一种具有倒挂训练保护功能的单杠

技术领域

本发明涉及体育器材技术领域，具体的说是一种具有倒挂训练保护功能的单杠。

背景技术

单杠是由一根横杠和设在横杠两端的立柱组成，单杠成套动作全部由摆动动作组成，不能停顿。动作包括向前、向后大回环，各种换握、腾身回环，各种转体、扭臂握以及飞行动作，而在民间和中学校园的单杠多是健身娱乐和简单教学为主，一般高度较低，适合做一些基础动作，从而达到强身健体、锻炼体魄的目的。

青少年正处在爱玩的年纪，去单杠上运动也是玩的较多的运动之一，青少年在玩单杠时，在没有成年人的看护下，经常做出倒挂在单杠上的动作，这个动作也成了许多80、90后的童年回忆，而将身体倒起来也是一种锻炼身体的形式，有助于改善神经系统，并且倒挂时，降低心脏给大脑运送血的负担，大脑供血量充足，大脑就会变得更快更灵活，有助于锻炼大脑，小脑，而青少年又处在快速长身体的阶段，时常去单杠上倒挂也是一种便捷的锻炼方式。

然而在没有成年人的看护下，在单杠上倒挂具有一定的安全隐患，即使现在很多的单杠下配置有垫子，但是在倒挂时，从单杠上掉下，依然会对青少年造成伤害，严重的甚至会造成骨折，扭伤等，因此如何降低在单杠上倒挂时的安全隐患，就显得尤为重要。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种具有倒挂训练保护功能的单杠，旨在解决在单杠上倒挂时具有较大的安全隐患、安全性差的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：一种具有倒挂训练保护功能的单杠，包括横杠、设在横杠两端的立柱以及设在立柱所在地面的缓冲垫，

单杠还包括总控制器、识别系统和训练装置，识别系统用于识别将要做倒挂训练的人在横杠上的位置和朝向，训练装置在识别系统确定人在单杠上的位置和朝向后经总控制器控制在对应位置启动并通过将倒挂训练人的腿部固定以对其进行保护；

识别系统包括设在横杠两侧的感应板和设在横杠内的第一红外传感器，感应板内设有第二红外传感器，以在横杠和感应板之间形成监测区，监测区用于监测将要做倒挂训练的人朝向，第一红外传感器沿横杠长度方向均匀排列，并用于确定人在横杠上的位置；

训练装置设置在横杠的两侧，当第一红外传感器和第二红外传感器同时触发信号时，训练装置在横杠远离该感应板的一侧并对应第一红外传感器的位置启动，进而将倒挂训练人的腿部固定在横杠上。

作为上述技术方案的进一步优化：所述训练装置包括设在横杠上方的顶棚和可升降设置在顶棚上并位于横杠两侧的两个第一移动机构；

顶棚上对应横杠两侧的位置并沿横杠长度方向开有条形孔，条形孔的一侧并排设置有丝杠，丝杠的一端与第一电机输出轴传动连接；

第一移动机构包括可升降的保护杆和设在保护杆一侧可水平滑动的固定架，保护杆的底端通过条形孔伸入顶棚的下方并设有第一腿部限位器，保护杆的上端设有连接杆，固定架的侧壁开有供连接杆进入的长条孔，长条孔沿固定架长度方向设置，固定架上设有第二电机，第二电机的输出轴与设在固定架顶部的卷绳筒传动连接，卷绳筒的钢丝绳外端与伸入固定架内部的连接杆连接，固定架与丝杠的丝母连接；

