BRPI0816102B1

BRPI0816102B1 - Aparelho para exercício ergométrico estacionário e método para avaliar a performance de uma pessoa em treinamento

Info

Publication number: BRPI0816102B1
Application number: BRPI0816102-0A
Authority: BR
Inventors: Milan Bacanovic; Dusan Adamovic
Original assignee: Milan Bacanovic; Dusan Adamovic; Ian John Wilson; John Dudley Wilson
Priority date: 2007-08-30
Filing date: 2008-08-28
Publication date: 2019-09-24
Also published as: AU2008291668B2; HK1143103A1; CA2697297A1; JP5666301B2; EP2183034A2; AU2008291668A1; EP2407216A3; ME01204B; EP2407216B1; DK2183034T3; DK2407216T3; EP2407216A2; CN101842138B; RS51930B; WO2009026604A2; ES2387417T3; PL2183034T3; US8641581B2; BRPI0816102A2; CA2697297C

Abstract

aparelho para exercício ergométrico estacionário e método para avaliar a performance de uma pessoa em treinamento a presente invenção refere-se a um aparelho para exercício ergométrico estacionário que inclui um acionamento operado com mão/pé com dois elementos de acionamento que são operados de maneira alternada (pedais) e um dispositivo de medição para medir a força de acionamento aplicada ao acionamento, ou a força de torção relacionada a ele, compreen- de um dispositivo de medição (30) para medir a posição angular do acionamento que tem um par de dispositivo sensores (31, 32) que são arranjados em posições opostas um ao outro em relação a uma roda (19) que é unida ao acionamento, de modo a ser síncrona em movimento com ele, cujas posições, cada uma, corresponde a uma posição em movimento de uma alter- nação de carga entre os dois elementos de acionamento (16). um dispositivo computador pode receber os sinais a partir do dispositivo de medição de força e a partir destes calcular o progresso temporal da força de acionamento ou força de torção, bem como variáveis que podem ser derivadas dela, e alternadamente dar saída a uma leitura dedicada de perna direita ou es- querda para uma pessoa em treinamento, dependendo da alternação de carga notificada pelo dispositivo de medição (30).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para APARELHO PARA EXERCÍCIO ERGOMÉTRICO ESTACIONÁRIO E MÉTODO PARA AVALIAR A PERFORMANCE DE UMA PESSOA EM TREINAMENTO.

A presente invenção refere-se a uma peça ergométrica estacionária de aparelho para exercício, com um acionamento operado manualmente (por mão ou pé) com dois elementos de acionamento que são operados de maneira alternada, no qual o acionamento é unido a um volante por meio de um mecanismo de engrenagem, bem como a uma unidade de medição para medir a força de acionamento aplicada ao acionamento ou a força de torção (torque) relativo à força de acionamento, e um dispositivo de medição para medir a posição em movimento, em particular a posição angular do acionamento. Os elementos de acionamento são preferivelmente similares àqueles em uma bicicleta, contudo podem, porém, também serem de um tipo diferente tal como, por exemplo, as plataformas em degrau uma assim chamada Stairmaster.

Uma peça de equipamento para treinamento deste tipo está descrita na US 5.027.303. O momento é medido por meio de medidores de esforço de resistência que são ligados a componentes em carga da configuração de pedal para medir parâmetros tais como momento, trabalho, potência, velocidade angular e tempo por revolução. Desta maneira, medição do momento completo, bem como dos momentos nos pedais esquerdo e direito (pernas esquerda e direita, respectivamente) é realizada; a partir disto trabalho realizado e potência podem ser calculados.

A EP 0 925 096 B1 descreve um sistema eletrônico de exercício com um monitor para atividade física que tem um sensor e dispositivo mostrador que registra e apresenta dados físicos durante um primeiro período. O aparelho para exercício tem um gerador de resistência, por exemplo, um freio de corrente parasita, e um controle que utiliza os dados apresentados a respeito de atividade física para controlar a operação do aparelho para exercício.

A US 5.354.251 descreve uma máquina para exercício na qual um assento e um eixo rotativo carregado por mola são ligados em uma es

2/13 trutura alongada. O eixo rotativo é unido a um volante e tem dispositivos de resistência. São divulgados como dispositivos de resistência, por exemplo, um freio centrífugo, como moinho de vento, volante aberto, bem como uma roda de freio de corrente parasita, na qual um moinho de vento é integrado.

