CN102089041A - 健身器械 - Google Patents

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Abstract

一种健身器械，其通过锻炼腿、背、肩、斜肌和腹部肌肉来提供全身锻炼。该器械靠背的转动与腿的运动同相，这允许身体以舒适和安全的姿势就坐。在锻炼期间脊柱被持续支撑。踏板运动为该器械的电子元件提供能量并保持电池的电量。

Description

健身器械
技术领域
本发明涉及一种健身器械，更具体而言，涉及一种通过同时锻炼不同肌肉群来提供全身锻炼——包括使用者的下身和上身——的健身器械，该健身器械考虑到了动力学平衡和几何平衡等方面。
本发明的一个目标是提供一种健身器械，其允许以安全和持续的方式同时锻炼下身和上身。健身设计概念取自行走的协调性——其中腿和臀部的运动是自然地定相(phased)和成比例(proportioned)的，导致了具有持续平衡的全流畅运动(fluid movement)。本发明的装置还说明了用于实现使用者不同的健康目标的各种健身配置选项。
背景技术
现代对于定期身体锻炼的重要性的意识已经推动了健身行业的稳步增长。考虑到现代生活方式的压力，所有年龄群的人都关心达到合理健康水平所要求的时间量，因此，突显出对提供允许在最短时间内获得最大身体锻炼量的锻炼程序、器械和附件的需要。对效率的这一关注导致了多特征健身器材的发展，所述多特征健身器材现常见于保健俱乐部、体操房和家庭等。
合适的人体工程学和稳定性考虑已经在过去几年中稳定发展。但是，目前在市场上见到的许多健身器械仍不能解决这样的问题，例如在整个锻炼流程(workout routine)中对使用者身体充分、持续的支撑，并且在一些情况中，由于猛拉(jerking)、使用者运动的间歇性(spasmodic nature)以及在一些身体关节上的过度压力能够导致受伤。针对这些方面合适的考虑对下面的使用者尤其重要：年长者、孕妇、带有一些整形外科(orthopaedic)状况的人以及身体状况不佳的人等等。
在被称作“双重作用(dual action)”或“全身”健身器械中，从人体工程学和舒适度方面来说，运动的协调化的概念是重要的。在没有充分考虑不同身体部分运动之间相互作用的情况下，使用者会感觉所得到的健身是不协调和不愉快的。更糟糕的是，在试图通过器械本身弥补不充足或不持续的支撑时，使用者通常被迫使其他肌肉群紧张以维持他或她的平衡，这就产生了额外的不必要的肌肉作用力，而该肌肉作用力是不期望的并且可能会对使用者有害。该问题对于无经验的使用者尤其严重，这些无经验的使用者倾向于把在健身期间的任何不舒适都归因于他们差的身体素质，这可能会导致严重的受伤。
现有技术中的许多双重作用健身器材带给使用者的运动牺牲了舒适、效率、以及一定程度的环境安全性。为了克服这些局限，本发明提供一种健身器械，其围绕动力学平衡和几何平衡的概念来设计，减轻了上述问题。
发明内容
根据本发明的健身器械包括刚性框架，该框架支撑使用者和各种器械构件。使用者坐在座椅上，该座椅具有被固定到器械的刚性支撑框架的座位、倾斜的靠背、和靠头。使用者的躯干位于靠近器械支撑框架一端的区域。使用者的脚靠着位于器械支撑框架相对端的踏板。器械的主要的机械及电子系统位于靠近使用者双脚的脚踏板前方，该系统在一被遮盖的箱内，该箱被固定到器械的支撑框架。
在健身过程期间，使用者双腿的下部采用一个近似水平的方向，并且使用者的双脚接触一对大约和双腿垂直的踏板。这些踏板被放在包含所述机械及电子系统的箱的两侧。踏板的运动驱动箱内一些元件的运动。由使用者踏板运动产生的施加到器械的机械能的一部分被用于进行驱动座椅靠背的转动运动，同时机械能的另一部分被用于为器械内的各种电气系统提供能量，并保持电池的电量。
