RU175878U1

RU175878U1 - TRAINING DEVICE FOR Ankle Joint And Shin Muscles

Info

Publication number: RU175878U1
Application number: RU2017110551U
Authority: RU
Inventors: Леонид Самойлович Дворкин; Наталья Ивановна Дворкина
Priority date: 2017-03-29
Filing date: 2017-03-29
Publication date: 2017-12-21

Abstract

Полезная модель относится к устройству для физической подготовки спортсменов, в частности для повышения подвижности в голеностопных суставах и развития силы голени. Тренировочное устройство для голеностопного сустава и мышц голени включает помост, к которому жестко прикреплены два опорных стержня. На них одним концом закреплены опоры для стоп посредством подвижного механизма, обеспечивающего сложные движения опоры для стоп, и другим концом опоры для стоп соединены гибкими тягами с механизмом создания сопротивления нагрузке. При этом механизм создания сопротивления нагрузке размещен в корпусе над помостом и содержит электродвигатель постоянного тока, регулируемый источник тока, подключенный к входу электродвигателя, и задающий элемент, соединенный с регулируемым источником тока. На одном валу с электродвигателем установлены с возможностью регулирования по ширине расстановки голеностопных суставов два канатоведущих шкива, снабженные гибкими тягами. В каждую из опор для стоп встроен тензодатчик, подключенный к пульту управления и механизму создания сопротивления нагрузке. Пульт управления вместе с цифровым индикатором размещены на консоли, установленной в нижней части корпуса. К помосту дополнительно прикреплено кресло с возможностью регулирования по высоте при помощи опорного винта. Подвижный механизм, обеспечивающий сложные движения опоры для стоп, выполнен в виде карданного шарнира и состоит из крестовины и вилки, прикрепленных к верхней и нижней частям карданного шарнира. Регулируемый источник тока выполнен в виде нереверсивного управляемого тиристорного выпрямителя. Задающий элемент выполнен в виде потенциометра. Применение данного технического устройства позволяет повысить эффективность тренировки спортсмена на процесс улучшения подвижности голеностопного сустава и силы мышц голени за счет плавного и оперативного регулирования величины нагрузки с учетом индивидуальных физических возможностей спортсмена и, следовательно, повысить специфические качества проявления моторных способностей. Устройство для улучшения подвижности голеностопного сустава и силы мышц голени безопасно в работе и отвечает требованиям, предъявляемым к спортивным тренажерам.The invention relates to a device for the physical training of athletes, in particular, to increase mobility in the ankle joints and the development of lower leg strength. The training device for the ankle joint and lower leg muscles includes a platform to which two support rods are rigidly attached. They have one end fixed to the foot supports by means of a movable mechanism providing complex movements of the foot support, and the other end of the foot support is connected by flexible rods to the mechanism for creating resistance to the load. In this case, the mechanism of creating resistance to the load is placed in the housing above the platform and contains a DC motor, an adjustable current source connected to the input of the electric motor, and a driving element connected to an adjustable current source. Two traction sheaves equipped with flexible rods are installed on the same shaft with an electric motor with the possibility of adjusting the width of the arrangement of the ankle joints. A strain gauge is connected to each foot support, connected to the control panel and to the mechanism for creating resistance to the load. The control panel along with a digital indicator are located on the console installed in the lower part of the case. An additional chair is attached to the platform with the possibility of height adjustment with the help of a support screw. The movable mechanism, which provides complex movements of the foot support, is made in the form of a cardan joint and consists of a cross and a fork attached to the upper and lower parts of the cardan joint. The adjustable current source is made in the form of a non-reversible controlled thyristor rectifier. The master element is made in the form of a potentiometer. The use of this technical device makes it possible to increase the efficiency of an athlete’s training on the process of improving the mobility of the ankle joint and the strength of the calf muscles due to the smooth and operative regulation of the load taking into account the athlete’s individual physical abilities and, therefore, to increase the specific qualities of motor abilities manifestation. A device for improving the mobility of the ankle joint and the strength of the calf muscles is safe to work and meets the requirements for sports simulators.

Description

Полезная модель относится к устройству для физической подготовки спортсменов, в частности для повышения подвижности в голеностопных суставах и развития силы голени.The invention relates to a device for the physical training of athletes, in particular, to increase mobility in the ankle joints and the development of lower leg strength.

