CN101909571A - 被动锻炼机 - Google Patents

Abstract

一种信号处理器(18)具有计算单元(181)，计算单元使用各个左脚负荷传感器(160，161)得到的检测结果计算使用者左脚的中心点，并且使用各个右脚负荷传感器(170，171)得到检测结果计算使用者右脚的中心点。判断单元(183)测量计算单元(181)计算的中心点相对于存储单元(182)存储的使用者各脚的理想特征曲线的中心点位移。当左脚和右脚的位移小于预定阈值(从原点到理想特征曲线的中心点的距离的5％)时，判断单元(183)确定为正常锻炼。当左脚和右脚中的至少一个的位移不小于预定阈值时，判断单元(183)确定为不正常锻炼。当每固定时长内位移不小于预定阈值的频率变得不小于预设频率时，控制单元(180)停用驱动设备(50)。因此，锻炼者的肌肉被有效地训练。

Description

被动锻炼机

技术领域

本发明涉及一种被动锻炼机，这种被动锻炼机不需锻炼者费力就引导锻炼者的肌肉活动。

背景技术

过去，已经提出了各种类型的被动锻炼机，例如立式被动锻炼机和坐式被动锻炼机，锻炼者(使用者)不需费力就引导肌肉活动。坐式被动锻炼机包括用于承载锻炼者左脚的左搁脚板、和用于承载锻炼者右脚的右搁脚板。坐式被动锻炼机引导保持坐姿的锻炼者的肌肉活动，锻炼者的脚分别搁在左搁脚板和右搁脚板上。立式被动锻炼机包括用于承载锻炼者左脚的左搁脚板、和用于承载锻炼者右脚的右搁脚板。立式被动锻炼机引导保持站姿的锻炼者的肌肉活动，锻炼者的脚分别搁在左搁脚板和右搁脚板上。

例如，JP2007-89650公开了作为现有的坐式被动锻炼机的锻炼辅助设备，该设备包括用于承载锻炼者左脚的左搁脚板、用于承载锻炼者右脚的右搁脚板、用于承载锻炼者臀部的座位、以及用于摆动座位的驱动设备。在JP2007-89650的锻炼辅助设备中，驱动设备摆动座位，通过锻炼者的重量改变分别施加到锻炼者的脚上的负荷，从而锻炼了锻炼者。

座位的移动是关于前后方向和横向的复合移动。当座位从初始位置向左移动的同时，座位向前移动。此时，座位前端相对于后端降低。即，座位向前和向左移动，使得前端相对于后端降低。此后，座位回到初始位置，随后在向前移动的同时从初始位置向右移动。即，座位前端相对于后端降低。此后，座位回到初始位置。锻炼辅助设备重复这些运动，通过锻炼者的重量改变分别施加到锻炼者的脚上的负荷，从而锻炼了锻炼者。

然而，现有的被动锻炼机不能判断锻炼者是否正确使用了被动锻炼机。因此，即使当锻炼者不正确地使用被动锻炼机时(例如不正确使用和无效使用)，现有的被动锻炼机也不能判断出锻炼者没有正确地使用被动锻炼机。结果，被动锻炼机不能有效地训练锻炼者的肌肉。

发明内容

鉴于上述不足，本发明的目的是提供能有效地锻炼锻炼者的肌肉的被动锻炼机。

根据本发明的被动锻炼机适于在使用中引导锻炼者的肌肉活动，被动锻炼机包括：设置成承载锻炼者左脚的左搁脚板；设置成承载锻炼者右脚的右搁脚板；驱动设备，所述驱动设备设置成移动锻炼者的身体以改变左脚施加到所述左搁脚板的负荷以及右脚施加到所述右搁脚板的负荷。所述被动锻炼机还包括多个左脚负荷传感器、多个右脚负荷传感器和计算单元。多个左脚负荷传感器整合在所述左搁脚板的不同部分中以检测施加到各个左脚负荷传感器的部分负荷。所述左搁脚板的所述不同部分沿所述左搁脚板的纵向布置。多个右脚负荷传感器整合在所述右搁脚板的不同部分中以检测施加到各个右脚负荷传感器的部分负荷。所述右搁脚板的所述不同部分沿所述右搁脚板的纵向布置。所述计算单元设置成以所述左脚负荷传感器检测到的部分负荷为基础计算施加到所述左搁脚板上的负荷的中心点，并且以所述右脚负荷传感器检测到的部分负荷为基础计算施加到所述右搁脚板上的负荷的中心点。另外，所述被动锻炼机还包括存储单元、判断单元和控制单元。所述存储单元设置成存储理想特征曲线，所述理想特征曲线指示施加到所述左搁脚板上的负荷的中心点和施加到所述右搁脚板上的负荷的中心点二者的理想时间变化。所述判断单元设置成以规则的间隔判断所述计算单元计算出的每个中心点和所述理想特征曲线指示的中心点之间的偏差是否不小于预定阈值。所述控制单元设置成对所述偏差不小于所述预定阈值的次数进行计数。所述控制单元设置成当在长于所述规则的间隔的预定时间期间计数次数不小于预定数时控制所述驱动设备降低所述驱动设备移动锻炼者身体的速度。

根据这种结构，被动锻炼机当分别搁置在左搁脚板和右搁脚板上的脚向前移动时能判断中心点向前移动，当分别搁置在左搁脚板和右搁脚板上的脚向后移动时能判断中心点向后移动。因此，被动锻炼机能有效地训练锻炼者的肌肉。

优选地，所述控制单元设置成当在所述预定时间期间所述计数次数不小于所述预定数时控制所述驱动设备逐渐降低速度并最终停止移动锻炼者的身体。

根据这种结构，被动锻炼机控制驱动设备降低速度。因此，被动锻炼机能指示不适合被动锻炼机的锻炼者停止使用被动锻炼机。

优选地，所述被动锻炼机包括座位，所述座位在锻炼者的脚分别搁置在所述左搁脚板和所述右搁脚板上的情况下在其支承面上承载锻炼者的臀部。所述驱动设备设置成从初始位置移动所述座位以改变施加到所述左搁脚板的负荷的中心点和施加到所述右搁脚板的负荷的中心点。

根据这种结构，锻炼者以坐姿使用的被动锻炼机能有效地训练锻炼者的肌肉。

可替代地，所述驱动设备设置成交替地重复一种模式和另一种模式，所述一种模式是向前移动所述左搁脚板并且使其前端相对于其后端升高同时移动所述右搁脚板使其前端相对于其后端降低，所述另一种模式是向前移动所述右搁脚板并且使其前端相对于其后端升高同时移动所述左搁脚板使其前端相对于其后端降低。

根据这种结构，锻炼者以站姿使用的被动锻炼机能有效地训练锻炼者的肌肉。

可替代地，所述控制单元设置成在控制所述驱动设备降低速度之后对次数进行计数，所述控制单元设置成当在所述预定时间期间计数次数保持低于所述预定次数达一定时长时控制所述驱动设备增加速度。

根据这种结构，预料到锻炼者可能因为速度太快而没有正确地使用被动锻炼机，被动锻炼机在开始时能以低速移动锻炼者，并且在锻炼者习惯被动锻炼机之后增加速度。

可替代地，所述驱动设备设置成分别移动所述左搁脚板和所述右搁脚板。所述判断单元设置成在每个所述左脚负荷传感器和每个所述右脚负荷传感器检测到的部分负荷的基础上判断锻炼者是否在预定锻炼位置。所述控制单元设置成当所述判断单元判断锻炼者不在锻炼位置同时所述驱动设备分别移动所述左搁脚板和所述右搁脚板时控制所述驱动设备停止移动所述左搁脚板和所述右搁脚板。

根据这种结构，当锻炼者没有在预定锻炼位置而同时左搁脚板和右搁脚板在移动时(当被动锻炼机在使用时)，被动锻炼机停止移动左搁脚板和右搁脚板。因此，被动锻炼机能避免锻炼者以不正确的姿势使用被动锻炼机。被动锻炼机防止锻炼者受伤，因此提高了其安全性。

优选地，所述判断单元设置成基于所述左脚负荷传感器和所述右脚负荷传感器的各自位置以及所述左脚负荷传感器和所述右脚负荷传感器分别检测到的部分负荷来计算锻炼者的投影重量中心。所述投影重量中心定义为锻炼者的重量中心竖直向下投影在布置有所述左脚负荷传感器和所述右脚负荷传感器的水平面上所至的点。所述判断单元设置成当所述投影重量中心偏离水平面中的指定范围时判断锻炼者不在所述预定锻炼位置。

根据这种结构，通过计算锻炼者的投影重量中心，被动锻炼机能够在锻炼者的整个脚离开搁置面之前判断锻炼者不在预定锻炼位置。例如，在锻炼者的身体的各部分失去平衡之前，简而言之，当锻炼者的身体的上部失去平衡时，被动锻炼机能停止移动左搁脚板和右搁脚板。因此，被动锻炼机提高了其安全性。

可替代地，被动锻炼机包括座位、搁脚板、装置、座位位置检测单元以及确定单元。所述座位设置成随着前后方向的移动而摆动，并且所述座位设置成承载锻炼者的臀部。所述搁脚板设置成用作所述左搁脚板或者所述右搁脚板。所述搁脚板设置成承载坐在所述座位上的锻炼者的脚。所述搁脚板设置成当锻炼者的脚压下所述搁脚板时向下移动，当锻炼者释放所述搁脚板时向上回复。所述装置设置成用作为所述驱动设备。所述装置设置成将所述座位在移动范围内移动到其最前端位置以迫使锻炼者压下所述搁脚板，从而改变由锻炼者的自重作用在锻炼者的腿部的负荷。所述座位位置检测单元设置成检测当所述座位在所述移动范围内移动到其最前端位置时的事件。所述确定单元设置成当必要时间不大于预定响应时间时判断锻炼者的膝盖夹角保持在理想范围内，当所述必要时间大于所述预定响应时间时判断膝盖夹角不在所述理想范围内。所述必要时间从所述事件的检测开始并且在所述左脚负荷传感器和所述右脚负荷传感器检测到压下时结束。