第一电机和第二电机均与总控制器电性连接。

作为上述技术方案的进一步优化：所述保护杆与固定架之间或连接杆与固定架之间设有用于限位的线轨，使保护杆可直上直下运动，避免倾斜。

作为上述技术方案的进一步优化：所述第一腿部限位器包括壳体和设在壳体内的缓冲杆，壳体的底部敞口设置，壳体的敞口处设有缓冲板，缓冲板的两侧通过第一弹簧与壳体内壁连接，缓冲板的底部开有两个供腿部进入的卡槽，缓冲板套设在缓冲杆上，缓冲杆的顶端与壳体滑动配合，缓冲杆上套设有第二弹簧，且缓冲杆位于第二弹簧和缓冲板之间的杆体上设有推块。

作为上述技术方案的进一步优化：两个所述卡槽之间以及卡槽与壳体内壁之间均设有用于引导腿部进入卡槽的导向轮，所述壳体的底部两侧外壁上也设有导向轮，保护杆的底端滑动设置在壳体顶壁的第一滑槽内，缓冲杆的顶端滑动设置在壳体内壁的第一滑槽内，以通过导向轮带动壳体或缓冲板移动，进而在壳体下降过程中将位置偏离卡槽的腿部引导入卡槽内。

作为上述技术方案的进一步优化：所述壳体上设有与总控制器电性连接的紧急开关。

作为上述技术方案的进一步优化：所述训练装置包括两组分别设置在横杠两侧地面的第二移动机构，每组第二移动机构包括沿横杠长度方向排列的多个第二移动机构，每个第二移动机构与横杠内的第一红外传感器一一对应；

每个第二移动机构均包括预埋在地面以下的齿条杆和设在齿条杆顶端的第二腿部限位器，齿条杆的顶端伸入缓冲垫内，且齿条杆上啮合有齿轮，齿轮套设在第三电机传动轴上，第三电机与总控制器电性连接。

作为上述技术方案的进一步优化：所述第二腿部限位器包括限位板，限位板的顶部开有两个凹槽，凹槽内设有多个弧形的橡胶垫，橡胶垫的内侧设有伸缩杆，多个橡胶垫相互拼接形成供腿部进入的容腔，位于凹槽顶部两侧的橡胶垫上铰接有可扣合在容腔顶部的限位盖，限位盖的铰接点上套设有扭簧，限位板上位于每个限位盖的上方均设有用于阻挡限位盖向上翻转的限位座，凹槽的底部连通有供腿部进一步进入的缓冲槽，位于凹槽底部的橡胶垫可通过其上的伸缩杆进出缓冲槽，从而使腿部通过容腔进入缓冲槽后，限位盖在扭簧的作用下复位，进而使限位盖将腿部固定在容腔中。

作为上述技术方案的进一步优化：所述限位座的表面具有朝向对应容腔倾斜的倾斜面，倾斜面上排列分布有多个滚轴，齿条杆的顶端滑动设置在限位板底壁的第二滑槽内，以通过滚轴带动限位板移动，进而使限位板上升过程中将偏离容腔的腿部引导入容腔内。

作为上述技术方案的进一步优化：所述缓冲垫内设有压力传感器，压力传感器与总控制器电性连接，且压力传感器与横杠内的第一红外传感器一一对应。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1)本发明通过识别系统能识别横杠上人的位置和朝向，进而总控制器控制对应位置的训练装置启动，训练装置将倒挂在横杠上的人腿部固定在横杠上，防止跌落，从而降低安全隐患，增加安全性；

