接。

所述球杆连接座的孔内设置有橡胶。

所述自动上球系统包括桶形外壳，所述桶形外壳底端和中部分别设置有法兰盘一及法兰盘二，自动上球系统穿过底板上的通孔，且通过法兰盘二将自动上球系统固定在底板上，桶形外壳底端法兰盘一与自动上球处电机的壳体通过螺栓固定安装，桶形外壳内设置有螺旋叶片，螺旋叶片底端与自动上球处电机的输出轴端部连接，法兰盘一与法兰盘二之间的桶形外壳侧壁上安装有球运送管道，球运送管道与桶形外壳连通，球运送管道顶端设置有球存放漏斗，桶形外壳顶端开设有球体出口，球体出口底端桶形外壳上设置有倒球槽，倒球槽末端与球座对接。

所述倒球槽由倾斜段和水平段组成，倾斜段一端焊接在桶形外壳上，倾斜段另一端与水平段焊接，通过水平段的设置使高尔夫球降低滑动速度，缓慢精准的落在球座上。

所述位移传感器的输出端与微电脑的输入端连接，微电脑的输出端分别与自动上球处电机、电动伸缩杆、变频电机一及变频电机二输入端连接。

本发明的技术效果为：

本发明采用直线驱动系统与柔性驱动系统相结合的方式，进行不同体育运动项目的动作规范训练器，适应不同身高学员学习的运动训练器；结构简单、易操作同时又能实现高效率的体育运动的动作规范训练。

该训练器采用直线驱动系统与柔性驱动系统相结合的方式，实现对末端执行器系统多自由度的精准控制；该训练器可通过更换与运动项目相匹配的末端执行器系统来进行不同体育运动项目的动作规范；该训练器可以通过改变电动伸缩杆推杆行程以及两个变频电机的摆动角度，进而改变末端执行器系统的运动轨迹以适应不同身高学员学习；该训练器结构简单易操作同时又能实现高效率的体育运动的动作规范训练，通过规范学员挥杆运动轨迹、纠正学员错误动作，在短时间内形成肌肉记忆和条件反射，掌握不同体育运动项目的动作要领；用较低的教学成本实现较高效率的训练内容，既节约经济成本，又能让学员较快地达到预期训练效果。

附图说明

图1本发明上肢体育运动的动作规范训练器三维示意图；

图2本发明上肢体育运动的动作规范训练器主视图；

图3本发明上肢体育运动的动作规范训练器的支撑系统示意图；

图4本发明上肢体育运动的动作规范训练器的上肢挥摆训练系统示意图；

图4.1本发明上肢体育运动的动作规范训练器的上肢挥摆训练系统的圆筒关节一示意图；

图5本发明上肢体育运动的动作规范训练器的末端执行系统示意图；

图6本发明上肢体育运动的动作规范训练器的自动上球系统示意图；

图7本发明上肢体育运动的动作规范训练器的螺旋叶片示意图；

1支撑系统、1-1底板、1-2球座、1-3立柱底座、1-4立柱、2上肢挥摆训练系统、2-1电动伸缩杆、2-2圆筒关节座、2-3变频电机一、2-4电机连接圆盘一、2-5圆筒关节一、2-6圆筒关节二、2-7电机连接圆盘二、2-8变频电机二、2.5-1关节外壳、2.5-2耳座、2.5-3旋转轴一、2.5-4电机座、2.5-5-旋转轴二、3末端执行系统、3-1弹簧阻尼座一、3-2弹簧阻尼、3-3弹簧阻尼座二、3-4球杆连接座、3-5高尔夫球杆、3-6高尔夫球、4自动上球系统、4-1球存放漏斗、4-2球运送管道、4-3法兰盘一，4-4、自动上球处电机、4-5法兰盘二、4-6螺旋叶片、4-7倒球槽、4-8桶形外壳。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1和图2所示，一种上肢体育运动的动作规范训练器，包括支撑系统1、上肢挥摆训练系统2、末端执行系统3及自动上球系统4，所述支撑系统1上设置有上肢挥摆训练系统2，上肢挥摆训练系统2前端安装有末端执行系统3，上肢挥摆训练系统2下方支撑系统1上安装有自动上球系统4。

