一种腘绳肌离心肌力多维度测评方法

1.本发明属于腘绳肌离心肌力测评训练领域，涉及一种下肢肌肉力量测试方法，具体涉及一种腘绳肌离心肌力多维度测评方法。

背景技术：

2.腘绳肌为大腿后侧肌的总称，包括半腱肌、半膜肌和股二头肌，主要功能是实现髋伸展、膝屈曲以及维持膝关节的稳定性。
3.如果腘绳肌离心肌力薄弱，股四头肌与腘绳肌的肌力失衡，在高速运动中，可能会导致腘绳肌拉伤以及前交叉韧带的损伤。腘绳肌损伤在田径和足球运动员中发生的概率非常高，而且复发率极高。腘绳肌损伤常见于离心阶段，因此提高腘绳肌离心肌力是下肢运动训练的重要组成部分。腘绳肌离心肌力包括肌肉耐力、等长、等速肌力，对其进行多维度测评是精确安排腘绳肌离心训练负荷的前提。
4.目前针对腘绳肌离心肌力的测试方法较少，常用测试方法为利用等动练习器在近固定的条件下通过膝关节的屈伸测试腘绳肌的等速肌力，该方法并非专用于腘绳肌测试，且只能测试等速肌力，测试原理存在一定的局限性。对于腘绳肌离心肌力的多维度测评，目前尚无有效、合理的测试手段及方法，在进行腘绳肌训练时，无法进行有效的训练强度监控，不利于运动损伤的预防以及训练负荷的安排。

技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提供一种腘绳肌离心肌力多维度测评方法，该方法以远端固定的方式进行腘绳肌离心肌力测试，通过电动推杆反馈的力、测试对象体重、动作持续时间和当前动作状态，以相对肌力作为评价标准，分别构建等长肌力模型、等速肌力模型、肌肉耐力模型，基于所述三个模型实现腘绳肌离心肌力的多维度测评，扩充腘绳肌离心肌力测试的维度和测试手段，提高腘绳肌离心肌力测评精度和效率。本发明得到的腘绳肌离心肌力的多维度测评结果，能够提供实时、全面的训练反馈，有助于完善训练安排以及预防运动损伤的发生，提高腘绳肌训练的效率和安全性。
6.本发明是通过以下技术方案实现的：
7.本发明公开的一种腘绳肌离心肌力多维度测评方法，基于腘绳肌离心训练和监测系统实现，所述腘绳肌离心训练和监测系统包括底座、踝关节固定模块、膝关节支撑模块、训练监控模块、训练辅助模块、触摸屏、移动轮。
8.所述底座后侧开有用于便于踝关节固定模块移动的滑台活动槽。踝关节固定模块、膝关节支撑模块、训练辅助模块、触摸屏、移动轮从后向前依次设于底座上。所述踝关节固定模块、膝关节支撑模块分别用于固定训练对象的踝关节和膝关节，便于训练对象完成训练动作。所述触摸屏用于训练模式的设置和训练数据的显示。所述移动轮用于系统的移动，提高便携性。
9.所述训练监控模块包括拉力传感器、压力传感器、电动推杆内置传感器。
10.所述踝关节固定模块包括滑台固定插销、踝关节固定钩、拉力传感器、踝固定角度调节铰链、踝固定调节滑台。
11.所述踝固定调节滑台位于底座后侧上方。踝固定调节滑台上方前侧设有滑台固定插销，滑台固定插销能够与滑台活动槽内的固定孔配合以实现踝固定调节滑台的移动和固定。踝固定调节滑台上方后侧设有一对踝固定角度调节铰链，拉力传感器与踝固定角度调节铰链铰合，能够调整拉力传感器的角度。踝关节固定钩固定于拉力传感器上方，踝关节固定钩和拉力传感器能够在竖直平面内转动，踝关节固定钩能够开合以便于安置踝关节。
12.所述膝关节支撑模块包括控制室和压力传感器。
13.所述控制室用于根据所述训练监控模块实时监测的运动数据实时控制电动推杆提供训练阻力或缓冲力。所述控制室内含电源线路、电机驱动器、控制器、信号传输模块。所述控制室位于踝关节固定模块前侧，能够充分利用训练对象膝关节下方的空间，提高所述腘绳肌离心训练和监测系统空间布局结构紧凑性。控制室上方靠近膝关节的位置设有对称的压力传感器，在节省空间的基础上能够便于提高压力传感器的监测精度和效率。
