CN107174784A - 可双向运动的电动跑步机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可双向运动的电动跑步机，供运动者在可循环绕转的一环状带体上进行原地走路或跑步运动，而且该跑步机可被选择以一正向运动模式或以一反向运动模式运作，在反向运动模式下，跑步机的控制单元控制驱动装置使环状带体的顶面由后向前滑动，让运动者进行模拟倒退走路的运动，在运动过程中，当一侦测装置侦测到运动者进入正常运动范围前方的预设警戒区时，会引发控制单元的一反应机制，控制驱动装置使环状带体减缓或停止转动；在正向运动模式下，控制单元控制驱动装置使环状带体的顶面由前向后滑动，并且停用前述反应机制。

Description

可双向运动的电动跑步机

技术领域

本发明与运动器材有关，进一步而言，是关于“跑步机”(注：英文为“treadmill”，基于其整体功能，应可称为“走步或跑步机”，但本案中统称为“跑步机”)。

背景技术

在运动健身领域及医疗复健领域，跑步机是一种十分常见的运动器材，而无论是健身用或复健用，各种跑步机基本上都具有一运动平台(俗称跑步台)，前述运动平台上设有一可循环绕转的环状带体(俗称跑步带)，供运动者在前述带体上进行原地走路或跑步运动，进而，在现今主流的电动跑步机(注：以下的“跑步机”均指电动跑步机，不再特别强调)，用于驱转环状带体的驱动装置通常设在前述运动平台的前端，而且在运动平台前端的上方设有一主要作为人机界面的控制台，前述控制台内设有与前述驱动装置电性连接的控制单元，可依据预设程序或即时指令控制前述驱动装置，使环状带体以预定速度循环绕转，供运动者以对应速度慢走、快走、慢跑或快跑。一般来说，跑步机供人运动时，前述驱动装置中的马达会以一固定旋向(姑且称之正旋向)运转，对应驱动环状带体沿一预定方向(姑且称之顺转方向)循环绕转，也就是使环状带体的顶面由前向后滑动，让运动者面向跑步机的前方(等于面向前述控制台)进行模拟向前走路或向前跑步的运动。

另一方面，相较于正常向前走路，在平地上倒退走路具有诸如关节负荷较小、肌肉活动量较大、脚部容易缓冲、可训练不同部位的肌肉及不同神经等多重好处，因此，人们也想到可以在跑步机上进行类似运动以获得同等效果。有些人会利用非正规的跑步机使用方式达到倒退走路的目的，也就是，在平常的跑步机上，使环状带体以较慢的速度顺向绕转，运动者站在前述带体上但面向跑步机的后方(等于背对前述控制台)，因为对此时的运动者而言，带体的顶面持续由其后方向前滑动，所以运动者能够在此状态下进行模拟倒退走路的运动。事实上，目前已有一些跑步机提供有专门用于进行倒走运动的使用模式(以下称“反向运动模式”)，在该模式下，前述控制单元会控制驱动装置的马达以相反于前述正旋向的旋向运转，对应驱动环状带体沿相反于前述顺转方向的方向循环绕转，也就是使环状带体的顶面由运动平台的后端向前端滑动，让运动者保持面向跑步机的前方进行模拟倒退走路的运动。

再来谈到跑步机的使用安全，均知，在跑步机上进行模拟向前走路或向前跑步的运动时，如果运动者因为体力不济或一时分心，走路或跑步速度没有跟上环状带体顶面的滑动速度，运动者就会相对于运动平台实际后退，而一旦退到运动平台的最后端，就可能发生滑出或跌下运动平台，甚至趴倒在运转中的环状带体上等会造成伤害的意外。为了尽量避免上述意外的发生，一般在跑步机的控制台上都会设置一紧急开关及/或一安全夹，前述紧急开关供运动者在紧急状况下主动按压触发，当紧急开关被触发时，前述控制单元便会控制驱动装置停止驱动环状带体。前述安全夹则是用来夹在运动者的衣服正面，而且安全夹与控制台之间连系着一条适当长度的绳索，当运动者后退超过预设距离而使得绳索前端(例如设有插销或磁铁)脱离控制台或是扯动一开关时，控制单元即会控制驱动装置停止驱动环状带体。此外，在已知技术中，跑步机也可能利用红外线、超声波、踩踏感测、影像辨识等手法侦测运动者在运动平台上的前后位置，只要侦测到运动者后退至正常运动范围后方的预设警戒区，就会引发控制单元的安全反应机制，控使环状带体减缓或停止转动。

接着讨论在跑步机上进行倒走运动时的安全性。可想象地，当环状带体的顶面是由运动者的后方向前滑动时，如果运动者倒退走路的速度低于环状带体顶面的滑动速度，运动者就会相对于运动平台往其面对的方向实际前进。在前述非正规的跑步机使用方式，运动者往其面对的方向前进，意味着运动者朝着运动平台的后端前进，此时，因为运动者背对控制台，所以即便控制台上设有紧急开关也派不上用场，其结果很可能就是运动者滑出或跌下运动平台，甚至跌坐或躺倒在运转中的环状带体上，十分危险。虽然说，如果跑步机具有前述安全夹(此时改成夹在运动者的衣服背面)或是任何可以侦测运动者进入运动平台后端警戒区的装置，也可能达到适时停止环状带体运转、防止运动者滑出平台后端的目的，但毕竟运动者在整个倒走运动中完全无法观看到操作控制台，而且也无法正常捉握跑步机的(通常设在机台前半部的)握把或扶手，所以难以安心、安全地进行及停止倒走运动，总之，这种非正规的跑步机使用方式终究只是少数人的危险尝试，不被建议使用。

