CN103025389B - 具有多样步态运动的锻炼装置 - Google Patents

Abstract

提供一种用来执行多种运动模式的锻炼装置，该锻炼装置具有以可枢转的方式安装到下腿连杆的上连杆和下腿连杆的远端部上的脚支撑件。第一传递系统以可移动的方式联结到框架并且包括联结到第一上腿连杆的第一传递构件和联结到第二上腿连杆的第二传递构件，籍此实现第一腿连杆相对于第二腿连杆的基本上往复运动。也设置第二传递系统，并且所述第二传递系统可以以可移动的方式联结到所述框架并且包括一对第三传递构件，所述一对第三传递构件通过一对传递联结器的每一个联结到一对第四传递构件的每一个，每一个传递联结器以可移动的方式安装到所述框架。所述第四传递构件可以联结到所述第一下腿连杆。

Description

具有多样步态运动的锻炼装置

技术领域

本发明一般涉及锻炼设备，并且更特别地涉及模拟或促进走动的人们运动的锻炼设备。

背景技术

锻炼是健康生活方式的必要部分。在没有适当锻炼的情况下，肌肉组织减小，骨的矿物密度减小并且人倾向于存储更多脂肪重量。这引起多种健康问题，包括心血管疾病，骨质疏松和糖尿病。常见有氧锻炼是奔跑。在一些人群中，奔跑的地面重击动作可以引起关节问题。此外，户外奔跑需要合适的空间和环境。天气和人身安全限制一些人如他们喜欢的那样经常进行这种活动，由于在差的天气或差的环境中的奔跑可以引起一些比心脏病更严重的问题。

室内奔跑和行走可以通过使用踏车来实现，但是同样，脚在踏板上的重击动作可引起关节过度使用损伤。诸如椭圆机的其它产品解决该问题，但限制使用者设置步态模式。使用者的自然步态和机器的预定步态之间的任何轻微变化可引起关节载荷以及所用肢体的肌肉生长的不平衡。假定人们具有不同的步长并且他们在高度和重量上很大地变化，则不大可能的是，单个预限定的步态对于所有使用者来说将是理想的。

籍此，应当理解，需要一种健身装置，该健身装置以从一种模式到另一种模式的最小过渡工作实现多种步态模式的运动。本发明满足这种需要和其它需要。

发明内容

本发明提供一种框架，该框架支撑第一上腿连杆和第二上腿连杆，该第一上腿连杆和第二上腿连杆各以可枢转的方式联结到框架。第一下腿连杆能够以可枢转的方式联结到第一上腿连杆，并且第二下腿连杆能够以可枢转的方式联结到第二上腿连杆，每一个下腿连杆可以包括脚支撑件。可以设置第一传递系统，所述第一传递系统可以以可移动的方式联结到所述框架并且包括联结到所述第一上腿连杆的第一传递构件和联结到所述第二上腿连杆的第二传递构件。可以设置第二传递系统，所述第二传递系统以可移动的方式联结到所述框架，并且可以包括一对第三传递构件，所述一对第三传递构件通过一对传递联结器的每一个联结到一对第四传递构件的每一个，每一个传递联结器能够以可移动的方式安装到所述框架。所述第四传递构件能够联结到所述第一下腿连杆和所述第二下腿连杆，由此所述第一下腿连杆的运动能够引起所述第二下腿连杆的运动，而与所述上腿连杆的运动无关。

在本发明的一个实施例中，第一传递系统可以包括第一齿轮和第二齿轮，由此，所述第一齿轮的旋转引起所述第二齿轮的沿相反方向的旋转。第一传递系统也可以包括枢轴杆，该枢轴杆具有第一端部和第二端部并且以可枢转的方式安装到框架。第一端部可以联结到第一传递构件并且第二端部可以联结到第二传递构件。

锻炼装置也可以包括支撑系统，该支撑系统限定脚支撑件的最低位置。所述支撑系统可以包括压缩连杆，所述压缩连杆的第一端部联结到所述框架并且第二端部联结到下腿连杆。所述压缩连杆可以包括外壳，被所述外壳接纳的杆和偏压构件，所述偏压构件被捕获在所述外壳和所述杆之间，籍此限制所述杆相对于所述外壳的位移量。所述支撑系统可以包括联结到所述第一下腿连杆的第一压缩连杆和联结到所述第二下腿连杆的第二压缩连杆。

所述支撑系统可以包括一个或更多个带，每一个带通过至少两个皮带轮以可移动的方式联结到所述框架。所述带可以包括上工作表面（run），所述上工作表面布置成邻近脚支撑件的下部，所述脚支撑件适合于接触上工作表面，籍此所述带可以限制脚支撑件的竖直位移。所述支撑系统可以包括带张紧装置，所述带张紧装置联结到所述框架，所述带张紧装置可以被偏压以在所述带中提供张力。所述支撑系统也可以包括诸如马达或其它动力装置的带驱动装置，所述带驱动装置以可操作的方式联结到带以实现一个或更多个皮带轮的连续旋转，籍此在没有来自使用者的动力输入的情况下允许带的连续运动。

为了总结本发明和优于现有技术的优点，上面已经描述了本发明的某些优点。当然，应当理解，不是所有这些优点都可以根据本发明的任何特别实施例实现。籍此，例如，本领域技术人员将认识到，可以以如下方式实现或执行本发明：实现或优化如这里教导的一个优点或一组优点，而不必实现如这里教导或提议的其它优点。