Outros dispositivos para exercício estão descritos na US 2002/000494439 A1, US 2007/0117680 A1, US 5.611.759 e US 5.749.807.

Uma medição de momento na corrente de uma bicicleta surge da JP 05 201374 A. Um detector de tensão é arranjado na seção corrente superior para medir a elasticidade, a saber, uma roda de engrenagem que toca a corrente no lado de fora de um medidor de esforço de resistência que mede a força exercida na roda de engrenagem pela corrente.

A DE 199 19 154 A1 descreve um método e um dispositivo para aplicar uma força de pré-carga a um elemento de acionamento sem-fim, em particular uma corrente. Um pegador é comprimido por meio de um dispositivo de tensionamento de corrente sobre a corrente a partir do exterior, com uma força predeterminada. A força de pré-carregamento sobre a corrente que surge assim é ajustada por meio de eletrônica de controle que dependendo de dados de sensor relativos dados de oscilação ou outros parâmetros-padrão.

A US 4.141.245 descreve um dispositivo para medir trabalho mecânico e potência que são transferidos sobre um elemento de acionamento entre duas rodas de acionamento. Um elemento de medição de força com um rolete é comprimido por meio de força elástica contra o elemento de acionamento, e o grau de deslocamento serve para medir a força de tração transferida. Diversas modalidades contém um rolete que toca no interior ou no exterior, ou uma combinação de no mínimo um rolete no interior e um no exterior.

Outros equipamentos de medição para medir um momento de acionamento em um sistema de acionamento, por exemplo, uma bicicleta, estão apresentados na US 4.909.086 e US 2007/0099735 A1.

A DE 42 27 586 A1 mostra um dispositivo de exercício de pedal com medição de força separada para os dois braços de pedal, a saber, por

3/13 meio de um medidor de esforço de resistência em cada braço de pedal, e com um transmissor de ângulo através do qual uma avaliação do trajeto de movimento é tornada possível, por exemplo, como um diagrama polar. A DE 44 35 174 A1 sugere, adicionalmente, arranjar o medidor de esforço de resistência diagonalmente no braço de pedal em questão.

Outras propostas para medição de força na operação de movimento de pedal estão descritas nas US 2007/0149364 A1, US 5.573.481, WO02/47551 A2 e EP 1 362 552 A1.

Estes aparelhos conhecidos para exercício e medição objetivam medir a força ou torque gasto pela pessoa que treina por meio de diversos métodos que são, não obstante, muitas vezes consumidores de tempo e complexos. Os métodos conhecidos são particularmente consumidores de tempo se uma vista diferenciada das diversas seções do processo, a saber, uma distribuição entre os dois pés (ou as duas mãos em dispositivos operados à mão) for desejada.

É um objetivo da presente invenção criar aparelhos para exercício nos quais uma medição da força aplicada, ou força de torção, seja distribuída aos movimentos que acontecem à esquerda/direita.

Este objetivo é alcançado com base em um aparelho para exercício do tipo nomeado inicialmente, no qual o dispositivo de medição para medir a posição em movimento de acordo com a invenção tem um par de dispositivos sensores que são arranjados em posições localizadas opostas uma à outra em relação a uma roda que foi unida ao acionamento, de modo que ela se move de maneira sincronizada com ela, posições que correspondem cada uma a uma posição em movimento de uma alternação de carga entre os dois elementos de acionamento.

Esta solução permite, de uma maneira simples, uma detecção da alternação de carga entre as pernas esquerda e direita, e assim uma distinção entre as forças aplicadas por elas, ou trabalho gerado por elas, como seja o caso. Além disto, permite uma simplificação do procedimento de medição, bem como uma avaliação confiável dos dados registrados sobre força como uma função da posição do pé ou, ao invés disso, o ângulo de rotação.

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A roda é, por exemplo, uma roda de engrenagem ligada ao eixo do pedal em uma maneira fixada em rotação, ou pode ser unida ao eixo de pedal através de um mecanismo de engrenagem, desde que a conversão torne possível ter uma conclusão adequada a respeito da angularidade da roda sobre a posição em movimento do acionamento.

