一种辅助力度定量可调节式引体向上训练装置及其方法

技术领域

本发明涉及引体向上训练器械技术领域，具体为一种辅助力度定量可调节式引体向上训练装置及其方法。

背景技术

引体向上练习时首先需要垂直悬挂，身体跳起来以正手握住单杠，双脚离地，用自己臂力使自己的身体往上提起，反复锻炼，传统的引体向上训练器械在实际使用中，其用于助力的脚踏板的运动轨迹具有弧度，这会使用户的运动轨迹发生变化，难以保持垂直悬挂状态导致引体向上训练姿态并不标准，同时其脚踏板所助力的力度难以定量，使得用户实际训练次数折算成达标的训练次数的数据准确率降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种辅助力度定量可调节式引体向上训练装置及其方法，以解决上述背景技术中提出的传统的引体向上训练器械在实际使用中，其用于助力的脚踏板的运动轨迹具有弧度，这会使用户的运动轨迹发生变化，难以保持垂直悬挂状态导致引体向上训练姿态并不标准，同时其脚踏板所助力的力度难以定量，使得用户实际训练次数折算成达标的训练次数的数据准确率降低。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种辅助力度定量可调节式引体向上训练装置包括训练架体，所述训练架体内滑动连接有助力脚踏板，所述训练架体内固定连接有两个用于助力脚踏板垂直引体向上导向的线性导向件，所述训练架体的一侧固定连接有用于对用户引体向上的次数进行记录的能一体机，所述支撑框架设有能够为助力脚踏板提供辅助力的助力件和动力源，所述助力件包括与助力脚踏板底部滑动连接的延长杆，所述动力源通过延长杆为助力脚踏板提供辅助力，所述助力件上设置有用于调整动力源辅助力度的辅助力度定量调节件。

优选的，所述助力件还包括固定连接在训练架体内的转动座，所述转动座内转动连接有辅助架，所述辅助架与延长杆一体成型设置，所述助力脚踏板的底部开设有供延长杆滑动的对接口；所述辅助力度定量调节件包括与辅助架一体成型的三脚架，所述三脚架的一侧固定连接有两个安装块，两个所述安装块内转动连接有螺纹杆，所述三脚架的一侧固定连接有伺服电机，所述伺服电机的驱动端与螺纹杆固定连接，所述三脚架上滑动连接有力度定量架，所述力度定量架内贯穿开设有与螺纹杆相适配的螺纹通孔；所述动力源包括转动连接在力度定量架两侧的两个气缸，所述气缸与训练架体转动连接。

优选的，所述线性导向件包括固定板、导向杆、滑块、减震弹簧和阻尼器，所述固定板固定连接在训练架体的一侧，所述导向杆的一端与固定板固定连接，所述导向杆的另一端与训练架体固定连接，所述滑块内贯穿开设有供导向杆穿过的导向孔，所述减震弹簧与导向杆插接，所述阻尼器与减震弹簧固定连接，所述滑块的一侧与助力脚踏板固定连接。

优选的，所述训练架体内固定连接有底架，所述底架内转动连接有两个连接块，所述气缸的一端与力度定量架转动连接，所述气缸的另一端与连接块固定连接。

优选的，所述延长杆的顶部固定连接有轮座，所述轮座内转动连接有助滑轮，所述助滑轮与对接口滑动连接，所述助滑轮安装在远离伺服电机的一侧。

优选的，所述训练架体的两侧均紧固连接有挂杆架，所述挂杆架内螺纹连接有多个固定螺栓，所述训练架体内开设有与固定螺栓相适配的螺纹盲孔，所述挂杆架内贯穿开设有多个漏口槽，两个所述挂杆架的漏口槽内挂置有手抓杆，所述训练架体包括与其一体成型的短接架，所述智能一体机与短接架固定连接。

一种引体向上训练装置的辅助力度定量可调节方法，包括以下步骤：

S1、开始，通过摄像头采集用户引体向上区域的图像，利用人形目标检测算法找到在所述引体向上区域的图像中所识别的用户的人形，判断在用户的人形图像中用户是否已直臂悬垂处在初始位置；

S2、开启引体向上的规范计数服务，根据采集用户的人形图像，基于计算机视觉目标检测确定头部轮廓中鼻子和下巴检测点，获得鼻子和下巴检测点的初始位置，进行引体向上规范计数的分析判断，具体判断方法如下：

