CN113384853A

CN113384853A - 一种被动训练健身方法及装置

Info

Publication number: CN113384853A
Application number: CN202110599000.8A
Authority: CN
Inventors: 崔天龙; 马睿智
Original assignee: Beijing Mitao Zhilian Technology Co ltd
Current assignee: Beijing Mitao Zhilian Technology Co ltd
Priority date: 2021-05-31
Filing date: 2021-05-31
Publication date: 2021-09-14

Abstract

本发明提供了一种被动训练健身装置及方法，其中所述装置包括与地面或墙面固定的主体框架，在所述主体框架内安装有多个拉绳及牵拉元件，所述拉绳通过拉力传感器及电机控制器与伺服电机连接，且由所述主体框架的四个顶角处向外延伸。本装置使训练者无需完成完整的整个动作，仅需要将需要训练的身体部位与一个或多个牵引元件连接固定，并保持固定姿态维持不动，即可对抗伺服电机向拉绳施加的随时间动态变化的拉力，从而进行对抗性力量训练，同时通过训练者安装有心率传感器，主机可依据训练者的差异性身体特质实时调整对抗性训练力量，既起到有效实现对抗性训练的目标，也避免训练者因身体原因发生风险的可能。

Description

一种被动训练健身方法及装置

技术领域

本发明涉及健身器材技术领域，特别涉及一种被动训练健身方法及装置。

背景技术

力量型的训练器材在健身器材及专业的体育训练器材中应用都很普遍，不管哪种形式的力量型训练器材，其共同点就是都必须具备配重系统。在现有技术中，通常的力量型练器材的配重系统都是基于通过调整砝码数量的方式来改变配重，其缺点在于：调节过程繁琐，需要人工插装定位插销改变砝码数量；训练数据没有采集和分析功能，无法实现科学的健身运动和体育训练知道；砝码的调节只能实现阶梯性配重变化，无法实现线性的自动配重变化，用户体验差，同时，不能依据训练者的差异性身体特质实时调整对抗性训练力量，存在训练者训练效果差及产生受伤的风险。

发明内容

为了克服现有的训练器材中存在的上述缺陷，本发明提供了一种被动训练健身装置及方法，使训练者无需完成完整的整个动作，仅需将需要训练的身体部位与一个或多个固定装置连接固定，并保持固定姿态维持不动，即可对抗伺服电机依据预选的发力模型向拉绳施加的随时间动态变化的拉力，从而进行大负荷对抗性力量训练或有氧训练，同时，由于训练者安装有心率传感器，主机可依据训练者的差异性身体特质实时调整对抗性训练力量，既起到有效实现对抗性训练的目标，也避免训练者因身体原因发生风险的可能。

为了实现上述目的，本发明提供的具体技术方案如下：

一种被动训练健身方法，所述方法包括：

S1、通过操作显示装置选择发力模型；

S2、训练者将身体的待训练部位与至少一个牵拉元件固定连接，并保持设定姿态不变；

S3、拉力传感器采集由所述牵拉元件传递到拉绳的拉力数据及心率传感器采集训练者心率值发送至处理器，所述处理器处理后发送至电机控制器；

S4、所述电机控制器根据接收到的拉力数据，控制伺服电机输出符合所述发力模型的动态变化的拉力。

优选地，所述发力模型发力按照下式计算：

P＝K+W*p(t)，且P(max)≤M

其中：

P为伺服电机向拉绳发出的拉力，单位为千克；

K和W均为训练者预先设定的固定重量，单位为千克；

t为时间，单位为秒；

p(t)为随时间变化的函数，函数曲线为波形，所述波形为预设的正弦波、方波、矩形波、锯齿波、三角波、阶跃波、脉冲波、随机波中的一种或多种；

M为预先设定的安全重量上限值，单位为千克；

P(max)为伺服电机发出的拉力上限值，单位为千克。

优选地，所述发力模型中p(t)按照下式计算：

P_(n+t)＝P_n/[1+H_n/(H_t-1)]

其中:

P_n为当前时间周期设置的P值，即第n周期时伺服电机向拉绳发出的拉力的大小,单位为kg；

t为每进行一次反向反馈调整的一个时间周期的长度,单位为秒；

P_(n+t)为第n+t周期时伺服电机向拉绳发出的拉力的大小,单位为千克；

H_n为第n周期测得的训练者的平均实时心率，单位为次/分钟；

H_t为预先设置的目标心率，单位为次/分钟。

进一步地，发力大小与训练者的心跳速率相关连，形成一套反向反馈系统：若训练者心跳速率H_n低于预设的目标心率H_t，则训练强度不足，所述发力模型将增大发力或加快发力频率；反之，若训练者心跳速率H_n高于预设的目标心率H_t，则训练强度过大，所述发力模型将通过减小发力或降低发力频率，降低训练者的做功效率，