通过下文详细的描述，当结合附图时，本发明的其他方面、优势和新颖性特征将会变得更清楚。对附图的参考形成说明书的必不可少的一部分，并且相同的数字在所示的几幅附图中指示了相应的部件。
与现有技术相比，使用本发明具有一些优势。其允许使用者在更少的时间全身地、低冲击地健身，并且由于在运动的所有阶段提供了坚实和持续的支撑而带有增强的安全性。器械给予的持续平衡减小了压力，并允许使用者集中到锻炼上而不是花时间掌控平衡。负荷的可调节性考虑到了从身体状况不佳的初学者到优秀的、表现较好的使用者的所有水平。该器械允许使用者进行腿、背、肩、斜肌和腹部肌肉群的有氧锻炼，并且可选地进行手臂的有氧锻炼。
附图说明
图1是根据本发明健身器械的一个实施方案的右前立体图，其中机械及电子系统箱的内容物被遮盖。
图2是根据本发明健身器械的一个实施方案的左视图，其中机械及电子系统箱未被遮盖。
图3是根据本发明健身器械的一个实施方案的右视图，其中机械及电子系统箱未被遮盖。
图4是根据本发明健身器械的右前立体图，其中机械及电子系统箱未被遮盖，并且装置控制台被移除。
图4a示出图4中背部枢转轴的细节。
图4b示出图4中臂踏板枢转支撑物的细节。
图5是根据本发明健身器械的右后立体图，其中机械及电子系统箱未被遮盖，并且装置控制台被移除。
图5a示出图5中推进条连接的细节。
图6是根据本发明健身器械的底视图。
图7a-c示出根据本发明健身器械的腹部和斜肌测量测试结果，其中使用者在锻炼期间未使用手臂。
图8a-c示出根据本发明健身器械的腹部和斜肌测量测试结果，其中使用者在锻炼期间使用手臂。
图9a-c示出根据本发明健身器械的另一个实施方案。
图10示出依照本发明一个实施方案的装置控制台。
图11a-b分别示出依照本发明一个实施方案的右控制面板和左控制面板。
具体实施方案
现参考附图描述本发明。这些附图是说明性的，而非限制性的，并且被包含在此处用来帮助解释本发明。
为了空间参照的目的，现关于器械的纵向轴线建立对该器械前面部分和后面部分的定义。此处，器械的前面部分被定义为离机械及电子系统箱(1)最近的那部分。此处，器械的后面部分被定义为最靠近使用者座椅的那部分。
刚性框架(2)——其支撑使用者和各种器械构件——能够呈现各种形状。在图1中说明的实施例中，刚性框架(2)具有单拱梁形状，所述拱梁的两个末端被刚性地连接到大致矩形的平板(3、4)，所述平板将载重分配到地面，并确保侧向稳定性。从上面观察，所述支撑框架的形状相当于字母“I”的形状。也可以设想所述刚性支撑框架的其他实施方案。无论如何，在先描述的形状和配置的被图解说明的实施方案是非限制性的实施例。
刚性支撑框架(2)的后面部分以使用者的座椅为特征，使用者面向包含机械及电子系统的箱(1)而坐。所示箱(1)不宽于刚性支撑框架(2)本身，并刚性地附连到刚性框架(2)上。箱(1)可以具有不同宽度，只要其重量相对于所述支撑框架以这样的方式被分配，使得所述箱帮助稳定该器械。
使用者座椅具有分立的三个元件：座椅座(5)、座椅靠背(6)和座椅靠头(7)。座椅座(5)被附连到刚性支撑框架(2)。座椅靠背(6)由斜梁(slanted beam)(8)支撑，该斜梁(8)被刚性地附连到支撑框架(2)。座椅靠头(7)被附连到座椅靠背(6)顶部框架。
两个侧面框架条(lateral frame bar)(9、10)定位在座椅靠背(6)的右边缘和左边缘。两个推进条(pusher bar)(11、12)的上端枢转地附连到侧面框架条(9、10)的上端。推进条(11、12)的下端枢转地附连到推进杠杆(pusher lever)(13、14)的上端。推进杠杆(13、14)在靠近支撑框架(2)后端的区域枢转地附连到刚性支撑框架(2)的右侧和左侧。
