CN116370908A - 能够分别控制双臂负荷的智能绳索拉力器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能绳索拉力器。智能绳索拉力器包括：主体；第一手柄，用户左手的力作用于所述第一手柄；第二手柄，用户右手的力作用于所述第二手柄；第一串联弹性驱动器系统，生成待施加到第一手柄的负荷，并且设置在主体内；第二串联弹性驱动器系统，生成待施加到第二手柄的负荷，并且设置在主体内；显示器，被配置为接收用户输入，并且能够输出运动相关信息；以及控制部，被配置为分别控制由第一串联弹性驱动器系统生成的负荷和由第二串联弹性驱动器系统生成的负荷，并控制显示器的动作。

Description

能够分别控制双臂负荷的智能绳索拉力器

技术领域

本发明涉及一种智能绳索拉力器，更详细地，涉及一种能够分别控制施加在双臂的负荷的智能绳索拉力器。

背景技术

最近随着人们对健康的关心增加，对负重训练的关注也在增加。尤其是随着健康生活热潮和健身热潮，为了减少体脂肪的有氧运动和肌肉力量运动备受关注。

肌肉力量是指肌肉发挥力量的能力。肌肉力量运动旨在增大肌肉的大小并增加运动单位，以便可以同时调动多根肌纤维参与到运动中。

用于肌肉力量运动的运动器材大致可分为三种。第一种是利用体重的运动(自重训练)。利用体重的运动是肌肉力量运动中的基本运动形式，是一种不使用专门的负重工具，而是利用自身体重的肌肉力量运动。例如，利用体重的运动包括深蹲、弓步和俯卧撑等。第二种是利用机器的运动。利用机器的运动是指利用各种机器的运动，例如举重机、史密斯机、绳索拉力器等。利用机器的运动可能适合肌肉力量运动初学者。利用机器的运动比负重运动更安全、更方便，并且具有在其目标是加强薄弱的肌肉的情况下，可以孤立和训练相应肌肉群的优点。第三种是自由负重运动。自由负重运动可以指利用例如哑铃和杠铃等的肌肉力量运动。自由负重运动具有锻炼无法通过利用机器的运动来锻炼的肌肉的效果。

然而，现有的绳索拉力器存在以下问题，即因使用物理阻力而在运动时无法调节阻力，或者为了产生大阻力需要伴随噪音的大容量电动机。因此，需要一种能够解决这些问题的运动器材。

发明内容

要解决的技术问题

为了解决上述问题，本发明提供一种能够利用电动机和滚珠螺杆分别控制双臂负荷的智能绳索拉力器。

技术方案

本发明涉及一种智能绳索拉力器20，所述智能绳索拉力器20包括：主体400；第一手柄212，用户左手的力作用于所述第一手柄212；第二手柄214，用户右手的力作用于所述第二手柄214；第一串联弹性驱动器(Series Elastic Actuator)系统220，生成待施加到第一手柄212的负荷，并且设置在主体400内；第二串联弹性驱动器(Series ElasticActuator)系统230，生成待施加到第二手柄214的负荷，并且设置在主体内；显示器270，被配置为接收用户输入，并且能够输出运动相关信息；以及控制部260，被配置为分别控制由第一串联弹性驱动器系统220生成的负荷和由第二串联弹性驱动器系统230生成的负荷，并控制显示器270的动作。

根据本发明的第一串联弹性驱动器系统220包括：电动缸(electricalcylinder)，包括电动机和滚珠螺杆，所述滚珠螺杆连接在电动机并将电动机的旋转力转换为直线运动力；控制部通过控制电动机的旋转来控制由第一串联弹性驱动器系统220生成的负荷。

根据本发明的电动机为制动型电动机，当电动机不旋转时，即使用户拉动第一手柄也不会动。

根据本发明的第一串联弹性驱动器系统220还包括：第一支架510，固定在主体，第二支架530，以能够移动的方式设置在第一支架510的下侧，弹簧，设置在第一支架510和第二支架530之间，当用户拉动第一手柄212以使第二支架530和电动缸沿远离地面的方向移动时收缩，以及第一编码器传感器540，被配置为测量随着第二支架530和电动缸的移动而弹簧收缩的程度；弹簧与第二支架530的一侧面接触，并且电动缸与第二支架530的另一侧面接触。

根据本发明的第一编码器传感器540包括：带，与电动缸连接；以及第一传感器720，通过感测带的活动来测量弹簧收缩的程度。

根据本发明的第一编码器传感器540通过测量弹簧收缩的程度来感测用户拉动第一手柄212的力。

本发明还包括：第一力作用连接部242，固定连接在滚珠螺杆的螺母624，并且随着用户拉动第一手柄212，沿远离地面的方向移动；第二力作用连接部244，固定在主体的上部下侧；以及绳索，经过第一力作用连接部242和第二力作用连接部244，一侧连接在第一手柄212，另一侧固定在主体的上部下侧。

根据本发明的第一力作用连接部242包括至少一个活动滑轮，第二力作用连接部244包括至少一个固定滑轮。

根据本发明的控制部260还被配置为：从用户接收与待施加到第一手柄212和第二手柄214的负荷的大小有关的第一用户输入，从第一编码器传感器540接收与用户拉动第一手柄212的力相关的信息，基于第一用户输入和与用户拉动第一手柄212的力相关的信息，控制电动机的旋转。

根据本发明的控制部260还被配置为：当用户以小于待施加到第一手柄212和第二手柄214的负荷大小的力拉动第一手柄212时，使电动机不旋转，当用户以大于待施加到第一手柄212和第二手柄214的负荷大小的力拉动第一手柄212时，控制电动机的旋转以使滚珠螺杆的螺母624和第一力作用连接部242沿远离地面的方向移动。

根据本发明的控制部260还被配置为：基于用户拉动第一手柄212的力和待施加到第一手柄212和第二手柄214的负荷大小之间的差来确定电动机的旋转速度。

根据本发明的控制部260还被配置为：从用户接收由第一串联弹性驱动器系统220生成的负荷的粘性力、弹性力和惯性力有关的第二用户输入，基于第一用户输入、第二用户输入和与用户拉动第一手柄212的力相关的信息，控制第一串联弹性驱动器系统220。

根据本发明的控制部260还被配置为：从用户接收与运动辅助模式有关的第三用户输入，响应于判断用户的当前速度相比于初始运动速度减少了预定的第一阈值以上，根据基于第三用户输入设定的运动辅助模式以不同程度减少待施加到第一手柄212和第二手柄214的负荷大小。

本发明还包括：感测传感器280，利用摄像头传感器测量用户的心率；控制部260还被配置为：当由感测传感器280测量的用户的心率超过预先输入的设定心率时，将待施加到第一手柄212和第二手柄214的负荷大小减小预定大小或预定比例。

根据本发明的控制部260还被配置为：当用户拉动第一手柄212的力的变化值达到预先输入的设定变化值时，将待施加到第一手柄212和第二手柄214的负荷大小减小预定大小或预定比例。

本发明还包括：第二传感器，被配置为测量用户拉动第一手柄212的距离；控制部260还被配置为：从第二传感器接收用户的最初运动长度，基于最初运动长度计算出运动认定距离，当用户拉动第一手柄超过运动认定距离时，认定为一次运动。

根据本发明的控制部260还被配置为：响应于从用户接收用于实行一次反覆最大重量(1RM，Repetition Maximum)测试的第四用户输入，将由第一串联弹性驱动器系统220生成的待施加到第一手柄212的负荷的粘性力、弹性力和惯性力都设定为最低水平，基于待施加到第一手柄212的负荷的大小、用户的运动次数和1RM估计模型计算出用户的1RM值，将计算出的用户的1RM值显示在显示器270上。

根据本发明的1RM估计模型是，基于数学式1计算出的，

(数学式1)

w是待施加到第一手柄的负荷的大小，r是用户的运动次数。

根据本发明的第四用户输入包括：与用户的体重和性别有关的信息；待施加到第一手柄212的负荷的大小是基于用户的体重和性别确定的。

根据本发明的控制部260还被配置为：当用户的运动次数超过预设的第二阈值时，基于计算出的用户的1RM值和1RM估计模型计算出待施加到手柄的新的负荷的大小，基于计算出的新的负荷的大小及用户的新运动次数和1RM估计模型计算出用户的修改后的1RM值，将计算出的用户的修改后的1RM值显示在显示器270上。

根据本发明的控制部260还被配置为：基于计算出的用户的1RM值和用户的体重，计算出用户的运动熟练阶段，

将计算出的用户的运动熟练阶段显示在显示器270上。

根据本发明的控制部260还被配置为：响应于接收用户的运动目标，基于用户的运动目标、计算出的用户的1RM值和用户的体重确定运动例程；运动例程包括：待施加到第一手柄212和第二手柄214的负荷的大小、每组的运动反复次数以及组的次数和组之间的休息时间。

根据本发明的第二串联弹性驱动器系统230包括被配置为测量用户拉动第二手柄214的力的第二编码器传感器；控制部260还被配置为：从第一编码器传感器540接收与用户拉动第一手柄212的力相关的信息以及从第二编码器传感器接收与用户拉动第二手柄214的力相关的信息，将与用户拉动第一手柄的力相关的信息输出到显示器1040的第一区域，将与用户拉动第二手柄的力相关的信息输出到显示器1040的第二区域。

根据本发明的控制部260还被配置为：当用户拉动第一手柄212的力和拉动第二手柄214的力之间的差超过预设的第三阈值时，将警告提示输出到显示器220上。

根据本发明的显示器1040的第一区域以条形图显示用户拉动第一手柄的力，显示器1040的第二区域以条形图显示用户拉动第二手柄的力，当用户拉动第一手柄的力和拉动第二手柄的力之间的差超过预设的第三阈值时，第一区域和第二区域彼此以不同颜色显示。

有益效果

根据本发明的一些实施例，向用户实时提供用户的双臂拉动手柄的力的各个大小，从而用户可以实时监控运动状态，并在每次运动中以适当大小的力进行运动。

根据本发明的一些实施例，用户可以根据所进行的运动的类型以最佳姿势执行运动。

根据本发明的一些实施例，当用户对双臂施加不同的力时，用户可以通过以各种形式接收与此相关的警告消息来容易地调节施加到双臂的相同力，以使其相同。因此，可以防止用户的上身不均衡地锻炼。

根据本发明的一些实施例，通过组合负荷的各种特性和强度，可以提供适合用户运动目的的各种运动项目。因此，可以最大化用户的运动效果。

根据本发明的一些实施例，由于运动负荷响应于用户拉动手柄而实时变化，因此可以降低运动过程中发生事故的风险。

根据本发明的一些实施例，包括具有小型化电动机和滚珠螺杆的两个串联弹性驱动器系统，与现有的绳索拉力器相比，可以显著减小重量和尺寸，并且可以防止在改变用户的运动重量时因直接接触配重块而受伤。