根据这种结构，确定单元当必要时间不大于预定响应时间时判断锻炼者的膝盖夹角保持在理想范围内，并且当必要时间大于预定响应时间时判断锻炼者的膝盖夹角不在理想范围内。必要时间从所述事件的检测开始，并且在左脚负荷传感器和右脚负荷传感器检测到压下时结束。因此，确定单元能判断锻炼者的膝盖夹角是否保持在理想范围内。简而言之，当锻炼者进行正确锻炼使得膝盖夹角保持在理想范围内时，作用在锻炼者的腿部的负荷随着座位向前移动而增加。在这种情况下，在从座位已经移动到最前端位置时时间开始的响应时间内检测到锻炼者的脚压下搁脚板。因此，确定单元确定锻炼者的膝盖夹角保持在理想范围内。例如，当由于座位的高度位置与锻炼者的体型不相称或者锻炼者没有充分压下搁脚板而使锻炼者没有进行正确锻炼使得膝盖夹角保持在理想范围内时，引起锻炼者的脚充分压下搁脚板的延迟。结果，在从座位移动到其最前端位置时开始的响应时间内没有检测到压下搁脚板，由此，确定单元确定锻炼者的膝盖夹角没有保持在理想范围内。因此，被动锻炼机能指示锻炼者进行正确的锻炼使得锻炼者的膝盖夹角保持在理想范围内，因此能给锻炼者更好的锻炼效果。

优选地，所述控制单元设置成当所述确定单元判断膝盖夹角不在所述预定范围内的次数变得等于预定次数时控制所述驱动设备逐渐减慢所述座位的运动并最终停止所述座位。

根据这种结构，当锻炼者没有保持膝盖夹角在理想范围内时，控制单元控制驱动设备停止座位。因此，例如，被动锻炼机能避免遭受膝盖疼痛的锻炼者继续承担负担。而且，控制单元逐渐地减速并且最终停止座位。因此，被动锻炼机能避免当座位停止时锻炼者从座位坠落。保持座位移动直到确定单元判断锻炼者的膝盖夹角不在预定范围内的次数变得等于预定次数为止。因此，即使锻炼者仅一次没有压下搁脚板而继续正确锻炼使得其膝盖夹角保持理想范围内时，被动锻炼机保持座位移动，并且允许锻炼者继续正确的锻炼。

优选地，所述被动锻炼机包括报告单元，所述报告单元设置成向锻炼者报告所述确定单元的结果。所述报告单元包括显示所述结果的显示单元和产生指示所述结果的声音的音频输出单元中的至少一个。

根据这种结构，被动锻炼机能向锻炼者通报其膝盖夹角是否保持在理想范围内。因此，促进锻炼者在其膝盖夹角保持在理想范围内的情况下进行锻炼。被动锻炼机能给锻炼者更好的锻炼效果。

附图说明

图1是示出了根据本发明第一实施方式的被动锻炼机的构造的框图，

图2是示出了上述被动锻炼机的侧视图，

图3是示出了上述被动锻炼机的平面图，

图4A是示出了上述被动锻炼机的每个搁脚板的中心点的特征曲线的图，

图4B是示出了上述被动锻炼机的每个搁脚板的中心点的特征曲线的图，

图5是上述被动锻炼机的分解透视图，

图6是上述被动锻炼机中使用的驱动设备的分解透视图，

图7是示出了上述驱动设备的侧视图，

图8是示出了根据本发明第二实施方式的被动锻炼机的平面图，

图9是上述被动锻炼机的分解透视图，

图10是从后侧示出的上述被动锻炼机的横截面图，

图11A是示出了上述被动锻炼机的原理部分的操作的说明图，

图11B是示出了上述被动锻炼机的原理部分的操作的说明图，

图12是示出了上述被动锻炼机的原理部分的透视图，

图13是示出了上述被动锻炼机的构造的框图，

图14是从右侧示出的上述被动锻炼机的横截面图，

图15是示出了当上述被动锻炼机在使用中时的脚位置的说明图，

图16是示出了上述被动锻炼机的负荷传感器的位置说明图，

图17是示出了在上述被动锻炼机中使用的电机的旋转数随时间变化的一个示例的图，

图18A是示出了根据本发明第三实施方式的被动锻炼机的侧视图，

图18B是示出了上述被动锻炼机的平面图，

图19是示出了上述被动锻炼机的构造的框图，

图20A是示出了上述被动锻炼机的工作的说明图，

图20B是示出了上述被动锻炼机的工作的说明图，以及

图20C是示出了上述被动锻炼机的工作的说明图。

具体实施方式

(第一实施方式)

首先，对第一实施方式的被动锻炼机的构造进行说明。如图2所示，本实施方式的被动锻炼机是立式被动锻炼机，其引导锻炼者(使用者)M的肌肉活动。被动锻炼机包括：处于预定位置(例如在地板上的任意位置)的平台11；座位支撑件12，其具有构造用于承载锻炼者M臀部的座位120；手柄支柱13，其具有适于在使用中由锻炼者的手抓住的手柄130；左搁脚板14，在其顶部表面具有脚搁置面140；以及右搁脚板15(参看图3)，在其顶部表面具有脚搁置面150。座位支撑件12设置在平台11上。

被动锻炼机以如下方式使用：锻炼者M坐在座位120上，他的臀部坐在支承面121上，支承面121是座位120的顶部表面。即，锻炼者M以坐姿使用被动锻炼机。注意到，平台11可以嵌入地板内。在接下来的说明中，参照平台11设置在地板上的状态定义向上方向和向下方向，参照锻炼者坐在座位120上的状态定义前后方向和横向。因此，图2中的左侧方向表示向前方向，图3的向上方向表示右侧方向。

左搁脚板14和右搁脚板15设置在平台11上并且位于座位支撑件12和手柄支柱13之间。每个脚搁置面140和150形成为具有承载锻炼者M的整个脚(整个鞋底)的尺寸。当锻炼者M将脚搁置在脚搁置面140和150上时，左搁脚板14和右搁脚板15将脚保持在预定位置，使得鞋底分别接触脚搁置面140和150。左搁脚板14的脚搁置面140和右搁脚板15的脚搁置面150由具有高摩擦系数的材料构成或者形成为具有高摩擦系数的形状，以防止搁置在各个左搁脚板14和右搁脚板15上的脚在每个脚搁置面140和150上滑动。

如图3所示，左搁脚板14包括两个左脚负荷传感器160和161，左脚负荷传感器160和161整合在左搁脚板14的不同位置以检测施加到相应的左脚负荷传感器160和161的部分负荷。同样的，右搁脚板15包括两个右脚负荷传感器170和171，右脚负荷传感器170和171整合在右搁脚板15的不同位置以检测施加到相应的右脚负荷传感器170和171的部分负荷。两个左脚负荷传感器160和161(左搁脚板14的不同位置)沿左搁脚板14的纵向设置。两个右脚负荷传感器170和171(右搁脚板15的不同位置)沿右搁脚板15的纵向设置。

图2中示出的座位支撑件12在其上端形成有座位120。此外，座位支撑件12包括设置用于摆动座位120的驱动设备50、设置用于相对于平台11上下移动座位120和驱动设备50的升降设备60，以及设置用于控制驱动设备50的信号处理器18。

座位120设置成在锻炼者的脚分别搁在左搁脚板14和右搁脚板15上的情况下将锻炼者M的臀部承载在其支承面121上。

驱动设备50设置成摆动座位120以移动坐在座位120的支承面121上并且其脚分别搁在左搁脚板14的脚搁置面140和右搁脚板15的脚搁置面150上的锻炼者M的臀部，因此，改变了施加到左搁脚板14上的负荷的中心点和施加到右搁脚板15上的负荷的中心点。在这种情况下，锻炼者M的重量支撑在三个点上，即，座位120、左搁脚板14和右搁脚板15。在锻炼者M的重量支撑在臀部和腿的分布点上的情况下，驱动设备50移动座位120以移动锻炼者M的臀部，因此改变了锻炼者的重量在座位120和搁脚板14、15之间的承载比例。结果，驱动设备50改变了作用在臀部上的锻炼者的重量，因此改变了作用在锻炼者M的每个脚上的重量。因此，驱动设备50用于改变左搁脚板14和右搁脚板15支撑的负荷。

在锻炼者M的膝盖夹角θ1保持在预定范围的条件下，随着座位120在移动范围内朝其最前位置移动，锻炼者M的重量施加到座位120的负荷降低。在这种情况下，增加了施加到锻炼者M的大腿区域的负荷。这类似于下蹲锻炼期间弯曲锻炼者自己的膝盖。即，座位120在移动范围内的最前位置和最后位置之间的摆动引导锻炼者M被动锻炼而不是主动锻炼。因此，大腿区域的肌肉重复紧张和松弛。

优选地，选择座位120的摆动方向，使得剪切力不作用在膝关节上。在座位12将锻炼者M的臀部承载在其支承面120上的条件下，图3示出的锻炼者M的姿态是一种自然姿态，在这种自然姿态中，脚尖之间的距离大于脚后跟之间的距离。锻炼者M的脚分别搁在左搁脚板14和右搁脚板15上的位置确定了脚之间的张开角θ2。左搁脚板14和右搁脚板15不平行设置，但是设置成使得连接脚搁置面140的前端和后端的中心线L1与连接脚搁置面150的前端和后端的中心线L1之间的距离在其前端大于其后端。即，锻炼者M通过将其脚分别沿着中心线L1搁在脚搁置面140和150上，能获得上面提到的自然姿势。锻炼者M处于自然姿势的张开角θ2几乎与脚搁置面140的中心线L1与脚搁置面150的中心线L1之间的角度相同。

当锻炼者M分别将脚搁在左搁脚板14和右搁脚板15上时，通过沿连接每只脚的脚尖和脚后跟的中心线L1摆动座位120，被动锻炼机能锻炼到锻炼者M，而不对膝关节作用剪切力。即，当座位120从最后位置移动到最前位置时，被动锻炼机具有一个座位120向前和向右移动的时期以及一个座位120向前和向左移动的时期。当座位120向前和向右移动时，锻炼者的重量作用在锻炼者的右腿的大腿区域。当座位120向前和向左移动时，锻炼者的重量作用在锻炼者的左腿的大腿区域。因此，被动锻炼机能将锻炼者自身重量的负荷施加到各个脚的大腿区域而不会在膝关节上作用剪切力。

优选地，接触锻炼者M臀部的支承面121形成为沿摆动方向向前倾斜，以便随着座位120移动容易地改变作用在锻炼者M的腿上的锻炼者重量。即，在座位120的前端部分中的承载锻炼者M右臀部的部分向前和向右倾斜，在座位120的前端部分中的承载锻炼者M左臀部的部分向前和向左倾斜。当座位120在移动范围(摆动范围)内从最后位置(初始位置)移动到最前位置时，这种结构能容易地增加作用在锻炼者M腿上的锻炼者的重量。因此，被动锻炼机能提高锻炼效果。

