一种小腿力量测评和训练装置

摘要

本发明公开了一种小腿力量测评和训练装置，包括：主架，主架底部设置有三个支脚，用于固定主架；可调节式脚踏架，包括脚踏板、坐架、压腿板、限位轴，可调节式脚踏架一端与主架相连，另一端利用支脚支撑在地面上，与主架形成稳定的操作平台，坐架通过限位轴可活动地连接到可调节式脚踏架，压腿板设置在坐架的顶端，小腿力量测评和训练装置还包括：压力传感器，用于测量人体提踵时的小腿力量；角速度传感器，用于测量人体提踵时的角速度；处理器，与压力传感器、角速度传感器电连接。本发明通过在脚踏板上设置压力传感器测量小腿力量，解决了当前技术无法精确测评人体下肢力量的问题，便于使用者通过训练数据及时测评并制定训练方案。

权利要求

1.一种小腿力量测评和训练装置，包括：主架，所述主架底部设置有三个支脚，用于固定所述主架；可调节式脚踏架，包括脚踏板、坐架、压腿板、限位轴，所述可调节式脚踏架一端与主架相连，另一端利用支脚支撑在地面上，与所述主架形成稳定的操作平台，所述坐架通过所述限位轴可活动地连接到所述可调节式脚踏架，所述压腿板设置在所述坐架的顶端，其特征在于，所述小腿力量测评和训练装置还包括：压力传感器，设置在所述脚踏板内，用于测量人体提踵时的小腿力量；

角速度传感器，设置在所述限位轴内，用于测量人体提踵时的角速度；

处理器，设置在所述压腿板内，与压力传感器、角速度传感器电连接；

其中，所述脚踏板上设置有均匀分布的弹性柱，所述弹性柱受力的情况下缩回所述脚踏板内。

2.根据权利要求1所述的一种小腿力量测评和训练装置，其特征在于，所述可调节式脚踏架的脚踏板为扇形结构，根据脚的尺寸调节脚踏板的大小。

3.根据权利要求2所述的一种小腿力量测评和训练装置，其特征在于，所述脚踏板上设置有弹簧件，所述弹簧件两侧分别有一个弧形夹臂，两个所述弧形夹臂构成所述扇形结构，两个所述弧形夹臂的夹角随着脚的尺寸改变。

4.根据权利要求1所述的一种小腿力量测评和训练装置，其特征在于，所述限位轴内设置有角度测量装置，用于测量人体提踵过程中坐架的转动角度，进而得到提踵高度。

5.根据权利要求1所述的一种小腿力量测评和训练装置，其特征在于，还包括：加速度传感器，设置在所述压腿板里，与处理器电连接，用于测量人体提踵时的加速度。

6.根据权利要求5所述的一种小腿力量测评和训练装置，其特征在于，还包括：显示器，设置在主架上，用于展示人体提踵的高度、速度和小腿力量。

7.根据权利要求6所述的一种小腿力量测评和训练装置，其特征在于，还包括：电源模块，与所述压力传感器、所述角速度传感器、所述处理器、所述加速度传感器和所述显示器分别连接，用于向所述压力传感器、所述角速度传感器、所述处理器、所述加速度传感器和所述显示器提供电能。

8.根据权利要求1所述的一种小腿力量测评和训练装置，其特征在于，所述角速度传感器为三轴角速度传感器或者六轴角速度传感器。

说明书

一种小腿力量测评和训练装置

技术领域

[0001] 本发明涉及人体下肢力量测评分析技术领域，具体涉及一种小腿力量测评和训练装置。

背景技术

[0002] 传统的提踵训练器为健身房常用器材，即坐姿小腿训练器，该器材设计贴符人体工学，有效遵循自然顺畅的训练原则，但是目前该装置只能用于训练小腿肌肉，并不能直观
反馈训练数据，更不能数字化精确测评人体下肢力量和训练效果。

