WO1998013107A1 - Fitness apparatus associated with the control of a computer game - Google Patents

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WO1998013107A1
WO1998013107A1 PCT/EP1997/005199 EP9705199W WO9813107A1 WO 1998013107 A1 WO1998013107 A1 WO 1998013107A1 EP 9705199 W EP9705199 W EP 9705199W WO 9813107 A1 WO9813107 A1 WO 9813107A1
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computer
computer game
game
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PCT/EP1997/005199
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Hans-Jürgen KRAMER
Original Assignee
Kramer Hans Juergen
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    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B23/00Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B71/00Games or sports accessories not covered in groups A63B1/00 - A63B69/00
    • A63B71/06Indicating or scoring devices for games or players, or for other sports activities
    • A63B71/0619Displays, user interfaces and indicating devices, specially adapted for sport equipment, e.g. display mounted on treadmills
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    • A63B2071/0638Displaying moving images of recorded environment, e.g. virtual environment
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    • A63B2220/17Counting, e.g. counting periodical movements, revolutions or cycles, or including further data processing to determine distances or speed

Definitions

  • the device for the game can be set to a specific pulse frequency, which stands for the intensity of the load. This allows fair competition between players with a wide variety of physical requirements with equal chances of winning This effect and possibility with an emphasis not on fitness but on playful competition is intended with the fitness device
  • the computer game Tetris was selected, which is controlled with four different keys on the computer keyboard (or with a digital joystick).
  • the four keys are thus assigned four separate strength exercises - strength exercise AS arms from the angled basic position below Extend the effort to the front and bend it again (with the oil pressure damping cylinders selected as force resistors, about 10 to 15% of the force in the main direction is required for the return. This would be the case if the arms were bent)
  • the device should also be a piece of furniture, e.g. the chair in front of the computer. Suitable as a home device for smaller apartments, since no additional space is required or if the visibility of a fitness device is not desired -
  • the actions with the device should not strain the spine
  • Fig. 1 represents the basic body posture, from which each strength exercise is started and then returned
  • Fig. 4 shows the device without a side cover, where no further measures regarding the operational readiness have taken place.
  • the inclination of the backrest to the vertical is 15 degrees in the idle state.
  • the device is designed so that the operational readiness is achieved in the shortest possible time by folding, turning, spring-loaded latching Only the foot pedals ((2) in Fig. 8) have to be removed from under the seat and inserted into the corresponding holder at the top of the leg extension device
  • Fig. 5 shows, among other things, a tilt of the entire chair by 10 degrees forward. This is to ensure that the resulting force from the effective body weight and the counterforce due to the leg extension points approximately vertically into the backrest in the area of the pelvis together with the stronger upholstery these forces are fully intercepted by the pelvis of the body and do not strain the spine
  • the backrest In the operating state, the backrest is rotated backward by a further 30 degrees so that the angle between the stretched legs (seat level) and the backbone is 135 degrees. Smaller angles were a hindrance to the free development of leg extension and elevation
  • FIGS. 6 and 7 show the device for arm movements in isolation
  • (1) indicates the position of the sensors for motion detection and pulse generation of the strength exercises AB, AS and BH (2) is the device which, by folding over about 110 degrees, tilts the
  • the arm levers (8) are in this illustration in the position 'arms stretched out laterally' within the framework of the power exercise AB.
  • the two oil pressure damping cylinders (3) which are attached are fixed to one another (in the central plane of the device) connected
  • the force resistance is effective when the movable rods (5) are pushed into the cylinder, in contrast to all other cylinders, where the decisive work has to be done when pulling them out.
  • the rods of the damping cylinders (4) for AS are firmly coupled to the cylinders for AB This makes use of the fact that the rod of a cylinder can always rotate freely in it.
  • the cylinders from AB therefore always have the same lateral direction to the plane formed by the cylinders for AS
  • the lower axis (6) rotates in the frame of the chair and is always in the plane of the arm levers, which therefore (in terms of movement in the sense of the AS power exercise) always move synchronously
  • FIGS. 8 and 9 show the device for the strength exercises BS and BH separately
  • the rotatable mounting in (3) and the cushioning (1) when lowering the stretched legs are decisive.
  • the feet sit in pedals that can be rotated about an axis (2) and are fixed there, for example by straps with Velcro fasteners for a 'normal' adult, a movement of around 500 mm is necessary (510 mm are shown in the drawings)
  • the standard damping cylinders always allow a movement of around 60% of their total length.
  • the spiral springs (8) are used to quickly return the legs to their leg position by overcoming the 'restoring force' of the damping cylinder (10 to 15% of the main force)
  • the reflective surface should be movable for individual adjustment of the action area.