根据本发明的一些实施例，可以解决现有绳索拉力器的噪音问题，并减少因使用大容量电动机而造成的电力浪费。

根据本发明的一实施例，智能绳索拉力器具有实现等张性、等长性及等速性运动的特点，不仅可以充分利用在运动中，还可以充分利用在康复领域中。

根据本发明的一实施例，由于智能绳索拉力器具有包括电动机和滚珠螺杆的一体型的电动缸，不需要单独的装置，因此适合制造各种智能健身运动器材。

根据本发明的一实施例，智能绳索拉力器不仅可以实时控制产生的阻力，还可以实时监控用户的阻力运动状态。

根据本发明的一实施例，智能绳索拉力器可以解决在串联弹性驱动器系统中控制力期间，随着串联弹性驱动器系统运动而对主体产生的反复冲击和振动的问题。

本发明的效果不限于上述效果，本领域普通技术人员(以下简称“普通技术人员”)可以从权利要求书的描述中可以清楚地理解其他未提及的效果。

附图说明

本发明的实施例将参照以下描述的附图进行描述，其中类似的附图标记指代相同的元件，但不限于此。

图1是示出根据本发明一实施例的智能绳索拉力器的使用示例的图。

图2是根据本发明一实施例的智能绳索拉力器的示意性概念图。

图3是示出根据本发明一实施例的适用于智能绳索拉力器的控制部的控制方法的图。

图4是示出根据本发明一实施例的适用于智能绳索拉力器的虚拟支架控制方法的图。

图5是示出根据本发明一实施例的适用于智能绳索拉力器的每个感应敏感度的虚拟支架控制图表的图。

图6是示出根据本发明一实施例的适用于智能绳索拉力器的力控制区域和虚拟支撑区域的图。

图7是根据本发明一实施例的智能绳索拉力器的设计图。

图8是示出根据本发明一实施例的第一串联弹性驱动器系统的详细结构的立体图。

图9是示出根据本发明一实施例的第一电动缸的详细结构的立体图。

图10是示出根据本发明的一实施例，当用户以大于设定负荷的力拉动第一手柄时的第一力作用连接部和第一电动缸的活动的图。

图11是示出根据本发明一实施例的智能绳索拉力器的详细结构的框图。

图12是示出根据本发明一实施例，输入与用户运动相关的信息的示例的图。

图13是示出根据本发明一实施例，输出与用户运动相关的信息的示例的图。

图14是示出根据本发明一实施例，控制部向用户提供适当的负荷及运动相关信息的方法的流程图。

【附图标记说明】

10：用户

20：智能绳索拉力器

22：显示器

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述用于实施本发明的具体内容。然而，在以下描述中，如果存在不必要地模糊本发明的主旨的风险，则将省略对众所周知的功能或结构的详细描述。

在附图中，相同或对应的组件被赋予相同的附图标记。此外，在以下实施例的描述中，可能省略相同或对应组件的反复描述。然而，即使省略了关于组件的描述，也不意味着这些组件不包括在某些实施例中。

参考下面结合附图描述的实施例，所公开的实施例的优点和特征以及实现它们的方法将变得清楚。然而，本发明不限于以下公开的实施例，而是可以以各种不同的形式实现，提供本实施例仅是为了完善本发明并向本发明所属领域的普通技术人员充分告知本发明的范围。

将简要描述本说明书中使用的术语，并且将详细描述所公开的实施例。在本说明书中使用的术语在考虑本发明的功能的同时尽可能选择了当前广泛使用的通用术语，但是这些可以根据本领域技术人员的意图或先例、新技术的出现等而变化。并且，在特定情况下，也有申请人任意选择的术语，在这种情况下，其含义将在相关发明的说明部分进行详细说明。因此，本发明中使用的术语应根据术语的含义和本发明的内容来定义，而不是根据术语的简单名称来定义。

除非上下文明确规定是单数表达，否则本说明书中的单数表达包括复数表达。并且，复数表达包括单数表达，除非上下文明确规定是复数表达。在整个说明书中，当某个部分“包括”一个组件时，除非另有说明，这意味着可以进一步包括其他组件，而不排除其他组件。

并且，在说明书中使用的术语“模块”或“部”是指软件或硬件组件，并且“模块”或“部”执行某些角色。

然而，“模块”或“部”并不意味着限于软件或硬件。“模块”或“部”可以被配置为存在于可寻址存储介质上，或者可以被配置为再生一个或多个处理器。因此，作为一例，“模块”或“部”可以包括组件(例如，软件组件、面向对象的软件组件、类组件和任务组件等)、进程、函数、属性、过程、子例程、程序代码段、驱动程序、固件、微代码、电路、数据、数据库、数据结构、表、数组或变量中的至少一种。组件和“模块”或“部”中提供的功能可以组合成更少数量的组件和“模块”或“单元”，或者进一步分为附加组件和“模块”或“单元”。

根据本发明的一实施例，“模块”或“部”可以由处理器和存储器来实现。“处理器”应广义地解释为包括通用处理器、中央处理装置(CPU，Central Processing Unit)、微处理器、数字信号处理器(DSP，Digital Signal Processing)、控制器、微控制器、状态机等。在某些环境中，“处理器”还可以指专用半导体(ASIC，Application Specific IntegratedCircuit)、可编程逻辑器件(PLD，Proportion Integration Differentiation)、现场可编程门阵列(FPGA，Field Programmable Gate Array)等。“处理器”还可以指，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器的组合、一个或多个微处理器与DSP核的组合、或此类配置的任何其他组合等处理设备的组合。并且，“存储器”应广义地解释为包括能够存储电子信息的任何电子组件。“存储器”还可以指各种类型的处理器可读介质，例如，随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、非易失性随机存取存储器(NVRAM，Non-Volatile Random Access Memory)、可编程只读存储器(PROM，Programmable Read Only Memory)、可擦除可编程只读存储器(EPROM，ElectricalProgrammable Read Only Memory)、电可擦写PROM(EEPROM，Electrically ErasableProgrammable Read Only Memory)、闪存、磁或光数据存储、寄存器等。如果处理器能够从存储器读取信息和/或将信息写入存储器，则称为存储器处于与处理器进行电子通信的状态。集成在处理器中的存储器处于与处理器进行电子通信的状态。

在整个本说明书中，术语“网络上”或“在网络上”可以指代可通过任何能够进行有线/无线通信的电子设备搜索或访问的状态。例如，“网络上”或“在网络上”的含义可以表示存储在通过有线或无线方式连接到任何电子设备的任何设备中的任何内容和/或与其相关的信息可以被搜索或访问的状态。

在详细描述本发明的实施例之前，需要说明，可以将附图的上方称为附图所示结构的“上部”或“上侧”，将其下方称为“下部”或“下侧”。此外，在附图中，示出的结构的上部和下部之间或除了上部和下部的剩余部分可以被称为“侧部”或“侧面”。

在本发明的实施例中，附图的左侧可称为附图所示配置的“左”或“左侧”，其右侧可称为“右”或“右侧”。这种“上部”、“上侧”等术语可以用来描述附图中所示的组件之间的关系，并且本发明不受这些术语的限制。

图1是示出根据本发明一实施例的智能绳索拉力器20的使用示例的图。本发明的智能绳索拉力器20包括：主体；第一手柄，用户10的左手的力作用于所述第一手柄；第二手柄，用户10的右手的力作用于所述第二手柄；第一串联弹性驱动器系统，生成待施加到第一手柄的负荷，并且设置在主体内；第二串联弹性驱动器系统，生成待施加到第二手柄的负荷，并且设置在主体内；显示器22，被配置为接收用户输入，并且能够输出运动相关信息；以及控制部，被配置为分别控制由第一串联弹性驱动器系统生成的负荷和由第二串联弹性驱动器系统生成的负荷，并控制显示器22的动作。用户拉动第一手柄和第二手柄，并且智能绳索拉力器20的第一串联弹性驱动器系统和第二串联弹性驱动器系统可以根据用户的左臂和右臂分别拉动第一手柄和第二手柄的力，分别生成负荷。

一实施例中，显示器22可以被配置为接收用户输入，并且输出与用户的运动相关的信息。例如，用户可以在显示器22上输入与负荷的大小、负荷的粘性力、负荷的弹性力、负荷的惯性力、运动辅助强度及进入1RM测量模式等有关的用户输入。并且，用户可以输入与欲进行的运动有关的用户信息(身高、性别、体重等)。一实施例中，显示器22可以是能够接收用户输入并输出信息的触摸屏。

一实施例中，第一串联弹性驱动器(Series Elastic Actuator)系统可以被配置为感测用户开始拉动第一手柄的时间点和/或用户拉动第一手柄的力。第一串联弹性驱动器系统可以包括电动缸，所述电动缸包括电动机和连接在电动机并将电动机的旋转力转换为直线运动力的滚珠螺杆。其中，电动机可以是制动型电动机。当使用制动型电动机时，如果电动机不旋转，即使用户拉动第一手柄也不会动。

一实施例中，当用户以大于设定重量的力拉动第一手柄时，控制部旋转电动机，以使第一手柄移动。电动机旋转的越快，用户拉动第一手柄时感受到的负荷越小，电动机旋转的越慢，用户拉动第一手柄时感受到的负荷越大。

一实施例中，第一串联弹性驱动器系统可以包括：第一支架，固定在主体；第二支架，以能够移动的方式设置在第一支架的下侧；弹簧，设置在第一支架和第二支架之间，并且用户拉动第一手柄以使第二支架和电动缸沿远离地面的方向移动时收缩；以及第一编码器传感器，被配置为测量随着第二支架和电动缸的移动而弹簧收缩的程度。此时，弹簧可以与第二支架的一侧面接触，并且所述电动缸与第二支架的另一侧面接触。

一实施例中，第一编码器传感器可以包括：带，与电动缸连接；以及第一传感器，通过感测带的活动来测量弹簧收缩的程度。第一编码器传感器可以通过测量弹簧收缩的程度来感测用户拉动第一手柄的力。

一实施例中，智能绳索拉力器还可以包括：第一力作用连接部，固定连接在滚珠螺杆的螺母，并且随着用户拉动第一手柄，沿远离地面的方向移动；第二力作用连接部，固定在主体的上部下侧；以及绳索，经过第一力作用连接部和第二力作用连接部，一侧连接在第一手柄，另一侧固定在主体的上部下侧。第一力作用连接部242可以包括至少一个活动滑轮，第二力作用连接部244包括至少一个固定滑轮。