所有这些实施例旨在这里公开的本发明的范围内。根据优选实施例的以下描述和附图，本领域技术人员将容易理解本发明的这些和其它实施例，本发明不限于公开的任何特别实施例。

附图说明

现在将参考以下附图仅通过例子的方式描述本发明的实施例，其中：

图1是根据本发明的包括实现多样步态运动的系统的锻炼装置的等距视图。

图2是为了视觉清晰而去除框架的一部分的传递系统的等距部分细节，该视图沿图1中的线2-2被示出。

图3是框架被移除的图1中示出的锻炼装置的联动装置系统的等距视图。

图4是图3中示出的联动装置的上腿连杆枢轴的细节的等距视图，该细节在图3中沿线4-4被示出。

图5是从前左示出的图3的联动装置的等距视图。

图6是图5中示出的联动装置的上腿连杆枢轴的细节的等距视图，该细节在图5中沿线6-6被示出。

图7是图1的锻炼装置的侧视图，虚线示出不同的行走和奔跑踏板路径。

图8是图1的锻炼装置的侧视图，虚线示出倾斜踏板路径。

图9是包括实现多样步态运动的系统的锻炼装置的等距视图，该装置包括传递系统，该传递系统包括枢轴杆。

图10是图9的装置的后视等距视图，覆盖件被移除以示出传递系统。

图11是沿线11-11示出的图10的装置的细节，更详细地示出传递系统。

图12是沿线12-12示出的图10的装置的细节，更详细地示出上连杆枢轴区域。

图13是锻炼装置的等距视图，该锻炼装置包括实现多样步态运动的系统并且包括支撑系统，该支撑系统包括压缩连杆。

图14是沿线14-14示出的图13的装置的细节，在覆盖件部分移除的情况下示出压缩连杆。

图15是图13的装置的侧视图，示出如可能由相对于框架布置在不同位置中的压缩连杆引导的不同踏板路径，并且踏板处于相对竖直取向。

图16是沿线16-16示出的图15的装置的细节，在覆盖件部分移除的情况下示出压缩连杆。

图17是图15的装置的侧视图，示出如可能由相对于框架布置在不同位置中的压缩连杆引导的不同踏板路径，并且踏板处于相对水平位置。

图18是沿线18-18示出的图17的装置的细节，在覆盖件部分移除的情况下示出压缩连杆。

图19是锻炼装置的侧视图，该锻炼装置包括实现多样步态运动的系统并且包括支撑系统，该支撑系统包括带。

图20是从前侧取向的图19的装置的等距视图。

图21是沿线21-21示出的图20的装置的细节，示出支撑系统的前皮带轮。

图22是沿线22-22示出的图20的装置的细节，示出支撑系统的后皮带轮。

图23是根据本发明的包括实现多样步态运动的系统的锻炼装置的后视等距视图。

图24是沿线24-24示出的图23的装置的细节，示出该装置的驱动元件的后视图。

图25是图23的装置的驱动元件的前视图。

图26是锻炼装置的侧视图，该锻炼装置包括实现多样步态运动的系统并且提供铰接腿。

图27是图26的装置的等距视图。

图28是沿线28-28示出的图27的装置的细节，示出该装置的支撑系统元件的侧视等距视图。

图29是图27的装置的右前等距视图。

图30是沿线30-30示出的图29的装置的细节，示出该装置的支撑系统的前部的侧视等距视图。

图31是沿线31-31示出的图29的装置的细节，示出该装置的阻力系统的侧视等距视图。

图32是包括实现多样步态运动的系统的锻炼装置的侧视图，该装置包括传递系统，该传递系统包括枢轴杆和支撑系统。

图33是移除底部覆盖件和框架的一部分的图32的装置的等距视图。

图34是沿线34-34示出的图33的装置的细节，示出传递系统的等距视图。

图35是沿线35-35示出的图33的装置的细节，示出上连杆和支撑系统的等距视图。

具体实施方式

参考说明性附图，并且特别地参考图1-6，图中示出以多功能适应性训练装置38形式的锻炼装置。本发明的该实施例可以包括框架36，该框架支撑一对腿联动装置，该一对腿联动装置包括第一腿联动装置40和第二腿联动装置42。第一腿联动装置40可以包括联结到第一下连杆46的第一上连杆44。以类似的方式，第二腿联动装置42可以包括联结到第二下连杆50的第二上连杆48。脚支撑件52可以布置在第一下连杆46和第二下连杆50的每一个的远端部上。使用者可以用一只脚将它们自身置于脚支撑件52的每一个上并且执行多种不同的锻炼。

脚支撑件52通过第一传递系统54和第二传递系统56彼此连接。第一传递系统54可以包括联结到第一上连杆44的第一传递构件58和联结到第二上连杆48的第二传递构件60。第一传递系统54也可以包括第一传递杆62，该第一传递杆实现第一传递构件58相对于第二传递构件60的基本上相对的运动。基本上相对的运动可以通过将第一齿轮64安装成邻近第二齿轮66、通过联结到第一齿轮64的第一传递构件58以及通过第一传递杆62联结到第二齿轮66的第二传递构件60实现。这种组合可以提供第一上连杆44相对于第二上连杆48的基本上往复运动。

