本发明涉及人力力量
技术领域：
，具体为一种手部肌肉控制能力测试及锻炼装置。
背景技术：
：随着现代生活节奏的加快，从事各行各业的人们由于工作业务较繁忙，几乎没有花时间和精力进行户外体育锻炼，且在日常生活中，手作为一个整体，而不是单一手指的发力，也就是众人拾柴火焰高的道理，单一手指发力所测量的数据不具有参考意见，本装置模拟人手抓握的过程，描述手部肌肉的整体施力情况及其控制能力，虽然室内的健身器材和测力装置愈发收到人们的欢迎，但是相应的还存在一些问题，就其应用于锻炼腕力的健身器具来讲，大多存在着体积较大，占据一定的空间，同时对于一些因先天或后天疾病、意外损失、不良习惯等造成的手指功能障碍或功能下降人士，或者对于那些要求手指具有超出一般水平的灵活性和力量的人士，需要对手指的控制能力进行有针对性专门的锻炼和测试；现有技术中的肌肉测力装置无法既锻炼腕部，又测量手指指力及其控制能力，而且结构复杂，测量数据不准确。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，通过指力薄膜传感器和单片机系统测量指力，利用矩阵数据解析法得到综合得分，对肌肉控制能力进行量化，同时，手通过传感器将发力得到的曲线对测试曲线进行描摹，练习发力，进一步巩固肌肉的控制能力，配合旋转体，可对手腕腕力及手腕灵活性进行锻炼，可有效解决
背景技术：
中的问题，可以有效解决
背景技术：
中的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种手部肌肉控制能力测试及锻炼装置，包括单片机可触显示器、上壳体、弹性保护圈、指力薄膜传感器、下壳体和可调安全腕绳，上壳体上表面设有单片机可触显示器，单片机可触显示器下端设有单片机，单片机位于上壳体内部，上壳体下端通过卡接的方式与下壳体连接，上壳体和下壳体组成内部中空的球形结构，且上壳体和下壳体的连接处外表面设有弹性保护圈，弹性保护圈外表上均匀设有指力薄膜传感器，且下壳体上固定有可调安全腕绳。进一步的，上壳体与下壳体连接处内部设有支撑环，支撑环与旋转件连接，且旋转件位于上壳体和下壳体组成的中空球体的中心位置。进一步的，旋转件中旋转轴两侧设有感测器，感测器与单片机连接。进一步的，指力薄膜传感器为圆形电阻式薄膜压力传感器，且指力薄膜传感器直径为10mm、量程为50g-2000g,指力薄膜传感器中间为贴合指腹的曲面结构。进一步的，上壳体上表面设有电源控制开关和usb接口，且电源控制开关和usb接口分别位于单片机可触显示器左右两侧。进一步的，下壳体下端设有圆形通孔，且旋转件的外边缘突出下壳体的圆形通孔一部分。与现有技术相比，本发明的有益效果是：本手部肌肉控制能力测试及锻炼装置，具有以下好处：1、本发明上设置了单片机，单片机的控制分为指力测试模块和腕力测试模块，指力测试时可将施力向量和测试向量对应于最近五秒内的元素绘制成两条曲线图，其中测试向量所绘制的曲线图为随时间流动的“测试曲线”中最近五秒内的部分，这样测试者可通过控制肌肉发力调节施力向量所绘制的曲线图与测试向量的“测试曲线”进行描摹，结合六项指标进行综合得分，可实现对肌肉控制能力的锻炼和定量测量。2、本发明上设置了指力薄膜传感器，使用者可根据手掌的大小将多个指力薄膜传感器调节到适合的位置，且通过指力薄膜传感器与使用者手指的完美贴合，再加上可调安全绳，使得装置在使用过程中不易掉落，避免造成器械的损坏，使用圆形薄膜传感器可以很好的适应接触面的变化，由于薄膜传感器的易曲性、柔韧性、轻便性，以此使得指力薄膜传感器可以更全面且精准的解决指力的测量问题。