ТРЕНИРОВОЧНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС

Область применения
Устройство относится к тренировочно-измерительным комплексам и предназначено для тренировки и тестирования мышц ног и плечевого пояса в широком диапазоне режимов мышечного сокращения. Полезная модель может найти широкое применение в большом спорте, массовой физической культуре, восстановительной и космической медицине.
Уровень техники
Из уровня техники известен ТРЕНАЖЕР РЕАБИЛИТАЦИОННЫЙ (патент RU 2304996). Опорная часть выполнена в виде двух расположенных в горизонтальной плоскости опорных брусьев и расположенной перпендикулярно к ним несущей части. Приводные Г-образные рычаги расположены симметрично относительно продольной оси рамы. Направляющие для грузов размещены симметрично относительно продольной оси рамы. Один конец каждой направляющей шарнирно закреплен на опорном брусе, а на втором конце закреплен обводной блок, через который проходит трос трособлочной системы подъема груза. Каждый груз размещен на соответствующей направляющей с возможностью перемещения и фиксации для регулирования нагрузки. Держатели для кисти выполнены в виде по меньшей мере двух валиков, закрепленных с возможностью перемещения и фиксации на опорной площадке, которая расположена на перекладине Г-образного рычага.
Данный тренажер предназначен для реабилитации людей с поражением двигательных функций конечностей и позволяет расширить диапазон выполняемых упражнений и повысить эффективность регулировки нагрузки. Из уровня техники также известен МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ТРЕНАЖЕР (патент RU 2143938). Изобретение предназначено для тренировки в бытовых условиях и лечебно-медицинских учреждениях и позволяет повысить эффективность тренировки. Отклоняющее устройство смонтировано на корпусе электромагнитного нагружателя с возможностью перестановки по окружности корпуса и фиксации на нем. Приводной элемент выполнен в виде троса, и пропущен сквозь отклоняющее устройство. Концы троса запасованы в нагружателе и на держателе. Платформа выполнена в виде передвижного подиума. Пара нагружателей может быть установлена в передней части платформы симметрично ее продольной оси. Режимы мышечного сокращения могут различаться по скорости (быстрые, медленные сокращения), по физическим особенностям (сокращения с постоянной скоростью или сокращения с постоянной силой), физиологическим особенностям (при неизменной длине мышц, при укорочении мышц или при их удлинении). Известные тренажерные устройства, описанные выше, в т.ч. находящихся на вооружении современных физкультурно-оздоровительных учреждений, не способны в полной мере обеспечить все многообразие режимов мышечного сокращения, поскольку тренировочная нагрузка в этом случае обеспечивается свободным отягощением. К недостаткам свободного отягощения можно отнести значительную инерционность и невозможность автоматического управления нагрузкой.
Технический результат: обеспечивается расширение функциональности за счет увеличения режимов мышечного сокращения; обеспечивается изменение нагрузки в процессе выполнения упражнений.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 показано устройство тренировочно-измерительного комплекса (а - вид спереди, б - вид сзади), где 1 - Рама, 2 - Стойки для крепления ножных сервоприводов, 3 - Сиденье, 4 - Подвижная спинка, 5 - Плечевые упоры, 6 - Платформы для крепления ручных сервоприводов, 7 - Сервоприводы с редукторами, 8 - Рабочие рычаги для рук, 9 - Рабочие рычаги для ног, 10 - Актуаторы (устройства для линейного перемещения с электрическим приводом) для перемещения сиденья, 11 - Актуатор для перемещения плечевых упоров, 12 - Актуаторы для перемещения ручных сервоприводов, 13 - Актуатор для перемещения подвижной спинки, 14 - Линейные подшипники с направляющими для перемещения подвижной спинки.
На Фиг.2 показана схема связи тренировочно-измерительного комплекса с компьютером, где 15 - устройство беспроводной связи, 16 - линия связи, 17 - контролер, 18 - компьютер.
Осуществление полезной модели
Заявленный технический результат достигается за счет того, что тренировочно-измерительный комплекс (см. Фиг.1), содержащий раму (1), сиденье (3), подвижную спинку (4), плечевые упоры (5), рабочие рычаги для рук (8) и ног (9), причем сиденье, подвижная спинка, плечевые упоры, ручные и ножные сервоприводы оснащены электрическими актуаторами (10, 11, 12, 13), отличающийся тем, что содержит сервоприводы с редукторами (7), вал каждого из которых установлен на осях вращения рабочих рычагов для рук (8) и ног (9), причем сервоприводы (7) для вращения ног (9) установлены на стойки (2), закрепленные на раме (1); каждый сервопривод (7) через контролер (17) подключен к компьютеру (18) (см. Фиг.2), функцией которого является передача рабочих параметров по низкоскоростному каналу сервоприводам. Для решения задачи изменения нагрузки в процессе выполнения упражнений в качестве сервоприводов (7) могут использоваться любые широко используемые в промышленности сервомоторы, обладающие высокой точностью и маневренностью. Кроме этого данные технические решения позволяют измерять основные параметры движения: силу, скорость и амплитуду. Это оказывается полезным при тестировании скоростно-силовых свойств рабочих мышечных групп. Сочетание автоматического управления силовыми приводами и измерения параметров движения - это отличительная особенность тренировочно-измерительных комплексов далее - ТИК). Подключение сервоприводов (7) к контролеру (17) может осуществляться как с использованием проводного соединения (16), так и с использованием устройства беспроводной связи (15) (см. Фиг.2).
Связь компьютера и контролера может осуществляться также с использованием проводов или устройства беспроводной связи.
Принцип работы ТИК
В основу работы комплекса ТИК заложено использование высокоточных сервомоторов, управляемых контроллерами, в которых зашиты различные алгоритмы работы сервоприводов, соответствующие определенным режимам мышечного сокращения.
Контроллер, в свою очередь, соединен с персональным компьютером, от которого получает рабочие параметры (скорость вращения, момент силы и т.д.) по низкоскоростному каналу.
Основной алгоритм работы управляющей программы контроллера построен на выполнении следующих этапов.
Фиксация рабочих рычагов в заданной позиции (моделирование изометрического режима мышечного сокращения).
Поддержание постоянной скорости перемещения рабочих рычагов при укорочении мышц (моделирование изокинетического режима мышечного сокращения в концентрической фазе движения).
Поддержание постоянной скорости перемещения рабочих рычагов при удлинении мышц (моделирование изокиентического режима мышечного сокращения в эксцентрической фазе движения).
Поддержание постоянного момента силы при укорочении мышц (моделирование изотонического режима мышечного сокращения в концентрической фазе движения). Поддержание постоянного момента силы при удлинении мышц (моделирование изотонического режима мышечного сокращения в эксцентрической фазе движения). Поскольку сиденье, подвижная спинка, плечевые упоры, ручные сервоприводы оснащены электрическими актуаторами, это позволяет автоматически устанавливать индивидуальные настройки под конкретные антропометрические параметры конкретного занимающегося на основании информации содержащейся в базе данных компьютера. Кроме этого в базе данных компьютера накапливают информацию о текущем состоянии скоростно-силовых возможностей отдельных мышечных групп всех занимающихся, использующих данный комплекс, формируя возможность ведения статистики.