为了完成第一腿联动装置40的脚支撑件52到第二腿联动装置42的脚支撑件的连接，第一下连杆46可以连接到第二下连杆50。这可以通过联结一对第三传递构件68（一个联结到第一下连杆46并且一个联结到第二下连杆50）而实现。一对传递联结器70可以被支撑在框架36上，并且将一对第三传递构件68的每一个联结到一对第四传递构件72的每一个。第四传递构件72通过第二传递系统56彼此联结，籍此实现第四传递构件相对彼此的基本上往复运动。第二传递杆74可以用于将转矩从第四传递构件72中的一个传输到另一个。

与第一传递系统54的情况一样，第二传递系统56可以包括联结到第二传递杆74的第三齿轮76和邻近第三齿轮76的第四齿轮78。第四齿轮78可以联结到第四传递构件72中的一个并且第二传递杆74联结到另一个第四传递构件72，籍此实现第四传递构件72相对于另一个的基本上往复运动。该动作可提供第三传递构件68相对彼此的基本上相对的运动，这可提供第一下连杆46相对于第二下连杆50的基本上相对的运动。通过第一传递系统54和第二传递系统56，可以控制一个脚支撑件52相对于另一个的运动。每一个脚支撑件52可以放置在其运动平面内的无限数量的位置中。在这种情况下，另一个脚支撑件52将放置在其运动平面内的空间中的特定位置中。这种组合实现脚支撑件52的不受机器限制的运动路径，由于它可以通过使用者无限地变化。对使用者的稳定性由每一个脚支撑件52的连接布置提供，籍此提供稳定的平台以支撑使用者。

参考图2，3和5，给出了提供阻力的装置。当在没有风的情况下人在平坦的表面上奔跑或行走时，不存在运动阻力。奔跑者的势能在奔跑结束时与在奔跑练习开始时相同。能量已经通过奔跑或行走步态的力学被消耗。使用者的质心在每一大步中升高和降落。此外，腿部分的质量已经被加速以提供随着每一个大步重复的复杂运动。这是奔跑者做的功，其中不存储能量，而是能量已经被奔跑者消耗。对于这里公开的本发明，能量消耗的这些方面也可能是显然的。腿的奔跑步态可以与平坦的或阶梯状表面上的奔跑者的奔跑步态相同，并且籍此使用者操纵且改变腿的方向需要的能量由使用者提供。这可以由添加到奔跑者腿部的质量的第一腿联动装置40和第二腿联动装置42的质量放大。通过本发明也可以提供使用者的质心的竖直位移。

在一些情况中，可能希望添加附加阻力到第一传递系统54，第二传递系统56或两者的运动。这可以通过任一传递系统（54和56）的制动器80或另一个阻力元件被实现。在图2，3和5中，添加制动器80以抵抗第一传递系统54的第一传递杆62的旋转，并且设置第二制动器80以抵抗第二传递系统56的第二传递杆74的旋转。一个或两个制动器80可用于添加转矩到它们的相应传递系统（54和56）以增加工作载荷，仿佛奔跑者通过在软沙中奔跑训练一样。此外，通过添加阻力到一个或另一个传递系统（54和56），可以对使用者修改奔跑步态。如果缺陷被识别并且需要特定的训练来纠正那个缺陷，这可能是希望的。

制动器80的另一用途是在使用者进入和离开机器期间添加支撑到脚支撑件52。通过接合两个制动器80，脚支撑件52可以被有效地锁定就位，然后被缓慢地释放以提供平稳且稳定地进入和离开锻炼装置38的方法。通过在进入和离开期间减小任何快速运动，使用者不太可能感到不稳定，籍此可能减小感到不稳定的可能性。

由于如描述的系统通过将一个脚支撑件52放置在如另一个脚支撑件52确定的空间中的特定位置中为使用者提供稳定的平台，可能希望改变支脚支撑件52之间的这种关系。实现该目的的一个方法是改变第三传递构件68的长度。如图1，3和5中所示，第三传递构件68可以包括致动器82，该致动器在其每一个端部上具有轴承支架84。致动器82使得轴承支架84之间的距离能够改变，籍此改变第一上连杆44和第一下连杆46之间的角度，并且同样改变第二上连杆48和第二下连杆50之间的角度。通过改变这些角度，脚支撑件52的位置相对于框架36并且籍此相对彼此改变，籍此改变步态模式。

在不改变第三传递构件68的长度的情况下可获得步态模式的变化的一些例子在图7和8中被示出。在图7中，较长的路径86与用于奔跑步态的希望的脚行进路径一致。对于行走步态，较短的路径88被示出。本发明38自动地使脚支撑件52的行程的幅值（竖直高度）与长度（步长）相关，这是由于在人的典型的步态模式中这些也自然地相联。籍此，在许多情况中，本发明38可能不需要改变以使使用者在使用期间从一个步态模式转变到另一步态模式。这就实现从一种步态到另一种步态的平稳且流畅的转变。如果希望改变路径，在使用期间可以改变第三传递构件68而使用者不需要停止机器38。弧形路径90描绘可用作恢复步态的钟摆路径。

在图8中，示出运动的更极端的竖直路径92。同样，这可以被设置而不改变第三传递构件68的长度。它示出脚路径，该脚路径可以与爬楼梯或攀登陡的倾斜山（诸如，在徒步旅行中）一致。装置38的性能实现多种多功能性，该多种多功能性仅由通过装置38可能实现的无数步态模式的多个表示。

