CA2853540A1 - Exercise machine - Google Patents

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Abstract

Dispositif d'exercice comportant un élément de sollicitation destiné à être déplacé par la force d'un utilisateur, un actionneur électrique (1) comportant une partie mobile, l'élément de sollicitation étant lié à la partie mobile et l'élément de sollicitation étant apte à déplacer la partie mobile, un calculateur (12) apte à générer un signal de commande de l'actionneur électrique, un capteur d'accélération couplé à la partie mobile pour mesurer l'accélération de la partie mobile et pour transmettre l'accélération mesurée au calculateur (12), l'actionneur électrique étant apte à exercer une force sur l'élément de sollicitation par l'intermédiaire de la partie mobile en réponse au signal de commande, caractérisé en ce que le calculateur (12) est apte à générer le signal de commande en fonction de l'accélération mesurée de manière que la force exercée par l'actionneur électrique (1) comporte une contribution d'inertie artificielle sensiblement proportionnelle à l'accélération mesurée par le capteur d'accélération.An exercise device comprising a biasing member to be moved by the force of a user, an electric actuator (1) having a movable portion, the biasing member being bonded to the movable portion, and the biasing member being adapted to move the moving part, a computer (12) capable of generating a control signal of the electric actuator, an acceleration sensor coupled to the moving part for measuring the acceleration of the moving part and for transmitting the acceleration measured at the computer (12), the electric actuator being adapted to exert a force on the biasing element via the moving part in response to the control signal, characterized in that the computer (12) is adapted to generating the control signal as a function of the acceleration measured so that the force exerted by the electric actuator (1) comprises a substantial artificial inertia contribution proportional to the acceleration measured by the acceleration sensor.

Description

MACHINE D'EXERCICE
L'invention se rapporte au domaine des machines d'exercice. Plus particulièrement, l'invention se rapporte au domaine des machines à
motorisation électrique conçues pour développer ou reconstituer la musculature d'un utilisateur et permettant notamment l'entrainement sportif ou la rééducation des muscles d'un utilisateur.
Parmi les machines d'exercice musculaire, il existe notamment les machines à
poids et des machines à inertie.
Les machines à poids fonctionnent sur le principe de masses en fonte ou autre matériau qu'un utilisateur déplace en fournissant un effort pour contrer le poids des masses en fonte. Ces machines sont notamment les presses, les barres libres, les appareils à charge guidée etc.
Les machines à inertie fonctionnent de manière différente. Celles-ci consistent par exemple à mettre en mouvement un disque en fonte autour d'un axe de rotation.
L'utilisateur doit donc fournir un effort adéquat pour vaincre l'inertie de la machine.
Certaines machines fonctionnent avec le principe de mettre en mouvement un fluide avec un système d'ailettes.
Bien que le fluide mis en mouvement possède une inertie, dans ces machines l'utilisateur doit vaincre principalement le frottement visqueux induit par les fluides.
D'autres machines utilisent le principe du système à courant de Foucault pour générer ces frottements visqueux.
Ces machines produisant des frottements visqueux sont notamment les machines de type rameur ou le vélo d'intérieur.
Selon un mode de réalisation, l'invention fournit un dispositif d'exercice comportant un élément de sollicitation destiné à être déplacé par la force d'un utilisateur, un actionneur électrique comportant une partie mobile, l'élément de sollicitation étant lié
à la partie mobile et l'élément de sollicitation étant apte à déplacer la partie mobile, un calculateur apte à générer un signal de commande de l'actionneur électrique et un capteur d'accélération couplé à la partie mobile pour mesurer l'accélération de la partie mobile et pour transmettre l'accélération mesurée au calculateur, l'actionneur électrique étant apte à exercer une force sur l'élément de sollicitation par l'intermédiaire de la partie mobile en réponse au signal de commande, dans lequel le calculateur est apte à générer le signal de commande en fonction de l'accélération mesurée de manière que la force exercée par l'actionneur électrique comporte
EXERCISE MACHINE
The invention relates to the field of exercise machines. More particularly, the invention relates to the field of electric motorization designed to develop or reconstruct the musculature of a user and allowing especially the sports training or the re-education of the muscles of a user.
Among the machines for muscular exercise, there are in particular weights and inertia machines.
Weight machines operate on the principle of cast iron masses or other material that a user moves by providing an effort to counter the weight of the masses cast. These machines include presses, free bars, dependent devices guided etc.
Inertia machines work differently. These consist of example to set in motion a cast iron disc around an axis of rotation.
The user must therefore provide an adequate effort to overcome the inertia of the machine.
Some machines work with the principle of moving a fluid with a system fins.
Although the fluid put in motion has an inertia, in these machines the user must overcome mainly the viscous friction induced by fluids.
Other machines use the principle of eddy current system to generate these viscous friction.
These machines producing viscous friction are in particular the machines Of type rower or indoor bike.
According to one embodiment, the invention provides an exercise device comprising a biasing element intended to be displaced by the force of a user, an electric actuator comprising a movable part, the element of solicitation being bound to the moving part and the biasing element being able to move the moving part, a computer capable of generating a control signal of the electric actuator and an acceleration sensor coupled to the moving part for measuring the acceleration of the mobile part and to transmit the measured acceleration to the computer, the electric actuator being able to exert a force on the element of solicitation by via the moving part in response to the control signal, in which the computer is able to generate the control signal in function of the acceleration measured so that the force exerted by the actuator electric features

2 une contribution d'inertie artificielle sensiblement proportionnelle à
l'accélération mesurée par le capteur d'accélération.
Selon un mode de réalisation, le calculateur est apte à générer le signal de commande en fonction de l'accélération mesurée et un coefficient de proportionnalité et le calculateur est apte à faire varier le coefficient de proportionnalité en fonction d'au moins un paramètre choisi parmi la position, la vitesse et l'accélération de la partie mobile.
Selon un mode de réalisation, le calculateur est apte à générer le signal de commande de manière que la force exercée par l'actionneur électrique comporte une contribution de charge additionnelle présentant un sens prédéterminé.
Selon un mode de réalisation, le calculateur est apte à générer le signal de commande de manière que la contribution d'inertie artificielle soit orientée dans le même sens que la contribution de sens prédéterminé lorsque l'accélération mesurée est dans le sens opposé de la contribution de sens prédéterminé.
Selon un mode de réalisation, le calculateur est apte à générer le signal de commande de manière à annuler la contribution d'inertie artificielle lorsque l'accélération mesurée est dans le même sens que la contribution de sens prédéterminée de l'actionneur électrique.
Selon un mode de réalisation, la liaison entre l'élément de sollicitation et la partie mobile comporte un réducteur de vitesse pour démultiplier la force du moteur.
Généralement, un tel réducteur génère une inertie réelle supplémentaire pour l'utilisateur qui actionne l'élément de sollicitation. Selon un mode de réalisation, la contribution d'inertie artificielle exercée par l'actionneur électrique peut compenser tout ou partie de l'inertie réelle supplémentaire générée par le réducteur.
Selon un mode de réalisation, le dispositif comporte un capteur de vitesse apte à
mesurer la vitesse de la partie mobile et le calculateur est apte à générer le signal de commande de manière que la force exercée par l'actionneur électrique comporte une contribution de frottement visqueux sensiblement proportionnelle à la vitesse mesurée par le capteur de vitesse.
Selon un mode de réalisation, l'actionneur électrique est un moteur linéaire.
Selon un mode de réalisation, l'actionneur électrique est un moteur rotatif dans lequel la partie mobile comporte un rotor du moteur rotatif.
Selon un mode de réalisation, le capteur d'accélération comporte :
un codeur de position couplé à la partie mobile pour mesurer la position de la partie mobile, le codeur de position générant un signal de position,
2 a contribution of artificial inertia substantially proportional to measured acceleration by the acceleration sensor.
According to one embodiment, the computer is able to generate the signal of command as a function of measured acceleration and a coefficient of proportionality and calculator is able to vary the coefficient of proportionality in function of at least one parameter chosen from the position, velocity and acceleration of the part mobile.
According to one embodiment, the computer is able to generate the signal of control so that the force exerted by the electric actuator comprises a additional load contribution having a predetermined direction.
According to one embodiment, the computer is able to generate the signal of control so that the artificial inertia contribution is oriented in the same sense that the predetermined direction contribution when measured acceleration is in the sense opposite of the predetermined meaning contribution.
According to one embodiment, the computer is able to generate the signal of order to cancel the artificial inertia contribution when acceleration measured is in the same direction as the predetermined direction contribution of actuator electric.
According to one embodiment, the connection between the biasing element and the part mobile has a speed reducer to increase the force of the motor.
Generally, such a reducer generates an additional real inertia for the user who actuates the solicitation element. According to one embodiment, the inertia contribution Artificial exerted by the electric actuator can compensate all or part of inertia additional actual generated by the gearbox.
According to one embodiment, the device comprises a speed sensor able to measure the speed of the moving part and the calculator is able to generate the signal from control so that the force exerted by the electric actuator comprises a viscous friction contribution substantially proportional to the speed measured by the speed sensor.
According to one embodiment, the electric actuator is a linear motor.
According to one embodiment, the electric actuator is a rotary motor in wherein the movable portion comprises a rotor of the rotary motor.
According to one embodiment, the acceleration sensor comprises:
a position encoder coupled to the moving part for measuring the position of the part mobile, the position encoder generating a position signal,