[0003] 现有技术中公开了一种多功能提踵器(公开号CN107185151A)，其特征是利用弹簧的弹力代替平常的杠铃片，该方案缺陷在于在释放负重弹簧的过程中可能会因为弹力的作
用，对人体造成伤害，功能简陋并不能数字化精确测评人体下肢力量和训练效果。

[0004] 中国专利CN203400468U公开了一种自重式提踵训练器，利用了人体本身的体重代替杠铃片或者弹簧的弹力，该方案在安全性方面得到保障，但是只能用于进行训练，不能监
控记录训练数据，不能数字化精确测评人体下肢力量。

发明内容

[0005] 因此，本发明要解决的现有技术中不能数字化精确测评人体下肢力量，不能监控记录训练数据的问题，从而提供一种小腿力量测评和训练装置。

[0006] 为达到上述目的，本发明提供如下方案：

[0007] 本发明实施例提供一种小腿力量测评和训练装置，包括：主架，所述主架底部设置有三个支脚，用于固定所述主架；可调节式脚踏架，包括脚踏板、坐架、压腿板、限位轴，所述
可调节式脚踏架一端与主架相连，另一端利用支脚支撑在地面上，与所述主架形成稳定的
操作平台，所述坐架通过所述限位轴可活动地连接到所述可调节式脚踏架，所述压腿板设
置在所述坐架的顶端，所述小腿力量测评和训练装置还包括：

[0008] 压力传感器，设置在所述脚踏板内，用于测量人体提踵时的小腿力量；

[0009] 角速度传感器，设置在所述限位轴内，用于测量人体提踵时的角速度；

[0010] 处理器，设置在所述压腿板内，与压力传感器、角速度传感器电连接。

[0011] 在一实施例中，所述可调节式脚踏架的脚踏板为扇形结构，根据脚的尺寸调节脚踏板的大小。

[0012] 在一实施例中，所述脚踏板上设置有弹簧件，所述弹簧件两侧分别有一个弧形夹臂，两个所述弧形夹臂构成所述扇形结构，两个所述弧形夹臂的夹角随着脚的尺寸改变。

[0013] 在一实施例中，所述脚踏板上设置有均匀分布的弹性柱，所述弹性柱受力的情况下缩回所述脚踏板内。

[0014] 在一实施例中，所述限位轴内设置有角度测量装置，用于测量人体提踵过程中坐架的转动角度，进而得到提踵高度。

[0015] 在一实施例中，所述的一种小腿力量测评和训练装置，还包括：

[0016] 加速度传感器，设置在所述压腿板里，与处理器电连接，用于测量人体提踵时的加速度。

[0017] 在一实施例中，所述的一种小腿力量测评和训练装置，还包括：

[0018] 显示器，设置在主架上，用于展示人体提踵的高度、速度和小腿力量。

[0019] 在一实施例中，所述的一种小腿力量测评和训练装置，还包括：

[0020] 电源模块，与所述压力传感器、所述角速度传感器和所述处理器分别连接，用于向所述压力传感器、所述角速度传感器和所述处理器提供电能。

[0021] 在一实施例中，所述角速度传感器为三轴角速度传感器或者六轴角速度传感器。

[0022] 本发明技术方案具有如下优点：本发明提供了一种小腿力量测评和训练装置，包括：主架和可调节式脚踏架，可调节式脚踏架包括脚踏板、坐架、压腿板、限位轴，所述可调
节式脚踏架一端与主架相连，另一端利用支脚支撑在地面上，与所述主架形成稳定的操作
平台，所述小腿力量测评和训练装置还包括：压力传感器，用于测量人体提踵时的小腿力
量，角速度传感器，用于测量人体提踵时的角速度，处理器，用于处理压力传感器和角速度
传感器测得的数据。本发明实施例中，通过利用设置在可调节式脚踏架上的压力传感器、角
速度传感器和加速度传感器，测得提踵速度和小腿力量，解决了现有技术无法数字化精确
测评人体下肢力量和实时监控下肢力量训练的问题，使用者通过详实精准的数据及时测评
并制定个性化训练方案，大大提高了训练效率和训练效果。