  • Fig. 10 to Fig. 65 represent a whole game round with recording of all four strength exercises:
  • Oil pressure - damping cylinder and coil spring (or rubber spring) for the power exercise BS 1. Oil pressure - damping cylinder and coil spring (or rubber spring) for the power exercise BS
  • both legs must have a force (damping cylinder plus spring) of 600 Newtons with a path of 510 mm, i.e. a work of 306 joules can be applied.
  • a force damping cylinder plus spring
  • 1 second for the actual force action and the return (for AS) i.e. the 'in - starting position - to - take action' (for BS and AB) can be estimated for 0.5 seconds, this corresponds to a power of 306 watts.
  • Oil pressure - damping cylinder for the AB power exercise With a force resistance of 250 Newtons per damping cylinder and a path of 465 mm, you get a work of around 44 joules for both arms and an output of around 29 watts at 1.5 seconds
  • the normal player in the lower level of Tetris has a pulse rate of between 120 and 140 beats per minute
  • the high level range (high sinking speed of the game bucket) from Tetris is not achievable with the exemplary embodiment described - in the case of personal computers with their very high clock frequency today - if a large, finely graduated level range (for the Windows version, for example 10 level) for this application should also be available a simple software change would have to take place.
  • a total decrease in the sink rate by a factor of 3 would be appropriate Among the numerous versions of the Tet ⁇ sorgmal there are variants, especially the 3D version, which are more suitable in this regard

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Abstract

In existing fitness apparatus to strengthen the heart circulatory system or specific muscle groups the user is fully aware of every single movement of his or her body as well as of his or her physical effort focusing fully on the latter. The fitness apparatus disclosed by the invention seeks to divert the concentration of the subject to the mastering of a computer game thereby purposely distracting him or her from the straining physical effort. A hard and boring training session becomes an entertaining game session. Several individual hard exercises can be performed from one chosen basic position of the body. For instance, in the case of the computer game Tetris, four individual physical exercises would be required. When a physical exercise is carried out a sensor emits an electric impulse that is passed on to a computer and used to control a digital computer game (e. g. Tetris). The pressing of a key in the computer keyboard is equivalent here to a physical exercise such as bending the knees and stretching them out again by overcoming a force of around 600 Newton.

Description

Beschreibungdescription
FΪTNESSGERAT IN VERBINDUNG MIT DER STEUERUNG EINES COMPUTER SPIELSFNTNESS DEVICE IN CONNECTION WITH THE CONTROL OF A COMPUTER GAME
Es gibt eine Vielzahl von Frtnessgeraten vorwiegend zur Stärkung des Herz- Kreislauf- Systems und der Muskulatur bzw von speziellen Muskelgruppen Bei Benutzung dieser Gerate ist man voll auf jede Kraftanstrengung konzentriert und jede Anstrengung ist voll im Bewußtsein des AkteursThere are a variety of fitness devices, mainly for strengthening the cardiovascular system and the muscles or special muscle groups. When using these devices, you are fully focused on every effort and every effort is fully conscious of the actor
Es ist bekannt daß körperliche Anstrengungen, wenn sie im Rahmen eines Spieles stattfinden, den Akteuren viel leichter fallen, weil die ganze Konzentration (das Bewußt- sein) auf das Spiel und das wesentliche Spielelement (z.B den Ball) gerichtet ist und erst nach dem Ende des Spiels das Erschopftsein (mit dem gedanklichen Ruckschluß, daß eine große körperliche Anstrengung stattgefunden haben muß) bewußt wahrgenommen wird Man spncht vom 'harten Training' (u a auch unter Verwendung von Fitnessgeraten bzw von Apparaturen, die als Bestandteile von Fitnessgeraten bekannt sind) und von der 'Freude auf das Spiel , wobei die körperliche Anstrengung (pro Zeiteinheit) im Rahmen eines Spiels meist noch weit über der des Trainings hegtIt is known that physical exertion, if it takes place in the context of a game, is much easier for the actors because the whole concentration (consciousness) is focused on the game and the essential game element (eg the ball) and only after the end of the game the exhaustion (with the mental conclusion that a great physical exertion must have taken place) is consciously perceived. One speaks of 'hard training' (among other things also using fitness equipment or equipment which are known as components of fitness equipment) and the 'joy of the game, whereby the physical effort (per unit of time) in the context of a game is usually still far above that of the training