通过以驱动马达（诸如伺服马达或步进马达）代替制动器80，可以控制步态模式以将使用者引导到特定的模式中。该系统的一个实施例是使一个传递系统为驱动装置并且另一个传递系统是从动装置。为了说明性目的，将描述一种系统，其中第一传递系统54是驱动装置而第二传递系统56是从动装置。应当理解，驱动装置和从动装置的状态可以相反，并且所描述的系统可以基本上相同，仅仅对于被感测的装置和被驱动的装置相反。考虑到这一点，使用两个伺服马达来代替制动器80的每一个，提供形成关于第一传递杆62和第二传递杆74的转矩的装置。在具有内置的轴定位装置的该伺服马达中，将不需要外部编码器或其它装置来感测马达轴以及籍此相联的第一传递杆62和第二传递杆74的位置，方向和速度。如果步进马达用来可替换伺服马达来代替制动器80，则将使用至少第一传递杆62的感测装置。

在该实施例中，当使用者以一定速度沿某一方向驱动脚支撑件52，并且第一上连杆44位移并且籍此第二上连杆48也位移时，第一传递杆62将沿一定方向且以一定速度旋转一定量。传感器（诸如伺服马达中的编码器）可以用于收集关于马达以及籍此第一传递杆62的位置，运动方向和运动速度的信息。该信息可以用于确定步态模式，由于这种信息对于特别的步态模式来说可能是特定的，或者特定的步态模式可以由使用者预先选择。对于那种步态模式，可以提供一种算法来将第一传递杆62（驱动装置）的位置和运动方向与第二传递杆74（从动装置）的希望位置相关联。与第二传递杆74相联的马达（形式上为制动器80）可以被致动以将第二传递杆74驱动到如由第一传递杆62的信息（如通过该算法计算的）确定的位置。该过程将第一传递系统54电连接到第二传递系统56，同时仍然允许使用者确定脚支撑件52以及籍此使用者的脚的路径和运动速度。通过将第一传递系统54连接到第二传递系统56，可以提供脚支撑件52的限定的运动路径。通过电连接，它们如何连接可以被无限地改变。通过目前处理器技术，500-1000Hz的读取和反应闭环系统是可能的，提供具有很少或没有运动的“接头”的平滑路径，从而通过目前可获得的技术制造这种可行系统。

参考图9-12，示出本发明的另一实施例38’。在该实施例中，本发明38′具有第一上连杆44’、第二上连杆48’、第一下连杆46’、第二下连杆50’和连接到第一下连杆46’和第二下连杆50’的第三传递构件68’。传递联结器70’将载荷从第三传递构件68’传递到第四传递构件72’，并且第一传递构件58’通过包括枢转臂94的第一传递系统54’联结到第二传递构件60’，籍此提供第一传递构件58’相对于第二传递构件60’的基本上往复运动。

第二传递系统56’被设置用来实现第四传递构件72’的类似往复运动。在该实施例中，与前面公开的实施例相反，传递联结器70’是基本上纵向的，提供经典的第一类杠杆，在前面公开的实施例中，载荷和力可以被认为在支点（第二或第三类杠杆）的相同侧上。在这种情况中，第四传递构件72’中的载荷可以总是承受拉力。这样，与诸如钢杆的刚性结构元件相反，可以使用诸如绳索或缆线的柔性构件。第二枢转臂96可以为第四传递构件72’提供基本上往复运动，与枢转臂94的情况一样，第二枢转臂96是基本上刚性的臂，该臂在绕长轴的中心点以可枢转的方式安装到框架，端部自由运动，以便一个端部相对于框架36’下降，另一个端部相对于框架36’上升。该动作使得相应的传递构件（72’到72’和58’到60’）能相对彼此以基本上往复运动的方式运动。在该实施例中，液压阻尼器98可以用于提供一个或两个传递系统（54’和56’）的运动阻力。阻尼器98可以在传递联结器70’处或附近或在该系统中的任何其它位置处附接到第一传递构件48’和第二传递构件60’。

图13-18中示出由压缩连杆100组成的包括支撑系统99的本发明的可替换实施例。压缩连杆100可以是两个压缩连杆100，每一个具有轴102，两个轴102都具有联结到第一下连杆46和第二下连杆50的每一个的第一端部。每一个压缩连杆100的轴102可以被套管104接纳，该套管可以联结到连杆支架108，该连杆支架可以安装到框架36。压缩弹簧106可以被接纳在套管104内。弹簧106可以用来偏压抵靠从套管104出来的轴102的延伸部。这样，压缩连杆100的扩展距离被弹簧和轴102上的延伸力限制。在压缩连杆100的一个端部通过连杆支架108联结到框架，并且另一个端部联结到装置38”的下连杆（46和50）的情况下，脚支撑件52的最下位置被压缩连杆100的弹簧106的压缩力限制。这样，在使用者经过奔跑的站立期（其中最大法向力施加到支撑表面）时，最大张力将施加在弹簧106上。这可能允许压缩连杆100的最大长度。

如图15中所示，小的曲线110代表用于行走步态的脚支撑件52行进路径。可以看到，在脚支撑件52的底部位置，可以提供平滑的弧形路径。在使用者开始将他们的重量转移到顶部脚支撑件52上时，由于脚在“迈步期”期间向前过渡，在使用者重量从结束站立期（接近“脚趾离地”以过渡到迈步期）的脚传递到结束迈步期（接近“脚跟着地”以过渡到站立期）的脚时，在后面的脚开始上升时向前的脚将开始下降。在使用者的身体重量开始从站立（底部）脚移开时，弹簧106可以朝向套管104向内偏压轴102，籍此缩短压缩连杆100的总长度。这将朝向连杆支架108拉动下连杆46，并且籍此拉动使用者的脚放置在其上的脚支撑件52，籍此以希望的步态模式110向上引导脚支撑件52。