如图3所示，所述支撑系统1包括底板1-1、球座1-2、立柱底座1-3、立柱1-4；所述底板1-1在整个系统中起到连接和支撑整个训练器的作用；所述底板1-1上表面一端设置有立柱底座1-3，立柱底座1-3的底部面积较大可以更好的贴合底板1-1并能承受立柱1-4带来的较大翻转力矩，立柱底座1-3的竖向孔内与立柱1-4底端方柱部分连接且通过螺栓固定，立柱1-4位于立柱底座1-3外侧部分截面为圆形，且其顶端折弯设置，本实施例中折弯角度为90°，用于与上肢挥摆训练系统2连接，有支撑上肢挥摆训练系统2的作用，底板1-1上表面远离立柱底座1-4一端安装有球座1-2，球座1-2用于放置高尔夫球3-6，球座1-2顶部安装有位置传感器，用于检测球座1-2上是否有高尔夫球，球座1-2与立柱底座1-3之间的底板1-1上开设有两个通孔。

安装时，将底板1-1放置在水平地面上，同时将球座1-2和立柱底座1-3焊接至底板1-1相对应的位置；将立柱1-4截面为方形面的一端竖直滑入至立柱底座1-3底部并用螺栓固定。

如图4所示，所述上肢挥摆训练系统2包括电动伸缩杆2-1、圆筒关节座2-2、变频电机一2-3、电机连接圆盘一2-4、圆筒关节一2-5、圆筒关节二2-6、电机连接圆盘二2-7、变频电机二2-8，

如图4.1所示，圆筒关节一2-5包括关节外壳2.5-1、耳座2.5-2、旋转轴2.5-3及电机座2.5-4，所述关节外壳2.5-1筒壁一端焊接有旋转轴一2.5-3和电机座2.5-4，电机座2.5-4上焊接有朝向关节外壳2.5-1设置的旋转轴二2.5-5，且旋转轴一2.5-3的轴线与旋转轴二2.5-5的轴线共线，所述关节外壳2.5-1筒壁另一端对称焊接有耳座2.5-4，其中耳座2.5-2是连接多个圆筒关节二2-6和圆筒关节一2-5枢纽，两个耳座2.5-4之间的连线与旋转轴一2.5-3和旋转轴二2.5-5之间的连线相互垂直设置；对称布置的旋转轴2.5-3能让关节外壳2.5-1绕此摆动；电机座2.5-4可以方便安装变频电机一2-3。

所述圆筒关节二2-6和圆筒关节一2-5主体结构相同，区别在于圆筒关节二2-6的关节外壳末端设置有用于连接上肢挥摆训练系统的封板。

电动伸缩杆2-1为上肢挥摆训练系统2提供水平方向的自由度，所述电动伸缩杆2-1的前端与圆筒关节座2-2的端板连接，圆筒关节座2-2的耳板与圆筒关节一2-5上的旋转轴一2.5-3和旋转轴二2.5-5转动安装；圆筒关节座2-2连接旋转轴二2.5-5的耳板内侧与变频电机一2-3输出轴端部的连接圆盘一2-4连接，变频电机一2-3壳体端连接在圆筒关节一2-5的电机座2.5-4上，为圆筒关节一2-5提供摆动运动，同理变频电机二2-8一端通过电机连接圆盘二2-7与圆筒关节一2-5的耳座2.5-2相连，另一端连接在圆筒关节二2-6的电机座上，可为圆筒关节二2-6提供与圆筒关节一2-5运动轨迹相垂直的摆动运动，实现对末端执行器系统3的精准控制。