Genau diese menschliche Besonderheit wird im Fitnessgerat nach Patentanspruch 1 und 2 ausgenutzt Aus dem harten Fitnesstraining wird dadurch ein Fitnesstraining, das Spaß macht und als kurzweiiig empfunden wirdExactly this human peculiarity is used in the fitness device according to patent claims 1 and 2. The hard fitness training turns into a fitness training which is fun and perceived as being short-lived
Viele Computerspiele wie z.B. auch Tetris lassen sich gleichzeitig von zwei Personen in Form eines Wettkampfes bestreiten Mit zwei Geraten nach Patentanspruch 1 und 2 ist dies natürlich auch möglichMany computer games such as Tetris can also be contested by two people at the same time in the form of a competition. Of course, this is also possible with two devices according to patent claims 1 and 2
Da die Kraftwiderstände als variabel einstellbar ausgeführt werden können kann das Gerat für das Spiel auf eine bestimmte Pulsfrequenz, die für die Belastungsintensitat steht eingestellt werden Dadurch ist ein fairer Wettkampf zwischen Spielern mit den unterschiedlichsten körperlichen Vorau Setzungen mit gleichen Gewinnchancen möglich Auch diese Wirkung und Möglichkeit bei einer Betonung nicht auf Fitness sondern auf spielerischen Wettkampf ist mit dem Fitnessgerat beabsichtigtSince the force resistances can be designed to be variably adjustable, the device for the game can be set to a specific pulse frequency, which stands for the intensity of the load. This allows fair competition between players with a wide variety of physical requirements with equal chances of winning This effect and possibility with an emphasis not on fitness but on playful competition is intended with the fitness device
Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden beschrieben Es wurde das Computerspiel Tetris gewählt, das mit vier verschiedenen Tasten der Computertastatur (bzw mit einem digitalen Joystick) gesteuert wird Den vier Tasten werden somit hier vier seperate Kraftübungen zugeordnet - Kraftübung AS Arme aus der angewinkelten Grundstellung unter Kraftaufwand nach vorn strecken und wieder anwinkeln (Bei den als Kraftwiderstande gewählten Öldruck - Dampfungszylindern wird bei der Rückführung etwa 10 bis 15% der Kraft in Hauptrichtung benotigt Das wäre hierbei beim Anwinkeln der Arme der Fall )An exemplary embodiment of the invention is described below. The computer game Tetris was selected, which is controlled with four different keys on the computer keyboard (or with a digital joystick). The four keys are thus assigned four separate strength exercises - strength exercise AS arms from the angled basic position below Extend the effort to the front and bend it again (with the oil pressure damping cylinders selected as force resistors, about 10 to 15% of the force in the main direction is required for the return. This would be the case if the arms were bent)
- Kraftübung AB Arme zur Seite strecken und unter Überwindung des Kraftwiderstandes wieder beugen, d h anwinkeln- Strengthening exercise AB Extend your arms to the side and bend again while overcoming the resistance to force
- Kraftübung BS Beine aus der gestreckten Grundhaltung anwinkeln und unter Kraft wieder strecken- Power exercise BS Bend your legs from the extended basic posture and stretch them again under power
- Kraftübung BH Beine im gestreckten Zustand gegen die Schwerkraft anheben und wieder absenken- Strengthen the BH legs in a stretched state against gravity and lower them again
Das in den Zeichnungen dargestellte Ausfuhrungsbeispiel ist noch durch zwei Zusatzforderungen (außerhalb der Patentansprüche) geprägtThe exemplary embodiment shown in the drawings is characterized by two additional requirements (outside of the claims)
- Das Gerat soll gleichzeitig ein Sitzmobel sein, z B der Stuhl vor dem Computer Geeignet als Heimgerat für kleinere Wohnungen, da kein zusätzlicher Platzbedarf notwendig ist Oder wenn die Sichtbarkeit eines Fitnessgerates nicht gewünscht ist - Die Aktionen mit dem Gerat sollen die Wirbelsaule nicht belasten- The device should also be a piece of furniture, e.g. the chair in front of the computer. Suitable as a home device for smaller apartments, since no additional space is required or if the visibility of a fitness device is not desired - The actions with the device should not strain the spine
Fig 1 stellt die Korpergrundhaltung dar, aus der jede Kraftübung gestartet und in die dann wieder zurückgekehrt wirdFig. 1 represents the basic body posture, from which each strength exercise is started and then returned