3 des éléments de dérivation aptes à dériver le signal de position pour déterminer l'accélération de la partie mobile.
Selon un mode de réalisation, le dispositif d'exercice est sélectionné parmi le groupe comprenant les rameurs, les vélos d'intérieur, les barres de levage et les appareils de charge guidée.
Selon un mode de réalisation, la partie mobile comporte un arbre moteur monté
en rotation, l'arbre moteur est couplé à un réducteur, une poulie est couplée au réducteur, un câble est fixé sur la poulie en une première extrémité du câble, le câble est fixé sur l'élément de manipulation en une seconde extrémité du câble et le câble est apte à
s'enrouler sur la poulie.
Selon un mode de réalisation, le dispositif d'exercice comporte une interface homme-machine permettant à un utilisateur de régler un coefficient de proportionnalité entre l'accélération mesurée et la contribution d'inertie artificielle calculée.
Selon un mode de réalisation, le calculateur est apte à calculer la force à
exercer de manière que la force à exercer par l'actionneur électrique comporte une contribution de charge additionnelle présentant un sens prédéterminé, l'interface homme-machine permettant à un utilisateur de régler la contribution de charge additionnelle indépendamment du coefficient de proportionnalité.
Selon un mode de réalisation, l'interface homme-machine permet à un utilisateur de régler la contribution de charge additionnelle à une valeur nulle.
Selon un mode de réalisation, l'élément de sollicitation est déplaçable dans une direction verticale et que le calculateur est apte à calculer la force à
exercer en l'absence de force exercée par l'utilisateur de manière que la force à exercer par l'actionneur électrique comporte une contribution de charge par défaut compensant un poids propre de l'élément de sollicitation sans causer de déplacement spontané de l'élément de sollicitation en l'absence de force exercée par l'utilisateur.
Selon un mode de réalisation, l'invention fournit également un procédé de commande d'un dispositif d'exercice comprenant :
mesurer l'accélération d'une partie mobile d'un moteur électrique en réponse à
la force d'un utilisateur exercée sur un élément de sollicitation lié à la partie mobile, générer un signal de commande en fonction de l'accélération mesurée et commander l'actionneur électrique avec le signal de commande de manière que la force exercée par l'actionneur électrique sur l'élément de sollicitation par l'intermédiaire de la
3 branching elements adapted to derive the position signal for determine the acceleration of the moving part.
According to one embodiment, the exercise device is selected from the including rowing machines, indoor bicycles, lifting bars and the devices of guided load.
According to one embodiment, the movable part comprises a mounted motor shaft in rotation, the motor shaft is coupled to a gearbox, a pulley is coupled to the reducer, a cable is attached to the pulley at one end of the cable, the cable is attached to the element handling at a second end of the cable and the cable is suitable for curl up on the pulley.
According to one embodiment, the exercise device comprises an interface man-machine allowing a user to set a coefficient of proportionality between measured acceleration and calculated artificial inertia contribution.
According to one embodiment, the calculator is able to calculate the force at exercise way that the force to be exerted by the electric actuator comprises a contribution of additional load having a predetermined meaning, the human interface machine allowing a user to adjust the additional charge contribution regardless of coefficient of proportionality.
According to one embodiment, the man-machine interface allows a user to adjust the additional charge contribution to a zero value.
According to one embodiment, the biasing element is movable in a vertical direction and that the calculator is able to calculate the force at exercise in the absence of force exerted by the user so that the force to be exerted by the electric actuator has a default load contribution that compensates for a dead weight of the element of solicitation without causing spontaneous displacement of the element of solicitation in the absence force exerted by the user.
According to one embodiment, the invention also provides a method of control of an exercise device comprising:
measure the acceleration of a moving part of an electric motor in response to strength of a user exercised on a solicitation element related to the party mobile, generate a control signal according to the measured acceleration and control the electric actuator with the control signal so that the strength exerted by the electric actuator on the biasing element by through the

4 partie mobile comporte une contribution d'inertie artificielle sensiblement proportionnelle à
l'accélération mesurée Une idée à la base de l'invention est de simuler sur une machine d'exercice, lors de l'utilisation de la machine par un utilisateur, une inertie différente de l'inertie réelle de la machine d'exercice à l'aide d'un actionneur électrique.
Une idée à la base de l'invention est de concevoir une machine qui permette de faire varier le poids et l'inertie indépendamment l'un de l'autre.
Certains aspects de l'invention partent de l'idée de simuler, sur la machine d'exercice, un poids supplémentaire à l'aide de l'actionneur électrique.
Certains aspects de l'invention partent de l'idée de simuler, sur la machine d'exercice, un frottement supplémentaire à l'aide de l'actionneur électrique.
Certains aspects de l'invention partent du constat que combiner les exercices de type inertie caractéristiques des machines à inertie et les exercices de type poids caractéristiques des machines à poids dans une unique machine permet un gain de place important et un investissement moins onéreux.
Certains aspects de l'invention partent de l'idée de générer des forces d'inertie supplémentaires lors de certaines phases d'un exercice musculaire effectué par l'utilisateur et d'annuler ces forces d'inertie dans les autres phases de l'exercice musculaire.
Certains aspects de l'invention partent de l'idée de générer des forces d'inertie sans charge fixe pour créer des sollicitations musculaires spécifiques à
l'inversion du mouvement d'une masse lancée sur une trajectoire sensiblement horizontale, notamment l'inversion du mouvement d'un coureur.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante de plusieurs modes de réalisation particuliers de l'invention, donnés uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés.
Sur ces dessins :
La figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif d'exercice comportant un moteur.
La figure 2 est une représentation schématique du système de commande du moteur représenté dans la figure 1.
La figure 3 est un graphique de la position et de l'accélération en fonction du temps de la poignée décrite dans la figure 1 correspondant à une manipulation par l'utilisateur.

= La figure 4 est un graphique de la force exercée par le moteur lors d'une manipulation du dispositif de la figure 7.
= La figure 5 est un graphique de la force exercée par le moteur lors de la manipulation du dispositif conformément à la figure 3 correspondant à un premier type
4 moving part has a contribution of artificial inertia substantially proportional to measured acceleration An idea underlying the invention is to simulate on an exercise machine, during the use of the machine by a user, a different inertia of the real inertia of the exercise machine using an electric actuator.
An idea underlying the invention is to design a machine that allows to vary weight and inertia independently of each other.
Some aspects of the invention start from the idea of simulating, on the machine of exercise, extra weight using the electric actuator.
Some aspects of the invention start from the idea of simulating, on the machine exercise, additional friction using the electric actuator.
Some aspects of the invention start from the observation that combining the exercises of type inertia characteristics of inertial machines and the exercises of type weight features of weight machines in a single machine allows a gain of place important and a less expensive investment.
Some aspects of the invention start from the idea of generating forces inertia during certain phases of muscle exercise performed by the user and to cancel these forces of inertia in the other phases of the exercise muscular.
Some aspects of the invention start from the idea of generating forces of inertia without fixed charge to create muscular solicitations specific to the reversal of movement of a mass launched on a substantially horizontal trajectory, in particular the inversion of the movement of a runner.
The invention will be better understood, and other purposes, details, features and advantages of it will become clearer in the description next several particular embodiments of the invention, given only as illustrative and not limiting, with reference to the accompanying drawings.
On these drawings:
Figure 1 is a schematic representation of an exercise device comprising an engine.
FIG. 2 is a schematic representation of the control system of the motor shown in Figure 1.
Figure 3 is a graph of position and acceleration based of time of the handle described in Figure 1 corresponding to a manipulation by the user.

= Figure 4 is a graph of the force exerted by the engine during a manipulation of the device of Figure 7.
= Figure 5 is a graph of the force exerted by the motor during the manipulation of the device according to Figure 3 corresponding to a first type

5 d'exercice.
= La figure 6 est un graphique de la force exercée par le moteur lors de la manipulation du dispositif conformément à la figure 3 correspondant à un second type d'exercice.
= La figure 7 est une représentation schématique d'une variante du dispositif d'exercice.
= La figure 8 est une représentation schématique partiellement en coupe d'un dispositif d'exercice comportant un moteur selon un autre mode de réalisation.
= La figure 9 est une représentation schématique fonctionnelle d'un système de commande du moteur représenté dans la figure 8.
= La figure 10 est une représentation schématique d'un exercice d'inversion du mouvement d'un coureur.
= La figure 11 est une représentation graphique du fonctionnement d'un comparateur à hystérésis pouvant être utilisé dans le système de commande de la figure 9.
Les figures 1 et 2 illustrent un dispositif d'exercice dans lequel peuvent être mis en oeuvre des procédés de commande conformes à l'invention. En référence à la figure 1, le dispositif d'exercice comprend un moteur électrique 1 qui peut entrainer en rotation un arbre 2 et exercer un couple sur l'arbre 2. Une poulie 3 est montée serrée sur l'arbre 2. Un câble 4 est fixé en sa première extrémité dans la gorge de la poulie 3. Ce câble 4 peut s'enrouler dans la gorge autour de la poulie 3. A la seconde extrémité 5 du câble est fixée une poignée 6 par l'intermédiaire de laquelle un utilisateur peut influencer le dispositif avec sa force musculaire lorsqu'il pratique des exercices musculaires.
Le moteur 1 comporte un codeur de position 10 qui mesure la position de l'arbre moteur 2. La position est transmise à une carte électronique 7 sous la forme d'un signal de position 9. Cette carte électronique 7 est adaptée à recevoir ce signal de position et utilise le signal de position 9 pour générer un signal de commande. Grâce à ce signal de commande, la carte électronique 7 commande le couple généré par le moteur 1 pour contrôler la force exercée par le moteur 1, laquelle est transmise au niveau de la poignée 6 par l'intermédiaire de la poulie 3 et du câble 4. Pour cela, la carte électronique 7 transmet le signal de
5 exercise.
= Figure 6 is a graph of the force exerted by the motor during the manipulation of the device according to Figure 3 corresponding to a second type Exercise.
= Figure 7 is a schematic representation of a variant of device Exercise.
= Figure 8 is a schematic representation partially in section a exercise device comprising a motor according to another embodiment.
= Figure 9 is a schematic functional representation of a system of motor control shown in Figure 8.
= The figure 10 is a schematic representation of an inversion exercise of the movement of a runner.
= Figure 11 is a graphical representation of the operation of a hysteresis comparator which can be used in the control system of Figure 9.
Figures 1 and 2 illustrate an exercise device in which can to be put in implementing control methods according to the invention. With reference to the Figure 1, the exercise device comprises an electric motor 1 which can lead to rotating a tree 2 and exert a torque on the shaft 2. A pulley 3 is tightly mounted on the tree 2. A cable 4 is fixed at its first end in the groove of the pulley 3. This cable 4 can wind up in the groove around the pulley 3. At the second end 5 of the cable is fixed a handle 6 by through which a user can influence the device with his strength muscle when practicing muscle exercises.
The motor 1 comprises a position encoder 10 which measures the position of the tree 2. The position is transmitted to an electronic card 7 in the form a signal from position 9. This electronic card 7 is adapted to receive this signal of position and uses the position signal 9 to generate a control signal. Thanks to this signal order, the electronic board 7 controls the torque generated by the engine 1 to control strength exerted by the engine 1, which is transmitted at the level of the handle 6 by intermediate pulley 3 and cable 4. For this, the electronic card 7 transmits the signal from