另一方面，对于前述具有“反向运动模式”的跑步机而言，因为在进行倒走运动时，环状带体的顶面是由运动平台的后端向前端滑动，所以，如果运动者倒退走路的速度低于环状带体顶面的滑动速度，运动者就会实际逼近前方的控制台，若未及时后退，可能发生身体撞上控制台、脚步被推出环状带体的前方(例如踩到运动平台前端的驱动装置护盖上)，因而绊倒或跌坐在运转中的环状带体上等意外。当然，运动者可以在自觉危险时主动按压前述紧急开关，使环状带体紧急停止(注：具有“反向运动模式”的跑步机通常都设有紧急开关，而前述安全夹在此使用模式下没有作用)。不过，有时运动者可能因为自信而迟误了按压紧急开关的时机，或是在慌乱之中没能在第一时间按下紧急开关，使得上述意外仍然发生。尤其是作为复健用途的倒走运动，因为运动者(复健者)可能反应较慢或动作较不灵活，更无法被期待能及时按下紧急开关，所以通常需要有人在旁观护并保持警戒，一旦运动者过度趋前便代为控制减速或紧急停止。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种电动跑步机，其可被选择以一正向运动模式或以一反向运动模式运作，前述正向运动模式供运动者面向跑步机的前方进行模拟向前走路或向前跑步的运动，前述反向运动模式供运动者面向跑步机的前方进行模拟向后走路的运动；前述跑步机在供运动者进行模拟向后走路的运动时，能提供高于以往的安全保障，降低因为运动者前进到正常运动范围前方而导致意外发生的可能性，或至少减轻可能造成的伤害；其中，为了反向运动模式下的安全性所设的机制并不会影响正向运动模式的正常运行及使用。

为达到上述目的，本发明所提供的一种可双向运动的电动跑步机，其特征在于包含有：一运动平台，具有一架体及一可在所述架体上循环绕转的环状带体，所述环状带体的顶面形成一能沿前后方向滑动的运动面，供一运动者在所述运动面上进行走路或跑步运动；所述运动平台的上方预设有一警戒区，所述警戒区的位置比所述运动面的前后长度的中央更靠前方；一驱动装置，具有一马达，所述马达与所述环状带体动力连接，能驱动所述环状带体循环绕转；一紧急开关，设在所述运动平台的上方，供所述运动者主动以其手部触发；一侦测装置，用于侦测所述运动者是否进入所述警戒区；一控制单元，与所述驱动装置、所述紧急开关及所述侦测装置电性连接；所述控制单元能控制所述驱动装置，使所述驱动装置驱动所述环状带体以预定转向及预定转速循环绕转；所述控制单元具有一第一反应机制及一能依状况决定启用或停用的第二反应机制，所述第一反应机制是指当所述紧急开关被触发时，所述控制单元会控制所述驱动装置使所述环状带体减缓或停止转动；所述第二反应机制是指当基于所述侦测装置的侦测判定所述运动者进入所述警戒区时，所述控制单元会控制所述驱动装置使所述环状带体减缓或停止转动；所述电动跑步机能被选择以一正向运动模式或以一反向运动模式运作；在所述正向运动模式下，所述控制单元控制所述驱动装置使所述环状带体的运动面由前向后滑动，并且启用所述第一反应机制及停用所述第二反应机制；在所述反向运动模式下，所述控制单元控制所述驱动装置使所述环状带体的运动面由后向前滑动，并且一并启用所述第一反应机制及所述第二反应机制。

其中，所述警戒区位在所述运动面的上方空间中。

为达到上述目的，本发明还提供了另一技术方案：一种可双向运动的电动跑步机，其特征在于包含有：一运动平台，具有一架体及一能在所述架体上循环绕转的环状带体，所述环状带体的顶面形成一能沿前后方向滑动的运动面，供一运动者在所述运动面上进行走路或跑步运动；所述运动平台的上方预设有一第一警戒区及一第二警戒区，所述第一警戒区的位置比所述运动面的前后长度的中央更靠后方，所述第二警戒区的位置比所述运动面的前后长度的中央更靠前方；一驱动装置，具有一马达，所述马达与所述环状带体动力连接，能驱动所述环状带体循环绕转；一侦测单元，具有一第一侦测机能及一第二侦测机能，所述第一侦测机能用于侦测所述运动者是否进入所述第一警戒区，所述第二侦测机能用于侦测所述运动者是否进入所述第二警戒区；一控制单元，与所述驱动装置及所述侦测单元电性连接；所述控制单元能控制所述驱动装置，使所述驱动装置驱动所述环状带体以预定转向及预定转速循环绕转；所述控制单元具有能分别依状况决定启用或停用的一第一反应机制及一第二反应机制，所述第一反应机制是指当基于所述第一侦测机能的侦测判定所述运动者进入所述第一警戒区时，所述控制单元会控制所述驱动装置使所述环状带体减缓或停止转动；所述第二反应机制是指当基于所述第二侦测机能的侦测判定所述运动者进入所述第二警戒区时，所述控制单元会控制所述驱动装置使所述环状带体减缓或停止转动；所述电动跑步机能被选择以一正向运动模式或以一反向运动模式运行；在所述正向运动模式下，所述控制单元控制所述驱动装置使所述环状带体的运动面由前向后滑动，并且启用所述第一反应机制及停用所述第二反应机制；在所述反向运动模式下，所述控制单元控制所述驱动装置使所述环状带体的运动面由后向前滑动，并且启用所述第二反应机制及停用所述第一反应机制。

其中，所述第一警戒区及所述第二警戒区均位于所述运动面的上方空间中。

所述侦测单元具有二侦测装置，其中一所述侦测装置具有所述第一侦测机能，另一所述侦测装置具有所述第二侦测机能。

所述侦测单元具有一侦测装置，所述侦测装置同时具有所述第一侦测机能及所述第二侦测机能。

所述电动跑步机还包含有一紧急开关，所述紧急开关设在所述运动平台的上方，供所述运动者主动以其手部触发；所述控制单元也与所述紧急开关电性连接，而且，无论在所述正向运动模式下或在所述反向运动模式下，当所述紧急开关被触发时，所述控制单元会控制所述驱动装置使所述环状带体减缓或停止转动。