通过改变框架36上的连杆支架108的相对位置，可以改变步态幅值。图15中示出的顶弧112是贯穿站立期（当支撑使用者的身体重量时）的压缩连杆100到第一下连杆46的连接路径。底弧114代表当连杆支架108降低到框架36上时贯穿站立期（当支撑使用者的身体重量时）的压缩连杆100到第一下连杆46的连接路径。这可以导致由脚支撑件52的第二行进路径116代表的行进路径。与较短路径110的行走步态相比，这种较大的脚行进的幅值可以代表奔跑步态。籍此，通过改变连杆支架108的位置可以改变希望的步态模式。

为了进一步示出压缩连杆100的功能，具有压缩连杆100的装置38”和剖开细节在图15-18中被示出。在图15中，第二下连杆50被示出处于升高位置，如在以下情况下将显然的：使用者将他们的脚放在脚支撑件52上并且它们的右脚在沿行走步态的向前运动118迈步期的大约中点处。这样，使用者的右脚很可能未加载，这是由于使用者的重量被支撑在第一下连杆46的脚支撑件上的另一个（左）脚上。剖开视图中的细节在该压缩连杆100的图16中被示出，未加载的脚支撑件52在迈步期中。在轴102被接纳在套管104内时，压缩连杆100的弹簧106处于放松位置，从而不会在弹簧106上施加压力。

在图17中，连杆支架108已经向下运动以允许脚支撑件52在它们的运动步态中实现更大的幅值。此外，第二下连杆50和第二上连杆48已经运动到将对应的脚支撑件52布置就位以模拟过去的脚跟着地和奔跑步态的站立期的开始，其中脚支撑件52行进路径接近较大幅值的第二路径116。与图16的剖开视图相比，图18中的详细剖开视图示出压缩状态的弹簧106。这是由于轴止动件120在它被捕获在套管104内时接触弹簧106的一个端部的原因。籍此，在轴102从套管104伸出时，弹簧106被压缩，从而将压缩连杆100偏压到更加缩进的位置。

可替换支撑系统在图19-22中被示出，其中支撑系统99’包括以可移动的方式联结到框架36的支撑带122。带122可以是在平行布置中布置在脚支撑件52附近的两个分离的但相同的带122，使得当脚支撑件52相对于框架下降到预定高度时，脚支撑件52的一部分接触带122，籍此限制脚支撑件52的最底位置。示出了一个实施例，其中存在两个带122，每一个带由前基部皮带轮124和后基部皮带轮126支撑。可能希望为脚支撑件52的支撑提供弹性特性，如前面示出且描述的压缩连杆100中的压缩弹簧106的使用提议的。在该实施例中，通过提供包括弹性特性的带122，可以实现类似的缓冲支撑。这样，在脚支撑件接触带122的上工作表面128时，带122可以挠曲或伸展。当在步态的站立期期间使用者向脚支撑件施加力时，带122可以挠曲以允许一定程度的顺应使用者的重量施加的载荷。

脚支撑件52的弹性支撑的可替换形式是使用如由载荷下的带122的小延伸量限定的基本上非弹性的带122。空转轮130可以设置有偏压构件132，该偏压构件被布置用来维持带122中的张力。如图20和21中所示，当脚支撑件52接触带122的上工作表面128时，空转轮130被位移以适应带122的上工作表面128的由于通过脚支撑件52施加的法向载荷的位移。

在图22中详细示出可替换支撑系统99’的后部。带122由后基部皮带轮126支撑。如果需要对脚支撑件52的运动的制动器或其它阻力件，则轴驱动装置134可以用于限制后基部皮带轮126，并且籍此带122的旋转，籍此需要使用者做功。作为可替换方案，轴驱动装置134也可以是强制驱动装置，籍此驱动后基部皮带轮126并且籍此驱动带122。通过驱动带122，当脚支撑件接触带122的上工作表面128时，如正常情况下当在奔跑或行走步态期间使用者的脚运动时将实现的那样，脚支撑件52可以被主动地向后驱动。因为脚支撑件52可以如前述那样被连接，当一个脚支撑件52相对于使用者沿向后方向运动时，由于支撑脚将处于典型的行走或奔跑步态，则另一个脚支撑件升高并且沿向前方向运动。这种动力系统可以实现用于受伤的人的行走或奔跑引导，籍此在物理上训练肌肉。此外，由于步长由使用者确定，籍此存在使用者控制的一些神经学要求。在诸如脑卒中患者的神经受伤的人群中，神经训练可能与肌肉训练一样重要。通过添加肩带以支撑使用者的重量并且消除跌落，如示出且描述的系统可能比更昂贵的且复杂的完全控制的流动训练装置更有利于神经受伤的人的康复。