当座位120向前和向左倾斜时，从锻炼者M的左脚到左搁脚板14的负荷变得朝向脚尖侧(前侧)比在脚后跟侧大。结果，施加到左搁脚板14的负荷的中心点移动到脚尖侧。其后，当座位120随后回到初始位置时，从锻炼者M的左脚到左搁脚板14的负荷变得朝向脚后跟侧(后侧)比在脚尖侧大。结果，施加到左搁脚板14的负荷的中心点移动到脚后跟侧。另一方面，当座位120向前和向右倾斜时，从锻炼者M的右脚到右搁脚板15的负荷变得朝向脚尖侧(前侧)比在脚后跟侧大。结果，施加到右搁脚板15的负荷的中心点移动到脚尖侧。当座位120随后回到初始位置时，从锻炼者M的右脚到右搁脚板15的负荷变得朝向脚后跟侧(后侧)比在脚尖侧大。结果，施加到右搁脚板15的负荷的中心点移动到脚后跟侧。

如图5所示，支撑支柱124形成为管形，并且垂直地设置在平台11上。升降设备60容纳在支撑支柱124内。

顺便提及，本实施方式的被动锻炼机要求锻炼者的膝盖角度保持在合适的角度，以便引起大腿肌肉的肌肉收缩，而不会导致锻炼者的任何膝盖疼痛。通过被动锻炼机的锻炼类似于下蹲锻炼，在下蹲锻炼中，当锻炼者的膝盖保持预定角度时，锻炼者的自身重量作用在大腿区域上。在通过被动锻炼机的锻炼中，当锻炼者使用被动锻炼机时，左脚和右脚由于分别搁在左搁脚板14和右搁脚板15上而被固定。而且，膝关节和踝关节优选在垂直方向对其，使得作用在大腿区域的负荷增加。考虑到这些限制，通过座位120的位置确定膝盖角度。然而，脚的长度依赖于个体，特别是根据锻炼者M的高度变化很大。

如上所述，升降设备60设置为改变座位120的高度位置。升降设备60包括升降基座61，升降基座61设置成相对于支撑支柱124上下移动。驱动设备50安装在升降基座61的上端部。

升降基座61包括在其上安装有驱动设备50的基架61a、从基架61a的下表面向下凸出的一对导向板61b、设置在每个导向板61b外表面上的滚轮61c。当导向板61b插入支撑支柱124时，滚轮61c沿支撑支柱124的内表面上设置的导轨125滚动，因此升降基座61沿支撑支柱124的中心轴线上下移动。包括驱动电机63的升降驱动单元62驱动升降基座61。

升降驱动单元62包括固定部件64和移动部件65，固定部件64固定在平台11上，移动部件65通过驱动电机63的驱动力相对于固定部件64沿支撑支柱124的中心线上下移动。升降基座61设置在移动部件65的上端。

升降罩66附在基架61a上以隐藏升降设备60。升降罩66具有管形，在升降驱动单元62改变其长度的范围内充分地覆盖支撑支柱124的外表面。而且，基架61a和座位120之间的缝隙覆盖有纤维罩67以遮蔽机械设备。

升降设备60能上下移动座位120的支承面121，以便使支承面121的高度适合于锻炼者M的体型。在本实施方式中，升降设备60自动调整座位120的高度，使得当使用接下来的操作单元131输入例如锻炼者M的高度的参数时，锻炼者M的膝盖角度θ1保持在理想的范围内。决定了座位120的升降方向的支撑支柱124的中心轴线相对于垂直方向倾斜。因此，座位120在向上移动的同时向后移动。

升降设备60沿相对于平台11向后倾斜的直线移动座位120，以调整支承面121的位置，使得座位120的支承面121在向上移动的同时向后移动。升降设备60沿垂直方向和前后方向中的每一个调整座位120的支承面121的位置，使得当锻炼者M坐在座位120上并且其脚分别搁在左搁脚板14和右搁脚板15上时，锻炼者M的膝盖角度变成理想角度。

接下来，参考图6和7，对驱动设备50的结构进行说明。驱动设备50构造成一种与升降设备60的基架61a合作来摆动座位120的机构。驱动单元50由轴52a和52b可活动地支撑并被允许在图5中的箭头N指示的横向方向上摆动，其中轴52a和52b分别延伸穿过从基架61a的上表面直立的前面的和后面的成对的支承板51a和51b。

而且，驱动单元50包括前面的和后面的成对的框架板53a和53b、左面的和右面的成对的框架侧板54a和54b，框架侧板54a和54b连接框架板53a和53b以构成矩形框架。通过设置在其下端的各个轴55a和56a，绕横向延伸的轴线摆动的前连杆55和后连杆56可旋转地连接到框架侧板54a和54b。

通过设置在其上端的轴55b，前连杆55可旋转地连接到基架板57上。通过设置在其上端的轴56b，后连杆56可旋转地连接到固定在基架板57上的支承板57a。因此，限制了基架板57的移动范围，使得基架板57的前端绕轴55a摆动，基架板57的后端绕轴56a摆动。座位120连接在基架板57上。而且，后连杆56的长度大于前连杆55的长度，使得基架板57的前端的旋转半径不同于基架板57的后端的旋转半径。因此，当基架板57向前和向后移动时，改变了基架板57的上表面的倾斜角度。即，当基架板57沿座位120的前后方向(图5中箭头X示出的方向)向前移动时，基架板57的前端相对于其后端降低。因此，增加了基架板57的上表面的倾斜角度。因此，座位120能随前后方向的移动而摆动。

电机71作为驱动源，用于相对于基架61a往复运动基架板57。框架侧板54a和54b支撑电机71，使得电机71处于纵向位置，在该纵向位置电机71的输出轴朝上。电机71的输出轴连接到蜗杆72。框架侧板54a和54b承载第一轴73和第二轴74。第一轴73包括与蜗杆72啮合的蜗轮75和与设置在第二轴74上的齿轮77啮合的齿轮76。第一轴73的两端分别连接到偏心曲柄78，偏心曲柄78随着第一轴73旋转而旋转。每个偏心曲柄78连接到臂连杆79的第一端。臂连杆79的第二端可旋转地连接到轴销55c，轴销55c分别从前连杆55的左表面和右表面凸出。

因此，电机71通过蜗杆72和蜗轮75旋转第一轴73。而且，偏心曲柄78旋转，然后臂连杆79使得前连杆55沿前后方向绕轴55a摆动。因此，基架板57的前端沿前后方向(图5中的箭头X指示的方向)绕轴55a摆动。同时，由于后连杆56绕轴56a摆动，因此改变了基架板57的倾斜角度。

另一方面，偏心销74a从第二轴74的第一端凸出。偏心销74a可旋转地连接到偏心杆80的上端。偏心杆80的下端可旋转地连接到连接接头81，连接接头81固定到基架61a。因此，电机71通过第一轴73旋转第二轴74。当第二轴74旋转时，偏心销74a相对于基架61a改变其高度位置。因此，基架板57沿横向(图5中的箭头N指示的方向)绕轴52a和52b摆动。注意，电机71与齿轮75至77一起设置在框架板53a和53b、框架侧板54a和54b、基架61a和基架板57环绕的空间内。因此，驱动设备50比较紧凑。

根据使用上述构造的驱动设备50，座位120在向下移动的同时向前和向右移动，或者在向下移动的同时向前和向左移动。在本实施方式中，选择每个齿轮76和77的齿轮齿数比以及偏心曲柄78和偏心销74a之间的相差，使得座位120的行程路径形成V型构造(即，座位120在沿着横向往复运动的同时沿前后方向往复运动两次)。

接下来解释手柄支柱13。手柄支柱13连接到平台11。使用中需要时适于用手抓住的手柄130安装在手柄支柱13的上端。如图3所示，手柄支柱13的上端具有设置在手柄130的中心的操作单元(操作显示设备)131。操作单元131设置成能使锻炼者指令例如驱动设备50和升降设备60的运行。操作单元131设置成显示关于锻炼量的指示。注意，锻炼者M可以在不把持手柄130的情况下使用被动锻炼机。然而，在使用被动锻炼机之前和之后，锻炼者M可以使用手柄130，以利于稳定自己的上半身。

随后，参看图1解释信号处理器18。信号处理器18包括设定为控制驱动设备50的控制单元180、设定为计算分别施加在左搁脚板14和右搁脚板15上的负荷的中心点的计算单元181、设定为存储指示分别施加在左搁脚板14和右搁脚板15上的负荷的中心点的理想时间变化的理想特征(理想特征曲线)的存储单元182、以及设定为判断计算单元181计算的中心点是否类似于理想特征曲线的中心点的判断单元183。

计算单元181设置成接收分别来自左脚负荷传感器160、161和右脚负荷传感器170、171的检测信号。一旦接收到这些检测信号，计算单元181就以左脚负荷传感器160、161检测的部分负荷为基础计算施加到左搁脚板14上的负荷的中心点，并且以右脚负荷传感器170、171检测的部分负荷为基础计算施加到右搁脚板15上的负荷的中心点。

现在解释关于锻炼者M的每只脚的中心点的计算。首先，解释关于锻炼者M的左脚的中心点的计算。假定，在连接左脚负荷传感器160和161的直线L1上，设置在左搁脚板14中的左脚负荷传感器160和161之间的中心是原点O，原点O和每个负荷传感器160、161之间的距离是“a”。左脚负荷传感器160的位置能表示为“a”，左脚负荷传感器161的位置能表示为“-a”。假定左脚负荷传感器160检测到的负荷(部分负荷)是“f11”，左脚负荷传感器161检测到的负荷(部分负荷)是“f12”。中心点g1满足(g1-a)×f11+{g1-(-a)}×f12＝0。因此，g1＝{a×f11+(-a)×f12}/(f11+f12)。因此，计算单元181接收来自左脚负荷传感器160、161的检测信号，然后从接收的检测信号获得负荷f11和f12，从而计算出关于锻炼者M的左脚的中心点g1。

类似地，假定右脚负荷传感器170检测到的负荷(部分负荷)是“f21”，右脚负荷传感器171检测到的负荷(部分负荷)是“f22”。施加到右搁脚板15的负荷的中心点g2满足(g2-a)×f21+{g2-(-a)}×f22＝0。因此，g2＝{a×f21+(-a)×f22}/(f21+f22)。

随着如此获得的值变大，中心点g1和g2进一步移动到脚尖侧(前端)，并且随着该值变小，中心点g1和g2进一步移动到脚后跟侧(后端)。

存储单元182设置成存储中心点g(g1和g2)的理想特征曲线，如图4A的实线所示。在生产时预先确定中心点g的理想特征曲线。

图1示出的控制单元180控制驱动设备50以预定驱动速度摆动座位120。根据例如有关锻炼者的信息和锻炼者的目标值，从多个可选速度(例如高速、中速和低速)中选择驱动速度。

