題-1_100_100.jpg)
基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于人機(jī)工程的新型爬行鍛煉機(jī)
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 在物質(zhì)水平突飛猛進(jìn)的今天，人們對健身和運(yùn)動的需求愈加明顯，對健身器械的要求不僅是能夠?qū)崿F(xiàn)簡單的身體鍛煉，還要能夠?qū)ι眢w進(jìn)行調(diào)節(jié)和預(yù)防一些疾病。該爬行鍛煉機(jī)通過四個爬步帶——兩個上肢和兩個下肢爬步帶的連續(xù)運(yùn)動，手掌和腳底分別與爬步帶接觸，使用戶在上面實(shí)現(xiàn)多種爬行鍛煉。該設(shè)備具有廣泛的實(shí)用性和適用性，可用于多種人群；應(yīng)用場所也比較廣泛，例如：家庭的日常鍛煉，醫(yī)院的康復(fù)治療，健身會所等。
- 詳細(xì)介紹：
- 1.1研發(fā)背景 隨著人類社會的不斷發(fā)展和當(dāng)前人們生活節(jié)奏的不斷加快，各種由于缺少運(yùn)動和長期不良姿態(tài)引發(fā)的身體問題愈加嚴(yán)重地干擾著人們的生活，如頸椎病、冠心病、腰椎病等。巴西著名專家卡爾旺博士對各種爬行動物進(jìn)行了詳細(xì)的觀察研究，發(fā)現(xiàn)爬行動物很少有動脈硬化、腰椎病、冠心病、痔瘡、下肢靜脈曲張等疾病。科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)：人在站著運(yùn)動或工作中，由于脊柱受垂直的力比較大，時間長了自然會導(dǎo)致頸椎出現(xiàn)問題，逐步演變?yōu)轭i椎??；人在站立或直立行走時，由于大腦所處位置高于心臟，給心臟的供血帶來了很大的壓力，從而引發(fā)很多的危害，例如：短暫缺氧，頭暈乏力等；同時由于心臟的供血壓力比較大，也極易引起心臟上的一些問題。通過實(shí)際試驗(yàn)研究，綜合醫(yī)學(xué)和生理學(xué)，發(fā)現(xiàn)爬行是一種很全面的全身運(yùn)動，可有效地減少和治愈一些由于長時間站立或直立運(yùn)動引發(fā)的疾病，彌補(bǔ)人類直立行走后身體其他部位得不到鍛煉之不足。爬行使人在活動中回到原始動作姿勢，頭部和心臟處于等高位置；爬行時，內(nèi)臟向下壓迫胸、腹前壁，使呼吸肌得到了鍛煉，呼吸器官的功能也得到了改善，胸式呼吸和腹式呼吸負(fù)荷都比較均衡；；肺內(nèi)的氣體交換充分，血液中的氧量增多，從而使新陳代謝增強(qiáng)；支撐頭部重量的頸、背部肌肉群也得到了鍛煉，改善了脊柱的姿勢，使全身的血液回流通暢，有利于對身體各器官的血液供應(yīng)；身體重量分散到四肢，可大大減輕腰椎的垂直負(fù)重，腹部和腰部肌肉明顯變得結(jié)實(shí)，彈性也大大增強(qiáng)；爬行運(yùn)動可矯正脊柱歪斜，防治腰肌勞損、腰椎部疾病、坐骨神經(jīng)痛、下肢靜脈曲張、上臂肌肉萎縮、消化不良等病，對關(guān)節(jié)炎等疾患也有療效；爬行的長處在于脊柱及腹的運(yùn)動強(qiáng)度都比較大，可同時進(jìn)行腰腹運(yùn)動。 2011年4月20日中央電視臺中文國際頻道《中華醫(yī)藥》欄目組又對爬行鍛煉的好處做了進(jìn)一步的闡述。有資料說，直立姿勢的時候，脊柱擔(dān)負(fù)著身體60%以上的重量，成為身體的薄弱環(huán)節(jié)。