Em uma modalidade preferida da invenção que delineia uma implementação particularmente efetiva da abordagem subjacente da invenção, os dois dispositivo sensores são projetados como peças sensoras ligadas sobre a roda, em posições que se situam opostas uma da outra; além disto, no mínimo um dispositivo sensor é arranjado em uma posição fixa que torna detectável a passagem da peça sensora através de uma posição angular específica, ou a roda, na qual a posição angular corresponde a uma posição em movimento de uma alternação de carga entre os dois elementos de acionamento.

É, contudo, também adequado se os dois dispositivos sensores forem projetados como sensores e no mínimo uma peça sensora adicional ligada à roda seja fornecida, na qual por meio dos sensores a passagem da no mínimo uma peça sensora por posições angulares específicas localizadas opostas uma da outra da roda seja detectável, na qual cada posição angular corresponde a uma posição em movimento de uma alternação de carga entre os dois elementos de acionamento.

Para uma detecção efetiva, livre de contato das partes móveis, é vantajoso que as peças sensoras sejam ímãs, em particular ímãs permanentes, e os sensores sejam sensores de campo magnético.

Para alcançar adicionalmente uma simplificação do dispositivo de medição utilizado para medir a força aplicada, é vantajoso que a unidade de medição para medir a força de acionamento seja um braço ligado a um mecanismo de tração, em particular uma corrente do mecanismo de engrenagem, que comprime ligeiramente sobre o lado do mecanismo de tração e tem um sensor de medição para medir a força de tração exercida com isto pelo mecanismo de tração.

Um sistema de avaliação pode, de maneira vantajosa, ser forne

5/13 cido para receber sinais a partir da unidade de medição relativos à força de acionamento ou força de torção relacionada aplicada, e para calcular o progresso temporal da força de acionamento ou força de torção, bem como variáveis deriváveis desta quantidade, com base nos sinais distribuídos pela unidade de medição e para mostrá-los de maneira contínua. O dispositivo de avaliação pode, além disto, receber sinais a partir do dispositivo de medição e relativos a tempos de alternação de carga e alocar as variáveis calculadas de maneira alternada à perna direita ou esquerda de uma pessoa em treinamento, dependendo da operação de carga relatada pelo equipamento de medição. A saída das variáveis calculadas desta maneira pode, portanto, ser realizada distribuída para a perna direita ou esquerda com base no sinal do dispositivo de medição relativo a tempos de alternação de carga. Uma determinação descomplicada e saída automatizada da potência de treinamento distribuída esquerda/direita sucede através deste outro desenvolvimento.

Além disto, é desejável que a resistência dependente de velocidade que a pessoa em treinamento deve superar no dispositivo para exercício de acordo com a invenção, seja naturalmente tão verdadeira quanto possível, isto é, corresponda à resistência em uma bicicleta de estrada. Para esta finalidade é vantajoso que o volante tenha um dispositivo que seja retardado por resistência de ar e seja unido a um freio de atuação de maneira eletromagnética. O dispositivo retardado por resistência de ar pode ser uma roda de pás unida ao volante em maneira travada em rotação. Além disto, a roda de pás pode ter diversas lâminas alinhadas paralelas ao eixo de rotação.

Para ser capaz de ajustar adicionalmente o efeito de resistência de ar de acordo com a necessidade, é vantajoso que o dispositivo retardado por resistência de ar seja localizada em uma carcaça que tem um dispositivo para ajustar a quantidade de corrente de ar movida pelo movimento do volante. Por exemplo, a carcaça pode ter aberturas, cujas dimensão e permeabilidade a ar podem ser ajustadas, e por meio das quais a corrente de ar que atravessa a carcaça pode ser ajustada.