安装前，将圆筒关节一2-5和圆筒关节二2-6组装完成，即将耳座2.5-2、旋转轴一2.5-3、旋转轴二2.5-5、电机座2.5-4逐次焊接在关节外壳2.5-1上；将圆筒关节座2-2通过螺钉固定在电动伸缩杆2-1推杆的一端，将圆筒关节座2-2的耳板与对应的旋转轴一2.5-3和旋转轴二2.5-5安装；变频电机一2-3壳体端通过螺钉连接在圆筒关节一2-5的电机座2.5-4上，变频电机一2-3的电机轴通过电机连接圆盘一2-4与圆筒关节座2-2远离电机座2.5-4的耳板相连，其中电机连接圆盘一2-4与圆筒关节座2-2上的耳板通过螺钉固定，此时圆筒关节一2-5和圆筒关节座2-2安装完成；本实施例中圆筒关节一2-5和圆筒关节二2-6分别为一个，以同样的方式将圆筒关节一2-5与圆筒关节二2-6进行组装，将组装完成后的上肢挥摆训练系统2的电动伸缩杆2-1底板焊接至支撑架系统1的立柱1-4的折弯处端面上。

如图5所示，所述末端执行系统3包括弹簧阻尼座一3-1、弹簧阻尼3-2、弹簧阻尼座二3-3、球杆连接座3-4、高尔夫球杆3-5、高尔夫球3-6；该训练器以科学训练，安全第一为设计准则，所述球杆连接座3-4与弹簧阻尼座二3-3之间通过轴承转动连接，能让球杆连接座3-4绕弹簧阻尼座二3-3自由转动，能有效防止学员训练时上肢挥摆训练系统2运动轨迹僵硬对学员造成的身体损伤；球杆连接座3-4的通孔内设置有高尔夫球杆3-5，球杆连接座3-4的孔内有橡胶，能让高尔夫球杆3-5紧紧贴合在球杆连接座3-4，弹簧阻尼座二3-3与弹簧阻尼座一3-1之间通过弹簧阻尼3-2连接。

安装时，弹簧阻尼座一3-1有螺纹孔的一端与上肢挥摆训练系统2的圆筒关节二2-6末端配合连接，另一端与弹簧阻尼3-2一端连接，弹簧阻尼3-2另一端与弹簧阻尼座二3-3连接，而后弹簧阻尼座二3-3通过轴承与球杆连接座3-4连接，能让球杆连接座3-4绕弹簧阻尼座二3-3自由转动；将高尔夫球杆3-5插入球杆连接座3-4，使其牢固在球杆连接座3-4上。

如图6和图7所示，所述自动上球系统4包括球存放漏斗4-1、球运送管道4-2、法兰盘一4-3、自动上球处电机4-4、法兰盘二4-5、螺旋叶片4-6、倒球槽4-7、桶形外壳4-8，为了让学员高效地使用动作规范训练器，模拟真实的击球效果，该规范器拥有自动上球系统4；所述桶形外壳4-8底端和中部分别设置有法兰盘一4-3及法兰盘二4-5，自动上球系统4穿过底板1-1上的通孔，且通过法兰盘二4-5将自动上球系统4固定在底板1-1上，桶形外壳4-8底端法兰盘一4-3与自动上球处电机4-4的壳体通过螺栓固定安装，桶形外壳4-8内设置有螺旋叶片4-6，螺旋叶片4-6底端与自动上球处电机4-4的输出轴端部连接，法兰盘一4-3与法兰盘二4-5之间的桶形外壳4-8侧壁上安装有球运送管道4-2，球运送管道4-2与桶形外壳4-8连通，球运送管道4-2顶端设置有球存放漏斗4-1，桶形外壳4-8顶端开设有球体出口，球体出口底端桶形外壳4-8上设置有倒球槽4-7，倒球槽4-7末端与球座1-2对接。本实施例中倒球槽4-7由倾斜段和水平段组成，倾斜段一端焊接在桶形外壳4-8上，倾斜段另一端与水平段焊接，通过水平段的设置使高尔夫球降低滑动速度，缓慢精准的落在球座1-2上。

