(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010912644.3
(22)申请日 2020.09.01
(71)申请人 北京体育大学
地址 100084 北京市海淀区信息路48号
(72)发明人 钱徳省 沈燕飞
(74)专利代理机构 北京正阳理工知识产权代理
事务所(普通合伙) 11639
代理人 张利萍
(51)Int.Cl.
A63B 26/00(2006.01)
(54)发明名称一种难度可调节的动态平衡能力训练器械(57)摘要本发明公开的一种难度可调节的动态平衡能力训练器械，尤其涉及一种主动式的、难度可调节的人体动态平衡能力训练器械，属于训练器械领域。本发明主要由训练踏板、圆柱销、中空半球体、基座、绳、衬套、导向管、支撑梁、可调液压阻尼器组成。可调液压阻尼器包括柱塞、柱塞套、弹簧、调节旋钮以及液压油、密封圈、止回阀。本发明使得使用者可根据自身的平衡能力水平选择相应的训练难度，能够通过持续地训练逐步地提高自己的动态平衡能力，也能够避免相关的运动损伤。在所述动态平衡能力训练器械的训练踏板上安装用于测量使用者动态平衡能力的惯性传感器，通过惯性传感器测量使用者动态平衡能力数据。本发明具有成本低、便携、易于大规模推 广的优点。权利要求书2页 说明书4页 附图1页CN 112023367 A 2020.12.04
C N 112023367
A
1.一种难度可调节的动态平衡能力训练器械，其特征在于：主要由训练踏板(1)、圆柱销(2)、中空半球体(3)、基座(4)、绳(5)、衬套、导向管(8)、支撑梁(9)、可调液压阻尼器(10)组成；
训练踏板(1)为圆形或方形平板；
中空半球体(3)由空心球体截取一部分而得到；中空半球体(3)的下部开有通孔；
基座(4)为两凸台结构的圆柱形壳体；基座(4)从顶端向下依次开设半球形槽、大圆柱孔、小圆柱孔；基座(4)从底端向上开设凹槽；基座(4)下部侧壁上从外向内依次开设第一阶梯孔、第二阶梯孔、第三阶梯孔；基座(4)下部的第三阶梯孔与下部的凹槽互相贯通；
衬套为顶端内壁有倒圆的圆管；
导向管(8)为顶端封口的中空圆柱体；导向管(8)顶端中心处开设小圆柱孔；导向管(8)下部大圆柱孔处加工有内螺纹；导向管(8)侧壁上开设两矩形通孔；
支撑梁(9)为矩形杆件；
可调液压阻尼器(10)为通用液压产品；可调液压阻尼器(10)主要由柱塞(10.1)、柱塞套(10.2)、弹簧(10.3)、调节旋钮(10.4)以及液压油、密封圈、止回阀组成；柱塞(10.1)为圆柱形杆；柱塞套(10.2)为圆管；柱塞套(10.2)外表面加工有外螺纹；柱塞(10.1)置于柱塞套(10.2)的内部，并能够在其中轴向滑动；弹簧(10.3)置于柱塞(10.1)底端和柱塞套(10.2)底端之间；调节旋钮(10.4)安装在柱塞套(10.2)的底端。
2.如权利要求1所述的一种难度可调节的动态平衡能力训练器械，其特征在于：训练踏板(1)的下部和中空半球体(3)的上部通过圆柱销(2)刚性地连接在一起。
3.如权利要求1所述的一种难度可调节的动态平衡能力训练器械，其特征在于：中空半球体(3)的下部置于基座(4)上部的半球形槽中；中空半球体(3)能够在基座(4)上部的半球形槽中摆动；中空半球体(3)的外球面与基座(4)上部的半球形槽表面形成间隙配合。
4.如权利要求1所述的一种难度可调节的动态平衡能力训练器械，其特征在于：绳(5)的顶端连接中空半球体(3)、底端连接导向管(8)；
绳(5)的上部穿过中空半球体(3)下部的通孔；绳(5)的顶端通过打结或销连接的方式固定在中空半球体(3)的内球面上；
绳(5)的上部能够在基座(4)上部的大圆柱孔中摆动；
基座(4)上部的小圆柱孔中安装有上衬套(6)；基座(4)下部的第三阶梯孔中安装有下衬套(7)；绳(5)的上部穿过上衬套(6)，下部穿过下衬套(7)，绳(5)能够在上衬套(6)、下衬套(7)中自由移动；
绳(5)的下部穿过导向管(8)的小圆柱孔；绳(5)的底端通过打结或销连接的方式固定在导向管(8)小圆柱孔和大圆柱孔相交的凸台上。
5.如权利要求1所述的一种难度可调节的动态平衡能力训练器械，其特征在于：导向管(8)的下部大圆柱孔和柱塞套(10.2)的外表面通过螺纹刚性地连接在一起；导向管(8)置于基座(4)下部的第二阶梯孔中，并