No que segue a invenção será descrita em mais detalhe com

6/13 base em uma modalidade tomada como exemplo não limitativo, que está mostrada nos desenhos anexos. Os desenhos mostram:

Figura 1 - uma vista em perspectiva a partir da frente e direita do dispositivo para treinamento de acordo com a modalidade tomada como exemplo da invenção

Figuras 2 e 3 - o dispositivo para treinamento em outra vista inclinada e uma vista lateral do lado esquerdo;

Figura 4 - o mecanismo de engrenagem do dispositivo de treinamento em uma vista detalhada (vista lateral da direita sem carcaça);

Figura 5 - um detalhe da figura 4 que mostra a medição de força na corrente do mecanismo de engrenagem;

Figura 6 - uma seção transversal do tambor de roda do dispositivo para treinamento;

Figura 7 - uma vista do dispositivo para treinamento com freio magnético aberto;

Figuras 8 e 9 - vistas detalhadas da esquerda na área do arranjo do pedal com carcaça parcialmente removida, de modo que os sensores para medir a posição do pedal são visíveis, no qual na figura sete a barra suporte e a caixa de eixo são abandonadas;

Figura 10 - um diagrama de blocos da avaliação de sinal e dados;

Figura 11 - uma vista dos guidons do dispositivo para treinamento com um mostrador, e

Figura 12 - um exemplo de um delineamento da força de acionamento que depende do ângulo de rotação (forma polar).

A modalidade tomada como exemplo discutida no que segue é relativa a um dispositivo para treinamento bicicleta ergométrica estacionária, que está mostrada nas figuras 1 até 3 em diversas vistas. O dispositivo para treinamento 10 pode ser usado, por exemplo, como uma máquina para exercício doméstico, como um dispositivo para treinamento em um estúdio de treinamento, ou para utilização em esporte de elite, ou também no campo médico.

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O dispositivo para treinamento 10 tem uma estrutura de plataforma como bicicleta 11 com um assento 12 guidãos 13, as posições de cada um dos quais pode ser ajustada enquanto um ciclo de treinamento é fixado, não obstante. Na área do pé está localizada uma carcaça 14 que em sua área frontal tem uma proteção de roda 15, bem como um par de pedais 16. Os pedais 16 estão ligados a um eixo de pedal 17 na maneira conhecida, e são conectados por meio de um mecanismo de engrenagem, com mecanismos de resistência que são acomodados na proteção de roda 15, como descrito abaixo.

Com referência à figura 4, o mecanismo de engrenagem 40 é, na modalidade mostrada tomada como exemplo, uma combinação de dois acionamentos de tração, a saber, um acionamento de engrenagem com um acionamento de cinta, através do qual uma translação elevada do movimento do pedal 16 para o volante 18 é conseguida. Os pedais 16 sâo unidos de maneira inelástica por meio do eixo de pedal 17 a uma roda de engrenagem 19 que aciona uma roda pinhão 42 através de uma corrente 41. A roda pinhão 42 é por sua vez unida a uma roda de disco 43 que aciona o volante 18 através de uma cinta 45 esticada por meio de uma roda auxiliar 44.

A modalidade mostrada tem disponível um sistema de medição com uma precisão de medição de 2%, ou melhor. Ele serve para medir a força utilizada pelo usuário e a velocidade do pedal e é unido a um sistema de computador para mostrar e avaliar os dados medidos.

Medição de força

Como mostrado na figura 5, uma unidade de medição 50 é fornecida de maneira vantajosa no primeiro acionamento de tração, para medir a força que a pessoa em treinamento aplica através do acionamento de pedal sobre a corrente 41. O comprimento do pedal sendo fixado e conhecido, a força de acionamento pode ser calculada diretamente para o torque de atuação (momento de força, força de torção) e vice-versa, e com relação a este é equivalente.

A unidade de medição é implementada de maneira vantajosa como uma viga em dobramento com uma tira esticada de medição que flexi

8/13 ona ligeiramente a corrente e mede a força de restauração. Um braço 51 ligado à estrutura 11 apóia sobre sua extremidade um deslizador 52 que é, por exemplo, construído de plástico. O deslizador é aplicado sobre a corrente 41, por exemplo, no interior, similar a um esticador de corrente e empurra a corrente ligeiramente para fora. Se a corrente está sob tensão como resultado de força aplicada pela pessoa em treinamento, então um componente tangencial da força resulta sobre o deslizador plástico e sobre o deslizador atua uma força de restauração que é proporcional à tensão da corrente, e daí a força de torção. O dobramento elástico do braço 51 com isto resultante, é medido por um sensor de medição, por exemplo, uma tira de medição de esticamento 53. O sinal do sensor de medição é avaliado eletronicamente como está descrito mais abaixo.