3、本发明上设置了旋转件，旋转件为传统的腕力球中的旋转件，当操作者测量腕力时，将单片机将模式切换成腕力测试模块，操作者只需人工拨动旋转件，旋转件快速旋转起来，随机将下壳体的圆形通孔朝下，即可进行手腕锻炼，在锻炼的同时，通过旋转件转轴两侧的感测器，将使用者的旋转力量信息传输到单片机，单片机将信息传输给单片机可触显示器，以此完成对操作者进行腕部力量的一个实时检测。附图说明图1为本发明结构示意图；图2为本发明爆炸结构示意图。图中：1单片机可触显示器、2上壳体、3弹性保护圈、4指力薄膜传感器、5下壳体、6可调安全腕绳、7支撑环、8旋转件、9感测器、10电源控制开关、11usb接口、12单片机。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1-2，本发明提供一种技术方案：一种手部肌肉控制能力测试及锻炼装置，包括单片机可触显示器1、上壳体2、弹性保护圈3、指力薄膜传感器4、下壳体5和可调安全腕绳6，上壳体2上表面设有单片机可触显示器1，单片机可触显示器1下端设有单片机12，单片机位于上壳体2内部，上壳体2下端通过卡接的方式与下壳体5连接，上壳体2和下壳体5组成内部中空的球形结构，且上壳体2和下壳体5的连接处外表面设有弹性保护圈3，弹性保护圈3外表上均匀设有指力薄膜传感器4，且下壳体5上固定有可调安全腕绳6，操作者将可调安全腕绳6套至使用者腕部，避免装置在肌肉测量和腕部锻炼时掉落而损坏，上壳体2与下壳体5连接处内部设有支撑环7，支撑环7与旋转件8连接，且旋转件8位于上壳体2和下壳体5组成的中空球体的中心位置，腕部锻炼时，旋转件8中旋转轴两侧设有感测器9，感测器9与单片机12连接，单片机12将接受到的数据显示在单片机可触显示器1上，腕部测量时，将下壳体5的圆形通孔朝上，操作者用大拇指沿旋转件8的中心槽的位置快速拨动，以此达到一定速度后，随即将下壳体5的圆形通孔朝下，顺势转动手腕并逐渐加力，直到能感受到旋转件8的速度不断加快，同时通过旋转件转轴两侧的感测器9，将使用者的旋转力量信息传输到单片机12，单片机12将信息传输给单片机可触显示器1，以此完成对操作者进行腕部力量的一个实时检测。指力薄膜传感器4为圆形电阻式薄膜压力传感器，且指力薄膜传感器4直径为10mm、量程为50g-2000g,指力薄膜传感器4中间为贴合指腹的曲面结构，使用者可根据手掌的大小将多个指力薄膜传感器4调节到适合的位置，与手指完美贴合，再加上可调安全绳6，使得装置在使用过程中不易掉落，避免造成器械的损坏，使用圆形薄膜传感器可以很好的适应接触面的变化，由于薄膜传感器的易曲性、柔韧性、轻便性，以此使得指力薄膜传感器4可以更全面且精准的解决指力的测量问题，上壳体2上表面设有电源控制开关10和usb接口11，且电源控制开关10和usb接口11分别位于单片机可触显示器1左右两侧，usb接口11可用于充电和电脑数据连接传输，方便快捷，下壳体5下端设有圆形通孔，且旋转件8的外边缘突出下壳体5的圆形通孔一部分。单片机12可将指力薄膜传感器4和感测器9分开控制，即当单片机12设置模式为指力测试环节时，旋转件8和感测器9不发生反应，当设置为腕力测试环节时，手动转动旋转件8通过感测器9进行感测，此时指力薄膜传感器4不发生反应，两者相互独立进行。其中，指力测试环节模式下单片机将执行肌肉控制能力测试方法，每一个指力薄膜传感器4一秒内均可匀速读取三次压力示数值，单片机12可将第i个指力薄膜传感器4读取的压力示数值按时间顺序保存成n维向量与此同时可通过单片机12设置不连续出现的方程为y=asin(bt c) h的“测试曲线”，正弦曲线每次出现包含三个连续的完整的周期，每个周期出现秒，其中的参数a，b，c，h可自行设置，t为从0开始逐渐增加的时间，在第j时刻第i个传感器读取一个数值（j=1，2，3…,n）的同时，单片机12记录“测试曲线”在该时刻的一个数值，并建立一个关于的n维向量。