导向管(8)能够在第二阶梯孔中自由移动。
6.如权利要求1所述的一种难度可调节的动态平衡能力训练器械，其特征在于：支撑梁(9)穿过导向管(8)的两个矩形通孔；柱塞(10.1)的顶端被弹簧(10.3)的预紧力压紧在支撑梁(9)的下表面；支撑梁(9)的上表面被钢丝绳(5)的预紧力压紧在基座(4)下部第一阶梯孔和第二阶梯孔相交的凸台上；柱塞(10.1)和支撑梁(9)始终保持静止。
7.如权利要求1所述的一种难度可调节的动态平衡能力训练器械，其特征在于：在所述动态平衡能力训练器械的训练踏板(1)上安装用于测量使用者动态平衡能力的惯性传感器，通过惯性传感器测量使用者动态平衡能力数据。
8.如权利要求1所述的一种难度可调节的动态平衡能力训练器械，其特征在于：调节旋钮(10.4)具有多个等级，转动旋钮到相应等级位置即能够精确调节可调液压阻尼器(10)阻力大小。
9.如权利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的一种难度可调节的动态平衡能力训练器械，其特征在于：使用者未站上此器械的训练踏板(1)时，绳(5)的初始预紧力保证训练踏板(1)处于水平位置，同时保证支撑梁(9)的上表面始终被压靠在基座(4)第一阶梯孔和第二阶梯孔相交的凸台上；
当使用者站上此器械的训练踏板(1)并开始训练时，训练踏板(1)和中空半球体(3)在使用者非平衡力的作
用下具有倾斜的趋势，此时可调液压阻尼器(10)通过绳(5)提供阻力，阻力和位移的传递过程如下：绳(5)的上部随着中空半球体(3)的倾斜而倾斜；导向管(8)被绳(5)的底端拉着在基座(4)第二阶梯孔里向内移动；柱塞套(10.2)又被导向管(8)通过螺纹连接拉着沿柱塞(10.1)的外表面轴向滑动；弹簧(10.3)和液压油将同时提供柱塞套(10.2)的滑动阻力；可调液压阻尼器(10)通过绳(5)使得使用者站上此器械后训练踏板(1)的倾斜受到阻力，阻力越小训练难度越大；调节旋钮(10.4)具有多个等级，转动旋钮到相应等级位置即可精确调节阻力大小，即实现动态平衡能力训练难度的精确调节。
10.如权利要求9所述的一种难度可调节的动态平衡能力训练器械，其特征在于：所述绳(5)选钢丝绳(5)。
一种难度可调节的动态平衡能力训练器械
技术领域
[0001]本发明涉及一种训练器械，尤其涉及到一种主动式的、难度可调节的人体动态平衡能力训练器械，属于训练器械领域。
背景技术
[0002]平衡能力是指人在一定空间范围内控制自己的身体重心，保证自身在做任何动作时都能保持平衡的能力。平衡能力是帮助人们在日常生活中完成站立、行走、协调性动作的必要条件，也是运动员运动
技能的一项重要指标。平衡能力训练是专业运动员如体操、跆拳道、滑雪等运动员体能训练中不可或缺的一部分。
[0003]人体平衡可分为静态平衡和动态平衡。静态平衡即人体或人体某一部位处于某种特定姿势，例如坐或站等姿势时保持稳定状态的能力。动态平衡即人体在运动或受到外力作用时，能自动地调整并维持姿势的能力。绝大多数运动项目都需要运动员在比赛时不停地做姿势转换，并在受到外力干扰时保持身体的平衡，因此运动员动态平衡能力至关重要。[0004]要想提高运动员的动态平衡能力，就需在训练中制造出不平衡的状态。动态平衡能力训练器械，可分为主动式和被动式。所谓被动式指的是使用电机、液压或气压驱动，给使用着突发的外力干扰，以此制造不平衡的状态，这种设备一般结构复杂、价格昂贵、笨重、不适宜大规模推广，如专利CN 110170153A(2019.08.27)，CN 103584869B(2015.02.25)。主动式指的是不采用任何形式的动力源，完全依靠运动员自身的重力来制造不平衡的状态，如平衡木、平衡板、波速球，这种设备一般结构简单、价格便宜、便携。
[0005]目前，大多数主动式动态平衡能力训练器械的一大缺点就是无法调节训练难度，如专利CN 109700468A(2019.05.03)，CN 103638642B(2015.10.28)，从而导致运动员无法根据自身的水平选择相应的训练难度以循序渐进地提高自己的动态平衡能力。鉴于此，我们提出一种可精确调节训练难度的主动式动态平衡能力训练器械。
