CN116528949A - 锻炼装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有线缆和阻力机构的个人锻炼装置，该个人锻炼装置包括传感器布置，该传感器布置被配置为检测两个正交角度以限定该线缆在使用期间在三维空间中延伸的轨迹。该传感器布置包括：滑轮，该滑轮用于在使用期间在该线缆从该装置延伸时引导该线缆；该线缆穿过的线缆从动件，该线缆从动件枢转地安装成围绕第一枢转轴线和围绕第二枢转轴线枢转，该第二枢转轴线与该第一枢转轴线正交，并且其中该第一枢转轴线与该滑轮的旋转轴线共线；和一个或多个传感器，该一个或多个传感器被配置为检测该线缆从动件围绕该第一枢转轴线和该第二枢转轴线的枢转并且提供指示该两个正交角度的一个或多个输出以限定该线缆在该三维空间中延伸的该轨迹。

Description

锻炼装置

对应申请的声明

本申请基于关于新西兰专利申请768769号和澳大利亚专利申请2021221561号提交的临时说明书，这些专利申请的全部内容以引用方式并入本文。

技术领域

本发明整体涉及锻炼装置的领域，该锻炼装置采用经由线缆附接到阻力机构的用户界面来向用户提供抵抗阻力训练锻炼。

背景技术

用于向用户提供基于阻力的锻炼或训练的锻炼装备或装置传统上包括金属板形式的重物。此类锻炼装置包括用于可移动地支撑板的框架，以及经由线缆和滑轮系统连接到板以用于提升板的手柄或棒或其他用户界面。一种机构允许用户在叠堆中选择期望数量的板，并且因此经由手柄和线缆提升重物以进行举重锻炼。

诸如电动马达技术、显示屏技术和数字相机技术的领域中的技术发展推动了基于阻力的锻炼装置的发展，该基于阻力的锻炼装置经由电驱动阻力机构向用户提供阻力训练或锻炼。电驱动阻力机构(诸如电动马达/发电机)可以向用户提供阻力或力的方式进行控制，该阻力或力复制了传统的金属板叠堆，以允许用户执行先前使用传统的基于重量的机械装备执行的熟悉的重量训练锻炼。

电驱动阻力训练装置的一个这样的示例是Tonal^TM家用健身器材。

电驱动阻力训练装置的一个缺点是它们可能很昂贵。装置可包括用于监视用户的一个或多个相机，以及用于向用户呈现视频或其他视觉信息的大显示屏，这给装置增加了显著的成本。可能需要相机和屏幕来监视用户表现并向用户呈现表现或训练反馈信息。此类系统还可能需要经由通信网络与远程人员(私人教练)连接，以在训练期间向用户提供反馈。

虽然电动阻力训练装置可能比传统机械金属板系统更小且更轻，但一些基于电阻的锻炼装置可能不便携、不易运输或不易移动。例如，此类系统可能主要配置为供室内使用，和/或可能不适合从家庭环境运输到诸如社区健身房的替代场所或诸如公园场地或花园的外部环境中使用。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种解决上述问题中的一个或多个问题的锻炼装置，和/或为公众提供有用的选择。

根据本发明的第一方面，本发明提供了一种锻炼装置，该锻炼装置包括：

用户界面，当使用该装置时，该用户界面将由用户在三维空间中

移动；

阻力机构，该阻力机构用于生成力；

线缆，该线缆联接在该用户界面与该阻力机构之间，以将该力从该阻力机构传输到该用户界面；和

传感器布置，该传感器布置被配置为检测两个正交角度以限定该线缆在使用期间在该三维空间中延伸的轨迹，该传感器布置包括：

滑轮，该滑轮用于在使用期间在该线缆从该装置延伸时引导线缆，该滑轮包括旋转轴线；

该线缆穿过的线缆从动件，该线缆从动件枢转地安装成围绕第一枢转轴线和围绕第二枢转轴线枢转，该第二枢转轴线与该第一枢转轴线正交，并且其中该第一枢转轴线与该滑轮的该旋转轴线共线，以及一个或多个传感器，该一个或多个传感器被配置为检测该线缆从动件围绕该第一枢转轴线和该第二枢转轴线的枢转并且提供指示该两个正交角度的一个或多个输出以限定该线缆在该三维空间中延伸的轨迹。

