基于泡沫轴的缓解运动性肌肉疲劳的智能化机械臂设计研究

【作者】 宋磊刚； 何海燕；

【机构】 河北体育学院；

【摘要】 研究目的:肌肉疲劳的快速恢复对经常参与体育锻炼的人和高强度训练的运动员十分重要,泡沫轴作为一种经济、便捷、无创的自我放松工具,具有良好的效果。然而,传统的泡沫轴练习需要人工操作,存在一定的局限性,如练习动作较难做到统一和规范、泡沫轴与身体之间的压力随泡沫轴滚动而发生变化不易做到根据需求控制等问题。本研究旨在设计一种以泡沫轴为核心的智能化放松肌肉机械臂,提升泡沫轴使用的效率和效果,提供更好的缓解运动性肌肉疲劳的解决方案。研究方法:本研究采用问卷调查、文献综述、设计创新和技术实现等方法。首先,以问卷调查的方式,收集运动员、教练员、健身教练以及健身会员的意见,以全面了解泡沫轴在运动性肌肉疲劳恢复的中的实际需求、存在的问题以及应用情况,为进一步的研究奠定基础。然后进行广泛的文献综述,分析泡沫轴在肌肉疲劳恢复领域的应用现状和局限。最后,基于现有的泡沫轴设计局限,提出一种结合机械臂智能控制的肌肉放松方案。研究结果:问卷调查和文献综述发现泡沫轴在运动性肌肉疲劳方面有较为广泛的使用,但存在问题若干问题,如操作不便、规范性难以把握以及主动操作较为辛苦等,需要改进以增强其易用性、确保标准化应用,并且减少用户的体力负担,从而提升整体的恢复效果和用户体验。根据当前泡沫轴在缓解运动性肌肉疲劳中存在的问题,本研究提出了一个智能化机械臂设计方案,该方案包括以下关键设计要点:(1)自适应调节系统:利用传感器实时监测肌肉状态,自动调整机械臂的压力和速度,确保个性化放松。(2)多自由度机械臂设计:采用多关节设计,使机械臂能够模拟人工操作,覆盖身体多个部位。(3)智能控制算法:结合人体工程学和运动生物力学原理,开发智能控制算法,实现滚动路径的优化和滚动力量的精准控制。(4)用户交互界面:设计简洁直观的用户交互界面,用户可以根据自己的需求和偏好设置滚动速度、强度和时间等参数。(5)安全保护机制:设置过载保护和紧急停止功能,确保使用过程中的安全性。研究结论与建议:本研究针对泡沫轴在运动性肌肉疲劳恢复中的局限,提出了一种智能化放松肌肉机械臂的设计方案,通过自适应调节、多自由度机械臂、智能算法、用户交互界面和安全机制等创新点,解决了传统操作的不便和体力负担等局限。建议进一步对该方案进行技术实现与验证,确保其在实际应用中的有效性和安全性。更多还原