如图4B所示，当理想特征曲线的中心点移动到最前端(脚尖端)和最后端(脚后跟端)时，判断单元183针对锻炼者的每个脚判断由计算单元181计算出的中心点(图4B的虚线)相对于理想曲线的中心点(图4A的实线)的位移是否达到预定阈值(例如，值b等于从原点O到理想曲线的中心点的距离的5％)。判断单元183对每个往复循环(源于座位120从初始点移动到左端和前端然后回到初始点)做出判断。当判断该位移小于左脚和右脚的每一个的阈值时，判断单元183确定为正常锻炼，并且保持控制所述控制单元180。另一方面，当判断该位移不小于左脚和右脚的任意一个的阈值时，判断单元183确定为不正常锻炼。一旦发生这种情况，控制单元180就计算该位移变得等于或者大于阈值所发生的次数，当大于预定时间间隔的每预定时间周期(例如一分钟)的计数达到预定次数(例如十次)时，停止驱动单元50。虽然在这个例子中，控制单元180可以设置成立即停止驱动单元50，但是优选地，控制驱动单元50使得逐渐放慢座位120的运动直到最终停止座位120。

控制单元180可以以如下方式控制驱动设备50。首先，控制单元180控制驱动设备50，当在预定时间内计数的次数不小于预定数时，降低座位120的驱动速度。此后，控制单元180重新计数偏差不小于预定阈值的次数，当在预定时间内重新计数的次数不小于预定数时，控制驱动设备50相对于之前的驱动速度来降低座位120的驱动速度。相反，当重新计数的次数小于规定的次数时，控制单元180控制驱动设备50以保持相同的驱动速度。当重新计数的次数小于规定的次数达一定时间时，控制单元180控制驱动设备50增加座位120的驱动速度。在这种情况下，控制单元180优选控制驱动设备50在上限是初始驱动速度的范围内增加驱动速度。因此，预计到锻炼者M可能由于速度太快而没有正确使用被动锻炼机，被动锻炼机可以在最初以低速移动锻炼者M，在锻炼者M习惯被动锻炼机之后增加速度。

如上所述，根据本实施方式，锻炼者以坐姿使用的被动锻炼机能够当分别搁置在左搁脚板14和右搁脚板15上的脚向前移动时判断中心点向前移动，并且当分别搁置在左搁脚板14和右搁脚板15上的脚向后移动时判断中心点向后移动。因此，被动锻炼机能有效地训练锻炼者的肌肉。

而且，被动锻炼机控制驱动设备50使座位120放慢下来。因此，被动锻炼机能指示不适合被动锻炼机的锻炼者停止使用被动锻炼机。

(第二实施方式)

如图8所示，第二实施方式的被动锻炼机设置成引导锻炼者的肌肉活动，并设计成使锻炼者以站立的姿势使用。本实施附方式的被动锻炼机包括壳体20、左搁脚板21和右搁脚板22、以及用来移动左搁脚板21和右搁脚板22的驱动设备3，通过将底板200连接到顶板201构成所述壳体20(参看图9)，左搁脚板21和右搁脚板22分别包括用于承载锻炼者左脚和右脚的搁置面P。

底板200用作设置在地板上的承载体，并且被设计为具有长方体形。本实施方式中的底板200设置为具有长方体形，虽然不限于外周的形状。底板200设有左搁脚板21、右搁脚板22和驱动设备3。左搁脚板21、右搁脚板22和驱动设备3设置在底板200上。示出的底板200具有当其设置在地板上时平行于地板的顶面(在底板200的厚度方向的一个面)。因此，图9中的竖直尺寸等于被动锻炼机在使用中的竖直尺寸。箭头X指示的向前方向大致与壳体20的向前方向一致。

图9中示出的顶板201形成有两个开口202和203，开口202和203在顶板201的厚度方向上延伸以分别暴露左搁脚板21和右搁脚板22(参看图8)。每个开口202和203都形成为矩形。开口202和203的纵向中心线L2关于顶板201(壳体20)的前后方向(纬度方向)以交叉关系延伸，使得中心线L2之间的距离在开口的前端大于其后端。

滑槽204设置在每个开口202、203的相对的宽度端上，开口202、203与其连通用于接收每个搁脚板罩24上形成的凸缘241。

如图9所示，每个搁脚板罩24与脚板23合作以限定各个左右搁脚板21、22，并且包括矩形桶形的主部分240，并且形成有凸缘241，凸缘241绕主部分240的整个外围的开口面(上面)延伸。搁脚板罩24具有在主部分240内的下端一体形成的附接板242。

主部分240的纵向和宽度尺寸分别小于开口202、203的纵向和宽度尺寸，然而凸缘241具有大于开口202、203的尺寸。而且，滑槽204的相对的底部隔开的距离大于凸缘241的相对边之间的相应距离。因此，允许搁脚板罩24相对于其宽度和长度方向在滑槽204的界限内移动。

脚板23形成为稍微小于搁脚板罩24的主部分240的内周边的矩形板，以具有承载锻炼者整个脚的尺寸。当锻炼者M分别将左右脚搁在脚搁置面233上时，脚板23保持左右脚在预定位置。脚板23的上表面限定了搁置面P。脚板23由具有大摩擦系数的材料或形状构成。脚板23绕其下周边一体形成有大致U形的盖部件230、231。脚板23在其底部在盖部件230和231包围的部分处一体形成有在脚板23的宽度方向隔开的一对轴承232(参看图11)。

在左搁脚板21的脚板23中集成有两个左脚负荷传感器210、211。在右搁脚板22的脚板23中集成有两个右脚负荷传感器220、221。左脚负荷传感器210、211和右脚负荷传感器220、221设置成检测施加到各传感器210、211、220、221(搁置面P)的部分负荷(即，锻炼者的脚给出的负荷)。

两个左脚负荷传感器210、211设置在沿搁置面P的纵向延伸的线上，并且隔开预定距离。换句话说，关于左搁脚板21，两个左脚负荷传感器210、211在前后方向上隔开。选择上述提及的左脚负荷传感器210、211的预定距离，使得两个左脚负荷传感器210、211能分别检测相应于锻炼者左脚的脚趾基部(大脚趾的球状部)附近和脚后跟附近的搁置面P上的负荷。类似地，选择上述提及的右脚负荷传感器220、221的预定距离，使得两个右脚负荷传感器220、221能分别检测相应于锻炼者右脚的脚趾基部(大脚趾的球状部)附近和脚后跟附近的搁置面P上的负荷。

在本实施方式中，脚负荷传感器210、211、220、221分别检测相应于锻炼者左脚大脚趾的球状部附近的搁置面P上的负荷、相应于锻炼者左脚脚后跟附近的搁置面P上的负荷、相应于锻炼者右脚大脚趾的球状部附近的搁置面P上的负荷、以及相应于锻炼者右脚脚后跟附近的搁置面P上的负荷。

采用半导体制成的负荷传感器作为左脚负荷传感器210、211和右脚负荷传感器220、221的每一个。也可以采用利用应变计的负荷传感器作为负荷传感器210、211、220、221的每一个。每个负荷传感器210、211、220、221通过未示出的电线连接到驱动设备3。

U形横截面的支承板25固定到搁脚板罩24的附接板242的顶部，使其开口端指向上方，并且使其相对的腿部250分别接触脚板23的轴承232的外面(参看图11)。轴26穿透支承板25的腿部250和轴承232，在脚板23的宽度方向延伸。允许脚板23以如下方式绕轴26摆动：脚板23的纵向前端和后端(参看图12)上下移动。当脚板23相对于搁脚板罩24摆动时，盖部件230、231用于隐藏脚板23和搁脚板罩24之间形成的缝隙。

U形横截面的滑架41固定到搁脚板罩24的附接板242的底部，使得开口端指向下方，并且在其腿部410每个外面上设置有两个轮子42。底板200形成有用于每个左右搁脚板21、22的两个固定导轨43，使得滑架41放置在导轨43上并且轮子42在导轨43上端中的导轨槽430中滚动。出轨防护板44设置在导轨43的顶部上，用于阻止轮子42冲出导轨槽430。

顺便提及，导轨43的延伸方向不同于壳体20中的开口202、203的纵向方向。如上所述，开口202、203各自的纵向中心线L2彼此交叉，使得前端隔开的距离大于后端隔开的距离。而且，导轨43各自的纵向以类似方式彼此交叉。

然而，导轨43相对于壳体20的前后方向的倾斜角度大于开口202、203相对于壳体20的前后方向的倾斜角度。例如，当开口202、203的长度相对于壳体20的前后方向倾斜30°角时，导轨43的长度倾斜45°角。简而言之，导轨43定向成使得当在锻炼者脚置于左右搁脚板21、22上并且各脚的中心线与各个开口202、203的长度对齐的条件下左右搁脚板21、22沿导轨43移动时，能够阻止作用在膝关节上的剪切力增加。左右搁脚板21、22沿在前后方向和横向方向中转换其位置的各个行程路径移动。能够确定导轨43的方向使得左右搁脚板21、22在前后方向或横向方向上移动。

利用上述布置，允许左右搁脚板21、22分别沿导轨43的纵向L3移动。因为导轨43的纵向L3分别与开口202、203的纵向中心线L2交叉，因此允许脚板23和搁脚板罩24沿与开口202、203的纵向方向交叉的方向在开口202、203内移动。因此，滑架41、轮子42、导轨43和出轨防护板44用作为限制左搁脚板21和右搁脚板22的每个的行程路径的引导件4。

如图8所示，构造成移动左搁脚板21和右搁脚板22的驱动设备3包括：作为机械部件的、产生旋转驱动力以移动左搁脚板21和右搁脚板22的电机(旋转电机)31、用于将电机31的旋转驱动力传递到左右搁脚板21、22的传动装置32、以及用于使用驱动力分别沿导轨43往复移动滑架41的往复机构33。传动装置32连接到电机31的输出轴310。注意，图13中没有示出例如传动装置32和往复机构33的机械部件。

传动装置32包括连接到电机31的输出轴310的蜗杆(第一齿轮)320、以及一对蜗轮(第二齿轮)321。蜗杆320和两个蜗轮321保持在固定到底板200上的变速箱34内(参看图10)。变速箱34包括顶部开口的齿轮箱340和装配在齿轮箱340的开口上的盖子341。一对轴承322安装在齿轮箱340和盖子341之间，以承载蜗杆320的相对的纵向端。

旋转轴35延伸穿过蜗轮321，旋转轴35由齿轮箱340和盖子341保持，而且连接到蜗轮321以被驱动旋转。旋转轴35的上端形成有非圆形横截面(示出的示例是矩形的)的连接部分350。

电机31安装在齿轮箱340的支持部件342以及固定到底板200的支持板270上，并且电机31通过装配在齿轮箱340上的盖子341和连接在支持板270上的保持板271固定到底板200上。