Известно устройство для разработки подвижности голеностопного сустава и стопы, содержащее основание, на котором установлена опора для стопы, повторяющая ее форму, с элементами фиксации стопы. При этом оно содержит пару приводных рычагов, соединенных крепежными элементами с основанием, основание выполнено в виде половины цилиндра, установленного плоской стороной к опоре для столы перпендикулярно ее продольной оси для обеспечения возможности вращательного движения голеностопному суставу, опора для стопы содержит задний ограничитель для обеспечения возможности фиксации стопы в положении, при котором ось вращения голеностопного сустава совпадает с осью вращения цилиндра (свидетельство РФ на полезную модель № 26420, опубликовано 10.12.02 г.).A device is known for developing mobility of the ankle joint and foot, containing a base on which a foot support is installed, repeating its shape, with foot fixation elements. Moreover, it contains a pair of drive levers connected by fasteners to the base, the base is made in the form of a half cylinder mounted flat side to the table support perpendicular to its longitudinal axis to allow rotation of the ankle joint, the foot support contains a rear stop to allow fixation foot in a position in which the axis of rotation of the ankle joint coincides with the axis of rotation of the cylinder (certificate of the Russian Federation for utility model No. 26420, published but December 10, 02).

Недостатком известного устройства являются ограниченные возможности оперативного и точного регулирования нагрузки в процессе тренировки развития подвижности в голеностопном суставе и силы мышц голени спортсмена.A disadvantage of the known device is the limited ability to quickly and accurately regulate the load during training the development of mobility in the ankle joint and the strength of the muscles of the leg of the athlete.

Известное тренировочное устройство для восстановления двигательной активности ног предназначено для использования в спорте и в медицине в послеоперационном и посттравматическом периоде больных с патологией голеностопных суставов и стопы. Механизм виброколебаний стопы выполнен в виде воздействующего на подножку сферического шарнира, который соединен с кривошипом, закрепленным на ведомом валу редуктора, механически связанного с электродвигателем. Подножка шарнирно закреплена на раме с возможностью осуществления взаимно несвязанных вращательных движений в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Рама установлена на основании посредством регулируемых по высоте виброопор и имеет пульт управления режимом движения подножки. Подножка может быть выполнена с резиновой вакуумной прослойкой, закрепленной на ее поверхности, контактирующей со стопой. Рама установлена на основании с возможностью регулирования ее наклона относительно горизонтальной плоскости на 0-15° посредством виброопор с винтовой резьбой (патент РФ на изобретение № 2308307)A known training device for restoring motor activity of the legs is intended for use in sports and medicine in the postoperative and post-traumatic period of patients with pathology of the ankle joints and foot. The mechanism of vibrations of the foot is made in the form of a spherical joint acting on the footboard, which is connected to a crank mounted on the driven shaft of the gearbox, mechanically connected to the electric motor. The footboard is pivotally mounted on the frame with the possibility of mutually unrelated rotational movements in the vertical and horizontal planes. The frame is installed on the base by means of height-adjustable vibration mounts and has a control panel for the mode of movement of the steps. The step can be made with a rubber vacuum layer, fixed on its surface in contact with the foot. The frame is mounted on the base with the possibility of adjusting its inclination relative to the horizontal plane by 0-15 ° by means of vibration mounts with screw threads (RF patent for the invention No. 2308307)

Известно также устройство для разработки движений в голеностопном суставе и мышц стопы и голени (патент РФ на полезную модель № 144670). Сущность полезной модели состоит в том, что устройство для разработки движений в голеностопном суставе и мышц стопы и голени включает основание, опору для конечностей, с элементами для их фиксации с возможностью перемещения опоры относительно оси. Основание прямоугольной формы имеет заднюю стенку, и две боковые, причем в боковых стенках параллельно основанию установлена ось вращения. На оси вращения с помощью кронштейна установлена опорная площадка, на верхней поверхности которой закреплены элементы фиксации для двух стоп. По углам нижней поверхности опорной площадки и верхней поверхности основания установлены пары элементов крепления крайних витков четырех пружин. Устройство снабжено набором тарированных сменных пружин. На каждой из боковых наружных стенок основания по оси вращения опорной площадки установлена круговая шкала с указательными стрелками.A device is also known for developing movements in the ankle joint and muscles of the foot and lower leg (RF patent for utility model No. 144670). The essence of the utility model is that a device for developing movements in the ankle joint and muscles of the foot and lower leg includes a base, support for the limbs, with elements for their fixation with the possibility of moving the support around the axis. The rectangular base has a rear wall, and two side, and the axis of rotation is installed parallel to the base in the side walls. On the axis of rotation with the help of the bracket, a support platform is installed, on the upper surface of which fixing elements are fixed for two feet. At the corners of the lower surface of the support platform and the upper surface of the base, pairs of fastening elements of the extreme turns of the four springs are installed. The device is equipped with a set of calibrated interchangeable springs. On each of the lateral outer walls of the base along the axis of rotation of the supporting platform, a circular scale is installed with the directional arrows.

