CN104645556B - 斜靠式运动装置与其系统与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是关于一种斜靠式运动装置与其系统和方法。在一个实施例，斜靠式运动装置包含座椅、两个线性导轨位于座椅前方，以及两个踏板组分别对应连接一个线性导轨。踏板组可沿着线性导轨前后移动。斜靠式运动装置还可包含两个线性启动器，分别连接一个线性导轨，使其在垂直方向做上下运动。当踏板组沿着线性导轨前后运动，且线性启动器驱使线性导轨上下运动时，踏板组的轨迹为椭圆轨迹。本发明不仅能提供踏步运动，而且可以改变运动装置的一些参数，例如，腿距、活动范围，及/或其他参数等。

Description

斜靠式运动装置与其系统与方法
技术领域
本发明是关于一种运动装置，特别是一种斜靠式运动装置与其系统和方法。
背景技术
运动装置可增强使用者的力量及/或状态，包含阻力式和无尽路径式，前者例如重量训练机和弹力负荷训练装置；后者例如运动脚踏车、跑步机，以及椭圆机等。其中，许多无尽路径式的运动装置，例如运动脚踏车，具有斜靠式的座椅，以降低身体的冲击，及/或训练不同于直立式运动装置的肌肉。斜靠式运动装置，也可作为活动能力有限、运动范围较小，及/或因为健康因素，或因为复健需要，在家或临床进行物理治疗的人们训练使用。例如，对于腿部或手臂受伤及/或心血管疾病的人，斜靠式脚踏车和踏步机，可提供其下半身的训练。
美国专利US5,356,356揭露一种斜靠式运动装置，具有一对踏板分别连接至对应的腿杆以及对应的臂杆。前述腿杆和臂杆枢接于组架，借此可绕着横向轴转动，且两者彼此做相对运动，以模拟步行。此外，磁阻式机构连接至腿杆和臂杆，以提供其旋转的阻力。美国专利US6,790,162揭露一种斜靠式的踏步机，其机构相似于美国专利US5,356,356，除了臂杆和腿杆并未枢接于同一轴。此独立式的连接，增加了臂杆和腿杆的活动范围。然而，这些斜靠式运动装置，仅能提供单一的踏步运动，无法改变运动装置的一些参数，例如，腿距、活动范围，及/或其他参数等。
有鉴于上述现有的斜靠式运动装置存在的问题，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新的斜靠式运动装置与其系统与方法，能够改进一般现有的斜靠式运动装置，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计,并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的主要目的在于，克服现有的斜靠式运动装置存在的问题，而提供一种新的斜靠式运动装置与其系统与方法，所要解决的技术问题是使其可以改变运动装置的一些参数，例如，腿距、活动范围，及/或其他参数等，非常适于实用。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本发明一个实施例提供一种斜靠式运动装置，其包含座椅、导轨、踏板组，以及启动器。该导轨设置于该座椅前方。该踏板组与该导轨做可动的连接，其中该踏板组可沿着该导轨的纵向运动。该启动器与该导轨做可动的连接，该启动器可使该导轨做垂直方向的移动。当该踏板组沿着该导轨的纵向做前后运动，且该启动器使该导轨做垂直方向的运动时，该踏板组的运动轨迹为椭圆轨迹。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的斜靠式运动装置，其中该导轨是第一导轨，该踏板组是第一踏板组，以及该启动器是第一启动器，该斜靠式运动装置还包含：第二导轨设置于该座椅前方；第二踏板组与该二导轨做可动的连接，其中该第二踏板组可沿着该第二导轨的纵向运动；以及第二启动器与该第二导轨做可动的连接，该第二启动器可使该第二导轨做垂直方向的运动；当该第二踏板组沿着该第二导轨的纵向做前后运动，且该第二启动器使该第二导轨做垂直方向的运动时，该第二踏板组的运动轨迹为椭圆轨迹。
前述的斜靠式运动装置，其中该第一踏板组与该第二踏板组彼此各自独立地沿着该第一导轨与该第二导轨运动，该斜靠式运动装置更包含使该第一踏板组与该第二踏板组返回至其原先位置的装置，以及控制器与该第一踏板组及该第二踏板组做通讯的连接，其中该控制器可施加不同的阻力等级给该第一踏板组及该第二踏板组。
前述的斜靠式运动装置，更包含控制器与该第一踏板组及该第二踏板组做通讯的连接，其中该控制器分别针对该第一踏板组与该第二踏板组沿着所对应的该第一导轨与该第二导轨的纵向，设定起始位置以及终止位置，其中该第一踏板组的起始位置与终止位置，不同于该第二踏板组的起始位置与终止位置。
前述的斜靠式运动装置，更包含：第一马达与该第一踏板组做操作的连接；第二马达与该第二踏板组做操作的连接；其中该第一马达与该第二马达各自独立操作，该第一马达提供给该第一踏板组阻力，该第二马达提供给该第二踏板组阻力。
前述的斜靠式运动装置，更包含马达与该第一踏板组及该第二踏板组做操作的连接，其中该马达同时提供阻力给该第一踏板组与该第二踏板组。
前述的斜靠式运动装置，其中该第一踏板组与该第二踏板组彼此做操作的连接，该第一踏板组沿着该第一导轨的运动，取决于该第二踏板组沿着该第二导轨的运动。