Para calibrar a medição de força, um peso de dimensão conhecida ligado a um dos pedais 16, e o giro é bloqueado mecanicamente no volante 18 ou no disco volante Tl (figura 7) por meio de um agente de bloqueio (não-mostrado), por exemplo. A força medida nesta circunstância serve como uma base para calibração do sistema de medição de força por comparação com a força conhecida aplicada pelo peso.

Mecanismo de resistência

Fazendo referência à figura 6, o volante 18 acionado pelo movimento de pedal através do mecanismo de engrenagem 60, tem uma roda de pás de ar 21 que é ajustada de modo que ela não pode ser girada ao redor da circunferência da lâmina do volante. A roda de pás de ar 21 é localizada em seu próprio recipiente como parte da proteção de roda volante 15.

Como está visível na figura 7, na modalidade mostrada tomada como exemplo, um freio de corrente parasita 20 é arranjado no mesmo eixo que o volante 18, preferivelmente oposto a ele. O freio de corrente parasita 20 é, por exemplo, um freio magnético, no qual um disco metálico volante 27 opera em conjunto com ímãs colocáveis (permanentes) 28 na maneira conhecida; alternativamente, outros freios de atuação eletromagnética também podem ser implementados. Na modalidade mostrada tomada como exemplo, os ímãs são arranjados em um suporte de aço ao longo de uma peça circun

9/13 ferencial do disco 27, e são posicionados no sentido do disco 27 ou para longe dele com a ajuda de um mecanismo de colocação 29. O disco 27 consiste de aço, por exemplo, que é embainhado com um anel de cobre. Para ser capaz de bloquear completamente a rotação, dois furos 27 são fornecidos no disco, por exemplo, furos para o interior dos quais um pino de bloqueio (não-mostrado) mantido na carcaça ou na estrutura pode ser introduzido a partir do lado.

Os mecanismos de resistência do equipamento para treinamento de acordo com invenção replicaram aqueles que surgem durante uma jornada de andar de bicicleta. As resistências que atuam enquanto andando de bicicleta são (a) resistência de ar, (b) atrito das partes mecânicas dentro da bicicleta, e (c) resistência de rolamento entre pneus e a superfície da estrada ou inclinação da área. Como regra, a resistência do ar constitui uma proporção impressionante - muitas vezes mais do que 90% - da resistência total e cresce de maneira quadrática com a velocidade. Portanto, a potência gerada cresce de maneira cúbica com a velocidade. O atrito na bicicleta e a resistência de rolamento crescem de maneira linear com a velocidade, o que corresponde à potência com uma dependência de velocidade quadrática.

No dispositivo de treinamento 10 um sistema de frenagem combinada é utilizado para simular estes dois tipos de resistência. Ele tem dois subsistemas de freio, a saber, como já descrito um mecanismo de frenagem que atua por meio de frenagem a ar na forma da roda 21, e um freio que atua de maneira eletromagnética 20. Desta maneira, uma modelagem realística da relação de resistência de uma bicicleta acontece, proporcionando a sensação de mover em uma bicicleta normal. Os dois subsistemas podem ser ajustados de maneira independente um do outro. Eles não têm qualquer influência no equipamento de medição descrito mais abaixo. A combinação dos subsistemas de freio tornam possível uma grande faixa de resistência, que resulta dependendo da frequência de pedalar. Nenhuma fonte de energia externa é requerida.

Fazendo referência novamente uma vez à figura 6, a roda de pás de ar 21 tem uma forma como anel essencialmente cilíndrica. Ao longo da cir

10/13 cunferência, um número de lâminas de pás 25 são arranjadas em distâncias regulares entre dois anéis retentores 24 na lateral, cujas lâminas de pás cada uma arranjadas como laminas alinhadas paralelas ao eixo de rotação da roda 21 e em um ângulo diferente de 90° com o raio. Quando a roda 21 gira, então as lâminas 25 movem o ar circundante para dentro. Desta maneira ar é aspirado através da janela lateral 15b e forçado para fora novamente através da abertura 15a (figura 2) encontrada no lado frontal inferior da proteção de roda 15; daí a roda 21 é retardada pela circulação de ar resultante.