6 commande au moteur 1 par la connexion 8. Ce signal de commande est reçu par un organe d'alimentation intégré dans le moteur 1 qui, à partir de ce signal de commande, fournit un certain courant au moteur 1. Le courant fourni par l'organe d'alimentation induit ainsi un couple sur la partie mobile 2 et donc par l'intermédiaire de la poulie 3 et du câble 4 une force sur la poignée 6. La force exercée par le moteur 1 est sensiblement proportionnelle au courant fourni par l'organe d'alimentation au moteur 1.
De nombreux procédés de commande peuvent être mis en oeuvre dans un tel dispositif afin de produire différentes sollicitations musculaires. Un premier exemple est de simuler la présence d'une masse prédéterminée suspendue à un câble, à savoir que le couple moteur exerce sur la poignée 6 une charge constante quant au sens et à
l'intensité.
Lorsqu'un utilisateur manipule la poignée 6 au cours d'un exercice celui-ci s'oppose à la force du moteur 1 à l'aide de sa force musculaire. Par exemple, lors d'un exercice praticable avec ce dispositif, un utilisateur se positionne au-dessus du dispositif et effectue une traction de la poignée 6 depuis une position basse vers une position haute à
l'aide de ses mains. Lors de ce déplacement vers le haut, l'utilisateur doit vaincre la force dirigée vers le bas exercée par le moteur 1 sur la poignée 6. Lorsque la poignée 6 arrive en position haute, l'utilisateur effectue le mouvement inverse et ramène la poignée 6 vers la position basse tout en étant toujours contraint par la même force soumise dans la même direction par le moteur 1. Lors de la descente, l'utilisateur accompagne et freine le déplacement de la poignée vers le bas. Le dispositif d'exercice simule ainsi une masse devant être alternativement soulevée et reposée par l'utilisateur Durant cet exercice, le signal de position est transmis de manière continue à
la carte électronique 7 qui calcule et transmet au moteur de manière continue le signal de commande correspondant. Ainsi, le dispositif commande l'effort généré par le moteur 1 tout au long de l'exercice.
Toutefois, un léger décalage peut être présent entre le moment où le codeur transmet la position et le couple exercé par le moteur 1 du fait du temps de réponse du moteur 1 au signal de commande et du temps de réponse de la carte électronique
6 motor control 1 via the connection 8. This control signal is received by a organ integrated power supply in the motor 1 which, from this signal of command, provides a certain current to the motor 1. The current supplied by the power supply thus induces a torque on the moving part 2 and therefore via the pulley 3 and the cable 4 a strength on the handle 6. The force exerted by the motor 1 is substantially proportional to current supplied by the power supply unit to the motor 1.
Many control methods can be implemented in such a way.
device to produce different muscular stresses. A first example is from simulate the presence of a predetermined mass suspended on a cable, namely that the couple motor exerts on the handle 6 a constant load as to the direction and intensity.
When a user manipulates the handle 6 during an exercise this one opposes the force of the motor 1 with the help of its muscular strength. For example, at a practicable exercise with this device, a user is positioned above of the device and pulls the handle 6 from a low position to a high position at using his hands. When moving upwards, the user must defeat the force directed downwards by the motor 1 on the handle 6. When the handle 6 comes into position, the user performs the reverse movement and returns the handle 6 towards the low position while still being constrained by the same force submitted in the same direction by the engine 1. During the descent, the user accompanies and brakes moving the handle down. The exercise device thus simulates a mass to be alternately raised and rested by the user During this exercise, the position signal is transmitted continuously to the electronic card 7 which calculates and transmits to the motor continuously the signal from corresponding order. Thus, the device controls the effort generated by the engine 1 all throughout the exercise.
However, a slight shift may be present between the moment the encoder transmits the position and the torque exerted by the engine 1 because of the time of response from motor 1 to the control signal and the response time of the electronic card

7.
En référence à la figure 2, les moyens de commande du moteur vont maintenant être décrits plus précisément en référence à un deuxième exemple.
La carte électronique 7 comporte ici un microprocesseur 20. Un codeur de position 10 mesure la position de l'arbre du moteur 2, cette position est encodée en un signal de position qui est transmis via la connexion 38 au microprocesseur 20. Ainsi, dans un mode de réalisation cette mesure peut être émise toutes les 30ms et de préférence toutes les 5 ms.

Dans ce microprocesseur 20, le signal de position est transmis à un organe de dérivation 13 via la connexion 18. L'organe de dérivation dérive le signal de position générant ainsi un signal de vitesse qui est transmis à un deuxième organe de dérivation 14 via la connexion 15.
Le second organe de dérivation dérive le signal de vitesse générant ainsi un signal d'accélération. Le signal d'accélération est transmis via la connexion 17 à un module de calcul 12. Par ailleurs, le signal de position et le signal de vitesse sont respectivement transmis au module de calcul 12 via les connexions 11 et 16. Le module de calcul 12 calcule le signal de commande à fournir au moteur et le transmet au moteur via la connexion 19.
Plus précisément, le signal de commande est calculé à partir de l'accélération de sorte que la force exercée par le moteur 1 sur la poignée 6 comporte la charge dirigée vers le bas et une inertie artificielle prédéterminée.
Pour cela le module de calcul 12 prend en compte le cumul du couple exercé par le moteur 1 et l'inertie des pièces rotatives du dispositif reliées à ce moteur que sont l'arbre 2, la poulie 3, le câble 4 et la poignée 6.
En effet, lorsqu'un utilisateur manipule la poignée 6:
mrxY= Fm + Fs (1) Où F5 est la force exercée par l'utilisateur sur la poignée 6, Fm est la force exercée par le moteur 1 sur la poignée 6 et commandée par le module de calcul 12, mr est l'inertie des pièces mobiles ramenée sur la poignée 6 et la masse de la poignée 6 et y est l'accélération de la poignée 6.
L'équation (1) correspond au principe fondamental de la dynamique appliqué à
un système en translation. Toutefois, l'homme du métier comprendra que les couples exercés sur un système en rotation peuvent être modélisés de manière similaire.
La force exercée par le moteur Fm est composée de deux composantes induites par le signal de commande: une composante fixe Fch représentant la charge et une composante proportionnelle à l'accélération Fi qui représente l'inertie artificielle.
Ainsi :
Fm Fch + Fi (2) Ou la force Fi est définie en fonction d'un coefficient de proportionnalité k:
= ¨k x y (3) Le coefficient k est un paramètre qui est programmé dans le module de calcul 12.
L'équation (1) peut se réécrire :
(m, + k) x y Fch Fs (4) De cette manière, si le coefficient de proportionnalité k utilisé pour produire le signal de commande est négatif, à savoir ¨m, < k < 0, le dispositif simule une inertie
7.
With reference to FIG. 2, the motor control means now go to be described more precisely with reference to a second example.
The electronic card 7 here comprises a microprocessor 20. An encoder position 10 measures the position of the motor shaft 2, this position is encoded in one signal from position that is transmitted via the connection 38 to the microprocessor 20. Thus, in a mode of realization this measurement can be issued every 30ms and preferably every 5 ms.

In this microprocessor 20, the position signal is transmitted to an organ of derivation 13 via the connection 18. The branch member derives the position signal generating a speed signal which is transmitted to a second branch member 14 via the connection 15.
The second branch member derives the speed signal thereby generating a signal acceleration. The acceleration signal is transmitted via the connection 17 to a module of calculation. Furthermore, the position signal and the speed signal are respectively transmitted to the calculation module 12 via the connections 11 and 16. The module of calculation 12 calculates the control signal to be supplied to the motor and transmits it to the motor via the connection 19.
More specifically, the control signal is calculated from the acceleration of so that the force exerted by the motor 1 on the handle 6 comprises the load directed to the down and a predetermined artificial inertia.
For this, the calculation module 12 takes into account the accumulation of the torque exerted by the motor 1 and the inertia of the rotating parts of the device connected to this engine what are the tree 2, the pulley 3, the cable 4 and the handle 6.
Indeed, when a user manipulates the handle 6:
mrxY = Fm + Fs (1) Where F5 is the force exerted by the user on the handle 6, Fm is the force exercised by the motor 1 on the handle 6 and controlled by the calculation module 12, mr is the inertia moving parts brought back to the handle 6 and the mass of the handle 6 and is the acceleration of the handle 6.
Equation (1) corresponds to the fundamental principle of the dynamics applied to a system in translation. However, those skilled in the art will understand that the exercised couples on a rotating system can be modeled similarly.
The force exerted by the engine Fm is composed of two induced components by the control signal: a fixed component Fch representing the load and a component proportional to the acceleration Fi which represents the artificial inertia.
So :
Fm Fch + Fi (2) Or the force Fi is defined according to a coefficient of proportionality k:
= ¨kxy (3) The coefficient k is a parameter that is programmed in the calculation module 12.
Equation (1) can be rewritten:
(m, + k) xy Fch Fs (4) In this way, if the coefficient of proportionality k used for produce the control signal is negative, ie ¨m, <k <0, the device simulates a inertia

8 inférieure à l'inertie réelle du dispositif, c'est-à-dire l'inertie des pièces rotatives du dispositif. Si le coefficient de proportionnalité k est positif, le dispositif simule une inertie plus importante que l'inertie réelle du dispositif.
L'utilisateur, par l'intermédiaire d'une interface utilisateur non représentée peut modifier les valeurs de la composante fixe Fch et du facteur de proportionnalité k et ainsi déterminer le type d'effort avec lequel il souhaite s'exercer. Ainsi, il est possible de faire varier indépendamment la charge de l'inertie. Une large gamme de type d'exercices musculaires peut donc être proposée à l'utilisateur.
L'interface utilisateur est connectée au module de calcul 12 et est apte à
recevoir des données sur la position, la vitesse, l'accélération ou des informations calculées à partir de ces données, par exemple, l'effort fourni ou la puissance dépensée. Ces données et informations sont calculées par le module de calcul 12 à partir des signaux d'accélération, de vitesse et de position transmis au module de calcul 12 respectivement par les connexions 17, 16 et 11. Avec ces données et ces informations, l'interface utilisateur peut solliciter sensoriellement l'utilisateur en affichant ces informations. L'utilisateur peut de cette manière suivre le niveau de son effort lors de ses exercices physiques. Cependant, ces sollicitations peuvent être de natures différentes, des sollicitations sonores sont par exemple envisageables. Par ailleurs, l'interface utilisateur comporte des organes de commande permettant à l'utilisateur de faire varier les valeurs de la composante fixe Fch et du facteur de proportionnalité k, de préférence indépendamment l'une de l'autre. Ces organes de commande sont par exemple des boutons sur l'interface utilisateurs correspondant à des couples de composante fixe Fch et de facteur de proportionnalité k prédéterminés. Ces couples définissent ainsi plusieurs types d'exercices. Un organe de stockage, par exemple une mémoire dans le module de calcul 12, permet de stocker ces informations et données.
Grace à ce stockage, l'utilisateur peut suivre l'évolution de ses performances au cours du temps.
En référence aux figures 3, 5 et 6 plusieurs exemples particuliers d'exercices qui peuvent être produits par le dispositif présenté ci-dessus vont être décrits.
La figure 3 représente la position de la poignée 6 le long de l'axe z de la figure 1 et l'accélération de la poignée 6 en fonction du temps lors des sollicitations de traction de la poignée présentées en référence à la figure 1. La courbe en trait interrompu 21 représente la position de la poignée qui est mesurée par le codeur de position 10. La courbe continue 22 représente l'accélération correspondant à la courbe de position 21. Par convention, on a WO 2013/06099
8 lower than the actual inertia of the device, that is to say the inertia of the parts rotary device. If the coefficient of proportionality k is positive, the device simulates an inertia more important than the actual inertia of the device.
The user, through a user interface not shown can modify the values of the fixed component Fch and the factor of proportionality k and so determine the type of effort with which he wishes to practice. So, he is possible to do vary independently the load of inertia. A wide range of type exercises muscle can be offered to the user.
The user interface is connected to the calculation module 12 and is suitable for to receive data on position, speed, acceleration or information calculated from these data, for example, the effort provided or the power expended. These data and information is calculated by the calculation module 12 from the signals acceleration, speed and position transmitted to the calculation module 12 respectively by the connections 17, 16 and 11. With this data and information, the user interface can solicit sensorially the user by displaying this information. The user can this way to follow the level of his effort during his physical exercises. However, these stresses can be of different natures, solicitations are by example conceivable. In addition, the user interface includes ordered allowing the user to vary the values of the fixed component Fch and the factor of proportionality k, preferably independently of one another. These bodies of order are for example buttons on the user interface corresponding to fixed component pair Fch and proportionality factor k predetermined. These couples thus define several types of exercises. A storage organ, for example a memory in the calculation module 12, makes it possible to store this information and data.
Thanks to this storage, the user can follow the evolution of his performances during the time.
With reference to FIGS. 3, 5 and 6 several particular examples of exercises who can be produced by the device presented above will be described.
FIG. 3 represents the position of the handle 6 along the z axis of the figure 1 and the acceleration of the handle 6 as a function of time during the solicitations of traction of the handle shown with reference to Figure 1. The dashed curve 21 represents the position of the handle that is measured by the position encoder 10. The curve continue 22 represents the acceleration corresponding to the position curve 21. By convention, we have WO 2013/06099