两个拉出条(pullerbar)(15、16)沿着支撑框架(2)的长度被放置在支撑框架(2)的右侧和左侧。两个拉出条(15、16)的每一个以在其后端的后拉出支架(puller bracket)(17、18)和在其前端的前拉出支架(19、20)为特征。后拉出支架(17、18)的上端枢转附连到定位于推进杠杆(13、14)中央区的一点。
前拉出支架(19、20)的上端被枢转地附连到铰接的活塞杆(pistonrod)和曲轴(crankshaft)布置，该布置最终地移动了内臂(internalarm)(21、22)。一对独立的右底轴和左底轴(23、24)将内臂(21、22)的下端连接到外臂(25、26)的下端。基于这种配置，内臂(21、22)与外臂(externalarm)(25、26)按照一致/谐同运动的方式一起旋转。只要脚踏板的运动能够与此处描述的靠背运动同步，也可考虑其他配置。
两个外臂(25、26)均在其上端被枢转连接到踏板轴(pedal shaft)(27、28)。每个踏板轴(27、28)包含踏板(29、30)的基干(basestem)，形成可伸缩布置，该布置允许通过带动两踏板接近或远离使用者身体来对踏板(29、30)进行调节。另外，踏板表面可以被竖直地滑动到一些调节位置，以定位所述踏板接近或远离地面。
在机械及电子系统箱(1)的任一侧面设有两个引导臂(guidearm)(31、32)。引导臂(31、32)以在其上端和下端成角度的部分为特征，两个成角度的部分都朝向健身器械的前端。每个引导臂(31、32)的上端被枢转地附连到踏板轴(27、28)的后端，并且每个引导臂(31、32)的下端被枢转地附连到支撑条(support bar)(33)，该支撑条被附连到健身器械前部下端。
装置控制台(34)定位在机械及电子系统箱(1)的面向使用者身体的一侧。出于说明本发明各种机械构件的目的，装置控制台(34)没有在图4和图5中示出。两个对称的侧手柄(side handle)(35、36)定位在座椅座位(5)的右边和左边，并且被附连到器械的刚性支撑框架(2)。侧手柄(35、36)的上部以对健身器械各种功能的一系列控制器为特征。侧手柄(35、36)的下部被定位以为使用者提供坚实、方便的支撑，并且在锻炼流程期间能够被使用者的手握住。使用者可以选择握住位于座椅靠头(7)右面和左面的靠头手柄(headresthandle)(37、38)。靠头手柄(37、38)被枢转地附连到座椅靠头(7)的两侧，并能够向后摆动，以避免在进入或离开器械时阻碍使用者的运动。附图图解说明了在背部位置的靠头手柄(37、38)。一旦使用者就坐并位于器械内，靠头手柄(37、38)能够被摆到使用者头部任一侧的方便位置(未示出)，所以在锻炼期间，使用者可以选择用他或她的手握住手柄(37、38)来支撑。
为了以舒适和安全的方式容纳不同身体大小的使用者，根据本发明的器械提供三种不同的几何调节。座椅靠头(7)和座椅靠背(6)的顶部边缘之间的距离可以通过将座椅靠头(7)滑动到期望的位置来调节。踏板(29、30)能够被竖直地滑动到一些调节位置，从而将所述踏板定位在靠近或远离地面的位置。最后，踏板(29、30)能够被带动靠近或远离使用者身体。
合适地调节靠头(7)是重要的，这是因为，为了避免脖子肌肉不必要的扭伤，使用者被建议在健身时将他的/她的头靠在靠头(7)上。
当使用者位于器械的座椅中，脚放在踏板(29、30)上，并推动一个踏板朝向器械前端时，另一个踏板朝着使用者身体向后运动。这个运动由该器械的机械结构支配，踏板(29、30)以平面、往复的动作运动。踏板的运动类似于标准蹬腿器械，除了踏板以往复方式(reciprocal pattern)运动的事实。