前述的斜靠式运动装置，其中该导轨是第一导轨，该踏板组是第一踏板组，以及该启动器是第一启动器，该斜靠式运动装置还包含：第二导轨设置于该座椅前方；第二踏板组与该二导轨做可动的连接，其中该第二踏板组可沿着该第二导轨的纵向运动；其中该启动器与该第一导轨以及该第二导轨做可动的连接，该启动器可使该第一导轨以及该第二导轨做垂直方向的相对运动；当该第一踏板组与该第二踏板组分别沿着该第一导轨与该第二导轨的纵向做前后运动，该第一踏板与第二踏板组的运动轨迹为椭圆轨迹。
前述的斜靠式运动装置，更包含臂杆供使用者握住，该臂杆的运动是独立于该踏板组。
前述的斜靠式运动装置，更包含：马达；驱动轮与该马达做操作的连接；传送带被该驱动轮运载并与该踏板组做操作的连接，其中该马达利用该驱动轮与该传送带改变该踏板组沿着该导轨纵向运动的阻力；张力臂施力于该传送带，其中该张力臂偏移于该传送带的程度，与施加于该踏板组上的力的大小有关。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。本发明另一个实施例提供一种斜靠式运动装置，其包含座椅、线性导轨、踏板组，以及驱动单元。该线性导轨设置于该座椅前方。该踏板组与该线性导轨做可动的连接，其中当该踏板组沿着该线性导轨前后运动，该踏板组的运动轨迹为椭圆运动轨迹。该驱动单元与该踏板组做操作的连接，其中该驱动单元在该踏板组的第一方向上施加阻力，并使该踏板组在第二方向上运动，该第二方向与该第一方向相反。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的斜靠式运动装置，其中该驱动单元包含：马达，具有输出轴；滑轮设置在该输出轴；以及驱动件与该滑轮与该踏板组做操作的连接。
前述的斜靠式运动装置，其中该滑轮是第一滑轮，该斜靠式运动装置更包含：第二滑轮，具有螺旋状的沟槽，与该第一滑轮连接；以及缆线，与该踏板组连接，并被该第二滑轮所运载。
前述的斜靠式运动装置，更包含马达与该踏板组做操作的连接，其中该马达的操作用于改变该踏板组沿着该线性导轨前后运动的阻力。
前述的斜靠式运动装置，更包含控制器与该马达做通讯的连接，其中该控制器接收使用者的信息，并以连续被动运动模式运动该踏板组。
本发明还一个实施例提供一种斜靠式运动装置，其包含座椅、踏板组，以及装置。该导轨位于座椅前方。该踏板组与该导轨做可滑动的连接。该装置用于移动该踏板组，当该踏板组沿着该导轨做前后运动，使该踏板组以椭圆运动轨迹运动的装置。
借由上述技术方案，本发明斜靠式运动装置与其系统与方法至少具有下列优点及有益效果：不仅能提供踏步运动，而且可以改变运动装置的一些参数，例如，腿距、活动范围，及/或其他参数等。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。
附图说明
图1A至图1C显示根据本发明一个实施例所揭露一种斜靠式运动装置的前方立体图、后方立体图，以及侧视图。
图1D显示根据本发明图1A-图1C实施例斜靠式运动装置的踏板的放大立体图。
图2为放大立体图，显示根据本发明一个实施例的传送带输送机构。
图3为放大立体图，显示根据本发明一个实施例的弹簧负荷张力臂作用在传送带。
图4A和图4B为立体图和侧视图，显示根据本发明另一个实施例的斜靠式运动装置。
图4C为放大立体图，显示根据本发明图4A和图4B实施例斜靠式运动装置的踏板部分。
图4D和图4E为放大立体图，分别显示根据本发明图4A和图4B实施例斜靠式运动装置的踏板部分和煞车部分，其中踏板被省略未绘出。
【主要元件符号说明】
100:斜靠式运动装置 101:基座
102:座椅 104:(线性)导轨
104a:第一导轨 104b:第二导轨
106:踏板组 106a:第一踏板组
106b:第二踏板组 107:枢轴
108:启动器 108a:第一启动器
108b:第二启动器 110:踏板
111:支撑件 112:连接臂
114:滑动台架 115:耦合机构
116:停止件 118:传送带
119:固定架 120:滑轮
120a:第一滑轮 120b:第二滑轮
122:轴承 124:输出轴
126:马达 128:臂杆
128a:第一臂杆 128b:第二臂杆
130:控制器 132:驱动轴
134:滑轨 136:释放杆
138:背部 140:使用者介面
142:感应器 218:传送带
220:滑轮 250:传送带张力机构
252:脊 318:传送带
320:第一滑轮 360:弹簧负荷张力臂
362:第二滑轮 364:测量装置
366:滚轮 400:斜靠式运动装置
401:基座 402:座椅
404:(线性)导轨 406:踏板组
410:踏板 412:连接臂
414:滑动台架 428:臂杆
430:控制器 434:滑轨
436:释放杆 440:使用者介面
470:滑轮 472:缆线
474:连接件 476:枢轴
478:缆线 480a:第一滑轮(滑轮)
480b:第二滑轮(滑轮) 481:沟槽
482:轴 484:单向轴承
486:滑轮(滑轮) 488:第一驱动件
489:滑轮(滑轮) 490:转盘