而人體血液的70%，在這種情況下也是低于心臟位置的，這樣不利于血液回流到心臟的。而頭部位于身體的最高處，也是極易缺血的，所以不少生理學(xué)家認(rèn)為冠心病、高血壓、還有脊椎病等等都與直立有關(guān)系。但是當(dāng)爬行的時候，他讓身體的頭部和心臟有垂直方向變成了一個水平方向，重心降低了，這樣血液回流心臟以及上達(dá)頭部就變得比較舒暢了。心臟的供血量增加了，胸悶、心慌等等這樣一些狀態(tài)自然就會有所改善了。欄目組介紹的爬行鍛煉的好處： （一） 頭部供血量增加了，記憶力就容易增強(qiáng)，也有利于改善視力，防止頭發(fā)變白。（二）此外，爬行因?yàn)榘焉眢w重量分散到了四肢，使得頸椎、腰椎的負(fù)擔(dān)也大大減輕了，這樣就有利于防治各種頸椎病變的。（三）爬行時，腹部器官的受力方向也發(fā)生了改變，這樣可以減少內(nèi)臟的壓力，增強(qiáng)內(nèi)臟功能，腸胃功能也會因此而增強(qiáng)，自然就有利于緩解便秘了。 1.2 需求特征 隨著人們健康理念的不斷增強(qiáng)，很多群體對在任何時間、任何空間、進(jìn)行全面而有用的健身需求越來越迫切。但由于設(shè)計理念和關(guān)鍵技術(shù)的原因，健身器材和健身方法還存在著嚴(yán)重的局限性。式樣不同，功能各異的健身器材層出不窮，但是否能夠最大限度的緩解身體由于缺乏運(yùn)動而引起的各類疾病的發(fā)生還沒有準(zhǔn)確的定論。但一些較為成熟的技術(shù)可為新的設(shè)計提供靈感，如現(xiàn)有的跑步機(jī)技術(shù)已比較成熟，相對穩(wěn)定的跑步機(jī)技術(shù)為解決爬行的穩(wěn)定性提供了技術(shù)支持?！盎谌藱C(jī)工程的新型爬行鍛煉機(jī)”借鑒前人對人機(jī)工程學(xué)、仿生學(xué)、爬行運(yùn)動和跑步機(jī)技術(shù)設(shè)計的研究成果制作，它既適合于多種人群做全面的健身運(yùn)動，又能夠有效地避免或緩解某些職業(yè)病，對現(xiàn)代社會的進(jìn)步有積極的意義。 1.3 現(xiàn)有爬行的背景技術(shù) 目前在國內(nèi)外對于爬行健身的研究是比較多的，很多醫(yī)生、專家、學(xué)者都對爬行健身的優(yōu)點(diǎn)和效果做了一些比較系統(tǒng)的研究，在爬行運(yùn)動的科學(xué)性和可實(shí)踐性方面都做出了堅實(shí)的理論支持。在實(shí)踐過程中，很多人都對此提出和設(shè)計了一些簡易的爬行鍛煉器，但遺憾的是目前市場上并沒有一款專門針對于爬行運(yùn)動的健身器。通過科技查新，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)已公布的發(fā)明和實(shí)用新型專利、公開發(fā)表的論文中涉及的爬行健身器材較多的都是完全依據(jù)仿生學(xué)原理，例如爬行時必須是左手右腳或右手左腳這樣的交替方式，這樣的設(shè)計對爬行就有了較多的限制，對機(jī)器而言就是去了靈活性和適用性；另外，一些爬行器大多都采用手柄和腳板的方式，在爬行時，身體的重量主要依靠腳和手腕來支撐，一旦機(jī)器運(yùn)行不穩(wěn)極易造成手腕受傷，此外利用手柄和腳板的方式進(jìn)行爬行還極大的限制了爬行鍛煉的適用人群范圍，一些老人和手臂力量較小的人就很不適合或者無法利用這種爬行鍛煉機(jī)械。除了這些手柄、腳踏板式的爬行鍛煉機(jī)外，一些研究者還設(shè)計了一些輔助爬行的設(shè)備，但也因諸多不盡人意之處無法面向市場。 