踏板(29、30)的运动设置了处于运转中的一系列其他元件。为了简化，现描述器械右侧的元件的运动，这里指出器械左侧的等价元件执行完全相同的运动，仅在其循环运动中有180°相位差：当右踏板(29)朝向器械的前端向前运动时，其推进踏板轴(27)向前。踏板轴(27)转而推进外臂(25)的上端向前，使得外臂(25)围绕右底轴(23)枢转，并将前拉出支架(19)向前拉。这导致拉出条(15)向前运动，并通过后拉出支架(17)的前向位移将前向运动施加到推进杠杆(13)。推进杠杆(13)的枢转运动使推进条(11)向上位移，推进条(11)转而升起侧面框架条(9)的上端。
当右踏板(29)朝向使用者身体向后运动时，被描述的施加到所有其他右侧元件的运动完全相同，仅方向颠倒。因此，踏板(29，30)的往复运动最终导致侧面框架条(9，10)的上端的上下交替运动，这转而又导致座椅靠背(6)的转动。所述运动的范围和速度由踏板(29，30)的运动支配，在下文中将详细描述所述支配的方式。
现在描述座椅靠背(6)的支撑结构。座椅靠背(6)的软垫表面是与使用者背部接触的那部分，其以稍微凹陷的形状为特征，该形状被设计为有助于在锻炼期间使用者躯干的稳定性。座椅靠背(6)的边缘由侧面框架条(9，10)、上靠背框架(backrest frame)(39)和下靠背框架(40)构成。下靠背框架(40)以稍微凹陷的形状为特征，并且被刚性地附连到斜梁(8)的下部。侧面框架条(9，10)的下端分别以枢转连接被附连到下靠背框架(40)的右端和左端。上靠背框架(39)也以稍微凹陷的形状为特征，并且分别以枢转连接被附连到侧面框架条(9，10)的上端。然而，上靠背框架(39)没有刚性地附连到该器械的支撑结构：其后面的、凸起形表面靠在由斜梁(8)的上部和一对支撑翼板(support tab)(41，42)组成的平顶部表面，支撑翼板(41，42)一右一左地位于斜梁(8)上端附近。
这个布置导致座椅靠背(6)的右上角和左上角与踏板(29，30)运动同相升起和降落。当右踏板(29)向前运动并且左踏板(30)向后运动时，座椅靠背(6)的右上角升起并且座椅靠背(6)的左上角降落。当踏板运动反向时，座椅靠背的运动也反向。座椅靠背(6)的底部拐角从不运动，其一直用作侧面框架条(9，10)的运动的枢转点。这样导致座椅靠背(6)的顶部边缘的转动运动，而底部边缘仍保持静止。座椅靠背(6)的顶部边缘被持续支撑，其上靠背框架(39)靠着由斜梁(8)上部和右支撑翼板和左支撑翼板(41，42)提供的平面而转动。座椅靠头(7)被附连到座椅靠背(6)顶部框架并和其一起转动。同样的事也发生在位于座椅靠头(7)右面和左面的靠头手柄(37，38)。
除了驱动座椅靠背(6)的转动之外，踏板(29，30)的运动也驱动包含在机械及电子系统箱(1)内的一系列元件的运动。如上所述，踏板(29，30)的运动驱动踏板轴(27，28)的运动，踏板轴(27，28)转而又驱动外臂(25，26)的运动。右外臂(25)被刚性地连接到右底轴(23)，右底轴(23)转而被刚性地附连到右侧内部旋转臂(rotatingarm)(21)。为了与对称配置保持一致，左外臂(26)被刚性地连接到左底轴(24)，左底轴(24)转而被刚性地附连到左侧内部旋转臂(22)。尽管他们的旋转运动相互独立，右侧内部旋转臂(21)和左侧内部旋转臂(22)都被连接到主轴心(primary hub)(43)。主轴心(43)以两个外部链轮齿圈(sprocket ring)(44，45)为特征，所述链轮齿圈的旋转通过连接到右侧内部旋转臂和左侧内部旋转臂(21，22)上端的链条驱动。外部链轮齿圈(44，45)的旋转仅在一个方向(例如顺时针)被传送到主轴心(43)，并且无论何时两个链轮齿圈(44，45)的任一个以相反的方向旋转(在该实施例中为逆时针)，则其从主轴心(43)上分离，空转，直到其恢复初始方向(在该实施例中为顺时针)的旋转。链轮齿圈(44，45)和主轴心(43)之间的联接类似于棘轮扳手——其仅在一个方向施加转矩且一旦旋转方向被反转就发生分离。