一实施例中，控制部可以通过控制电动机的旋转来控制由第一串联弹性驱动器系统生成的负荷。

一实施例中，控制部可以从用户接收与待施加到第一手柄和第二手柄的负荷的大小有关的第一用户输入，从第一编码器传感器接收与用户拉动第一手柄的力相关的信息，基于第一用户输入和与用户拉动第一手柄的力相关的信息，控制电动机的旋转。具体而言，当用户以小于待施加到第一手柄和第二手柄的负荷的大小的力拉动第一手柄时，控制部可以使电动机不旋转。此外，当用户大于待施加到第一手柄和第二手柄的负荷的大小的力拉动第一手柄时，控制部可以控制电动机的旋转以使滚珠螺杆的螺母和第一力作用连接部沿远离地面的方向移动。此外，控制部可以基于用户拉动第一手柄的力以及待施加到第一手柄和第二手柄的负荷的大小之间的差，确定电动机的旋转速度。例如，用户拉动第一手柄的力以及待施加到第一手柄和第二手柄的负荷的大小之间的差越大，控制部可以使电动机更快地旋转。

一实施例中，控制部260可以从用户接收由第一串联弹性驱动器系统生成的负荷的粘性力、弹性力和惯性力有关的第二用户输入，基于第一用户输入、第二用户输入和与用户拉动第一手柄的力相关的信息，控制第一串联弹性驱动器系统。

一实施例中，控制部可以从用户接收与运动辅助模式有关的第三用户输入。在这种情况下，响应于判断用户的当前运动速度相比于初始运动速度减少了第一预定阈值以上，控制部可以根据基于第三用户输入设定的运动辅助模式以不同程度减少待待施加到第一手柄和第二手柄的负荷大小。

一实施例中，智能绳索拉力器可以包括结合在主体的两侧，并且其末端设置有第一手柄的第一臂单元以及设置有第二手柄的第二臂单元。其中，第一臂单元可以包括结合在主体的上部并以能够沿侧方向旋转的方式设置的第一臂和结合在第一臂的外侧并以能够沿上下方向旋转的方式设置的第二臂。第二臂单元可以以与第一臂单元类似地方式配置。

一实施例中，智能绳索拉力器还可以包括利用摄像头传感器测量用户的心率的感测传感器。在这种情况下，当由感测传感器测量的用户的心率超过预先输入的设定心率时，控制部可以将待施加到第一手柄和第二手柄的负荷的大小减小预定大小或预定比例。

一实施例中，当用户拉动第一手柄的力的变化值达到预先输入的设定变化值时，控制部可以将待施加到第一手柄和第二手柄的负荷的大小减小预定大小或预定比例。

一实施例中，智能绳索拉力器可以包括被配置为测量用户拉动第一拉动手柄的距离的第二传感器。在这种情况下，控制部可以从第二传感器接收用户的最初运动长度，并且基于最初运动长度计算出运动认定距离。此外，当用户拉动第一手柄超过运动认定距离时，控制部可以认定为一次运动。

一实施例中，响应于从用户接收用于实行一次反覆最大重量(1RM，RepetitionMaximum)测试的第四用户输入，控制部可以将由第一串联弹性驱动器系统生成的待施加到第一手柄的负荷的粘性力、弹性力和惯性力都设定为最低水平。并且，控制部可以基于施加到手柄的负荷的大小、用户的运动次数以及1RM估计模型计算出用户的1RM值，并将计算出的用户的1RM值显示在显示器上。具体而言，可以基于数学式1计算出1RM估计模型。

数学式1 1RM＝100w/(48.8+53.8e^-0.075r)

其中，w是施加到第一手柄的负荷的大小，r是用户的运动次数。

一实施例中，第四用户输入可以包括与用户的体重和性别有关的信息。在这种情况下，可以基于用户的体重和性别确定施加到第一手柄的负荷的大小。

一实施例中，控制部可以被配置为：当用户的运动次数超过预设的第二阈值时，基于计算出的用户的1RM值和1RM估计模型计算出待施加到手柄的新的负荷的大小，基于计算出的新的负荷的大小、用户的新运动次数和1RM估计模型计算出用户的修改后的1RM值。并且，控制部可以在显示器上显示计算出的修改的用户的1RM值。

一实施例中，控制部可以基于计算出的用户的1RM值和用户的体重，计算出用户的运动熟练阶段，并且将计算出的用户的运动熟练阶段显示在显示器上。

一实施例中，控制部可以被配置为：响应于接收用户的运动目标，基于用户的运动目标、计算出的用户的1RM值和用户的体重确定运动例程。其中，运动例程可以包括待施加到第一手柄和第二手柄的负荷的大小、每组的运动反复次数、组次数和组之间的休息时间。

一实施例中，第二串联弹性驱动器系统可以包括被配置为测量用户拉动第二拉动手柄的力的第二编码器传感器。控制部可以从第一编码器传感器接收与用户拉动第一手柄的力相关的信息以及从第二编码器传感器接收与用户拉动第二手柄的力相关的信息，并且将与用户拉动第一手柄的力相关的信息输出到显示器的第一区域，并且将与用户拉动第二手柄的力相关的信息输出到显示器的第二区域。第二串联弹性驱动器系统可以以与第一串联弹性驱动器系统类似的方式配置。

一实施例中，当用户拉动第一手柄的力和第二拉动手柄的力之间的差超过预设的第三阈值时，控制部可以将警告提示输出到显示器。

一实施例中，显示器的第一区域可以以条形图显示用户拉动第一手柄的力，显示器的第二区域以条形图显示用户拉动第二手柄的力。当用户拉动第一手柄的力和第二拉动手柄的力之间的差超过预设的所述第三阈值时，第一区域和第二区域彼此可以以不同颜色显示。

图2是根据本发明一实施例的绳索拉力器的示意性概念图。如图所示，智能绳索拉力器可以包括第一手柄212、第二手柄214、第一绳索252、第二绳索254、第一串联弹性驱动器系统220、第二串联弹性驱动器系统230、第一力作用连接部至第四力作用连接部242、244、246、248、控制部260、显示器270和感测传感器280。

第一串联弹性驱动器(Series Elastic Actuator)系统220可以生成作用在第一手柄212的负荷。具体而言，第一串联弹性驱动器系统220可以包括由控制部260控制且包括电动机和滚珠螺杆的第一电动缸224和第一编码器传感器222。滚珠螺杆可以将电动机的旋转力转换为直线运动力。类似地，第二串联弹性驱动器系统230可以生成作用在第二手柄214的负荷。具体而言，第二串联弹性驱动器系统230可以包括由控制部260控制且包括电动机和滚珠螺杆的第二电动缸234和第二编码器传感器232。第一编码器传感器222和第二编码器传感器232可以被配置为分别连续/不连续地感测用户拉动第一手柄212的力和用户拉动第二手柄214的力。

控制部260可以分别控制由第一串联弹性驱动器系统220生成的负荷和由第二串联弹性驱动器系统230生成的负荷。此外，控制部260可以控制显示器270的动作。

第一力作用连接部242固定连接在第一串联弹性驱动器系统220中包括的滚珠螺杆的螺母，并且可以随着用户拉动第一手柄212沿远离地面的方向移动。第一力作用连接部242可以包括至少一个活动滑轮。第二力作用连接部244固定在主体的上部下侧，并且可以包括至少一个固定滑轮。第一绳索252可以经过第一力作用连接部242和第二力作用连接部244，一侧连接在第一手柄212，另一侧固定在主体的上部下侧。随着用户拉动第一手柄212，第一绳索252被拉动，由此，随着第一力作用连接部242移动，第一串联弹性驱动器系统220中包括的滚珠螺杆的螺母移动。

类似地，第三力作用连接部246固定连接在第二串联弹性驱动器系统230中包括的滚珠螺杆的螺母，并且可以随着用户拉动第二手柄214沿远离地面的方向移动。第三力作用连接部246可以包括至少一个活动滑轮。第四力作用连接部248固定在主体的上部下侧，并且可以包括至少一个固定滑轮。第二绳索254可以经过第三力作用连接部246和第四力作用连接部248，一侧连接在第二手柄214，另一侧固定在主体的上部下侧。随着用户拉动第二手柄214，第二绳索254被拉动，由此，随着第三力作用连接部246移动，第二串联弹性驱动器系统230中包括的滚珠螺杆的螺母移动。

控制部260可以被配置为电路、电路板、集成电路芯片、软件、固件等形式的各种形式，以执行计算处理、存储和控制功能等，并且基于与用户拉动第一手柄的力相关的信息，使第一串联弹性驱动器系统220生成负荷。具体而言，控制部260可以利用第一串联弹性驱动器系统220中包括的第一编码器传感器222，计算用户拉动第一手柄的力，并且基于所计算的力，使第一串联弹性驱动器系统220生成负荷。此时，由第一串联弹性驱动器系统220生成的负荷作用在第一手柄212。控制部260以类似的方式使得由第二串联弹性驱动器系统220生成的负荷作用在第二手柄214。

控制部260可以设置有由触摸面板、小键盘、键盘等组成的显示器270，由此，用户可以利用显示器270选择并设定根据运动计划的适当的运用模式。此时，在每个运用模式下，可以通过输入附加控制因子来精细调节控制操作。并且，如上所述，显示器270可以设置在控制部260，但是本发明不限于此。即本发明中的显示器270可以设置在除控制部260之外的其他组件，例如可以设置在后述的主体700。

并且，显示器270专为智能绳索拉力器而配置，但本发明不限于此。作为一实施例，显示器270可以以安装在用户拥有的手机、平板电脑等装置中的软件的形式实现。在这种情况下，用户可以驱动在诸如手机、平板电脑等装置中实现的软件，并且利用手机、平板电脑等装置的有线通信部或无线通信部，通过有线/无线向控制部260输入指令。

在控制部260的存储装置(存储器)中，可以预先存储根据各种运用模式的控制模型，用户在显示器270设定运用模式和控制模型，并可以通过额外输入用于精细调节各运用模式的因子的值来适当地控制第一串联弹性驱动器系统220和第二串联弹性驱动器系统230。

作为一实施例，用户可以通过显示器270向控制部260输入各种输入。由此，控制部260接收用户的输入值并计算后，根据预先存储的控制模型，使第一串联弹性驱动器系统220和第二串联弹性驱动器系统230生成负荷。当用户开始拉动第一手柄212时，由用户作用的运动力经过第一力作用连接部242和第二力作用连接部244传递到第一串联弹性驱动器系统220。此时，第一串联弹性驱动器系统220中包括的第一编码器传感器222测量用户拉动第一手柄212的力，并且将测量结果传递至控制部260。控制部260可以基于接收到的信息控制第一串联弹性驱动器系统220中包括的第一电动缸224的电动机的旋转。控制部260也以类似的方式控制第二串联弹性驱动器系统230。

感测传感器280包括用于测量用户的心率的摄像头传感器和用户的运动长度的第二传感器。作为一例，感测传感器280利用摄像头传感器测量用户的心率，控制部260可以被配置为当由感测传感器280测量的用户的心率超过预先输入的设定心率时，将待施加到第一手柄212和第二手柄214的负荷的大小减小预定大小或预定比例。此外，控制部260可以从第二传感器接收用户的最初运动长度，并且基于最初运动长度计算出运动认定距离。在这种情况下，当用户拉动第一手柄212超过运动认定距离时，控制部260可以将其认定为一次运动。