如图14所示，往复机构33包括曲柄板36和曲柄杆38，曲柄板36的一端连接到旋转轴35的连接部分350，曲柄杆38通过曲柄轴37连接到曲柄板36。曲柄轴37的一端固定到曲柄板36上，另一端容纳在设置于曲柄杆38一端的轴承380中。即，曲柄杆38的一端旋转地连接到曲柄板36，而曲柄杆38的另一端通过轴381可转动地连接到滑架41。

从上述显而易见的看到，曲柄杆38用作为运动转换器，用于将蜗轮321的旋转运动转变为滑架41的往复运动。由于为每个蜗轮321设置了曲柄杆38，并且分别为左右搁脚板21、22设置了滑架41，因此，曲柄杆38用作为各自的运动转换器，用于将蜗轮321的旋转运动转变为左右搁脚板21、22的往复运动。

虽然本实施方式构造成将传动装置32的驱动力分开并且将分开的驱动力传递到往复机构33，但是同样能够在往复机构33处产生往复驱动力，并且在传动装置32处将驱动力分开。

如上所述，滑架41具有由轮子42和导轨43限制的行程路径，使得当蜗轮321旋转时，滑架41沿导轨43的长度L3往复运动。即，通过蜗杆320和蜗轮321，电机31的旋转被传递到曲柄板36，使得连接到曲柄板36的曲柄杆38引起滑架15沿导轨43线性地往复运动。由此，左右搁脚板21、22分别被沿导轨43的长度驱动而往复运动。

在本实施方式中，蜗杆320和两个蜗轮321用于将驱动力分送到用于分别驱动左右搁脚板21、22的两个通道，使得驱动设备3以彼此联动的方式驱动左右搁脚板21、22。蜗轮321在隔开180°的不同部分与蜗杆320啮合，使得当左搁脚板21到达其移动范围的后端时，右搁脚板22到达其移动范围的前端。随着左搁脚板21在其到达移动范围的后端时到达其移动范围的右端并且右搁脚板22在其到达移动范围的前端时到达其移动范围的右端，左右搁脚板21、22沿横向方向以相同的方向移位。

从上述显而易见的看到，通过改变蜗轮321和蜗杆320的啮合位置，能够使左右搁脚板21、22之间的移动具有理想的相差。当锻炼者将其脚放置在左右搁脚板21、22上以立姿使用所述设备时，180°的相差有效地最小化了锻炼者的重量在前后方向上的移位，使具有低平衡能力的锻炼者能平稳锻炼。可选择地，当没有提供相差时，所述设备迫使锻炼者的重量在前后方向上移动，因此，不止锻炼了维持平衡能力的锻炼者的腿部肌肉，而且锻炼了锻炼者的腰肌。

顺便提及，设置在每个左右搁脚板21、22上的脚板23被允许相对于搁脚板罩24绕轴26旋转，从而能够改变脚板23的前端和后端的高度位置。因此，搁置在脚板23上的脚的脚尖和脚后跟的高度位置可以变化，从而能够使踝关节跖屈和背屈。

现在，参看图11，为了使脚板23绕轴26的摆动运动和其沿导轨43的往复运动联动，底板200在沿脚板23的行程路径的一部分上设置有包括斜面280的引导面28。在这一点上，脚板23在其底部设置有从动凸出件29，从动凸出件29与引导面28啮合。在示出的实施方式中，斜面280相对于底板200的上面以恒定的角度延伸引导面28的整个长度。引导面28不特别局限于示出的实施方式，其可以构形为沿其长度部分具有斜面。虽然从动凸出件29可以由小摩擦系数的材料形成和/或可以成型为具有小摩擦系数的尖部的构造，但是从动凸出件29优选地在其顶部具有滚轮290，如图所示，滚轮290与引导面28滚动接触。

当每个左右搁脚板21、22被电机31驱动以往复运动时，布置成与引导面28滚动接触的从动凸出件29在斜面280上上下运动，因此绕轴26摆动脚板23以相对于底板200改变其倾斜角度，并且因此，使踝关节跖屈和背屈。

当使用所述设备时，首先要求锻炼者站立并且使每只脚分别搁置在左右搁脚板21、22上，左右搁脚板21、22分别静止在其初始位置，然后起动所述驱动设备3。如图15中所示，每个左右搁脚板21、22定位成使得每个左右搁脚板21、22的纵向Dx相对于前后方向(箭头X指示的方向)倾斜预定角度(例如9°)。因此，当锻炼者站在左右搁脚板21、22上时，他能呈自然姿势而不会扭脚。

在初始位置，左右搁脚板21、22沿前后方向处于在相同的水平。即，当左右搁脚板21、22处于初始位置时，它们位于沿横向方向延伸的直线上。因此，当锻炼者站在处于初始位置的左右搁脚板21、22上时，穿过锻炼者重心的竖直线通过左右搁脚板21、22之间的中心。

从上述显而易见的看到，如图8所示，驱动设备3能驱动左右搁脚板21、22以彼此联动的方式沿前后方向移动同时沿横向方向移动。左右搁脚板21、22被驱动而分别沿导轨43线性往复运动，从而沿不同于脚的纵向的方向移动。例如，左右搁脚板21、22沿相对于壳体20的前后方向倾斜45°角的方向例如以20mm的行程距离移动。

如上所公开的，随着每个左右搁脚板21、22沿导轨43往复运动，驱动脚板23绕轴26摆动。当脚板23移动时，从动凸出件29在引导面28的斜面280上上下运动，当每个左右搁脚板21、22到达其前端位置时引起踝关节背屈，当每个左右搁脚板21、22到达其后端位置时引起踝关节跖屈。轴26定位成在脚底的长度内更靠近脚后跟。以相对于底板200的上表面限定的参考平面为大约10°的倾斜角度实现跖屈和背屈各者。

当左搁脚板21向前和向左移动时，从锻炼者左脚到左搁脚板21的负荷变得朝向脚尖侧(前侧)比在脚后跟侧大。结果，施加到左搁脚板21的负荷的中心点移动到脚尖侧。其后，当左搁脚板21随后回到初始位置时，从锻炼者左脚到左搁脚板21的负荷变得朝向脚后跟侧(后侧)比在脚尖侧大。结果，施加到左搁脚板21的负荷的中心点移动到脚后跟侧。另一方面，当右搁脚板22向前和向右移动时，从锻炼者右脚到右搁脚板22的负荷变得朝向脚尖侧(前侧)比在脚后跟侧大。结果，施加到右搁脚板22的负荷的中心点移动到脚尖侧。当右搁脚板22随后回到初始位置时，从锻炼者右脚到右搁脚板22的负荷变得朝向脚后跟侧(后侧)比在脚尖侧大。结果，施加到右搁脚板22的负荷的中心点移动到脚后跟侧。

接下来，参看图13解释信号处理。信号处理器18包括设定为控制驱动设备3的操作的控制单元180、设定为计算分别施加在左搁脚板和右搁脚板上的负荷的中心点的计算单元181、设定为存储指示中心点的理想时间变化的理想特征(理想特征曲线)的存储单元182、以及设定为判断计算单元181计算出的中心点是否类似于理想特征曲线的中心点的判断单元183。

计算单元181设置成接收分别来自整合在左搁脚板21中的多个左脚负荷传感器210、211(本实施方式中，左脚负荷传感器的数量为二)和整合在右搁脚板22中的多个右脚负荷传感器220、221(本实施方式中，右脚负荷传感器的数量为二)的检测信号。一旦接收到这些检测信号，计算单元181就以左脚负荷传感器210、211检测到的部分负荷为基础计算施加到左搁脚板21上的负荷的中心点，并且以右脚负荷传感器220、221检测到的部分负荷为基础计算施加到右搁脚板22上的负荷的中心点。

现在解释关于锻炼者的每只脚的中心点的计算。首先，解释关于锻炼者的左脚的中心点的计算。假定，在连接左脚负荷传感器210、211的直线上，设置在左搁脚板21中的左脚负荷传感器210和211之间的中心是原点O，原点O和每个负荷传感器210、211之间的距离是“a”。左脚负荷传感器210的位置能表示为“a”，左脚负荷传感器211的位置能表示为“-a”。假定左脚负荷传感器210检测到的负荷(部分负荷)是“f11”，左脚负荷传感器211检测到的负荷(部分负荷)是“f12”。中心点g1满足(g1-a)×f11+{g1-(-a)}×f12＝0。因此，g1＝{a×f11+(-a)×f12}/(f11+f12)。因此，计算单元51接收来自左脚负荷传感器210、211的检测信号，然后从接收的检测信号获得负荷f11和f12，因此，计算出关于锻炼者的左脚的中心点gl。

类似地，假定右脚负荷传感器220检测到的负荷(部分负荷)是“f21”，右脚负荷传感器221检测到的负荷(部分负荷)是“f22”。施加到右搁脚板22的负荷的中心点g2满足(g2-a)×f21+{g2-(-a)}×f22＝0。因此，g2＝{a×f21+(-a)×f22}/(f21+f22)。

分别地，中心点g1和g2的值的增加指出了中心点g1和g2朝向脚尖侧(前侧)移动，以及中心点g1和g2的值的降低指出了中心点g1和g2朝向脚后跟侧(后侧)移动。

存储单元182设置成存储图4A中以实线示出的中心点g(g1和g2)的理想特征曲线。在生产时预先确定中心点g的理想特征曲线。

图13示出的控制单元180例如是微型计算机，并且控制从未示出的电源提供到电机31的电功率，因此，启动电机31、停用电机31或者调节电机31的旋转数。进一步地，当在壳体1上设置的开关(未示出)为开启时，控制单元180启动电机31，当开关为关闭时，控制单元180停用电机31。而且，控制单元180控制驱动设备3以预定驱动速度移动左搁脚板21和右搁脚板22。在移动左搁脚板21和右搁脚板22之前，依照例如关于锻炼者的信息和锻炼者的目标值，从多个可选速度(例如高速、中速和低速)中选择驱动速度。

如图4B所示，当理想特征曲线的中心点移动到最前端(脚尖端)和最后端(脚后跟端)时，判断单元183针对锻炼者的每个脚判断由计算单元181计算出的中心点(图4B的虚线)相对于理想曲线的中心点(图4A的实线)的位移是否达到预定阈值(例如，值b等于从原点O到理想曲线的中心点的距离的5％)。判断单元183对每个往复循环(源于左搁脚板21或右搁脚板22从初始点移动到左端和前端然后回到初始点)做出判断。