单片机12可将各个n维向量通过计算处理为向量，向量和对应于最近五秒内的元素绘制成两条曲线图，其中向量所绘制的曲线图为随时间流动的“测试曲线”中最近五秒内的部分，这样测试者可通过控制肌肉发力调节向量所绘制的曲线图对流动的“测试曲线”进行描摹，可实现对肌肉控制能力的锻炼和定量测量，指力测试环节模式下，单片机的工作包括：一、剔除无效数据单片机可对全部k个传感器所记录的n维向量的全部对应元素，如第1时刻：，又如第2时刻：，再如第n时刻：等进行分析，以第一组元素为例，若则在计算第一组元素（即第一个瞬时时刻）肌肉平均施力情况时，不进行计算，即，否则需要考虑,即，同理可对全部元素进行分析，剔除过小的无效数据，依照上述计算方法可建立肌肉平均施力情况的n维向量。二、精准度分数与持续度分数精准度分数计算法如下：单片机12可自主输入“可计分误差范围”的数值，进行肌肉控制能力的“总分数”计算，设测试者输入“可计分误差范围”大小为，若则“精准度分数”加1，对n维向量和的所有对应元素进行上述计算，即可得到测试者肌肉控制能力的精准度控制能力。持续度分数计算法如下：若使用者连续三次使“精准度分数”增加，则“持续度分数”加1，连续三次得分后，之后再连续使“精准度分数”增加1分，“持续度分数”加1分，（即连续三次得到精准度分数，持续度分数加1，连续四次得到精准度分数，持续度分数加2，连续五次得到精准度分数，持续度分数加3…）由此便可以反应测力者对连续性保持肌肉精准施力的控制程度。三、爆发度分数与细微度分数单片机12可对向量和的数据进行进一步的筛选与分析，由于“测试曲线”所描述的函数y=asin(bt c) h为正弦函数，因此可选取正弦函数波峰部分（即部分）和波谷部分（即部分）进行分析，将向量和的数据进行筛选，将向量满足波峰部分条件的元素按原有顺序组成新的向量，同时将向量对应同一时刻的元素按照相同的顺序组成新的向量，将向量满足波谷部分条件的元素按原有顺序组成新的向量，同时将向量对应同一时刻的元素按照相同的顺序组成新的向量。爆发度分数计算法如下：对波峰部分的两组向量和的元素进行分析，设测试者输入的“可计分误差范围”大小为δ，若(n=0,1,2,3…)则“爆发度分数”加1，对向量和的所有对应元素进行上述计算即可得到测试者肌肉对较大力量的控制程度。细微度分数计算法如下：对波谷部分的两组向量和的元素进行分析，设测试者输入的“可计分误差范围”大小为δ，若(n=0,1,2,3…)则“细微度分数”加1，对向量和的所有对应元素进行上述计算即可得到测试者肌肉控制能力的波谷控制能力，即对细微力量的控制程度。四、反应速度分数与连贯度分数控制器模块可对向量和的数据进行进一步的筛选与分析，由于“测试曲线”所描述的函数y=asin(bt c) h为正弦函数，因此可选取每条正弦函数第一个周期部分，及正弦函数的平衡点附近（即y=h处）进行分析，将每条包含三个周期的正弦函数在第一周期的数据按原有顺序组成新的向量，同时将向量对应的元素按照相同的顺序组成新的向量，将向量满足正弦函数的平衡点附近的元素按原有顺序组成新的向量，同时将向量对应的元素按照相同的顺序组成新的向量。反应速度分数计算法如下：筛选并对每条正弦函数的第一个周期部分的两组向量和的元素进行分析，设测试者输入的“可计分误差范围”大小为δ，若(n=0,1,2,3…)则“灵活度分数”加1，对向量和的所有对应元素进行上述计算，即在曲线刚出现时，对测力者反应到施力的灵敏性进行分析，可得到测试者肌肉控制能力的反应速度水平。