Fig 4 zeigt das Gerat ohne seitliche Abdeckung, wo noch keine weitere Maßnahmen bezüglich der Betriebsbereitschaft stattfanden Die Neigung der Ruckenlehne gegenüber der Senkrechten betragt im Ruhezustand 15 Grad Das Gerat ist so konzipiert, daß durch Umklappen, Drehen, gefederte Einrastungen die Betriebsbereitschaft in kürzester Zeit erbracht werden kann Nur die Fußpedalen ( (2) in Fig 8) müssen ihrer Anbringung unter dem Sitz entnommen und in die entsprechende Halterung an der Spitze der Beinstreckvorrichtung eingesetzt werdenFig. 4 shows the device without a side cover, where no further measures regarding the operational readiness have taken place.The inclination of the backrest to the vertical is 15 degrees in the idle state. The device is designed so that the operational readiness is achieved in the shortest possible time by folding, turning, spring-loaded latching Only the foot pedals ((2) in Fig. 8) have to be removed from under the seat and inserted into the corresponding holder at the top of the leg extension device
Fig 5 zeigt u a eine Kippung des ganzen Stuhls um 10 Grad nach vorn Damit soll erreicht werden, daß die resultierende Kraft aus dem wirksamen Korpergewicht und der Gegenkraft durch die Beinstreckung etwa senkrecht in die Ruckenlehne im Bereich des Korperbeckens hineinweist Zusammen mit der dort stärkeren Polsterwolbung werden diese Kräfte also voll vom Becken des Korpers abgefangen und belasten nicht die Wir- belsauleFig. 5 shows, among other things, a tilt of the entire chair by 10 degrees forward. This is to ensure that the resulting force from the effective body weight and the counterforce due to the leg extension points approximately vertically into the backrest in the area of the pelvis together with the stronger upholstery these forces are fully intercepted by the pelvis of the body and do not strain the spine
Die Ruckenlehne ist im Betriebszustand um weitere 30 Grad nach hinten weggedreht sodaß der Winkel zwischen gestreckten Beinen (Sitzebene) und Ruckgrat 135 Grad betragt Kleinere Winkel wurden der freien Entfaltung von Beinstreckung und -anhebung hinderlich seinIn the operating state, the backrest is rotated backward by a further 30 degrees so that the angle between the stretched legs (seat level) and the backbone is 135 degrees. Smaller angles were a hindrance to the free development of leg extension and elevation
Fig 6 und Fig 7 stellen die Vorπchtung für die Armbewegungen isoliert darFIGS. 6 and 7 show the device for arm movements in isolation
Dann gibt (1) die Position der Sensoren für die Bewegungsmeldung und Impulserzeugung der Kraftübungen AB, AS und BH an (2) ist die Vorπchtung, die durch Umklappen um etwa 110 Grad die Kippung desThen (1) indicates the position of the sensors for motion detection and pulse generation of the strength exercises AB, AS and BH (2) is the device which, by folding over about 110 degrees, tilts the
'Stuhles' um 10 Grad gestattet'Chairs' allowed by 10 degrees
Die Armhebel (8) befinden sich in dieser Darstellung in der Position 'Arme seitlich ausgestreckt' im Rahmen der Kraftübung AB Die zugehongen zwei Öldruck - Dampfungszylinder (3) sind miteinander (in der Mittelebene der Vorrichtung) fest verbunden Der Kraftwiderstand ist beim Einschieben der beweglichen Stangen (5) in den Zylinder wirksam, im Gegensatz zu allen anderen Zylindern, wo beim Herausziehen die entscheidende Arbeit zu leisten ist An den Zylindern für AB sind die Stangen der Dampfungszyiinder (4) für AS fest gekoppelt Dabei wird ausgenutzt, daß sich die Stange eines Zylinder in diesem immer frei drehen kann Die Zylinder von AB haben dadurch immer die gleiche seitliche Richtung zu der von den Zylindern für AS gebildeten EbeneThe arm levers (8) are in this illustration in the position 'arms stretched out laterally' within the framework of the power exercise AB. The two oil pressure damping cylinders (3) which are attached are fixed to one another (in the central plane of the device) connected The force resistance is effective when the movable rods (5) are pushed into the cylinder, in contrast to all other cylinders, where the decisive work has to be done when pulling them out. The rods of the damping cylinders (4) for AS are firmly coupled to the cylinders for AB This makes use of the fact that the rod of a cylinder can always rotate freely in it. The cylinders from AB therefore always have the same lateral direction to the plane formed by the cylinders for AS
Die untere Achse (6) dreht sich im Stuhlgerust und liegt immer in der Ebene der Armhebel, die sich also (was die Bewegung im Sinne der Kraftübung AS betrifft) immer synchron bewegenThe lower axis (6) rotates in the frame of the chair and is always in the plane of the arm levers, which therefore (in terms of movement in the sense of the AS power exercise) always move synchronously
Gelenke befinden sich jeweils bei (7) Sie erlauben Drehungen immer nur in einer EbeneJoints are located at (7). They only allow rotation in one plane
Anmerkungannotation
