便携式自动化跨栏架的设计和研究

高佳倩 王丽丽 汪纪审 沈青 韩秋红

摘 要：跨栏跑运动充满刺激与挑战性，是一项较易产生伤病的体育运动。在实际训练及比赛过程中，会由于跨栏架运送的不方便，而耗费人力物力。本文将介绍一款自动调整、便于折叠、能够适应不同运动员需求的跨栏架。

关键词：便携式；自动；跨栏架；准确

跨栏架是跨栏跑项目的专用器材，它的每一次变革和升级，都对该项目的发展起到推和保障作用。目前比赛广泛使用的“L”形配重跨栏架是1935 年由“⊥”形跨栏架改进而来，其底座设置了配重块，与栏板在底座的支点作用下形成杠杆作用，老式跨栏架较笨重，学生搬进搬出花费不少时间和精力。针对这一问题，笔者团队提出实验方案：设计一款可移动、可折叠、可自动升降的跨栏架，使其能够更加人性化的为各类人群、各个训练阶段的运动员服务，并且能在各种场地随时地运用。

一、功能及特点

1.功能

通过对跨栏架结构进行部分改进，运动员及教练员不必再浪费时间在运输跨栏架和调解跨栏架高度方面。

2.特点

便携式跨栏架具有便携性、折叠性、自动升降性、可移动性、重复使用性。

二、便携式自动跨栏架的主要结构

三、便携式自动跨栏架的设计

1.便携式电动化跨栏架工作原理

跨栏架通过arduino控制三个继电器，从而控制三个电机正反转，触发不同延时来达到其电动伸缩折叠的功能。跨栏架的折叠部分位于立柱与底座之间，两根杆子通过电动伸缩杆连接在一起，在立柱放到最低位置时将电动伸缩杆进行伸缩，从而使主动立柱进行折叠，带动承重立柱的折叠。跨栏架的伸缩部分位于跨栏架底部横杆，横杆的一侧连接底座，底座下方装有4个轮子，通过电动伸缩杆带动轮子转动，使底座横向移动带动上横杆的伸缩，从而达到跨栏架的伸缩。跨栏架电动升降原理的理想模型主要源于立柱升降调节原理。通过电动伸缩杆使主动立柱上下升降，带动承重立柱上下升降，精确科学地调节跨栏架到指定高度。

2.便携式电动化跨栏架的模型制作

便携式电动化跨栏架以实体器材为基本模具，按照结构模型图进行拼装，最后美化模型的外观。

3.便携式自动化跨栏架的制作过程

（1）折叠装置的制作：用PVC护角条、PVC管和合页制作可折叠的跨栏架立柱和底座，在两者中斜接一根电动伸缩杆实现折叠。

（2）伸缩装置的制作：购买电动伸缩杆作为底部横杆，用40mm直径和32mm直径PVC管嵌套制作成可伸缩的上横杆，在承重部分底座安装4个轮子使其通过伸缩杆的伸缩横向移動，带动上横杆伸缩。

（3）升降装置的制作：在主动立柱中放入电动伸缩杆，实现跨栏架的升降。

（4）电路装置的制作：连接电路，通过arduino控制三个继电器，从而控制电动伸缩杆电机正反转，安装几个开关触发不同的延时。

（5）完善：完成以上步骤后进行调试与完善。

4.项目优化

（1）承动部分上横杆与立轴间的连接过松，在主动部分折叠过程中无法被完全带动折叠——方案已解决。

（2）PVC护角条较软难以支撑——方案已解决。

（3）可通过程序控制伸缩杆升降到不同高度，便于调节——方案有待于实施。

（4）可通过红外远距离遥控伸缩杆的升降，以便使用者更简便地升降跨栏架——方案有待于实施。

5.实验过程中出现的问题（或困难）及解决方案

（1）问题1：PVC护角条较软难以支撑。解决方案：在护角条内黏合硬木板便于支撑。

（2）问题2：立柱与底座难以连接。解决方案：在立柱周围增加护角条，用热熔胶多次进行黏合。

（3）困难：承重部分上横杆与立轴间的连接过松，在主动部分折叠过程中无法被完全带动折叠。解决方案：通过焊接上横杆与立轴，使其能紧密连接，使承重部分在折叠过程中能被带动折叠。

参考文献：

[1]楼婵娟，韩秋红，杨东.便携式方便移动自复位跨栏架[J].无线互联科技，2013（1）：179.

[2]俞淑梅，崔丽丽，韩秋红，等.可调式太空漫步机的研制[J].科技资讯，2012（8）：52.

作者简介：高佳倩（1995— ），研究方向：体育教学。