图3是示出适用于根据本发明一实施例的智能绳索拉力器的控制部的控制方法的图。智能绳索拉力器的控制部利用第一编码器传感器和第二编码器传感器来计算作用在第一串联弹性驱动器系统和第一串联弹性驱动器系统的扭矩控制器T(s)、虚拟支架V(s)及相互力Fh。相互力Fh可以以用弹簧的位移值作为变量的数学式来表示，并且控制部基于该数学式计算相互力Fh。

此外，控制部基于扭矩控制器T(s)、虚拟支架V(s)及计算的Fh，设定导纳模型(Admittance Model)。如以下数学式2所示，可以建立包括多个因子的导纳模型I(s)。即导纳模型I(s)是利用虚拟阻抗因子M、C和K建立的，并且，就M、C和K的值而言，其可根据控制模型预先指定，或者用户可以通过显示器将M、C和K的值中的至少一个输入到控制部。控制部可以根据指定或输入的因子的值，使控制第一串联弹性驱动器系统和第二串联弹性驱动器系统生成适当的运动负荷。

数学式2

数学式2中，M因子表示虚拟质量，当增加其值时，对惯性力的效果会增大。C因子表示虚拟阻尼，当增加其值时，对粘性力的效果会增大。K因子表示虚拟弹簧，当增加其值时，对弹性的效果会增大。

控制部可以通过利用数学式2的导纳模型I(s)来执行图3所示的控制作用。在现有串联弹性驱动器系统中控制力期间，随着串联弹性驱动器系统的运动而对主体产生反复冲击和振动问题，导致控制输入出现错误。对此，根据本发明一实施例的智能绳索拉力器的控制部基于扭矩控制器T(s)、虚拟支架V(s)及计算的Fh，设定导纳模型(Admittance Model)。具体而言，控制部利用速度控制器C(s)来控制肌肉力量运动系统G(s)的速度，在该状态下，基于由扭矩控制器T(s)、虚拟支架V(s)及弹簧常数Ks的相互力Fh，设定导纳模型I(s)，并且通过驱动第一串联弹性驱动器系统和第二串联弹性驱动器系统来生成适当的负荷。此时，所生成的负荷可以与惯性力、粘性力和弹性力中的每一个相关而起作用，并且可以与惯性力、粘性力和弹性力中的至少两个或其以上组合的力相关而起作用。

图4是示出根据本发明一实施例的适用于智能绳索拉力器的虚拟支架控制方法。图4是对图3部分结构的详细附图。一实施例中，虚拟支架控制是一种在现有串联弹性驱动器系统中控制力期间，用于补偿当串联弹性驱动器系统的运动时的对主体产生的反复冲击和振动问题的控制，本发明旨在控制串联弹性驱动器系统的位置，并且虚拟支架控制在第一串联弹性驱动器系统和第一力作用连接部中等间隔设置，力与第一力作用连接部的位移成正比地增加，并且当进入力控制区域时，开始进行力控制。

虚拟支架控制基于第一力作用连接部的位置进行控制，并且可以基于感应敏感度调节到达力控制区域的点，这将在后面参照图5和图6进行描述。

如图4所示，虚拟支架控制方法中，虚拟支架控制器310反馈(feedback)第一力作用连接部的位置变化测量值，并计算感应敏感度。此时，当力指令低于目标力时，力指令增加到目标力，当超过目标力点时，相同的力指令被输入到虚拟支架控制器310。

虚拟支架控制器310将输入的力指令传送到智能绳索拉力器的控制部，智能绳索拉力器的控制部基于扭矩控制器T(s)、虚拟支架V(s)及计算的Fh，设定导纳模型(Admittance Model)。如所述数学式2所示，可以建立包括多个因子的导纳模型I(s)。即导纳模型I(s)是利用虚拟阻抗因子M、C和K建立的，并且，就M、C和K的值而言，其可以根据控制模型预先指定，或者用户可以通过显示器将M、C和K的值中的至少一个输入到控制部。控制部可以根据指定或输入的因子的值，控制第一串联弹性驱动器系统和第二串联弹性驱动器系统生成适当的运动负荷。

数学式2中，M因子表示虚拟质量，当增加其值时，对惯性力的效果会增大。C因子表示虚拟阻尼，当增加其值时，对粘性力的效果会增大。K因子表示虚拟弹簧，当增加其值时，对弹性的效果会增大。

控制部可以通过利用数学式2的导纳模型I(s)来执行力控制器320的控制作用。

感应敏感度确定到目标力点的斜率，敏感度越低，到目标力的斜率越小，达到目标力的第一力作用连接部的位移增大。随着感应敏感度增加，朝向目标力的斜率增大，从而减小了朝向目标力的第一力作用连接部的位移。

图5是示出根据本发明一实施例的适用于智能绳索拉力器的每个感应敏感度的虚拟支架控制图表。如图所示，在每个感应敏感度的虚拟支架控制图表中，x轴表示负荷位移，y轴表示力指令，z表示力控制区域。感应敏感度确定到力控制区域z的斜率。

一实施例中，图表c的斜率相对最低，感应敏感度最低，因此，用于到达力控制区域z的第一力作用连接部的位移最大，感应敏感度按照图表b、图表a的顺序高，因此快速到达力控制区域z。

图6是示出根据本发明一实施例的适用于智能绳索拉力器的力控制区域340和虚拟支撑区域330的图。如图所示，智能绳索拉力器的第一串联弹性驱动器系统220与第一力作用连接部242等间隔设置，并且在第一串联弹性驱动器系统和第一力作用连接部等间隔形成的虚拟支撑区域330产生虚拟支架控制，力与第一力作用连接部的位移成正比地增加，并且当进入力控制区域340时，开始第一串联弹性驱动器系统的力控制。

虚拟支架控制基于第一力作用连接部的位置进行控制，到达力控制区域340的点可以基于感应敏感度进行调节。由此，具有解决在串联弹性驱动器系统的力控制期间，随着串联弹性驱动器系统运动，对主体产生的反复冲击和振动的问题。

图7是根据本发明一实施例的智能绳索拉力器的透视图。如图7所示，智能绳索拉力器可以包括主体400、第一串联弹性驱动器系统410、第二串联弹性驱动器系统420、第一力作用连接部432、第二力作用连接部434、第三力作用连接部436、第四力作用连接部438、第一臂单元440、第二臂单元450、第一绳索460、第二绳索470和控制部480。

第一串联弹性驱动器系统410被配置为根据控制部480的控制生成待施加到第一手柄(未示出)的负荷，并且可设置在主体内。第一力作用连接部432被配置为：随着用户拉动第一手柄，其向沿远离地面的方向移动，如图所示，可以包括两个活动滑轮。稍后将参照图10描述第一力作用连接部432随着用户拉动第一手柄沿远离地面的方向移动的动作。第一力作用连接部432内的活动滑轮的数量不限于两个，可以根据需要设置任意数量的活动滑轮。通过使用至少一个活动滑轮，可以在减小智能绳索拉力器的体积的同时，充分确保用户拉动手柄的最大运动距离。

第二力作用连接部434固定在主体400的上部下侧，并且可以包括两个固定滑轮。第二力作用连接部434内的固定滑轮的数量不限于两个，可以根据需要设置任意数量的固定滑轮。第一绳索460可以经过第一力作用连接部432和第二力作用连接部434，一侧连接在第一手柄(未示出)，另一侧固定在主体的上部下侧。

第一臂单元440可以结合在主体400的一侧，其末端可以设置有第一手柄。第一臂单元440可以包括结合在主体的上部并以能够沿侧向旋转的方式设置的第一臂442和结合在第一臂442的外侧并以能够沿上下方向旋转的方式设置的第二臂444。像这样，可以设置用于固定可沿侧向旋转的第一臂442和可沿上下方向旋转的第二臂444的固定手段。作为一例，固定手段可以是弹性地突出以贯通旋转的第一臂442或第二臂444的弹性销。因此，用户可以根据想要提高肌肉力量的身体部位或运动方法等，将第一臂442和第二臂444旋转规定角度后固定以执行肌肉力量运动。

第二串联弹性驱动器系统420可以被配置为与第一串联弹性驱动器系统410相同/类似。第三力作用连接部436和第四力作用连接部438)可以分别被配置为与第一力作用连接部432和第二力作用连接部434相同/类似。第二臂单元450可以被配置为与第一臂单元440相同/类似。例如，第二臂单元450可以包括其结构和功能分别与第一臂442和第二臂444相对应的第三臂452和第四臂454。第二绳索470可以被配置为与第一绳索460相同/类似。

控制部480可以分别控制由第一串联弹性驱动器系统410生成的负荷和由第二串联弹性驱动器系统420生成的负荷。此外，控制部480可以控制显示器(未示出)的动作。例如，控制部480可以从用户接收与待施加到所述第一手柄和所述第二手柄的负荷的大小有关的第一用户输入，并且基于第一用户输入控制由第一串联弹性驱动器系统410生成的负荷和第二串联弹性驱动器系统420。此外，控制部480可以从用户接收与由第一串联弹性驱动器系统410和第二串联弹性驱动器系统420生成的负荷的粘性力、弹性力和惯性力有关的第二用户输入，并且基于第一用户输入和第二用户输入控制第一串联弹性驱动器系统410和第二串联弹性驱动器系统420。

图8是示出根据本发明一实施例的第一串联弹性驱动器系统410的详细结构的立体图。如图所示，第一串联弹性驱动器系统410可以包括第一支架510、第一弹簧520、第二支架530、第一编码器传感器540和第一电动缸550。

第一支架510可以固定在主体，并且可以包括第一电动缸550的滚珠螺杆的螺母可通过的空腔。第二支架530可以以能够移动的方式设置在第一支架510的下侧。第二支架530也可以包括第一电动缸550的滚珠螺杆的螺母可通过的空腔。第一弹簧520可以设置在第一支架510和第二支架530之间。此时，第一弹簧520可以与第二支架530的一侧面接触，第一电动缸550与第二支架的另一侧面接触。第一弹簧520可以在用户拉动第一手柄使得第二支架530和第一电动缸550沿远离地面的方向移动时收缩。

第一电动缸550可以包括第一电动机和第一滚珠螺杆，所述第一滚珠螺杆连接在第一电动机连接并将第一电动机的旋转力转换为直线运动力。控制部480可以通过控制第一电动机的旋转来控制由第一串联弹性驱动器系统410生成的负荷。第一滚珠螺杆的螺母固定连接在第一力作用连接部432的下端，并且可以沿随着用户拉动第一手柄远离地面的方向移动。

第一编码器传感器540可以被配置为测量随着第二支架530和第一电动缸550移动而第一弹簧520收缩的程度。第一编码器传感器540可以通过测量第一弹簧520收缩程度来感测用户拉动第一手柄的力。稍后将参照图10描述第一编码器传感器540的详细结构。