Em contraste com dispositivos de treinamento conhecidos com um freio a ar, a resistência no equipamento mostrado pode ser ajustada por regulação da entrada de ar no lado estator (figura 3) a saber, por mais ou menos fechamento extensivo da abertura 15a por meio de uma aba 22 e/ou ajustamento da janela lateral 15b com relação à sua permeabilidade a ar, por exemplo, na maneira de uma veneziana cega. Desta maneira o efeito de frenagem que deriva de resistência de ar pode ser ajustado dentro de uma grande faixa. Em particular, fechando a abertura 15a e a janela 15b a resistência pode ser ajustada para um valor mínimo, próximo de 0, de modo que o atrito mecânico essencialmente simplesmente permanece no sistema.

A resistência para cada um dos dois subsistemas de frenagem pode ser ajustada por estas medidas. Na modalidade mostrada tomada como exemplo, um efeito de resistência de 0 até 5.000 W pode ser escolhido. Medindo a velocidade do pedal

Nas figuras 8 e 9 o equipamento sensor 30 para medir a velocidade do pedal é delineado. Dois sensores de campo magnético 31, por exemplo, comutadores reed são arranjados fixados próximo à roda de engrenagem do pedal 19. Dois ímãs permanentes 32 são arranjados em posições precisamente opostas na roda de engrenagem 19, de modo que no curso de uma rotação da roda de engrenagem 19 cada ímã 32 passa cada um dos sensores 31 uma vez e assim geram, por exemplo, um impulso de sinal. O sinal que surge assim é distribuído para avaliação e permite medição precisa do número de revoluções por minuto, bem como através do comprimento de manivela, a velocidade do pedal.

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Ambos, os sensores 31 e ímãs 32 que pertencem a eles, correspondem um ao outro em pares e são, cada um, posicionados em diferentes distâncias radiais a partir do eixo, para excluir a possibilidade de ativação de um sensor de cada lado pelo ímã do outro sensor. Os ímãs são arranjadas com relação à sua posição angular aos sensores que pertencem a cada um deles em relação ao posicionamento dos pedais 16, de tal maneira que um impulso de sinal a partir de um sensor 31 é então fornecido em cada caso se a alternação de força é realizada a partir da esquerda para o pedal direito, ou de outra maneira. Como pode ser reconhecido das figuras 8 e 9, no posicionamento mostrado de 0^o (pedal direito perpendicular para cima) um ímã está exatamente em posição com o sensor alocado a ele, enquanto o outro ímã está localizado exatamente oposto ao sensor alocado a ele. Isto possibilita uma distribuição da medição e alocação separada para os pés esquerdo e direito, e uma avaliação direito/esquerdo da força e potência aplicadas por cada pé, bem como uma comparação das potências dos dois pés (equilíbrio).

Por meio da alocação do par sensor imã de modo que eles são alinhados para detecção das posições da alternação de carga, o início do ciclo de medição que convencionalmente consiste de uma sucessão de pontos de medição discretos, pode ser estabelecido. Uma sequência de pedal nas posições sensoras - daí em uma alternação de carga - é escolhida como início de uma série de medições, de modo que por um lado um ponto de medição também pode acontecer quando de alternação de carga (onde em particular com ciclistas inexperientes um mínimo da força aplicada deve ser esperado) e por outro lado a série de medições é medida entre ciclos sensores sucessivos é medida em velocidade essencialmente constante, uma vez que depois de uma alternação de carga a velocidade angular do movimento do pedal é empiricamente essencialmente constante, em contraste a que a velocidade entre os ciclos de pedalagem individual podem mudar muitas vezes. Isto possibilita simplificar o processo de medição, bem como melhorar a confiabilidade da avaliação dos dados registrados em relação à força como uma função da posição do pé, em particular o ângulo de rotação.

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Avaliação

Como está mostrado na figura 10, os sinais sensores distribuídos pelo sensor de medição de força (tira de medição esticada) 53 e pelos sensores 31 alocados à medição do pedal são amplificados, digitalizados por meio de conversores analógico-digitais e transportados para uma avaliação eletrônica, por exemplo, um mostrador de treinamento 33 encontrado nos guidons (figura 11) e/ou um sistema de computador alocado 34. No sistema de computador 34 sinais são convertidos em um processo dependente do tempo para a força de acionamento aplicada aos pedais, por exemplo, com uma velocidade de dados de 100 pontos de dados por segundo. Além disto, os sinais podem ser apresentados em tempo real e/ou salvos. Os dados podem então ser recuperados e editados em um momento posterior. O mostrador dos dados é vantajosamente realizado em uma maneira relacionada à rotação do pedal e/ou em um mostrador polar, tal como está mostrado na figura 12.