安装时，首先球运送管道4-2、球存放漏斗4-1、桶形外壳4-8及倒球槽4-7与桶形外壳4-8均采用焊接形式；将法兰盘二4-5套在桶形外壳4-8上并焊接，将法兰盘一4-3焊接到桶形外壳4-8一端；将螺旋叶片4-6螺纹连接到自动上球处电机4-4的输出轴端部；将带有螺旋叶片4-6的自动上球处电机4-4从法兰盘一4-3一端竖直放进桶形外壳4-8里，并用螺栓将法兰盘一4-3和自动上球处电机4-4壳体固定；用螺栓将支撑架系统1的底板1-1和法兰盘二4-5固定；同时使倒球槽4-7与球座1-2对接，以便自动上球时高尔夫球3-6刚好落在球座1-2上。

所述位移传感器的输出端与微电脑的输入端连接，微电脑的输出端分别与自动上球处电机4-4、电动伸缩杆2-1、变频电机一2-3及变频电机二2-8输入端连接，具体的位置传感器为电容式位置传感器，电容式位置传感器是通过红外线反射原理，当球座1-2处有高尔夫球3-6时，高尔夫球3-6在红外线区域内，红外线发射管发出的红外线由于高尔夫球3-6的摭挡反射到红外线接收管，通过微电脑将处理后的信号发送给自动上球处电机4-4，自动上球处电机4-4接受信号后按指定的命令关闭电机停止运转，当高尔夫球3-6离开红外线感应范围，自动上球处电机4-4没有接受信号，自动上球处电机4-4按指定的命令开启电机运转，时刻保持球座1-2处有高尔夫球3-6。

一种上肢体育运动的动作规范训练器，该训练器可以精准地规划上肢运动动作轨迹，纠正学员错误动作，缩短学员教学训练周期。高尔夫项目击球时可以调动全身肌肉，而且运动强度温和，适合大多数人。因此下面以高尔夫项目为例对该训练器展开说明，其余体育运动的动作规范与之类似。

一种体育运动的动作规范训练器的使用方法，包括以下步骤：

支撑架系统1的球座1-2处有电容式的位置传感器，当球座1-2处无高尔夫球3-6时，即高尔夫球3-6离开红外线感应范围，自动上球处电机4-4没有接收到信号，自动上球处电机4-4按指定的命令开启。自动上球处电机4-4运转，高尔夫球3-6首先由球存放漏斗4-1并通过球运送管道4-2传递到螺旋叶片4-6处，自动上球处电机4-4转动进而带动螺旋叶片4-6旋转，高尔夫球3-6再通过螺旋叶片4-6传递到具有弧度的倒球槽4-7上，最终通过倒球槽4-7将高尔夫球3-6传递至球座1-2处，实现全自动上球的功能；当球座1-2处有高尔夫球3-6时，高尔夫球3-6在红外线区域内，红外线发射管发出的红外线由于高尔夫球3-6的摭挡反射到红外线接收管，通过微电脑处理后的信号发送给自动上球处电机4-4，自动上球处电机4-4接受信号后按指定的命令关闭电机停止运转，与此同时微电脑将动作指定发送给电动伸缩杆2-1、变频电机一2-3及变频电机二2-8来带动上肢挥摆训练系统2完成挥摆动作，并通过高尔夫球杆3-5击球，在整个上肢挥摆训练系统2的动作过程中，训练者始终握持末端执行系统3的高尔夫球杆3-5，上肢挥摆训练系统2带动高尔夫球杆3-5精准运动，可纠正训练者的错误动作，多次训练形成肌肉记忆，达到训练的预期效果。训练者握持高尔夫球杆3-5的时候，如遇到突发情况，可及时松开高尔夫球杆3-5，避免训练者在训练过程中受伤。

以上所述实施例的各技术特征方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。