当用户开始拉动第一手柄时，由于第一支架510是固定不动的，因此第一弹簧520收缩，同时第一电动缸主体瞬间略微向上上升后返回。此时，与电动缸主体侧面连接的第一编码器传感器540可以感测第一电动缸550的活动。第一弹簧520的收缩程可以根据用户拉动第一手柄的力的差异而不同，这通过第一编码器传感器540感测第一电动缸550的活动来测量，并且基于此，控制部480可以控制第一电动机的旋转。

具体而言，控制部480可以从用户接收与待施加到第一手柄和第二手柄的负荷的大小有关的第一用户输入。然后，控制部480可以从第一编码器传感器540接收与用户拉动第一手柄的力相关的信息，并且基于与第一用户输入和用户拉动第一手柄的力相关的信息控制第一电动机的旋转。

用于生成待施加到第二手柄的负荷的第二串联弹性驱动器系统420可以被配置为与第一串联弹性驱动器系统410相同/类似。

图9是示出根据本发明一实施例的第一电动缸550的详细结构的立体图。如图所示，第一电动缸550可以包括第一电动机610和第一滚珠螺杆620。第一滚珠螺杆620可以包括第一轴622和第一螺母624。

一实施例中，第一轴622与第一电动机610连接，第一滚珠螺杆620可以将第一电动机610的旋转力转换为直线运动力。例如，当第一电动机610沿第一方向旋转时，第一螺母624向上移动，当第一电动机610沿与第一方向相反的第二方向旋转时，第一螺母624可以向下移动。第一电动机610旋转得越快，第一螺母624移动得越快，并且第一电动机610旋转得越慢，第一螺母624移动的越慢。第一螺母624可以用作杆(rod)。

一实施例中，第一电动机610可以是制动型电动机。在这种情况下，当第一电动机610不旋转时，即使用户拉动第一手柄，第一螺母624也不移动，因此第一手柄可以不移动。相反，当第一电动机610旋转时，第一螺母624移动，因此用户可以移动第一手柄。

如上所述，控制部可以基于与待施加到第一手柄和第二手柄的负荷的大小有关的第一用户输入和用户拉动第一手柄的力相关的信息，控制第一电动机610的旋转。具体而言，当用户以小于待施加到第一手柄和第二手柄的负荷的大小的力拉动第一手柄时，控制部可以不旋转电动机。因此，当用户以小于待施加到第一手柄和第二手柄的负荷的大小的力拉动第一拉动手柄时，第一手柄可以不移动。相反，当用户以大于待施加到第一手柄和第二手柄的负荷的大小的力拉动第一拉动手柄时，控制部可以控制第一电动机610的旋转，使得第一滚珠螺杆620的第一螺母624和与第一螺母624固定连接的第一力作用连接部沿远离地面的方向移动。因此，当用户以大于待施加到第一手柄和第二手柄的负荷的大小的力拉动第一拉动手柄时，第一螺母624和与第一螺母624固定连接的第一力作用连接部沿远离地面的方向移动使得用户可以拉动第一手柄。

一实施例中，控制部可以基于用户拉动第一手柄的力和待施加到第一手柄和第二手柄的负荷的大小之间的差，确定第一电动机610的旋转速度。具体而言，用户拉动第一手柄的力和待施加到第一手柄和第二手柄的负荷的大小之间的差越大，控制部以使第一电动机610的旋转速度更快的方式控制，从而用户越以大于设定重量的力拉动，手柄就越容易移动。如此一来，控制部根据用户拉动手柄的力，实时控制第一电动机610的旋转，以控制第一螺母624的移动速度，从而可以提供类似于利用提供重量板的绳索拉力器来运动的用户体验。

第二串联弹性驱动器系统中包括的第二电动缸可以被配置为与第一电动缸550相同/类似。

图10是示出根据本发明的一实施例，当用户以大于设定负荷的力拉动第一手柄时的第一力作用连接部432和第一电动缸的活动的图。如图所示，第一编码器传感器540可以包括与第一电动缸(具体而言，第一电动缸的滚珠螺杆620)连接的带710和第一传感器720。第一传感器720通过感测带710的活动来感测第一电动缸的活动，并且可以基于此，测量第一弹簧520收缩程度。即第一编码器传感器540可以通过测量第一弹簧520收缩程度来感测用户拉动第一手柄的力。

当用户开始拉动第一手柄时，由于第一支架510是固定不动的，因此第一弹簧520收缩，同时第一滚珠螺杆620(或第一电动缸主体)瞬间略微向上上升后返回。此时，与第一滚珠螺杆620(或第一电动缸主体)连接的带710与第一滚珠螺杆620一起移动，并且第一传感器720可以通过感测带710的活动来测量第一弹簧520收缩程度。第一弹簧520的收缩程度可以根据用户拉动第一手柄的力的差异而不同，这通过第一传感器720感测带710的活动来测量，基于此，控制部可以控制第一电动机的旋转。

当用户以大于设定负荷的力拉动第一手柄时，控制部控制第一电动机的旋转，螺母624和与螺母624固定连接的第一力作用连接部432可以沿远离地面的方向(图10中为箭头方向)移动。由此，用户可以将第一手柄沿靠近身体的方向拉动。

第二串联弹性驱动器系统中包括的第二编码器传感器可以被配置为与第一编码器传感器540相同/类似。

图11是示出根据本发明一实施例的智能绳索拉力器的详细结构的框图。如图所示，智能绳索拉力器可以包括输入/输出装置810、通信装置820、控制部830、第一串联弹性驱动器系统842(SEA，Series Elastic Actuator System)、第二串联弹性驱动器系统844(SEA，Series Elastic Actuator System)、第一连接部852，第二连接部854以及第一手柄862和第二手柄864。

输入/输出装置810可以包括显示器812和感测传感器814。输入/输出装置810可以被配置为将显示器812和感测传感器814的动作数据/实时位置数据传送到控制部830。并且，输入/输出装置810可以包括触摸面板、小键盘、键盘等。用户可通过输入/输出装置810根据运动计划选择和设置适当的运用模式。此时，在各运用模式下，可以通过输入附加控制因子来精细调节控制操作。输入/输出装置810可以与控制部830连接以进行通信。

感测传感器814可以包括能够测量用户的身体状态的传感器和被配置为测量用户拉动第一手柄862和/或第二手柄864的距离的第二传感器。可以测量用户身体状态的传感器，作为一例，可以测量用户的心率、体温等，并且可以包括摄像头传感器、红外传感器等。

通信装置820可以被配置为向控制部830发送和接收各种信息(例如，用户信息和运动信息数据)。另外，通信装置820可以提供用于通过网络与用户的手机、平板电脑或其他系统(作为一例，单独的云系统等)进行通信的配置或功能。

控制部830可以包括驱动力控制部832、运动力控制部834和内容控制部836。控制部830可以被配置为实时控制整个关于运动的算法。控制部830可以被配置为例如电路、电路板、集成电路芯片、软件、固件等各种形式，以执行运算处理、存储和控制功能等。

控制部830可以控制由第一串联弹性驱动器系统842和第二串联弹性驱动器系统844分别检测的用户拉动第一手柄的力以及基于用户第二拉动手柄的力控制第一串联弹性驱动器系统842的第一电动机和第二串联弹性驱动器系统844的第二电动机的旋转。通过这种结构，控制部830可以分别生成/控制用户的左臂和右臂感受到的负荷。具体而言，控制部830可以利用第一串联弹性驱动器系统842中包括的第一弹簧的位移变化和第二串联弹性驱动器系统844中包括的第二弹簧的位移变化，计算由运动力和驱动力的相互力，并且基于所计算的力，控制第一电动机和第二电动机的旋转，以分别生成/控制待施加到用户的左臂和右臂的负荷。

在控制部830的存储装置(存储器)中，可以预先存储根据各种运用模式的控制模型。用户可以通过输入/输出装置810设定运用模式和控制模型，并且额外输入用于详细调节各运用模式的因子的值。控制部830可以根据用户输入控制第一串联弹性驱动器系统842和第二串联弹性驱动器系统844的动作。作为一实施例，用户可以根据运动指导师等的建议提前制定运动计划，并设定相应的运用模式，使用输入/输出装置810向控制部830输入命令。此时，用户可以确定是否直接执行所设定的运用模式的基本类型或是否进一步详细调节设定的运用模式。当进一步详细调节设定的运用模式时，用户可以将相关因子的值额外输入到控制部830。

由此，驱动力控制部832可以通过接收用户的输入值并进行计算后，根据预先存储的控制模型，控制电动机的旋转以生成负荷。此时，可以将第一串联弹性驱动器系统842中包括的第一弹簧的位移变化结果和第二串联弹性驱动器系统844中包括的第二弹簧的位移变化结果传递到驱动力控制部832。由此，驱动力控制部832利用第一弹簧的位移计算作用在第一串联弹性驱动器系统842的相互力Fh。类似地，驱动力控制部832利用第二弹簧的位移计算作用在第一串联弹性驱动器系统844的相互力Fh。相互力Fh可以用数学式2表示，驱动力控制部832基于这样的数学式计算相互力Fh。

并且，运动力控制部834基于所计算的Fh，设定导纳模型(Admittance Model)。如上述的数学式2所示，可以建立包括多个因子的导纳模型I(s)。即导纳模型I(s)是利用虚拟阻抗因子M、C和K建立的，并且，就M、C和K的值而言，其可根据控制模型预先指定，或者用户可以通过输入/输出装置810将M、C和K的值中的至少一个输入到运动力控制部834。运动力控制部834可以根据指定或输入的因子的值，控制第一串联弹性驱动器系统842和第二串联弹性驱动器系统844生成适当的运动负荷。

具体而言，运动力控制部834基于相互力Fh设定导纳模型I(s)，并且通过控制电动机的旋转来生成适当的负荷。此时，生成的负荷可以与惯性力、粘性力和弹性力中的每一个相关而起作用，并且可以与惯性力、粘性力和弹性力中的至少两个组合的力相关而起作用。

一实施例中，当通过感测传感器814测量的用户的心率超过预先输入的设定心率时，内容控制部836将待施加到第一手柄和第二手柄的负荷的大小减小预定大小或预定比例，从而可以提前防止用户受伤。例如，当由感测传感器测量的心率超过预先输入的设定心率(极限心率)时，内容控制部836可以将待施加到第一手柄862和第二手柄864的负荷的大小限制在预定大小或预定比例以下。此时，待施加到第一手柄862和第二手柄864的负荷的限制大小可以大于0。其中的设定心率和第一设定值可以由用户通过输入/输出装置810预先输入来存储。

此外，当用户计算出拉动第一手柄862和/或第二手柄864的力的变化值，力的变化值达到预先输入的设定变化值时，内容控制部836可以将待施加到第一手柄862和所述第二手柄864的负荷的大小减小预定大小或预定比例，从而可以提前防止用户受伤。此时，待施加到第一手柄862和第二手柄864的负荷的减小的大小可以大于0。