491:传送带 493:煞车机构
495:毂 497:弹簧
499:端
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的斜靠式运动装置与其系统与方法其具体实施方式、方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。
以下将详述本发明的各实施例，并配合图式作为例示。除了这些详细描述之外，本发明还可以广泛地施行在其他的实施例中，任何所述实施例的轻易替代、修改、等效变化都包含在本发明的范围内，并以权利要求书的范围为准。在说明书的描述中，为了使读者对本发明有较完整的了解，提供了许多特定细节；然而，本发明可能在省略部分或全部这些特定细节的前提下，仍可实施。此外，众所周知的步骤或元件并未描述于细节中，以避免造成本发明不必要的限制。
图1A至图1C为前方立体图、后方立体图，以及侧视图，显示根据本发明一个实施例所揭露一种斜靠式运动装置100(简称“运动装置100”)。如图1A至图1C所示，运动装置100包含基座101，以及可被调整的座椅102，位于基座101上。导轨104，例如线性导轨104，包含第一导轨104a和第二导轨104b，也位于基座101上，且位于座椅102前方。踏板组106，包含第一踏板组106a和第二踏板组106b，分别可动地连接第一导轨104a和第二导轨104b，并可在导轨104上往前或往后运动，如图1C的双箭号L所示。
斜靠式运动装置100还可包含启动器108，其包含第一启动器108a和第二启动器108b，分别操作地连接第一导轨104a和第二导轨104b。具体而言，如图1A至图1C所示，启动器108(第一启动器108a和第二启动器108b)的位置，接近导轨104(第一导轨104a和第二导轨104b)远离座椅102的一端。但在本发明其他实施例，启动器108可位于其他位置，例如较为接近座椅102的位置、接近导轨104中间的位置，或接近导轨104靠近座椅102的一端。启动器108可造成直线运动，例如垂直方向上的直线运动。例如，启动器108是一种线性启动器，包含步进马达、可被步进马达所驱动的螺杆，以及与螺杆螺合的可动螺帽。如图1C，启动器108可使导轨104沿着双向箭头所示的弧线A上下运动。如图1A，当启动器108驱动导轨104沿弧线A上下运动，导轨104可绕着接近座椅102的枢轴107旋转。借此，踏板组106可做垂直方向上的运动，同时也可在导轨104上做水平方向的运动，使其运动轨迹为椭圆或近似椭圆轨迹。如本文之后所述，在本发明其他实施例，运动装置100可提供使用者的腿部做线性运动及/或旋转类型的运动。
每个踏板组106可具有踏板110，其连接或枢接连接臂112，而连接臂112连接至滑动台架114。滑动台架114可在对应的导轨104上前后滑动。连接臂112的端部可具有耦合机构115与踏板110枢接；如此，使用者可调整踏板110的角度。在一些实施例，耦合机构115可以是启动器或可自动改变踏板110旋转角度的装置，如此当踏板组106沿着导轨104运动时，踏板110相对于连接臂112的角度，可被改变，以适应脚踝因为延伸或弯曲的各种角度。在另一些实施例，耦合机构115与踏板110固定，使得踏板110与连接臂112的相对位置为固定。
如图1A至图1D所示，每个导轨104可具有类似用于电脑数值控制(computernumerical control)设备上的棒状或杆状物，但在本发明其他实施例，导轨104也可具有其他构造，使得滑动台架114在其上方做直线运动。例如，每个导轨104可具有两个管状物，与滑动台架114滑动地连接。例如，每个导轨104可通过导轨104端部的固定架，连接方形或圆形的支撑件111(例如杆)，而支撑件111可稳固或支撑导轨104、踏板组106，以及运动装置100的其他元件等，例如驱动单元、正时皮带(timing belt)、皮带轮(pulley)、马达、煞车机构等。每个滑动台架114可利用线性轴承连接所对应的导轨104，使其可沿着导轨104做一维线性运动。例如，每个滑动台架114可具有固定架，通过滑动轴承，使滑动台架114与导轨104做可操作的连接。在其他实施例，滑动台架114利用适当的连接机构与导轨104连接，使滑动台架114可沿着导轨104的纵向运动。此外，导轨104的一端部或接近该端部的位置，可具有停止件116，以限制踏板组106最大活动距离。如之后的实施例将提到，踏板组106可与控制器130(例如电脑)以有线或无线的方法，进行通讯连接；并且，踏板组的机构，使得滑动台架114沿着导轨104的活动距离，为可调整或受到限制的。例如，控制器130可利用软件，限制滑动台架114离开座椅102的距离，使得使用者踩踏时不会过度伸展其腿部，及/或限制滑动台架114接近座椅102的距离，避免使用者的膝盖过度弯曲至无法接受的角度。
控制器130可具有处理器，以执行储存在内存内的电脑可读取指令，达成运动装置100的各种功能，例如控制移动踏板组106、操作启动器108、改变施加在踏板组106上的阻力，以及侦测各种参数(例如力矩、位置等)。控制器130可与踏板组106、启动器108、驱动单元、马达、煞车机构、感应器等形成操作的连接。如之后将更详尽的介绍，控制器130也可具有通讯工具(例如路由器、调制解调器等)与运动装置及/或遥控电脑装置(例如手机、电脑等)交换信息，以执行运动装置100的各种功能。