当偏差小于预定阈值时，控制单元180确定为正常锻炼，然后控制驱动设备3继续移动左搁脚板21和右搁脚板22。同时，当关于左脚和/或右脚的偏差不小于预定阈值时，控制单元180确定为不正常锻炼。控制单元180计算偏差不小于预定阈值所发生的次数。当在大于规则间隔长度的预定时间(例如一分钟)期间计算的次数不小于预定次数(例如十)时，控制单元180停止驱动设备3。虽然在这个例子中，控制单元180可以立即停止驱动设备3，但是优选地，控制驱动设备3使得逐渐放慢左搁脚板21和右搁脚板22的移动，直到最终停止左搁脚板21和右搁脚板22。

控制单元180可以以如下方式控制驱动设备3。首先，控制单元180控制驱动设备3，当在预定时间内计算的次数不小于预定数时，降低左搁脚板21和右搁脚板22的驱动速度。此后，控制单元180重新计算偏差不小于预定阈值的次数，当在预定时间内重新计算的次数不小于规定次数时，控制驱动设备3相对于之前的驱动速度降低左搁脚板21和右搁脚板22的驱动速度。相反，当重新计算的次数小于规定次数时，控制单元180控制驱动设备3保持相同的驱动速度。当重新计算的次数小于规定次数达一定时间时，控制单元180控制驱动设备3增加左搁脚板21和右搁脚板22的驱动速度。在这种情况下，控制单元180优选控制驱动设备3在上限是初始驱动速度的范围内增加驱动速度。预计到锻炼者可能由于左搁脚板21和右搁脚板22移动太快而没有正确使用被动锻炼机，被动锻炼机可以设置成以低速开始移动左搁脚板21和右搁脚板22，在锻炼者习惯被动锻炼机之后增加左搁脚板21和右搁脚板22的速度。

而且，判断单元183设置成以每个左脚负荷传感器210、211和每个右脚负荷传感器220、221检测到的部分负荷为基础判断锻炼者是否在预定锻炼位置(在本实施方式中，锻炼者在他的脚分别放置在左搁脚板21和右搁脚板22上的状态站在左搁脚板21和右搁脚板22上)。

判断单元183设置成计算锻炼者的投影重量中心。投影重量中心定义为一个点，该点为锻炼者的重量中心在布置有左脚负荷传感器210、211和右脚负荷传感器220、221的水平面上竖直向下投影的点。通过底板200或者壳体20的上表面限定水平面。判断单元183设置成当投影重量中心偏离水平面中的指定范围A(参看图16)时判断锻炼者偏离预定锻炼位置。

通过参考左脚负荷传感器210、211和右脚负荷传感器220、221的各个位置以及在负荷传感器210、211、220、221分别检测到的部分负荷，判断单元183计算投影重量中心。例如，以负荷传感器210、211、220、221分别检测到的部分负荷为基础，判断单元183计算锻炼者的脚在搁置面P中的重量中心(锻炼者的脚的重量中心在水平面上竖直向下投影在搁置面P上的点)和施加到其的负荷。随后，以计算出的锻炼者的脚在搁置面P中的重量中心和施加到其的负荷为基础，判断单元183计算投影重量中心。注意到，这个示例仅显示了计算投影重量中心的一个例子，并且对本实施方式的投影重量中心的计算不做限制。简而言之，可以计算投影重量中心，整体地反应负荷传感器210、211、220、221的各个位置以及在负荷传感器210、211、220、221分别检测到的部分负荷。注意到，可以通过使用，例如，电机31的旋转角和负荷传感器210、211、220、221在搁置面P中的各个位置，计算负荷传感器210、211、220、221在底板200中的各个位置。

顺便提及，以锻炼者实际使用被动锻炼机时的投影重量中心的趋向(变化)为基础，足以确定指定范围A，指定范围A是用于判断锻炼者是否在预定锻炼位置的标准。例如，假设，当每个左右搁脚板21、22沿导轨43往复运动时，驱动脚板23绕轴26摆动，以便当每个左右搁脚板21、22到达其前端位置时，引起踝关节背屈，当每个左右搁脚板21、22到达其后端位置时，引起踝关节跖屈。在踝关节背屈期间，脚后跟的附近承载锻炼者的体重。这使得投影重量中心位于搁置面P内的后侧。在踝关节跖屈时，大脚趾的球状部的附近承载锻炼者的体重。这使得投影重量中心位于搁置面P内的前侧。从上述显而易见的看到，当左右搁脚板21、22之间的移动的相差是180°时，缩短了投影重量中心沿锻炼者的前后方向的移动距离。在这种情况下，指定范围A是在底板200的上表面中心附近的范围。

现在，假设脚板23与上述相反地绕轴26摆动(即，当每个左右搁脚板21、22到达其前端位置时，被动锻炼机引起踝关节跖屈，当到达其后端位置时，引起踝关节背屈)。在这种情况下，从上述显而易见的看到，当左右搁脚板21、22之间的移动的相差是180°时，缩短了投影重量中心沿锻炼者的前后方向的移动距离。因此，指定范围A是在底板200的上表面中心附近的范围。

图16示出了指定范围A为矩形范围。只是显示了指定范围A的一个示例，并不限制本发明的指定范围A。通过被动锻炼机引起的被动锻炼的条件(左搁脚板21和右搁脚板22的一种移动)确定指定范围A。因此，指定范围A不限于图16示出的矩形范围，其可以是圆形或更复杂的形状。

为了提高判断单元183的判断精度，可以通过使用趋势的移动平均值来确定指定范围A。

当判断单元判断锻炼者不在锻炼者位置时，控制单元180停止电机31，以停止左搁脚板21和右搁脚板22。因为突然停止左搁脚板21和右搁脚板22可能对于锻炼者来说很危险，因此控制单元180逐渐降低电机31的旋转数，最终停止电机31。即使当开关开启时，在判断单元判断锻炼者不在锻炼者位置时，为了锻炼者的安全，控制单元180也不激活电机31。

接下来，解释本实施方式的被动锻炼机的运行。假设在初始条件下，开关保持关闭，并且左搁脚板21和右搁脚板22位于预定停止位置。

为了从初始条件运行被动锻炼机，开启开关。当在开关开启时锻炼者没有站在左搁脚板21和右搁脚板22上使得他的脚分别搁置在左搁脚板21和右搁脚板22上(即，锻炼者不在预定锻炼位置)时，判断单元183判断锻炼者不在预定的锻炼位置。因此，即使当开启开关，控制单元180也不激活电机31。因此，为了激活被动锻炼机，锻炼者需要开启开关同时站在左搁脚板21和右搁脚板22上使得他的脚分别搁置在左搁脚板21和右搁脚板22上(即，锻炼者在预定锻炼位置)。

电机31能以彼此联动的方式驱动左右搁脚板21、22沿前后方向移动同时沿横向移动。左右搁脚板21、22被驱动分别沿导轨43线性往复运动，使得在不同于脚的纵向的方向上移动。例如，左右搁脚板21、22以例如20mm的行程距离在相对于壳体20的前后方向倾斜45°角的方向上移动。

而且，当每个左右搁脚板21、22沿导轨43往复运动时，驱动脚板23绕轴26摆动。当脚板23移动时，从动凸出件29在引导面28的斜面280上上下运动，当每个左右搁脚板21、22到达其前端位置时引起踝关节背屈，当每个左右搁脚板21、22到达其后端位置时引起踝关节跖屈。轴26定位成在脚底的长度内更靠近脚后跟。以相对于底板200的上表面限定的参考平面倾斜大约10°的倾斜角度实现跖屈和背屈各者。与上述相反，可以分别在每个左右搁脚板21、22的后端位置和前端位置引起背屈和跖屈。并且，相对于参考平面的倾斜角度可以选择为不同于上述角度。通过合适形状的引导面28容易实现这种改进的操作。

如上所述，左搁脚板21和右搁脚板22的移动使锻炼者被动锻炼。

假设，当锻炼者通过使用被动锻炼机而被动锻炼时，锻炼者失去平衡，并且为了防止翻倒而从被动锻炼机的预定锻炼位置离开。例如，锻炼者从左搁脚板21移动其左脚。在这种情况下，设置在左搁脚板21上的左脚负荷传感器210、211检测到的负荷变得比预定阈值小，因此，判断单元183判断锻炼者不在预定锻炼位置。这使得控制单元180停止电机31。此时，控制单元180逐渐地降低供应到电机31的电流，因此降低了电机31的旋转数，并最终停止电机31。图17是示例了电机31的旋转数和时间之间的关系的图。时间T1指示了锻炼者刚离开预定锻炼位置时的时间，时间T2指示了电机31刚停时的时间。注意到，当锻炼者回到预定锻炼位置时，控制单元180激活电机31以重新启动被动锻炼。

如上所述，根据本实施方式，锻炼者以站姿使用的被动锻炼机能够当分别搁置在左搁脚板21和右搁脚板22上的脚向前移动时，判断中心点向前移动，当分别搁置在左搁脚板21和右搁脚板22上的脚向后移动时，判断中心点向后移动。因此，被动锻炼机能有效地训练锻炼者的肌肉。

而且，被动锻炼机控制驱动设备3放慢左搁脚板21和右搁脚板22。因此，被动锻炼机能指示不适合被动锻炼机的锻炼者停止使用被动锻炼机。

此外，在本实施方式的上述被动锻炼机中，判断单元183设置成基于左脚负荷传感器210、211和右脚负荷传感器220、221的各自位置以及左脚负荷传感器210、211和右脚负荷传感器220、221分别检测的部分负荷来计算锻炼者的投影重量中心。判断单元183设置成，当投影重量中心偏离底板200限定的水平面中的指定范围A时，判断锻炼者不在预定锻炼位置。

如上所述，当锻炼者在左搁脚板21和右搁脚板22移动的同时(被动锻炼机在使用中时)不在预定锻炼位置时，本实施方式的被动锻炼机停止移动左搁脚板21和右搁脚板22。因此，被动锻炼机能避免锻炼者以不正确的姿势使用被动锻炼机。被动锻炼机防止了锻炼者受伤，因此提高了其安全性。

特别地，本实施方式的被动锻炼机通过计算锻炼者的投影重量中心，能在锻炼者的整个脚离开搁置面P之前，判断锻炼者离开了预定锻炼位置。例如，在锻炼者的身体的各部分失去平衡之前，简而言之，当锻炼者的身体上部失去平衡时，被动锻炼机能停止移动左搁脚板和右搁脚板。因此，被动锻炼机进一步提高了其安全性。