此外，内容控制部836可以测量用户能够执行一次运动的最大负荷值(1RM)。这将在后面参照图12进行描述。另外，内容控制部836可以基于用户拉动第一手柄862和第二手柄864的距离，确定是否认定为用户的一次运动。具体而言，可以从第二传感器接收用户拉动第一手柄862和第二手柄864的距离，并且内容控制部836确定用户的运动认定距离。例如，内容控制部836可以将用户最初运动时的最初运动长度的80％计算为运动认定距离。此外，当用户将第一手柄862和/或第二手柄864拉动超过运动认定距离时，内容控制部836可以将其认定为一次运动。控制部830可以以图表等可视资料来显示用户是否在每次运动拉动了运动认定距离以上的距离。

此外，内容控制部836可以从感测传感器814接收包括人物对象的图像并且提取人物对象的骨骼信息。此外，内容控制部836可以基于骨骼信息在显示器上显示与运动姿势校正相关的反馈。即内容控制部836将关于用户动作认定数据(骨骼信息等)和数字化的信息和存储在数据库(DB)中的参考动作进行比较，并分析用户的运动动作的准确度和相似度，从而可以向用户提供运动动作相关指导(guide)。例如，用户是否以正确的姿势运动，如果以错误的姿势运动，则可以提供用于运动姿势校正的反馈。此外，内容控制部836可以在显示器上显示存储在DB的参考动作视频，以便熟练度不高的用户可以轻松地学习运动。

第一串联弹性驱动器系统842可以包括第一电动机和第一电动缸，所述第一电动缸包括与第一电动机连接并且将第一电动机的旋转力转换为直线运动力的第一滚珠螺杆。第一电动缸的第一电动机可以被配置为生成待施加到整个第一串联弹性驱动器系统842的负荷，并且在控制部830的控制下操作。根据一实施例，控制部830可以通过控制第一电动机的旋转来控制第一电动缸的螺母的活动。

第一连接部852可以被配置为将在第一串联弹性驱动器系统842中生成的负荷传递给用户。第一连接部852可以包括至少一个活动滑轮、至少一个固定滑轮以及第一绳索。

第二串联弹性驱动器系统844可以被配置为与第一串联弹性驱动器系统842相同/类似。此外，第二连接部854可以被配置为与第一连接部852相同/类似。

图12是示出根据本发明一实施例，输入与用户运动相关的信息的示例的图。这样的信息可以显示在智能绳索拉力器的显示器上，或者可以显示在与智能绳索拉力器连接的用户终端(例如，智能手机)的显示器上。第一画面910示出了用户在一次最大反覆次数(1RM，Repetition Maximum)测试模式中输入相关信息的示例。如图所示，用户可以通过第一画面910输入诸如身高、性别和体重等信息。

一实施例中，响应于从用户接收用于实行一次反覆最大重量(1RM，RepetitionMaximum)测试的用户输入，控制部可以将由第一串联弹性驱动器系统和/或第二串联弹性驱动器系统生成的待施加到手柄的负荷的粘性力、弹性力和惯性力都设定为最低水平(Low)。在这种情况下，将待施加到手柄的负荷的粘性力、弹性力和惯性力都设定为最低水平(Low)的原因是，在1RM测量期间通过单纯力的控制减轻用户的负担，并执行正确的1RM测量。与此不同地，当适用导纳控制(当将所有的待施加到手柄的负荷的粘性力、弹性力和惯性力未设定为最低水平(Low)时)时，存在无法满足数式或肌肉使用位置等附加情况的问题。

一实施例中，可以根据运动部位和姿势(例如，手臂运动、胸部运动、肩部运动等)不同地计算1RM估计值。

一实施例中，控制部可以基于用户输入的性别和体重以及下面的数学式3来计算用于进行1RM测试的初始运动负荷值。在下面的数学式3中，1RM表示初始1RM估计值或1RM估计值，w表示运动负荷值，r表示用户运动的次数。这里，初始1RM估计值，在男性的情况下可以被设置为男性体重的50％，在女性的情况下可以被设置为女性体重的30％。并且，控制部可以通过将用户运动的次数设定为8次来计算初始运动负荷值。例如，如果一个体重60kg的男子进行1RM测试，则初始1RM估计值为30kg，控制部在数学式3中输入r＝8和1RM＝30以计算出初始运动负荷值为23kg。

数学式3 1RM＝100w/(48.8+53.8e^-0.075r)

其中，w是施加到第一手柄的负荷的大小，r是用户的运动次数。

当计算出初始运动负荷值时，控制部可以向用户在显示器上输出以相应重量最大能够运动的次数运动的消息。在这种情况下，还可以通过显示器向用户提供初始运动负荷值。例如，控制部可以在显示器上输出以23kg的重量最大能够运动的次数运动的消息。

当用户以初始运动负荷值、以最大能够运动的次数来完成运动时，控制部可以基于用户实际运动的次数和初始运动负荷值来计算出用户的1RM估计值。例如，当以初始运动负荷值为23kg运动9次时，控制部可以通过在数学式1中输入w＝23kg、r＝9来计算出用户的1RM估计值为30kg。在这种情况下，计算出的1RM估计值可以通过显示器提供给用户。

一实施例中，用户以初始运动负荷值执行10次以上运动时，可以再一次进行1RM测试。这是因为当r＝10以上时，1RM估计式的可靠性降低。在这种情况下，可以通过显示器提供使用户在充分休息后再次进行1RM测试的消息。当再次进行1RM测试时，可以根据第一次进行的1RM测试中估计的1RM值，重新设定运动负荷值。例如，当60kg的男子在最初1RM测试中，以初始运动负荷值为23kg来完成15次运动，并且计算出1RM估计值为35kg时，可以通过在数学式1中输入1RM＝35、r＝8来重新设定运动负荷值为27kg。当用户以重新设定的运动负荷值最大能够运动的次数来完成运动时，可以基于用户运动的次数来重新计算出1RM估计值。例如，当用户以重新设定的运动负荷值为27kg来完成7次运动时，可以重新计算出用户的1RM估计值为33kg。

一实施例中，响应于从用户接收用于实行一次反覆最大重量(1RM，RepetitionMaximum)测试的用户输入，控制部可以将由串联弹性驱动器系统生成的待施加到手柄的负荷的粘性力、弹性力和惯性力都设定为最低水平。这里，用户的输入可以包括与用户的体重和性别有关的信息。控制部可以基于用户的体重和性别来确定待施加到手柄的负荷的大小。在这种状态下，用户可以以最大能够运动的次数来执行运动。当用户完成运动时，控制部基于待施加到手柄的负荷的大小、用户的运动次数以及1RM估计模型计算出用户的1RM值，并将计算出的用户的1RM值显示在显示器上。其中，1RM估计模型是基于数学式3计算的，可以表示待施加到力作用手柄的负荷的大小，可以表示用户的运动次数。

一实施例中，当用户的运动次数超过预先设定的阈值时，控制部可以基于计算出的用户的1RM值和1RM估计模型，计算出待施加到手柄的新的负荷的大小。在这种情况下，用户可以以新的负荷的大小最大能够运动的次数来执行运动。当用户再次完成运动时，控制部可以基于计算出的新的负荷大小、用户的新运动次数以及1RM估计模型，计算出修改的用户的1RM值。控制部可以在显示器上显示计算出的修改的用户的1RM值。

一实施例中，基于估计的用户的1RM值确定用户的当前运动水平，并可以通过显示器提供给用户。例如，根据下面的【表1】，基于估计的用户1RM值，可以将用户的当前运动水平确定为初学者(Beginner)、初级(Novice)、中级(Intermediate)、高级(Advanced)及精英(Elite)中的至少一个。下面，根据运动的类型和姿势，可以不同地设定体重对比％。

【表1】

一实施例中，控制部可以基于测量的用户的1RM值，确定运动例程(routine)信息。具体而言，控制部可以基于测量的用户的1RM值，确定运动负荷值、每组的重复次数、组数、每组的休息时间等。例如，根据【表2】，控制部可以根据用户在“肌肉力量运动”、“肌肉肥大运动”和“肌肉耐力运动”中以什么目的执行运动，并基于1RM值来确定运动例程信息。一实施例中，控制部可以基于用户当前的运动水平，在【表2】的范围内确定运动负荷值、每组的重复次数、组数、每组的休息时间等。例如，当用户的当前运动水平较低时，可以将运动负荷值、每组的重复次数、组数设定为接近范围的下限，将每组的休息时间设定为接近范围的上限。相反，当用户当前运动水平较高时，可以将运动负荷值、运动组、每组的重复次数、组数设定为接近范围的上限，将每组的休息时间设定为范围的下限。可替代地，控制部基于用户因什么目的执行运动以及测量的用户1RM值，将根据【表2】确定的运动负荷值、每组的重复次数、组数、每组的休息时间的范围通过显示器向用户提供，并且可以使用户在相应范围内选择特定值。

【表2】

	运动KG	每组的重复次数	组次数	每组的休息时间
					肌肉力量运动	1RM的85％以上	6次以下	2～6组	2～5分钟
肌肉肥大运动	1RM的67～85％以上	6次～12次	3～6组	30～90秒
					肌肉耐力运动	1RM的67％以下	12次以上	2～3组	30秒

第二画面920表示用户在自由运动模式下通过显示器等输入相关信息的示例。如图所示，用户可以通过第二画面920选择预先设定的运动课程(力量提升、爆发力提升、最大力量提升、肌肉肥大、肌肉耐力提升等)。可替代地，用户可以通过第二画面920手动选择运动相关设定。

用户可以通过第二画面920输入负荷的大小(例如，48kg)和各种负荷特性的设定值。负荷的大小可以由用户直接设定，也可以是由控制部针对用户自动设定的值。负荷的特性可以包括负荷的粘性力、负荷的弹性力和负荷的惯性力，并且可以分别设置为低(25％)、中(50％)、高(75％)和非常高(100％)的四个阶段中的一个。可替代地，负荷的每个特性可以被设定为更细分化的阶段，或者可以设定为更简化的阶段，例如，2阶段或3阶段。

这里，负荷的粘性力表示用户试图以更高的速度执行运动时，感觉到更大重量感的负荷的特性。负荷的弹性力表示用户越拉动手柄，使用户感觉到更大重量感的负荷的特性。负荷的惯性力表示，相比于在动态状态下向手柄施加特定大小的力，用户在静止状态下向手柄施加相同的特定大小的力时，感觉到更大重量感的负荷的特性。在这种情况下，可以同时向手柄施加一种以上类型的负荷。

虽然已经将用户想要用于运动的负荷值以数字(例如，48kg)来表示，并且将对各种负荷特性的设定值以图形和字符的形式来表示，但不限于此，上述信息可以以各种形式的数值、符号、字符、图形等表示。