可替换控制系统在图23-25中被示出。该实施例中的训练装置38”’包括框架36”，该框架支撑连接到第一下连杆46”的第一上连杆44”和位于其下端部上的脚支撑件52。以类似的方式，可以设置第二上连杆48”，该第二上连杆可以以可枢转的方式联结到框架36”，并且包括第二下连杆50”，脚支撑件52联结到第二下连杆50”。第三传递构件68”可以联结到第一下连杆46”，并且另一第三传递构件68"联结到第二下连杆50”。在该实施例中，第一上连杆44”和第二上连杆48”可以各安装到内部链齿轮136。第三传递构件68”可以联结到传递联结器70”，该传递联结器可以通过轴颈连接到框架36"的轴140连接到外部链齿轮138。

第一传递系统54”可以用于通过第一传递杆62”将运动从第一上连杆44”传递到第二上连杆48”，该第一传递杆可以通过第一传递构件58”和第二传递构件60”连接内部链齿轮136。在该实施例中，第一传递构件58”和第二传递构件60"可以为滚子链，带或如前述实施例中所示与基本上刚性的连杆相反的其它柔性传动构件的形式。通过沿径向取向联结到第二齿轮66’的第一齿轮64’，第一传递构件58”的运动方向可以基本上与第二传递构件60”的运动方向相反。第一齿轮64’相对于第二齿轮66’的基本上相反的旋转将沿着与第一传递杆62”的方向相反的方向驱动链齿轮141。这种组合实现第一上连杆44”相对于第二上连杆48”的基本上往复运动。

在本发明的该实施例中，如前所述，第一下连杆46”通过第三传递构件68”与第二下连杆50”相联系。外部链齿轮138将第四传递构件72”驱动到第二传递系统56”，籍此将第一下连杆46”连接到第二下连杆50"。第二传递系统56”可以包括第二传递杆74”，以促进将动力传递到外部链齿轮138并且籍此通过第三传递构件68”传递到第一下连杆46”和第二下连杆50"。

在该实施例中，第一下连杆46”相对于第二下连杆50”的基本上往复运动可以通过下连杆控制系统142被实现。参考图25，驱动马达144用于通过驱动带146提供转矩到第二传递杆74”，该驱动带铰接安装到第二传递杆74”的驱动皮带轮148。一对离合器150可以用于调节从第二传递杆74”通过驱动马达144到第四传递构件72"的转矩输出，该第四传递构件又施加力到第一下连杆46”和第二下连杆50”。这种下连杆控制系统142的优点是它可以提供改变第一下连杆46”和第二下连杆50”之间的相互作用的能力，在使用期间可以根据运动速度，运动方向和任何腿连杆（44”,48",46”和50”）的空间位置改变该相互作用。这实现了可以由使用者步态或速度改变的动态系统。一个或更多个传感器可以用于确定腿连杆相对于任何其它腿连杆的速度或运动或取向，并且逻辑系统用于读取该信息并且调节离合器150以改变关于第一下连杆46”和第一上连杆44”的接头以及第二下连杆50”和第二上连杆48”的接头的转矩。通过改变这些转矩，使用者的步态模式可以由装置38”’模仿或支撑以实现使用者的平稳且舒适的锻炼时段。

装置38””的另一实施例在图26-31中被示出。框架36”’分别绕接头152和154处支撑第一上连杆44”’和第二上连杆48”’。第一下连杆46”’可以在接头156处以可枢转的方式联结到第一上连杆44”’，并且第二下连杆50”’可以在接头158处联结到第二上连杆48”’。一对脚支撑件52可以位于第一下连杆46”’和第二下连杆50”’的远端部上。这种联动装置组合可以在功能上类似于如在这里先前公开的联动装置组合。可能在脚支撑件52附近，存在支撑引导件160，该支撑引导件联结到第一下连杆46”’和第二下连杆50”’的每一个。支撑引导件160各由引导轨162接纳，每一个引导轨162可以以可移动的方式绕轴163安装到框架36”’。引导轨162可以制成通过第一传递构件58”’和第二传递构件60”’相对彼此以基本上往复运动方式运动。第一传递系统54”’包括第一传递杆62”’，该第一传递杆在该第一传递杆62”’的每一个端部上可以连接一对皮带轮臂164。皮带轮臂164可以包括皮带轮166，该皮带轮适于接合第一传递构件58”’和第二传递构件60”’的每一个。皮带轮臂164可以基本上位于第一传递杆62”’的相对侧上，使得从侧视图看，在一个皮带轮166基本上向前移动时，另一个皮带轮166基本上向后移动。这引起第一传递构件58”’的位移与第二传递构件60”’的位移基本上相反，籍此实现引导轨162相对彼此的基本上往复动作，并且支撑引导件160和安装成邻近支撑引导件160的脚支撑件52与它一起。

沿引导轨162的支撑引导件160的运动可以由联结到支撑引导件160的下部的第三传递构件68”’和联结到支撑引导件160的上部的第四传递构件72”’控制。装置38””的每一侧上的第三传递构件68”’以及第四传递构件72”’联结到第二传递系统56”’，该第二传递系统包括第二传递杆74”’。在该实施例中，第三传递构件68”’和第四传递构件72”’可以是诸如滚子链，带或条带的柔性结构。第三传递构件68”’和第四传递构件72”’可以通过以链齿轮或皮带轮的形式的联结器70”联结到第二传递杆74”’。这种组合提供一个支撑引导件160，并且籍此相联的脚支撑件52的基本上向前运动，将引起另一个支撑引导件160和相联的脚支撑件52的基本上向后运动。第一传递系统54”’和第二传递系统56”’以及相联的连杆的组合同时实现沿引导轨162的基本上往复运动和引导轨162的基本上竖直位移，籍此提供稳定的平台以执行布置在脚支撑件52上的使用者的无限数量的步态模式运动。