9 orienté l'axe z vers le bas sur la figure 1. Le point 24 de la courbe de position 21 correspond donc au moment où la poignée 6 est en position basse et le point 23 correspond à la position haute de la poignée.
A des fins d'illustration entre le point 23 jusqu'au point 25, la courbe de position 21 est sensiblement sinusoïdale. Ainsi l'accélération forme également, le long de cette période, une courbe sinusoïdale. Par la suite la courbe de position n'est plus sinusoïdale et donc l'accélération n'est plus sinusoïdale.
La figure 5 représente la force opposée par le moteur 1 à l'utilisateur en fonction du temps pour le même intervalle de temps que la figure 3. La courbe 28 est constante au niveau d'un seuil 26. En effet, la figure 5 correspond à un premier exercice où le module de calcul fourni un signal de commande au moteur de sorte que la force opposée à
l'utilisateur est constante dans le temps. Pour cela, le module de calcul produit un signal de commande induisant une force ayant une composante de charge égale au seuil 26 et une composante d'inertie nulle. Dans cet exercice, l'utilisateur s'oppose donc uniquement à
une charge fixe et à l'inertie réelle du système.
La figure 6 représente un second exercice qui utilise partiellement le principe du premier exercice présenté en référence à la figure 5. La courbe 40 représente la force générée par le moteur 1 au cours de cet exercice. Elle comporte deux phases : une phase haute 31 durant laquelle la courbe est constante au niveau du seuil 27 et une phase basse durant laquelle la courbe adopte la forme de la courbe d'accélération au niveau du seuil 27. En effet, l'utilisateur est soumis à une force de charge correspondant au seuil 27 lorsque l'accélération mesurée est positive, c'est à dire ici pendant des phases hautes 31 de la manipulation de la poignée où la poignée est proche de sa position haute 23.
L'utilisateur est cependant soumis à un effort inertiel supplémentaire orienté dans le même sens que la force de charge lorsque l'accélération mesurée est négative, c'est à dire durant une phase basse 29 lorsque la poignée arrive en position basse 24 et que l'utilisateur décélère la descente et accélère ensuite pour effectuer une traction de la poignée vers la position haute 23. Cette phase basse correspond à la phase 30 durant laquelle l'accélération est négative. De cette manière, l'utilisateur est soumis à une inertie artificielle supplémentaire lorsqu'il arrive en position basse et souhaite remonter la poignée vers la position haute, c'est-à-dire au moment où sa sollicitation musculaire est la plus intense. Ainsi, le dispositif d'exercice permet de produire une sollicitation additionnelle qui s'oppose à l'utilisateur lors d'une inversion du sens du mouvement de cet utilisateur.

Pour la mise en oeuvre du second exercice, le module de calcul 12 applique un coefficient de proportionnalité k déterminé de manière suivante :
Siy> 0,k= 0 (5) Si y < 0 , k = +ko , i.e. k > 0 (6) 5 Où ko est une constante positive prédéterminée.
Les exercices décrits ci-dessus sont donnés à titre illustratif. En particulier, le module de calcul peut contrôler le coefficient de proportionnalité k de multiples façons. A
titre d'exemple, le module de calcul peut faire varier le coefficient de proportionnalité en fonction de la position ou de la vitesse de la poignée. Ainsi, dans une variante, le dispositif
9 the z-axis downwards in Figure 1. The point 24 of the curve of position 21 corresponds so when the handle 6 is in the low position and the point 23 corresponds at the position high of the handle.
For purposes of illustration between point 23 and point 25, the position 21 is substantially sinusoidal. Thus acceleration also forms, along of this period, a sinusoidal curve. Subsequently, the position curve is no longer sinusoidal and therefore the acceleration is no longer sinusoidal.
FIG. 5 represents the force opposed by the motor 1 to the user in function time for the same time interval as Figure 3. Curve 28 is constant at level of a threshold 26. Indeed, Figure 5 corresponds to a first exercise where the module calculation provided a control signal to the motor so that the force opposite to the user is constant in time. For this, the calculation module produces a signal control inducing a force having a load component equal to threshold 26 and a component zero inertia. In this exercise, the user therefore only objects to a fixed charge and to the real inertia of the system.
Figure 6 shows a second exercise that partially uses the principle of first exercise presented with reference to Figure 5. Curve 40 represents the force generated by Engine 1 during this exercise. It has two phases: a high phase 31 during which the curve is constant at the threshold 27 and a phase low during which curve takes the form of the acceleration curve at the level of the threshold 27. In effect, the user is subjected to a load force corresponding to the threshold 27 when measured acceleration is positive, ie here during phases high 31 of the manipulation of the handle where the handle is close to its high position 23.
The user is however subject to additional inertial effort oriented in the same direction that force when the measured acceleration is negative, ie during a low phase 29 when the handle reaches the low position 24 and the user decelerates the descent and then accelerates to pull the handle towards the position high 23. This low phase corresponds to the phase 30 during which the acceleration is negative. Of this way, the user is subjected to additional artificial inertia when he arrives low position and wishes to raise the handle to the up position, ie say at the moment where his muscular solicitation is the most intense. Thus, the device exercise helps produce an additional solicitation that opposes the user during an inversion of the sense of the movement of this user.

For the implementation of the second exercise, the calculation module 12 applies a proportionality coefficient k determined as follows:
Siy> 0, k = 0 (5) If y <0, k = + ko, ie k> 0 (6) Where ko is a predetermined positive constant.
The exercises described above are given for illustrative purposes. In particular, the calculation module can control the coefficient of proportionality k of multiple ways. AT
For example, the calculation module can vary the coefficient of proportionality in depending on the position or speed of the handle. So, in a variant, the device

10 d'exercice produit une composante d'inertie additionnelle lorsque la poignée atteint une certaine position. Dans une variante du dispositif d'exercice, cette composante d'inertie additionnelle est ajoutée lorsque la vitesse est dans un sens particulier. De cette manière une multitude d'exercices intéressants pour le développement musculaire peuvent être produits.
Cela permet notamment de solliciter les muscles de l'utilisateur de manière plus intense lorsqu'ils sont dans une position particulière.
Dans une variante du dispositif présenté à la figure 1, l'arbre moteur 2 est relié à un réducteur de vitesse ayant un rapport de réduction r. La présence d'un tel réducteur permet de générer des forces relativement importantes tout en réduisant la taille du moteur, à des fins de miniaturisation du dispositif. La poulie 3 est fixée sur un arbre de sortie du réducteur.
Dans cette variante, la présence d'un réducteur augmente fortement l'inertie réelle des pièces mobiles du moteur 1 ramenée à la poignée 6. L'inertie réelle du dispositif est également augmentée par l'inertie ramenée des pièces rotatives du réducteur. L'inertie du moteur et du réducteur ramenée à la sortie du réducteur hot peut s'écrire :
Jtot = hed r2imot (7) avec l'inertie du réducteur'red et l'inertie réelle du moteur Jmot. Ainsi, si le rapport , de réduction r est important, inertie réelle du système est fortement augmentée. Ainsi, l'utilisation d'un facteur proportionnel k négatif permet dans cette variante de compenser tout ou partie de l'inertie induite par ce réducteur. Cette compensation est d'autant plus précise que l'accélération qui est mesurée pour engendrer la force d'inertie artificielle est l'accélération de l'arbre moteur 2, de sorte que cette mesure prend en compte l'effet du réducteur, effet qui consiste à augmenter par le rapport r l'accélération au niveau de l'arbre moteur 2 par rapport à l'accélération exercée sur la poignée 6.
Le dispositif d'exercice très simple décrit en référence aux figures 1 et 2 est donné
à titre illustratif, l'invention n'est donc aucunement limitée à ce type de dispositif d'exercice.
Exercise produces an additional inertia component when the handle reaches a certain position. In a variant of the exercise device, this component of inertia additional is added when the speed is in a particular direction. Of this way a multitude of interesting exercises for muscle development can to be produced.
This makes it possible to solicit the muscles of the user more intense when in a particular position.
In a variant of the device shown in FIG. 1, the driving shaft 2 is connected to a speed reducer having a reduction ratio r. The presence of such reducer allows generate relatively large forces while reducing the size of the engine, miniaturization purposes of the device. The pulley 3 is fixed on a tree of output of the reducer.
In this variant, the presence of a reducer greatly increases the inertia real parts motor 1 to the handle 6. The actual inertia of the device is also increased by the reduced inertia of the rotating parts of the gearbox. inertia engine and Reducer reduced to the output of the hot reducer can be written:
Jtot = hed r2imot (7) with the inertia of the reducer'red and the real inertia of the Jmot engine. So, if The report , reduction is important, The actual inertia of the system is greatly increased. So, the use of a proportional factor k negative allows in this variant to compensate all or part of the inertia induced by this reducer. This compensation is all the more specifies that the acceleration that is measured to generate the force of inertia artificial is the acceleration of the motor shaft 2, so that this measure takes into account the effect of reduction, the effect of increasing by the ratio r the acceleration at level of the tree motor 2 with respect to the acceleration exerted on the handle 6.
The very simple exercise device described with reference to FIGS. 1 and 2 given for illustrative purposes, the invention is therefore in no way limited to this type of exercise device.

