便攜式自動(dòng)化跨欄架的設(shè)計(jì)和研究

高佳倩 王麗麗 汪紀(jì)審 沈青 韓秋紅

摘 要：跨欄跑運(yùn)動(dòng)充滿刺激與挑戰(zhàn)性，是一項(xiàng)較易產(chǎn)生傷病的體育運(yùn)動(dòng)。在實(shí)際訓(xùn)練及比賽過程中，會(huì)由于跨欄架運(yùn)送的不方便，而耗費(fèi)人力物力。本文將介紹一款自動(dòng)調(diào)整、便于折疊、能夠適應(yīng)不同運(yùn)動(dòng)員需求的跨欄架。

關(guān)鍵詞：便攜式；自動(dòng)；跨欄架；準(zhǔn)確

跨欄架是跨欄跑項(xiàng)目的專用器材，它的每一次變革和升級(jí)，都對(duì)該項(xiàng)目的發(fā)展起到推和保障作用。目前比賽廣泛使用的“L”形配重跨欄架是1935 年由“⊥”形跨欄架改進(jìn)而來，其底座設(shè)置了配重塊，與欄板在底座的支點(diǎn)作用下形成杠桿作用，老式跨欄架較笨重，學(xué)生搬進(jìn)搬出花費(fèi)不少時(shí)間和精力。針對(duì)這一問題，筆者團(tuán)隊(duì)提出實(shí)驗(yàn)方案：設(shè)計(jì)一款可移動(dòng)、可折疊、可自動(dòng)升降的跨欄架，使其能夠更加人性化的為各類人群、各個(gè)訓(xùn)練階段的運(yùn)動(dòng)員服務(wù)，并且能在各種場(chǎng)地隨時(shí)地運(yùn)用。

一、功能及特點(diǎn)

1.功能

通過對(duì)跨欄架結(jié)構(gòu)進(jìn)行部分改進(jìn)，運(yùn)動(dòng)員及教練員不必再浪費(fèi)時(shí)間在運(yùn)輸跨欄架和調(diào)解跨欄架高度方面。

2.特點(diǎn)

便攜式跨欄架具有便攜性、折疊性、自動(dòng)升降性、可移動(dòng)性、重復(fù)使用性。

二、便攜式自動(dòng)跨欄架的主要結(jié)構(gòu)

三、便攜式自動(dòng)跨欄架的設(shè)計(jì)

1.便攜式電動(dòng)化跨欄架工作原理

跨欄架通過arduino控制三個(gè)繼電器，從而控制三個(gè)電機(jī)正反轉(zhuǎn)，觸發(fā)不同延時(shí)來達(dá)到其電動(dòng)伸縮折疊的功能?？鐧诩艿恼郫B部分位于立柱與底座之間，兩根桿子通過電動(dòng)伸縮桿連接在一起，在立柱放到最低位置時(shí)將電動(dòng)伸縮桿進(jìn)行伸縮，從而使主動(dòng)立柱進(jìn)行折疊，帶動(dòng)承重立柱的折疊?？鐧诩艿纳炜s部分位于跨欄架底部橫桿，橫桿的一側(cè)連接底座，底座下方裝有4個(gè)輪子，通過電動(dòng)伸縮桿帶動(dòng)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)，使底座橫向移動(dòng)帶動(dòng)上橫桿的伸縮，從而達(dá)到跨欄架的伸縮。跨欄架電動(dòng)升降原理的理想模型主要源于立柱升降調(diào)節(jié)原理。通過電動(dòng)伸縮桿使主動(dòng)立柱上下升降，帶動(dòng)承重立柱上下升降，精確科學(xué)地調(diào)節(jié)跨欄架到指定高度。

2.便攜式電動(dòng)化跨欄架的模型制作

便攜式電動(dòng)化跨欄架以實(shí)體器材為基本模具，按照結(jié)構(gòu)模型圖進(jìn)行拼裝，最后美化模型的外觀。

3.便攜式自動(dòng)化跨欄架的制作過程

（1）折疊裝置的制作：用PVC護(hù)角條、PVC管和合頁(yè)制作可折疊的跨欄架立柱和底座，在兩者中斜接一根電動(dòng)伸縮桿實(shí)現(xiàn)折疊。

（2）伸縮裝置的制作：購(gòu)買電動(dòng)伸縮桿作為底部橫桿，用40mm直徑和32mm直徑PVC管嵌套制作成可伸縮的上橫桿，在承重部分底座安裝4個(gè)輪子使其通過伸縮桿的伸縮橫向移動(dòng)，帶動(dòng)上橫桿伸縮。

（3）升降裝置的制作：在主動(dòng)立柱中放入電動(dòng)伸縮桿，實(shí)現(xiàn)跨欄架的升降。

（4）電路裝置的制作：連接電路，通過arduino控制三個(gè)繼電器，從而控制電動(dòng)伸縮桿電機(jī)正反轉(zhuǎn)，安裝幾個(gè)開關(guān)觸發(fā)不同的延時(shí)。

（5）完善：完成以上步驟后進(jìn)行調(diào)試與完善。

4.項(xiàng)目?jī)?yōu)化

（1）承動(dòng)部分上橫桿與立軸間的連接過松，在主動(dòng)部分折疊過程中無法被完全帶動(dòng)折疊——方案已解決。

（2）PVC護(hù)角條較軟難以支撐——方案已解決。

（3）可通過程序控制伸縮桿升降到不同高度，便于調(diào)節(jié)——方案有待于實(shí)施。

（4）可通過紅外遠(yuǎn)距離遙控伸縮桿的升降，以便使用者更簡(jiǎn)便地升降跨欄架——方案有待于實(shí)施。

5.實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的問題（或困難）及解決方案

（1）問題1：PVC護(hù)角條較軟難以支撐。解決方案：在護(hù)角條內(nèi)黏合硬木板便于支撐。

（2）問題2：立柱與底座難以連接。解決方案：在立柱周圍增加護(hù)角條，用熱熔膠多次進(jìn)行黏合。

（3）困難：承重部分上橫桿與立軸間的連接過松，在主動(dòng)部分折疊過程中無法被完全帶動(dòng)折疊。解決方案：通過焊接上橫桿與立軸，使其能緊密連接，使承重部分在折疊過程中能被帶動(dòng)折疊。

參考文獻(xiàn)：

[1]樓嬋娟，韓秋紅，楊東.便攜式方便移動(dòng)自復(fù)位跨欄架[J].無線互聯(lián)科技，2013（1）：179.

[2]俞淑梅，崔麗麗，韓秋紅，等.可調(diào)式太空漫步機(jī)的研制[J].科技資訊，2012（8）：52.

作者簡(jiǎn)介：高佳倩（1995— ），研究方向：體育教學(xué)。