Нагрузочное устройство тренажера (варианты)
Предложено применение линейного электродвигателя с рычагом или системой рычагов, соединенных с сердечником и с опорой на корпус линейного электродвигателя, в качестве нагрузочного устройства тренажера, а также применение линейного электродвигателя с механизмом преобразования возвратно-поступательного движения сердечника во вращательное и наоборот в качестве нагрузочного устройства тренажера. 2 н. и 44 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к тренировочным и лечебным устройствам и предназначено для активного развития мышц рук, ног и других групп мышц.
Известно устройство по заявке на изобретение "Способ для отработки ударов, тренажер для его осуществления (варианты), передающее устройство тренажера и применение электромагнита или электромагнита с регулировочным устройством в качестве нагрузочного устройства тренажера", где предлагается применение электромагнита или электромагнита с регулировочным устройством в качестве нагрузочного устройства спортивного тренажера (заявка на изобретение №2005100061, МПК А63В 69/32, опубл. 20.06.2006 г.).
Недостатком прототипа является то, что он направлен на развитие только определенной группы мышц, т.е. узкая направленность его применения.
Линейные электродвигатели нашли очень широкое применение в современной технике, особенно в сфере автоматизации производственных процессов. Использование нескольких обмоток в катушке линейного электродвигателя позволяет с большим диапазоном использовать движение сердечника, более точно управлять им и точнее распределять нагрузки при движении сердечника.
Применение предлагаемых нагрузочных устройств позволяет повысить эффективность тренировочного процесса за счет высокой степени универсальности устройств, а именно возможности крепления в любом месте и на любом уровне по высоте, с возможностью прорабатывания всех групп мышц, при относительной компактности устройства.
Это достигается тем, что применяется линейный электродвигатель в качестве нагрузочного устройства тренажера.
В первом варианте, применяется линейный электродвигатель, в котором сердечник выполнен с возможностью захвата рукой или ногой, или на конце его крепится по меньшей мере одна рукоятка и/или педаль, и/или содержит гибкую тягу с рукояткой, и/или педалью, и/или петлей на конце.
Во втором варианте исполнения, применяется линейный электродвигатель, который содержит рычаг или систему рычагов, соединенный с сердечником и с опорой на корпус электродвигателя, и на конце которого или последнего рычага расположена по меньшей мере одна рукоятка, и/или педаль, и/или гибкая тяга с рукояткой, и/или педалью, и/или петлей на конце.
В третьем варианте исполнения, применяется линейный электродвигатель, который содержит механизм преобразования возвратно-поступательного движения сердечника во вращательное и, наоборот, при этом механизм преобразования представляет собой диск, закрепленный с возможностью вращения на корпусе линейного электродвигателя и имеющий выступ малого диаметра, прижатый к сердечнику линейного электродвигателя, для вращения диска по сердечнику за счет трения скольжения или за счет нарезанной зубчатой передачи на выступе диска и сердечнике, а внешняя сторона диска выполнена в виде барабана для намотки гибкой тяги и/или на нем закреплен рычаг, причем на конце рычага расположена по меньшей мере одна рукоятка, и/или педаль, и/или гибкая тяга с рукояткой, и/или педалью, и/или петлей на конце и рычаг выполнен телескопическим, с возможностью фиксации и/или изменения длины при движении. При выполнении диска в виде барабана на конце гибкой тяги закреплена по меньшей мере одна рукоятка и/или педаль, и/или конец гибкой тяги выполнен петлей в виде рукоятки, причем гибкая тяга выполнена из троса или ленты, а барабан имеет приспособление для ровной укладки в него гибкой тяги.
При этом все три варианта тренажера имеют общие признаки исполнения, когда корпус линейного электродвигателя выполнен с возможностью удержания рукой или ногой тренирующимся непосредственно или через гибкий элемент, или крепления к основанию непосредственно или через гибкий элемент, при этом на корпус линейного электродвигателя может быть установлена по меньшей мере одна рукоятка и/или педаль, или рукоятка и/или педаль является его частью, а гибкий элемент выполнен из троса, или ленты, или цепи, причем на конце гибкого элемента закреплена по меньшей мере одна рукоятка и/или педаль, и/или конец гибкого элемента выполнен петлей в виде рукоятки.
Устройство имеет блок управления нагрузкой, который имеет плавную и/или дискретную регулировку сопротивления нагрузке, создаваемой тренирующимся, и при этом выполнен с возможностью проводного или беспроводного подключения к компьютеру.