图1D显示图1A-图1C实施例运动装置100的踏板部分的立体放大图。如图1A和1D所示，每个滑动台架114与对应的传送带118或其他驱动元件118(例如，正时皮带、炼条等)具有操作上的连接关系。例如，滑动台架114可通过固定架119或其他固定装置与传送带118固定。例如，传送带118可绕着位于每个导轨104两相对端部的第一滑轮120a和第二滑轮120b(统称“滑轮120”)旋转。靠近座椅102的第一滑轮120a可以是驱动轮120a。驱动轮120a可利用轴承122安装在马达126的输出轴124上。例如，输出轴124可自马达126向外延伸，以连接第一滑轮120a。马达126可以是直流马达，或其他类型的驱动系统，例如蜗杆驱动系统(wormdrivesystem)或飞轮(flywheel)等。
马达126的结构可限制输出轴124的转速，从而限制踏板组106沿着导轨104的移动速度。在一些实施例，每个马达126，通过输出轴124与传送带118，施加固定阻力给对应的踏板组106，因此当使用者愈用力踩踏踏板组106，踏板组106沿着导轨104移动的速度愈快。当使用者踩踏板11使其沿着导轨104往前(远离座椅)移动，马达126会作为产生器(generator)，施加阻力给输出轴124。例如，马达126可使用脉冲宽度调变(pulse widthmodulation)或其他适当技术，调控(增加或减少)施加在输出轴124的阻力值。当踏板组106沿着导轨104达到最远处，控制器130可切换马达126的功能，使其作为马达，将踏板组106沿着导轨104拉回原先靠近使用者的位置。如将会在图4A至图4E所详述，当两个踏板组106互相连接(例如通过缆线连接)，并做往复运动，则马达126不需要将踏板组106拉回原先的位置。取而代之的是，当某一踏板组106往前运动时，会驱使另一踏板组106往其原先位置运动。
马达126可通讯地连接控制器130，其具有软件可提供一或多个操作或阻力模式。如之后将会详尽地介绍，控制器130可提供：速度基准阻力，亦即等动力阻力(isokineticresistance)；速度取决阻力，亦即等渗阻力(isotonic resistance)；连续被动运动(constant passive motion，CPM)模式；主动模式；固定动力模式；及/或其他类型软件控制的阻力模式。在一些实施例，例如，马达126可通过回馈回路，施加等动力阻力给踏板组106。例如，运动装置100可通过感应器，侦测施加在踏板组106上的力，并借以调变马达的速度，以维持选定的工作量。在本实施例，当使用者施加在踏板组106上的力愈大，控制器130可通知马达126，以增加马达的速度，使得使用者感受到较少的阻力。如之后将详述，在其他实施例，踏板组106可操作地连接传送带，例如多V型传送带(poly v belt)或其他类型的传送带，以驱动煞车机构，例如涡电流煞车机构(eddy current brake mechanism)，以提供踏板组106阻力。
在一些实施例，两个踏板组106的结构，使得两者可做相对的往复运动，以模拟自然步行或椭圆运动。例如，当一个踏板组106远离座椅102，则另一个踏板组106接近座椅102。踏板组106之间的连接可通过控制器130。例如，某一踏板组106的运动，可触发另一踏板组106做对应的往复运动。如之后将详述，在其他实施例，通过缆线(例如绳索)、皮带、炼条，或其他可弯曲的驱动元件绕着一或多个滑轮，使得两踏板组106互相连接，并可做一前一后的往复运动。如图1A至图1D的实施例，当每个踏板组106各自具有马达126以独自控制踏板的运动，运动装置100可具有一个装置，以将每个踏板组106移动至其原先位置，亦即接近座椅102的位置。例如，在一些实施例，控制器130可提供这个功能。
在本实施例，运动装置100可具有两个马达126，每个踏板组106连接马达126，每个马达126可独立控制与其连接的踏板组106。例如，当踏板组106受到不同的阻力、速度等，每个马达106可操作在不同的速度。此独立操作模式，特别适用于运动装置100作为复健时。例如，使用者的某一腿的肌力，比另一腿弱，其两腿无法承受相等的阻力。在其他实施例，两个踏板组106被一个共同的马达126所驱动，该马达126同时驱动两个踏板组106及/或施加相同的阻力给两个踏板组106。例如，该马达126可位于两个导轨104之间，并且驱动分别自该马达两侧延伸出的两个输出轴124，该两个输出轴124分别连接一个对应的驱动轮120a。在本实施例，两个踏板组106可通过缆线形成操作上的连接，而输出轴124为单向轴承124，而第一滑轮120a可操作在单向轴承124上；借此，当踏板组106被移动至驱动方向(例如，远离座椅102的方向)，马达126可施加阻力给踏板组106；当踏板组106被移动至非驱动方向(踏板组106朝向座椅102的方向)，不施加阻力，使第一滑轮120自由地旋转，使得踏板组106回到其原先位置。