Недостатком является ограниченные возможности использования набора пружин для оперативного и точного регулирования нагрузки в процессе непосредственного выполнения двигательного действия спортсмена.The disadvantage is the limited ability to use a set of springs for quick and accurate load control in the process of direct execution of the motor action of the athlete.

Задачей предлагаемой полезной модели является расширение арсенала спортивных тренажеров.The objective of the proposed utility model is to expand the arsenal of sports simulators.

Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности тренировки спортсменов за счет плавного и оперативного регулирования нагрузки в широких пределах в процессе двигательного действия спортсмена в зависимости от его индивидуальных особенностей.The technical result of the utility model is to increase the efficiency of training athletes due to the smooth and operational regulation of the load over a wide range in the process of motor action of an athlete, depending on his individual characteristics.

Технический результат достигается при помощи тренировочного устройства для голеностопного сустава и мышц голени, согласно которому к помосту жестко прикреплены два опорных стержня, на которых одним концом закреплены опоры для стоп посредством подвижного механизма, обеспечивающего сложные движения опоры для стоп, и другим концом опоры для стоп соединены гибкими тягами с механизмом создания сопротивления нагрузке; при этом механизм создания сопротивления нагрузке размещен в корпусе над помостом и содержит электродвигатель постоянного тока, на одном валу с которым установлены с возможностью регулирования по ширине расстановки голеностопных суставов два канатоведущих шкива, снабженные гибкими тягами; регулируемый источник тока, подключенный к входу электродвигателя, и задающий элемент, соединенный с регулируемым источником тока; при этом в каждую из опор для стоп встроен тензодатчик, подключенный к пульту управления и механизму создания сопротивления нагрузке, причем пульт управления вместе с цифровым индикатором размещены на консоли, установленной в нижней части корпуса; а к помосту дополнительно прикреплено кресло с возможностью регулирования по высоте при помощи опорного винта. Подвижный механизм, обеспечивающий сложные движения опоры для стоп, выполнен в виде карданного шарнира и состоит из крестовины и вилки, прикрепленных к верхней и нижней частям карданного шарнира. Регулируемый источник тока выполнен в виде нереверсивного управляемого тиристорного выпрямителя. Задающий элемент выполнен в виде потенциометра.The technical result is achieved using a training device for the ankle joint and shin muscles, according to which two support rods are rigidly attached to the platform, on which the foot supports are fixed at one end by means of a movable mechanism providing complex movements of the foot support, and the other end of the foot support is connected flexible rods with a mechanism to create resistance to the load; the mechanism of creating resistance to the load is placed in the housing above the platform and contains a direct current electric motor, on the same shaft with which two traction sheaves equipped with flexible rods are installed with the possibility of adjusting the width of the ankle joints arrangement; an adjustable current source connected to an input of the electric motor, and a driving element connected to an adjustable current source; at the same time, a load cell is built into each foot support connected to the control panel and the mechanism for creating resistance to the load, and the control panel together with a digital indicator are located on the console installed in the lower part of the case; and a chair is additionally attached to the platform with the possibility of height adjustment with the help of a support screw. The movable mechanism, which provides complex movements of the foot support, is made in the form of a cardan joint and consists of a cross and a fork attached to the upper and lower parts of the cardan joint. The adjustable current source is made in the form of a non-reversible controlled thyristor rectifier. The master element is made in the form of a potentiometer.

Новизна предлагаемой полезной модели заключается в том, что устройство позволяет осуществлять двигательные действия в голеностопном суставе в более сложных амплитудах движений за счет совокупного воздействия карданного шарнира и механизма создания сопротивления.The novelty of the proposed utility model lies in the fact that the device allows for motor actions in the ankle joint in more complex amplitudes of movements due to the combined effect of the universal joint and the mechanism for creating resistance.

На фиг. 1 изображен общий вид тренировочного устройства; на фиг. 2 - карданный шарнир, на фиг 3 - опора для ступни.In FIG. 1 shows a general view of a training device; in FIG. 2 - cardan joint, Fig 3 - support for the foot.