前文中描述的布置决定到主轴心(43)的牵引的单向施加，在本发明中，主轴心(43)在两个踏板(29，30)的往复运动过程中被两个踏板的每一个的运动交替驱动。牵引的单向施加意味着当所讨论的踏板向前运动，远离使用者身体时，主轴心(43)仅通过右踏板的运动或左踏板的运动之一而旋转。当任一个踏板朝使用者身体运动时，其对应的链轮齿圈空转。当一只脚推动一个踏板时，使用者不需要主动地拉动另一踏板朝向他的/她的身体。
主轴心(43)被连接到最终驱动发电机(46)的一排滑轮(pulley)和带(belt)，发电机(46)被连线到电池(47)。发电机(46)将主轴心(43)旋转运动的机械能的一部分转换成电能，该电能被存储在电池(47)中。
使用者腿的运动仅一部分被机械传输到座椅靠背(6)，以使座椅靠背转动。使用者肌肉作用力的平衡被转换成电能，该电能通过已知方式存储在电池(47)中。
座椅靠背(6)的转动被踏板(29，30)的运动所机械驱动，但是由使用者施加到踏板上的机械能仅小部分实际被用于转动靠背(6)。剩余部分被发电机(46)转换成电能。即使器械的电力系统不工作，靠背的转动仍会以上文描述的相同的方式继续，给定所述机械连接。考虑到靠背转动对于防止对使用者背部下方的损害的重要性，则其独立于电力系统是有利的。
在本发明的一个实施方案中，使用者能够调节腿运动范围和座椅靠背(6)转动范围之间的比例。对于踏板每英寸的位移，座椅靠背的实际转动量根据使用者的设置而被调节。在本发明的一个实施方案中有三种设置。为该实施方案的每个设置进行肌肉收缩程度的测试，该测试将在下文中进一步描述。在另一个实施方案中，有五项设置，其导致转动范围成为靠背转动最大范围的20％、40％、60％、80％和100％。所述最大范围被设置在安全公差内。
无论用户所选择的比例设置为何，右踏板(29)的往复运动被右侧面框架条(9)追踪(track)，并且左踏板(30)的运动被左侧面框架条(10)追踪。本发明的另一个特征是持续追踪结果：如果使用者决定缩短踏板运动，使得踏板行程更浅，则产生的靠背转动范围也更小。另外，如果使用者踩踏变快，则靠背转动更快。这根据使用者选择踏板运动应有多深。对于同一给定使用者的设置，踏板运动越深，靠背转动范围越大。踏板运动的范围和速度与座椅靠背相称的转动运动协调，这在整个健身期间给使用者带来自然的平衡感觉。
本发明的另一方面是需要协调不同使用者的踩踏模式和发电机的输入特征。不同使用者在踩踏时使用不同的速度和力度，其转换成施加到发电机的不同的旋转力或转矩方案(regime)。为了使这种机械输入范围适合发电机的输入要求，踏板运动的速度和转矩必须相应地提高(stepped up)或降低(stepped down)。机械输入的标准化通过一已知的减速驱动系统(reduction drive train)执行。当使用者为健身程序拨入(dial in)期望的每分钟转数(RPM)时，该器械的电子系统计算必要的发电机阻力并持续调节以便保持以每分钟转数计的踏板速度尽可能稳定，而不管使用者输入作用力的可能的变化。如果使用者减小踏板运动的速度或力，发电机减少对踏板运动的器械阻力。如果使用者增大踏板运动的速度或力，发电机增加对踏板运动的器械阻力。
对踏板运动的器械阻力的调节在下文中被称作“负荷(load)”，其本质是机电的。基于使用者要求的速度的设置，器械的电子系统调节发电机(46)电路中物理存在的整个电阻。一组电阻器被用于控制能够在发电机电路中产生的电流量。根据楞次原理，这被使用者感知为踩踏所要克服的物理惯性量。
使用者踩踏产生的电量通常足以为器械的电能消耗元件提供能量，所述元件包括功率控制器电路、电阻库(resistive bank)、电池和其他用于信息显示的电子元件。这使得根据本发明的器械自给自足，消除了对外部电源的需要。在一个实施方案中，如果由于器械长期不使用导致电池电量低或没有电量，可将电力系统连接到电源以运行电子元件。发电机(46)的输出被用于为器械的自带系统提供能量，并且任何额外的能量能被用于对电池(47)充电。如果产生的电能变得很高，则随后电子元件调节流到电池的电能，以保护其免受损坏。