阻力系统168也可以如图中29-31所示设置到第二传递系统56”’或到第一传递系统54”’。阻力系统168可以包括制动器170，马达或任何其它形式的阻力件以抵抗第二传递杆74”’的运动。弹簧定心系统172可以被包括在第一传递系统54”’中以包括一对弹簧174来将第一传递系统54”’引导到预限定的位置。

参考图32-35，示出根据本发明的可替换实施例生产的装置38。类似于前述图中示出的那些方面的该实施例的一些方面不用数值标号后面的唯一撇号值指定。类似于前述那些实施例，第一上连杆44联结到第一下连杆46，并且第二上连杆48类似地联结到第二下连杆50。一对第三传递构件68”’在该实施例中被示出为具有固定长度的刚性连杆。如前面公开的，这些第三传递构件68”’联结到第一下连杆46和第二下连杆50，该第一下连杆和第二下连杆各具有联结到传递联结器70的第二端部。一对第四传递构件72将两个传递联结器70的每一个连接到第二传递系统56””。在该实施例中，第二传递系统56””包括第二传递杆74””，该第二传递杆包括第一耳部176，该第一耳部布置成基本上与第二耳部178相对。第一耳部176相对于第二耳部178的这种基本上相对的取向实现第四传递构件72的一个相对于另一个第四传递构件72的基本上相对的位移。

类似的系统可以用于第一传递系统54””，其中第一传递杆62””可以设置有第一杆耳部180，该第一杆耳部布置成基本上与第二杆耳部182相对。如同第二传递系统56””的情况一样，第一传递系统54””的第一传递杆62””提供第一传递构件58相对于第二传递构件60的基本上相反的位移，籍此实现第一上连杆44相对于第二上连杆48的基本上往复运动。为了辅助和引导使用者，压缩连杆100可以被设置用来限制在步态的站立期期间在使用者的脚下面的脚支撑件52的底部运动。如前面公开的，压缩连杆100可以包括弹簧或其它偏压构件，该弹簧或其它偏压构件在大多数步态模式的站立期的中间期间提供缓冲以顺应使用者的较大的力。此外，在许多奔跑和行走步态的站立期的结束和迈步期的开始时的脚趾离地期间，压缩连杆100的偏压可以帮助脚的缩回。这样，可以希望压缩连杆100用于本发明的该或其它实施例。

已经设置以液压阻尼器184的形式的可替换阻力源。这可以是单向冲击，该单向冲击提供压缩阻力，籍此抵抗第一上连杆44和第二上连杆48在使用者的重量下落下的倾向。如果阻尼器184提供少许或不提供阻尼器184的气缸的延伸阻力，则第一上连杆44和第二上连杆48的缩回或向上运动可以不被限制。现有技术中公知的任何形式的阻力可以用于任何数量的部位，包括第一传递系统54””，第二传递系统56””，第四传递构件72，或者在这种情况中，分别在与第一上连杆44和第二上连杆48的连接附近的第一传递构件58和第二传递构件60。该系统的任何部分的运动的限制可以引起脚支撑件52的运动的限制，因为如示出的且描述的，脚支撑件52可以通过联动装置系统被连接。

本发明的前述详细描述为了说明目的被提供，并且它不意图是详尽的或将本发明限制到示出的特别实施例。取决于用于实现本发明的关键特征的构造，该实施例可以提供不同的性能和益处。

Claims (17)

1.一种锻炼装置，包括：

框架；

第一上腿连杆和第二上腿连杆，所述第一上腿连杆和第二上腿连杆的每一个以可枢转的方式联结到所述框架；

第一下腿连杆和第二下腿连杆，所述第一下腿连杆以可枢转的方式直接联结到所述第一上腿连杆，所述第二下腿连杆以可枢转的方式直接联结到所述第二上腿连杆，所述第一下腿连杆和所述第二下腿连杆的每一个包括脚支撑件；

第一传递系统，所述第一传递系统以可移动的方式联结到所述框架并且包括联结到所述第一上腿连杆的第一传递构件和联结到所述第二上腿连杆的第二传递构件；和

第二传递系统，所述第二传递系统以可移动的方式联结到所述框架并且包括右侧传递构件和左侧传递构件，所述右侧传递构件以可枢转的方式联结到所述第一下腿连杆，所述左侧传递构件以可枢转的方式联结到所述第二下腿连杆，其中，所述第二传递系统(i)与所述第一上腿连杆和所述第二上腿连杆以及所述第一传递系统物理上分离且独立于所述第一上腿连杆和所述第二上腿连杆以及所述第一传递系统操作，(ii)可操作用于在所述第一下腿连杆和所述第二下腿连杆之间传递压缩力和张力，和(iii)可操作用于实现所述第一下腿连杆和所述第二下腿连杆的相关联运动，所述相关联运动与所述第一上腿连杆和所述第二上腿连杆的运动无关。

2.根据权利要求1所述的锻炼装置，其中，所述第一传递系统还包括第一齿轮和第二齿轮，由此，所述第一齿轮的旋转引起所述第二齿轮沿相反方向的旋转。

3.根据权利要求1所述的锻炼装置，其中，所述第一传递系统还包括枢轴杆，所述枢轴杆在其第一端部和第二端部之间以可枢转的方式安装到所述框架，所述第一端部联结到所述第一传递构件并且所述第二端部联结到所述第二传递构件。

