CN104720818B - 可分析对称指数的运动装置 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种运动装置，包含飞轮、驱动组，以及分析模块。驱动组用于驱动该飞轮，并包含两个踏板，使用者通过两个踏板驱动飞轮。分析模块利用角度感应器以及霍尔感应器，计算出使用者双脚的对称指数。利用本发明的运动装置与方法，可以分析使用者的对称指数，协助诊断病情，判断病人双脚复健的程度。

Description

可分析对称指数的运动装置

技术领域

本发明是有关于一种运动装置，特别是有关于一种可以分析对称指数的运动装置。

背景技术

飞轮(flywheel)是一种用于储存旋转能量的旋转装置。飞轮本身是一种转动转子，具有固定轴，而能量以“旋转动能”的形式，储存在转子。飞轮具有转动惯量(moment ofinertia)可抵抗转速的改变。旋转动能是正比于转速的平方。

步态分析(Gait Analysis)是用力学的概念，对人体行走的功能状态进行对比分析的一种生物力学研究方法，可用于诊断病情，或康复的程度。一般的运动装置不具有步态分析的功能。对称指数(symmetry index)曾被应用于步态分析，以帮助医生诊断病人双脚的复原情形。

由此可见，上述现有的一般的运动装置不具有步态分析的功能，其在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可分析使用者双脚对称指数(symmetry index)的运动装置。

本发明的目的是采用以下技术方案来实现的。一种运动装置，包含:飞轮；驱动组，驱动该飞轮；该驱动组包含转动轮、连动件、两个曲柄、左右两个踏板，该连动件连接该转动轮和该飞轮，每一个该曲柄的一端连接该转动轮的一个轴，另一端连接一个该踏板；第一磁铁，设置于该转动轮上；以及分析模块，包含角度感应器以及霍尔感应器，该角度感应器测量该飞轮的旋转角度和单位时间的旋转角度，如此可获得该转动轮的旋转角度和单位时间的旋转角度，该霍尔感应器感应该第一磁铁的位置，如此获得该两个踏板的位置，再借由该转动轮的旋转角度和单位时间的旋转角度，得知该两个踏板的转速，再经由比对，得知使用者左右脚的支出功率，并据此计算出使用者的对称指数。

本发明的目的还可采用以下技术措施进一步实现。

较佳的，前述的运动装置，其中该对称指数由下列公式计算而得:

其中W_L为左脚支出功率，W_R为右脚支出功率。

较佳的，前述的运动装置，其中该飞轮设置于组架上，且该飞轮的转轴的一端上具有第二磁铁，该第二磁铁的一个表面具有南磁极和北磁极。

较佳的，前述的运动装置，其中该角度感应器与该组架固定，并对准该飞轮的该转轴。

较佳的，前述的运动装置，还包含架体与坐垫，该架体包含托架和支撑杆，该转动轮固定于该托架上，该坐垫固定于该支撑杆上。

本发明的目的还采用以下技术方案来实现。一种测量对称指数的方法，应用于运动装置，该运动装置包含飞轮、驱动组、第一磁铁、分析模块，该驱动组驱动该飞轮并包含转动轮、连动件、两个曲柄和左右两个踏板，该连动件连接该转动轮和该飞轮，每一个该曲柄的一端连接该转动轮的一个轴，另一端连接一个该踏板，该第一磁铁，设置于该转动轮，该分析模块包含角度感应器以及霍尔感应器，该方法包含：测量该飞轮的旋转角度和单位时间的旋转角度，以获得该转动轮的旋转角度和单位时间的旋转角度；测量该第一磁铁的位置，以获得该两个踏板的位置，再借由该转动轮的旋转角度和单位时间的旋转角度，得知该两个踏板的转速；比对该两个踏板的转速与阻力等级，获得使用者左右脚的支出功率；以及根据使用者左右脚的支出功率，计算出使用者的对称指数。

较佳的，前述测量对称指数的方法，其中该对称指数由下列公式计算而得:

其中W_L为左脚支出功率，W_R为右脚支出功率。

较佳的，前述测量对称指数的方法，其中该飞轮设置于组架上，且该飞轮的一个转轴的一端上具有第二磁铁，该第二磁铁的一个表面具有南磁极和北磁极。

借由上述技术方案，本发明可分析对称指数的运动装置至少具有下列优点及有益效果：根据本发明的运动装置与方法，测量该飞轮的旋转角度和单位时间的旋转角度，以获得该转动轮的旋转角度和单位时间的旋转角度；测量该第一磁铁的位置，以获得该两个踏板的位置，再借由该转动轮的旋转角度和单位时间的旋转角度，得知该两个踏板分别的转速；比对该两个踏板的转速与阻力等级，获得使用者左右脚的支出功率；以及根据使用者左右脚的支出功率，计算出使用者的对称指数。利用本发明的运动装置与方法，可以分析计算使用者的对称指数，协助诊断病情，判断病人双脚复健的程度。