进一步地，还包括以下步骤：

S21、训练者使用心率传感器；

S31、心率传感器监测实时心率并发送至主机及操作显示装置；

S41、电机控制器根据接收到的拉力数据，控制伺服电机输出符合发力模型的动态变化的拉力。

本发明还提供一种被动训练健身装置，包括与地面或墙面固定的主体框架，所述主题框架中部设有主机及操作显示屏，所述主题框架四角通过活动拉绳连有牵拉元件，且所述拉绳上均装有拉力传感器。

优选地，所述主机内设有处理信息的处理器、接收心率传感器数据的接收单元、与安装在所述拉绳上的拉力传感器相连的电机控制器、与所述电机控制器相连接且施加给所述拉绳以抗性力的伺服电机。

进一步地，还包括安装在训练者身上与所述操作显示屏、所述处理器连接的心率传感器。

进一步地，还包括与身体特定训练部位固定在一起的固定装置，所述固定装置包括绑带、绳索、杠铃杆、V型手柄及拉手等。

本发明的有益效果：

本发明提供一种被动训练健身方法与装置，训练者不需要记住复杂的训练动作和发力模式，采用一个相对固定的姿态努力对抗来自被动训练健身装置对训练者某个特定部位施加的经过编程的安全的力，使得特定部位脱离主动神经控制的被动训练模式而形成特定的肌肉记忆，达到训练的效果的同时尽可能降低训练者的动作学习成本、理解成本、控制成本，达到无脑训练的目的，同时，通过训练者安装有心率传感器，主机可依据训练者的差异性身体特质实时调整对抗性训练力量，既起到有效实现对抗性训练的目标，也避免训练者因身体原因发生风险的可能。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

图1是本发明一种优选实施例中被动训练健身装置的结构示意图；

图2是本发明一种优选实施例中主体框架安装位置结构示意图；

图3是本发明一种优选实施例中被动训练健身方法的流程示意图。其中：1-主题框架；11-墙面固定框架；12-地面固定框架；2-左上拉手；21-左上拉绳；3-显示屏；4-左上拉力传感器；5-左下拉力传感器；6-伺服电机；7-左下拉手；71-左下拉绳；8-主机；9-电机控制器；10-右下拉手；101-右下拉绳；11-右下拉力传感器；12-右上拉力传感器；13-右上拉手；131-右上拉绳；14-储存模块；15-处理器；16-移位控制单元；17-接收单元；18-心率传感器。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。

术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”和“竖着”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确规定和限定，术语“安装”、“相连”、“联接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，亦可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个部件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

参照图1-图3

本发明第一实施例：

本发明公开了一种被动训练健身装置，包括主体框架1，所述主体框架1包括与地面固定的地面固定框架12、与墙面固定的墙面固定框架11；所述主题框架1中部设有主机8及用于操作的显示屏3。

所述地面固定装置12、墙面固定装置11上均通过拉绳及相连的拉绳传感器相连。如图1，主题框架1四角分别通过左上拉绳21及相连的左上拉力传感器4连接有左上拉手2；右上拉绳131及相连的右上拉力传感器12连接有右上拉手13，右下拉绳101及相连的右下拉力传感器11连接有右下拉手10；左下拉绳71及相连的左下拉力传感器5连接有左下拉手7。

优选地，还设有与拉绳相连的用于将身体特定训练部位固定连接的固定装置，如包括绑带、绳索、杠铃杆、V型手柄等(图中未示出)。

优选地，所述主机8内设有储存各类型的发力模型信息的储存模块14、设有处理数据信息及控制发力的处理器15、接收心率传感器18数据的接收单元17、与安装在所述拉绳上的拉力传感器相连的电机控制器9、与所述电机控制器9相连接且施加给所述拉绳以抗性力的伺服电机6，所述伺服电机6施加给所述拉绳以抗性力。

进一步地，还包括安装在训练者身上与所述显示屏3、所述处理器15经接收单元17连接的心率传感器18，即主机8设有接收单元17实时接收训练者心率，所述心率传感器18用于实时监测训练者在训练过程中的心率。

进一步地，与身体特定训练部位固定在一起的固定装置除拉手外还包括绑带、绳索、杠铃杆、V型手柄等。

与身体特定训练部位固定在一起的固定装置，所述固定装置包括及拉手。

本发明第二实施例：

本发明公开了一种被动训练健身方法，所述方法包括：

S1、训练者通过操作显示屏3选择发力模型；

S2、训练者将身体的待训练部位与左上拉手2、左下拉手7、右下拉手10、右上拉手13中的至少一个拉手固定连接，并保持设定姿态不变；

S3、与拉手对应匹配的拉力传感器采集到拉绳的拉力数据并发送至处理器15，同时，训练者心率传感器18发送的心跳速率至主机8的接收单元17，由所述接收单元17发送至处理器15，所述处理器15将数据处理后发送至所述电机控制器9。