为达到上述目的，本发明还提供了第三技术方案：一种可双向运动的电动跑步机，其特征在于包含有：一运动平台，具有一架体及一能在所述架体上循环绕转的环状带体，所述环状带体的顶面形成一能沿前后方向滑动的运动面，供一运动者在所述运动面上进行走路或跑步运动；所述运动平台的上方预设有一警戒区，所述警戒区的位置比所述运动面的前后长度的中央更靠前方；一驱动装置，具有一马达，所述马达与所述环状带体动力连接，能驱动所述环状带体循环绕转；一侦测装置，用于侦测所述运动者是否进入所述警戒区；一控制单元，与所述驱动装置及所述侦测装置电性连接；所述控制单元能控制所述驱动装置，使所述驱动装置驱动所述环状带体以预定转向及预定转速循环绕转；所述控制单元具有一能依状况决定启用或停用的反应机制，所述反应机制是指当基于所述侦测装置的侦测判定所述运动者进入所述警戒区时，所述控制单元会控制所述驱动装置使所述环状带体减缓或停止转动；所述电动跑步机能被选择以一正向运动模式或以一反向运动模式运行；在所述正向运动模式下，所述控制单元控制所述驱动装置使所述环状带体的运动面由前向后滑动，并且停用所述反应机制；在所述反向运动模式下，所述控制单元控制所述驱动装置使所述环状带体的运动面由后向前滑动，并且启用所述反应机制。

其中，所述警戒区位于所述运动面的上方空间中。

所述控制单元还具有另一反应机制，所述另一反应机制至少在所述正向运动模式下被启用，是指当收到一预设讯号时，所述控制单元会控制所述驱动装置使所述环状带体减缓或停止转动。

采用上述技术方案，当运动者在前述反向运动模式下进行模拟倒退走路的运动时，只要被侦测到其进入位于正常运动范围前方的前述警戒区，环状带体就会减速或紧急停止，以避免发生意外或减轻可能造成的伤害；另一方面，当运动者在前述正向运动模式下进行模拟向前走路或向前跑步的运动时，因为前述警戒区的全部或局部可能位于此时的正常运动范围内，或是邻近正常运动范围的前端，运动者进入属于正常或常有的现象，或至少不是因为运动者运动速度慢于环状带体转动速度的结果，所以环状带体不需减速或紧急停止。

附图说明

图1是本发明第一较佳实施例的跑步机的立体图。

图2是本发明第一较佳实施例的跑步机的后视图。

图3是本发明第一较佳实施例的跑步机的侧视图，并且示意前述跑步机以正向运动模式运作。

图4是本发明第一较佳实施例的跑步机的侧视图，并且示意前述跑步机以反向运动模式运作。

图5是本发明第二较佳实施例的跑步机的后视图。

图6是本发明第二较佳实施例的跑步机的侧视图，并且示意前述跑步机以反向运动模式运作。

图7是本发明第三较佳实施例的跑步机的侧视图，并且示意前述跑步机以正向运动模式运作。

图8是本发明第三较佳实施例的跑步机的侧视图，并且示意前述跑步机以反向运动模式运作。

图9是本发明第四较佳实施例的跑步机的立体图。

具体实施方式

以下通过若干较佳实施例示范说明本发明具体实施时的可能结构、运作及功效。首先请参阅图1至图4所示，分别为本发明第一较佳实施例的跑步机100的立体图、后视图及两种运动模式下的侧视图，其中，后视图是由跑步机100的后方观察，侧视图是由跑步机100/运动者S的左侧观察。跑步机100在外观构成上与一般常见的跑步机基本相同，主要包含有一运动平台110、由运动平台110左、右二侧向上挺立的对称二支柱130、固定在二支柱130顶端的对称二扶手140及一控制台(console)150等。

运动平台110具有一概呈长方形框架的架体111，其长度二端分别对应于跑步机100的前端及后端；一长方形板体(俗称跑步板，图中未示)通过若干弹性支撑体(图中未示)支撑在架体111上，前述板体的前方及后方分别有一前滚筒112及一后滚筒113依左右轴向枢设在架体111上(如图3、图4所示)，能各自在架体111上原地旋转；一环状带体114以适当紧度环套在前滚筒112及后滚筒113上，并且绕过前述板体的顶侧及底侧；由此，环状带体114可在架体111上循环绕转，而环状带体114的顶面115形成一可承载运动者S并沿前后方向滑动的运动面，供运动者S在运动面115上进行原地走路或跑步运动。

在先前技术中，多数跑步机的运动平台可能被以电动或手动方式调整其相对于地面的角度，易言之，运动者可依使用需求将前述运动面调整成水平状或呈现预定仰角(或俯角)，以分别模拟在平地或不同斜坡上运动。本发明的跑步机也可采用能被调整角度的运动平台，事实上，本实施例中的运动平台110前端便设有一用于驱动运动平台110改变角度的电控机构(图中未示)，但由于相关结构及动作属于先前技术，且其存在与否并不影响本发明的功效，因此省略描述。本案各图中的运动面均呈水平状态，只是示范跑步机的典型使用方式，并非限定本发明的应用型态，换言之，在使用本发明的跑步机时，无论是模拟向前运动或模拟向后运动，依据使用需求的不同，前述运动平台的运动面可能被调整成前、后二端等高、前端高于后端、或是前端低于后端。

运动平台110的前端设有一护盖116，除了覆盖着用于驱动运动平台110改变角度的前述电控机构，还覆盖着用于驱动环状带体114循环绕转的一驱动装置120及相关电力系统。驱动装置120主要包含一与环状带体114动力连接的马达121，本实施例采用先前技术中常见的传动方式，即，马达121的马达轴上固设一小皮带轮122，前滚筒112的一端固设一大皮带轮123，二皮带轮122、123之间环套一传动皮带124；由此，如图3所示，当马达121被控制以一正旋向(图中的顺时钟方向)R1运转时，前滚筒112会以较低的转速、较高的扭力同向旋转，对应驱动环状带体114以一顺转方向D1循环绕转，使环状带体114的顶面/运动面115由前向后滑动；相反地，如图4所示，当马达121被控制以相反于前述正旋向的一反旋向(图中的逆时钟方向)R2运转时，前滚筒112会以较慢的转速、较高的扭力同向旋转，对应驱动环状带体114以相反于前述顺转方向的一逆转方向D2循环绕转，使环状带体114的顶面/运动面115由后向前滑动。本发明中的驱动装置可以采用先前技术中任何可用于驱动环状带体循环绕转的装置，但其中通常要有一颗能够双向运转的马达。