Das Gerat erlaubt noch eine weitere seperate Kraftübung Arme seitlich ausstrecken die gestreckten Arme unter Kraftausubung (die Kombination der Kraftwiderstande von AB und AS) vor den Korper fuhren und wieder anwinkeln Somit wäre mit diesem Ausfuhrungsbeispiel auch ein Computerspiel, das fünf verschiedene Impulse benotigt, steuerbar Dies wurde nur noch eine zusatzliche Anforderung an die Sensorenschaltung bedeuten Fig 8 und Fig.9 stellen die Vorrichtung für die Kraftübungen BS und BH gesondert darThe device allows yet another separate strength exercise. Extend your arms sideways and stretch your arms while exerting force (the combination of force resistances from AB and AS) in front of your body and bend them back.This exemplary embodiment would also make it possible to control a computer game that requires five different impulses If only an additional requirement was placed on the sensor circuit, FIGS. 8 and 9 show the device for the strength exercises BS and BH separately
Für die Beinanhebungsubung BH ist maßgebend die drehbare Lagerung in (3) und die Abfederung (1) beim Absenken der gestreckten Beine Die Füße sitzen in um eine Achse drehbaren Pedalen (2) und werden z B durch Bander mit Klettverschluß dort fixiert Für die Beinstreckung ist bei einem 'normalen' Erwachsenen etwa ein Bewegungsspiel von 500 mm (510 mm sind in den Zeichnungen dargestellt) notwendig Die marktub chen Dampfungszylinder erlauben immer einen Bewegungsspiel- raum von etwa 60% ihrer Gesamtlange Für 600 mm Lange (Dies ist die Lange des 'Stuhlinneren' des Ausfuhrungsbeispiels Ein 600 mm langer Zylinder wäre also gerade noch unterbringbar ) ergäbe sich also nur ein Bewegungsspielraum von 360 mm Deshalb müssen zwei Zylinder (7) e 530 mm Lange) kraftemäßig in Reihe geschaltet' werden Dies wird realisiert durch die Elemente (4) (Feste Verbindung mit unterem Zylinder Oberer Zylinder verschiebbar in vier Rollen gefuhrt ) und 4a (oberer Zylinder fest mit beweglicher Stange (7a) des unteren Dampfungszylinders verbunden)For the leg lifting exercise BH, the rotatable mounting in (3) and the cushioning (1) when lowering the stretched legs are decisive. The feet sit in pedals that can be rotated about an axis (2) and are fixed there, for example by straps with Velcro fasteners for a 'normal' adult, a movement of around 500 mm is necessary (510 mm are shown in the drawings) The standard damping cylinders always allow a movement of around 60% of their total length. For 600 mm length (this is the length of the 'inside of the chair) 'The exemplary embodiment would be a 600 mm long cylinder So just barely accommodable) there would only be a range of motion of 360 mm.Therefore, two cylinders (7) and 530 mm long) must be connected in series in terms of force. This is realized by the elements (4) (fixed connection with lower cylinder, upper cylinder, movable guided in four rolls) and 4a (upper cylinder firmly connected to the movable rod (7a) of the lower damping cylinder)
Die Spiralfedern (8) dienen der schnellen Zuruckfuhrung in den Zustand der Bein- anwmklung, indem sie der Überwindung der 'Ruckstellkraft' des Dampfungszylm- ders (10 bis 15% der Hauptkraft) dienenThe spiral springs (8) are used to quickly return the legs to their leg position by overcoming the 'restoring force' of the damping cylinder (10 to 15% of the main force)
Für die bezuglich ihres Kraft-Weg-Verhaltnisses nichtlinearen (der Dampfungszylinder hat eine quasi lineare Kraft-Weg-Beziehung bei einer konstanten Bewegungsgeschwindigkeit) Federn sind im gespannten Zustand etwa Kraftwiderstande von 40 (obere Feder) bis 60 (untere Feder) Newton vorgesehen Für jeden der vier Dampfungszylinder ist als Mittelwert (da vanabel einstellbareFor the non-linear springs with regard to their force-displacement ratio (the damping cylinder has a quasi-linear force-displacement relationship at a constant speed of movement), in the tensioned state, force resistances of 40 (upper spring) to 60 (lower spring) Newton are provided for each the four damping cylinders is an average (since vanabel is adjustable
Kraft) etwa 250 Newton zu wählenForce) to choose about 250 Newtons
(9) zeigt die Halterung für die Fußpedalachse Mit der Schiene (6) wird der individuelle (lange oder kurze Beine) Betriebsbereich der Beinstreckung vor Beginn der Benutzung eingestellt, d h die Zylinder können als Ganzes nach vorn verschoben und dort für die Aktion fixiert werden(9) shows the bracket for the foot pedal axis With the rail (6) the individual (long or short legs) operating range of the leg extension is set before starting use, i.e. the cylinders can be moved as a whole forward and fixed there for the action