綜上分析，目前市場上爬行鍛煉設(shè)備缺乏的原因如下：一是技術(shù)的不成熟，二是人們還沒有完全認(rèn)識到爬行鍛煉的好處。“基于人機(jī)工程的新型爬行鍛煉機(jī)”具有技術(shù)穩(wěn)定、使用方便、適用性強(qiáng)等特點(diǎn)，在日常運(yùn)動鍛煉中必將更為普遍，具有更為廣闊的市場前景和經(jīng)濟(jì)效益。 1.4 設(shè)計方案 在人機(jī)學(xué)的設(shè)計準(zhǔn)則中，要求本鍛煉機(jī)主要滿足這樣的一些設(shè)計理念：使用安全性、結(jié)構(gòu)簡單合理、外觀美觀優(yōu)雅、一體化設(shè)計完備等。依據(jù)仿生學(xué)原理和人們的爬行習(xí)慣，該鍛煉機(jī)布置有四個觸點(diǎn)，分別為兩個前肢接觸點(diǎn)、兩個下肢接觸點(diǎn)。在仿生學(xué)原理的基礎(chǔ)上，對觸點(diǎn)的運(yùn)動方式做出一些創(chuàng)新和改動，就是四個觸點(diǎn)可以按照自己的需求進(jìn)行個性化的轉(zhuǎn)換和聯(lián)動，打破了資料中人們爬行鍛煉的純仿生，那手腳不許是左右前后相對交替的模式，新模式下更易提高的協(xié)調(diào)性和運(yùn)動的同步性?，F(xiàn)有資料中設(shè)計研究的爬行鍛煉設(shè)備或輔助性設(shè)備大都采用手柄，腳板的觸點(diǎn)方式。該方式在很大程度上阻礙了爬行鍛煉機(jī)走進(jìn)人們的日常鍛煉。為提高鍛煉機(jī)的安全性和適用性，觸點(diǎn)設(shè)計采用目前比較成熟的跑步帶技術(shù)，使人與鍛煉機(jī)的接觸，主要是四肢與四條相對獨(dú)立但又可聯(lián)動的步帶。這樣不僅增加了人體與鍛煉機(jī)接觸面積，而且降低身體的重心，有助于提高運(yùn)動的安全性能。基于人機(jī)工程的新型爬行鍛煉機(jī)有四個相對獨(dú)立且有相互關(guān)聯(lián)的爬步帶，每個爬步帶都有獨(dú)立的動力裝置，以滿足不同時期不同人群的鍛煉需要。其中下肢接觸的兩個爬步帶固定固定于支板板上，上肢接觸的兩個爬步帶通過剪式抬升機(jī)構(gòu)固定于支板，以實(shí)現(xiàn)對人體爬行姿態(tài)最佳效果的調(diào)整。用于固定四個爬步帶的支板，通過電機(jī)、頂桿的抬升裝置可以實(shí)現(xiàn)鍛煉時的坡度調(diào)節(jié)。用于固定四塊爬步帶的支板與底架之間采用液壓推桿元件，通過底架上的折疊機(jī)構(gòu)，可以使鍛煉機(jī)在不用時，方便折疊，節(jié)省空間。傳動爬步帶的設(shè)計主要參考目前相對成熟的跑步機(jī)中的步帶技術(shù)。傳動帶主要通過驅(qū)動電機(jī)帶動帶輪，通過傳動帶帶動橡膠步帶繞于之上的滾筒，進(jìn)而通過滾筒的轉(zhuǎn)動帶動步帶的運(yùn)動，位于步帶另一端纏繞的滑動件除了減小阻力，帶動步帶旋轉(zhuǎn)外，在滾動件兩端設(shè)置的螺栓張緊裝置還有利調(diào)節(jié)步帶的松緊程度，改變了依靠專門的張緊輥來調(diào)整松緊程度的需要。同時，減輕了一整個裝置的質(zhì)量，更利于實(shí)現(xiàn)本鍛煉機(jī)的一體化設(shè)計。 1.5 設(shè)備優(yōu)勢 隨著人們生活節(jié)奏的加快和對健康理念認(rèn)識的逐步加深，在日常的運(yùn)動和鍛煉中更加注重效果，在日常的辦公場所、生活場所和娛樂健身會所，人們對能夠全面健身且可以有效緩解工作壓力、減少職業(yè)性脊椎病的爬行鍛煉機(jī)的需求會不斷地提高。