当头部轮廓中鼻子或下巴检测点的至少一个运动位置高度低于横杆，且脚掌悬空，则判定为规范的引体向上行为，引体向上训练装置的辅助力度为零；

当头部轮廓中鼻子或下巴检测点的至少一个运动位置高度低于横杆，且脚掌与踏板接触，则判定为具有辅助力的引体向上行为；

S3、将引体向上训练装置的辅助力度分为若干个辅助档位，若干个辅助档位之间的辅助力度递增，并设置用户规范的引体向上训练阈值，用户规范的引体向上所使用的力度减去所使用辅助档位的辅助力度，则获得用户实际做引体向上的力度，用户多次做实际做引体向上的力度≥用户单次规范的引体向上所使用的力度时，视为一次规范的引体向上行为；

S4、用户具有辅助力的引体向上行为前提下，所做的规范的引体向上次数超过训练阈值时，则下滑至辅助力度较弱的辅助档位，以此操作逐步下滑辅助档位，也即是逐步减弱辅助力度，直至用户无需辅助力做引体向上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

以伺服电机控制螺纹杆转三圈为一个基准，将力度定量架的位移区域面积视为一个辅助档位，按螺纹杆长度将其分为六个辅助档位，以螺纹杆靠近伺服电机处的辅助档位为起点，以螺纹杆远离伺服电机处的辅助档位为终点，六个辅助档位的辅助力度从起点向终点方向递增；初始状态下，力度定量架处于辅助力度最大的辅助档位，将用户脚部悬空状态下做一次标准的引体向上使用的力度，与用户脚部始终放置在助力脚踏板上做一次引体向上使用的力度之间的差，视为辅助档位的辅助力度，以此获得六个辅助档位所提供的辅助力度数值并输入至智能一体机内部储存，智能一体机将用户脚部始终放置在助力脚踏板上做一次引体向上使用的力度数值与辅助档位的辅助力度数值之间的差，视为用户实际做一次引体向上的力度数据值，当用户实际多次做引体向上的力度数据值≥标准的引体向上使用的力度时，折算成一次标准的引体向上次数，用户实际做引体向上训练次数和折算成标准的引体向上次数均在智能一体机上显示，且使用智能一体机设置标准的引体向上次数阈值；由智能一体机的人脸识别功能识别不同的用户并分别记录其训练数据，用户可通过脚踩在助力脚踏板上手握手抓杆处施力，由气缸的启动通过辅助架和延长杆为助力脚踏板提供辅助力，同时用户利用线性导向件的导向做垂直运动状态的引体向上训练；当用户标准的引体向上次数超过阈值时，将由智能一体机传递指令给伺服电机，由伺服电机驱动螺纹杆转动三圈，使得力度定量架在螺纹杆上滑动至下一个辅助力度较弱的辅助档位，保持用户的训练强度，通过力度定量架、螺纹杆和气缸之间的传动，将助力脚踏板为用户提供的辅助力度定量分为六个档位，方便对用户引体向上训练的辅助力度调整，且利用助力脚踏板的垂直方向的运动状态，使得用户所做的引体向上姿态更为标准，提高了用户实际训练次数折算成达标的训练次数的数据准确率。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中辅助架的结构示意图；

图3为本发明中线性导向件的结构示意图；

图4为本发明中挂杆架的结构示意图；

图5为本发明的系统框图。

图中：1、训练架体；

2、线性导向件；201、固定板；202、导向杆；203、滑块；204、减震弹簧；205、阻尼器；

3、挂杆架；4、手抓杆；5、助力脚踏板；6、辅助架；7、智能一体机；8、短接架；9、伺服电机；10、安装块；11、螺纹杆；12、气缸；13、底架；14、轮座；15、助滑轮；16、延长杆；17、三脚架；18、力度定量架；19、转动座；20、固定螺栓。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