(5) zeigt die Position des Bewegungssensors Vorgeschlagen wird eine Lichtschranke auf Reflexionsbasis (Emittor und Empfanger nebeneinander Nur wenig fremdlichtabhangig ) mit weiterer Verarbeitung durch eine Monoflop-Schaltung Der Sensor befindet sich fest am oberen Zylinder und nimmt das reflektierte Licht einer stark reflektierenden, am unteren Zylinder fixierten Flache auf Kurz vor Erreichung des Umkehrpunktes des Bewegungszyklus sollte der Sensor in den Bereich der Refexionsflache eintreten und ihn naturlich bei der Ruckkehr wieder verlassen (Erzeugung eines Impulses und mit Monoflop-Schaltung computergerechte Verarbeitung ) Der Umkehrpunkt sollte aber immer noch innerhalb der Reflexions- zone liegen Ansonsten wurden zwei Impulse entstehen(5) shows the position of the motion sensor A light barrier based on reflection (emitter and receiver next to each other is only slightly dependent on ambient light) with further processing by means of a monoflop circuit is proposed. The sensor is firmly attached to the upper cylinder and takes the reflected light from a highly reflective one at the bottom Cylinder fixed area shortly before the reversal point of the movement cycle is reached, the sensor should enter the area of the reflection area and of course leave it again when it returns (generation of a pulse and computer-compatible processing with monoflop switching). The reversal point should still be within the reflection range. Otherwise there would be two impulses
Hier ist auch der Grund zu finden, warum die untere Feder etwas starker sein sollte als die obere, damit nämlich beim Anwinkeln der Beine sich der oberen Zylinder mit dem Sensor sicher innerhalb der Reflexionszone befindet, d h der Umkehrpunkt des Bewegungszyklus ist hier genau definiert Die genaue Position der Fußpedalhalterung, d.h. das Zurückschieben in den obereren Zylinder, bezüglich der Impulserzeugung ist dann ohne Belang.This is also the reason why the lower spring should be a bit stronger than the upper one, so that when the legs are bent, the upper cylinder with the sensor is safely within the reflection zone, i.e. the reversal point of the movement cycle is precisely defined here Position of the Foot pedal bracket, ie pushing back into the upper cylinder, is then irrelevant with regard to the pulse generation.
Die reflektierende Fläche sollte zur individuellen Anpassung des Aktionsbereiches verschiebbar sein.The reflective surface should be movable for individual adjustment of the action area.
Fig.10 bis Fig.65 stellen eine ganze Spielrunde mit Erfassung aller vier Kraftübungen dar:Fig. 10 to Fig. 65 represent a whole game round with recording of all four strength exercises:
- Kraftübung AS (Fig.10 bis Fig.23). Auf dem mittleren Bild der Seite (Fig 16 und Fig.17) am Umkehrpunkt des Bewegungszyklus Impulsauslösung mit Verschiebung des 'Spieisteines' (Spielobjektsymbols) um eine Position nach links.- Power exercise AS (Fig.10 to Fig.23). In the middle picture of the page (Fig. 16 and Fig. 17) at the reversal point of the movement cycle, pulse triggering with shifting of the 'game stone' (game object symbol) by one position to the left.
- Kraftübung AB (Fig.24 bis Fig.37). Auf dem mittleren Bild der Seite (Fig.30 und Fig.31) am Umkehrpunkt des Bewegungszyklus Impulsauslösung mit Verschiebung des Spielsteines um eine Position nach rechts.- Exercise AB (Fig. 24 to Fig. 37). In the middle picture of the page (Fig. 30 and Fig. 31) at the reversal point of the movement cycle, triggering of the pulse with displacement of the token by one position to the right.
- Kraftübung BS (Fig.38 bis Fig.51). Auf dem mittleren Bild der Seite (Fig 44 und Fιg.45) am Umkehrpunkt des Bewegungszykius Impulsauslosung mit Drehung des Spielsteines um 90 Grad gegen den Uhrzeigersinn- Exercise BS (Fig. 38 to Fig. 51). In the middle picture of the page (Fig. 44 and Fig. 45) at the reversal point of the cycle of motion, the pulse is triggered by turning the counter by 90 degrees counterclockwise
- Kraftübung BH (Fig.52 bis Fιg.65). Auf dem mittleren Bild der Seite (Fig.58 und Fig.59) am Umkehrpunkt des Bewegungszyklus Impulsauslösung mit Absenkung des Spielsteines bis ganz unten.- Exercise BH (Fig. 52 to Fig. 65). In the middle picture of the page (Fig. 58 and Fig. 59) at the reversal point of the movement cycle, triggering of the pulse with lowering of the counter to the very bottom.
In Fig.66, Fig.67 bis 70 bzw. Fig.71 bis 74 ist die bevorzugte Ausführung ohne die beiden oben erwähnten Zusatzforderungen (Gerät gleichzeitig Sitzmöbel und wirbelsäulenschonend) dargestellt. Das entsprechende Gerät wäre dann erheblich einfacher in der Herstellung. Zur leistungsmäßigen Auslegung des Ausführungsbeispieles des Fitnessgerätes wäre Folgendes festzustellen. Es wird vorgeschlagen zwecks individueller Anpassung denjenigen Typ der Öldruck - Dämpfungszylinder zu verwenden, dessen Kraftwiderstand variabel einstellbar ist. Zur richtigen Wahl müssen aber trotzdem die Kraftmitteiwerte für den 'Normalbürger' bekannt sein.In Fig. 66, Fig. 67 to 70 and Fig. 71 to 74, the preferred embodiment is shown without the two additional requirements mentioned above (device at the same time seating and spine-friendly). The corresponding device would then be considerably easier to manufacture. The following should be noted regarding the performance of the embodiment of the fitness device. For the purpose of individual adaptation, it is proposed to use the type of oil pressure damping cylinder whose force resistance can be variably adjusted. In order to make the right choice, however, the average power values for the 'ordinary person' must be known.