在一些实施方案中，该线缆从动件安装在枢转框架上，该枢转框架可枢转地安装成在该滑轮的该旋转轴线上枢转。

在一些实施方案中，该枢转框架和该滑轮一起安装在单个轴杆上。

在一些实施方案中，该线缆从动件枢转地安装到该枢转框架以相对于该枢转框架围绕该第二枢转轴线枢转。

在一些实施方案中，该滑轮是下滑轮，并且该传感器布置还包括一对上滑轮，该对上滑轮在该线缆从动件与该下滑轮之间旋转地安装到该枢转框架，以引导该线缆在该下滑轮的中心平面中从该下滑轮延伸。

在一些实施方案中，该第二枢转轴线与该滑轮的中心平面对准。

在一些实施方案中，该第二枢转轴线定位于在该上滑轮的该旋转轴线之间延伸的线的下滑轮侧上(即，该第二枢转轴线位于该上滑轮的该旋转轴线下方)。

在一些实施方案中，该滑轮、该枢转框架和该线缆从动件枢转地安装在一个或多个枢转安装件上以围绕该第二枢转轴线枢转。

在一些实施方案中，该滑轮和该枢转框架安装在由一个或多个轴杆支撑件支撑的轴杆上，并且该一个或多个轴杆支撑件安装到该枢转安装件以该第二枢转轴线上枢转。

在一些实施方案中，该传感器布置包括两个间隔开的所述枢转安装件，并且该一个或多个轴杆支撑件安装在该枢转安装件上并且该滑轮位于该两个枢转安装件之间。

在一些实施方案中，所述枢转安装件中的第一枢转安装件位于该滑轮的该阻力机构侧上，并且被配置为接收在该滑轮的阻力机构侧上延伸穿过其中的线缆，使得该线缆在该第一枢转安装件的枢转轴线上延伸。

在一些实施方案中，每个枢转安装件提供基座以将该传感器布置安装到在该滑轮下方延伸的表面。

在一些实施方案中，该传感器布置安装在该装置的壳体的顶部中的凹陷部内，其中该枢转安装件容纳在该壳体内部，该传感器布置经由该凹陷部的每个相对侧中的孔在该凹陷部的两个相对侧之间延伸。

在一些实施方案中，该凹陷部在该传感器布置的任一侧上提供穿过该装置的所述壳体的开口区域，使得进入该凹陷部的任何碎屑或液体可穿过该凹陷部到达该装置下方。

在一些实施方案中，该传感器布置包括第二框架，该第二框架包括该一个或多个轴杆支撑件和一对对准的套管，每个套管枢转地支撑在相应的枢转安装件处。

在一些实施方案中，包括该滑轮、该枢转框架和该线缆从动件的枢转组件被配重成使得该枢转组件的重心位于该第二枢转轴线处，使得当用户施加到该线缆的张力在使用期间被移除时，该滑轮保持在围绕该第二枢转轴线的最后一个取向。

在一些实施方案中，第一角度是该线缆从动件在垂直于该滑轮的该旋转轴线的第一平面中的角度。

在一些实施方案中，该第一平面与该滑轮一起在该第二枢转轴线上枢转。

在一些实施方案中，该第一角度指示该线缆滑轮的包角。

在一些实施方案中，该线缆从动件的第二角度是在与该第一平面正交的竖直第二平面中的在该第一平面与在该第二枢转轴线处与该第一平面相交的竖直平面之间的角度。

在一些实施方案中，该一个或多个传感器包括：

第一传感器，该第一传感器被配置为检测该线缆从动件围绕该第一枢转轴线的枢转并且提供指示该线缆的该第一角度的输出，和

第二传感器，该第二传感器被配置为检测该线缆从动件围绕该第二枢转轴线的枢转并且提供指示该线缆的该第二角度的输出。

在一些实施方案中，该传感器布置包括位于该枢转框架与该第一传感器或由该第一感测器感测的传感器元件之间的齿轮，该齿轮提供从该枢转框架到该第一传感器或该传感器元件的增加的齿轮比。