11 Notamment, l'invention peut être adaptée à tout type de machine d'exercice sollicitant n'importe quelle partie du corps. A titre d'exemple, l'invention peut être adaptée pour constituer un dispositif de type rameur, de vélo d'intérieur ou de barre de levage.
En référence à la figure 7 on a représenté un dispositif d'exercice 50 pour exercer les muscles des bras en traction et en poussée dans lequel des procédés de commande selon l'invention peuvent être mis en uvre.
Le dispositif 50 comporte deux leviers 53 qui peuvent être déplacés alternativement vers l'avant et vers l'arrière par un utilisateur. Les leviers 53 sont couplés chacun à un moteur électrique 54 qui est commandé par le dispositif de commande 55. Selon un mode de réalisation, les moteurs 54 sont commandés de manière à générer une force représentée par la courbe 33 de la figure 4. A des fins de simplification, le mouvement rotatif des leviers est approximé en un mouvement linéaire le long de l'axe x.
Ainsi, la figure 4 représente l'effort opposé à un utilisateur dans le cadre du dispositif d'exercice représenté sur la figure 7. La courbe 33 représente la force générée par le moteur et présente une valeur proportionnelle à la courbe d'accélération 30. On suppose qu'un utilisateur effectue des sollicitations le levier 53 de sorte que la position mesurée et l'accélération sont les mêmes que sur la figure 3, l'axe x remplaçant ici l'axe z. Dans ce type d'exercice, le dispositif de commande 55 soumet un signal de commande aux moteurs 54 qui n'induit pas de composante de charge. Seule une composante d'inertie artificielle est produite par les moteurs 54. Ainsi, l'effort subi par l'utilisateur est proportionnel à
l'accélération et correspond donc à une inertie simulée sans charge qui est supérieure à
l'inertie réelle du dispositif.
Ce type de sollicitation avec une inertie artificielle sans charge supplémentaire est aussi intéressant dans une machine d'exercice sollicitant les muscles des jambes. En effet, la sollicitation musculaire produite par le moteur lorsqu'il est commandé de cette manière correspond sensiblement à la sollicitation musculaire nécessaire pour inverser le mouvement d'un coureur sur un terrain horizontal. Un tel exercice est illustré sur la figure 10.
Sur la figure 10, le coureur 34 est initialement en train de courir à grande vitesse dans le sens de l'axe x, comme représenté schématiquement par le vecteur de vitesse 35. A la fin de l'exercice, le coureur 34 est en train de courir à grande vitesse dans le sens opposé à
l'axe x, comme représenté schématiquement par le vecteur de vitesse 36. Au cours de l'exercice, le coureur 34 a donc dû freiner son mouvement jusqu'à l'arrêt, survenu par exemple au point x0, puis ré-accélérer dans l'autre sens. Les muscles du coureur 34 ont donc été sollicités au cours de cet exercice essentiellement pour vaincre l'inertie du coureur lui-
11 In particular, the invention can be adapted to any type of exercise machine soliciting any part of the body. For example, the invention may be adapted for constitute a rower-type device, an exercise bike or a lifting.
Referring to Figure 7 there is shown an exercise device 50 for exercise the muscles of the arms in traction and thrust in which methods of order according the invention can be implemented.
The device 50 has two levers 53 that can be moved alternatively forwards and backwards by a user. The levers 53 are coupled each to an electric motor 54 which is controlled by the device of order 55. According to one embodiment, the motors 54 are controlled so as to generate a strength represented by the curve 33 of Figure 4. For the sake of simplification, the rotary motion levers are approximated in a linear motion along the x-axis.
Thus, FIG. 4 represents the effort opposed to a user in the context of exercise device shown in Figure 7. Curve 33 represents the force generated by the motor and has a value proportional to the acceleration curve 30. Suppose that a user performs solicitations the lever 53 so that the measured position and acceleration are the same as in Figure 3, the x axis replacing here the z axis. In this type of exercise, the control device 55 submits a control signal to the 54 engines that does not induce a charge component. Only a component of inertia artificial is produced by the engines 54. Thus, the effort made by the user is proportional to acceleration and therefore corresponds to a simulated inertia without load which is better than the actual inertia of the device.
This type of stress with artificial inertia without load extra is also interesting in an exercise machine soliciting the muscles of the legs. Indeed, the muscular strain produced by the engine when ordered from this way corresponds substantially to the muscular stress required to reverse movement of a runner on a horizontal ground. Such an exercise is illustrated on the figure 10.
In Figure 10, the runner 34 is initially running high speed in the direction of the x-axis, as schematically represented by the vector of speed 35. At the end of the exercise, the runner 34 is running at high speed in the opposite direction to the axis x, as shown schematically by the velocity vector 36. At during the exercise, the runner 34 had to slow down his movement until the stop, happened by example at point x0, then re-accelerate in the other direction. The muscles of the runner 34 have so been solicited during this exercise primarily to overcome inertia of the rider himself

12 même, orientée selon l'axe x. La force de gravité étant perpendiculaire au mouvement, elle ne crée pas de sollicitation musculaire particulière dans cet exercice, c'est-à-dire que la sollicitation musculaire spécifique à l'exercice est une sollicitation d'inertie pure. La machine d'exercice programmée pour produire ce type de sollicitation est d'autant plus avantageuse que cette situation d'inversion de course est très fréquente dans les sports de ballon, par exemple rugby ou football.
Similairement, un programme de commande associant la force d'inertie artificielle avec une charge constante permet de produire une sollicitation musculaire analogue à
l'accomplissement du même exercice sur un terrain en pente.
Un dispositif permettant de simuler une force de frottement visqueux supplémentaire va maintenant être présenté. Le dispositif est similaire au dispositif décrit avec la figure 7 et comporte un microprocesseur ayant la même structure que le microprocesseur 20 du système de commande décrit dans la figure 2. La force exercée par le moteur comporte ici trois composantes. Les deux premières composantes correspondent à la composante de charge et à la composante d'inertie décrites ci-dessus. La troisième composante est une composante de frottement visqueux. Ainsi :
= Fm -= Fch + Fi + Ff (8) Où la force Fr, ,correspondant à la composante de frottement visqueux, est définie en fonction d'un coefficient de proportionnalité k2 et en fonction de la vitesse y de la poignée:
Ffv = k2 X V (9) La vitesse y est déterminée par le module de calcul 12 grâce au un signal de vitesse qui est transmis au module de calcul 12 via la connexion 16.
Ainsi, lorsque l'utilisateur déplace les leviers dans un sens, le moteur génère un couple sur le levier comprenant la composante de frottement visqueux proportionnelle à la vitesse de déplacement du levier en plus d'une composante d'inertie. Cette composante de frottement visqueux provoque une sollicitation supplémentaire qui s'oppose au sens du mouvement de l'utilisateur. De cette manière, le dispositif simule un frottement visqueux pouvant être produit par une machine comprenant un système à ailettes.
Le coefficient k2 peut être une constante stockée dans la mémoire du microprocesseur 20. De la même manière que la composante d'inertie, le module de calcul 12 peut contrôler le coefficient de proportionnalité k2 de multiples façons. A
titre d'exemple, le module de calcul peut faire varier le coefficient de proportionnalité k2 en fonction de la position de la poignée.
12 same, oriented along the x axis. The force of gravity being perpendicular to movement she does not create any particular muscle solicitation in this exercise, that is, to say that the Muscle stress specific to exercise is a solicitation of pure inertia. The exercise machine programmed to produce this type of solicitation is all the more advantageous that this race reversal situation is very common in sports of ball, for example rugby or football.
Similarly, a control program associating the force of inertia artificial with a constant load allows to produce a muscular solicitation analogous to the completion of the same exercise on a sloping ground.
A device for simulating a viscous friction force extra will now be presented. The device is similar to described device with FIG. 7 and comprises a microprocessor having the same structure as the microprocessor 20 of the control system depicted in FIG.
exercised by the motor has three components here. The first two components correspond to the load component and the inertia component described above. The third component is a component of viscous friction. So :
= Fm - = Fch + Fi + Ff (8) Where the force Fr, corresponding to the viscous friction component, is defined according to a coefficient of proportionality k2 and according to the speed y of the handle:
Ffv = k2 XV (9) The speed is determined by the calculation module 12 thanks to a signal of speed which is transmitted to the calculation module 12 via the connection 16.
So, when the user moves the levers in one direction, the motor generates a torque on the lever including the viscous friction component proportional to the speed of movement of the lever in addition to a component of inertia. This component of viscous friction causes an additional solicitation that opposes the sense of user's movement. In this way, the device simulates a viscous friction can be produced by a machine comprising a finned system.
The coefficient k2 can be a constant stored in the memory of the microprocessor 20. In the same way as the inertia component, the module Calculation 12 can control the coefficient of proportionality k2 in multiple ways. AT
as an example, the calculation module can vary the coefficient of proportionality k2 in function of the position of the handle.