为了调查本发明提供有氧腹部锻炼的能力，并评价腹部收缩的程度，在器械上执行一系列实验室测试。该测试提供器械设置和有氧肌肉运动量之间关系的客观度量，有氧肌肉运动量可由腹部肌肉收缩水平推论出。
该测试涉及使用肌电图法(EMG)，该技术用于评价和记录在舒张和收缩中的肌肉的生理特性。EMG使用一种被称作肌电图仪(electromyograph)的设备来执行，以产生被称作肌电图的记录。肌电图仪检测当肌肉细胞在收缩以及在舒张时产生的电势。
电源是大约为-70mV的肌肉膜电势。依赖于观察中的肌肉，测量的EMG电势在小于50μV和上至20-30mV之间的范围。依赖于肌肉的尺寸(眼部肌肉对臀部肌肉)、之前轴突损坏和其他因素，肌肉单元动作(firing)典型的重复率是约7-20Hz。
该测试使用健康成年男性对象来执行，所述成年男性在本发明的器械中健身，同时其腹部肌肉收缩被肌电图仪监测。肌肉收缩在1-2分钟时期内以0、5、10、15和20的阻力设置被测量，测试对象的手放在两个对称的侧手柄(35，36)上以及以推进方式将测试对象的手放在靠头手柄(37，38)上。基于本发明一个实施方案的三种器械设置中的一种，结果分别在图7a-c和图8a-c中列出。
如所看到的，在锻炼期间，使用者的上腹和斜肌收缩。当使用者将手放在靠头手柄(37，38)上，并推进相应的手柄朝向相对膝盖时，收缩的程度明显较高。在中下腹部相对小程度的收缩显示使用者骨盆倾斜处在正确位置，因此最小化对背部下方和臀部损伤的可能性。
在另一系列测试中，相同的使用者在阻力水平15，器械设置3、将手放在靠头手柄(37，38)上，在器械上进行15分钟时长的锻炼。对于该延长的时长，使用者能够维持这种类型的腹部锻炼的唯一方法是腹部肌肉是否有氧。换句话说，使用者经历腿、背、肩、斜肌和腹部肌肉群，连同其他肌肉群的有氧锻炼。
本发明的另一个实施方案(100)在图9a-c中示出。该实施方案包括柔性的、有弹性的和细长的手柄组件(137，138)，其在压力下弯曲，以允许使用者扩大他的/她的运动范围。额外的运动范围允许使用者上腹和斜肌在锻炼期间进一步收缩。柔性、有弹性和细长手柄组件(137，138)优选地由尼龙组成，尽管可以使用其他有着类似特性的材料。图9a-c也示出另一个没有斜梁(8)和支撑翼板(41，42)的座椅配置和另一个装置控制台(34)和侧手柄配置。
如上文公开的，座椅靠背(6)的转动减小了背部下方损伤的风险。在本发明的一个实施方案中，使用者能够选择的最小设置是最大转动范围的20％。无论使用者何时进入或离开器械，靠背(6)必须位于中央并且被锁定，以便保证清晰的路径和合适的支撑。在一个实施方案中，该器械以其启动/关闭开关(Start/Stop switch)中固有延迟为特征。当使用者进入器械、就位并激活启动开关时，靠背的转动从零逐渐增加到使用者选择的设置。一旦关闭开关被激活，靠背转动逐渐减少，直到其完全停下。在另一个实施方案中，靠背转动的范围能够被电编程进健身程序，其中在带有靠背转动的周期之间插入不带有靠背转动的周期。
其他的附件可以与本发明的器械一同使用——例如，被使用者的手抓住的橡胶带、链或条——以增强锻炼。为了进一步增加锻炼程度，手附件的目的是增加使用者上体运动，同时保持骨盆倾斜位置。
电子系统能够为一个或多个娱乐和信息显示设备和控制器——例如DVD或其他视频设备、LCD或其他显示屏、音频设备——提供能量。这些设备可以位于装置控制台(34)上，其在锻炼期间位于使用者视线范围内。除了显示屏，装置控制台(34)的面板传达健身监测信息，例如心血管情况，健身时间等等。一个或多个紧凑型扩音器可以选择性地结合在座椅靠头(7)的任一侧，以增强用户锻炼体验。