在一些实施方案中，该第一传感器和该第二传感器安装在一起。

在一些实施方案中，该传感器布置包括限制止动件以限制该线缆从动件围绕该第一枢转轴线和/或该第二枢转轴线的枢转量。

在一些实施方案中，该枢转框架包括第一表面以邻接至少一个轴杆支撑件或第二框架上的对应表面，从而限制该线缆从动件围绕该第一枢转轴线沿第一旋转方向的枢转。

在一些实施方案中，该枢转框架包括第二表面以邻接至少一个轴杆支撑件或第二框架上的对应表面，从而限制该线缆从动件围绕该第一枢转轴线沿第二相反旋转方向的枢转。

在一些实施方案中，该轴杆支撑件或该第二框架包括第一表面以邻接至少一个枢转安装件上的对应表面，从而限制该线缆从动件围绕该第二枢转轴线沿第一旋转方向的枢转。

在一些实施方案中，该轴杆支撑件或该第二框架包括第二表面以邻接至少一个枢转安装件上的对应表面，从而限制该线缆从动件围绕该第二枢转轴线沿第二相反旋转方向的枢转。

在一些实施方案中，该第二枢转轴线与在该滑轮的阻力机构侧上延伸的该线缆共线。

在一些实施方案中，该阻力机构包括电动马达和由该马达旋转地驱动的卷轴，并且其中该线缆联接到该卷轴；并且

该装置包括马达控制器，该马达控制器被配置为操作该马达以生成该力。

在一些实施方案中，该装置包括位置传感器和系统控制器，该系统控制器被配置为：

基于来自该位置传感器的一个或多个输出确定线缆在该三维空间中延伸的长度；

基于来自该一个或多个传感器的该一个或多个输出确定该两个正交角度；以及

基于该线缆的该长度和该两个正交角度确定在使用期间该用户界面在该三维空间中的位置。

在一些实施方案中，该位置传感器提供指示该马达和/或卷轴的旋转位置的一个或多个输出，并且该线缆的该长度基于该马达和/或卷轴位置和该卷轴的直径。

在一些实施方案中，该控制器被配置为确定该三维空间中的该用户界面位置在坐标系中的坐标。

在一些实施方案中，该控制器被配置为基于该坐标系的原点来确定该坐标，该原点被定位在该滑轮的该旋转轴线或该滑轮的竖直底部处或者相对于该滑轮的该旋转轴线或该滑轮的该竖直底部定位。

在一些实施方案中，该控制器被配置为基于该线缆围绕该滑轮的包角来确定该线缆的长度和/或该用户界面在该三维空间中的坐标。

在一些实施方案中，该控制器被配置为确定该线缆相对于该滑轮的竖直底部的长度。

在一些实施方案中，用于测量该两个正交角度的该传感器的原点位于该第二枢转轴线处。

在一些实施方案中，该系统控制器被配置为基于该用户界面在该三维空间中的该位置经由反馈装置向该用户提供反馈。

在一些实施方案中，该一个或多个传感器包括惯性测量单元。

在一个优选的实施方案中，该装置包括甲板或平台，当使用该装置时，用户站在该甲板或平台上，以及：

一对所述用户接口，

一对所述阻力机构，每个所述阻力机构被配置为生成力，

一对所述线缆，每个线缆联接在相应用户界面与阻力机构之间，以及

一对所述传感器布置，每个传感器布置被配置为提供指示相应线缆的两个正交角度的一个或多个输出。

优选地，装置包括一对位置传感器和系统控制器，该系统控制器被配置为确定：

基于来自每个相应位置传感器的一个或多个输出的每个线缆在该三维空间中延伸的长度；

基于来自该相应传感器布置的该一个或多个输出的每个线缆的该两个正交角度，以及

基于该相应线缆的该长度和该两个正交角度的在使用期间每个用户界面在该三维空间中的位置。

优选地，每个阻力机构包括电动马达和由该马达旋转地驱动的卷轴，并且其中该相应线缆联接到该卷轴；并且

每个位置传感器提供指示该相应马达和/或卷轴的旋转位置的一个或多个输出，并且该线缆的该长度基于该马达和/或卷轴位置和该卷轴的直径。

根据本发明的第二方面，本发明提供一种用于在使用期间确定个人锻炼装置的用户界面在三维空间中的位置的方法，该锻炼装置包括：

该用户界面、用于生成力的阻力机构、联接在该用户界面与该阻力机构之间以将该力从该阻力机构传输到该用户界面的线缆、以及在该三维空间中从该锻炼装置引导该线缆的滑轮、以及该线缆穿过的线缆从动件，该线缆从动件枢转地安装成围绕第一枢转轴线和第二枢转轴线枢转，该第二枢转轴线与该第一枢转轴线正交；