A figura 12 mostra um exemplo de uma força de pedal medida Fp (em N; o círculo exterior corresponde a 250 N) sobre uma rotação completa com o pedal, como uma função do ângulo de rotação em um diagrama polar. Os ângulos mostrados correspondem diretamente ao ângulo do pedal que é movido em uma direção horária onde zero corresponde a um posicionamento do pedal direito perpendicularmente para cima. Também é digno de mencionar que em particular com esportistas treinados, uma sinergia entre os dois pés surge e quanto melhor a capacidade coordenada é calibrada para pessoas em treinamento, mais redonda é a figura da curva Fp.

No sistema de computador 40 por meio de um software ergométrico adequado a análise dos dados medidos e o mostrador gráfico, são implementados na tela, por exemplo:

- cálculo e apresentação do momento do pedal,

- força como uma função da posição do pé

- número de revoluções por minuto

- velocidade calculada como uma velocidade de bicicleta teórica,

- potência

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- potência média

- energia (kJ por integração)

- equilíbrio entre pé direito e esquerdo em porcentagem

- velocidade cardíaca por meio de cinta sensora adicional vesti- da pelo usuário,

- análise estatística

Naturalmente, a invenção não está limitada à modalidade tomada como exemplo descrita, mas ao invés disso se estende a todas as modalidades que caiam dentro da faixa das reivindicações. Em particular, o equi10 pamento para exercício de acordo com a invenção também pode ter elementos de acionamento diferentes de pedais, por exemplo, plataformas stepping tal como em uma Stairmaster ou um par de pegas manuais que devem ser operadas de maneira alternada. Aqui o movimento é convertido mecanicamente em uma maneira conhecida, por meio de um mecanismo de 15 engrenagem, para movimento de rotação de uma roda de acionamento.

Claims

1. Aparelho para exercício ergométrico estacionário com um acionamento operado por mão ou pé com dois elementos de acionamento operáveis de forma alternada (16), preferivelmente pedais acionados com o pé, em que o acionamento é unido a um volante (18) por meio de um mecanismo de engrenagem, bem como com uma unidade de medição (50) para medir pelo menos uma dentre a força de acionamento aplicada por meio do acionamento e o torque relacionado com a mesma, e um dispositivo de medição (30) para medir a posição em movimento, em particular a posição angular do acionamento;

caracterizado pelo fato de que compreende ainda:

uma roda (19) unida ao acionamento de modo a estar síncrona em movimento com o mesmo e o dispositivo de medição (30) inclui um par de dispositivos sensores dispostos (31, 32) em posições em relação à roda (19) pelo qual um sinal é gerado quando a roda (19) está localizada em cada uma de duas posições angulares específicas em movimento, as posições em movimento estando localizadas separadas de 180° e correspondendo a pontos de alternância de carga entre os elementos de acionamento operáveis alternativamente (16).

2. Aparelho para exercício ergométrico estacionário, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de medição (30) inclui um par de peças sensoras (32) fixadas à roda (19) e pelo menos um sensor (31) posicionado em uma localização estacionária em relação à roda (19), as peças sensoras (32) sendo móveis com a roda (19) em relação ao pelo menos um sensor (31) em operação do acionamento por meio do que cada uma das peças sensoras (32) é detectada passando um sensor (31) quando a roda (19) está localizada em uma respectiva posição angular dentre duas posições angulares específicas em movimento, as posições em movimento sendo localizadas separadas de 180° e correspondendo aos pontos de alternância de carga entre os elementos de acionamento operáveis de forma alternada (16).

3. Aparelho para exercício ergométrico estacionário, de acordo

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2/4 com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de medição (30) inclui um par de sensores (31) posicionados em localizações estacionárias em relação à roda (19) e pelo menos uma peça sensora (32) fixada à roda (19), a pelo menos uma peça sensora (32) sendo móvel com a roda (19) em relação aos sensores (31) em operação do acionamento por meio do que cada um dos sensores (31) detecta uma peça sensora (32) passando quando a roda (19) está localizada em uma respectiva posição angular dentre duas posições angulares específicas em movimento, as posições em movimento sendo localizadas separadas de 180° e correspondendo aos pontos de alternância de carga entre os elementos de acionamento operáveis de forma alternada.