1.Öldruck - Dämpfungszylinder und Spiralfeder (oder Gummifeder) für die Kraftübung BS1. Oil pressure - damping cylinder and coil spring (or rubber spring) for the power exercise BS
Von beiden Beinen muß - aus rein mechanischer Sicht - eine Kraft (Dämpfungszylinder plus Feder) von 600 Newton bei einem Weg von 510 mm , d.h. eine Arbeit von 306 Joule aufgebracht werden. Bei einer Ablaufdauer der Bewegungszyklen in der Größenordnung von 1 ,5 Sekunden, wobei für die eigentliche Kraftaktion 1 Sekunde und die Rückführung (bei AS) d.h. das 'in - Ausgangs Position - zur - Aktion - bringen' (bei BS und AB) 0.5 Sekunden zu veranschlagen sind, entspricht dies einer Leistung von 306 Watt.From a purely mechanical point of view, both legs must have a force (damping cylinder plus spring) of 600 Newtons with a path of 510 mm, i.e. a work of 306 joules can be applied. With an expiry of the movement cycles of the order of 1.5 seconds, 1 second for the actual force action and the return (for AS) i.e. the 'in - starting position - to - take action' (for BS and AB) can be estimated for 0.5 seconds, this corresponds to a power of 306 watts.
2. Öldruck - Dämpfungszylinder für die Kraftübung AS2. Oil pressure - damping cylinder for the power exercise AS
Der Abstand zwischen Armhebelgelenk bis Mitte Hand des Akteurs beträgtThe distance between the arm lever joint and the middle of the actor's hand is
910 mm und bis Ansatzpunkt des Dämpfungszylinders 172 mm, d.h. der an der Hand wirksame Kraftwiderstand ist um den Faktor 5,29 bezogen auf den Widerstand des Dämpfungszylinder vermindert. Für einen Widerstand von 500 Newton erhält man wirksam also 94.5 Newton und mit einem Weg von 425 mm eine Arbeit von rund 40 Joule. Für beide Arme zusammen also 80 Joule Arbeit und bei einer Sekunde Dauer der Hauptkraftaktion 80 Watt Leistung. Für die Armhebelrückfüh- rung sind 15% von der Hauptkraft anzusetzen, d.h. eine Leistung bei 0.5 Sekunden von 24 Watt. Zusammen also eine Leistung von 104 Watt.910 mm and 172 mm up to the starting point of the damping cylinder, i.e. The force resistance effective on the hand is reduced by a factor of 5.29 based on the resistance of the damping cylinder. For a resistance of 500 Newton you get effectively 94.5 Newton and with a distance of 425 mm a work of around 40 Joule. For both arms together, 80 joules of work and 80 seconds of power for one second of the main force action. 15% of the main force is to be used for the arm lever return, i.e. a power at 0.5 seconds of 24 watts. Altogether an output of 104 watts.