13 En référence aux figures 8 et 9, on va maintenant décrire une autre machine d'exercice 60 utilisant un moteur électrique. La machine 60 présente une forme relativement analogue à une machine à poids connue sous le nom de machine de squat (de l'anglais pour accroupissement). Mais elle peut fournir une palette de sollicitations musculaires bien plus étendue.
La structure de la machine comporte un socle métallique 61 posé au sol, montré
en coupe sur la figure 8, et une colonne de guidage 62 fixée verticalement au socle 61. La surface supérieure du socle 61 constitue une plateforme 68 destinée à
accueillir un athlète, par exemple en position debout comme illustré en ligne fantôme. Un chariot 63 est monté à
coulissement sur la colonne 62 par des moyens de guidage non représenté, de manière à se translater verticalement le long de la colonne 62. Selon un mode de réalisation, le chariot 63 est une structure à quatre côtés qui entoure complétement la colonne 62, l'un et l'autre ayant une section carrée. Le chariot 63 porte des tiges de préhension 69 qui s'étendent au-dessus de la plateforme 68 et sont destinées à être en prise avec l'athlète, par exemple au niveau de ses épaules ou de ses bras ou de ses jambes selon l'exercice souhaité.
Une courroie de transmission 64 est montée dans la colonne 62 et s'étend entre une poulie folle 65 montée à pivotement au sommet de la colonne 65 et une poulie motrice 66 montée à pivotement dans le socle à l'aplomb de la colonne 62. La courroie 64 est une courroie crantée qui effectue un aller-retour en boucle fermée entre les poulies 65 et 66 de manière à être accouplée sans glissement à la poulie motrice 66. Le chariot 63 est solidarisé à
une des deux branches de la courroie 64, par exemple au moyen de rivets 67 ou autres moyens de fixation, de sorte qu'il se trouve également accouplé sans glissement à la poulie motrice 66, toute rotation de la poulie 66 se traduisant par une translation verticale du chariot 63. De préférence, la courroie 64 est _Calmée d'une bande crantée de type AT10 dont les deux extrémités sont fixées au chariot 63, de manière à fermer la boucle au niveau du chariot 63.
Un groupe moteur 70 est logé dans le socle 61 et couplé à la poulie motrice 66 par l'intermédiaire d'un réducteur de vitesse 71. Plus précisément, le réducteur de vitesse 71 comporte un arbre d'entrée 72 accouplé sans glissement à l'arbre moteur du groupe moteur 70, qui est représenté plus en détails sur la figure 9, et un arbre de sortie 73 qui porte la poulie motrice 66. Le réducteur de vitesse 71 impose un rapport de réduction r entre la vitesse de rotation wl de l'arbre 72 et la vitesse de rotation w2 de l'arbre 73, à savoir wl/w2=r. Selon des modes de réalisation, le rapport de réduction r est choisi entre 3 et 100, et de préférence entre 5 et 30.
13 With reference to FIGS. 8 and 9, another machine will now be described.
60 using an electric motor. The machine 60 has a shape relatively similar to a weight machine known as the squat machine (from English for squat). But it can provide a range of solicitations much more muscular extended.
The structure of the machine comprises a metal base 61 placed on the ground, shown in section 8, and a guide column 62 fixed vertically to the base 61. The upper surface of the base 61 constitutes a platform 68 intended for welcome an athlete, for example in standing position as illustrated in ghost line. A carriage 63 went up to sliding on the column 62 by guide means, not shown, of way to vertically translate along column 62. According to a method of realization, the carriage 63 is a four-sided structure that completely surrounds column 62, one of which and the other having a square section. The carriage 63 carries gripping rods 69 which extend above platform 68 and are intended to be in touch with the athlete, for example at the level of his shoulders or his arms or legs according to the desired exercise.
A transmission belt 64 is mounted in the column 62 and extends between a Crazy pulley 65 pivotally mounted at the top of column 65 and a pulley motor 66 pivotally mounted in the base directly above the column 62. The belt 64 is a toothed belt that makes a round-trip closed loop between pulleys 65 and 66 of to be coupled without slippage to the drive pulley 66. The carriage 63 is linked to one of the two branches of the belt 64, for example by means of rivets 67 or other means of attachment, so that it is also coupled without sliding on the pulley motor 66, any rotation of the pulley 66 translating into a translation vertical carriage 63. Preferably, the belt 64 is balanced with an AT10 toothed belt.
which both ends are attached to the carriage 63, so as to close the buckle at the of the trolley 63.
A motor unit 70 is housed in the base 61 and coupled to the drive pulley 66 by through a speed reducer 71. More specifically, the reducer speed 71 comprises an input shaft 72 coupled without sliding to the drive shaft of the engine group 70, which is shown in more detail in FIG. 9, and an output shaft 73 which carries the pulley 66. The speed reducer 71 imposes a reduction ratio r enter here rotation speed wl of the shaft 72 and the rotation speed w2 of the shaft 73, namely wl / w2 = r. According to embodiments, the reduction ratio r is chosen between 3 and 100, and preferably between 5 and 30.

14 La machine 60 comporte également un pupitre de commande 74 qui peut être solidaire du socle 61 ou indépendant de celui-ci. De plus, un câble d'alimentation électrique 75 sort du socle 61 pour être relié au réseau électrique. La machine 60 ne nécessite pas une puissance électrique exceptionnelle et peut donc être alimentée par un réseau domestique courant.
La figure 9 représente plus précisément le groupe moteur 70 et son unité de commande 80, qui est également logée dans le socle 61. Le groupe moteur 70 comporte un moteur électrique 76, par exemple un moteur synchrone autopiloté, et un variateur de courant 77 qui pilote le courant d'alimentation 78 du moteur 76.
On rappelle que le moteur synchrone autopiloté présente un flux rotorique constant.
Ce flux est créé par des aimants permanents ou des bobines montés dans le rotor, tandis que le flux statorique variable est créé par un enroulement triphasé permettant de l'orienter dans toutes les directions. La commande électronique de ce moteur consiste à
contrôler la phase des ondes de courant de façon à créer un champ tournant, toujours en avance de 90 sur le champ des aimants, afin que le couple soit maximal. Dans ces conditions, le couple moteur sur l'arbre moteur 2 est proportionnel au courant statorique. Ce courant est précisément contrôlé en temps réel par l'unité de commande 80 par l'intermédiaire du variateur de courant 77.
Pour cela, l'unité de commande 80 comporte un contrôleur de bas-niveau 81, par exemple de type FPGA, qui reçoit le signal de position 83 depuis le codeur de position 84 de l'arbre moteur 2 et effectue des calculs en temps réels à partir du signal de position 83 pour déterminer les valeurs instantanées de la position, la vitesse et l'accélération de l'arbre moteur 2. Le codeur de position 84 est par exemple un dispositif optique qui fournit deux signaux carrés en quadrature selon la technique connue.
Le contrôleur de haut-niveau 82 comporte une mémoire et un processeur et exécute des programmes de commande complexes à partir des informations fournies en temps réels par le contrôleur de bas-niveau 81. Des programmes de commande possibles ont été décrits plus haut en référence aux figures 3 à 6.
Le pupitre de commande 74 est relié au contrôleur de haut-niveau 82 par une liaison TCP/EP 85, filaire ou sans fil, et comporte une interface permettant à
l'athlète ou son entraineur de sélectionner des programmes d'exercice préenregistrés ou de régler précisément et de manière personnalisée les paramètres d'un tel programme.
Dans l'exemple représenté, l'interface est un écran tactile 86 qui comporte un curseur 87 pour régler la valeur de la charge F ch le long d'une échelle prédéterminée, par exemple 0 à 3000 N, et un curseur 88 pour régler la valeur du coefficient k le long d'une échelle prédéterminée, c'est-à-dire la force d'inertie artificielle F.
En fonction du programme d'exercice exécuté, le contrôleur de haut-niveau 82 traite les informations fournies en temps réels par le contrôleur de bas-niveau 81 et calcule le 5 couple instantané devant être exercé par le groupe moteur 70. Le contrôleur de bas-niveau 81 génère un signal de commande 90 correspondant à ce couple instantané et transmet le signal 90 au variateur de courant 77, par exemple sous la forme d'une tension de commande analogique variant entre 0 et 10V. En variante, une interface numérique CAN
peut aussi être utilisée.
10 Les programmes de commande permettant de simuler différents exercices peuvent être très nombreux. De préférence, quel que soit le détail du programme, c'est toujours l'athlète qui pilote la machine 60 et la machine 60 qui réagit à la sollicitation exercée par l'athlète sur les barres de préhension 69. Pour cela, il est préférable que la machine 60 puisse réagir rapidement aux changements de direction imposés par l'athlète, malgré
les frottements
14 The machine 60 also comprises a control console 74 which can be integral with the base 61 or independent thereof. In addition, a cable power supply 75 leaves the base 61 to be connected to the power grid. The machine 60 does not does not require a exceptional electrical power and can therefore be powered by a network domesticated current.
FIG. 9 represents more precisely the motor group 70 and its unit of control 80, which is also housed in the base 61. The power unit 70 has a electric motor 76, for example an autopilot synchronous motor, and a current dimmer 77 which controls the supply current 78 of the motor 76.
It is recalled that the synchronous motor autopilot has a rotor flow constant.
This flux is created by permanent magnets or coils mounted in the rotor, while the variable stator flux is created by a three-phase winding allowing orient it in all directions. The electronic control of this engine consists in control the phase current waves so as to create a rotating field, always ahead of 90 on the Magnets field, so that the torque is maximum. In these circumstances, the engine couple on the motor shaft 2 is proportional to the stator current. This current is precisely controlled in real time by the control unit 80 via the dimmer current 77.
For this, the control unit 80 comprises a low-level controller 81, for example of FPGA type, which receives the position signal 83 from the encoder of position 84 of the motor shaft 2 and performs calculations in real time from the signal of position 83 for determine the instantaneous values of the position, speed and the acceleration of the tree 2. The position encoder 84 is for example an optical device which provides two square signals in quadrature according to the known technique.
The high-level controller 82 has a memory and a processor and executed complex ordering programs from the information provided in real time by the low-level controller 81. Possible control programs have been described higher with reference to Figures 3 to 6.
The control console 74 is connected to the high-level controller 82 by a TCP / EP 85 link, wired or wireless, and includes an interface allowing the athlete or his trainer to select prerecorded exercise programs or adjust precisely and in a personalized way the parameters of such a program.
In the example shown, the interface is a touch screen 86 which has a cursor 87 to adjust the value the load F ch along a predetermined scale, for example 0 to 3000 N, and a slider 88 to set the value of the coefficient k along a predetermined scale, that is to say, the artificial inertia force F.
Depending on the exercise program performed, the high-level controller 82 processes the information provided in real time by the base controller.
level 81 and calculates the 5 couples to be exercised by the power unit 70. The base controller level 81 generates a control signal 90 corresponding to this instantaneous torque and transmits the signal 90 to the current controller 77, for example in the form of a voltage of ordered analogue between 0 and 10V. Alternatively, a CAN digital interface can also be used.
10 The control programs to simulate different exercises can to be very numerous. Preferably, whatever the detail of the program, it is always the athlete who drives the machine 60 and the machine 60 that reacts to the solicitation by the athlete on the gripping bars 69. For this, it is preferable that the machine 60 can respond quickly to changes in direction imposed by the athlete despite friction