“基于人機(jī)工程的新型爬行鍛煉機(jī)”正是提供這樣的服務(wù)，并具有如下的優(yōu)勢： ■科學(xué)性：該設(shè)備是在醫(yī)學(xué)、生理學(xué)、仿生學(xué)和機(jī)械設(shè)計理論的充分論證下設(shè)計制作的，無論是作用機(jī)制和作用效果都有科學(xué)的依據(jù)。爬行的好處現(xiàn)已有醫(yī)學(xué)和身理學(xué)上的充分論證，我們的設(shè)備就是在此基礎(chǔ)上設(shè)計制作的，再者我們立足于現(xiàn)在比較成熟的跑步機(jī)技術(shù)，避開了目前出現(xiàn)在資料上的一些設(shè)備的不足，結(jié)合“人機(jī)工程學(xué)”設(shè)計制作的“基于人機(jī)工程的新型爬行鍛煉機(jī)”在具有完備的科學(xué)性的基礎(chǔ)上又具有一定的新穎性 ■結(jié)構(gòu)簡單：該新型爬行鍛煉機(jī)利用電機(jī)帶動四個爬步帶的連續(xù)運(yùn)動，手掌和腳底分別與爬步帶接觸，該設(shè)備還可以使用戶在上面實(shí)現(xiàn)多種爬行鍛煉模式，例如：左上肢和右下肢同步運(yùn)動，右上肢和左下肢同步運(yùn)動；上肢不動，下肢做運(yùn)動；上肢同步運(yùn)動，下肢同步運(yùn)動。通過靈活的轉(zhuǎn)換和聯(lián)動，使四個爬步帶可以按照個體需求進(jìn)行不同肢體的運(yùn)動和實(shí)現(xiàn)不同的運(yùn)動方式，在結(jié)構(gòu)簡單的基礎(chǔ)上滿足了多方式的爬行運(yùn)動。 ■適用性強(qiáng)：新型爬行鍛煉機(jī)采用了高度集成的一體化設(shè)計，采用多檔級調(diào)速設(shè)置和主被動運(yùn)行模式，擴(kuò)大和強(qiáng)化了該新型爬行鍛煉機(jī)的適用范圍。多檔級調(diào)速和主被動運(yùn)行模式使該鍛煉機(jī)可用于多種人群；高度集成的一體化設(shè)計可使設(shè)備適用于多種場合，諸如：家庭、辦公場所、醫(yī)院康復(fù)治療中心和健身會所等。 ■廣闊的市場性：當(dāng)前市場上還沒有用于爬行鍛煉的設(shè)備或機(jī)械，基于人機(jī)工程的新型爬行鍛煉機(jī)有著很大的發(fā)展空間，即可健身又可以預(yù)防或治愈一些疾病的設(shè)計理念，使得該鍛煉機(jī)械能在較短的時間內(nèi)贏得多種人群的市場。以上海市為例：2011年3月、4月我們對上海市閔行區(qū)、徐匯區(qū)、浦東新區(qū)和寶山區(qū)的800個個人、350個家庭、100家公司、20家醫(yī)院和30家健身會所以問卷形式進(jìn)行了調(diào)研，調(diào)研結(jié)果發(fā)現(xiàn)：55%的人愿意試用、21%的人愿意購買本設(shè)備、20%的家庭、30%的公司、10%的醫(yī)院和20%的健身會所愿意試用或購買本設(shè)備。由此可知該“基于人機(jī)工程的新型爬行鍛煉機(jī)”有著廣闊的市場前景和良好的經(jīng)濟(jì)效益。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 一、設(shè)計的目的人在爬行時，上下肢和腰腹部的肌肉群均需參與運(yùn)動，這對全面發(fā)展身體素質(zhì)，提高身各關(guān)節(jié)的靈活性有積極的作用。