发明内容
[0006]针对当前人体动态平衡能力训练器械的不足，本发明的目的是提供一种可精确调节训练难度的主动式动态平衡能力训练器械，使得使用者可根据自身的平衡能力水平选择相应的训练难度，从而能够通过持续地训练逐步地提高自己的动态平衡能力，也能够避免相关的运动损伤。本发明具有成本低、便携、易于大规模推广的优点。
[0007]本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
[0008]本发明公开的一种难度可调节的动态平衡能力训练器械，主要由训练踏板、圆柱销、中空半球体、基座、绳、衬套、导向管、支撑梁、可调液压阻尼器组成。
[0009]训练踏板为圆形或方形平板。
[0010]中空半球体由空心球体截取一部分而得到；中空半球体的下部开有通孔。[0011]基座为两凸台结构的圆柱形壳体；基座从顶端向下依次开设半球形槽、大圆柱孔、小圆柱孔；基座从底端向上开设凹槽；基座下部侧壁上从外向内依次开设第一阶梯孔、第二
阶梯孔、第三阶梯孔；基座下部的第三阶梯孔与下部的凹槽互相贯通。
[0012]衬套为顶端内壁有倒圆的圆管。
[0013]导向管为顶端封口的中空圆柱体；导向管顶端中心处开设小圆柱孔；导向管下部大圆柱孔处加工有内螺纹；导向管侧壁上开设两矩形通孔。
[0014]支撑梁为矩形杆件。
[0015]可调液压阻尼器为通用液压产品；可调液压阻尼器主要由柱塞、柱塞套、弹簧、调节旋钮以及液压油、密封圈、止回阀组成；柱塞为圆柱形杆；柱塞套为圆管；柱塞套外表面加工有外螺纹；柱塞置于柱塞套的内部，并能够在其中轴向滑动；弹簧置于柱塞底端和柱塞套底端之间；调节旋钮安装在柱塞套的底端。
[0016]调节旋钮具有多个等级，转动旋钮到相应等级位置即能够精确调节可调液压阻尼器阻力大小。
[0017]训练踏板的下部和中空半球体的上部通过圆柱销刚性地连接在一起。
[0018]中空半球体的下部置于基座上部的半球形槽中；中空半球体能够在基座上部的半球形槽中摆动；中空半球体的外球面与基座上部的半球形槽表面形成间隙配合。
[0019]绳的顶端连接中空半球体、底端连接导向管。
[0020]绳的上部穿过中空半球体下部的通孔；绳的顶端通过打结或销连接的方式固定在中空半球体的内球面上。
[0021]绳的上部可在基座上部的大圆柱孔中摆动。
[0022]基座上部的小圆柱孔中安装有上衬套；基座下部的第三阶梯孔中安装有下衬套；绳的上部穿过上衬套，下部穿过下衬套，绳能够在上衬套、下衬套中自由移动。
[0023]绳的下部穿过导向管的小圆柱孔；绳的底端通过打结或销连接的方式固定在导向管小圆柱孔和大圆柱孔相交的凸台上。
[0024]由于钢丝绳轴向伸缩性小、拉伸强度大，作为优选，所述绳优选钢丝绳。
[0025]导向管的下部大圆柱孔和柱塞套的外表面通过螺纹刚性地连接在一起；导向管置于基座下部的第二阶梯孔中，并导向管能够在第二阶梯孔中自由移动。
[0026]支撑梁穿过导向管的两个矩形通孔；柱塞的顶端被弹簧的预紧力压紧在支撑梁的下表面；支撑梁的上表面被钢丝绳的预紧力压紧在基座下部第一阶梯孔和第二阶梯孔相交的凸台上；柱塞和支撑梁始终保持静止。
[0027]在所述动态平衡能力训练器械的训练踏板上安装用于测量使用者动态平衡能力的惯性传感器，通过惯性传感器测量使用者动态平衡能力数据。
[0028]本发明公开的一种难度可调节的动态平衡能力训练器械的工作方法：
[0029]使用者未站上此器械的训练踏板时，绳的初始预紧力保证训练踏板处于水平位置，同时保证支撑梁的上表面始终被压靠在基座第一阶梯孔和第二阶梯孔相交的凸台上。[0030]当使用者站上此器械的训练踏板并开始训练时，训练踏板和中空半球体在使用者非平衡力的作用下具有倾斜的趋势，此时可调液压阻尼器通过绳提供阻力，阻力和位移的传递过程如下：绳的上部随着中空半球体的倾斜而倾斜；导向管被绳的底端拉着在基座第二阶梯孔里向内移动；柱塞套又被导向管通过螺纹连接拉着沿柱塞的外表面轴向滑动；弹簧和液压油将同时提供柱塞套的滑动阻力。可调液压阻尼器通过绳使得使用者站上此器械后训练踏板的倾斜受到阻力，阻力越小训练难度越大。调节旋钮具有多个等级，转动旋钮到
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