14.所述训练辅助模块包括腰带、护垫、扶手、支撑杆、支撑杆套、支撑固定插销和电动推杆。
15.所述训练辅助模块位于膝关节支撑模块前侧，便于支撑训练对象的膝关节以上部位，以适应腘绳肌离心训练前倾动作。支撑杆套与底座铰合，支撑杆套能够向前侧实现90
°
的旋转。支撑杆能够在支撑杆套内滑动。支撑杆上设有杆固定孔，支撑杆套上设有套固定孔，两固定孔能够通过支撑固定插销固定。支撑杆顶端两侧设有扶手、上方设有护垫、腰带。所述扶手、护垫、腰带用于训练时训练对象与支撑杆相连接。所述支撑杆和支撑杆套通过支撑固定插销和固定孔的配合实现训练对象腰部与系统连接位置的调节。电动推杆上侧与支撑杆套铰合，电动推杆下侧与底座铰合，电动推杆通过长度的变化来驱动支撑杆套角度的变化。
16.所述一种腘绳肌离心肌力多维度测评方法包括训练模式使用方法和腘绳肌离心肌力多维度测评方法，
17.所述训练模式使用方法为：
18.接通电源，启动触摸屏，系统将初始化，电动推杆自检并输出初始推力，将支撑杆的位置保持为竖直起始状态。训练对象根据自身小腿长度，通过滑台固定插销和踝固定调节滑台调整踝关节固定模块的位置，展开踝关节固定钩至适宜的角度，将膝关节置于压力传感器上方，踝关节置于拉力传感器上方，将踝关节固定钩闭合以固定踝关节。训练对象根据上半身长度调节支撑杆与支撑杆套之间的相对位置以保证腰部和腰带、护垫的高度一致，通过腰带将训练对象与训练辅助模块相连接。训练对象能够根据自身需求调整踝关节固定处、腰部支撑和固定处的位置，获得适宜的训练条件。
19.训练对象上半身竖直，呈跪姿作为起始动作，通过触摸屏设置训练模式和训练力值。阻力模式下，电动推杆提供向下的拉力，训练对象的腘绳肌克服自身体重和电动推杆的拉力来缓慢地完成下降动作，该模式适用于腘绳肌力量较强的训练对象。缓冲模式下，电动推杆提供向上的推力，由于训练对象体重大于电动推杆提供的推力，训练对象将在缓冲条件下缓慢地完成下降动作，该模式适用于腘绳肌力量较弱的训练对象或有腘绳肌损伤的康复人员。完成设置，开始训练动作，训练对象头-髋-膝始终保持直线并趴在护垫上，上半身
缓慢前倾，腘绳肌被拉长做离心工作，直至上半身与地面接近水平，动作完成，电动推杆内置传感器监测运动角度到达目标值后提供较大推力，辅助训练对象回至起始动作。动作完成期间，拉力传感器、压力传感器和电动推杆内置传感器实时监测运动过程中训练对象的运动数据并在触摸屏上显示。控制器根据所述训练监控模块监测到的运动数据，实时控制电动推杆提供适宜地训练阻力或缓冲力，提高训练对象的训练效率、体验感和安全性。
20.所述实时监测的运动数据包括踝关节拉力、膝关节压力、运动时间、训练者躯干压力、运动角度、动作速度和动作加速度。
21.所述腘绳肌离心肌力多维度测评方法，基于三种肌力模型实现，所述肌力模型包括等长肌力模型、等速肌力模型、肌肉耐力模型。
22.所述等长肌力测试方法：设置等长肌力测试模式，控制室控制电动推杆调整支撑杆的倾斜角度θ，测试对象通过腰带与支撑杆相连接，开始测试，腘绳肌等长收缩以维持当前姿势，同时电动推杆输出力来保持角度不变，在此期间腘绳肌拉力与电动推杆输出力和自身重力保持平衡，到达预设时间后自动结束。电动推杆输出推力，支撑杆复位，测试对象回至起始姿势。
23.通过如下表达式确定腘绳肌相对等长肌力：
24.f1＝(mg+f)/mg
25.其中，f1为腘绳肌相对等长肌力，m为测试对象体重，g为重力加速度，f为电动推杆实时输出力的大小。
26.倾斜角θ包括四种角度θ1、θ2、θ3、和θ4，分别测试得到不同倾斜角度条件下腘绳肌的相对等长肌力大小，进而实现腘绳肌相对等长肌力测试。
27.所述等速肌力测试方法：设置等速肌力测试模式，电动推杆自检并输出一定的推力，将支撑杆的位置保持为竖直起始状态。测试对象通过腰带与支撑杆相连接，开始测试，电动推杆输出拉力，支撑杆以角速度ω下降，腘绳肌离心收缩以对抗拉力和重力，直至支撑杆与地面水平，测试结束。