Устройство также имеет датчик измерения усилия нагрузки, создаваемой на сердечнике, или гибкой тяге, или рычаге, или барабане, датчик измерения положения сердечника, и/или гибкой тяги, и/или рычага, и/или барабана, датчик измерения скорости сердечника, и/или гибкой тяги, и/или рычага, и/или барабана, датчик измерения ускорения сердечника, и/или гибкой тяги, и/или рычага, и/или барабана. На рукоятке или педали установлен выключатель включения или отключения нагрузки. На рукоятке или педали также может быть установлен регулятор изменения усилия нагрузки, а на рукоятке установлен датчик пульса.
Устройство имеет концевой выключатель и/или датчик отключения нагрузки при достижении сердечником, или рычагом, или гибкой тягой, или барабаном исходного положения по окончании движения в упражнении или имеет ограничительный упор для остановки сердечника, или гибкой тяги, или рычага, или барабана при достижении исходного положения по окончании движения в упражнении.
Устройство имеет автономный источник питания, а блок управления нагрузкой выполнен с возможностью рекуперации энергии электродвигателя в источник питания.
Нагрузочное устройство тренажера в первом варианте содержит линейный электродвигатель, сердечник, рукоятку, педаль, гибкую тягу с рукояткой, педалью или петлей на конце.
Нагрузочное устройство тренажера во втором варианте содержит линейный электродвигатель, рычаг или систему рычагов, на конце рычага расположена рукоятка или педаль.
Нагрузочное устройство тренажера в третьем варианте содержит линейный электродвигатель, механизм преобразования возвратно-поступательного движения сердечника во вращательное и наоборот, представляющий собой диск, закрепленный на корпусе линейного электродвигателя и имеющий выступ малого диаметра, прижатый к сердечнику линейного электродвигателя, внешняя сторона диска выполнена в виде барабана для намотки гибкой тяги и/или на нем закреплен рычаг, на конце гибкой тяги закреплена рукоятка или педаль, или конец гибкой тяги выполнен петлей в виде рукоятки, барабан имеет приспособление для ровной укладки в него гибкой тяги, на корпусе линейного электродвигателя установлена рукоятка, или педаль, или гибкий элемент, имеется блок управления нагрузкой, связанный с датчиком измерения усилия нагрузки, датчиком измерения положения, датчиком измерения скорости, датчиком измерения ускорения и датчиком пульса, на рукоятке или педали установлен выключатель включения или отключения нагрузки, регулятор изменения усилия нагрузки, имеется концевой выключатель и/или датчик отключения нагрузки, ограничительный упор, имеется автономный источник питания.
Устройство работает следующим образом.
Нагрузочное устройство тренажера является устройством для тренировки мышц и представляет собой компактный линейный электродвигатель с сердечником, на котором закреплены рукоятка или педаль. Может использоваться также вариант с рычагом или системой рычагов и с механизмом преобразования возвратно-поступательного движения сердечника во вращательное и наоборот. Занимающийся закрепляет устройство на неподвижном основании или вертикальной стойке, для этого на корпусе линейного электродвигателя есть приспособление для крепления его к неподвижной поверхности, например, в виде отверстий или дополнительных кронштейнов. На корпусе предусмотрена также возможность крепления устройства к тросу, ленте или цепи для удержания ногой или рукой, а в некоторых упражнениях целесообразно зацепиться крюком, установленным в основании. Предусмотрен также вариант размещения рукоятки или педали непосредственно на корпусе линейного электродвигателя, для удержания устройства непосредственно рукой или ногой. Далее, тренирующийся устанавливает необходимую величину нагрузки на блоке управления нагрузкой. Блок управления нагрузкой имеет плавную или дискретную регулировку сопротивления нагрузке, создаваемой занимающимся, в простейшем случае это может быть потенциометр, замыкающий обмотки линейного электродвигателя с разной интенсивностью/сопротивлением. Установленное значение выдаваемой нагрузки показывается на табло блока управления. Занимающийся берет ручку гибкой тяги или рычага или вставляет ногу в педаль, в зависимости, если работа осуществляется рукой или ногой, и начинает тянуть гибкую тягу в сторону от устройства или проворачивает рычаг вокруг оси. Для создания большей обратной тяги подается дополнительное напряжение на обмотку линейного электродвигателя. Блок управления нагрузкой выполнен с возможностью проводного или беспроводного подключения к компьютеру. Это позволит отслеживать процесс тренировки и сохранять его данные для дальнейшего анализа. Для анализа параметров тренировки и нагрузочных характеристик на тренирующегося в устройстве установлены различные датчики, такие как датчик измерения усилия нагрузки, датчик измерения положения, датчик измерения скорости, датчик измерения ускорения и датчик пульса. Для того чтобы занимающийся мог оперативно управлять процессом тренировки, на рукоятке или педали установлен выключатель включения или отключения нагрузки, также на рукоятке или педали установлен регулятор изменения усилия нагрузки, имеется концевой выключатель и/или датчик отключения нагрузки. Для безопасности пользования устройством на нем установлен концевой выключатель или датчик отключения нагрузки при достижении рычагом или гибкой тягой или барабаном исходного положения по окончании движения в упражнении или установлен ограничительный упор. В комплекте устройства используется как проводное питание, так и автономное, например, от батареи или аккумулятора.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет, при его использовании, обеспечить эффективный тренировочный процесс и регулировать в широких пределах тренировочную нагрузку и ее вид, а также автоматическое снятие нагрузки при возвращении исполнительного органа в исходное положение.