对称二支柱130的底端分别固接在运动平台110的架体11的左、右二侧边，固接位置大致对应于运动面115的前端。在本实施例中，各支柱130是由下往上同时往后直线延伸(大约倾斜60度)，换言之，越往支柱130的顶端越偏靠后方。

作为本实施例的跑步机100的特征之一，右侧支柱130的内侧设有上、下二红外线发射元件181、182，而左侧支柱130的内侧设有上、下二红外线接收元件183、184，其中，较高的红外线发射元件181与红外线接收元件183左右相对，高度大致对应于一般人站在运动面115上时的大腿范围，而且前后位置相对靠后；较低的红外线发射元件182与红外线接收元件184左右相对，高度大致对应于一般人站在运动面115上时的小腿范围，而且前后位置相对靠前。如图1、图2中示意，右侧支柱130上的各红外线发射元件181、182可分别向正左方射出一道红外线IR，如果中间没有受到遮挡，左侧支柱130上的各红外线接收元件183、184可分别收到对应的红外线发射元件181、182所射出的红外线IR；换言之，当红外线发射元件181、182有射出红外线IR，但红外线接收元件183、184却没收到，即表示二者之间有物体遮挡。

对称二扶手140分别固接在左、右二支柱130的顶端，各自沿前后方向水平延伸，高度大致对应于一般人站在运动面115上时的腰部或腹部高度，供运动者S需要时双手向两旁扶握。在本实施例中，扶手140后端所在的前后位置大致对应于运动面115的长度中间位置；但在本发明的其他实施例(无图)，左、右二扶手可能向后延伸至对应于运动平台后端的位置(此时，扶手的后端通常需要另一纵向支柱支撑)，即，跑步机侧边扶手的长度完整对应于运动面的长度。

控制台150固接在左、右二扶手140的前端之间，而且大致位于运动平台110前端的护盖116的上方。控制台150上设有若干输入界面151及显示界面152，前者供运动者S手动输入指令，后者用于显示供运动者S观看的资讯。

在控制台150的后侧(即比较靠近扶手140、运动者S的一侧)，大致对应于运动面115的前端的上方、而且高度同于扶手140的位置，另外设有概沿左右方向延伸、供运动者S需要时伸手向前捉握的左、右二握把145。

在控制台150的后侧的宽度中央位置设有一紧急开关160，本实施例是采用往复式开关(或称暂时开关)，其顶部设有宽大的偏转式按压盖，供运动者S在紧急状况下主动用手按压触发。此外，一安全夹172连接在一具有预设长度的绳索174的一端(后端)，绳索174的另一端(前端)由紧急开关160的下方与前述按压盖系接，当绳索174被往后拉扯时，紧急开关160的按压盖会受到拉动而使开关触发。紧急开关160及安全夹172套件属于先前技术，例如已被实际应用在本申请人(乔山健康科技股份有限公司)销售中的“Matrix T50x”跑步机上。当然，本发明的跑步机可以采用先前技术中的各种紧急开关及安全夹套件替代上述结构，例如，紧急开关可能采用交替式开关(或称锁定开关)，也可能采用触摸式开关或接近感应器(proximity sensor)，甚至可将紧急开关设在用于让运动者握在手中的有线或无线控制器上，另一方面，安全夹的绳索可能采用前端与控制台之间为可脱离式(例如使用插销或磁铁)连接，当绳索被往后拉扯而脱离控制台时便会触发一开关电路。所谓开关的“触发”，包含使一电子回路产生短路(通路)或断路，或是使电性状态由某位阶改变成另一位阶，例如电压、电流、电阻或电容等的改变。

控制台150内部设有一控制单元(图中未示)，前述控制单元是指能以预定方式处理跑步机100的各种电性讯号的相关硬件、软件、韧体总成，实际上通常以一内置特定程序的微控制器(MCU)作为处理核心，而且相关电路及元件会集成于一或复数电路板上。控制单元与前述电控机构(用于改变运动平台110的角度，图中未示)、驱动装置120、输入界面151、显示界面152、紧急开关160、红外线发射元件181、182及红外线接收元件183、184电性连接。控制单元可控制驱动装置120的马达121的驱动电路，包含命令马达121开始或停止运转，以及控制运转的转向及转速，就结果而言，就是使驱动装置120驱动环状带体114以预定转向(即前述顺转方向D1或前述逆转方向D2)及预定转速循环绕转。此外，控制单元还可接收及处理来自输入界面151的指令或资料、控制显示界面152的显示内容、接收来自紧急开关160的电路讯号(监控其是否被触发)、控制红外线发射元件181、182发射红外线、以及接收来自红外线接收元件183、184的电路讯号(监控其是否收到红外线)。

跑步机100可被选择以一正向运动模式或以一反向运动模式运作，简单来讲，正向运动模式用于供运动者S进行模拟向前走路或向前跑步的运动，反向运动模式用于供运动者S进行模拟向后走路(甚至向后跑步)的运动。运动者S可通过控制台150上的输入界面151选择其要使用的运动模式。当以正向运动模式运作时，如图3所示，前述控制单元控制驱动装置120使环状带体114以顺转方向D1循环绕转，也就是驱使运动面115由前向后滑动，要求运动者S配合向前跨步运动；当以反向运动模式运作时，如图4所示，前述控制单元控制驱动装置120使环状带体114以逆转方向D2循环绕转，也就是驱使运动面115由后向前滑动，要求运动者S配合向后跨步运动。关于环状带体114的转速控制、运动平台110的角度控制、速度与角度的程序化(时序性)控制等，因不属于也不影响本发明，故不多作说明。