参考图10，示出依照本发明一个实施方案的装置控制台(34)。装置控制台(34)包括顶排指示器(305)，其用于显示器械所处的当前模式；中央按钮(310)，其被用于打开和关闭器械。可选择地，中央按钮(310)具有沿其周界的光环，该光环作为指示器。装置控制台(34)也包括左侧顶部LED显示(315)，其以卡路里和卡路里每分钟来交替显示数据；左侧中间LED显示(320)，其当使用者握住侧手柄(35，36)一段给定时间——例如15秒——时，显示使用者的心率；左侧底部LED显示(325)，其显示在锻炼程序期间的METS(任务的代谢当量)值；右侧顶部LED显示(330)，其显示在整个锻炼时间和分段时间之间交替的锻炼期间的数据；右侧中间LED显示(335，340)，其显示背部位置(1到5)和阻力水平(1到20)；右侧底部LED显示(345)，其显示由使用者在锻炼过程中产生的生成功率(瞬时瓦特)。装置控制台(34)还包括电池测量计(350)，其显示当前电池电量，为使用者提供何时必须通过使用墙壁充电器或如上文所描述地操作脚踏板来对电池充电的视觉指示。
现参考图11a，示出依照本发明一实施方案的右控制板(135)。右控制板(135)包括多个开关或按钮，其允许使用者控制锻炼的各个方面。设置按钮(180)允许使用者在可以在器械上运行的设置屏幕、进度屏幕和任何娱乐模式之间交替。当按下助力(boost)按钮(181)时，则根据当前阻力水平，增加两到三倍阻力水平。再次按下助力按钮(181)，会减小阻力水平回到之前的阻力水平。可选择地，当助力按钮(181)被按下时，则指示器LED在装置控制台(34)上被点亮。当结果按钮(182)被按下时，则显示一屏幕，该屏幕提供锻炼结果的整体视图。当缓和(cool down)按钮(183)被按下时，则器械处在“缓和模式”，该模式在一时间段——例如两分钟——内逐渐减小阻力水平，紧跟着器械关闭。强度按钮(184，185)被用于调节阻力水平。背部动作按钮(186，187)被用于调节背部动作水平。导航按钮(188)被用于导航和选择在LCD或其他显示屏上的选项。暂停按钮(189)被用于暂停锻炼，并且如果按下按钮一预设时间长度，则可选择地取消该锻炼。
现参考图11b，示出依照本发明一实施方案的左控制板(136)。左控制板(136)包括多个开关或按钮，其允许使用者控制器械的娱乐系统。当DVD按钮(190)被按下时，使得器械的DVD播放器工作。当TV按钮(191)被按下时，转换LCD显示或其他显示模式到TV模式。然而，RF天线、线缆或其他馈入(feed)通常被要求用于该特征。当收音机按钮(192)被按下时，转换娱乐系统到FM广播。当音乐/MP按钮(193)被按下时，转换娱乐系统，播放通过控制台上的AUX音乐端口连接到该器械的外部音乐源。当媒体关闭按钮(194)被按下时，关闭该器械的娱乐系统。当画中画(P in P)按钮(195)被按下时，在LCD显示或其他显示上的娱乐模式窗口内显示锻炼进度窗口。播放/暂停和停止按钮(196，197)被用于娱乐系统中各自的功能。圆形按钮(198)被用于播放之前或之后的歌或频道，并控制音量。屏幕开启/关闭按钮(199)被用于关闭LCD显示或其他显示上的娱乐屏幕。
总结
通过使用本发明而获得的许多优势与靠背(6)的转动相关。靠背的转动与腿的运动同相，迫使身体进入更舒适和对于可能的损伤更为安全的姿势。使用者的脊柱在锻炼期间被持续支撑。
该器械为使用者的各个肌肉群——包括腿、背、肩、斜肌和腹部肌肉——提供有氧锻炼。
座椅靠背(6)的稍微凹陷的形状帮助将使用者的身体稳定在骨盆倾斜位置，在锻炼运动期间为使用者的躯干提供额外的支撑。
座椅靠背(6)的转动——其与腿的运动持续同相——使得脚的运动更舒适和协调，因此避免了过度的压力，并使得较长的锻炼时段对使用者来说更愉悦。