К помосту 1 жестко прикреплены два опорных стержня 2. На опорных стержнях 2 закреплены карданные шарниры 3 и опоры для стоп 6. Над помостом 1 в полом коробе 16 размещен механизм создания сопротивления нагрузке, при этом он включает электродвигатель постоянного тока 11; регулируемый источник тока 12, подключенный к входу электродвигателя 11; задающий элемент 13, соединенный с регулируемым источником тока 12, и два канатоведущих шкива 10, установленные на одном валу 15 с электродвигателем постоянного тока 11, причем канатоведущие шкивы 10 установлены с возможностью регулирования по ширине расстановки голеностопных суставов и снабжены гибкими тягами 9, концы которых прикреплены к разъемам 8 опор для стоп 6, в каждую из которых встроен тензодатчик (на фиг. 1 не показаны); к нижней части корпуса 16 прикреплена консоль 17, на которой закреплены цифровой индикатор 18 и пульт управления 14, который подключен к тензодатчикам опор для стоп 6 и задающим элементом - потенциометром 13, а к помосту 1 дополнительно прикреплено кресло 19 с возможностью регулирования по высоте при помощи опорного винта 20. Подвижный механизм, обеспечивающий сложные движения опоры для стоп, выполнен в виде карданного шарнира 3 и состоит из крестовины 22, вилки 21, прикрепленных к верхней 5 и нижней 4 части карданного шарнира. Регулируемый источник тока 12 выполнен в виде нереверсивного управляемого тиристорного выпрямителя. Задающий элемент 13 выполнен в виде потенциометра. Опора для стопы 6, которая состоит из основания 23 и прикрепленных к нему заднего ограничителя 24, гибких ремней 25 для обеспечения прочной фиксации стопы, стержня 26 и разъема 8.Two support rods are rigidly attached to the platform 1. Cardan joints 3 and supports for the feet 6 are fixed on the support rods 2. Above the platform 1 in the hollow box 16 there is a mechanism for creating resistance to the load, while it includes a DC motor 11; adjustable current source 12 connected to the input of the electric motor 11; a driving element 13 connected to an adjustable current source 12, and two traction sheaves 10 mounted on the same shaft 15 with a DC motor 11, and the traction sheaves 10 are mounted with adjustable width of the ankle joints and are equipped with flexible rods 9, the ends of which are attached to connectors 8 of supports for feet 6, in each of which a strain gauge is built-in (not shown in Fig. 1); a console 17 is attached to the lower part of the housing 16, on which a digital indicator 18 and a control panel 14 are attached, which is connected to the load cells of the foot supports 6 and the setting element is a potentiometer 13, and a chair 19 is additionally attached to the platform 1 with the possibility of height adjustment using supporting screw 20. The movable mechanism, providing complex movements of the foot support, is made in the form of a cardan joint 3 and consists of a crosspiece 22, a fork 21 attached to the upper 5 and lower 4 parts of the cardan joint. The adjustable current source 12 is made in the form of a non-reversible controlled thyristor rectifier. The master element 13 is made in the form of a potentiometer. Support for the foot 6, which consists of a base 23 and attached to the rear stopper 24, flexible straps 25 to ensure strong fixation of the foot, the rod 26 and the connector 8.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.