3. Öldruck - Dämpfungszylinder für die Kraftübung AB Bei einem Kraftwiderstand von 250 Newton pro Dampfungszylinder und einem Weg von 465 mm erhalt man für beide Arme eine Arbeit von rund 44 Joule und bei 1 ,5 Sekunden eine Leistung von rund 29 Watt3. Oil pressure - damping cylinder for the AB power exercise With a force resistance of 250 Newtons per damping cylinder and a path of 465 mm, you get a work of around 44 joules for both arms and an output of around 29 watts at 1.5 seconds
Zusammen mit der Leistung für die zweite Halbpeπode von rund 13 Watt also 42 WattTogether with the power for the second half-period of around 13 watts, 42 watts
4 Kräfte für die Kraftübung BH4 powers for the BH strength training
Bei einem wirksamen Beingewicht von 100 Newton und einem wirksamen Gewicht der Vorrichtung von 40 Newton sowie einem Weg von 476 mm ergibt sich eine Arbeit von rund 67 Joule und eine Leistung von 67 WattWith an effective leg weight of 100 newtons and an effective weight of the device of 40 newtons and a distance of 476 mm, this results in a work of around 67 joules and an output of 67 watts
Dies sind alles Arbeits- und Leistungswerte aus einer rein mechanischen Betrachtungsweise heraus Die entsprechenden biomechanischen Energie- und Leistungsquantita- ten, die stark abhangig von den eingesetzten Muskelgruppen sind, konnten unter Verwendung von spezieller Literatur daraus abgeleitet werdenThese are all work and performance values from a purely mechanical point of view. The corresponding biomechanical energy and performance quantities, which are highly dependent on the muscle groups used, could be derived from this using special literature
Bei einem mechanischen Leistungsbereich zwischen 42 und 306 Watt und einem ge- wichteten Mittelwert e nach Anteil der Zyklen im Tetπsspiel) von 124 Watt kommt der Normalburger im unteren Levelbereich von Tetris auf einen Pulsschlag zwischen etwa 120 und 140 Schlagen pro MinuteWith a mechanical power range between 42 and 306 watts and a weighted average value (based on the number of cycles in the game) of 124 watts, the normal player in the lower level of Tetris has a pulse rate of between 120 and 140 beats per minute
Der hohe Levelbereich (hohe Sinkgeschwindigkeit der Spielbiocke) von Tetris ist mit dem beschriebenen Ausfuhrungsbeispiel - bei den heute vorhandenen Personalcom- putern mit ihrer sehr hohen Taktfrequenz - nicht erreichbar Wenn also ein großer fein- gestufter Levelbereich (bei der Windowsversion z B 10 Level) für diese Anwendung auch zur Verfugung stehen soll mußte eine einfache Softwareanderung stattfinden Eine Gesamtminderung der Sinkgeschwindigkeit um den Faktor 3 (mit Bezug auf die z B relativ schnelle Windowsversion) wäre angebracht Unter den inzwischen zahlreichen Versionen des Tetπsorgmals gibt es Varianten, besonders die 3D-Versιon, die diesbezüglich besser geeignet sind The high level range (high sinking speed of the game bucket) from Tetris is not achievable with the exemplary embodiment described - in the case of personal computers with their very high clock frequency today - if a large, finely graduated level range (for the Windows version, for example 10 level) for this application should also be available a simple software change would have to take place. A total decrease in the sink rate by a factor of 3 (with regard to the relatively fast version of Windows, for example) would be appropriate Among the numerous versions of the Tetπsorgmal there are variants, especially the 3D version, which are more suitable in this regard

Claims

Patentansprücheclaims
Fitnessgerät zur Absolvierung des Trainings des Herz-Kreislaufsystems und der Muskulatur in Verbindung mit der Steuerung eines Computerspiels dadurch gekennzeichnet, daß a) mehrere seperate (räumlich unterschiedlich positionierte/orientierte) Kraftübungen in Überwindung von Kraftwiderstanden (Kraftwiderstande, das sind Spiralfedern, Blattfedern, Öldruck-Dämpfungszylinder, Gewichte usw.) im Wechsel durchführbar sind, b) jede Kraftübung in zyklischer Weise als jeweils ein einzelner Ubungszyklus absolviert wird, d.h. ein Übungszyklus ist zu Ende, wenn die dem Beginn der Übung entsprechende Körperhaltung wieder erreicht ist und c) jeder seperaten Kraftübung ein elektromechanischer Schalter oder elektronischer Sensor zugeordnet ist derart, daß zu jedem einzelnen, absolvierten Ubungszyklus ein Steuersignal zur Steuerung eines digitalen (digital, d.h durch digitale Steuergerate wie z.B. Computertastatur bzw digitalen Joystick steuerbare Computerspiele wie z.B. das populäre TETRIS) Computerspiels erzeugt wird 2. Fitnessgerät nach Anspruch 1 , daurch gekenzeichnet, daß die Kraftwiderstände derart angeordnet sind, daß alle seperaten Kraftübungen in ein und derselben, gemeinsamen Körpergrundhaltung beginnen und enden, wodurch ein nahtloser, unmittelbarer Übergang von einer Kraftübung zur anderen gewährleistet und somit eine Steuerung des Computerspiels in optimaler Geschwindigkeit gegeben ist Fitness device for completing the training of the cardiovascular system and the muscles in connection with the control of a computer game, characterized in that a) several separate (spatially differently positioned / oriented) strength exercises in overcoming force resistances (force resistances, these are spiral springs, leaf springs, oil pressure Damping cylinders, weights etc.) can be carried out alternately, b) each strength exercise is performed cyclically as a single exercise cycle, ie An exercise cycle ends when the posture corresponding to the start of the exercise is reached again and c) an electromechanical switch or electronic sensor is assigned to each separate power exercise in such a way that a control signal for controlling a digital (digital, ie by digital control devices such as computer keyboard or digital joystick controllable computer games such as the popular TETRIS) computer game is generated 2. Fitness device according to claim 1, characterized by the fact that the force resistances are arranged so that all separate strength exercises begin in one and the same, common posture and ends, which ensures a seamless, immediate transition from one strength exercise to another and thus provides control of the computer game at optimal speed
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