28.通过如下表达式确定腘绳肌相对等速肌力：
29.f2＝(mg+f)/mg
30.其中，f2为腘绳肌相对等速肌力，m为测试对象体重，g为重力加速度，f为电动推杆实时输出力的大小。
31.角速度ω包括ω1、ω2和ω3，分别测试得到不同角速度条件下腘绳肌的相对等速肌力大小，进而实现腘绳肌等速肌力测试。
32.所述肌肉耐力测试方法：设置肌肉耐力测试模式，电动推杆自检并输出一定的推力，将支撑杆的位置保持为倾斜角度α的状态。测试对象通过腰带与支撑杆相连接，开始测试，腘绳肌等长收缩以维持当前姿势，抵抗自身重力，当肌肉处于疲劳状态，肌力下降，电动推杆内置传感器监测到电机承受压力t0秒后，结束测试，记录测试时间t。
33.通过肌肉持续工作时间来确定腘绳肌肌肉耐力：
34.t＝t-t035.其中，t为腘绳肌肌肉耐力，t为测试时间，t0为电机承受压力时间。
36.基于所述等长肌力测试、等速肌力测试和肌肉耐力测试三种方法所得到的肌力数据，对腘绳肌肌肉的离心肌力进行多维评价，计算表达式如下：
37.f＝a
×
f1+b
×
f2+c
×
t
38.其中，f为腘绳肌离心肌力，f1为腘绳肌相对等长肌力，f2为腘绳肌相对等速肌力，t为腘绳肌肌肉耐力，a、b、c分别为等长肌力、等速肌力和肌肉耐力对于腘绳肌离心肌力的权重系数。通过所述表达式能够多维评价腘绳肌离心肌力。
39.作为优选，肌力测试方法动作选为北欧腘绳肌训练。首先固定测试对象腰部、踝关节和膝关节，测试对象膝关节以下部位与地面水平，膝关节以上部位垂直于地面，作为为起始姿势。在远固定的条件下，测试对象膝关节以上部位前倾，腘绳肌开始对抗重力和电动推杆的拉力，不同模式条件下测试动作不同，通过电动推杆输出力、测试对象体重、测试时间指标，以相对肌力作为评价标准，分别构建等长肌力模型、等速肌力模型、肌肉耐力模型，基于所述三个模型实现腘绳肌离心肌力的多维度测评，提供实时、全面的运动数据。扩充腘绳肌离心肌力测试的维度和测试手段，提高腘绳肌离心肌力测评精度和效率。测评数据用于指导运动训练，完善训练安排以及预防运动损伤的发生，提高腘绳肌训练的效率。
40.有益效果：
41.1、本发明公开的一种腘绳肌离心肌力多维度测评方法，以远端固定的方式进行腘绳肌离心肌力测试，通过电动推杆反馈的力、测试对象体重、动作持续时间和当前动作状态，以相对肌力作为评价标准，分别构建等长肌力模型、等速肌力模型、肌肉耐力模型，基于所述三个模型实现腘绳肌离心肌力的多维度测评，扩充腘绳肌离心肌力测试的维度和测试手段，提高腘绳肌离心肌力测评精度和效率。
42.2、根据本发明公开的一种腘绳肌离心肌力多维度测评方法，通过构建等长、等速、耐力模型得到腘绳肌离心肌力的多维度测评结果，测评数据用于指导运动训练，完善训练安排以及预防运动损伤的发生，提高腘绳肌训练的效率。
43.3、本发明公开的一种腘绳肌离心肌力多维度测评方法，采用的腘绳肌离心训练和监测系统，能够根据训练过程中所监测到的运动数据实时调节控制电动推杆提供训练阻力或缓冲力，且训练对象能够根据训练强度的大小选择阻力模式或缓冲模式，提高训练对象的训练效率、体验感和安全性。本发明在踝关节固定处、腰部支撑和固定处的位置均具有调节功能，使得训练对象能够根据自身身体形态进行调整，获得适宜的训练测试条件。本发明能够提供安全、方便、智能的腘绳肌离心训练和监测，还具有占地空间小、使用方便、便于移动的优点，适用于各类人。该系统能够提供实时、全面的腘绳肌离心训练的运动数据，对腘绳肌离心肌力进行多维度测评。
附图说明
44.为了更清楚地说明本发明中的实施例及技术方案，下面将对实施例及现有技术方案所需要使用的附图进行介绍。
45.图1是本发明实施例所公开的一种腘绳肌离心训练和监测系统的整体结构示意图；