爬行時脊柱及腹的運(yùn)動強(qiáng)度都比較大，可同時進(jìn)行腰腹運(yùn)動；并且胸式呼吸和腹式呼吸負(fù)荷都比較均衡；頸部運(yùn)動也較大，可彌補(bǔ)人類直立行走后身體其他部位得不到鍛煉之不足。而設(shè)計本新型爬行鍛煉機(jī)的目的正是為了使人在活動中回到原始動作姿勢，使頭部和心臟的位置降低，使全身的血液回流通暢，有利于對身體各器官的血液供應(yīng)；也是為了彌補(bǔ)該類健身產(chǎn)品在國內(nèi)外市場上的空白。二、設(shè)計的基本思路本爬步機(jī)的設(shè)計思路是通過四個爬步帶——兩個上肢和兩個下肢爬步帶的連續(xù)運(yùn)動，手掌和腳底分別與爬步帶接觸，使用戶在上面實(shí)現(xiàn)多種爬行鍛煉模式。三、創(chuàng)新點(diǎn) 1．爬行鍛煉的概念設(shè)計 2．設(shè)計的首創(chuàng)性和獨(dú)創(chuàng)性 3．基于人機(jī)工程的理念設(shè)計 4．多檔級變速基礎(chǔ)上的聯(lián)動轉(zhuǎn)換 5．多方式運(yùn)動組合和多用途轉(zhuǎn)換四、技術(shù)關(guān)鍵爬步機(jī)設(shè)計的技術(shù)關(guān)鍵是通過四個爬步帶的連續(xù)運(yùn)動和非同步運(yùn)動之間的轉(zhuǎn)換，設(shè)置切實(shí)有效保護(hù)裝置，在運(yùn)動中防止使用者在運(yùn)動中因各種原因?qū)е碌囊馔?。五、主要技術(shù)指標(biāo) 1．輸出功率：連續(xù)輸出功率1.5-2.0Hp。 2．承載重量50-150kg。 3．速度范圍：0-8Km/h。 4．坡度調(diào)節(jié)：0-30°。 5．有效爬步帶面積：前步帶：2*600*800mm 后步帶：2*600*1200mm
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 科學(xué)性： 1. 爬行健身可將全身重量分散到四肢，以減輕身體各部位，尤其是頸椎、腰椎的負(fù)擔(dān)大大減輕。對防治腰椎部疾病、腰肌勞損以及多種頸、肩、脊柱病有一定的療效。 2. 人體直立時，心臟要推動血液循環(huán)，就要克服血液的重力影響。與此相比，爬行時由于心臟及其以上部位位置的降低，有利于全身的血液循環(huán)，對防治心血管疾病有積極作用。 3．爬行時頭部經(jīng)常得以下垂，血流量增加，能有效地改善大腦的血液循環(huán)可刺激大腦，阻止和延緩腦細(xì)胞的退化過程，對預(yù)防老年癡呆癥十分有益。 先進(jìn)性：現(xiàn)已公布的發(fā)明和實(shí)用新型專利、公開發(fā)表的論文中涉及的爬行健身器材較多的都是采用手柄和腳板的方式，在爬行時，身體的重量主要依靠腳和手腕來支撐，一旦機(jī)器運(yùn)行不穩(wěn)極易造成手腕受傷。我們的先進(jìn)性在于參考跑步機(jī)的傳動方式，將爬行的觸點(diǎn)設(shè)置為步帶形式，為鍛煉者提供更為平穩(wěn)均勻的受力接觸點(diǎn)。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 在2011年3月23日，基于人機(jī)工程的新型爬行鍛煉機(jī)在教育部科技查新工作站（Z14）完成了科技查新，并獲得相關(guān)的科技查新報告。查新結(jié)論：在國內(nèi)外公開發(fā)表的文獻(xiàn)中，未見與委托課題類似的基于人機(jī)工程學(xué)的有四個相互獨(dú)立的爬步帶組成的新型爬行鍛煉機(jī)的課題。因此，該查新項(xiàng)目的研究內(nèi)容具有新穎性。