附图说明

[0023] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的
附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前
提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0024] 图1为本发明实施例提供的小腿力量测评和训练装置的结构示意图；

[0025] 图2为本发明实施例提供的角度测量装置安装位置示意图；

[0026] 图3为本发明实施例提供的脚踏板表面弹性柱的结构示意图。

[0027] 图4为本发明实施例提供的电路模块的连接示意图。

[0028] 其中，101、主架；102、可调节式脚踏架；1021、脚踏板；1022、坐架；1023、压腿板；1024、限位轴；103、压力传感器；104、角速度传感器；105、处理器；106、加速度传感器；107、
显示器；108、电源模块；109、角度测量装置。

具体实施方式

[0029] 下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术
人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0030] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了
便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、
以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、
“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0031] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可
以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以
是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员
而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0032] 此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

[0033] 实施例1

[0034] 本发明实施例提供一种小腿力量测评和训练装置，该装置可以用于测评人体提踵时的小腿力量，如图1所示，所述小腿力量测评和训练装置包括：主架101，所述主架底部设
置有三个支脚，用于固定所述主架；可调节式脚踏架102，包括脚踏板1021、坐架1022、压腿
板1023、限位轴1024，所述可调节式脚踏架102一端与主架101相连，另一端利用支脚支撑在
地面上，与所述主架101形成稳定的操作平台，所述坐架1022通过所述限位轴1024可活动地
连接到所述可调节式脚踏架102，所述压腿板1023设置在所述坐架1022的顶端，如图4所示，
所述小腿力量测评和训练装置还包括：压力传感器103，设置在所述脚踏板1021内，用于测
量人体提踵时的小腿力量；角速度传感器104，设置在所述限位轴1024内，用于测量人体提
踵时的角速度；处理器105，设置在所述压腿板1023内，与压力传感器103、角速度传感器104
电连接；加速度传感器106，设置在所述压腿板1023内，与处理器105电连接，用于测量人体
提踵时的加速度；显示器107，设置在主架101上，用于展示人体提踵的高度、速度和小腿力
量；电源模块108，与所述压力传感器103、所述角速度传感器104、所述处理器105、所述加速
度传感器106和所述显示器107分别连接，用于向所述压力传感器103、所述角速度传感器
104、所述处理器105、所述加速度传感器106和所述显示器107提供电能。

[0035] 进一步地，限位轴内设置有角度测量装置109，该装置可以是倾角仪，也可以是电子量角器，本发明不做限定。以电子量角器为例，如图2所示，电子量角器设置在坐架延伸至
限位轴内的延长架上，以坐架初始位置为0°位置，电子量角器所测的角度即为坐架的转动
角度，所述电子量角器与处理器相连，在提踵测评或训练过程中，电子量角器将测得的坐架
转动角度上传至处理器，处理器利用公式h＝Lsinα得到提踵高度，其中h为提踵高度，L为限
位轴到压腿板的距离，α为电子量角器所测角度。

[0036] 本发明实施例，通过设置角度测量装置来测量坐架的转动角度，使得处理器可以利用已知公式计算得到提踵高度，方便对人体的体测数据进行记录和观察。

[0037] 所述角速度传感器为三轴角速度传感器或者六轴角速度传感器，本发明不做限定。

[0038] 使用者在使用小腿力量测评和训练装置时，坐在可调节式脚踏架的坐架上，双脚置于脚踏板上，大腿靠近膝盖的位置向上抵住压腿板，在进行提踵训练时，通过压腿板将力
量传递到坐架上，坐架绕限位轴转动，让使用者克服自身重力实现向上运动，在这过程中，
脚踏板上的压力传感器、限位轴内的角速度传感器和角度测量装置将测得的压力、角速度
和角度数据上传至处理器，处理器将处理后的小腿力量、提踵高度、提踵速度数据上传至显
示器，通过显示器监测测评或训练数据。