图3示意跑步机100在正向运动模式下，运动面115上的一运动者S面向跑步机100的前方进行模拟向前走路的运动。如图中所示，基于正确的使用方式，运动者S在运动之前已将安全夹172夹在其衣服正面的适当位置。在正向运动模式下，无论是进行走路或跑步运动，运动者S的身体一般会位于运动面115上方空间的前半部或至少中间位置，使其脚步与运动面115的后缘保持一段安全距离(例如运动面115长度的大约三分之一)，而且安全夹172的绳索174呈现松弛弯垂状态。在运动过程中，如果运动者S因为体力不济或一时分心，向前走路或跑步的速度慢于运动面115向后滑动的速度，运动者S就会相对于运动平台110实际后退；因为安全夹172固定在运动者S身上，所以运动者S后退等于将绳索174向后拉扯；当运动者S后退至可能发生危险的预设警戒位置(如图3中以假想线绘示的运动者S'所在位置)，也就是安全夹172的绳索174被完全拉直时(如图3中以假想线绘示的安全夹172'及绳索174')，绳索174'前端便会触发紧急开关160；当前述控制单元监控到紧急开关160被触发，就会立刻使驱动装置120的马达121停止运转，让环状带体114在最短时间内停止转动，以避免发生意外。

在上述机制中，安全夹172、绳索174以及紧急开关160的开关电路构成一第一侦测装置，用于侦测运动者S是否进入正常运动范围后方的一预设警戒区(以下称第一警戒区)，概略而言，上述范例是侦测运动者S的上半身(配戴安全夹172的位置)是否进入运动面115上方空间的大约后端三分之一，当第一侦测装置侦测到运动者S进入第一警戒区时，会发出一电性讯号给前述控制单元，或者说，前述控制单元可基于第一侦测装置的某电性状态得知或判定侦测结果。在先前技术中，上述安全夹套件是最常被用来侦知运动者后退过度的装置及手法，但本发明的跑步机可能采用其他型式的侦测装置，后文中会再举例说明。

当然，除了通过前述侦测动作以在明显危急时紧急停止，在上述运动过程中，如果运动者S自己觉得危险或有需要立刻停止运动，也可主动用手按压紧急开关160，使驱动装置120立刻停止驱动环状带体114。这里该说明的是，如同先前技术中的部分跑步机，本发明的跑步机可能只有设置安全夹套件(或其他可侦知运动者后退过度的侦测装置)，而没有设置紧急开关。反之，如同先前技术中的部分跑步机，本发明的跑步机可能只有设置紧急开关，而没有设置安全夹套件(或任何可侦知运动者后退过度的侦测装置)，也就是说，在正向运动模式下，没有侦测装置可侦测运动者的前后位置以适时紧急停止，运动者必须自行通过紧急开关160下令停止运转。

图4示意跑步机100在反向运动模式下，运动面115上的一运动者S面向跑步机100的前方进行模拟向后走路的运动。在反向运动模式下，运动者S无需配载安全夹172。与正向运动模式下的状况恰好相反，倒走中的运动者S的身体一般会位于运动面115上方空间的后半部或至少中间位置，使其脚步与运动面115的前缘(或运动面115与护盖116的交界处)保持一段安全距离(例如运动面115长度的大约三分之一)。当跑步机100以反向运动模式运作时，前述控制单元会控使右侧支柱130上的红外线发射元件181、182射出红外线IR，并且会监控左测支柱130上的红外线接收元件183、184是否收到红外线IR。在运动过程中，如果运动者S因为体力不济或一时分心，向后走路的速度慢于运动面115向前滑动的速度，运动者S就会相对于运动平台110实际前进；当运动者S前进至可能发生危险的预设警戒位置(如图4中以假想线绘示的运动者S'所在位置)，其腿部会进入左、右二支柱130之间，遮断来自右侧的红外线发射元件181、182所射出的红外线IR，使得左侧的红外线接收元件183、184一时没有收到红外线IR；当前述控制单元监控到任一红外线接收元件183、184没有收到红外线IR，就会立刻使驱动装置120的马达121停止运转，让环状带体114在最短时间内停止转动，以避免发生意外。

在上述机制中，红外线发射元件181、182及红外线接收元件183、184构成一第二侦测装置，用于侦测运动者S是否进入正常运动范围前方的一预设警戒区(以下称第二警戒区)，概略而言，上述范例是侦测运动者S的腿部(也有可能是手部或身体其他部位)是否进入左、右二支柱130之间，当第二侦测装置侦测到运动者S进入第二警戒区时，会发出一电性讯号给前述控制单元，或者说，前述控制单元可基于第二侦测装置的某电性状态得知或判定侦测结果。本实施例在支柱130上设置两对红外线套件，产生位置不同的两道侦测用红外线IR，一道较高且偏后，另一道较低且偏前，目的是避免侦测漏失、提高可信赖度。在本发明的其他实施例(无图)，可能在支柱130上设置更多对的红外线套件，或者只在关键位置设置一对红外线套件。侦测用的红外线不一定要配置成左右轴向，例如可在控制台150的底部设置红外线发射元件，并且在护盖116的顶部设置对应的红外线接收元件，使侦测用的红外线呈现纵向。

同样地，在反向运动模式下，除了通过第二侦测装置的侦测以在明显危急时紧急停止，如果运动者S在倒走运动中自己觉得危险或有需要立刻停止运动，也可主动用手按压紧急开关160，使驱动装置120立刻停止驱动环状带体114。但要重申，前述紧急开关为较佳实施结构，本发明的跑步机也可能没有设置紧急开关。

必须补充说明的是，在如图3所示的正向运动模式下，红外线发射元件181、182及红外线接收元件183、184(即前述第二侦测装置)并不工作，当然，前述控制单元也不会依据第二侦测装置的侦测结果而控制驱动装置120停止运转。其理由是，如图3所示，在正向运动模式下，运动者S在正常位置以正常姿势走路或跑步时，其腿部及手部有可能进入左、右二支柱130之间，也就是说，反向运动模式下的警戒区(第二警戒区)，可能全部或局部位于正向运动模式下的正常运动范围内，或是邻近正常运动范围的前端，运动者(的身体局部)进入属于正常或常有的现象，或至少不是因为运动者运动速度慢于环状带体转动速度的结果，所以并不需要控制环状带体紧急停止。更正确来说，徜若在正向运动模式下也启用第二侦测装置以及关联的紧急停止机制，反倒可能造成危险。