而且，两个左脚负荷传感器210、211和两个右脚负荷传感器220、221分别整合在左搁脚板21和右搁脚板22的不同部分中，沿左搁脚板21和右搁脚板22的纵向方向布置。被动锻炼机能提高锻炼者的投影重量中心在锻炼者容易失去平衡的纵向方向(前后方向)上的变化的检测精度。因此，被动锻炼机能提高判断锻炼者是否在预定锻炼位置的精度，因此进一步提高了其安全性。图16示出了两个左脚负荷传感器210、211和两个右脚负荷传感器220、221分别整合在左搁脚板21和右搁脚板22中的示例。然而，负荷传感器(例如，左脚负荷传感器210、211和右脚负荷传感器220、221)的数量不限于二，可以是三或者更多。简而言之，向搁置面P提供至少两个负荷传感器(例如，左脚负荷传感器210、211和右脚负荷传感器220、221)能检测锻炼者的投影重量中心在纵向方向上的变化。

在上述实施方式中，驱动单元3的传动装置32设置为具有蜗杆320和蜗轮321，用于实现从电机31的输出轴310到蜗轮321的旋转轴35的伴随减速的动力传递。然而，可以利用皮带从电机31的输出轴310到垂直于输出轴310的旋转轴35的动力传递。在这种情况下，在省去蜗杆320的同时，利用滑轮接收皮带以代替蜗轮321。

在上述实施方式中，电机31的输出轴310沿底板200的上表面延伸。然而，当要求输出轴310垂直于底板200的上表面延伸时，采用正齿轮实行旋转动力的传递和分送，来代替蜗杆320和蜗轮321的结合。在这种情况下，可以使用滑轮和皮带代替正齿轮机构用于在滑轮之间传递旋转动力。

代替使用曲柄板36和曲柄杆38，往复机构33可以由凹槽凸轮和凸轮从动件组成，凹槽凸轮被电机31驱动旋转，凸轮从动件啮合在凸轮的凹槽中。在这种情况下，可以使用凹槽凸轮来代替蜗轮321，并且凹槽凸轮可以布置成使其旋转轴线平行于电机31的输出轴310，用于通过小齿轮从输出轴310向凹槽凸轮传递动力。

而且，当仅使用一个凹槽凸轮用于从电机31的输出轴310到凹槽凸轮的动力传递时，可以使用两个凸轮从动件以分别与凸轮的凸轮凹槽啮合，使得凹槽凸轮和凸轮从动件合作而用作为传动装置32和往复机构33。

虽然示出的实施方式具有形成有引导面28的底板200以及形成有从动凸出件29的脚板23，但是如下构造可以实现相同的操作，在该构造中，脚板23设有引导面28，而底板200设有从动凸出件29。

虽然本实施方式的被动锻炼机适于在使用时放置在地板上，但是被动锻炼机可以在其一部分嵌入地板内的情况下使用。关于被动锻炼机是设置在固定位置还是可移动地支撑，可以做出选择。

注意到，在本实施方式的信号处理器18中，本实施方式的仅专用于控制单元180和判断单元183的功能不依赖于并且独立于本实施方式和第一实施方式共享的对于控制单元180、计算单元181和判断单元183共用或通用的功能。简而言之，本实施方式的被动锻炼机在缺少其它功能时能执行其中一个功能。本实施方式的被动锻炼机定义如下。

本实施方式的被动锻炼机包括承载体，所述承载体包括设置成承载锻炼者的左脚的左搁脚板、设置成承载锻炼者的右脚的右搁脚板以及设置成移动左搁脚板和右搁脚板的驱动设备。左搁脚板和右搁脚板分别具有左脚负荷传感器和右脚负荷传感器，用于检测施加到搁置面的部分负荷。驱动设备包括判断单元和控制单元，判断单元设置成基于每个左脚负荷传感器和右脚负荷传感器检测的部分负荷来判断锻炼者是否在预定锻炼位置，控制单元设置成，当判断单元判断在驱动设备分别移动左搁脚板和右搁脚板的同时锻炼者不在锻炼位置时，控制驱动设备停止移动左搁脚板和右搁脚板。

(第三实施方式)

如图19所示，本实施方式的被动锻炼机不同于第一实施方式的被动锻炼机之处在于包括了座位位置检测器50a，座位位置检测器50a设置成检测当座位120在移动范围内移动到其最前端位置时的事件。本实施方式和第一实施方式具有相同的部件，它们采用相同的附图标记，省去了关于相同部件的解释。

本实施方式的信号处理器18包括控制单元180、计算单元181、存储单元182以及判断单元183，类似于第一实施方式的信号处理器18(参看图1)。此外，本实施方式的信号处理器18包括计算单元184和确定单元185。计算单元184设置成确定从事件的检测开始以及当左脚负荷传感器160、161和右脚负荷传感器170、171分别检测到压下左搁脚板14和右搁脚板15时终止的必要时间。确定单元185设置成基于必要时间判断锻炼者M的膝盖夹角θ1是否保持在理想范围内。

座位位置检测单元50a包括至少一个位置传感器，该位置传感器设置成检测座位120在移动范围内移动到其最前端位置。如图20A所示，当检测到座位120在移动范围内移动到其最前端位置时的事件时，座位位置检测单元50a输出位置检测信号。虽然在本实施方式中，座位位置检测单元50a容纳在驱动设备50内，但是座位位置检测单元50a可以容纳在座位120内，以直接检测座位120的位置。座位位置检测单元50a可以包括代替位置传感器的微型开关，以便检测座位120在移动范围内移动到其最前端位置。

左脚负荷传感器160、161和右脚负荷传感器170、171与弹簧141、151一起分别设置在左搁脚板14和右搁脚板15下方。左搁脚板14由一对弹簧141弹性地支撑。一个弹簧141支撑左搁脚板14的脚尖侧，另一个弹簧141支撑左搁脚板14的脚后跟侧。右搁脚板15由一对弹簧151弹性地支撑。一个弹簧151支撑右搁脚板15的脚尖侧，另一个弹簧151支撑右搁脚板15的脚后跟侧。当锻炼者M分别踩踏左搁脚板14和右搁脚板15时，左搁脚板14和右搁脚板15克服弹簧141、151的偏压向下移动。当锻炼者M没有分别压下左搁脚板14和右搁脚板15时，左搁脚板14和右搁脚板15通过弹簧141、151的偏压向上回复。因此，每个左搁脚板14和右搁脚板15相对于地板的高度位置是变化的。左脚负荷传感器160、161分别设置在相应于支撑左搁脚板14的一对弹簧141所处的位置。类似地，右脚负荷传感器170、171分别设置在相应于支撑右搁脚板15的一对弹簧151所处的位置。当脚搁置面140的高度位置从左搁脚板14不被压下的初始位置移动一个阈值距离时，左脚负荷传感器160、161判断锻炼者M的脚向下压左搁脚板14，因此左搁脚板14克服弹簧141的偏压向前移动。然后，左脚负荷传感器160、161输出压下检测信号，如图20C所示。类似地，当脚搁置面150的高度位置从右搁脚板15不被压下的初始位置移动到一个阈值距离时，右脚负荷传感器170、171判断锻炼者M的脚向下压右搁脚板15，因此右搁脚板15克服弹簧151的偏压向前移动。然后，右脚负荷传感器170、171输出压下检测信号，如图20C所示。

通过锻炼者M的脚压下每个左搁脚板14和右搁脚板15，因为当驱动设备50移动座位120到最前端位置时，作用在锻炼者M的腿上的锻炼者的体重增加。通过膝盖夹角θ1、由升降设备60改变的座位120的支承面121相对于左搁脚板14和右搁脚板15的高度位置、以及驱动设备50确定的座位120的移动范围来确定必要时间(必要时间从事件的检测开始并且当所述左搁脚板和所述右搁脚板检测到压下时结束)。在本实施方式中，选择座位120的支承面121的高度位置和座位120的移动范围，使得当膝盖夹角θ1保持在理想范围内时，必要时间在预定响应时间内。

如上所述，座位位置检测单元50a在检测到座位120在移动范围内移动到其最前端位置时的事件时输出位置检测信号。每个负荷传感器160、161、170、171在检测到压下时输出压下检测信号。因此，必要时间从输出位置检测信号时开始，在输出压下检测信号时结束。如图20C所示，确定单元185当必要时间不大于预定响应时间Tth时判断锻炼者M的膝盖夹角θ1保持在理想范围内，当必要时间大于预定响应时间Tth时，判断锻炼者M的膝盖夹角θ1没有保持在理想范围内。在本实施方式中，如图20C所示，确定单元185设置成在判断锻炼者M的膝盖夹角θ1没有保持在理想范围内时输出警报信号。

简而言之，当锻炼者M进行正确的锻炼时，此时锻炼者M的膝盖夹角θ1保持在理想范围内，作用在锻炼者M的腿上的锻炼者的体重随座位120向前移动而增加。在这种情况下，在从座位120移动到其最前端位置时开始的响应时间Tth内检测到锻炼者M的脚压下左搁脚板14和右搁脚板15，由此确定单元185确定锻炼者M的膝盖夹角θ1保持在理想范围内。另一方面，当由于座位120的高度位置与锻炼者的体型不相称或者锻炼者没有充分压下搁脚板而导致锻炼者M没有进行正确的锻炼使其膝盖夹角θ1保持在理想范围内时，发生了锻炼者的脚充分压下搁脚板的延迟。结果，在从座位120移动到其最前端位置时开始的响应时间Tth内没有检测到压下搁脚板14、15，由此确定单元185确定锻炼者M的膝盖夹角θ1没有保持在理想范围内。

虽然在本实施方式中，仅当必要时间超出预定响应时间Tth时确定单元185判断锻炼者M的膝盖夹角θ1没有保持在理想范围内，但是确定单元185也可以当必要时间超出预定响应时间Tth时或者当在预定响应时间Tth内没有输出压下检测信号时判断锻炼者M的膝盖夹角θ1没有保持在理想范围内。在前者的情况下，确定单元185设置成当在响应时间Tth流逝之后输出压下检测信号时输出警报信号。在后者的情况下，确定单元185设置成当响应时间Tth流逝直到输出压下检测信号时输出警报信号。

确定单元185将上述警报信号传送到控制单元180。当控制单元180从确定单元185接收的警报信号的次数变得等于预定次数时，控制单元180执行减速停止控制以停止移动座位120。在减速停止控制中，控制单元180控制驱动设备50，使得驱动设备50降低电机71的旋转速度以使座位120慢下来并最终停止电机71和座位120。控制单元180以规则的间隔(例如，1分钟)复位控制单元180从确定单元185接收的警报信号的次数。即，当控制单元180一分钟内接收的警报信号的次数超过预定次数时，控制单元180停止座位120。当座位120停止时，控制单元180可以复位控制单元180接收的警报信号的次数。即，在座位120开始移动之后，控制单元180可以对控制单元180接收警报信号的次数开始计数，随后，当计数的次数超过预定次数时，控制驱动设备50停止座位120。