46.图2是本发明实施例所公开的一种腘绳肌离心训练和监测系统的训练固定模块局部示意图；
47.图3是本发明实施例所公开的一种腘绳肌离心训练和监测系统的训练辅助模块局部示意图；
48.图4是本发明实施例所公开的一种腘绳肌离心训练和监测系统的训练动作示意图；
49.图5是本发明实施例所公开的一种腘绳肌离心训练和监测系统训练模式流程示意图；
50.图6是本发明实施例所公开的一种腘绳肌离心训练和监测系统测试模式流程示意图；
51.图7是本发明实施例所公开的一种腘绳肌离心肌力多维度测评方法的流程示意图。
52.图中，1-底座；2-滑台活动槽；3-踝关节固定模块；3.1-滑台固定插销；3.2-踝关节固定钩；3.3-拉力传感器；3.4-踝固定角度调节铰链；3.5-踝固定调节滑台；4-膝关节支撑模块；4.1-控制室；4.2-压力传感器；5-训练辅助模块；5.1-腰带；5.2-护垫；5.3-扶手；5.4-支撑杆；5.5-杆固定孔；5.6-支撑杆套；5.7-套固定孔；5.8-支撑固定插销；5.9-电动推杆；6-触摸屏；7-移动轮。
具体实施方式
53.本发明公开的一种腘绳肌离心肌力多维度测评方法，测试对象在远固定的条件下分别进行等长肌力、等速肌力以及肌肉耐力的测试，通过测试设备传感器反馈的参数、测试对象体重以及当前动作状态计算腘绳肌工作时的肌力大小，建立肌力模型，对腘绳肌离心肌力进行多维度测评。
54.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的一种具体实施过程进行清楚、完整地描述。
55.本实施例公开的一种腘绳肌离心肌力多维度测评方法，基于腘绳肌离心训练和监测系统实现。如图1所示，所述腘绳肌离心训练和监测系统包括底座1、踝关节固定模块3、膝关节支撑模块4、训练监控模块、训练辅助模块5、触摸屏6、移动轮7。
56.所述底座1后侧开有用于便于踝关节固定模块3移动的滑台活动槽2。踝关节固定模块3、膝关节支撑模块4、训练辅助模块5、触摸屏6、移动轮7从后向前依次设于底座1上。所述踝关节固定模块3、膝关节支撑模块4分别用于固定训练对象的踝关节和膝关节，便于训练对象完成训练动作。所述触摸屏6用于训练模式的设置和训练数据的显示。所述移动轮7用于系统的移动，提高便携性。
57.所述训练监控模块包括拉力传感器3.3、压力传感器4.2、电动推杆5.9内置传感器。
58.如图2所示，所述踝关节固定模块3包括滑台固定插销3.1、踝关节固定钩3.2、拉力传感器3.3、踝固定角度调节铰链3.4、踝固定调节滑台3.5。
59.所述踝固定调节滑台3.5位于底座1后侧上方。踝固定调节滑台3.5上方前侧设有滑台固定插销3.1，滑台固定插销3.1能够与滑台活动槽2内的固定孔配合以实现踝固定调节滑台3.5的移动和固定。踝固定调节滑台3.5上方后侧设有一对踝固定角度调节铰链3.4，拉力传感器3.3与踝固定角度调节铰链3.4铰合，能够调整拉力传感器3.3的角度。踝关节固定钩3.2固定于拉力传感器3.3上方，踝关节固定钩3.2和拉力传感器3.3能够在竖直平面内转动，踝关节固定钩3.2能够开合以便于安置踝关节。
60.如图2所示，所述膝关节支撑模块4包括控制室4.1和压力传感器4.2。
61.所述控制室4.1用于根据所述训练监控模块实时监测的运动数据实时控制电动推杆提供训练阻力或缓冲力。所述控制室4.1内含电源线路、电机驱动器、控制器、信号传输模块。所述控制室4.1位于踝关节固定模块3前侧，能够充分利用训练对象膝关节下方的空间，提高所述腘绳肌离心训练和监测系统空间布局结构紧凑性。控制室4.1上方靠近膝关节的位置设有对称的压力传感器4.2，在节省空间的基础上能够便于提高压力传感器4.2的监测精度和效率。