本发明踏板(29，30)的直线运动(而不是椭圆运动)给使用者提供了在任意时刻决定踩踏运动应该有多深的自由。由于踏板的轨迹是平的，因此使用者的选择决定踩踏多深。使用者可以在深的和浅的行程之间交替，而不妨碍器械发电机(46)的持续驱动。
本发明的另一个内在优势是器械的惯性阻力非常小，这是由于放置的构件是紧凑的和非常轻的事实。因此，使用者在开始踩踏(或在简短暂停后重新开始)时需要克服的惯性是发电机本身可以忽略的质量惯性和机械阻力。这是有利的，因为器械的低惯性阻力减少了开始踩踏运动所要求的肌肉张力。肌肉作用力的波形(profile)更有规律，并且该方面将损伤的风险最小化。
尽管本发明的多个特性和优势已经在前文描述中，与本发明的结构和特征细节一同呈现，本公开文本仅是说明性的。本领域的技术人员会理解，在没有偏离清楚含义范围的情况下，本发明容许对包括但不限于诸如形状、尺寸和部件布置等方面的修改。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种健身器械，其包括：
刚性支撑框架；
座椅，该座椅具有右边缘和左边缘以及靠背；所述座椅被联接到所述框架；
箱，该箱包含机械及电子系统；所述箱被联接到所述框架；
一对侧面框架条，所述侧面框架条位于所述座椅的右边缘和左边缘；
一对脚踏板，每一个脚踏板被联接到两个踏板轴中的一个；
所述踏板轴的每一个被联接到两个外臂中的一个；
所述外臂被联接到拉出条；
所述拉出条被联接到推进杠杆；
所述推进杠杆被联接到推进条；
所述推进条被联接到侧面框架条；
其中所述脚踏板的运动导致所述侧面框架条的上下交替运动和所述座椅靠背的转动。
2.权利要求1所述的健身器械，其中所述靠背包括上框架和下框架，所述靠背大体上为凹陷形状。
3.权利要求1所述的健身器械，其中所述座椅还包括靠头。
4.权利要求3所述的健身器械，其中所述靠头包括一对手柄组件，所述手柄组件的每一个枢转地附连到所述靠头的相对侧。
5.权利要求4所述的健身器械，其中所述手柄组件是柔性的、有弹性的和细长的，并且适合于延伸所述座椅靠背转动动作的范围。
6.权利要求1所述的健身器械，其中所述机械及电子系统包括联接到电池的发电机，所述发电机适合于将来自所述脚踏板运动的机械能的一部分转换成电能。
7.权利要求6所述的健身器械，其中所述机械及电子系统还包括一个适配器，以将所述电子系统可拆解地联接到外部电源。
8.权利要求1所述的健身器械，还包括装置控制台，所述装置控制台具有至少一个指示器。
9.权利要求8所述的健身器械，其中所述至少一个指示器适合于提供健身器械模式、健身器械操作状态和锻炼程序数据中的至少一个的视觉指示。
10.权利要求6所述的健身器械，其中所述机械和电子系统还包括娱乐显示设备，该设备具有显示屏和娱乐设备控制器，所述娱乐显示设备被联接到所述箱。
11.权利要求1所述的健身器械，其中所述座椅靠背的转动和所述踏板的运动之间的比例可调节到一个或多个预定的调节设置。
12.权利要求6所述的健身器械，其中所述发电机被联接到传动系统，该传动系统适合于使所述踏板运动变为满足所述发电机的机械能输入要求。

Claims (1)

1.一种健身器械，其包括：
刚性支撑框架；
座椅，该座椅具有右边缘和左边缘以及靠背；所述座椅被联接到所述框架；
箱，该箱包含机械及电子系统；所述箱被联接到所述框架；
一对侧面框架条，所述侧面框架条位于所述座椅的右边缘和左边缘；
一对脚踏板，每一个脚踏板被联接到两个踏板轴中的一个；
所述踏板轴的每一个被联接到两个外臂中的一个；
所述外臂被联接到拉出条；
所述拉出条被联接到推进杠杆；
所述推进杠杆被联接到推进条；
所述推进条被联接到侧面框架条；
其中所述脚踏板的运动导致所述侧面框架条的上下交替运动和所述座椅靠背的转动。
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