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和图1B显示根据本发明第一较佳实施例的运动装置，其中图1A为侧视图，图1B为立体图。

图2显示根据本发明较佳实施例中角度感应器设置于飞轮的情形。

图3显示根据本发明第二实施例的运动装置。

【主要元件符号说明】

1：运动装置 2：运动装置

10：架体 20：壳体

30：驱动组 302：转动轮

3022：磁铁 304：连动件

306：曲柄 308：踏板

40：飞轮 402：磁铁

404：组架 406：轴

408：支撑片 50：分析模块

502：角度感应器 504：电路板

506：霍尔感应器 60：坐垫

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一种可分析对称指数的运动装置的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

图1A和图1B显示根据本发明第一实施例的运动装置，其中图1A为侧视图，图1B为立体视图。在图1A中，为了清楚表达运动装置的元件，壳体被省略未画出。

如图1A和图1B所示，运动装置1可包含架体10、壳体20、驱动组30、飞轮40、分析模块50、坐垫60。使用者坐在坐垫60上，通过驱动组30驱动飞轮40旋转，而分析模块50用于分析使用者的双脚对称指数。详细说明如后。

在本实施例，驱动组30位于架体10上，可包含但不限于：转动轮302，连动件304、两个曲柄306、两个踏板308等元件。架体10可包含托架102和支撑杆104，转动轮302可固定于托架102上，坐垫60可固定于支撑杆104上。

转动轮302通过连动件304连接并驱动飞轮40。例如，小转动轮(未图示)可与飞轮40同轴连接，而小转动轮通过连动件304连接转动轮302。转动轮302和小转动轮可以是皮带轮、炼轮、齿轮或时规齿轮，而连动件304可以是对应的皮带、齿轮或时规皮带。在本实施例中，转动轮302和小转动轮为皮带轮，而连动件304为皮带。

此外，每个曲柄306的一端连接转动轮302的转轴，另一端连接踏板308。使用者坐在坐垫60上，左右脚分别放在踏板308上。当使用者模拟骑踏车的动作时，转动轮302通过连动件304带动飞轮40旋转。在本实施例中，飞轮40可进行双向，顺时针以及逆时针方向的旋转。

在本实施例中，分析模块50可包含角度感应器(angle sensor)502、霍尔感应器(hall sensor)506，以及电路板504。角度感应器502用于测量飞轮40的旋转角度，霍尔感应器506用于测量左右踏板308的位置，所测得的结果可传递至电路板504。图2显示角度感应器502设置于飞轮40的情形。飞轮40被装置于飞轮40的支撑片408上，飞轮40的轴406上设有磁铁402，磁铁402的一面同时具有N极和S极。角度感应器502固定于组架404上，其中心对准磁铁402。

请参阅图1A，霍尔感应器506固定于托架102上，转动轮302上设置有磁铁3022，磁铁3022会跟随转动轮302一起转动。霍尔感应器506可用于测量左右踏板308的位置，再根据角度感应器502的测量结果，据此计算出左右踏板308的转速(rpm或其他单位)，说明如下。

首先，预先决定磁铁3022的某一位置为起始位置，再根据角度感应器502和霍尔感应器506，可获知磁铁3022以及左右踏板308的位置。例如，如果以磁铁3022通过霍尔感应器506的位置，定义为磁铁3022以及左右踏板308的起始位置。接着，由角度感应器502测量得到飞轮40的旋转角度或单位时间的旋转角度，经由飞轮40与转动轮302的转速比，换算得到转动轮302的旋转角度或单位时间的旋转角度。例如，若飞轮与转动轮的转速比为9:1，则飞轮40旋转225度，转动轮302旋转25度。而根据磁铁3022和霍尔感应器506的距离，霍尔感应器506感应到不同的磁通量，如此可测得磁铁3022的位置，由于磁铁3022和左右踏板308的相对位置为固定不变，借此可换算得左右踏板308的位置。测量旋转角度和踏板位置时，同时记录时间。并且，由于转动轮302所转动的一圈中，分别有半圈是由左右踏板所贡献，由于已经获得左右踏板308的位置与时间关系，经由换算，可分别得知左右踏板308的转速(rpm)。

接着，由表1，根据目前运动装置1所操作的阻力等级，经由左右踏板308的转速，可得知使用者左脚和右脚所支出的功率。值得注意的是，表1仅为示例，并非用于限定本发明。此类型的图表，是由实验分析或模拟而得，可适用于一个或多个机型的运动装置。

单位：瓦特(watt，w)

表1

接着，利用左右脚的支出功率，经由下列公式，可计算出使用者的对称指数(symmetry index):