接下来再通过若干较佳实施例示范说明本发明的跑步机可能采用的他种侦测手法及安全机制。要先声明的是，以下的第二至第四较佳实例的跑步机200、300、400，其中的运动平台、驱动装置、对称二支柱、对称二扶手及控制台等主要构成，均与第一实施例的跑步机100相同，不再赘述，各实施例将仅针对其特征部分进行说明。

请参阅图5及图6所示，分别为本发明第二较佳实施例的跑步机200的后视图及侧视图。本实施例的跑步机200与第一实施例的跑步机100的差异在于，其左、右二支柱上没有设置红外线发射/接收元件，取而代之，在其控制台250底部的宽度中央位置设有一与控制单元电性连接的超声波模块280，超声波模块280是一种习知的模块化装置(例如被普遍应用于汽车的“倒车雷达”)，其中整合了可发出超声波的元件以及可接收超声波的元件。超声波模块280可由控制台250的底部朝向下方发出超声波US，超声波US在一定距离内碰撞到物体会反弹回去而被超声波模块280所接收，通过计测超声波US由发射到反弹回来所花的时间即可得知前述物体的距离，在本应用中，可用于判断运动者(的身体局部)是否进入控制台250下方的预设警戒区。如图6所示，当跑步机200以反向运动模式运作时，前述控制单元会控制超声波模块280发出超声波US，并且监测超声波US的反弹状况；当运动者S保持在安全位置进行倒走运动，并不会干涉到超声波US；当运动者S太过前进(如图6中以假想线绘示的运动者S'所在位置)，其手部或腿部会使得超声波US提早反弹回超声波模块280，让控制单元判定运动者S进入警戒区，因而控制驱动装置停止运转。本实施例的跑步机200也具有紧急开关260及安全夹272套件(第一侦测装置)，功用同前。类似地，当跑步机200以正向运动模式运作时，超声波模块280(第二侦测装置)不工作，理由同上。

依据本发明的一个观点，在特定实施形态下，本发明的跑步机具有一侦测单元，前述侦测单元具有一第一侦测机能及一第二侦测机能，前述第一侦测机能用于侦测运动者是否进入预设在运动平台上方空间的偏靠后端位置的第一警戒区，前述第二侦测机能用于侦测运动者是否进入预设在运动平台上方空间的偏靠前端位置的第二警戒区。在上述第一及第二较佳实施例中，第一侦测机能与第二侦测机能分别由一第一侦测装置(例如安全夹套件)及一第二侦测装置(例如红外线套件或超声波模块)达到。在下个实施例中，单一侦测装置即同时具有前述第一侦测机能及前述第二侦测机能。

请参阅7及图8所示，分别为本发明第三较佳实施例的跑步机300在两种运动模式下的侧视图。本实施例的跑步机300的特征在于，其控制台350后侧的宽度中央位置设有一超声波模块380，可朝向后方发出超声波US，超声波US在一定距离内碰撞到物体会反弹回去而被超声波模块380所接收，通过计测超声波US由发射到反弹回来所花的时间即可得知前述物体的距离，在本应用中，可用于判断运动者S与控制台350的距离，也就是判断运动者S在运动平台310上的前后位置。如图7示意，当跑步机300以正向运动模式运行时，控制单元会控制超声波模块380发出超声波US，并且监测超声波US的反弹状况，即监测运动者S的前后位置；当控制单元基于超声波模块380的侦测，判定运动者S后退至正常运动范围后方的一第一警戒区(如图7中以假想线绘示的运动者S'所在位置)，就会控制驱动装置停止运转。如图8示意，当跑步机300以反向运动模式运作时，控制单元同样会控制超声波模块380发出超声波US，并且监测超声波US的反弹状况；当控制单元基于超声波模块380的侦测，判定运动者S前进至正常运动范围前方的一第二警戒区(如图8中以假想线绘示的运动者S'所在位置)，就会控制驱动装置停止运转。由上可知，本实施例中的超声波模块380同时具有上述第一侦测机能及第二侦测机能。因为在正向运动模式下也是使用超声波模块380进行侦测，所以本实施例的跑步机300没有、也不需要设置前述安全夹套件。本实施例的跑步机300仍然设有紧急开关360，让运动者S在两种运动模式下都可主动下令紧急停止。

因为在本实施例中，侦测装置(即超声波模块380)可以掌握运动者S的前后位置(而不只是“运动者是否到达或越过某特定位置”)，所以本实施例的跑步机300可能进一步设计成：在正向运动模式下，当侦测到运动者S后退至一比前述第一警戒区稍微前方的第一预警区，即，运动者S的位置虽然落后于正常运动范围，但还不至于到必须紧急停止的地步，控制单元会先控制驱动装置使环状带体适当减速，让运动者S有机会加快其走路或跑步的速度，实际往前回到正常运动范围；如果侦测到运动者S已往前离开第一预警区，即控制环状带体回复先前的转速；如果侦测到运动者S继续后退至第一警戒区，才进行紧急停止。反之，在反向运动模式下，当侦测到运动者S前进至一比前述第二警戒区稍微后方的第二预警区，即，运动者S的位置虽然超前于正常运动范围，但还不至于到必须紧急停止的地步，控制单元会先控制驱动装置使环状带体适当减速，让运动者有机会加快其倒走的速度，实际往后回到正常运动范围；如果侦测到运动者S已往后退离第二预警区，即控制环状带体回复先前的转速；如果侦测到运动者S继续前进至第二警戒区，才进行紧急停止。“预警区”含有预先警戒的意思，就本发明的精神，仍属于“警戒区”的一种。