2)本发明的训练装置在固定腿部时，当腿部与训练装置存在偏差时，可通过导向轮和滚轴将训练装置移动，进而将与训练装置偏离的腿部与训练装置对齐，并顺利完成固定；

3)本发明在缓冲垫内设置有压力传感器，当有人站在缓冲垫上时，训练装置则不会启动，避免训练装置对周围不训练的人造成伤害。

附图说明

图1为本发明实施例1立体结构示意图；

图2为本发明实施例1主视图；

图3为本发明实施例1侧视图；

图4为本发明实施例1俯视图；

图5为本发明实施例1第一移动机构主视图；

图6为本发明实施例1第一移动机构侧视图；

图7为本发明实施例1腿部限位器示意图；

图8为本发明实施例2立体结构示意图；

图9为本发明实施例2主视图；

图10为本发明实施例2侧视图；

图11为本发明实施例2腿部限位器示意图；

图12为本发明实施例1和2中横杠的表面示意图；

图中标记：1、立柱，2、横杠，2-1、第一红外传感器，3、感应板，3-1、第二红外传感器，4、缓冲垫，4-1、压力传感器，5、顶棚，6、第一电机，7、丝杠，7-1、丝母，8、第一移动机构，8-1、保护杆，8-2、固定架，8-3、第二电机，8-4、卷绳筒，8-5、连接杆，8-6、长条孔，9、条形孔，10、第一腿部限位器，10-1、壳体，10-2、紧急开关，10-3、缓冲板，10-4、卡槽，10-5、导向轮，10-6、第一弹簧，10-7、缓冲杆，10-8、推块，10-9、第二弹簧，11、第二移动机构，11-1、齿条杆，11-2、齿轮，11-3、第三电机，12、第二腿部限位器，12-1、限位板，12-2、凹槽，12-3、缓冲槽，12-4、橡胶垫，12-5、伸缩杆，12-6、限位盖，12-7、容腔，12-8、限位座，12-9、滚轴，13、第一滑槽，14、第二滑槽。

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。

请参阅附图，一种具有倒挂训练保护功能的单杠，包括横杠2、设在横杠2两端的立柱1以及设在立柱1所在地面的缓冲垫4，单杠还包括总控制器、识别系统和训练装置，识别系统包括设在横杠2两侧的感应板3和设在横杠2内的第一红外传感器2-1，感应板3沿横杠2长度方向设置，感应板3的两端与两个立柱1对齐，感应板3内沿横杠2长度方向均匀排列设置有多个第二红外传感器3-1，以在横杠2和感应板3之间形成监测区，两个感应板3内的第二红外传感器3-1感应范围由横杠2所在位置分隔，识别系统还包括计时器和设在缓冲垫4内的压力传感器4-1，压力传感器4-1和计时器均与总控制器电性连接，识别系统确定人在单杠上的位置和朝向后经总控制器控制在对应位置启动训练装置，训练装置设置在横杠2的两侧，当第一红外传感器2-1和位置相对应感应板3的第二红外传感器3-1同时触发信号时，训练装置在横杠2远离该感应板3的一侧并对应第一红外传感器2-1的位置启动，进而将倒挂训练的人固定在横杠2上，本发明具有两种状态，当通过总开关关闭识别系统和总控制器后，本发明作为传统的单杠使用，当通过开关开启识别系统和总控制器后，本发明作为青少年专用的倒挂训练单杠，在此种状态下，有人使用单杠时，则会触发训练装置启动，进一步的，在总控制器检测到第一红外传感器2-1与其对应位置的第二红外传感器3-1启动时则控制对应该位置的训练装置启动，从而固定限位正在倒挂的人，即相对位置的第一红外传感器2-1和第二红外传感器3-1同时触发满足训练装置的启动条件时，启动训练装置，值得注意的是，当对应位置以内的压力传感器4-1处在输出信号，则不启动训练装置，避免训练装置对单杠周边不使用横杠2的人造成伤害，并且在满足触发训练装置时，计时器开始计时，到达规定时间后，一般为10S，则启动训练装置，值得注意的是，对应位置指的是横杠2上的第一红外传感器2-1沿朝向感应板3的方向对应的一排压力传感器4-1和感应板3上对应此位置的第二红外传感器3-1。