При использовании устройства может быть обеспечена отдача электрической энергии в питающую сеть.
Учитывая, что предлагаемое устройство обеспечивает создание и регулирование нагрузки без использования силы тяжести, а также генерацию электрической энергии, оно может быть эффективно использовано для тренировки космонавтов в условиях невесомости.
Современный уровень техники предлагает для реализации данного тренажера ряд компактных линейных электродвигателей, отдельных блоков и узлов устройства по известным схемам.
1. Применение линейного электродвигателя с рычагом или системой рычагов, соединенного с сердечником и с опорой на корпус линейного электродвигателя, в качестве нагрузочного устройства тренажера.
2. Применение по п. 1, отличающееся тем, что рычаг выполнен телескопическим, с возможностью фиксации и/или изменения длины при движении.
3. Применение по п. 1, отличающееся тем, что на конце рычага расположена по меньшей мере одна рукоятка, и/или педаль, и/или гибкая тяга с рукояткой, и/или педалью, и/или петлей на конце.
4. Применение по п. 1, отличающееся тем, что корпус линейного электродвигателя выполнен с возможностью удержания рукой или ногой тренирующимся или крепления к основанию.
5. Применение по п. 1, отличающееся тем, что на корпус линейного электродвигателя установлена по меньшей мере одна рукоятка и/или педаль, или рукоятка и/или педаль является его частью.
6. Применение по п. 3, отличающееся тем, что гибкая тяга выполнена из троса, или ленты, или цепи.
7. Применение по п. 1, отличающееся тем, что линейный электродвигатель имеет блок управления нагрузкой.
8. Применение по п. 7, отличающееся тем, что блок управления нагрузкой имеет плавную и/или дискретную регулировку сопротивления нагрузке, создаваемой тренирующимся.
9. Применение по п. 7, отличающееся тем, что блок управления нагрузкой выполнен с возможностью проводного или беспроводного подключения к компьютеру.
10. Применение по п. 7, отличающееся тем, что блок управления нагрузкой выполнен с возможностью рекуперации энергии электродвигателя в источник питания.
11. Применение по пп. 1, 3, отличающееся тем, что имеет датчик измерения усилия нагрузки, создаваемой на сердечнике, и/или гибкой тяге, и/или рычаге.
12. Применение по пп. 1, 3, отличающееся тем, что имеет датчик измерения положения сердечника, и/или гибкой тяги, и/или рычага, и/или барабана.
13. Применение по пп. 1, 3, отличающееся тем, что имеет датчик измерения скорости сердечника, и/или гибкой тяги, и/или рычага.
14. Применение по пп. 1, 3, отличающееся тем, что имеет датчик измерения ускорения сердечника, и/или гибкой тяги, и/или рычага.
15. Применение по пп. 1, 3, отличающееся тем, что на рукоятке установлен выключатель включения или отключения нагрузки.
16. Применение по пп. 1, 3, отличающееся тем, что на педали установлен выключатель включения или отключения нагрузки.
17. Применение по пп. 1, 3, отличающееся тем, что на рукоятке установлен регулятор изменения усилия нагрузки.
18. Применение по пп. 1, 3, отличающееся тем, что на педали установлен регулятор изменения усилия нагрузки.
19. Применение по пп. 1, 3, отличающееся тем, что на рукоятке установлен датчик пульса.
20. Применение по пп. 1, 3, отличающееся тем, что имеет концевой выключатель и/или датчик отключения нагрузки при достижении сердечником и/или рычагом и/или гибкой тягой исходного положения по окончании движения в упражнении.
