[发明专利]基于柔性机械臂原理的健身器

说明书

本发明属于健身器材设计制造技术领域，具体涉及一种基于柔性机械臂原理的健身器，包括机械臂、支撑部，机械臂与支撑部连接，所述机械臂末端设有机械交互结构；还包括力馈关节、运动控制模块、力场控制模块、人机交互模块与人体运动姿态分析模块；本发明不使用任何配重进行力量控制，可以在有限的环境中进行过去只能在专业环境中才能完成的健身训练。本发明能够模拟多种庞大的健身设备，将众多健身房中的大型运动器材小型化，一体化，使有限空间内的力量训练成为可能，也能让健身房节约大量设备占地，极大的提高其运营效率。

技术领域

本发明属于健身器材设计制造技术领域，具体涉及一种基于柔性机械臂原理的健身器。

背景技术

力量训练是人类参与健身运动中必不可少的组成部分。力量训练通让人体与器械进行多次多组的力量对抗来提高肌肉力量、增加肌肉围度。力量训练以无氧训练为基础，可以提高上肢力量、腰腹部力量、下肢力量等、力量训练包括徒手训练和负重训练，负重训练比徒手训练拥有更好的运动效果。

现有负重训练需要通过固定或自由健身器械来完成，这些设备的动力来源分为“被动阻尼来源”与“主动动力来源”。被动阻力使用于传统健身设备，包括：

重物阻尼：通过让人体与配重块、配重片等重物产生的力量对抗进行训练，例如杠铃、哑铃、蹬腿机、史密斯机等。

水利阻尼：通过让人体与液体产生的阻力进行对抗进行训练，例如划船机、登高机。

空气阻尼：通过让人体与空气产生的阻力进行对抗进行训练，例如带有风扇的动感单车。

磁力阻尼：通过让人体与磁力产生的阻力进行对抗进行训练，例如椭圆机、磁阻动感单车。

弹簧阻尼：通过让人体与弹力结构(弹簧、液压、气压等)产生的阻力进行对抗进行训练，例如拉力器。

肌肉力量训练的有效性来自与肌肉运动过程中能量消耗之后的超量恢复效应。力量的控制、运动的轨迹、运动的速度对于健身效果而言尤为重要。在现有健身器材中，受制于动力来源的产生原理，健身器往往具备以下问题：

健身器通过增减配重块的形式改变训练力量，每次增减配重只能增减固定的重量，如增减5公斤配重。训练力量变化间隔大，容易造成过度训练或训练不足。

通过增减配重块调节力量的健身器材，在一次训练中只能使用恒定的力量，如需调整力量，必须等待训练完成后才能进行更换。无法精确控制每次训练效果，使每次训练完成时都恰好达到肌肉消耗与过量恢复的临界值，无法精确的完成肌肉训练所需的力竭训练。

配重块密度恒定，为了增加可调范围，必须配置大量配重，体积巨大。以史密斯机为例，若要配置总重100公斤的杠铃片配重，需要通过2个20公斤片，2个10公斤片，4个5公斤片和一根20公斤杠铃杆搭配实现，总体积巨大，无法使用于有限环境。

现有技术力量方向恒定，每次训练只能固定方向施力，运动受力点单一，无法做到对健身者运动需求的精确控制。单一设备只能使用单一动作，训练部位单一。

部分固定器械虽然可以控制运动轨迹，但无法跟踪、控制运动的速度，不利于锻炼效果提升。

针对以上问题，一些智能健身器材尝试使用其他力量来源对健身流程进行控制，例如气压动力，或者通过电机控制金属拉索来制造对抗阻力，然而这些设备同样因为其自身基于的原理具有一些重大缺陷。

气动控制健身器材过将气筒连接在机械设备上，通过调节气筒内气压的方式来调整机械运动。然而这种作用方式响应频率低，响应速度慢，控制范围窄，且设备巨大。气动调节只适用于连接金属链条用作部分拉力训练，并不具备更广泛用途。