"Устройство для тренировки "Бесконечная лестница" Советский патент 1992 года по МПК A63B22/04 

Изобретение относится к медицине и спорту, а именно к устройствам для тренировки и развития функциональных возможностей организма взрослых и детей в процессе физической тренировки, а также реабилитации больных.

Известен в различных модификациях тренажер типа ступеньки, позволяющий имитировать ходьбу по лестнице и представляющий собой деревянный ящик переменной высоты с 1, 2 и 3 ступеньками. Тренирующийся совершает подъем и спуск по ступенькам в определенном ритме за определенный промежуток времени. Затем по формулам определяется величина выполненной работы.

Недостатком тренажера является то, что наступание на ступеньки требует совершения лишних шагов на выполнение поворотов или движений спиной вперед, а также невозможность изменения высоты ступеньки, сложность расчетов выполненной работы, необходимость соблюдения определенного ритма движений и др.

Известно используемое в медицине и спорте тренажерное устройство для суставов, сердца и кровообращения в виде двух опор для ног, которые могут совершать вертикальные возвратно-поступательные колебательные движения вокруг общей точки поворота, причем опускание одной вызывает подъем второй. Момент и скорость опу-ч

ы

00

го о

екания каждой опоры задаются регулятором механизма гидравлического давления.

Известен тренажер-лестница в вид двух расположенных рядом наклонных дорожек, на каждой из которых установлена одна подвижная ступенька, Длина хода ступенек при их движении не ограничена. Положением ступенек управляет разомкнутая гидравлическая система, регуляция давления в которой определяет частоту движения ступенек.

Недостатком известных тренажерных устройств является то, что движение ступенек совершается в определенном ритме, технологически ходьба выполняется в виде переступания ногами, по типу педалирования, без подьема массы тела, поскольку касание ступенек включает гидравлическую систему. При этом имитация движения человека вверх по лестнице недостаточно четко реализуется, что снижает величину выполняемой физической работы и затрудняет ее определение. Гидравлические системы требуют постоянного контроля и технического обслуживания.

Известно устройство для тренировки Бес онечная лестница, содержащее две ступени, установленные на основании посредством параллельных шарнирных четырехзвенников с возможностью ограниченного возвратно-поступательного движения, связанные трособлочной системой с амортизаторами - накопителями энергии. Ступени снабжены подпружиненными пол- иками - индикаторами наличия нагрузки, электрически связанными с электромагнитными замками-упорами. Тренажерное устройство позволяет имитировать движение вверх по лестнице.

Недостатком является необходимость предварительного взвешивания тренирующегося с последующей установкой регулятора на тренажере на эту массу кроме того, устройство не может быть использовано для детей, поскольку высота ступеней равна 25 см, характеризуется конструктивной сложностью и большой металлоемкостью за счет трособлочной системы и амортизаторов

Цель изобретения - повышение эффективности тренировки путем обеспечения возможности изменения диапазона возрастных категорий тренирующихся.

Поставленная цель достигается тем, что привод перемещения шарнирных ч тырех- звенников с полуступенями и подвижными поликами - индикаторами наличия нагрузки с датчиками положения поликов, выполнен в виде линейных асинхронных двигателей трубчатого типа, квазироторы которых соединены с четырехзвенниками, установленными с возможностью управления датчиками положения подвижных лоликов и датчиками положения ступеней, блока управления с логической схемой переключений, а для обеспечения плавного подъема и спуска полуступеней, четырехзвенники снабжены верхними и нижними резиноп- невматическими амортизаторами, при этом верхние амортизаторы установлены на ры0 чагах с возможностью регулирования тягового усилия, т.е. хода четырехзвенников.