作品所處階段
- 運(yùn)行測試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專利權(quán)轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 實(shí)物 圖紙 現(xiàn)場演示 圖片
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 當(dāng)前市場上還沒有用于爬行鍛煉的設(shè)備或機(jī)械，基于人機(jī)工程的新型爬行鍛煉機(jī)有著很大的發(fā)展空間，即可健身又可以預(yù)防或治愈一些疾病的設(shè)計理念，使得該鍛煉機(jī)械能在較短的時間內(nèi)贏得多種人群的市場。以上海市為例：2011年3月、4月我們對上海市閔行區(qū)、徐匯區(qū)、浦東新區(qū)和寶山區(qū)的800個個人、350個家庭、100家公司、20家醫(yī)院和30家健身會所以問卷形式進(jìn)行了調(diào)研，調(diào)研結(jié)果發(fā)現(xiàn)：55%的人愿意試用、21%的人愿意購買本設(shè)備、20%的家庭、30%的公司、10%的醫(yī)院和20%的健身會所愿意試用或購買本設(shè)備。由此可知該“基于人機(jī)工程的新型爬行鍛煉機(jī)”有著廣闊的市場前景和良好的經(jīng)濟(jì)效益。
同類課題研究水平概述
- 經(jīng)國內(nèi)外文獻(xiàn)搜索和科技查新，確定這方面的資料及其稀少，只找到與國內(nèi)實(shí)用新型專利相似的幾項(xiàng)、我們以專利進(jìn)行比較說明。(專利名稱：一種爬步機(jī)，專利申請?zhí)枺?00820035717.x，2009年2月25日授權(quán)，授權(quán)公告號：CN201197864X)。 該專利介紹：一種爬步機(jī)，設(shè)有個機(jī)架，機(jī)架上設(shè)有個臺面，在臺面上布置有一左一右兩個腳踏板和左一右一兩個手柄，兩個腳踏板和兩個手柄通過連桿與設(shè)在臺面下的傳動裝置相接。所述傳動裝置包括兩個與左右手柄連接的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和兩個與左右腳踏板連接的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，左右腳踏板和左右手柄分別通過連桿與所述曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的滑塊固定連接。提供了一種專用于爬行鍛煉的設(shè)備，通過電機(jī)帶動兩個腳踏板和兩個手柄做前后移動，模仿動物的爬行和跑的動作，左手與右腳聯(lián)動，右手與左腳聯(lián)動。采用兩個腳踏板和兩個手柄的方式布置，其左手與右腳聯(lián)動，右手與左腳聯(lián)動。采用手柄的缺陷是：爬行動作時，手部有時需與地面脫離，手柄的設(shè)置恰恰是這個動作的障礙；手柄具有一定的高度，鍛煉時易損傷關(guān)節(jié)。腳踏板的設(shè)置也具有上述的缺陷。除了這些手柄、腳踏板式的爬行鍛煉機(jī)外，一些研究者還設(shè)計了一些輔助爬行的設(shè)備，但也因諸多不盡人意之處無法面向市場。