15 qui existent inévitablement dans un tel système mécanique.
Pour cela, selon un mode de réalisation, le contrôleur de haut-niveau 82 met en oeuvre un algorithme de compensation des frottements qui va maintenant être expliqué.
On note mc la masse du chariot 63. On note Fc = mc.g, la force que doit imposer le moteur 76 à la courroie 64 pour compenser le poids du chariot 63 sans que l'utilisateur ne supporte aucune charge. L'algorithme utilise des paramètres a et b définis par le fait que si le moteur 76 applique Fc + a le chariot 63 est à la limite du mouvement dans la direction positive, vers le haut, et si le moteur 76 applique Fc -b le chariot 63 est à
la limite de la mise en mouvement dans le sens négatif, vers le bas. Ces paramètres a et b peuvent être mesuré
expérimentalement. L'algorithme régit le passage de la force Fc + a à la force Fc b en cas de changement du sens de la sollicitation exercée par l'utilisateur. L'algorithme applique des lois qui utilisent la vitesse linéaire v du chariot 63 et un coefficient kf, à
savoir :
Fch0 = Fc + kf.v (10) Fc ¨ b < Fch0 < Fc + a (11) Où Fch0 désigne la force imposée par défaut sur la courroie 64 par le moteur 76, à
savoir la valeur qui est appliquée lorsque le curseur 87 est placé sur la graduation 0. En d'autres termes, si le curseur 37 est placé sur la graduation 3000N pour un programme d'exercice prévoyant d'exercer cette charge alternativement dans les deux directions, et que le chariot 63 pèse 60kg, le moteur électrique exercera en fait une force d'environ 3600 N en montée et 2400 N en descente.
15 that inevitably exist in such a mechanical system.
For this, according to one embodiment, the high-level controller 82 sets in a friction compensation algorithm that will now be Explain.
We denote by mc the mass of the carriage 63. We note Fc = mc.g, the force that must impose the motor 76 on the belt 64 to compensate for the weight of the carriage 63 without the user does supports no charge. The algorithm uses parameters a and b defined by the fact that if the motor 76 applies Fc + has the carriage 63 is at the limit of movement in the direction positive, upwards, and if the motor 76 applies Fc -b the carriage 63 is at the limit of the moving in the negative direction, down. These parameters a and b can to be measured experimentally. The algorithm governs the passage of the force Fc + a to the force Fc b in case of change in the direction of the user's request. The algorithm applies laws that use the linear velocity v of the carriage 63 and a coefficient kf, to know :
Fch0 = Fc + kf.v (10) Fc ¨b <Fch0 <Fc + a (11) Where Fch0 denotes the force imposed by default on the belt 64 by the motor 76, to know the value that is applied when the cursor 87 is placed on the 0 graduation.
in other words, if the cursor 37 is placed on the graduation 3000N for a program exercise plan to exercise this charge alternately in both directions, and that the cart 63 weighs 60kg, the electric motor will actually exert a force about 3600 N in climb and 2400 N downhill.

16 Ainsi, plus le coefficient kf est élevé, plus la machine réagit rapidement aux changements de direction imposés par l'utilisateur. Au-delà d'une certaine limite, une réactivité très forte pourrait nécessiter un filtrage fréquentiel de la mesure de vitesse, par exemple de type passe bas du premier ordre.
Selon le programme sélectionné, par exemple lorsqu'une force d'inertie artificielle proportionnelle à l'accélération et/ou une force visqueuse proportionnelle à
la vitesse est appliquée par le moteur, ou lorsque le programme prévoit des réactions différentes dans le sens concentrique et dans le sens excentrique, la force à appliquer calculée peut subir une discontinuité au moment de l'inversion du sens, ce qui est nécessairement préjudiciable au confort d'utilisation de la machine.
Selon un mode de réalisation, le contrôleur de haut-niveau 82 met en oeuvre un algorithme permettant d'éviter ces discontinuités. Pour ce faire, le contrôleur 82 détecte un changement de direction par le passage du signal de vitesse dans un comparateur à hystérésis représenté schématiquement sur la figure 11.
Lors du démarrage de la phase concentrique, si la vitesse y> s, le contrôleur déclenche le passage de F2 à Fi. Cette variation se fait à taux de variation constant, par exemple de l'ordre de 200N/s.
De même, lors du passage de la phase concentrique à la phase excentrique, lorsque la vitesse devient négative et passe sous un seuil y < -s, le contrôleur 82 déclenche le passage de Fi à F2. La valeur de seuil s est choisie de manière à assurer une stabilité suffisante, à
savoir que le moteur ne passe pas de Fi à F2 intempestivement lorsque l'athlète décide de faire une phase d'arrêt dans son mouvement.
Sur la figure 11, il faut relever que les courbes de variation de la force en fonction de la vitesse entre les valeurs F1 et F2 ne sont pas imposées par le système et dépendent en fait du comportement de l'utilisateur, à savoir comment il fait varier la vitesse en fonction du temps, puisque le système impose un taux variation de force en fonction du temps.
En complément, le programme de commande peut interdire au moteur de réaliser plus de deux changements consécutifs si la différence de position de la partie mobile entre les deux changements n'excède pas une certaine limite, par exemple de 10cm.
Dans d'autres modes de réalisation, le programme d'exercice peut aussi comporter une contribution de force élastique Fe définie en fonction d'un coefficient de proportionnalité k3 et en fonction de la position z du chariot 63 :
Fe = k3 x (z ¨ z0) (12)
16 Thus, the higher the coefficient kf, the faster the machine responds to directional changes imposed by the user. Beyond a certain limit, a very high reactivity might require frequency filtering of the measurement speed, by example of low pass type of the first order.
Depending on the selected program, for example when a force of inertia artificial proportional to the acceleration and / or a viscous force proportional to the speed is applied by the engine, or when the program provides for reactions different in the concentric sense and in the eccentric sense, the force to apply computed may suffer discontinuity at the moment of the reversal of meaning, which is necessarily prejudicial to comfort of use of the machine.
According to one embodiment, the high-level controller 82 implements a algorithm to avoid these discontinuities. To do this, the controller 82 detects a change of direction by the passage of the speed signal in a hysteresis comparator schematically shown in FIG.
When starting the concentric phase, if the speed y> s, the controller triggers the transition from F2 to Fi. This variation is at a rate of variation constant, by example of the order of 200N / s.
Similarly, during the transition from the concentric phase to the eccentric phase, when the speed becomes negative and goes below a threshold y <-s, the controller 82 triggers the passage from Fi to F2. The threshold value s is chosen so as to ensure sufficient stability, know that the engine does not go from Fi to F2 untimely when the athlete decides to make a stop phase in his movement.
In FIG. 11, it should be noted that the curves of variation of the force in function speed between F1 and F2 values are not imposed by the system and depend in does the user's behavior, ie how does he vary the speed depending on the time, since the system imposes a force variation rate depending on the time.
In addition, the control program can prohibit the motor from realizing more than two consecutive changes if the position difference of the part mobile between the two changes do not exceed a certain limit, for example 10cm.
In other embodiments, the exercise program may also be include an elastic force contribution Fe defined as a function of a coefficient of proportionality k3 and according to the position z of the carriage 63:
Fe = k3 x (z ¨ z0) (12)

17 Où z0 est une hauteur de référence paramétrable et la position z est déterminée par le contrôleur de bas-niveau 81.
On comprend donc que de nombreux programmes d'exercices peuvent être conçus en combinant au choix des contributions additives choisies dans le groupe comportant une contribution d'inertie artificielle proportionnelle à l'accélération mesurée, une contribution de frottement visqueux proportionnelle à la vitesse mesurée, une contribution élastique proportionnelle à la position mesurée, et une contribution de charge prédéterminée. Selon un mode de réalisation, l'interface homme-machine permet à l'utilisateur de régler indépendamment les paramètres de chacune de ces contributions, notamment les coefficients k, k2 et k3.
Bien que les modes de réalisation décrits ci-dessus comportent des moteurs rotatifs, les procédés de commande décrits ci-dessus peuvent être employés avec tout autre type d'actionneur électrique. Notamment, un moteur linéaire peut être utilisé pour générer un effort sur l'élément de manipulation.
Par ailleurs, le calcul du signal de commande peut être réalisé sous différentes formes, de manière unitaire ou distribuée, au moyen de composants matériels et/ou logiciels.
Des composants matériels utilisables sont les circuits intégrés spécifiques ASIC, les réseaux logiques programmables FPGA ou les microprocesseurs. Des composants logiciels peuvent être écrits dans différents langages de programmation, par exemple C, C++, Java ou VHDL.
Cette liste n'est pas exhaustive.
Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec plusieurs modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.
L'usage du verbe comporter , comprendre ou inclure et de ses formes conjuguées n'exclut pas la présence d'autres éléments ou d'autres étapes que ceux énoncés dans une revendication. L'usage de l'article indéfini un ou une pour un élément ou une étape n'exclut pas, sauf mention contraire, la présence d'une pluralité de tels éléments ou étapes. Plusieurs moyens ou modules peuvent être représentés par un même élément matériel.
Dans les revendications, tout signe de référence entre parenthèses ne saurait être interprété comme une limitation de la revendication.
17 Where z0 is a parameterizable reference height and the z position is determined by the low-level controller 81.
So we understand that many exercise programs can be designed by combining the choice of additive contributions chosen in the group with a artificial inertia contribution proportional to the acceleration measured, a contribution viscous friction proportional to the measured speed, a contribution elastic proportional to the measured position, and a load contribution predetermined. According to one embodiment, the man-machine interface allows the user to adjust regardless of the parameters of each of these contributions, including coefficients k, k2 and k3.
Although the embodiments described above include motors rotatable, the control methods described above can be used with any Another type electric actuator. In particular, a linear motor can be used to generate a effort on the handling element.
Moreover, the calculation of the control signal can be carried out under different forms, in a unitary or distributed manner, by means of hardware components and / or software.
Usable hardware components are the specific integrated circuits ASIC, the networks FPGA programmable logic or microprocessors. Software components can be written in different programming languages, for example C, C ++, Java or VHDL.
This list is not exhaustive.
Although the invention has been described in connection with several modes of production particular, it is quite obvious that it is in no way includes all technical equivalents of the means described and their combinations if these enter in the context of the invention.
Use of the verb include, understand or include and its forms conjugates does not exclude the presence of other elements or other steps that those stated in a claim. The use of indefinite article one or one for an element or a step does not exclude, unless otherwise stated, the presence of a plurality of such elements or steps. Several means or modules can be represented by a single element equipment.
In the claims, any reference sign in parentheses can not to be interpreted as a limitation of the claim.