其中该方法包括：

确定线缆在该三维空间中延伸的长度；

基于该线缆从动件围绕该第一枢转轴线和该第二枢转轴线的枢转来确定该线缆的两个正交角度以限定该线缆在该三维空间中延伸的轨迹；以及

基于该线缆的该长度和该两个正交角度，确定在使用期间该用户界面在该三维空间中的该位置。

在一些实施方案中，该方法包括确定该三维空间中的该用户界面位置在坐标系中的坐标。

在一些实施方案中，该方法包括基于该坐标系的原点来确定该坐标，该原点被定位在该滑轮的该旋转轴线或该滑轮的竖直底部处或者相对于该滑轮的该旋转轴线或该滑轮的该竖直底部定位。

在最优选的实施方案中，该方法包括基于该线缆围绕该滑轮的包角来确定该线缆的长度和/或该用户界面在该三维空间中的坐标。

在一些实施方案中，该方法包括确定该线缆相对于该滑轮的竖直底部的长度。

在一些实施方案中，该方法包括确定该线缆相对于原点的两个正交角度，其中该原点位于该第二枢转轴线处。

根据本发明的第三方面，本发明提供了一种传感器布置，该传感器布置被配置为检测两个正交角度以限定线缆在三维空间中延伸的轨迹，该传感器布置包括：

滑轮，该滑轮用于引导该线缆在该三维空间中延伸，该滑轮包括旋转轴线；

该线缆穿过的线缆从动件，该线缆从动件枢转地安装成围绕第一枢转轴线和围绕第二枢转轴线枢转，该第二枢转轴线与该第一枢转轴线正交，并且其中该第一枢转轴线与该滑轮的该旋转轴线共线，以及

一个或多个传感器，该一个或多个传感器被配置为检测该线缆从动件围绕该第一枢转轴线和该第二枢转轴线的枢转并且提供指示该两个正交角度的一个或多个输出以限定该线缆在该三维空间中延伸的该轨迹。

本发明的第三方面的传感器布置可包括以上参考本发明的第一方面描述的传感器布置的特征中的任一个或多个特征。

根据本发明的第四方面，本发明提供了一种个人锻炼装置，该个人锻炼装置包括：

用户界面，当使用该装置时，该用户界面将由用户在三维空间中移动；

阻力机构，该阻力机构用于生成力；

线缆，该线缆联接在该用户界面与该阻力机构之间，以将该力从该阻力机构传输到该用户界面；和

传感器布置，该传感器布置被配置为检测两个正交角度以限定该线缆在使用期间在该三维空间中延伸的轨迹，该传感器布置包括：

滑轮，该滑轮用于在使用期间在该线缆从该装置延伸时引导线缆，该滑轮包括旋转轴线；

该线缆穿过的线缆从动件，该线缆从动件枢转地安装成当该传感器布置被取向成其中该线缆从动件定位在围绕第一枢转轴线的第一竖直平面中时在该第一竖直平面中枢转，并且当该传感器布置被取向成其中该线缆从动件定位在围绕第二枢转轴线的第二竖直平面中时在该第二竖直平面中枢转，该第二枢转轴线与该第一枢转轴线正交，并且该第二竖直平面与该第一竖直平面正交，并且其中该第一枢转轴线与该滑轮的该旋转轴线共线，以及

一个或多个传感器，该一个或多个传感器被配置为检测该线缆从动件围绕该第一枢转轴线和该第二枢转轴线的枢转并且提供指示以下项的一个或多个输出：当该传感器布置被取向成其中该线缆从动件定位在该第一竖直平面中时该线缆在该第一竖直平面中的角度；和当该传感器布置被取向成其中该线缆从动件定位在该第二竖直平面中时该线缆在该第二竖直平面中的角度。

在一些实施方案中，在围绕该第二枢转轴线相对竖直方向枢转的第一枢转平面中检测或确定该第一角度，该第一枢转平面与该滑轮的该旋转轴线正交。在一些实施方案中，该线缆从动件围绕该第一枢转轴线枢转远离该第二竖直平面，并且在该第二竖直平面中确定或检测该线缆从动件的该第二角度。在这样的实施方案中，该第二枢转轴线相对于该第一枢转轴线固定。