在其他实施例，也可通过两个启动器108，使踏板组106被独立地向上或向下驱动。此特征可使得某一导轨104的高度不同于另一个导轨104的高度；因此，运动装置100可分别运动两个踏板组106，使其具有不同的椭圆轨迹及/或运动其中一个踏板组106，使其具有线性运动轨迹，且运动另一个踏板组，使其具有椭圆轨迹。此两个启动器108可被协调搭配，使得当两个踏板组106做前后往复运动时，两个导轨104分别向上与向下运动，以模拟椭圆训练机的椭圆运动轨迹。例如，启动器108可通过有线或无线连接的方式，与控制器130做通讯连接，或通过连接机构或枢轴，与控制器130做机械连接。在其他实施例，运动装置100仅包含单一启动器108设置于两个导轨104之间，并通过连接机构分别使得两个导轨104往上或往下运动。在本实施例，两个导轨104的垂直运动高度可以相同。
如图1A至图1C所示，运动装置100可包含第一臂杆128a和第二臂杆128b(统称“臂杆128”)，供给使用者做上半身的锻炼或复健。操作时，使用者坐在座椅102上，手抓住臂杆128，脚放在踏板110上，当踏板110前后运动时，使臂杆128前后摆动。在本实施例，两个臂杆128分别旋转地连接安装于基座101上的驱动轴132与驱动单元(未图标；例如马达及/或煞车机构)。臂杆128可独立操作于踏板组106与马达106，因此臂杆128可独立于使用者下半身的运动，做前后的摆动。例如，在一些实施例，当踏板组106运动时，两个臂杆128可做相反的相对运动，或同时以相同方向运动，或停留在一个固定的位置。与踏板组106类似，臂杆128也可以被操作在独立模式(independent mode)及/或依靠模式(dependent mode)。在独立模式，某一臂杆128可具有与另一臂杆128不同的移动范围及/或阻力等级。例如，控制器130可限制每个臂杆128的活动范围，及/或每个臂杆128可分别连接马达以及煞车机构，以施加所需阻力至所对应的臂杆128。在依靠模式，两个臂杆128具有相同的运动范围。在其他实施例，臂杆128可与踏板组106做通讯的连接或操作的连接，因此臂杆128的运动可配合踏板组106的运动，以模拟天然的步行或踏步运动。例如，第一踏板组106a与第二踏板组106b可通过控制器130(以有线或无线的方式)，与对应的第一臂杆128a与第二臂杆128b做通讯的连接。控制器130可协调它们的运动，使得每个踏板组106与所对应的臂杆128以相同的速度运动。如图4A至图4D将详述，在其他实施例，第一臂杆128a与第二臂杆128b，可通过连接机构，分别与第一踏板组106a与第二踏板组106b做操作的连接。其中，臂杆128与所对应的踏板组106可被同一个马达126所驱动。在其他实施例，运动装置100可具有其他类型的臂杆或手臂运动机构，例如旋转式手臂运动装置(例如手臂式脚踏车)。在另一些实施例，臂杆128可被省略。
根据使用者的体型，座椅102可沿着滑轨134，调整其位置。在一些实施例，座椅102的结构使其可绕着垂直轴旋转，以远离踏板组106，并帮助使用者进出座椅102，例如，从轮椅上下座椅102。例如，释放杆136或其他释放机构，可与座椅102做操作的连接。使用者可以拉、推、或旋转等方式，操作释放杆136，以释放座椅102被限定为面向前方(踏板组)的位置。一旦座椅102被释放后，座椅102可被向左或向右旋转，使其偏离面向踏板组的方位，如图1A的双箭号所示。在一些实施例，座椅102可被旋转180度，使其背向踏板组106，如此有助于病人或使用者上下座椅102。当使用者坐在座椅102上，座椅102可被旋转使其面向导轨104，如此使用者可开始运动。在其他实施例，座椅102可被旋转超过或低于180度，例如，旋转360度、90度，45度等；或者，座椅102的旋转可包含部分或全部绕着水平轴旋转。在一个实施例，当释放杆136被释放，座椅102可被旋转固定在某些预设角度，例如，每隔45度的旋转位置。释放杆136也可以一直被维持在释放的位置，例如持续抬升释放杆136，使得座椅102可被旋转至需要的位置。
在其他实施例，座椅102的背部138可被调整，以适应不同的座椅位置。背部138可连接气压棒及/或加压管(未图示)，根据使用者施加在背部138的压力，调整背部138相对于座椅102底部的相对角度。
如图1A至1C所示，运动装置100可包含使用者介面140，例如显示屏幕及/或触控屏幕，以接收使用者的信息并提供信息给使用者。例如，使用者介面140可提供使用者关于运动与复健的信息，例如燃烧卡路里量、最大耗氧量、瓦特数等。使用者介面140亦可接收信息，以定义运动或复健各种不同的操作参数。例如，使用者可通过使用者介面140，定义或选择运动的范围及/或阻力的等级。在其他实施例，运动装置100可与远距使用者介面，例如手持行动装置或笔记本电脑做通讯连接，借此临床医生可定义运动装置100的操作参数，并且接收使用者运动课程的训练结果数据。