62.如图3所示，所述训练辅助模块5包括腰带5.1、护垫5.2、扶手5.3、支撑杆5.4、支撑杆套5.6、支撑固定插销5.8和电动推杆5.9。
63.所述训练辅助模块5位于膝关节支撑模块4前侧，便于支撑训练对象的膝关节以上部位，以适应腘绳肌离心训练前倾动作。支撑杆套5.6与底座1铰合，支撑杆套5.6能够向前侧实现90
°
的旋转。支撑杆5.4能够在支撑杆套5.6内滑动。支撑杆5.4上设有杆固定孔5.5，支撑杆套5.6上设有套固定孔5.7，两固定孔能够通过支撑固定插销5.8固定。支撑杆5.4顶端两侧设有扶手5.3、上方设有护垫5.2、腰带5.1。所述扶手5.3、护垫5.2、腰带5.1用于训练时训练对象与支撑杆5.4相连接。所述支撑杆5.4和支撑杆套5.6通过支撑固定插销5.8和固定孔的配合实现训练对象腰部与系统连接位置的调节。电动推杆5.9上侧与支撑杆套5.6铰合，电动推杆5.9下侧与底座1铰合，电动推杆5.9通过长度的变化来驱动支撑杆套5.6角度的变化。
64.如图4和图5所示，所述腘绳肌离心训练和监测系统的训练模式的使用方法为：
65.接通电源，启动触摸屏6，系统将初始化，电动推杆5.9自检并输出初始推力，将支撑杆的位置保持为竖直起始状态。训练对象根据自身小腿长度，通过滑台固定插销3.1和踝固定调节滑台3.5调整踝关节固定模块3的位置，展开踝关节固定钩3.2至适宜的角度，将膝关节置于压力传感器4.2上方，踝关节置于拉力传感器3.3上方，将踝关节固定钩3.2闭合以固定踝关节。训练对象根据上半身长度调节支撑杆5.4与支撑杆套5.6之间的相对位置以保证腰部和腰带5.1、护垫5.2的高度一致，通过腰带5.1将训练对象与训练辅助模块相连接。训练对象能够根据自身需求调整踝关节固定处、腰部支撑和固定处的位置，获得适宜的训练条件。
66.训练对象上半身竖直，呈跪姿作为起始动作，通过触摸屏6设置训练模式和训练力值。阻力模式下，电动推杆5.9提供向下的拉力，训练对象的腘绳肌克服自身体重和电动推杆5.9的拉力来缓慢地完成下降动作，该模式适用于腘绳肌力量较强的训练对象。缓冲模式下，电动推杆5.9提供向上的推力，由于训练对象体重大于电动推杆5.9提供的推力，训练对象将在缓冲条件下缓慢地完成下降动作，该模式适用于腘绳肌力量较弱的训练对象或有腘绳肌损伤的康复人员。完成设置，开始训练动作，训练对象头-髋-膝始终保持直线并趴在护垫5.2上，上半身缓慢前倾，腘绳肌被拉长做离心工作，直至上半身与地面接近水平，动作完成，电动推杆5.9内置传感器监测运动角度到达目标值后提供较大推力，辅助训练对象回至起始动作。动作完成期间，拉力传感器3.3、压力传感器4.2和电动推杆5.9内置传感器实时监测运动过程中训练对象的运动数据并在触摸屏6上显示。控制器根据所述训练监控模块监测到的运动数据，实时控制电动推杆提供适宜地训练阻力或缓冲力，提高训练对象的训练效率、体验感和安全性。
67.所述实时监测的运动数据包括踝关节拉力、膝关节压力、运动时间、训练者躯干压力、运动角度、动作速度和动作加速度。
68.如图6和图7所示为所述腘绳肌离心肌力多维度测评方法，基于三种肌力模型实现，以相对肌力作为评价标准，分别构建等长肌力模型、等速肌力模型、肌肉耐力模型。
69.如图7(a)所示为所述等长肌力测试方法：设置等长肌力测试模式，控制室控制电动推杆调整支撑杆的倾斜角度θ，测试对象通过腰带与支撑杆相连接，开始测试，腘绳肌等长收缩以维持当前姿势，同时电动推杆输出力来保持角度不变，在此期间腘绳肌拉力与电动推杆输出力和自身重力保持平衡，到达预设时间后自动结束。电动推杆输出推力，支撑杆复位，测试对象回至起始姿势。
70.通过如下表达式确定腘绳肌相对等长肌力：
71.f1＝(mg+f)/mg