实施例1

本实施例是一种训练设置的设置方式，如图1至4所示，训练装置包括设在横杠2上方横两侧的顶棚5和可升降设置在顶棚5上并对应横杠2两侧位置的第一移动机构8，顶棚5上对应横杠2两侧的位置并沿横杠2长度方向开有条形孔9，条形孔9的长度与横杠2长度相同，条形孔9的一侧并排设置有丝杠7，丝杠7的一端与第一电机6输出轴连接，如图5和6所示，第一移动机构8包括可升降的保护杆8-1和设在保护杆8-1一侧可水平滑动的固定架8-2，保护杆8-1的底端设有第一腿部限位器10，保护杆8-1上设有连接杆8-5，保护杆8-1的底端通过条形孔9伸入顶棚5的下方设置，固定架8-2的侧壁开有供连接杆8-5进入的长条孔8-6，长条孔8-6沿固定架8-2长度方向设置，固定架8-2上设有第二电机8-3，第二电机8-3的输出轴与设在固定架8-2顶部的卷绳筒8-4传动连接，卷绳筒8-4的钢丝绳外端与伸入固定架8-2内部的连接杆8-5连接，并且可在保护杆8-1与固定架8-2之间或连接杆8-5与固定架8-2之间设置用于限位的线轨，从而使保护杆8-1不易倾斜、摆动，固定架8-2与丝杠7的丝母7-1连接，第一电机6和第二电机8-3均与总控制器连接，即第一电机6控制第一腿部限位器10水平方向的位置，第二电机8-3控制第一腿部限位器10高度方向的位置；如图7所示，所述第一腿部限位器10包括壳体10-1和设在壳体10-1内的缓冲杆10-7，壳体10-1的底部敞口设置，壳体10-1的敞口处设有缓冲板10-3，缓冲板10-3的两侧通过第一弹簧10-6与壳体10-11内壁连接，缓冲板10-3的底部开有两个供腿部进入的卡槽10-4，两个卡槽10-4之间满足一般人在倒挂时双腿之间的距离，缓冲杆10-7上套设有第二弹簧10-9，且缓冲杆10-7位于第二弹簧10-9和缓冲板10-3之间的杆体上设有推块10-8。因保护杆8-1在升降时为直线运动，为了提高精度避免误差，两个卡槽10-4之间以及卡槽10-4与壳体10-1内壁之间均设有用于引导腿部进入卡槽10-4的导向轮10-5，所述壳体10-1的底部两侧外壁也设有导向轮10-5，该导向轮10-5较大，针对误差较大的情况，保护杆8-1的底端滑动设置在壳体10-1顶壁的第一滑槽13内，缓冲杆10-7的顶端滑动设置在壳体10-1内壁的第一滑槽13内，以通过导向轮10-5带动壳体10-1或缓冲板10-3移动，进而在壳体10-1下降过程中将位置偏离卡槽10-4的腿部引导入卡槽10-4内，即在导向轮10-5转动时，在摩擦力的作用下，缓冲板10-3或壳体10-1水平方向移动，进而使腿部进入卡槽10-4。所述壳体10-1上设有与总控制器电性连接的紧急开关10-2，当按下该紧急开关10-2时，可将第一腿部限位器10升起复位。

本实施例的工作流程如下：感应板3的第二红外传感器3-1检测输出信号时，则确定最终倒挂人的朝向为朝向该感应板3，在满足触发条件后就会启动横杠2另一侧的第一移动机构8工作，当单杠处在倒挂训练状态并有人倒挂在双杠上时，首先，满足条件后，该条件为一个感应板3的第二红外传感器3-1和对应横杠2上的第一红外传感器2-1同时触发信号则计时器工作并达到规定时间后，总控制器控制第一电机6转动，并根据横杠2上第一红外传感器2-1的信号确定人的位置，使第一移动机构8中的固定架8-2沿丝杠7移动至对应位置，之后总控制器控制第二电机8-3转动，使保护杆8-1向下移动，则保护杆8-1底端的第一腿部限位器10逐渐移动至倒挂的人腿部，并通过第二电机8-3的自锁功能固定，进而保护倒挂的人，使其不易跌落，当倒挂的人在离开时，可沿水平方向抽离自己的腿部，或者通过紧急开关10-2将第一腿部限位器10升起。