并且，用户可以通过第二画面920输入想要进行的运动组数、每个运动组的重复次数等。

一实施例中，智能绳索拉力器可以通过包括用于减轻重量的辅助强度和用于调节被辅助区域的辅助范围的辅助模式，来辅助用户的运动。用户可以通过第二画面920选择运动辅助模式。例如，如【表3】所示，用户可以将运动辅助模式选为“强辅助”、“中等辅助”和“弱辅助”中的一种。如【表3】所示，运动辅助功能分为用于减轻重量的辅助强度和用于调节被辅助区域的辅助范围。

【表3】

辅助模式	辅助强度	辅助范围
			强辅助	速度比的2倍	现有重量对比50～100％
中等辅助	与速度比相同	现有重量对比70～100％
			弱辅助	速度比的一半	现有重量对比85～100％

一实施例中，当输入用户期望的运动重量并进行运动时，控制部可以测量前3次的平均运动速度并将相应的值设定为目标速度。此后，当用户的运动速度低于目标速度时，控制部可以根据用户设定的辅助模式，调节负荷重量以进行运动辅助。例如，当当前速度比目标速度快时，不增加指定运动负荷值，但当用户当前运动速度比目标速度慢时，可以根据其差值动态降低运动负荷值。即当智能绳索拉力器的控制部判断用户的当前速度相比于初始运动速度减小预定阈值以上时，根据用户设定的运动辅助模式，可以以不同程度减小待施加到手柄的负荷的大小。例如，当用户选择运动辅助模式作为“强辅助”时，如果用户的当前运动速度相比于初始运动速度减少了预定阈值以上，则与用户选择运动辅助模式为“弱辅助”的情况相比，可以将施加到手柄的负荷的大小减少更多。

通过测量用户的运动速度并在运动速度下降时控制实时运动负荷值的这种配置，用户可以根据自己的运动经历等设定不同的运动辅助强度和辅助范围，或通过运动辅助模式最小化受伤风险。并且，通过智能绳索拉力器可以具有与能够辅助用户运动的私人教练一起运动的效果，并且可以通过在没有力气时增加运动次数，来帮助肌肉生长。

图13是示出根据本发明一实施例，输出与用户运动相关的信息的示例的图。一实施例中，显示器可以在第一区域1010显示与对于负荷的大小和各种负荷特性的设定值相关的信息。这种信息在智能绳索拉力器的显示器上以图表和字显示，但不限于此，以数值、符号、字符、图形等各种形式显示，或可以显示在连接到智能绳索拉力器的用户终端(例如，智能手机)的显示器上。

一实施例中，负荷的特性可以包括负荷的粘性力、负荷的弹性力和负荷的惯性力，并且可以设置为低(25％)、中(50％)、高(75％)和非常高(100％)的四个阶段中的一个。可替代地，负荷的每个特性可以被设定为更细分化的阶段，或者可以设定为更简化的阶段，例如，2阶段或3阶段。

一实施例中，控制部可以将与用户拉动第一手柄的力相关的信息输出到显示器1040的第一区域(1040的左侧区域)。此外，控制部可以将与用户拉动第二手柄的力相关的信息输出到显示器1040的第二区域(1040的右侧区域)。当用户拉动第一手柄的力和第二拉动手柄的力之间的差超过预设的第三阈值时，控制部可以将警告提示输出到显示器1040。输出到显示器1040的警告提示包括但不限于语音消息、警告音、图像消息、文本消息等。

一实施例中显示器1040的第一区域(1040的左侧区域)以条形图显示用户拉动第一手柄的力，显示器1040的第二区域(1040的右侧区域)以条形图显示用户拉动第二手柄的力。在这种情况下，当用户拉动第一手柄的力和第二拉动手柄的力之间的差超过预设的第三阈值时，第一区域和第二区域彼此可以以不同颜色显示。

一实施例中，可以在显示器的第二区域1020显示用户当前正在执行的运动组数、用户指定的总运动组数、用户当前在每组内要执行的运动次数、用户在每组内指定要执行的总运动次数及保持张力的时间的推荐值等的信息等。其中，保持张力的时间(TUT)可以表示用户持续1次运动的时间。保持张力的时间可以由用户直接输入，也可以根据用户的训练目的(力量提升、爆发力提升、最大力量提升、肌肉肥大、肌肉耐力提升等)、与用户的运动相关的信息(用户体重、体脂量、骨骼肌等)自动确定。仅当用户执行一次运动的时间为用户保持张力的时间以上时，控制部才可以认定为一次运动。并且，可以以图表等视听材料来提供每次运动执行时间是否为保持张力的时间以上。

一实施例中，可以将与用户每次运动的运动长度相关的信息显示在显示器的第三区域1030。控制部可以接收用户的最初运动长度，并基于最初运动长度计算出运动认定距离。例如，运动认定距离可以是最初运动长度的80％1032。

一实施例中，当用户拉动手柄运动认定距离以上时，可以认定为一次运动。显示器的第三区域1030可以以图表等可视资料来显示用户是否在每次运动拉动了运动认定距离以上的距离。例如，显示器1030可以以条形图、折线图、饼状图等各种方式显示每次运动的运动距离。

此外，通过将智能绳索拉力器及用户的手机、平板电脑等装置通过有线或无线方式连接，用户可以利用该手机、平板电脑改变与运动相关的设定，或接收关于运动的信息。

一实施例中，在上述显示器上能够输出的用户的运动相关信息不限于所示出的示例，并且可以包括与用户输入的运动相关设定值或根据用户的运动执行计算出的值及其相关的视觉资料等。例如，诸如用户在每次运动拉动手柄的最大力/平均力等的信息可以显示在显示器上。

图14是示出根据本发明一实施例，控制部向用户提供适当的负荷及运动相关信息的方法的流程图。方法1100可以由智能绳索拉力器的控制部执行。如图所示，方法1100可以由控制部在步骤S1110中通过接收用户输入来启动。这里，用户输入可以包括但不限于：待施加到手柄的负荷的大小、负荷的粘性力、负荷的弹性力、负荷的惯性力、用户想要执行的运动的类型、运动组数、每组内运动次数等。

步骤S1120中，控制部可以基于接收到的用户输入来控制第一串联弹性驱动器系统和第二串联弹性驱动器系统。一实施例中，控制部可以接收并计算由用户输入的负荷的大小值，然后接收并计算与负荷的粘性力、负荷的弹性力和负荷的惯性力相关的输入值后，可以根据预先存储的控制模型控制第一电动机和第二电动机。此外，控制部可以从第一串联弹性驱动器系统的第一编码器传感器和第二串联弹性驱动器系统的第二编码器传感器接收用户开始拉动第一手柄和第二手柄的时间点和/或与拉动的力相关的信息，并且基于此控制第一电动机和第二电动机。

步骤S1130中，控制部可以从第一编码器传感器、第二编码器传感器和感测传感器接收信息。一实施例中，从第一编码器传感器、第二编码器传感器和感测传感器接收到的信息可以包括与用户拉动第一手柄和第二手柄的力相关的信息、手柄的移动距离、用户的运动图像、用户的心率、体温等，但不限于此。此外，控制部可以从第一编码器传感器、第二编码器传感器和感测传感器接收与用户开始拉动第一手柄和第二手柄的时间点相关的信息和与用户结束拉动手柄的时间点相关的信息。

步骤S1140中，控制部可以基于从第一编码器传感器、第二编码器传感器和感测传感器接收到的信息，在显示器上显示运动相关信息。运动相关信息可以包括与用户输入的运动相关的设定值或根据用户运动的执行计算出的值。例如，运动相关信息可以包括待施加到手柄的负荷值、待施加到手柄的负荷的类型、目标运动组数、执行的运动组数、目标运动执行次数、执行的运动次数、分别施加到包括第一手柄和第二手柄的力、对错误的运动执行的警告提示、姿势校正相关反馈及为提高肌肉力量等而保持张力的时间的推荐值等。

上述方法可以实现为计算机可读记录介质上的计算机可读代码。记录介质可以连续存储计算机可执行的程序，或者可以临时存储以供执行或下载。并且，介质可以是单个或多个硬件组合形式的各种记录设备或存储设备，不限于直接连接到某一计算机系统的介质，也可以分散于网络中。作为介质的示例包括硬盘、诸如软盘和磁带的磁介质、诸如CD-ROM和DVD的光记录介质、诸如软盘(floptical disk)的磁光介质(magneto-opticalmedium)以及ROM、RAM、闪存等的被配置为存储过程指令。此外，作为其他媒体的示例还可以包括由分发应用程序的应用商店、提供或分发各种其他软件的站点和服务器等中管理的记录介质或存储介质。

本发明的方法、动作或技术可以通过各种方式来实现。例如，这些技术可以通过硬件、固件、软件或它们的组合来实现。本领域普通技术人员将理解，结合本文公开描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以通过电子硬件、计算机软件或两者的组合来实现。为了明确描述硬件和软件的这种可互换性，各种示例性组件、块、模块、电路和步骤已经在上面大体上根据它们的功能进行了描述。这种功能是作为硬件还是软件实现取决于对特定应用程序和整个系统施加的设计要求。普通技术人员可以针对各个特定应用程序以不同的方式实现所描述的功能，但这些实现不应被解释为脱离本发明的范围。

在硬件实现中，用于执行技术的处理单元可以在一个以上的专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、数字信号处理(Digital SignalProcessing，DSP)、数字信号处理设备(Digital Signal Processing Devices，DSPD)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Devices，PLD)、现场可编程逻辑门阵列(FieldProgrammable Gate Arrays，FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、电子设备、设计成用于执行本发明中描述的功能的其他电子单元、计算机或它们的组合中实现。

因此，结合本发明描述的各种示例性逻辑块、模块和电路可以在通用处理器、DSP、ASIC、FPGA或其他可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立硬件组件或设计用于执行本文所描述功能的任何组合中实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但可替代地，处理器还可以是任意现有处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核的结合的一个或多个微处理器，或任意其他配置的组合。

在实现固件和/或软件中，技术可以实现为存储在诸如只读存储器(RandomAccess Memory，ROM)、非易失性随机存取存储器(Non-Volatile Random Access Memory，NVRAM)、可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)、可编程只读存储器(Electrically Erasable PROM，EEPROM)、闪存、光盘(Compact Disc，CD)、磁性或光学数据存储设备等计算机可读介质上的指令。指令可以由一个或多个处理器执行，并且可以使处理器执行本发明中描述的功能的特定方面。

如果以软件实现，则所述技术作为一个以上的指令或代码可以存储在计算机可读介质上或通过计算机可读介质传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其包括促进计算机程序从一个地方传输到另一个地方的任何介质。存储介质可以是计算机可以访问的任何可用介质。作为非限制性示例，这种计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、只读光盘存储器(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM)或其他光盘存储器、磁盘存储器或其他磁存储设备、或任何其他可由计算机访问并用于以指令或数据结构的形式传输或存储所需程序代码的介质。并且，任意连接都被适当地称为计算机可读介质。