72.其中，f1为腘绳肌相对等长肌力，m为测试对象体重，g为重力加速度，f为电动推杆实时输出力的大小。
73.倾斜角θ包括四种角度20
°
、40
°
、60
°
和80
°
，分别测试得到不同倾斜角度条件下腘绳肌的相对等长肌力大小，进而实现腘绳肌相对等长肌力测试。
74.如图7(b)所示为所述等速肌力测试方法：设置等速肌力测试模式，电动推杆自检并输出一定的推力，将支撑杆的位置保持为竖直起始状态。测试对象通过腰带与支撑杆相连接，开始测试，电动推杆输出拉力，支撑杆以角速度ω下降，腘绳肌离心收缩以对抗拉力和重力，直至支撑杆与地面水平，测试结束。
75.通过如下表达式确定腘绳肌相对等速肌力：
76.f2＝(mg+f)/mg
77.其中，f2为腘绳肌相对等速肌力，m为测试对象体重，g为重力加速度，f为电动推杆实时输出力的大小。
78.角速度ω包括1
°
/s、2
°
/s和3
°
/s，分别测试得到不同角速度条件下腘绳肌的相对等速肌力大小，进而实现腘绳肌等速肌力测试。
79.如图7(c)所示为所述肌肉耐力测试方法：设置肌肉耐力测试模式，电动推杆自检并输出一定的推力，将支撑杆的位置保持为倾斜角度为45
°
的状态。测试对象通过腰带与支撑杆相连接，开始测试，腘绳肌等长收缩以维持当前姿势，抵抗自身重力，当肌肉处于疲劳状态，肌力下降，电动推杆内置传感器监测到电机承受压力5秒后，结束测试，记录测试时间t。
80.通过肌肉持续工作时间来确定腘绳肌肌肉耐力：
81.t＝t-5
82.其中，t为腘绳肌肌肉耐力，t为测试时间。
83.基于所述等长肌力测试、等速肌力测试和肌肉耐力测试三种方法所得到的肌力数据，对腘绳肌肌肉的离心肌力进行多维评价，计算表达式如下：
84.f＝a
×
f1+b
×
f2+c
×
t
85.其中，f为腘绳肌离心肌力，f1为腘绳肌相对等长肌力，f2为腘绳肌相对等速肌力，t为腘绳肌肌肉耐力，a、b、c分别为等长肌力、等速肌力和肌肉耐力对于腘绳肌离心肌力的权重系数。通过所述表达式能够多维度评价腘绳肌离心肌力。
86.肌力测试方法动作选为北欧腘绳肌训练。首先固定测试对象腰部、踝关节和膝关节，测试对象膝关节以下部位与地面水平，膝关节以上部位垂直于地面，作为为起始姿势。在远固定的条件下，测试对象膝关节以上部位前倾，腘绳肌开始对抗重力和电动推杆的拉力，不同模式条件下测试动作不同，通过电动推杆输出力、测试对象体重、测试时间指标，以相对肌力作为评价标准，分别构建等长肌力模型、等速肌力模型、肌肉耐力模型，基于所述三个模型实现腘绳肌离心肌力的多维度测评，提供实时、全面的运动数据。扩充腘绳肌离心肌力测试的维度和测试手段，提高腘绳肌离心肌力测评精度和效率。测评数据用于指导运动训练，完善训练安排以及预防运动损伤的发生，提高了腘绳肌训练的效率。
87.以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种腘绳肌离心肌力多维度测评方法，其特征在于：基于腘绳肌离心训练和监测系统实现；所述一种腘绳肌离心肌力多维度测评方法包括训练模式使用方法和腘绳肌离心肌力多维度测评方法，所述训练模式使用方法为：接通电源，启动触摸屏，系统将初始化，电动推杆自检并输出初始推力，将支撑杆的位置保持为竖直起始状态；训练对象根据自身小腿长度，通过滑台固定插销和踝固定调节滑台调整踝关节固定模块的位置，展开踝关节固定钩至适宜的角度，将膝关节置于压力传感器上方，踝关节置于拉力传感器上方，将踝关节固定钩闭合以固定踝关节；训练对象根据上半身长度调节支撑杆与支撑杆套之间的相对位置以保证腰部和腰带、护垫的高度一致，通过腰带将训练对象与训练辅助模块相连接；训练对象能够根据自身需求调整踝关节固定处、腰部支撑和固定处的位置，获得适宜的训练条件；训练对象上半身竖直，呈跪姿作为起始动作，通过触摸屏设置训练模式和训练力