4.根据权利要求3所述的锻炼装置，其中，所述枢轴杆是柔性的，使得所述第一传递构件的位移能够不同于所述第二传递构件的位移。

5.根据权利要求1所述的锻炼装置，还包括支撑系统，所述支撑系统限定能由所述脚支撑件获得的最低位置。

6.根据权利要求5所述的锻炼装置，其中，所述支撑系统包括压缩连杆，所述压缩连杆的第一端部联结到所述框架，所述压缩连杆的第二端部联结到下腿连杆。

7.根据权利要求6所述的锻炼装置，其中，所述压缩连杆包括外壳、被所述外壳接纳的杆和偏压构件，所述偏压构件被捕获在所述外壳和所述杆之间，籍此限制所述杆相对于所述外壳的位移量。

8.根据权利要求6所述的锻炼装置，其中，所述支撑系统包括联结到所述第一下腿连杆的第一压缩连杆和联结到所述第二下腿连杆的第二压缩连杆。

9.根据权利要求5所述的锻炼装置，其中，所述支撑系统包括带，所述带通过至少两个皮带轮以可移动的方式联结到所述框架，所述带包括上工作表面，所述上工作表面布置成邻近所述脚支撑件的下部，所述脚支撑件适合于接触所述上工作表面，籍此所述带限制所述脚支撑件的竖直位移。

10.根据权利要求9所述的锻炼装置，还包括带张紧装置，所述带张紧装置联结到所述框架，所述带张紧装置被偏压以提供在所述带中的张力。

11.根据权利要求9所述的锻炼装置，还包括带驱动装置，所述带驱动装置以可操作的方式联结到所述带以支撑所述带的一部分的持续的平移。

12.根据权利要求11所述的锻炼装置，其中，所述带驱动装置包括飞轮，所述飞轮实现旋转动能的存储，所述旋转动能能够被施加到所述至少两个皮带轮中的一个或更多个以驱动所述带。

13.根据权利要求11所述的锻炼装置，其中，所述带驱动装置包括马达，所述马达适合于实现所述至少两个皮带轮中的一个或更多个的连续旋转，籍此在没有来自使用者的动力输入的情况下允许所述带的连续运动。

14.根据权利要求5所述的锻炼装置，其中，所述支撑系统包括至少两个带，每一个带通过至少两个皮带轮以可移动的方式联结到所述框架，所述带各包括上工作表面，所述上工作表面布置成邻近所述脚支撑件的每一个的下部，籍此所述带限制所述脚支撑件的竖直位移。

15.根据权利要求1所述的锻炼装置，其中，所述第一传递系统是用来将转矩从所述第一上腿连杆传递到所述第二上腿连杆的传递装置；并且所述第二传递系统是用来将转矩从所述第一下腿连杆传递到所述第二下腿连杆的传递装置。

16.一种在以下类型的装置上进行身体锻炼的方法，该类型的装置包括：第一上腿连杆和第二上腿连杆，所述第一上腿连杆和第二上腿连杆的每一个以可枢转的方式联结到所述框架；第一下腿连杆和第二下腿连杆，所述第一下腿连杆以可枢转的方式联结到所述第一上腿连杆，所述第二下腿连杆以可枢转的方式联结到所述第二上腿连杆，所述第一下腿连杆和第二下腿连杆的每一个包括脚支撑件；第一传递系统，所述第一传递系统以可移动的方式联结到所述框架并且包括联结到所述第一上腿连杆的第一传递构件和联结到所述第二上腿连杆的第二传递构件；和第二传递系统，所述第二传递系统以可移动的方式联结到所述框架并且包括一对第三传递构件，所述一对第三传递构件通过一对传递联结器联结到一对第四传递构件，所述一对传递联结器以可移动的方式安装到所述框架，所述一对第四传递构件联结到所述第一下腿连杆和所述第二下腿连杆，所述方法包括以下步骤：

踏在根据权利要求1－15中任一项所述的锻炼装置的所述脚支撑件上；

开始第一脚支撑件相对于第二脚支撑件的第一运动；和

改变所述第一运动，籍此开始所述第一脚支撑件相对于所述第二脚支撑件的第二运动。

17.根据权利要求1所述的锻炼装置，其中(A)所述右侧传递构件通过右侧联动装置系统以可枢转的方式连接到所述第一下腿连杆，所述右侧联动装置系统包括(i)右侧传递联结器，所述右侧传递联结器以可枢转的方式附接到所述框架并且邻近所述右侧传递构件的一个端部以可枢转的方式附接到所述右侧传递构件；和(ii)右侧中间传递构件，所述右侧中间传递构件邻近第一端部以可枢转的方式附接到所述右侧传递联结器并且邻近第二端部以可枢转的方式附接到所述第一下腿连杆，以及(B)所述左侧传递构件通过左侧联动装置系统以可枢转的方式连接到所述第二下腿连杆，所述左侧联动装置系统包括(i)左侧传递联结器，所述左侧传递联结器以可枢转的方式附接到所述框架并且邻近所述左侧传递构件的一个端部以可枢转的方式附接到所述左侧传递构件；和(ii)左侧中间传递构件，所述左侧中间传递构件邻近第一端部以可枢转的方式附接到所述左侧传递联结器并且邻近第二端部以可枢转的方式附接到所述第二下腿连杆。