例如，当使用同轴电缆、光纤电缆、绞线、数字用户线(DSL)或红外线、无线和微波等无线技术从网站、服务器、或其他远程源传输软件时，同轴电缆、光纤电缆、绞线、数字用户线或红外线、无线电和微波等无线技术都包含在介质的定义中。本文使用的盘(disk)和盘(disc)包括CD、激光盘、光盘、数字多功能盘(digital versatile disc，DVD)、软盘和蓝光光盘，其中盘(disks)通常以磁性方式再现数据，而盘(discs)则使用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应包括在计算机可读介质的范围内。

软件模块可以驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或已知的任意其他形式的存储介质中。示例性存储介质可以连接到处理器，使得处理器可以从存储介质读取信息或将信息写入存储介质。可替代地，存储介质可以集成到处理器中。处理器和存储介质可以驻留在ASIC内。ASIC可以存在于用户终端中。可替代地，处理器和存储介质可以作为单独的组件存在于用户终端中。

尽管上述实施例已被描述为在一个以上独立计算机系统中利用当前公开的主题的方面，但本发明不限于此，并且可以结合任何计算环境来实现，例如网络或分布式计算环境。更进一步地，本发明中的主题的方面可以在多个处理芯片或装置中实现，并且可以类似地跨多个装置影响存储。此类装置可包括PC、网络服务器和便携式装置。

尽管已经结合本说明书中的一些实施例描述了本发明，但是在不脱离本发明的发明所属领域的技术人员可以理解的本发明的范围的情况下，可以进行各种修改和改变。此外，这些修改和变更应被认为落入所附权利要求的范围内。

Claims (25)

1.一种智能绳索拉力器，其中，包括：

主体；

第一手柄，用户左手的力作用于所述第一手柄；

第二手柄，用户右手的力作用于所述第二手柄；

第一串联弹性驱动器系统，生成待施加到所述第一手柄的负荷，并且设置在所述主体内；

第二串联弹性驱动器系统，生成待施加到所述第二手柄的负荷，并且设置在所述主体内；

显示器，被配置为接收用户输入，并且能够输出运动相关信息；以及

控制部，被配置为分别控制由所述第一串联弹性驱动器系统生成的负荷和由所述第二串联弹性驱动器系统生成的负荷，并控制所述显示器的动作。

2.根据权利要求1所述的智能绳索拉力器，其中，

所述第一串联弹性驱动器系统包括：电动缸，包括电动机和滚珠螺杆，所述滚珠螺杆连接在所述电动机并将所述电动机的旋转力转换为直线运动力；

所述控制部通过控制所述电动机的旋转来控制由所述第一串联弹性驱动器系统生成的负荷。

3.根据权利要求2所述的智能绳索拉力器，其中，

所述电动机为制动型电动机，

当所述电动机不旋转时，即使所述用户拉动所述第一手柄也不会动。

4.根据权利要求2所述的智能绳索拉力器，其中，

所述第一串联弹性驱动器系统，还包括：

第一支架，固定在所述主体，

第二支架，以能够移动的方式设置在所述第一支架的下侧，

弹簧，设置在所述第一支架和所述第二支架之间，当所述用户拉动所述第一手柄以使所述第二支架和所述电动缸沿远离地面的方向移动时所述弹簧发生收缩，以及

第一编码器传感器，被配置为测量所述弹簧随着所述第二支架和所述电动缸的移动而收缩的程度；

所述弹簧与所述第二支架的一侧面接触，并且所述电动缸与所述第二支架的另一侧面接触。

5.根据权利要求4所述的智能绳索拉力器，其中，

所述第一编码器传感器包括：

带，与所述电动缸连接；以及

第一传感器，通过感测所述带的活动来测量所述弹簧收缩的程度。

6.根据权利要求4所述的智能绳索拉力器，其中，

所述第一编码器传感器通过测量所述弹簧收缩的程度来感测所述用户拉动所述第一手柄的力。

7.根据权利要求6所述的智能绳索拉力器，其中，还包括：

第一力作用连接部，固定连接在所述滚珠螺杆的螺母，并且随着所述用户拉动所述第一手柄，所述第一力作用连接部沿远离所述地面的方向移动；

第二力作用连接部，固定在所述主体的上部下侧；以及

绳索，经过所述第一力作用连接部和所述第二力作用连接部，一侧连接在所述第一手柄，另一侧固定在所述主体的上部下侧。

8.根据权利要求7所述的智能绳索拉力器，其中，

所述第一力作用连接部包括至少一个活动滑轮，

所述第二力作用连接部包括至少一个固定滑轮。

9.根据权利要求7所述的智能绳索拉力器，其中，

所述控制部还被配置为：

从所述用户接收与待施加到所述第一手柄和所述第二手柄的负荷的大小有关的第一用户输入，

从所述第一编码器传感器接收与所述用户拉动所述第一手柄的力相关的信息，

基于所述第一用户输入和与所述用户拉动所述第一手柄的力相关的信息，控制所述电动机的旋转。

10.根据权利要求9所述的智能绳索拉力器，其中，

所述控制部还被配置为：

当所述用户以小于待施加到所述第一手柄和所述第二手柄的负荷大小的力拉动所述第一手柄时，使所述电动机不旋转，

当所述用户以大于待施加到所述第一手柄和所述第二手柄的负荷大小的力拉动所述第一手柄时，控制所述电动机的旋转以使所述滚珠螺杆的螺母和所述第一力作用连接部沿远离地面的方向移动。

11.根据权利要求10所述的智能绳索拉力器，其中，

所述控制部还被配置为：

基于所述用户拉动第一手柄的力和待施加到所述第一手柄和所述第二手柄的负荷大小之间的差来确定所述电动机的旋转速度。

12.根据权利要求9所述的智能绳索拉力器，其中，

所述控制部还被配置为：

从所述用户接收由所述第一串联弹性驱动器系统生成的负荷的粘性力、弹性力和惯性力有关的第二用户输入，

基于所述第一用户输入、所述第二用户输入和与所述用户拉动所述第一手柄的力相关的信息，控制所述第一串联弹性驱动器系统。

13.根据权利要求9所述的智能绳索拉力器，其中，

所述控制部还被配置为：

从所述用户接收与运动辅助模式有关的第三用户输入，

响应于判断所述用户的当前速度相比于初始运动速度减少了预定的第一阈值以上，根据基于所述第三用户输入设定的运动辅助模式以不同程度减少待施加到所述第一手柄和所述第二手柄的负荷大小。

14.根据权利要求9所述的智能绳索拉力器，其中，

所述智能绳索拉力器还包括：感测传感器，利用摄像头传感器测量所述用户的心率；

所述控制部还被配置为：当由所述感测传感器测量的所述用户的心率超过预先输入的设定心率时，将待施加到所述第一手柄和所述第二手柄的负荷大小减小预定大小或预定比例。

15.根据权利要求9所述的智能绳索拉力器，其中，

所述控制部还被配置为：

当所述用户拉动所述第一手柄的力的变化值达到预先输入的设定变化值时，将待施加到所述第一手柄和所述第二手柄的负荷大小减小预定大小或预定比例。

16.根据权利要求1所述的智能绳索拉力器，其中，

所述智能绳索拉力器还包括：第二传感器，被配置为测量所述用户拉动所述第一手柄的距离；

所述控制部还被配置为：

从所述第二传感器接收所述用户的最初运动长度，

基于所述最初运动长度计算出运动认定距离，

当所述用户拉动所述第一手柄超过所述运动认定距离时，认定为一次运动。

17.根据权利要求12所述的智能绳索拉力器，其中，

所述控制部还被配置为：

响应于从所述用户接收用于实行1RM测试的第四用户输入，将由所述第一串联弹性驱动器系统生成的待施加到所述第一手柄的负荷的粘性力、弹性力和惯性力都设定为最低水平，

基于待施加到所述第一手柄的负荷的大小、所述用户的运动次数和1RM估计模型计算出所述用户的1RM值，

将计算出的所述用户的1RM值显示在所述显示器上。

18.根据权利要求17所述的智能绳索拉力器，其中，

所述1RM估计模型是基于数学式1计算出的，

数学式1：

其中，所述w是待施加到所述第一手柄的负荷的大小，所述r是所述用户的运动次数。

19.根据权利要求17所述的智能绳索拉力器，其中，

所述第四用户输入包括：与所述用户的体重和性别有关的信息；

待施加到所述第一手柄的负荷的大小是基于所述用户的体重和性别确定的。

20.根据权利要求17所述的智能绳索拉力器，其中，

所述控制部还被配置为：

当所述用户的运动次数超过预设的第二阈值时，基于计算出的所述用户的1RM值和所述1RM估计模型计算出待施加到所述手柄的新的负荷的大小，

基于计算出的所述新的负荷的大小、所述用户的新运动次数和所述1RM估计模型计算出所述用户的修改后的1RM值，

将计算出的所述用户的修改后的1RM值显示在所述显示器上。

21.根据权利要求19所述的智能绳索拉力器，其中，

所述控制部还被配置为：

基于计算出的所述用户的1RM值和所述用户的体重，计算出所述用户的运动熟练阶段，

将计算出的所述用户的运动熟练阶段显示在所述显示器上。

22.根据权利要求19所述的智能绳索拉力器，其中，

所述控制部还被配置为：响应于接收所述用户的运动目标，基于所述用户的运动目标、计算出的所述用户的1RM值和所述用户的体重确定运动例程；

所述运动例程包括：待施加到所述第一手柄和第二手柄的负荷的大小、每组的运动反复次数以及组的次数和组之间的休息时间。

23.根据权利要求6所述的智能绳索拉力器，其中，

所述第二串联弹性驱动器系统包括被配置为测量所述用户拉动所述第二手柄的力的第二编码器传感器；

所述控制部还被配置为：

从所述第一编码器传感器接收与所述用户拉动所述第一手柄的力相关的信息以及从所述第二编码器传感器接收与所述用户拉动所述第二手柄的力相关的信息，

将与所述用户拉动所述第一手柄的力相关的信息输出到显示器的第一区域，

将与所述用户拉动所述第二手柄的力相关的信息输出到所述显示器的第二区域。

24.根据权利要求23所述的智能绳索拉力器，其中，

所述控制部还被配置为：当所述用户拉动所述第一手柄的力和拉动所述第二手柄的力之间的差超过预设的第三阈值时，将警告提示输出到所述显示器。

25.根据权利要求24所述的智能绳索拉力器，其中，

所述显示器的第一区域以条形图显示所述用户拉动所述第一手柄的力，

所述显示器的第二区域以条形图显示所述用户拉动所述第二手柄的力，

当所述用户拉动所述第一手柄的力和拉动所述第二手柄的力之间的差超过预设的所述第三阈值时，所述第一区域和所述第二区域彼此以不同颜色显示。

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