值；阻力模式下，电动推杆提供向下的拉力，训练对象的腘绳肌克服自身体重和电动推杆的拉力来缓慢地完成下降动作，该模式适用于腘绳肌力量较强的训练对象；缓冲模式下，电动推杆提供向上的推力，由于训练对象体重大于电动推杆提供的推力，训练对象将在缓冲条件下缓慢地完成下降动作，该模式适用于腘绳肌力量较弱的训练对象或有腘绳肌损伤的康复人员；完成设置，开始训练动作，训练对象头-髋-膝始终保持直线并趴在护垫上，上半身缓慢前倾，腘绳肌被拉长做离心工作，直至上半身与地面接近水平，动作完成，电动推杆内置传感器监测运动角度到达目标值后提供较大推力，辅助训练对象回至起始动作；动作完成期间，拉力传感器、压力传感器和电动推杆内置传感器实时监测运动过程中训练对象的运动数据并在触摸屏上显示；控制器根据所述训练监控模块监测到的运动数据，实时控制电动推杆提供适宜地训练阻力或缓冲力，提高训练对象的训练效率、体验感和安全性；所述实时监测的运动数据包括踝关节拉力、膝关节压力、运动时间、训练者躯干压力、运动角度、动作速度和动作加速度；所述腘绳肌离心肌力多维度测评方法，基于三种肌力模型实现，所述肌力模型包括等长肌力模型、等速肌力模型、肌肉耐力模型；所述等长肌力测试方法：设置等长肌力测试模式，控制室控制电动推杆调整支撑杆的倾斜角度θ，测试对象通过腰带与支撑杆相连接，开始测试，腘绳肌等长收缩以维持当前姿势，同时电动推杆输出力来保持角度不变，在此期间腘绳肌拉力与电动推杆输出力和自身重力保持平衡，到达预设时间后自动结束；电动推杆输出推力，支撑杆复位，测试对象回至起始姿势；通过如下表达式确定腘绳肌相对等长肌力：f1＝(mg+f)/mg其中，f1为腘绳肌相对等长肌力，m为测试对象体重，g为重力加速度，f为电动推杆实时输出力的大小；倾斜角θ包括四种角度θ1、θ2、θ3、和θ4，分别测试得到不同倾斜角度条件下腘绳肌的相对等长肌力大小，进而实现腘绳肌相对等长肌力测试；所述等速肌力测试方法：设置等速肌力测试模式，电动推杆自检并输出一定的推力，将
支撑杆的位置保持为竖直起始状态；测试对象通过腰带与支撑杆相连接，开始测试，电动推杆输出拉力，支撑杆以角速度ω下降，腘绳肌离心收缩以对抗拉力和重力，直至支撑杆与地面水平，测试结束；通过如下表达式确定腘绳肌相对等速肌力：f2＝(mg+f)/mg其中，f2为腘绳肌相对等速肌力，m为测试对象体重，g为重力加速度，f为电动推杆实时输出力的大小；角速度ω包括ω1、ω2和ω3，分别测试得到不同角速度条件下腘绳肌的相对等速肌力大小，进而实现腘绳肌等速肌力测试；所述肌肉耐力测试方法：设置肌肉耐力测试模式，电动推杆自检并输出一定的推力，将支撑杆的位置保持为倾斜角度α的状态；测试对象通过腰带与支撑杆相连接，开始测试，腘绳肌等长收缩以维持当前姿势，抵抗自身重力，当肌肉处于疲劳状态，肌力下降，电动推杆内置传感器监测到电机承受压力t0秒后，结束测试，记录测试时间t；通过肌肉持续工作时间来确定腘绳肌肌肉耐力：t＝t-t0其中，t为腘绳肌肌肉耐力，t为测试时间，t0为电机承受压力时间；基于所述等长肌力测试、等速肌力测试和肌肉耐力测试三种方法所得到的肌力数据，对腘绳肌肌肉的离心肌力进行多维评价，计算表达式如下：f＝a
×
f1+b
×
f2+c
×