实施例2

本实施例是另一种训练装置的实施方式。

如图8至11所示，训练装置包括两组分别设置在横杠2两侧地面的第二移动机构11，每组第二移动机构11包括沿横杠2长度方向排列的多个第二移动机构11，每个第二移动机构11与横杠2内的第一红外传感器2-1一一对应，每个第二移动机构11均包括预埋在地面以下的齿条杆11-1和设在齿条杆11-1顶端的第二腿部限位器12，第二腿部限位器12在不工作时与缓冲垫4的上表面平齐，不影响缓冲垫4的正常使用，齿条杆11-1的顶端伸入缓冲垫4内，且齿条杆11-1上啮合有齿轮11-2，齿轮11-2套设在第三电机11-3传动轴上，第三电机11-3与总控制器电性连接，所述第二腿部限位器12包括限位板12-1，限位板12-1的顶部开有两个凹槽12-2，凹槽12-2内设有多个弧形的橡胶垫12-4和连接在凹槽12-2内侧的伸缩杆12-5，多个橡胶垫12-4相互拼接组成供腿部进入的容腔12-7，位于凹槽12-2顶部两侧的橡胶垫12-4上铰接有可扣合在容腔12-7顶部的限位盖12-6，限位盖12-6的铰接点上套设有扭簧，限位板12-1上位于限位盖12-6的上方设有限位座12-8，限位座12-8可对限位盖12-6限位，防止限位盖12-6向上翻转，凹槽12-2的底部连通有缓冲槽12-3，位于凹槽12-2底部的橡胶垫12-4可通过其上的伸缩杆12-5进出缓冲槽23-3，限位座12-8的表面设有朝向容腔12-7倾斜的倾斜面，倾斜面上朝向容腔12-7的方向排列分布有多个滚轴12-9，齿条杆11-1的顶端滑动设置在限位板12-1底部的第二滑槽14或内，当腿部与容腔12-7的位置出现偏差时，可通过限位座12-8纠正，即限位板12-1在摩擦力的作用下水平方向移动，使人的腿部与容腔12-7对其，两个容腔12-7之间的距离为一般人双腿之间的距离，伸缩杆12-5由外杆和内杆组成，内杆通过第三弹簧固定在外杆中，且位于凹槽12-2底部的橡胶垫12-4上的伸缩杆12-5其外杆固定在缓冲槽12-3的槽壁上。

本实施例的工作流程如下：感应板3的第二红外传感器3-1检测输出信号时，则确定最终倒挂人的朝向为朝向该感应板3，在满足触发条件后就会启动横杠2另一侧的第二移动机构11工作，当单杠处在倒挂训练状态并有人倒挂在双杠上时，首先，满足条件后，该条件为感应板3内的第二红外传感器3-1和其对应横杠2上的第一红外传感器2-1同时触发输出信号，则计时器开始工作并达到规定时间后，总控制器控制对应的那个第二移动机构11的第三电机11-3转动，进而齿条杆11-1向上移动，则第二腿部限位器12向上移动至腿部依次进入容腔12-7和缓冲槽12-3，当腿部进入缓冲槽12-3时，限位盖12-6在扭簧的作用下顺利复位，最终阻挡在容腔12-7的上方，即腿部的上方，避免倒挂的人跌落单杠，倒挂的人在离开时，可沿容腔12-7的前后方向抽离腿部。

所述实施例1和2中，在训练装置满足启动条件时，如果检测到对应位置的压力传感器4-1触发输出信号，则均不启动训练装置，直至压力传感器4-1的信号消失为止，并且一个感应板3的第二红外传感器3-1和对应位置的横杠2上的第一红外传感器2-1同时触发信号，此时满足了触发训练装置的条件，但是当另一个感应板3中的第二红外传感器3-1也触发信号则均不启动训练装置，直至另一个感应板3的第二红外传感器3-1信号消失为止。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。