21. Применение по пп. 1, 3, отличающееся тем, что имеет ограничительный упор для остановки сердечника, и/или гибкой тяги, и/или рычага при достижении исходного положения по окончании движения в упражнении.
22. Применение по п. 1, отличающееся тем, что имеет автономный источник питания.
23. Применение линейного электродвигателя с механизмом преобразования возвратно-поступательного движения сердечника во вращательное и наоборот в качестве нагрузочного устройства тренажера.
24. Применение по п. 23, отличающееся тем, что механизм преобразования возвратно-поступательного движения сердечника во вращательное и наоборот представляет собой диск, закрепленный с возможностью вращения на корпусе линейного электродвигателя и имеющий выступ малого диаметра, прижатый к сердечнику линейного электродвигателя, для вращения диска по сердечнику за счет трения скольжения или за счет нарезанной зубчатой передачи на выступе диска и сердечнике, а внешняя сторона диска выполнена в виде барабана для намотки гибкой тяги и/или на нем закреплен рычаг.
25. Применение по п. 24, отличающееся тем, что на конце гибкой тяги закреплена по меньшей мере одна рукоятка и/или педаль, и/или конец гибкой тяги выполнен петлей в виде рукоятки.
26. Применение по п. 24, отличающееся тем, что рычаг выполнен телескопическим, с возможностью фиксации и/или изменения длины при движении.
27. Применение по п. 24, отличающееся тем, что на конце рычага расположена по меньшей мере одна рукоятка, и/или педаль, и/или гибкая тяга с рукояткой, и/или педалью, и/или петлей на конце.
28. Применение по п. 23, отличающееся тем, что корпус линейного электродвигателя выполнен с возможностью удержания рукой или ногой тренирующимся непосредственно или через гибкий элемент, или крепления к основанию непосредственно или через гибкий элемент.
29. Применение по п. 23, отличающееся тем, что на корпус линейного электродвигателя установлена по меньшей мере одна рукоятка и/или педаль, или рукоятка и/или педаль является его частью.
30. Применение по п. 24, отличающееся тем, что гибкий элемент выполнен из троса, или ленты, или цепи.
31. Применение по п. 23, отличающееся тем, что линейный электродвигатель имеет блок управления нагрузкой.
32. Применение по п. 31, отличающееся тем, что блок управления нагрузкой имеет плавную и/или дискретную регулировку сопротивления нагрузке, создаваемой тренирующимся.
33. Применение по п. 31, отличающееся тем, что блок управления нагрузкой выполнен с возможностью проводного или беспроводного подключения к компьютеру.
34. Применение по п. 31, отличающееся тем, что блок управления нагрузкой выполнен с возможностью рекуперации энергии электродвигателя в источник питания.
35. Применение по пп. 23, 24, отличающееся тем, что имеет датчик измерения усилия нагрузки, создаваемой на сердечнике, и/или гибкой тяге, и/или рычаге, и/или барабане.
36. Применение по пп. 23, 24, отличающееся тем, что имеет датчик измерения положения сердечника, и/или гибкой тяги, и/или рычага, и/или барабана.
37. Применение по пп. 23, 24, отличающееся тем, что имеет датчик измерения скорости сердечника, и/или гибкой тяги, и/или рычага, и/или барабана.
38. Применение по пп. 23,24, отличающееся тем, что имеет датчик измерения ускорения сердечника, и/или гибкой тяги, и/или рычага, и/или барабана.
39. Применение по пп. 23,24, отличающееся тем, что на рукоятке установлен выключатель включения или отключения нагрузки.
40. Применение по пп. 23, 24, отличающееся тем, что на педали установлен выключатель включения или отключения нагрузки.
41. Применение по пп. 23, 24, отличающееся тем, что на рукоятке установлен регулятор изменения усилия нагрузки.
42. Применение по пп. 23, 24, отличающееся тем, что на педали установлен регулятор изменения усилия нагрузки.
43. Применение по пп. 23, 24, отличающееся тем, что на рукоятке установлен датчик пульса.
44. Применение по пп. 23, 24, отличающееся тем, что имеет концевой выключатель и/или датчик отключения нагрузки при достижении сердечником, и/или рычагом, и/или гибкой тягой, и/или барабаном исходного положения по окончании движения в упражнении.
45. Применение по пп. 23, 24, отличающееся тем, что имеет ограничительный упор для остановки сердечника, и/или гибкой тяги, и/или рычага, и/или барабана при достижении исходного положения по окончании движения в упражнении.
46. Применение по п. 23, отличающееся тем, что имеет автономный источник питания.