在本实施例中，无论在正向运动模式或在反向运动模式，超声波模块380同样都会工作，即，都会发射及接收超声波US以侦测运动者S的前后位置。然而，因为在正向运动模式下，运动者S位置偏前比较安全、偏后比较危险，而在反向运动模式下恰好相反，运动者S位置偏后比较安全、偏前比较危险，所以，控制单元控制驱动装置使环状带体减缓或停止转动，在正向运动模式下是被“运动者进入偏靠后端的第一警戒区(包含预警区)”所引发，而在反向运动模式下则是被“运动者进入偏靠前端的第二警戒区(包含预警区)”所引发，两套反应机制不同，而且不会同时启用。

依据本发明的一个观点，在特定实施形态下，本发明的跑步机中的控制单元具有两种反应机制：其一，当基于一第一侦测装置或第一侦测机能的侦测，判定运动者进入预设在运动平台上方偏靠后端位置的一第一警戒区时，会控制驱动装置使环状带体减缓或停止转动，姑且称之“后端警戒机制”；其二，当基于一第二侦测装置或第二侦测机能的侦测，判定运动者进入预设在运动平台上方偏靠前端位置的一第二警戒区时，会控制驱动装置使环状带体减缓或停止转动，姑且称之“前端警戒机制”。以上两种反应机制可分别被控制单元依状况决定启用(enable)或停用(disable)，即，当跑步机以正向运动模式运行时，控制单元会启用前述后端警戒机制，并且停用前述前端警戒机制，反之，当跑步机以反向运动模式运作时，控制单元会启用前述前端警戒机制，并且停用前述后端警戒机制。在设置有前述紧急开关的实施例中，控制单元会在紧急开关被触发时控制驱动装置停止运作，姑且称之“紧急开关反应机制”；较佳地，无论是在正向运动模式或是在反向运动模式，前述紧急开关反应机制都是启用状态。

请参阅图9所示，为本发明第四较佳实施例的跑步机400的立体图。本实施例的跑步机400的特征在于，其运动平台410的架体411的左、右二侧部，在右侧踏条416的外侧设有前、后二红外线发射元件481、482，在左侧踏条416的外侧设有前、后二红外线接收元件483、484，相对在前的红外线发射元件481与红外线接收元件483左右相对，相对在后的红外线发射元件482与红外线接收元件484也左右相对，每对红外线套件之间可分别产生一道横跨运动面415的红外线IR，红外线IR略高于运动面415，可被踩在运动面415上对应位置的运动者脚部所遮断。靠近运动面415后端的红外线IR用以侦测运动者是否进入一第一警戒区，只在正向运动模式下工作；靠近运动面415前端的红外线IR用于侦测运动者是否进入一第二警戒区，只在反向运动模式下工作。

在上述第一至第四较佳实施例中，前述第一警戒区及前述第二警戒区均位于前述运动面的上方空间中，而且，第一警戒区的位置比运动面的前后长度的中央更靠后方，第二警戒区的位置比运动面的前后长度的中央更靠前方。在本发明的其他实施例(无图)，第二警戒区可能被设定在运动面的上方空间之前，例如，前文中曾经提到，(参阅图4所示)本发明可在控制台150的底部设置红外线发射元件，并且在护盖116的顶部设置对应的红外线接收元件，依此产生的纵向红外线便是用来侦测(反向运动模式下的)运动者是否进入护盖的上方；此外，本发明也可以在护盖上设置压力感测器，当运动者踩上护盖时，控制单元即控制逆向转动中的环状带体紧急停止。

除了前面揭示的实施方式及其衍生形态，用于侦测运动者是否进入预设警戒区的手法至少还包含：在运动面下方的前述长方形板体(俗称跑步板)的顶面的前端区域/后端区域设置压力感测片，感测前述区域是否受到运动者踩踏；在用于支撑前述长方形板体的弹性支撑体设置压力感测器，依据支撑体的受力大小判断运动者的踩踏位置；在跑步机的后端设置可向前发出超声波的超声波模块，通过超声波的反弹判断运动者的前后位置；将前述安全夹套件的结构移设至跑步机的后端，即可在反向运动模式下侦测运动者是否过度靠前；一绳线的一端连接一配载件(例如夹子或腰带)，绳线的另一端固定在一卷线器内的线盘上，前述线盘具有卷收绳线的弹性预力，通过计测线盘的旋转动作可得知绳线被外力拉出的长度，如此，将前述卷线器设置在跑步机的前端，即可在反向运动模式下侦测配载着前述配载件的运动者是否过度靠前，将前述卷线器设置在跑步机的后端，即可在正向运动模式下侦测配载着前述配载件的运动者是否过度靠后。当然，除了以上各种明确描述或简单提示的侦测装置或手法，本发明可能依据实施选择适当采用先前技术中的任何一种可行的侦测装置或手法。

最后必须说明的是，“跑步机”是中文地区普遍惯用的名称，但如同现实中此种运动器材也经常被用来进行走路运动，就本发明而言，“跑步机”一词并非限定其仅供或可供运动者进行跑步运动，换句话说，依据实施选择，本发明的跑步机可能无法供人进行跑步运动，例如，当应用本发明作为医疗复健用途的运动器材时，可能设计成无论在正向运动模式或在反向运动模式下，前述环状带体的绕转速度都不会快过某预设值，使其仅可供运动者(复健者)进行模拟向前走路或倒退走路的运动。

Claims (10)

1.一种可双向运动的电动跑步机，其特征在于包含有：

一运动平台，具有一架体及一可在所述架体上循环绕转的环状带体，所述环状带体的顶面形成一能沿前后方向滑动的运动面，供一运动者在所述运动面上进行走路或跑步运动；所述运动平台的上方预设有一警戒区，所述警戒区的位置比所述运动面的前后长度的中央更靠前方；