如以上所讨论，踏板组106的运动以及运动装置100的其他特色，可被电子控制系统所控制。此电子控制系统可由控制器130与其软件所提供。在本实施例，控制器130被包覆在使用者介面140内。然而，在其他实施例，控制器130可装设于运动装置100的其他位置，且/或运动装置100可与远距控制器(例如，通过无线连接的方式)做通讯的连接。例如，控制器130可装设于运动装置100之外的位置，使得临床医生可操作运动装置100并从其中接收各种信息。
控制器130可调整运动装置100的各项操作。例如，控制器130可利用脉冲宽度调变驱动马达126，以提供各种不同的操作模式，例如等动力模式、连续被动运动(CPM模式)等。控制器130也可通过利用密闭回路伺服系统控制马达，以提供连续被动运动模式(CPM模式)、等量模式(isometric mode)、控制运动范围模式，及/或其他操作模式。在各种实施例中，控制器130也可改变踏板组106沿着导轨104的运动范围。例如，控制器130可通过定义踏板组106沿着导轨104的起始与终止点，将踏板组106的运动范围，限制为相对较短的步幅。
如先前所讨论，控制器可与启动器108做通讯的连接，以控制踏板组106与脚部的运动范围。例如，控制器130可将启动器108停留在一个固定位置，以提供类似线性踏步的运动，或者，控制器130可控制启动器108使其移动踏板组106，使踏板组106的移动类似椭圆轨迹。控制器130也可根据使用者步幅的长度，改变踏板组106的运动模式。例如，当使用者的步幅较短(亦即，仅沿着导轨104的一部分运动)，则改变运动模式为线性运动模式；当使用者的步幅较长，则逐渐改变为椭圆运动模式。
如图1A所示，控制器130可与各种感应器142(图中仅示意表示)做通讯的连接，以从感应器142接收运动装置100的各种信息。例如，一或多个力矩感应器、位置感应器，及/或其他类型的感应器，可与踏板组106做操作的连接，并将所测信息回馈给控制器130，供其使用在控制马达126或其他元件，例如煞车机构。力矩感应器可设置在踏板110上，用以测量施加在踏板110上的力矩值，而控制器130可根据此信息设定阻力的界限。当超过力矩临界值，则阻力(例如马达126的速度)可被调整，以提供使用者所需的阻力等级及/或保护齿轮箱。在等动力阻力模式，感应器142可侦测使用者施加在踏板组106上的力道大小，并利用控制回路程序，当使用者施加在踏板组106的力较大，则使马达126转速加快以提高踏板组106的阻力，如此踏板组106的速度不会改变。用于感应位置的感应器，可设置在踏板组106及/或导轨104，而控制器130接收这些位置控制器的信息，以决定踏板组106相对于导轨104的位置。控制器130可根据此信息，限制踏板组106沿着导轨104的运动范围。
由感应器142获得的资料，也可以用来得到使用者运动的相关信息。例如，用于侦测踏板组沿着导轨104的线性运动的位置感应器，其所获得的数据，可被用来了解使用者腿部运动的范围。由力矩感应器所获得的数据，可用来了解使用者肌肉与骨骼的强度缺陷。感应器142提供的信息，亦可用来评估使用者的左右对称性，例如，左腿与右腿的运动范围及/或力的差距。此外，感应器142所获得的资料，有助于精确测量卡路里、瓦特数、代谢当量(Metabolic Equivalent)、摄氧量(VO2)，及/或其他相关的运动或复健参数。这些信息可被显示在使用者介面140及/或远距装置，例如临床医生的电脑屏幕。
在如图1A-图1D的运动装置100操作期间，使用者可运动踏板组106为一般椭圆运动模式，此外也可针对其右脚与左脚，独立地选择其操作参数，例如阻力等级。例如，马达126可施加不同的阻力给第一与第二踏板组106。两个启动器108可分别运动导轨104上下，使其具有不同的角度和位置；如此当使用者施力于踏板110，两个踏板组106可具有不同的运动模式。此外，因为两个踏板组106并未做机构上的连接，控制器130可分别通讯两个踏板组106，以独立定义使用者左右脚的运动范围。感应器142可回馈信息给控制器130，以决定运动装置100的操作条件是否需要被修改。例如，感应器142可侦测施加在踏板组106的力矩，是否超过或不及于所需的等级，且控制器130可通讯马达126，根据侦测的力矩值调整每个踏板组106的阻力。运动装置100左右两边的独立控制，可提供客制化的训练与复健计划。
图2是根据本发明一个实施例运动装置的传送带张力机构250的放大立体图。如图2所示，传送带张力机构250具有弹簧直接与传送带218连接，而滑轮220运载传送带218。传送带218可与先前所提，用于驱动踏板组106的传送带118相同；此外/或者，传送带218的细节，如以下说明并参考图4A至4D所示。在各实施例中，传送带218的内表面可具有多个齿或脊252(例如V形脊)。传送带张力机构250可用来取代较贵的导轮(idler wheel)、球轴承(ball bearing)、艾克索(axels)，及/或其他常用于张力输送带的可调整安装板。因此，传送带张力机构250可节省成本。