4. Aparelho para exercício ergométrico estacionário, de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que as peças sensoras (32) são imãs e os sensores (31) são sensores de campo magnético.

5. Aparelho para exercício ergométrico estacionário, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a unidade de medição (50) para medir a força de acionamento aplicada através do acionamento inclui um braço aplicado a um mecanismo de tração, em particular a uma corrente do mecanismo de engrenagem, o braço comprimindo levemente na lateral do mecanismo de tração, e a unidade de medição (50) compreendendo ainda um sensor de medição (53) para medir a força de restabelecimento aplicada pelo mecanismo de tração ao braço.

6. Aparelho para exercício ergométrico estacionário, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um dispositivo de avaliação (40, 41) configurado para receber sinais a partir da unidade de medição (50) acerca da força de acionamento aplicada e/ou torque relacionado com a mesma, e para calcular e gerar como saída de forma contínua o progresso temporal da força de acionamento e/ou torque relacionado, bem como variáveis deriváveis deles, com base nos sinais entregues pela unidade de medição (50).

7. Aparelho para exercício ergométrico estacionário, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de

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3/4 avaliação (40, 41) é configurado para receber sinais a partir do dispositivo de medição (30) identificando os momentos de alternância de carga entre os elementos de acionamento operáveis de forma alternada e, usando os momentos de alternância de carga identificados pelo dispositivo de medição (30), distribuir as variáveis calculadas com base nos sinais entregues pela unidade de medição (50) alternadamente a uma perna direita ou esquerda de uma pessoa em treinamento.

8. Aparelho para exercício ergométrico estacionário, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que as variáveis calculadas com base nos sinais entregues unidade de medição (50) são gerados como saída com base nos momentos de alternância de carga identificados pelo dispositivo de medição (30) para a perna direita ou esquerda, respectivamente.

9. Aparelho para exercício ergométrico estacionário, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o volante (18) compreende um dispositivo de frenagem que atua por meio de resistência de ar e unido a um freio de atuação eletromagnética (20).

10. Aparelho para exercício ergométrico estacionário, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de frenagem atuando por resistência de ar está localizado em uma carcaça tendo um dispositivo (15a, 15b) para ajustar a quantidade de ar sendo movida como resultado do movimento do volante (18).

11. Aparelho para exercício ergométrico estacionário, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a carcaça tem aberturas (15a, 15b), cujas dimensão e permeabilidade a ar são mutáveis e por meio do que a corrente de ar passando através da carcaça é ajustável.

12. Aparelho para exercício ergométrico estacionário, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de frenagem que atua por meio de resistência de ar é uma roda de pás (21) que é unida de forma travada e rotativa a um volante.

13. Aparelho para exercício ergométrico estacionário, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a roda de pás (21)

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4/4 tem uma pluralidade de lâminas de pás alinhadas de forma paralelas ao eixo de rotação.

14. Método para avaliar a performance de uma pessoa em treinamento em um aparelho para exercício ergométrico estacionário como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:

(i) medir a força de acionamento e o torque relacionado com a mesma aplicados através dos elementos de acionamento;

(ii) detectar os momentos de alternância de carga entre os elementos de acionamento operáveis de forma alternada; e (iii) calcular e continuamente gerar como saída o progresso temporal da força de acionamento e/ou torque relacionado com a mesma, e variáveis deriváveis dos mesmos, com base nas medidas obtidas nas etapas (i) e (ii).

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a etapa de:

(iv) distribuir as variáveis calculadas na etapa (iii) de forma alternada a uma perna direita ou esquerda da pessoa em treinamento dependendo dos momentos de alternância de carga detectados na etapa (ii).

16. Método, de acordo com a reivindicação 14 ou 15, caracterizado pelo fato de que a velocidade angular dos elementos de acionamento é calculada com base nos momentos de alternância de carga detectados na etapa (ii).

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a velocidade angular dos elementos de acionamento é usada para determinar as posições em movimentos dos elementos de acionamento entre pontos de alternância de carga na produção de uma exibição polar mostrando a força de acionamento contra o ângulo de rotação dos elementos de acionamento.