一驱动装置，具有一马达，所述马达与所述环状带体动力连接，能驱动所述环状带体循环绕转；

一紧急开关，设在所述运动平台的上方，供所述运动者主动以其手部触发；

一侦测装置，用于侦测所述运动者是否进入所述警戒区；

一控制单元，与所述驱动装置、所述紧急开关及所述侦测装置电性连接；所述控制单元能控制所述驱动装置，使所述驱动装置驱动所述环状带体以预定转向及预定转速循环绕转；所述控制单元具有一第一反应机制及一能依状况决定启用或停用的第二反应机制，所述第一反应机制是指当所述紧急开关被触发时，所述控制单元会控制所述驱动装置使所述环状带体减缓或停止转动；所述第二反应机制是指当基于所述侦测装置的侦测判定所述运动者进入所述警戒区时，所述控制单元会控制所述驱动装置使所述环状带体减缓或停止转动；

所述电动跑步机能被选择以一正向运动模式或以一反向运动模式运作；在所述正向运动模式下，所述控制单元控制所述驱动装置使所述环状带体的运动面由前向后滑动，并且启用所述第一反应机制及停用所述第二反应机制；在所述反向运动模式下，所述控制单元控制所述驱动装置使所述环状带体的运动面由后向前滑动，并且一并启用所述第一反应机制及所述第二反应机制。

2.如权利要求1所述的可双向运动的电动跑步机，其特征在于：所述警戒区位在所述运动面的上方空间中。

3.一种可双向运动的电动跑步机，其特征在于包含有：

一运动平台，具有一架体及一能在所述架体上循环绕转的环状带体，所述环状带体的顶面形成一能沿前后方向滑动的运动面，供一运动者在所述运动面上进行走路或跑步运动；所述运动平台的上方预设有一第一警戒区及一第二警戒区，所述第一警戒区的位置比所述运动面的前后长度的中央更靠后方，所述第二警戒区的位置比所述运动面的前后长度的中央更靠前方；

一驱动装置，具有一马达，所述马达与所述环状带体动力连接，能驱动所述环状带体循环绕转；

一侦测单元，具有一第一侦测机能及一第二侦测机能，所述第一侦测机能用于侦测所述运动者是否进入所述第一警戒区，所述第二侦测机能用于侦测所述运动者是否进入所述第二警戒区；

一控制单元，与所述驱动装置及所述侦测单元电性连接；所述控制单元能控制所述驱动装置，使所述驱动装置驱动所述环状带体以预定转向及预定转速循环绕转；所述控制单元具有能分别依状况决定启用或停用的一第一反应机制及一第二反应机制，所述第一反应机制是指当基于所述第一侦测机能的侦测判定所述运动者进入所述第一警戒区时，所述控制单元会控制所述驱动装置使所述环状带体减缓或停止转动；所述第二反应机制是指当基于所述第二侦测机能的侦测判定所述运动者进入所述第二警戒区时，所述控制单元会控制所述驱动装置使所述环状带体减缓或停止转动；

所述电动跑步机能被选择以一正向运动模式或以一反向运动模式运行；在所述正向运动模式下，所述控制单元控制所述驱动装置使所述环状带体的运动面由前向后滑动，并且启用所述第一反应机制及停用所述第二反应机制；在所述反向运动模式下，所述控制单元控制所述驱动装置使所述环状带体的运动面由后向前滑动，并且启用所述第二反应机制及停用所述第一反应机制。

4.如权利要求3所述的可双向运动的电动跑步机，其特征在于：所述第一警戒区及所述第二警戒区均位于所述运动面的上方空间中。

5.如权利要求3所述的可双向运动的电动跑步机，其特征在于：所述侦测单元具有二侦测装置，其中一所述侦测装置具有所述第一侦测机能，另一所述侦测装置具有所述第二侦测机能。

6.如权利要求3所述的可双向运动的电动跑步机，其特征在于：所述侦测单元具有一侦测装置，所述侦测装置同时具有所述第一侦测机能及所述第二侦测机能。

7.如权利要求3所述的可双向运动的电动跑步机，其特征在于：所述电动跑步机还包含有一紧急开关，所述紧急开关设在所述运动平台的上方，供所述运动者主动以其手部触发；所述控制单元也与所述紧急开关电性连接，而且，无论在所述正向运动模式下或在所述反向运动模式下，当所述紧急开关被触发时，所述控制单元会控制所述驱动装置使所述环状带体减缓或停止转动。

8.一种可双向运动的电动跑步机，其特征在于包含有：

一运动平台，具有一架体及一能在所述架体上循环绕转的环状带体，所述环状带体的顶面形成一能沿前后方向滑动的运动面，供一运动者在所述运动面上进行走路或跑步运动；所述运动平台的上方预设有一警戒区，所述警戒区的位置比所述运动面的前后长度的中央更靠前方；

一驱动装置，具有一马达，所述马达与所述环状带体动力连接，能驱动所述环状带体循环绕转；

一侦测装置，用于侦测所述运动者是否进入所述警戒区；

一控制单元，与所述驱动装置及所述侦测装置电性连接；所述控制单元能控制所述驱动装置，使所述驱动装置驱动所述环状带体以预定转向及预定转速循环绕转；所述控制单元具有一能依状况决定启用或停用的反应机制，所述反应机制是指当基于所述侦测装置的侦测判定所述运动者进入所述警戒区时，所述控制单元会控制所述驱动装置使所述环状带体减缓或停止转动；

所述电动跑步机能被选择以一正向运动模式或以一反向运动模式运行；在所述正向运动模式下，所述控制单元控制所述驱动装置使所述环状带体的运动面由前向后滑动，并且停用所述反应机制；在所述反向运动模式下，所述控制单元控制所述驱动装置使所述环状带体的运动面由后向前滑动，并且启用所述反应机制。

9.如权利要求8所述的可双向运动的电动跑步机，其特征在于：所述警戒区位于所述运动面的上方空间中。

10.如权利要求8所述的可双向运动的电动跑步机，其特征在于：所述控制单元还具有另一反应机制，所述另一反应机制至少在所述正向运动模式下被启用，是指当收到一预设讯号时，所述控制单元会控制所述驱动装置使所述环状带体减缓或停止转动。