请参阅图1-图5，本发明提供的一种实施例：

一种辅助力度定量可调节式引体向上训练装置，包括训练架体1，训练架体1内滑动连接有助力脚踏板5，训练架体1内固定连接有两个用于助力脚踏板5垂直引体向上导向的线性导向件2，训练架体1的一侧固定连接有用于计数的智能一体机7，训练架体1内固定连接有转动座19，转动座19内转动连接有辅助架6，辅助架6包括与其一体成型的延长杆16，助力脚踏板5的底部开设有供延长杆16滑动的对接口，辅助架6包括与其一体成型的三脚架17，三脚架17的一侧固定连接有两个安装块10，两个安装块10内转动连接有螺纹杆11，三脚架17的一侧固定连接有伺服电机9，伺服电机9的驱动端与螺纹杆11固定连接，三脚架17上滑动连接有力度定量架18，力度定量架18内贯穿开设有与螺纹杆11相适配的螺纹通孔，力度定量架18的两侧均转动连接有气缸12，气缸12与训练架体1转动连接，通过力度定量架18、螺纹杆11和气缸12之间的传动，将助力脚踏板5为用户提供的辅助力度定量分为六个档位，方便对用户引体向上训练的辅助力度调整，且利用助力脚踏板5的垂直方向的运动状态，使得用户做的引体向上姿态更为标准，提高了用户实际训练次数折算成达标的训练次数的数据准确率。

请参阅图3，本实施例中，线性导向件2包括固定板201、导向杆202、滑块203、减震弹簧204和阻尼器205，固定板201固定连接在训练架体1的一侧，导向杆202的一端与固定板201固定连接，导向杆202的另一端与训练架体1固定连接，滑块203内贯穿开设有供导向杆202穿过的导向孔，减震弹簧204与导向杆202插接，阻尼器205与减震弹簧204固定连接，滑块203的一侧与助力脚踏板5固定连接，通过滑块203顺着导向杆202的导向方向移动，使得助力脚踏板5能够垂直上下运动；

需要说明的是，训练架体1内固定连接有底架13，底架13内转动连接有两个连接块，气缸12的一端与力度定量架18转动连接，气缸12的另一端与连接块固定连接，通过底架13的设置使得气缸12与训练架体1转动相连；

请参阅图1-2，本实施例中，延长杆16的顶部固定连接有轮座14，轮座14内转动连接有助滑轮15，助滑轮15与对接口滑动连接，助滑轮15安装在远离伺服电机9的一侧，通过助滑轮15的设置减弱了延长杆16与对接口之间的滑动摩擦力。

需要说明的是，训练架体1的两侧均紧固连接有挂杆架3，挂杆架3内螺纹连接有多个固定螺栓20，训练架体1内开设有与固定螺栓20相适配的螺纹盲孔，挂杆架3内贯穿开设有多个漏口槽，两个挂杆架3的漏口槽内挂置有手抓杆4，训练架体1包括与其一体成型的短接架8，智能一体机7与短接架8固定连接，通过将手抓杆4挂置在挂杆架3的漏口槽内方便用户抓取施力。

一种引体向上训练装置的辅助力度定量可调节方法，包括以下步骤：

S1、开始，通过摄像头采集用户引体向上区域的图像，利用人形目标检测算法找到在所述引体向上区域的图像中所识别的用户的人形，判断在用户的人形图像中用户是否已直臂悬垂处在初始位置；

S2、开启引体向上的规范计数服务，根据采集用户的人形图像，基于计算机视觉目标检测确定头部轮廓中鼻子和下巴检测点，获得鼻子和下巴检测点的初始位置，进行引体向上规范计数的分析判断，具体判断方法如下：

当头部轮廓中鼻子或下巴检测点的至少一个运动位置高度低于横杆，且脚掌悬空，则判定为规范的引体向上行为，引体向上训练装置的辅助力度为零；

当头部轮廓中鼻子或下巴检测点的至少一个运动位置高度低于横杆，且脚掌与踏板接触，则判定为具有辅助力的引体向上行为；

用户具有辅助力的引体向上行为包括以下步骤：

S21、由智能一体机7的人脸识别功能识别不同的用户并分别记录其训练数据，用户可通过脚踩在助力脚踏板5上手握手抓杆4处施力，由气缸12的启动通过辅助架6和延长杆16为助力脚踏板5提供辅助力，同时用户利用线性导向件2的导向做垂直运动状态的引体向上训练。

S3、将引体向上训练装置的辅助力度分为若干个辅助档位，若干个辅助档位之间的辅助力度递增，并设置用户规范的引体向上训练阈值，用户规范的引体向上所使用的力度减去所使用辅助档位的辅助力度，则获得用户实际做引体向上的力度，用户多次做实际做引体向上的力度≥用户单次规范的引体向上所使用的力度时，视为一次规范的引体向上行为；