Спортсмен 27 в исходном положении, сидя на сиденье 19, предварительно отрегулировав его по высоте за счет опорного винта 20, посредством пульта управления режимом движения 14 опоры для стоп устанавливает необходимую величину усилия сопротивления перемещения опоры для стоп 6 в вертикальной или горизонтальной плоскостях, выражаемого в килограммах силы. В результате такой установки на управляющий вход регулируемого источника тока 12 поступает сигнал задания. Этот сигнал определяет заданную величину тока в якорной цепи электродвигателя 11. В соответствии с заданной величиной тока электродвигатель 11 развивает вращающий момент на валу 15. Канатоведущие шкивы 10 передают усилие через гибкие тяги 9 на опоры для стоп 6. Стопы спортсмена 27 перед началом движения находятся в нейтральном (естественном) положении, затем спортсмен начинает выполнять движение стоп вверх (тыльное сгибание в пределах от 0 до 20°), вниз (подошвенное сгибание в пределах от 0 до 50°), вращения стопы с поворотом ее подошвой наружу (пронация стопы в пределах - от 0 до 40°), вращение стопы с поворотом ее подошвой внутрь (супинация стопы в пределах от 0 до 55°), преодолевает усилие тяги, которое на протяжении всего подъема остается постоянным, соответствующим заданной величине тока двигателя, если сигнал задания не меняется самостоятельно или тренером. Так, например, если спортсмен не может преодолеть первоначально установленную силу тяги, то тренер (или самостоятельно) может оперативно ее уменьшить, имея возможность восстановить ее значение в любой момент времени, не прерывая выполнение спортсменом заданного упражнения. Посредством пульта управления режимом движения 14 опоры для стоп 6 устанавливают в любой момент времени нужную величину силы сопротивления.The athlete 27 in the initial position, sitting on the seat 19, having previously adjusted it in height due to the support screw 20, by means of the control panel of the movement mode 14 of the foot support sets the necessary force value of the resistance of movement of the foot support 6 in the vertical or horizontal planes, expressed in kilograms strength. As a result of this installation, a control signal is supplied to the control input of the adjustable current source 12. This signal determines the set value of the current in the anchor circuit of the electric motor 11. In accordance with the set value of the current, the electric motor 11 develops a torque on the shaft 15. The traction sheaves 10 transmit the force through the flexible rods 9 to the supports for the stops 6. The athlete's feet 27 are in neutral (natural) position, then the athlete begins to perform the movement of the feet up (back flexion in the range from 0 to 20 °), down (plantar flexion in the range from 0 to 50 °), rotation of the foot with its sole turning outward (pron foot position in the range from 0 to 40 °), rotation of the foot with its sole turning inward (supination of the foot in the range from 0 to 55 °) overcomes the traction force, which remains constant throughout the lift, corresponding to the set value of the motor current, if the task signal does not change independently or by the trainer. So, for example, if an athlete cannot overcome the originally set traction force, then the trainer (or independently) can quickly reduce it, having the opportunity to restore its value at any time without interrupting the athlete's performance of a given exercise. By means of the control panel of the driving mode 14, the supports for the feet 6 set at any time the desired value of the resistance force.

Применение данного технического устройства позволяет повысить эффективность тренировки спортсмена на процесс улучшения подвижности голеностопного сустава и силы мышц голени за счет регулирования величины нагрузки с учетом индивидуальных физических возможностей спортсмена и, следовательно, повысить специфические качества проявления моторных способностей. Устройство для улучшения подвижности голеностопного сустава и силы мышц голени безопасно в работе и отвечает требованиям, предъявляемым к спортивным тренажерам.The use of this technical device allows to increase the efficiency of an athlete’s training on the process of improving the mobility of the ankle joint and the strength of the calf muscles by adjusting the load taking into account the individual physical abilities of the athlete and, therefore, increase the specific qualities of the manifestation of motor abilities. A device for improving the mobility of the ankle joint and the strength of the calf muscles is safe to work and meets the requirements for sports simulators.

Claims

1. A training device for the ankle joint and muscles of the lower leg, containing a platform on which are mounted with the possibility of moving supports for the feet with elements of fixation of the leg and a mechanism for creating a load, characterized in that two supporting rods are rigidly attached to the platform, on which supports are fixed at one end for feet, by means of a movable mechanism providing complex movements of the foot support, and the other end of the foot support are connected by flexible rods to the mechanism of creating resistance to the load; the mechanism of creating resistance to the load is placed in the housing above the platform and contains a direct current electric motor, on the same shaft with which two traction sheaves equipped with flexible rods are installed with the possibility of adjusting the width of the ankle joints arrangement; an adjustable current source connected to an input of the electric motor, and a driving element connected to an adjustable current source; at the same time, a load cell is built into each foot support connected to the control panel of the driving mode and the mechanism for creating resistance to the load, the control panel of the driving mode together with a digital indicator located on the console installed in the lower part of the housing; and a chair is additionally attached to the platform with the possibility of height adjustment with the help of a support screw.

2. A training device for the ankle joint and shin muscles according to claim 1, characterized in that the movable mechanism providing complex movements of the foot support is made in the form of a universal joint and consists of a cross and a fork attached to the upper and lower parts of the universal joint.

3. A training device for the ankle joint and shin muscles according to claim 1, characterized in that the adjustable current source is made in the form of a non-reversible controlled thyristor rectifier.

4. A training device for the ankle joint and shin muscles according to claim 1, characterized in that the master element is made in the form of a potentiometer.