S4、所述电机控制器9根据接收到的拉力数据，控制伺服电机6输出符合所述发力模型的动态变化的拉力。

优选地，所述发力模型发力按照下式计算：

P＝K+W*p(t)，且P(max)≤M

其中：P为伺服电机6向拉绳发出的拉力，K和W均为训练者预先设定的固定重量，t为时间，p(t)为随时间变化的函数，函数曲线为波形，所述波形为预设的正弦波、方波、矩形波、锯齿波、三角波、阶跃波、脉冲波、随机波中的一种或多种；M为预先设定的安全重量上限值；P(max)为伺服电机6发出的拉力上限值。

优选地，所述发力模型中p(t)按照下式计算：

P_(n+t)＝P_n/[1+H_n/(H_t-1)]

其中:P_n为当前时间周期设置的P值，即第n周期时伺服电机6向拉绳发出的拉力的大小；t为每进行一次反向反馈调整的一个时间周期的长度,P_(n+t)为第n+t周期时伺服电机6向拉绳发出的拉力的大小；H_n为第n周期测得的训练者的平均实时心率；H_t为预先设置的目标心率。

进一步地，发力大小与训练者的心跳速率相关连，形成一套反向反馈系统：训练者心率传感器18发送的心跳速率Hn至主机8的接收单元17，接收单元17发送给处理器15处理，若训练者心率传感器18发送的心跳速率Hn低于预设的目标心率Ht，则说明训练强度不足，所述处理器15控制电机控制器9驱动伺服电机6使发力模型增大发力或加快发力频率；反之，若训练者心跳速率H_n高于预设的目标心率H_t，则训练强度过大，伺服电机6使所述发力模型将减小发力或降低发力频率，降低训练者的做功效率，

进一步地，还包括以下步骤：

S21、每位训练者均使用心率传感器18；

S31、心率传感器18监测实时心率并发送至主机8的接收单元17，并通过显示屏3显示；

S41、电机控制器9根据接收到的拉力数据，控制伺服电机6输出符合发力模型的动态变化的拉力。

本发明的有益效果：

上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种被动训练健身方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、通过操作主机显示装置选择发力模型；

S4、所述电机控制器根据接收到的数据信息控制伺服电机输出符合所述发力模型的动态变化的拉力。

2.根据权利要求1所述的被动训练健身方法，其特征在于，所述发力模型发力按照式(1)计算：

P＝K+W*p(t)，且P(max)≤M………………………………………(1)

其中：

P为伺服电机向拉绳发出的拉力，单位为千克；

K和W均为训练者预先设定的固定重量，单位为千克；

t为时间，单位为秒；

M为预先设定的安全重量上限值，单位为千克；

P(max)为伺服电机发出的拉力上限值，单位为千克。

3.根据权利要求2所述的被动训练健身方法，其特征在于，所述发力模型中p(t)按照式(2)计算：

P(n+t)＝P_n/[1+H_n/(H_t-1)]…………………………………(2)

其中:

P(n+t)为第n+t周期时伺服电机向拉绳发出的拉力的大小,单位为千克；

H_t为预先设置的目标心率，单位为次/分钟。

4.根据权利要求3所述的被动训练健身方法，其特征在于，所述发力模型发力大小与训练者的心跳速率相关连，形成一套反向反馈系统：若训练者心跳速率H_n低于预设的目标心率H_t，则训练强度不足，所述发力模型将增大发力或加快发力频率；反之，若训练者心跳速率H_n高于预设的目标心率H_t，则训练强度过大，所述发力模型将通过减小发力或降低发力频率，降低训练者的做功效率。

5.根据权利要求4所述的被动训练健身方法，其特征在于，

还包括以下步骤：

S21、训练者使用心率传感器；

6.一种被动训练健身装置，包括与地面或墙面固定的主体框架，所述主题框架中部设有主机及操作显示屏，其特征在于，所述主题框架四角通过活动拉绳连有牵拉元件，且所述拉绳上均装有拉力传感器。

7.根据权利要求6所述的被动训练健身装置，其特征在于，所述主机内设有处理信息的处理器、与安装在所述拉绳上的拉力传感器相连的电机控制器、与所述电机控制器相连接且施加给所述拉绳以抗性力的伺服电机。

8.根据权利要求6所述的被动训练健身装置，其特征在于，还包括用于测试训练者心率与所述操作显示屏、所述处理器连接的心率传感器。

9.根据权利要求6所述的被动训练健身装置，其特征在于，还包括与身体特定训练部位固定在一起的固定装置，所述固定装置包括绑带、绳索、杠铃杆、V型手柄及拉手。