将引体向上训练装置的辅助力度分为若干个辅助档位的步骤为：

S31、以伺服电机9控制螺纹杆11转三圈为一个基准，将力度定量架18的位移区域面积视为一个辅助档位，按螺纹杆11长度将其分为六个辅助档位，以螺纹杆11靠近伺服电机9处的辅助档位为起点，以螺纹杆11远离伺服电机9处的辅助档位为终点，六个辅助档位的辅助力度从起点向终点方向递增；

S32、初始状态下，力度定量架18处于辅助力度最大的辅助档位，将用户脚部悬空状态下做一次标准的引体向上使用的力度，与用户脚部始终放置在助力脚踏板5上做一次引体向上使用的力度之间的差，视为辅助档位的辅助力度，以此获得六个辅助档位提供的辅助力度数值并输入至智能一体机7内部储存，智能一体机7将用户脚部始终放置在助力脚踏板5上做一次引体向上使用的力度数值与辅助档位的辅助力度数值之间的差，视为用户实际做一次引体向上的力度数据值，当用户实际多次做引体向上的力度数据值≥标准的引体向上使用的力度时，折算成一次标准的引体向上次数，用户实际做引体向上训练次数和折算成标准的引体向上次数均在智能一体机7上显示，且使用智能一体机7设置标准的引体向上次数阈值；

S4、用户具有辅助力的引体向上行为前提下，所做的规范的引体向上次数超过训练阈值时，则下滑至辅助力度较弱的辅助档位，以此操作逐步下滑辅助档位，也即是逐步减弱辅助力度，直至用户无需辅助力做引体向上；

S41、当用户标准的引体向上次数超过阈值时，将由智能一体机7传递指令给伺服电机9，由伺服电机9驱动螺纹杆11转动三圈，使得力度定量架18在螺纹杆11上滑动至下一个辅助力度较弱的辅助档位，以此操作递减对用户的辅助力度，保持用户的训练强度。

需要说明的是标准的引体向上次数阈值用户可以通过智能一体机7手动设置，在20-100之间的标准的引体向上次数中选择。

需要说明的是，智能一体机7与伺服电机9电性连接，智能一体机7的顶部和底部均装有摄像头，其内装有人脸识别模块、数据库模块、控制器、数据处理器模块和显示屏且均与现有技术中的结构相同，控制器与伺服电机9电性连接，通过人脸识别模块的设置，可用于识别不同的用户，调取识别的用户引体向上的训练数据，由智能一体机7发出指令控制伺服电机9启动使得螺纹杆11转动，利用螺纹杆11的转动使力度定量架18位移调整至该用户使用的辅助档位，便于用户做引体向上的训练，同时也能够通过智能一体机7直接调整使用的辅助档位，能够用于学校对学生的引体向上测试。

工作原理：以伺服电机9控制螺纹杆11转三圈为一个基准，将力度定量架18的位移区域面积视为一个辅助档位，按螺纹杆11长度将其分为六个辅助档位，以螺纹杆11靠近伺服电机9处的辅助档位为起点，以螺纹杆11远离伺服电机9处的辅助档位为终点，六个辅助档位的辅助力度从起点向终点方向递增；初始状态下，力度定量架18处于辅助力度最大的辅助档位，将用户脚部悬空状态下做一次标准的引体向上使用的力度，与用户脚部始终放置在助力脚踏板5上做一次引体向上使用的力度之间的差，视为辅助档位的辅助力度，以此获得六个辅助档位提供的辅助力度数值并输入至智能一体机7内部储存，智能一体机7将用户脚部始终放置在助力脚踏板5上做一次引体向上使用的力度数值与辅助档位的辅助力度数值之间的差，视为用户实际做一次引体向上的力度数据值，当用户实际多次做引体向上的力度数据值≥标准的引体向上使用的力度时，折算成一次标准的引体向上次数，用户实际做引体向上训练次数和折算成标准的引体向上次数均在智能一体机7上显示，且使用智能一体机7设置标准的引体向上次数阈值，由智能一体机7的人脸识别功能识别不同的用户并分别记录其训练数据，用户可通过脚踩在助力脚踏板5上手握手抓杆4处施力，由气缸12的启动通过辅助架6和延长杆16为助力脚踏板5提供辅助力，同时用户利用线性导向件2的导向做垂直运动状态的引体向上训练；当用户标准的引体向上次数超过阈值时，将由智能一体机7传递指令给伺服电机9，由伺服电机9驱动螺纹杆11转动三圈，使得力度定量架18在螺纹杆11上滑动至下一个辅助力度较弱的辅助档位，以此操作递减对用户的辅助力度，保持用户的训练强度。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。