其中W_L为左脚支出功率，W_R为右脚支出功率。

以上所述计算程序可在分析模块50，例如电路板504内进行，但也可在其他元件，例如操作面板内进行。所获得的对称指数可显示于操作面板上。

上述结构与程序可应用于其他类型的运动装置，不限于如图1A和1B所示的运动装置。

图3为立体视图，显示根据本发明第二实施例的运动装置。在图3中，为了清楚表达运动装置的元件，壳体被省略未画出。

如图3所示，运动装置2可包含架体10、驱动组30、飞轮40、分析模块50、坐垫60。各元件的功能与实施程序可与第一实施例相同或类似，不再赘述。

熟悉本领域的技术人士可对本发明实施例做各种修饰、变换或替更，这些都属于本发明的范围。例如，在本发明其他实施例中，转动轮302与飞轮40可整合成一个单一轮，此时角度感测器502和磁铁3022皆可设置在此单一轮上，而连动件304可省略。

除非特别说明，一些条件句或字词，例如“可以(can)”、“可能(could)”、“也许(might)”或“可(may)”，通常是试图表达本案实施例具有的，但是也可以解释成可能不需要的特征、元件或步骤。在其他实施例中，这些特征、元件或步骤可能是不需要的。

Claims (8)

1.一种运动装置，其特征在于其包含:

飞轮；

驱动组，驱动该飞轮；该驱动组包含转动轮、连动件、两个曲柄、左右两个踏板，该连动件连接该转动轮和该飞轮，每一个该曲柄的一端连接该转动轮的一个轴，另一端连接一个该踏板；

第一磁铁，设置于该转动轮上；以及

分析模块，包含角度感应器以及霍尔感应器，该角度感应器测量该飞轮的旋转角度和单位时间的旋转角度，如此可获得该转动轮的旋转角度和单位时间的旋转角度，该霍尔感应器感应该第一磁铁的位置，如此获得该两个踏板的位置，再借由该转动轮的旋转角度和单位时间的旋转角度，得知该两个踏板的转速，再经由比对转速与该两踏板的阻力等级，得知使用者左右脚的支出功率，并据此计算出使用者的对称指数；

其中，该两个踏板的位置与转速的获得，包含：预先决定该第一磁铁的某一位置为起始位置，根据该第一磁铁和该霍尔感应器的距离，该霍尔感应器感应到不同的磁通量，如此可测得该第一磁铁的位置，由于该第一磁铁和左右两个踏板的相对位置为固定不变，借此可换算得左右两个踏板的位置，该角度感应器的测量包含同时记录时间，并且由于该转动轮所转动的一圈中，分别有半圈是由左右踏板所贡献，借由已经获得的该左右两踏板的位置与时间关系，经由换算得到该左右两个踏板的转速。

2.如权利要求1所述的运动装置，其特征在于其中该对称指数由下列公式计算而得:

其中W_L为左脚支出功率，W_R为右脚支出功率。

3.如权利要求1所述的运动装置，其特征在于其中该飞轮设置于组架上，且该飞轮的一个转轴的一端上具有第二磁铁，该第二磁铁的一个表面具有南磁极和北磁极。

4.如权利要求3所述的运动装置，其特征在于其中该角度感应器与该组架固定，并对准该飞轮的该转轴。

5.如权利要求1所述的运动装置，其特征在于该运动装置还包含架体与坐垫，该架体包含托架和支撑杆，该转动轮固定于该托架上，该坐垫固定于该支撑杆上。

6.一种测量对称指数的方法，应用于运动装置，其特征在于该运动装置包含飞轮、驱动组、第一磁铁、分析模块，该驱动组驱动该飞轮并包含转动轮、连动件、两个曲柄和左右两个踏板，该连动件连接该转动轮和该飞轮，每一个该曲柄的一端连接该转动轮的一个轴，另一端连接一个该踏板，该第一磁铁，设置于该转动轮上，该分析模块包含角度感应器以及霍尔感应器，该方法包含：

测量该飞轮的旋转角度和单位时间的旋转角度，以获得该转动轮的旋转角度和单位时间的旋转角度；

测量该第一磁铁的位置，以获得该两个踏板的位置，再借由该转动轮的旋转角度和单位时间的旋转角度，得知该两个踏板的转速，该两个踏板的位置与转速的获得，包含：预先决定该第一磁铁的某一位置为起始位置，根据该第一磁铁和该霍尔感应器的距离，该霍尔感应器感应到不同的磁通量，如此可测得该第一磁铁的位置，由于该第一磁铁和左右两个踏板的相对位置为固定不变，借此可换算得左右两个踏板的位置，该角度感应器的测量包含同时记录时间，并且由于该转动轮所转动的一圈中，分别有半圈是由左右踏板所贡献，借由已经获得的该左右两踏板的位置与时间关系，经由换算得到该左右两个踏板的转速；

比对该两个踏板的转速与阻力等级，获得使用者左右脚的支出功率；以及

根据使用者左右脚的支出功率，计算出使用者的对称指数。

7.如权利要求6所述的测量对称指数的方法，其特征在于其中该对称指数由下列公式计算而得:

其中W_L为左脚支出功率，W_R为右脚支出功率。

8.如权利要求6所述的测量对称指数的方法，其特征在于其中该飞轮设置于组架上，且该飞轮的一个转轴的一端上具有第二磁铁，该第二磁铁的一个表面具有南磁极和北磁极。