Движение полуступеней осуществляется с помощью квазироторов линейных асин- хронных двигателей трубчатого типа,

5 работающих в режимах подъема и притормаживания опускающихся полуступеней с помощью блока управления, что создает точность и мягкость хода и касания рези- нопневматических амортизаторов рычага0 ми четырехзвенников и позволяет отказаться от магнитных замков-упоров, трособлочной системы и амортизаторов - накопителей энергии, при этом устраняется необходимость предварительного опреде5 ления массы тела испытуемого и регулировки устройства на эту массу. Наличие рычагов, ограничивающих ход четырехзвенников, а следовательно, и ход полуступеней позволяет регулировать высоту подъема но0 ги, т.е. расстояние между полуступенями в конечных фиксированных положениях в вертикальной плоскости, что обеспечивает возможность расширения области использования устройства, в частности, для любых

5 возрастных групп, в том числе и детей

На фиг, 1 изображено устройство, вид сбоку (боковая крышка снята); на фиг 2 - то же. вид сверху (неподвижные ступени и пол- ики сняты); на фиг, 3 - функциональная

0 блок-схема управления работой тренажера Устройство состоит из корпуса 1 с поручнями 2, неподвижных ступеней 3 и двух полуступеней 4 (фиг. 1). Полуступени 4 являются верхним звеном шарнирных четлрех5 звенников, образованных рычагами 5 и 6 и основанием 7. Каждая полуступень 4 имеет подвижный полик 8, подпружиненный пружиной 9, датчик 10 положения полика и складывающуюся шторку 11. Каждый четь 0 рехзвенник функционально связан с квазиротором 12 линейного асинхронного двигателя 13 трубчатого типа В крайних нижних и верхних положениях четырехзвенники упираются в резинопневматические

5 амортизаторы 14 и 15, а в нижних положениях - и в датчики 16 положения ступеней Между зонами движения ступеней установлена вертикальная перегородка 17 Верхние резинопневматические амортизаторы 15 установлены на рычагах 18 соответственно

положение которых может быть изменено с помощью винтов 19 и маховиков 20 (фиг. 2). Положение рычага 18 как регулятора тягового усилия определяет ход шарнирных четы- рехзвенников, а следовательно, и ход полуступеней, т.е. расстояние в вертикальной плоскости между ступенями. Функциональная блок-схема управления работой тренажера (фиг. 3) включает датчики 10 положения поликов, асинхронные линейные двигатели 13 трубчатого типа, датчики 16 положения ступеней, регуляторы тягового усилия - рычаги 18 и блок 21 управления приводом с блоком 22 переключений.

Устройство работает следующим обра- зом.

До начала работы устройства обе полуступени 4 находятся в нижнем положении, упираются в резинопневматические амортизаторы 14, рычажные системы воздейст- вуют на датчики 16 положения ступеней, устройство обесточено. Маховиками 20 устанавливается необходимый для испытуемого ход движения четырехзвенников и полуступеней 4, т.е. высота между ступеня- ми.

Устройство включается в электрическую цепь. Полуступени остаются в прежнем положении, поскольку датчики Ю положения полика и положения ступени 16 находятся в положении Выключено. Испытуемый с неподвижной ступени 3 наступает левой ногой на левую полуступень 4. При этом подвижный полик 8 утапливается, сжимая пружину 9, и переводит датчик 10 положения полика в положение Включено, замыкая тем самым в блоке 22 переключений цепь реле правого двигателя 13. Подвижный полик 8 правой ступени находится в верхнем положении, датчик 16 поло- жения ступени - в свободном положении. При включении датчика 10 положения полика левой ступени включается цепь реле правого двигателя 13, замыкаются контакты, резисторы зашунтированы и полное на- пряжение подается на двигатель 13, подымая правую полуступень 4 в верхнее положение и удерживая ее усилием продолжающего работать двигателя 13. Шторка 11 находится в раздвинутом положении.

Испытуемый правой ногой наступает на правую полуступень 4, находящуюся в верхнем положении, подвижный полик 8 утапливается, датчик 10 положения полика переводится в положение Включено. Од- новременно за счет отрыва левой ноги от левой полуступени 4 отжимается полик 8 и датчик 10 положения полика переходит в положение Выключено. В блоке 21 управления и блоке 22 переключений выключается реле, и цепь правого двигателя 13 и полуступень 4 на рычагах 5 и 6 под действием массы тела испытуемого начинает опускаться. Шторка 11 складывается. Однако включенный датчик 10 положения правого полика через блок 21 управления вновь включает через блок 22 переключений правый двигатель 13, но уже на пониженное напряжение за счет включения резисторов. Сопротивление резисторов за счет перемещения ползуна снижается до значения, когда начинается работа правого двигателя 13 в режиме противовключения и тяговое усилие направлено встречно направлению движения квазиротора, что вызывает притормаживание опускающейся правой полуступени 4 и обеспечивает ее мягкое касание резинопневматического амортизатора 14. При достижении крайнего нижнего положения рычаг 6 шарнирного четырех- звенника упирается в амортизатор 14, датчик 16 положения ступени занимает конечное положение и его контакты через блоки 21 и 22 выключают правый двигатель 13.

