[发明专利]一种用于失重环境的柔索驱动航天员划船训练器的使用方法

说明书

本发明涉及一种训练器的使用方法，包括负载控制单元、船桨单元、座椅单元、虚拟显示单元，负载控制单元由柔索缠绕轮、电机支架、力矩电机和导向轮组成；船桨单元由船桨、船桨支架组成，船桨通过球铰机构船桨支架连接；座椅单元由座椅、导轨、拉伸弹簧和脚踏板组成；虚拟显示单元主要由显示屏组成。本发明利用负载控制单元模拟运动阻力，通过柔索将负载力传递给船桨，模拟船桨在水中划动时受到的运动阻力。划船训练器模块化设计，便于运输和安装；采用柔索作为传动元件，训练时舒适、安全；通过虚拟显示单元，提高训练的人机交互性和娱乐性。本发明结构简单、质量体积小，可用于航天员在太空中的体育训练。

技术领域

本发明涉及航天生命科学领域，特别涉及一种用于失重环境的柔索驱动航天员划船训练器的使用方法。

背景技术

目前，我国正在建设规模较大、长期有人参与的国家级太空实验室，介时我国航天员将在太空失重中进行太空作业，航天员的身体健康状况将成为决定其在空间站内工作效率高低的至关重要的因素。然而，航天员健康在太空中会受到失重、真空、辐射等严酷太空环境的考验，其中失重对身体的影响是无法避免的。研究表明：失重会导致航天员生理和心理等方面一系列的问题，严重时甚至能威胁到航天员的生命。

目前，航天员主要通过企鹅服、自行车功量计、抗阻力训练器及太空跑台等体育训练措施对抗失重产生的影响。然而，当前的训练设备大都是让航天员重复枯燥的简单运动，人机交互以及娱乐性都较差，使得训练效果大大的降低。划船训练对人体关节冲击小，能够改善心肺功能，促进血液循环，锻炼全身肌肉，提高中枢神经对全身肌肉的支配效果，适合航天员在失重环境中开展实施，提高训练效果。目前，国内外相关专利中：一种双桨划船训练器（CN201320103131.3），通过电磁阻力器模拟划船时的阻力，然后利用齿轮、皮带等构件将阻力传递给人体；多功能划船训练器（CN200820107173.3），可模仿实船的前后移动和左右晃动以及对划船者下肢力量的控制和运用进行仿真训练，通过导轨的滑阻、扇叶的风阻以及电机的磁阻提供运动阻力；健腹划船组合训练器（CN201520046106.5）通过弹性组件模拟运动阻力。目前的划船训练器材运动形式简单，多使用风轮或摩擦阻尼器作为运动负载，同时无法真实地模拟划船运动的实际运动状态和负载的变化。此外，当前地面上通用的划船训练器体积和质量较大，安装操作复杂，不便于运输、安装和操作，不适于在寸土如金的航天器内使用。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种用于失重环境的柔索驱动航天员划船训练器的使用方法，解决了现有太空失重环境下训练器械效果不明显，训练器互动性、适应性和可调节性能差等缺点，不仅适用于太空失重环境中的航天员，同时也适用于需要进行康复训练或正常锻炼的普通人。

本发明提到的一种用于失重环境的柔索驱动航天员划船训练器，包括三个负载控制单元、船桨单元、座椅单元、虚拟显示单元部分，其中，负载控制单元由柔索缠绕轮、电机支架、力矩电机和导向轮组成，柔索缠绕在柔索缠绕轮上并经过导向轮改变传递方向，柔索的末端与船桨末端相连，柔索的伸缩量通过电机末端编码器测量；

船桨单元由船桨、船桨支架组成，船桨通过球铰机构与船桨支架连接，柔索与船桨末端通过套筒连接，柔索穿过可自由转动的套筒与船桨上相连，通过螺母挡圈限制柔索的径向滑动；

座椅单元由座椅、导轨、拉伸弹簧和脚踏板组成，座椅可在导轨上滑动，通过拉伸弹簧与脚踏板连接，自由状态下，座椅被拉紧在导轨前部，训练时，拉伸弹簧提供运动阻力以及座椅归位的恢复力，对航天员腿部和腰腹部肌肉进行有效训练；

虚拟显示单元部分主要由显示屏组成，控制系统根据三根柔索的伸缩量可以确定船桨的位置，显示屏模拟虚拟水面，并实时显示船桨在水中位置，同时，显示屏还显示人体生理数据，供相关人员监测和分析。