便攜式自動化跨欄架的設計和研究

高佳倩 王麗麗 汪紀審 沈青 韓秋紅

摘 要：跨欄跑運動充滿刺激與挑戰性，是一項較易產生傷病的體育運動。在實際訓練及比賽過程中，會由于跨欄架運送的不方便，而耗費人力物力。本文將介紹一款自動調整、便于折疊、能夠適應不同運動員需求的跨欄架。

關鍵詞：便攜式；自動；跨欄架；準確

跨欄架是跨欄跑項目的專用器材，它的每一次變革和升級，都對該項目的發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“⊥”形跨欄架改進而來，其底座設置了配重塊，與欄板在底座的支點作用下形成杠桿作用，老式跨欄架較笨重，學生搬進搬出花費不少時間和精力。針對這一問題，筆者團隊提出實驗方案：設計一款可移動、可折疊、可自動升降的跨欄架，使其能夠更加人性化的為各類人群、各個訓練階段的運動員服務，并且能在各種場地隨時地運用。

一、功能及特點

1.功能

通過對跨欄架結構進行部分改進，運動員及教練員不必再浪費時間在運輸跨欄架和調解跨欄架高度方面。

2.特點

便攜式跨欄架具有便攜性、折疊性、自動升降性、可移動性、重復使用性。

二、便攜式自動跨欄架的主要結構

三、便攜式自動跨欄架的設計

1.便攜式電動化跨欄架工作原理

跨欄架通過arduino控制三個繼電器，從而控制三個電機正反轉，觸發不同延時來達到其電動伸縮折疊的功能。跨欄架的折疊部分位于立柱與底座之間，兩根桿子通過電動伸縮桿連接在一起，在立柱放到最低位置時將電動伸縮桿進行伸縮，從而使主動立柱進行折疊，帶動承重立柱的折疊。跨欄架的伸縮部分位于跨欄架底部橫桿，橫桿的一側連接底座，底座下方裝有4個輪子，通過電動伸縮桿帶動輪子轉動，使底座橫向移動帶動上橫桿的伸縮，從而達到跨欄架的伸縮。跨欄架電動升降原理的理想模型主要源于立柱升降調節原理。通過電動伸縮桿使主動立柱上下升降，帶動承重立柱上下升降，精確科學地調節跨欄架到指定高度。

2.便攜式電動化跨欄架的模型制作

便攜式電動化跨欄架以實體器材為基本模具，按照結構模型圖進行拼裝，最后美化模型的外觀。

3.便攜式自動化跨欄架的制作過程

（1）折疊裝置的制作：用PVC護角條、PVC管和合頁制作可折疊的跨欄架立柱和底座，在兩者中斜接一根電動伸縮桿實現折疊。

（2）伸縮裝置的制作：購買電動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個輪子使其通過伸縮桿的伸縮橫向移動，帶動上橫桿伸縮。

（3）升降裝置的制作：在主動立柱中放入電動伸縮桿，實現跨欄架的升降。

（4）電路裝置的制作：連接電路，通過arduino控制三個繼電器，從而控制電動伸縮桿電機正反轉，安裝幾個開關觸發不同的延時。

（5）完善：完成以上步驟后進行調試與完善。

4.項目優化

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

（2）PVC護角條較軟難以支撐——方案已解決。

（3）可通過程序控制伸縮桿升降到不同高度，便于調節——方案有待于實施。

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

5.實驗過程中出現的問題（或困難）及解決方案

（1）問題1：PVC護角條較軟難以支撐。解決方案：在護角條內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：在立柱周圍增加護角條，用熱熔膠多次進行黏合。

（3）困難：承重部分上橫桿與立軸間的連接過松，在主動部分折疊過程中無法被完全帶動折疊。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折疊。

參考文獻：

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

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

作者簡介：高佳倩（1995— ），研究方向：體育教學。