Одновременно в блоках 21 и 22 замыкаются контакты реле, обеспечивающие включение левого двигателя 13 при зашунтированных резисторах, левая полуступень 4 взлетает вверх до упора рычага 5 в верхний резинопневматический амортизатор 15 и удерживается в этом положении усилием работы двигателя 13 при полном напряжении. Шторка 11 раздвигается и закрывает проем под полуступенью 4.

Затем испытуемый совершает постановку левой ноги на левую полуступень 4, находящуюся в верхнем положении за счет работы двигателя 13 в режиме подъема. При переносе массы тела испытуемого на эту полуступень 4 и отрыве правой ноги от правой полуступени 4 подвижный полик 8 воздействует на датчик 10 положения полика и переводит его в положение Включено. Одновременно на правой полуступени А подвижный полик 8 отжимается, освободившись от массы правой ноги, и датчик 10 положения полика переходит в положение Выключено. Через блок 21 управления и блок 22 переключений выключается левый двигатель 13, и полуступень 4 начинает опускаться под влиянием массы тела испытуемого. На половине хода спуска полуступени 4, аналогично описанному выше для правой полуступени 4, включается левый двигатель 13 в режим противовключения, притормаживая полуступень 4, и она плавно касается рычагом 6 резинопневматического амортизатора 14. Датчик 16 положения ступени запирает напряжение через блок 21 управления и блок 22 переключения, и левый линейный двигатель 13 выключается. Шторка 11 складывается. Правая полуступень 4 уже находится в верхнем положении с упором в резинопневматический амортизатор 15, и правый двигатель 13 продолжает работать в режиме подъема, шторка 11 раздвинута,

Затем испытуемый совершает подъем и постановку правой ноги на правую полуступень 4 и т.д. поочередно обеими ногами, как при движении по реальной лестнице. Темп движения, высота ступени и время тренировки определяются задачами, поставленными перед ним. Быстродействие системы на порядок выше времени на один шаг, даже при быстрой ходьбе. Одновременно могут проводиться необходимые функциональные исследования, для чего перед тренировкой на испытуемого накладывают соответствующие электроды от аппаратуры. Формула изобретения 1. Устройство для тренировки, содержащее установленные на основании с поручнями неподвижные ступени и две полуступени с приводом перемещения, установлен- ные посредством двух шарнирных четырехзвенников, взаимодействующих с

упорами и с размещенными под поликами полуступеней и на основании датчиками положения полуступеней, соединенными с блоком управления приводом, отличающееся тем, что, с целью повышения

эффективности тренировки путем обеспечения возможности изменения диапазона возрастных категорий тренирующихся, привод перемещения выполнен в виде двух линейных асинхронных двигателей трубчатого

типа, квазироторы которых шарнирно соединены с рычагами четырехзвенников, а обмотки каждого двигателя соединены с блоком управления приводом.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что упоры выполнены в виде амортизаторов.

Использование: спортивная тренировка, реабилитация больных. Устройство состоит из корпуса, поручней, неподвижных ступеней и двух шарнирных четырехзвенни- ков, верхней частью которых являются две подвижные полуступени Шарнирные четырехзвенники функционально связаны квазироторами линейных асинхронных двигателей трубчатого типа. В конечных положениях касания рычагов четырехзвен- ников имеются резинопневматические амортизаторы, верхние - связаны с рычагом, регулирующим ход четырезвенников, а следовательно, и высоту ступени, а нижние - с датчиками положения. Полуступени имеют подпружиненные полики-индикато- ры нагрузки, связанные с блоком управления с линейными двигателями и датчиком положения так, что линейный двигатель нагруженной ступени выключается, а линейный двигатель свободной ступени включается в сторону подъема. При опускании ступени линейный двигатель работает в режиме противовключения на притормаживание. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. сл С

ю

05 CM

oo со г%

№

/б

/f/

,

. ...; /UA

Ь ,, п - v J t

oz

feJ