依照本实施方式，确定单元185能判断锻炼者M的膝盖夹角θ1是否保持在理想范围内，并且当确定单元185判断锻炼者M的膝盖夹角θ1不在理想范围内的次数变得等于预定次数时，座位120慢下来并且最终停止。因此，就膝盖夹角θ1保持在理想范围内的锻炼者M而言，被动锻炼机能让锻炼者M继续被动锻炼。同时，就膝盖夹角θ1没有保持在理想范围内的锻炼者M而言，被动锻炼机能指示锻炼者M采用使锻炼者M的膝盖夹角θ1保持在理想范围内的正确锻炼，因此能使锻炼者M达到更好的锻炼效果。

此外，当锻炼者M没有保持其膝盖夹角θ1在理想范围内时，控制单元180控制驱动设备50停止座位120。因此，例如，被动锻炼机能避免遭受膝盖疼痛的锻炼者M被继续施加负担。而且，控制单元180执行关于座位120的减速停止控制。因此，被动锻炼机能避免当座位120停止时锻炼者M从座位120坠落。保持座位120移动，直到确定单元185判断锻炼者M的膝盖夹角θ1没有在理想范围内的次数变得等于预定次数为止。因此，即使锻炼者M仅一次没有压下搁脚板14、15而继续保持其膝盖夹角θ1在理想范围内进行正确锻炼时，被动锻炼机保持座位120移动并且允许锻炼者继续正确锻炼。

在使用本实施方式的被动锻炼机锻炼时，试验结果表明，当膝盖夹角θ1(在实际测量中，膝盖前侧的大腿区域和小腿区域之间的夹角)被设为140°时，获得了膝盖较少疼痛的改进的锻炼效果。考虑到试验结果，将上述理想范围选择为以140°为中心的范围。而且，假设响应时间Tth选择为0.1秒，预定次数选择为10。

顺便提及，虽然本实施方式示例了这样一种被动锻炼机，当确定单元185判断锻炼者M的膝盖夹角θ1没有在理想范围内时，确定单元185发送确定单元185的结果(判断结果)到控制单元180，并且座位120减速并最终停止，但是本实施方式的被动锻炼机不限于上述结构。本实施方式的被动锻炼机可以包括如下装置(报告单元)，所述装置设置成向锻炼者M报告确定单元185的指示锻炼者M的膝盖夹角是否在理想范围内的结果。例如，报告单元包括显示所述结果的显示单元和产生所述结果的声音指示的扬声器(音频输出单元)中的至少一个。

此外，本实施方式的被动锻炼机可以包括手柄支柱，手柄支柱从平台11竖立，其上端的手柄适于在使用中在必要时被锻炼者M的手扶持，操作单元131连接到手柄支柱。然而，需要通过手柄的位置等限制作用在手柄上的锻炼者的体重，使得锻炼者M在预定响应时间内压下搁脚板14、15，所述预定响应时间是当把持手柄的锻炼者M的膝盖夹角θ1保持在理想范围时从座位120移动到最前位置时开始的。

注意到，在本实施方式的信号处理器18中，本实施方式的仅专用于控制单元180和确定单元185的功能不依赖于并且独立于被本实施方式和第一实施方式共享的对于控制单元180、计算单元181和判断单元183共用或通用的功能。简而言之，本实施方式的被动锻炼机在缺少其它功能时，能执行其中一个功能。本实施方式的被动锻炼机定义如下。

本实施方式的被动锻炼机其特征在于包括座位、搁脚板、驱动设备、座位位置检测单元、左脚负荷传感器、右脚负荷传感器和确定单元。座位设置成随着前后方向的移动而摆动，并设置成承载锻炼者的臀部。搁脚板设置成承载坐在座位的锻炼者的脚。搁脚板设置成当锻炼者的脚压下搁脚板时向下移动，当锻炼者释放搁脚板时向上回复。驱动设备设置成将座位在移动范围内移动到其最前端位置以迫使锻炼者压下搁脚板，因此改变了作用在锻炼者的腿部的锻炼者的体重。座位位置检测单元设置成检测当座位在移动范围内移动到其最前端位置时的事件。左脚负荷传感器设置成检测锻炼者通过其左脚压下搁脚板。右脚负荷传感器设置成检测锻炼者通过其右脚压下右搁脚板。确定单元设置成当必要时间不大于预定响应时间时判断锻炼者的膝盖夹角保持在理想范围内，当必要时间超过预定响应时间时判断膝盖夹角不在理想范围内。

本说明书中描述的每个实施方式仅显示了本发明的一个示例，不构成对本发明范围的限制。本发明的范围包括基于本发明的权利要求或者说明书的各种变化和修正。

Claims (10)

1.一种被动锻炼机，适于在使用中引导锻炼者的肌肉活动，所述被动锻炼机包括：

设置成承载锻炼者左脚的左搁脚板；

设置成承载锻炼者右脚的右搁脚板；

驱动设备，所述驱动设备设置成移动锻炼者的身体以改变左脚施加到所述左搁脚板的负荷以及右脚施加到所述右搁脚板的负荷；

整合在所述左搁脚板的不同部分中的多个左脚负荷传感器，所述左脚负荷传感器检测施加到各个左脚负荷传感器的部分负荷，所述左搁脚板的所述不同部分沿所述左搁脚板的纵向布置；

整合在所述右搁脚板的不同部分中的多个右脚负荷传感器，所述右脚负荷传感器检测施加到各个右脚负荷传感器的部分负荷，所述右搁脚板的所述不同部分沿所述右搁脚板的纵向布置；

计算单元，所述计算单元设置成以所述左脚负荷传感器检测到的部分负荷为基础计算施加到所述左搁脚板上的负荷的中心点，并且以所述右脚负荷传感器检测到的部分负荷为基础计算施加到所述右搁脚板上的负荷的中心点；

存储单元，所述存储单元设置成存储理想特征曲线，所述理想特征曲线指示施加到所述左搁脚板上的负荷的中心点和施加到所述右搁脚板上的负荷的中心点二者的理想时间变化；

判断单元，所述判断单元设置成以规则的间隔判断所述计算单元计算出的每个中心点和所述理想特征曲线指示的中心点之间的偏差是否不小于预定阈值；以及

控制单元，所述控制单元设置成对所述偏差不小于所述预定阈值的次数进行计数，所述控制单元设置成当在长于所述规则的间隔的预定时间期间计数次数不小于预定数时控制所述驱动设备降低所述驱动设备移动锻炼者身体的速度。

2.根据权利要求1所述的被动锻炼机，其中，

所述控制单元设置成当在所述预定时间期间所述计数次数不小于所述预定数时控制所述驱动设备逐渐降低速度并最终停止移动锻炼者的身体。

3.根据权利要求1或2所述的被动锻炼机，其中，

所述被动锻炼机包括座位，所述座位在锻炼者的脚分别搁置在所述左搁脚板和所述右搁脚板上的情况下在其支承面上承载锻炼者的臀部，以及

所述驱动设备设置成从初始位置移动所述座位以改变施加到所述左搁脚板的负荷的中心点和施加到所述右搁脚板的负荷的中心点。

4.根据权利要求1或2所述的被动锻炼机，其中，

所述驱动设备设置成交替地重复一种模式和另一种模式，所述一种模式是向前移动所述左搁脚板并且使其前端相对于其后端升高同时移动所述右搁脚板使其前端相对于其后端降低，所述另一种模式是向前移动所述右搁脚板并且使其前端相对于其后端升高同时移动所述左搁脚板使其前端相对于其后端降低。

5.根据权利要求1所述的被动锻炼机，其中，

所述控制单元设置成在控制所述驱动设备降低速度之后对所述次数进行计数，所述控制单元设置成当在所述预定时间期间计数次数保持低于所述预定次数达一定时长时控制所述驱动设备增加速度。

6.根据权利要求1所述的被动锻炼机，其中，

所述驱动设备设置成分别移动所述左搁脚板和所述右搁脚板，

所述判断单元设置成在每个所述左脚负荷传感器和每个所述右脚负荷传感器检测到的部分负荷的基础上判断锻炼者是否在预定锻炼位置，以及

所述控制单元设置成当所述判断单元判断锻炼者不在锻炼位置同时所述驱动设备分别移动所述左搁脚板和所述右搁脚板时控制所述驱动设备停止移动所述左搁脚板和所述右搁脚板。

7.根据权利要求6所述的被动锻炼机，其中，

所述判断单元设置成基于所述左脚负荷传感器和所述右脚负荷传感器的各自位置以及所述左脚负荷传感器和所述右脚负荷传感器分别检测到的部分负荷来计算锻炼者的投影重量中心，所述投影重量中心定义为锻炼者的重量中心竖直向下投影在布置有所述左脚负荷传感器和所述右脚负荷传感器的水平面上所至的点，以及

所述判断单元设置成当所述投影重量中心偏离水平面中的指定范围时判断锻炼者不在所述预定锻炼位置。

8.根据权利要求1所述的被动锻炼机，其中，

所述被动锻炼机包括：

座位，所述座位设置成随着前后方向的移动而摆动，并且所述座位设置成承载锻炼者的臀部；

搁脚板，所述搁脚板设置成用作所述左搁脚板或者所述右搁脚板，所述搁脚板设置成承载坐在所述座位上的锻炼者的脚，并且所述搁脚板设置成当锻炼者的脚压下所述搁脚板时向下移动，当锻炼者释放所述搁脚板时向上回复；

设置成用作为所述驱动设备的装置，所述装置设置成将所述座位在移动范围内移动到其最前端位置以迫使锻炼者压下所述搁脚板，从而改变由锻炼者的自重作用在锻炼者的腿部的负荷；

座位位置检测单元，所述座位位置检测单元设置成检测当所述座位在所述移动范围内移动到其最前端位置时的事件；以及

确定单元，所述确定单元设置成当必要时间不大于预定响应时间时判断锻炼者的膝盖夹角保持在理想范围内，当所述必要时间大于所述预定响应时间时判断膝盖夹角不在所述理想范围内，所述必要时间从所述事件的检测开始并且在所述左脚负荷传感器和所述右脚负荷传感器检测到压下时结束。

9.根据权利要求8所述的被动锻炼机，其中，

所述控制单元设置成当所述确定单元判断膝盖夹角不在所述预定范围内的次数变得等于预定次数时控制所述驱动设备逐渐减慢所述座位的运动并最终停止所述座位。

10.根据权利要求8或9所述的被动锻炼机，其中，

所述被动锻炼机包括报告单元，所述报告单元设置成向锻炼者报告所述确定单元的结果，所述报告单元包括显示所述结果的显示单元和产生指示所述结果的声音的音频输出单元中的至少一个。

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