t其中，f为腘绳肌离心肌力，f1为腘绳肌相对等长肌力，f2为腘绳肌相对等速肌力，t为腘绳肌肌肉耐力，a、b、c分别为等长肌力、等速肌力和肌肉耐力对于腘绳肌离心肌力的权重系数；通过所述表达式能够多维评价腘绳肌离心肌力。2.如权利要求1所述的一种腘绳肌离心肌力多维度测评方法，其特征在于：所述腘绳肌离心训练和监测系统包括底座、踝关节固定模块、膝关节支撑模块、训练监控模块、训练辅助模块、触摸屏、移动轮；所述底座后侧开有用于便于踝关节固定模块移动的滑台活动槽；踝关节固定模块、膝关节支撑模块、训练辅助模块、触摸屏、移动轮从后向前依次设于底座上；所述踝关节固定模块、膝关节支撑模块分别用于固定训练对象的踝关节和膝关节，便于训练对象完成训练动作；所述触摸屏用于训练模式的设置和训练数据的显示；所述移动轮用于系统的移动，提高便携性；所述训练监控模块包括拉力传感器、压力传感器、电动推杆内置传感器；所述踝关节固定模块包括滑台固定插销、踝关节固定钩、拉力传感器、踝固定角度调节铰链、踝固定调节滑台；所述踝固定调节滑台位于底座后侧上方；踝固定调节滑台上方前侧设有滑台固定插销，滑台固定插销能够与滑台活动槽内的固定孔配合以实现踝固定调节滑台的移动和固定；踝固定调节滑台上方后侧设有一对踝固定角度调节铰链，拉力传感器与踝固定角度调节铰链铰合，能够调整拉力传感器的角度；踝关节固定钩固定于拉力传感器上方，踝关节固定钩和拉力传感器能够在竖直平面内转动，踝关节固定钩能够开合以便于安置踝关节；所述膝关节支撑模块包括控制室和压力传感器；
所述控制室用于根据所述训练监控模块实时监测的运动数据实时控制电动推杆提供训练阻力或缓冲力；所述控制室内含电源线路、电机驱动器、控制器、信号传输模块；所述控制室位于踝关节固定模块前侧，能够充分利用训练对象膝关节下方的空间，提高所述腘绳肌离心训练和监测系统空间布局结构紧凑性；控制室上方靠近膝关节的位置设有对称的压力传感器，在节省空间的基础上能够便于提高压力传感器的监测精度和效率；所述训练辅助模块包括腰带、护垫、扶手、支撑杆、支撑杆套、支撑固定插销和电动推杆；所述训练辅助模块位于膝关节支撑模块前侧，便于支撑训练对象的膝关节以上部位，以适应腘绳肌离心训练前倾动作；支撑杆套与底座铰合，支撑杆套能够向前侧实现90
°
的旋转；支撑杆能够在支撑杆套内滑动；支撑杆上设有杆固定孔，支撑杆套上设有套固定孔，两固定孔能够通过支撑固定插销固定；支撑杆顶端两侧设有扶手、上方设有护垫、腰带；所述扶手、护垫、腰带用于训练时训练对象与支撑杆相连接；所述支撑杆和支撑杆套通过支撑固定插销和固定孔的配合实现训练对象腰部与系统连接位置的调节；电动推杆上侧与支撑杆套铰合，电动推杆下侧与底座铰合，电动推杆通过长度的变化来驱动支撑杆套角度的变化。3.如权利要求1或2所述的一种腘绳肌离心肌力多维度测评方法，其特征在于：肌力测试方法动作选为北欧腘绳肌训练；首先固定测试对象腰部、踝关节和膝关节，测试对象膝关节以下部位与地面水平，膝关节以上部位垂直于地面，作为为起始姿势；在远固定的条件下，测试对象膝关节以上部位前倾，腘绳肌开始对抗重力和电动推杆的拉力，不同模式条件下测试动作不同，通过电动推杆输出力、测试对象体重、测试时间指标，以相对肌力作为评价标准，分别构建等长肌力模型、等速肌力模型、肌肉耐力模型，基于所述三个模型实现腘绳肌离心肌力的多维度测评，提供实时、全面的运动数据；扩充腘绳肌离心肌力测试的维度和测试手段，提高腘绳肌离心肌力测评精度和效率；测评数据用于指导运动训练，完善训练安排以及预防运动损伤的发生，提高腘绳肌训练的效率。

技术总结

本发明公开的一种腘绳肌离心肌力多维度测评方法，属于腘绳肌离心肌力测评训练领域。本发明基于腘绳肌离心训练和监测系统实现，所述系统包括底座、踝关节固定模块、膝关节支撑模块、训练监控模块、训练辅助模块、触摸屏、移动轮。本发明以远端固定的方式进行腘绳肌离心肌力测试，通过电动推杆反馈的力、测试对象体重、动作持续时间和当前动作状态，以相对肌力作为评价标准，分别构建等长肌力模型、等速肌力模型、肌肉耐力模型，基于所述三个模型实现腘绳肌离心肌力的多维度测评，扩充腘绳肌离心肌力测试的维度和测试手段，提高腘绳肌离心肌力测评精度和效率。本发明能够提供实时、全面的训练反馈，提高腘绳肌训练的效率和安全性。提高腘绳肌训练的效率和安全性。提高腘绳肌训练的效率和安全性。