连贯度分数计算法如下：筛选并对每条正弦函数的平衡点附近（即y=h处）的两组向量和的元素进行分析，设测试者输入的“可计分误差范围”大小为δ，若(n=0,1,2,3…)则“连贯度分数”加1，对向量和的所有对应元素进行上述计算，因为该处曲线斜率最大，倾斜程度最高，力量变化明显，因此，可分析测试者对施力连贯程度的控制能力。五、确定评判矩阵表格中，确定对比分数：同因素对比的地方打0分，其他因素间，以“行”为基础，逐个和“列”对比，确定分数，“行”比“列”重要，给正分数范围从1到9分，逐级反应相对重要程度，打1分表示两个重要性相当，2分表示“行”重要性微高于“列”，9分表示“行”重要性远高于“列”，若“行”没有“列”重要则打为“列”对“行”重要的分数的倒数。算权重分：把各行的“总分”加起来，得到“总分之和”，再把每行“总分”除以“总分之和”得到h列每一“行”的权重分数，权重分数愈大，说明这个方面最重要。abcdefgh1精准度分数持续度分数爆发度分数细微度分数反应速度分数连贯度分数总分权重%2精准度分数02.251.81.2931.810.1429.113持续度分数0.4400.80.571.330.83.9411.314爆发度分数0.561.2500.711.6715.1914.95细微度分数0.781.751.402.331.47.6621.996反应速度分数0.330.750.60.4300.62.717.787连贯度分数0.561.2510.711.6705.1914.98总分之和34.83 六、计算总分由于精准度分数、持续度分数、爆发力分数、细微度分数、反应速度分数、连贯度分数分别为z1,z2,z3,z4,z5,z6，则可得到肌肉控制能力的总分z总=z1×29.11%＋z2×11.31%＋z3×14.9%＋z4×21.99%＋z5×7.78%＋z6×14.9%以上对综合和的计算，可实现对肌肉控制能力的锻炼和定量测量。在使用时：操作者使用时将可调安全腕绳6套至与手腕处，然后打开电源控制开关10，单片机12可将指力薄膜传感器4和感测器9分开控制，即当单片机12设置模式为指力测试环节时，旋转件8和感测器9不发生反应，当设置为腕力测试环节时，手动转动旋转件8通过感测器9进行感测，此时指力薄膜传感器4不发生反应，两者相互独立进行，进行指力测试时操作者可根据手掌的大小调节指力薄膜传感器4到适合的位置，使指力薄膜传感器4与使用者手指的完美贴合，再加上可调安全绳6，使得装置在使用过程中不易掉落，避免造成器械的损坏，使用圆形薄膜传感器可以很好的适应接触面的变化，由于薄膜传感器的易曲性、柔韧性、轻便性，以此使得指力薄膜传感器4可以更全面且精准的解决指力的测量问题。指力测试时，指力薄膜传感器4将数据传给单片机12，单片机12可将第i个指力薄膜传感器4在第j瞬间读取的压力示数值按时间顺序保存成n维向量，再将各进行处理得到，与此同时可通过单片机12设置不连续出现的方程为y=asin(bt c) h的“测试曲线”，单片机12在记录的同时保存此刻y的数值，并将保存为向量，再将和对应于最近五秒内的元素绘制成两条曲线图，其中向量所绘制的曲线图为随时间流动的“测试曲线”中最近五秒内的部分，这样测试者可通过控制肌肉发力调节向量所绘制的曲线图对流动的“测试曲线”进行描摹，然后通过单片机12自主输入“可计分误差范围”的数值，进行肌肉控制能力的“总分数”计算，设测试者输入“可计分误差范围”大小为，若则“精准度分数”加1，对n维向量和的所有对应元素进行上述计算，即可得到测试者肌肉的精准度控制能力，类似的，由于“测试曲线”所描述的函数y=asin(bt c) h为正弦函数，多次取数对曲线拟合情况进行不同的分析，可得出精准度分数、持续度分数、爆发度分数、细微度分数、反应速度分数与连贯度分数共六项指标，以实现对肌肉控制能力的锻炼和定量测量。