Claims (14)

REVENDICATIONS 1. Dispositif d'exercice comportant un élément de sollicitation (6, 69) destiné à être déplacé par la force d'un utilisateur, un actionneur électrique (1, 76) comportant une partie mobile (2), l'élément de sollicitation (6, (39) étant lié à la partie mobile et l'élément de sollicitation étant apte à
déplacer la partie mobile, un calculateur (12, 80) apte à calculer une force à exercer par l'actionneur électrique et à
générer un signal de commande de l'actionneur électrique en fonction de la force à exercer calculée, de manière que la force exercée par l'actionneur électrique (1) en réponse au signal de commande corresponde à la force à exercer calculée et un capteur d'accélération couplé à la partie mobile (2) pour mesurer l'accélération de la partie mobile et pour transmettre: l'accélération mesurée au calculateur (12, 80), l'actionneur électrique étant apte à exercer une force sur l'élément de sollicitation (6, 69) par l'intermédiaire de la partie mobile en réponse au signal de commande, dans lequel le calculateur (12, 80) est apte à calculer la force à exercer en fonction de l'accélération mesurée par le capteur d'accélération, caractérisé en ce que le dispositif comporte en outre :
- une mémoire du calculateur dans laquelle est stockée un coefficient de proportionnalité entre l'accélération mesurée et une contribution additive d'inertie artificielle, et - une interface homme-machine (86) permettant à un utilisateur de régler le coefficient de proportionnalité, le calculateur étant apte à calculer la contribution additive d'inertie artificielle en fonction de l'accélération mesurée et du coefficient de proportionnalité, la force à
exercer calculée par le calculateur en fonction de l'accélération mesurée comportant la contribution additive d'inertie artificielle proportionnelle à l'accélération mesurée obtenue par Ie calculateur comme le résultat d'une multiplication de l'accélération mesurée par le coefficient de proportionnalité stocké dans la mémoire, de manière que la force exercée par l'actionneur électrique (1, 76) en réponse au signal de commande comporte la contribution additive d'inertie artificielle proportionnelle à l'accélération mesurée par le capteur d'accélération et au coefficient de proportionnalité stocké dans la mémoire.
1. Exercise device comprising a biasing member (6, 69) to be displaced by the force of a user, an electric actuator (1, 76) having a movable part (2), the element of solicitation (6, (39) being related to the moving part and the element of solicitation being able to move the moving part, a calculator (12, 80) capable of calculating a force to be exerted by the actuator electric and generate a control signal of the electric actuator according to the force to exercise calculated, so that the force exerted by the electric actuator (1) in signal response of control corresponds to the force to be exercised calculated and an acceleration sensor coupled to the movable portion (2) for measuring the acceleration of the moving part and for transmitting: the measured acceleration to the computer (12, 80) the electric actuator being able to exert a force on the element of solicitation (6, 69) by via the moving part in response to the control signal, wherein the calculator (12, 80) is adapted to calculate the force to be exerted in function of the acceleration measured by the acceleration sensor, characterized in that the device further comprises:
a memory of the computer in which is stored a coefficient of proportionality between the measured acceleration and an additive contribution inertia artificial, and a human-machine interface (86) allowing a user to adjust the coefficient of proportionality, the calculator being able to calculate the additive contribution of inertia artificial according to the measured acceleration and proportionality coefficient, the force at exercise calculated by the calculator according to the measured acceleration including the contribution additive of artificial inertia proportional to the measured acceleration obtained by the calculating as the result of a multiplication of the acceleration measured by the coefficient of proportionality stored in the memory, so that the force exerted by actuator electrical (1, 76) in response to the control signal includes the additive of artificial inertia proportional to the acceleration measured by the sensor acceleration and the proportionality factor stored in the memory.
2. Dispositif d'exercice selon la revendication 1, caractérisé en ce que le calculateur (12, 80) est apte à faire varier le coefficient de proportionnalité en fonction d'au moins un paramètre choisi parmi la position, la vitesse et l'accélération de la partie mobile, 2. Exercise device according to claim 1, characterized in that the calculating (12, 80) is able to vary the coefficient of proportionality in function of at least one parameter chosen from the position, velocity and acceleration of the part mobile, 3. Dispositif d'exercice selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le calculateur (12, 80) est apte à calculer la force à exercer de manière que la force à exercer par l'actionneur électrique (1, 76) comporte une contribution additive de charge additionnelle présentant un sens prédéterminé. 3. Device exercise device according to claim 1 or 2, characterized in that the calculator (12, 80) is able to calculate the force to be exerted so that the force to exercise the electric actuator (1, 76) has an additive contribution of charge additional with a predetermined meaning. 4. Dispositif d'exercice selon la revendication 3, caractérisé en ce que le calculateur (12, 80) est apte à calculer la force à exercer de manière que la contribution additive d'inertie artificielle soit orientée dans le men-le sens que la, contribution de sens prédéterminé lorsque l'accélération mesurée est dans le sens opposé de la contribution de sens prédéterminé, 4. Exercise device according to claim 3, characterized in that the calculating (12, 80) is able to calculate the force to be exerted so that the contribution additive of inertia artificial is oriented in the men-the meaning that the, contribution of meaning predetermined when the measured acceleration is in the opposite sense of the meaning contribution predetermined, 5. Dispositif d'exercice selon la revendication 4, caractérisé en ce que le calculateur (12, 80) est apte à calculer la force à exercer de manière à annuler la contribution additive d'inertie artificielle lorsque l'accélération mesurée est dans le même sens que la contribution de sens prédéterminée de l'actionneur électrique (1, 76), Exercise device according to claim 4, characterized in that the calculating (12, 80) is capable of calculating the force to be exerted so as to cancel the additive contribution of artificial inertia when the measured acceleration is in the same direction that the contribution predetermined direction of the electric actuator (1, 76), 6. Dispositif d'exercice selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé
en ce que la liaison entre l'élément de sollicitation (6, 69) et la partie mobile comporte un réducteur de vitesse pour démultiplier la force du moteur.
Exercise device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the connection between the biasing element (6, 69) and the movable part comprises a reducer speed to multiply the force of the motor.
7. Dispositif d'exercice selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé
en ce qu'il comporte un capteur de vitesse apte à mesurer la vitesse de la partie mobile (2) et que le calculateur (12, 80) est apte à générer le signal de commande de manière que la force exercée par l'actionneur électrique (1, 76) comporte une contribution additive de frottement visqueux sensiblement proportionnelle à la vitesse mesurée par le capteur de vitesse.
Exercise device according to one of Claims 1 to 6, characterized in that has a speed sensor capable of measuring the speed of the moving part (2) and that the calculator (12, 80) is adapted to generate the control signal so that strength exerted by the electric actuator (1, 76) has an additive contribution friction viscous substantially proportional to the speed measured by the sensor of speed.
8. Dispositif d'exercice selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé
en ce que l'actionneur électrique (1, 76) est un moteur linéaire ou un moteur rotatif.
Exercise device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the electric actuator (1, 76) is a linear motor or a rotary motor.
9. Dispositif d'exercice selon rime des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le capteur d'accélération comporte:
un codeur de position (10, 84) couplé à la partie mobile (2) pour mesurer la position de la partie mobile, le codeur de position (10, 84) générant un signal de position, des éléments de dérivation (13, 14) aptes à dériver le signal de position pour déterminer l'accélération de la partie mobile (2).
9. Device exercise device according to one of the claims 1 to 8, characterized in that the acceleration sensor comprises:
a position encoder (10, 84) coupled to the movable portion (2) for measuring the position of the moving part, the position encoder (10, 84) generating a position signal, branching elements (13, 14) adapted to derive the position signal for determine the acceleration of the moving part (2).
10. Disposition d'exercice selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le dispositif d'exercice est sélectionné parmi le groupe comprenant les rameurs, les vélos d'intérieur, les barres de levage et les appareils de charge guidée. 10. Disposition exercise device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the exercise device is selected from the group consisting of rowers, the bikes indoor, lifting bars and guided load devices. 11. Dispositif d'exercice selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le calculateur (12, 80) est apte à calculer la force à exercer de manière que la force à exercer par l'actionneur électrique (1, 76) comporte une contribution additive de charge additionnelle présentant un sens prédéterminé, l'interface homme-machine (86) permettant à
un utilisateur de régler la contribution additive de charge additionnelle indépendamment du coefficient de proportionnalité.
11. Device exercise device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the calculator (12, 80) is able to calculate the force to be exerted so that the force to exercise the electric actuator (1, 76) has an additive contribution of charge additional arrangement having a predetermined direction, the human-machine interface (86) allowing a user to adjust the additive contribution of additional charge regardless of coefficient of proportionality.
12. Dispositif d'exercice selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'interface homme-machine (86) permet à un utilisateur de régler la contribution additive de charge additionnelle à une valeur nulle. Exercise device according to claim 11, characterized in that the interface human-machine (86) allows a user to adjust the additive contribution charge additional to a value of zero. 13. Dispositif d'exercice, selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'élément de sollicitation (69, 63) est déplaçable dans une direction verticale et que le calculateur (12, 80) est apte à calculer la force à exercer en l'absence du force exercée par l'utilisateur, de manière que la force à exercer par l'actionneur électrique (1, 76) comporte une contribution additive de charge par défaut compensant un poids propre de l'élément de sollicitation (69, 63) sans causer de déplacement spontané de l'élément de sollicitation (69, 63) en l'absence de force exercée par l'utilisateur. Exercise device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the biasing element (69, 63) is movable in one direction vertical and that the calculator (12, 80) is able to calculate the force to be exerted in the absence of the force exerted by the user, so that the force to be exerted by the electric actuator (1, 76) has an additive load contribution by default offsetting a self weight of the element of solicitation (69, 63) without causing a spontaneous displacement of the element of solicitation (69, 63) in the absence of force exerted by the user. 14. Procédé de commande d'un dispositif d'exercice comprenant :
mesurer l'accélération d'une partie mobile (2) d'un actionneur électrique en réponse à la force d'un utilisateur exercée sur un élément de sollicitation (6, 69) lié à
la partie mobile, calculer une force à exercer par l'actionneur électrique en fonction de l'accélération mesurée et générer un signal de commande pour commander l'actionneur électrique (1, 76) avec le signal de commande de manière que la force exercée par l'actionneur électrique (1, 76) en réponse au signal de commande corresponde à la force à exercer calculée, caractérisé par les étapes de:
- Fournir une interface homme machine (86) permettant à un utilisateur de régler un coefficient de proportionnalité entre l'accélération mesurée et une contribution additive d'inertie artificielle, - Stocker le coefficient de proportionnalité dans une mémoire, - Multiplier l'accélération mesurée par le coefficient du proportionnalité
pour obtenir la contribution additive d'inertie artificielle, et - Obtenir la force à exercer calculée en fonction de l'accélération mesurée comportant la contribution additive d'inertie artificielle proportionnelle à l'accélération mesurée, de manière que la force exercée par l'actionneur électrique (1, 76) sur l'élément de sollicitation (6, 6)) par l'intermédiaire de la partie mobile (2) en réponse au signal de commande comporte une contribution additive d'inertie artificielle proportionnelle à
l'accélération mesurée.
14. A method of controlling an exercise device comprising:
measuring the acceleration of a moving part (2) of an electric actuator answer to force of a user exerted on a biasing element (6, 69) related to the moving part, calculate a force to be exerted by the electric actuator as a function of acceleration measured and generating a control signal for controlling the electric actuator (1,76) with the control signal so that the force exerted by the electric actuator (1, 76) in response to the control signal corresponds to the calculated force to be exerted, characterized by the steps of:
- Provide a human machine interface (86) allowing a user to settle a coefficient of proportionality between the measured acceleration and a additive contribution artificial inertia, - Store the coefficient of proportionality in a memory, - Multiply the acceleration measured by the proportionality coefficient to get the additive contribution of artificial inertia, and - Get the force to exercise calculated according to the measured acceleration including the additive contribution of artificial inertia proportional to acceleration measured, the force exerted by the electric actuator (1, 76) on the element of biasing (6, 6)) via the movable portion (2) in response at the signal of command has an additive contribution of artificial inertia proportional to measured acceleration.
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