图3是放大图，显示根据本发明一个实施例的弹簧负荷张力臂360(简称“张力臂360”)作用在传送带318上。张力臂360可使用于本发明任一实施例的运动装置，例如图1A至图1D所述的斜靠式运动装置100，以决定使用者施加在踏板组上的力。操作时，张力臂360通过偏移件，例如弹簧(未图示)，施加往下的力，使得张力臂360上的滚轮366，抵住固定长度的传送带318的中央或靠近中央的部分。传送带318的固定长度，可定义为介于第一滑轮320(或正时滑轮320)与第二滑轮362之间传送带的长度，而张力臂360可施加向下的力至介于第一滑轮320与第二滑轮362之间传送带318的中央区域。当使用者施加力(抵住或推)至在传送带318(例如前述的传送带118)上操作的踏板组(例如前述的踏板组106)，传送带318会被第一滑轮(正时滑轮)320的反作用力拉紧，而传送带318被拉紧会导致张力臂360自传送带318上偏移。张力臂360的测量装置364(示意)，例如电位器(potentiometer)、霍尔感应器(Hall effect sensor)，及/或其他测量装置可侦测此偏移量，而测量的结果可用来决定施加在踏板组上的力。接着，施加在踏板组上的力可被控制器，例如前述的控制器130所利用，也可被其他可调整踏板组阻力、可决定或评估使用者肌肉与骨骼的条件，及/或其他可提供回馈踏板组施力相关信息的装置所利用。
图4A和图4B分别为立体图，显示根据本发明另一个实施例的斜靠式运动装置400(简称“运动装置400”)。图4C是运动装置400的踏板部分的立体放大图。图4D和图4E是立体放大图，显示踏板部分与煞车部分，其中为求清楚表达，踏板被省略。运动装置400可具有与前述运动装置100的类似特征与功能。例如，运动装置400包含座椅402以及一对安装于基座401上的导轨404(例如线性导轨)。每个导轨404运载对应的踏板组406，座椅402可具有释放杆436，使用者可藉以调整座椅402沿着滑轨434的位置，及/或使座椅402绕着垂直轴旋转，使座椅402远离踏板组406，以方便使用者上下座椅402。运动装置400也可具有使用者介面440与控制器430，使用者介面440可接收使用者的信息并提供信息给使用者，控制器430使用软件控制踏板组406的运动、利用踏板组406或导轨404或其他位置的感应器(未图标)侦测各种参数，及/或控制运动装置400的操作。
类似于前述的踏板组106，图4A至图4C的踏板组406可具有踏板410，其与连接臂412连接，而连接臂412与滑动台架414连接。滑动台架412可在对应的导轨404上前后滑动，以提供线性踩踏运动。如图4C与图4D所示，两个踏板组406可通过多个滑轮470与缆线472(例如绳索、钢索等)连接滑动台架414及/或踏板组406的其他部分，使得两个踏板组406做操作上的连接。在本实施例，两个踏板组406操作在依靠模式，如此某一踏板组406的运动会导致另一踏板组406的相对往复运动。例如，当某一踏板组406沿着导轨404往前，另一踏板组406会以相等的移动程度沿着导轨404往后。在其他实施例，两个踏板组406的操作是独立模式，各自操作。
如图4D与4E所示，每个滑动台架414及/或每个踏板组406的另一部分可连接缆线478(绳索或钢索等)的两端499，该缆线478绕着第一滑轮480a与第二滑轮480b，第一滑轮480a靠近所对应导轨404的一端，第二滑轮480b靠近所对应导轨404的另一端。如图4E所示，每条缆线478的两端499可具有配件，例如圆孔眼(eyelet)，与滑动台架414的下端，利用一螺栓或其他固定机构固定。在本实施例，每条缆线478的一端499的该配件，是通过弹簧497与所对应的滑动台架414固定。当踏板组406(图4A-图4C)沿着导轨404前后移动，弹簧497可收紧松弛的缆线478。
如图4E所示，缆线478可绕着第一滑轮480a的螺旋状沟槽481数次，例如两次、三次、五次等。在本实施例，第一滑轮480a是远离座椅102(图4A-图4B)和使用者设置，但在其他实施例，第一滑轮480a可设置在沿着基座401的其他位置，例如设置在靠近使用者的位置。对应两个踏板组406的两个第一滑轮480a，可利用单向轴承484，与轴482做转动的连接。该轴482可连接另一滑轮486，该滑轮486运载第一驱动件488(例如正时皮带)，再转而连接驱动单元或煞车机构493。如图4E所示，第一驱动单元488绕着一毂495，其驱动滑轮489。滑轮489再与转盘490做转动的连接，例如，通过传送带491连接铝制的转盘490。在本实施例，煞车机构493是一个涡电流煞车机构，其应用永久性磁铁，例如四个永久性磁铁至转盘490，利用接近或远离转盘，产生阻力。产生阻力的进一步细节，揭露在美国专利US4,949,993，其说明书并入本文，视为本发明说明书的一部分。在其他实施例，其他类型的煞车机构，例如蜗杆传动(worm drive)、直流马达、飞轮等与其驱动元件也可被使用在提供踏板组406阻力。
如图4A所示，运动装置400还可具有一对臂杆428。使用者可分别握住两臂杆428做前后摆动，以训练其上半身。在本实施例，两个臂杆428与踏板组406是通过多个连接件474与枢轴476做操作上的连接，使得臂杆428的运动，可配合，或者取决于踏板组406的运动。因此，在各实施例中，使用于踏板组406的煞车机构也可应用在臂杆428。在另一些实施例，踏板组406与臂杆428是各自独立操作。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (13)