当腕部测量时，通过单片机可触显示器1将单片机12调至到腕力测力模块，此时将下壳体5的圆形通孔朝上，操作者用大拇指沿旋转件8的中心槽的位置快速拨动，以此达到一定速度后，随即将下壳体5的圆形通孔朝下，顺势转动手腕并逐渐加力，直到能感受到旋转件的速度不断加快，同时通过旋转件8转轴两侧的感测器9，将使用者的旋转力量信息传输到单片机12，单片机12将信息传输给单片机可触显示器1，以此完成对操作者进行腕部力量的一个实时检测，此装置简单易操作，且同时能测量指力和腕力，为人们提供便利。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。当前第1页1 2 3
技术特征：1.一种手部肌肉控制能力测试及锻炼装置，包括单片机可触显示器（1）、上壳体（2）、弹性保护圈（3）、指力薄膜传感器（4）、下壳体（5）和可调安全腕绳（6），其特征在于：上壳体（2）上表面设有单片机可触显示器（1），单片机可触显示器（1）下端设有单片机（12），单片机（12）位于上壳体（2）内部，上壳体（2）下端通过卡接的方式与下壳体（5）连接，上壳体（2）和下壳体（5）组成内部中空的球形结构，且上壳体（2）和下壳体（5）的连接处外表面设有弹性保护圈（3），弹性保护圈（3）外表上均匀设有指力薄膜传感器（4），且下壳体（5）上固定有可调安全腕绳（6）。
2.根据权利要求1所述的一种手部肌肉控制能力测试及锻炼装置，其特征在于：上壳体（2）与下壳体（5）连接处内部设有支撑环（7），支撑环（7）与旋转件（8）连接，且旋转件（8）位于上壳体（2）和下壳体（5）组成的中空球体的中心位置。
3.根据权利要求2所述的一种手部肌肉控制能力测试及锻炼装置，其特征在于：旋转件（8）中旋转轴两侧设有感测器（9），感测器（9）与单片机（12）连接。
4.根据权利要求1所述的一种手部肌肉控制能力测试及锻炼装置，其特征在于：指力薄膜传感器（4）为圆形电阻式薄膜压力传感器，且指力薄膜传感器（4）直径为10mm、量程为50g-2000g，指力薄膜传感器（4）中间为贴合指腹的曲面结构。
5.根据权利要求1所述的一种手部肌肉控制能力测试及锻炼装置，其特征在于：上壳体（2）上表面设有电源控制开关（10）和usb接口（11），且电源控制开关（10）和usb接口（11）分别位于单片机可触显示器（1）左右两侧。
6.根据权利要求1所述的一种手部肌肉控制能力测试及锻炼装置，其特征在于：下壳体（5）下端设有圆形通孔，且旋转件（8）的外边缘突出下壳体（5）的圆形通孔一部分。
技术总结本发明公开了一种手部肌肉控制能力测试及锻炼装置，包括单片机可触显示器、上壳体、弹性保护圈、指力薄膜传感器、下壳体和可调安全腕绳，上壳体上表面设有单片机可触显示器，单片机可触显示器下端设有单片机，单片机位于上壳体内部，上壳体下端通过卡接的方式与下壳体连接，且上壳体和下壳体的连接处外表面设有弹性保护圈，弹性保护圈外表上均匀设有指力薄膜传感器，通过指力薄膜传感器和单片机，将测得的数据代入肌肉控制能力计算方法中，再加上旋转体对腕部的锻炼，以此使得此装置不仅可对肌肉力量及其控制能力进行测量，也可对手腕腕力及手腕灵活性进行锻炼，且此结构简单易携带可随时随地进行测量和锻炼。
技术研发人员：马春旺;植学林;张明莹;陈茉;韦家璇;胡书玮
受保护的技术使用者：河南师范大学
技术研发日：2021.05.18
技术公布日：2021.08.03