[0039] 本发明实施例利用使用者自身的体重作为器材载荷，减少了载荷对人体造成的伤害，提高了小腿力量测评和训练装置的安全性和可靠性。同时，通过小腿力量测评和训练装
置内的压力传感器、角速度传感器和处理器，可以测量得到使用者的提踵速度和力量，解决
了现有技术小腿力量测评和训练装置只能用于训练，无法数字化精确测评人体下肢力量和
实时监控下肢力量训练的问题，使用者通过详实精准的数据及时测评并制定个性化训练方
案，大大提高了训练效率和训练效果。

[0040] 作为一种可选的实施方式，所述可调节式脚踏架的脚踏板为扇形结构，根据脚的尺寸调节脚踏板的大小。

[0041] 脚踏板大小在一定程度上影响使用者的发挥，例如，脚踏板过小时，使用者的脚不能完全踩在脚踏板上，造成发力不完全，影响训练结果。本发明实施例采用可调节式脚踏
板，根据使用者脚的大小调节脚踏板大小，避免因脚踏板过小造成发力不到位的情况，提高
了使用者的训练效率和训练效果。

[0042] 作为一种可选的实施方式，所述脚踏板上设置有弹簧件，所述弹簧件两侧分别有一个弧形夹臂，两个所述弧形夹臂构成所述扇形结构，两个所述弧形夹臂的夹角随着脚的
尺寸改变。

[0043] 当脚没有伸进脚踏板的时候，两个弧形夹臂在弹簧件的作用下夹紧，其张角较小，当脚伸进脚踏板时，弧形夹臂受到脚的推力，根据脚的大小，两个弧形夹臂的夹角相应变
化，同时在弹簧件的反作用力下，形成与脚的大小相适应的角度。

[0044] 本发明实施例利用弧形夹臂张开角度的大小调整脚踏板的大小，脚越大，弧形夹臂张开的角度越大，脚踏板越大，脚越小，弧形夹臂张开的角度越小，脚踏板越小，使用者可
以根据脚的大小主动调节脚踏板的大小，避免因脚踏板尺寸不合导致发力不到位。

[0045] 作为一种可选的实施方式，如图3所示，所述脚踏板上设置有均匀分布的弹性柱，所述弹性柱受力的情况下缩回所述脚踏板内。

[0046] 弹性柱是在脚踏板表面微凸起的均匀分布的可活动元件，当有外力施加在弹性柱表面时缩回脚踏板内，且在脚踏板表面呈现施力物体的形状。

[0047] 本发明实施例利用设置在脚踏板表面的弹性柱观察使用者在测评小腿力量时脚踏板受力面的大小和形状，根据受力面的大小和形状分析使用者的发力习惯，同时结合小
腿力量测评结果，使使用者根据自身的情况定制适合自己的训练计划，提高训练效率和训
练效果。

[0048] 作为一种可选的实施方式，所述的一种小腿力量测评和训练装置，还包括：

[0049] 加速度传感器，设置在所述压腿板里，与处理器电连接，用于测量人体提踵时的加速度。

[0050] 使用者在提踵过程中，压腿板受小腿力量的推动，在提踵方向具有加速度，且提踵瞬间压腿板的加速度最大。

[0051] 本发明实施例利用加速度传感器测量小腿力量测评过程中压腿板的加速度，数据准确且能够较为直观地观察小腿力量测评过程中地加速度变化，即力地变化，有利于观察
使用者的用力习惯，进而调整使用者的训练计划。

[0052] 作为一种可选的实施方式，所述的一种小腿力量测评和训练装置，还包括：

[0053] 电源模块，与所述压力传感器、所述角速度传感器和所述处理器分别连接，用于向所述压力传感器、所述角速度传感器和所述处理器提供电能。

[0054] 电源模块用于为压力传感器、角速度传感器和处理器供电，所述电源模块可以是锂电池也可以是干电池，本发明不做限定。

[0055] 显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或
变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或
变动仍处于本发明创造的保护范围之中。