1.一种斜靠式运动装置，其特征在于，包含：
座椅；
第一导轨设置于该座椅前方，该第一导轨具有一端连接位于座椅前方的第一枢轴；
第一踏板组与该第一导轨做可动的连接，其中该第一踏板组可沿着该第一导轨的纵向运动；
第一启动器与该第一导轨做可动的连接，该第一启动器可使该第一导轨做垂直方向的移动，使得该第一导轨绕着该第一枢轴旋转；当该第一踏板组沿着该第一导轨的纵向做前后运动，且该第一启动器使该第一导轨做垂直方向的运动时，该第一踏板组的运动轨迹为椭圆轨迹；
第二导轨设置于该座椅前方，该第二导轨具有一端连接位于座椅前方的第二枢轴；
第二踏板组与该第二导轨做可动的连接，其中该第二踏板组可沿着该第二导轨的纵向运动；以及
第二启动器与该第二导轨做可动的连接，该第二启动器可使该第二导轨做垂直方向的移动，使得该第二导轨绕着该第二枢轴旋转；当该第二踏板组沿着该第二导轨的纵向做前后运动，且该第二启动器使该第二导轨做垂直方向的运动时，该第二踏板组的运动轨迹为一椭圆轨迹。
2.如权利要求1所述的斜靠式运动装置，其特征在于，其中该第一踏板组与该第二踏板组彼此各自独立地沿着该第一导轨与该第二导轨运动，该斜靠式运动装置更包含使该第一踏板组与该第二踏板组返回至其原先位置的装置，以及控制器与该第一踏板组及该第二踏板组做通讯的连接，其中该控制器可施加不同的阻力等级给该第一踏板组及该第二踏板组。
3.如权利要求1所述的斜靠式运动装置，其特征在于，更包含控制器与该第一踏板组及该第二踏板组做通讯的连接，其中该控制器分别针对该第一踏板组与该第二踏板组沿着所对应的该第一导轨与该第二导轨的纵向，设定起始位置以及终止位置，其中该第一踏板组的起始位置与终止位置，不同于该第二踏板组的起始位置与终止位置。
4.如权利要求1所述的斜靠式运动装置，其特征在于，更包含：
第一马达与该第一踏板组做操作的连接；
第二马达与该第二踏板组做操作的连接；其中该第一马达与该第二马达各自独立操作，该第一马达提供给该第一踏板组阻力，该第二马达提供给该第二踏板组阻力。
5.如权利要求1所述的斜靠式运动装置，其特征在于，更包含马达与该第一踏板组及该第二踏板组做操作的连接，其中该马达同时提供阻力给该第一踏板组与该第二踏板组。
6.如权利要求1所述的斜靠式运动装置，其特征在于，其中该第一踏板组与该第二踏板组彼此做操作的连接，该第一踏板组沿着该第一导轨的运动，取决于该第二踏板组沿着该第二导轨的运动。
7.如权利要求1所述的斜靠式运动装置，其特征在于，更包含臂杆供使用者握住，该臂杆的运动是独立于该踏板组。
8.如权利要求1所述的斜靠式运动装置，其特征在于，更包含：
马达；
驱动轮与该马达做操作的连接；
传送带被该驱动轮运载并与该踏板组做操作的连接，其中该马达利用该驱动轮与该传送带改变该踏板组沿着该导轨纵向运动的阻力；
张力臂施力于该传送带，其中该张力臂偏移于该传送带的程度，与施加于该踏板组上的力的大小有关。
9.一种斜靠式运动装置，其特征在于，包含：
座椅；
线性导轨设置于该座椅前方；
踏板组与该线性导轨做可动的连接，其中当该踏板组沿着该线性导轨前后运动，该踏板组的运动轨迹为椭圆运动轨迹；以及
驱动单元与该踏板组做操作的连接，其中该驱动单元在该踏板组的第一方向上施加阻力，并使该踏板组在第二方向上运动，该第二方向与该第一方向相反；
该驱动单元包含：
马达，具有输出轴；
滑轮设置在该输出轴；以及
驱动件与该滑轮与该踏板组做操作的连接。
10.如权利要求9所述的斜靠式运动装置，其特征在于，其中该滑轮是第一滑轮，该斜靠式运动装置更包含：
第二滑轮，具有螺旋状的沟槽，与该第一滑轮连接；以及
缆线，与该踏板组连接，并被该第二滑轮所运载。
11.如权利要求9所述的斜靠式运动装置，其特征在于，更包含马达与该踏板组做操作的连接，其中该马达的操作用于改变该踏板组沿着该线性导轨前后运动的阻力。
12.如权利要求11所述的斜靠式运动装置，其特征在于，更包含控制器与该马达做通讯的连接，其中该控制器接收使用者的信息，并以连续被动运动模式运动该踏板组。
13.一种斜靠式运动装置，包含：
座椅；
第一导轨设置于该座椅前方，该第一导轨具有一端连接位于该座椅前方的第一枢轴；
第一踏板组与该第一导轨做可动的连接，其中该第一踏板组可沿着该第一导轨的纵向运动；
第二导轨设置于该座椅前方，该第二导轨具有一端连接位于该座椅前方的第二枢轴；
第二踏板组与该第二导轨做可动的连接，其中该第二踏板组可沿着该第二导轨的纵向运动；以及
启动器与该第一导轨及该第二导轨做可动的连接，该启动器可使该第一导轨及该第二导轨做垂直方向的移动，使得该第一导轨绕着该第一枢轴旋转，该第二导轨绕着该第二枢轴旋转；当该第一踏板组沿着该第一导轨的纵向做前后运动、该第二踏板组沿着该第二导轨的纵向做前后运动，且该启动器使该第一导轨及该第二导轨做垂直方向的运动时，该第一踏板组及该第二踏板组的运动轨迹为一椭圆轨迹。
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