在一些实施方案中，该第一竖直平面固定在该竖直取向上。在一些实施方案中，该线缆从动件围绕该第一枢转轴线枢转远离该第二竖直平面，并且在与该滑轮相切的平面中检测或确定该线缆从动件的该第二角度，其中该线缆从动件围绕该第二枢转轴线枢转。在这样的实施方案中，该第二枢转轴线围绕该第一枢转轴线枢转。

本发明的第四方面的装置可包括以上参考本发明的第一方面描述的装置的特征中的任一个或多个特征。

除非上下文另有明确要求，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“手柄”旨在指将由用户抓握和/或以其他方式接合用户的手、脚或身体的部件，诸如棒、手柄、箍、带、或使人能够经由用户的手、脚或身体向附接到该部件或“手柄”的线缆施加张力的任何其他合适的装备件。因此，这样的手柄或部件可被描述为“用户界面”。

除非上下文另有明确要求，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“竖直地延伸(extend vertically)”(或类似术语，诸如竖直地延伸(extending vertically))旨在指线缆在具有显著或主要竖直分量(并且可包括水平分量)的方向上延伸。

除非上下文另有明确要求，否则在整个说明书和权利要求书中，在描述多于一个控制器(诸如马达控制器和系统控制器)的情况下，本领域技术人员应当理解，可由单个控制器(诸如单个电子处理器)来实现多于一个控制器。相反地，在描述诸如系统控制器的控制器的情况下，这样的控制器可由一个或多于一个控制器(诸如两个或更多个电通信的电子处理器)实现。可远程提供一个或多个控制器。

术语“线缆”旨在指能够传递张力的任何柔性细长构件，诸如线缆、绳索、条带、织带等，并且不旨在限于任何特定的构造或横截面。例如，本文所述的“线缆”可以为具有扁平横截面的一段织带的形式。

在整个说明书和权利要求中，在一个或多个传感器提供一个或多个输出的情况下，可根据该一个或多个输出确定值或参数(诸如角度或位置)，该一个或多个输出被称为指示值或参数。

在整个说明书和权利要求书中，诸如“在……上方”和“在……下方”的术语是在相对意义上使用的，并非旨在进行限制。本领域技术人员应当理解，使用此类相关术语描述的布置或组件可以颠倒，使得“在……上方”变为“在……下方”，反之亦然。

除非上下文另有明确要求，否则在整个说明书和权利要求书中，“包括(comprise/comprising)”等词应在包容性的意义上解释，而不是排他性或详尽的意义，也就是说，在“包括但不限于”的意义上解释。

上文和下文引用的所有申请、专利和公开(如果存在的话)的全部公开内容以引用方式并入本文。

本说明书中对任何现有技术的引用不是并且也不应被视为承认或任何形式的建议，即该现有技术构成世界上任何国家在努力领域的公知常识的一部分。

本发明也可广义地说包括本申请的说明书中单独地或共同地提及或指示的部分、元件和特征，包括所述部分、元件或特征中的两者或更多者的任何或所有组合。

在阅读提供本发明的实际应用的至少一个示例的以下描述后，本发明的所有新颖方面都应考虑的其他方面，对于本领域技术人员来说将变得显而易见。

附图说明

本发明的一个或多个实施方案将参考以下附图仅以示例的方式描述，而不旨在进行限制，附图中：

图1A示出了根据本发明的一个方面的锻炼装置的一个实施方案；

图1B示出了根据本发明的一个方面的锻炼装置的另一实施方案；

图2A是图1A的装置的底视图，以示出安装在装置的壳体内的装置的各种部件；

图2B是图1B的装置的底视图，以示出安装在装置的壳体内的装置的各种部件；

图3A示出了用于测量或检测装置的线缆在使用期间在三维空间中延伸的两个正交角度的传感器布置。

图3B提供了图3A的传感器布置的分解图；

图3C提供了图3A的传感器布置、装置的线缆和手柄的侧视图，其中线缆竖直地延伸；

图3D提供了图3A的传感器布置、装置的线缆和手柄的侧视图，其中传感器布置被取向成其中线缆在竖直第一平面中相对竖直方向成一定角度延伸；

图3E提供了图3A的传感器布置的端视图，该传感器布置被取向成其中线缆在与竖直第一平面正交的竖直第二平面中竖直地延伸，并指示竖直第一平面与线缆在竖直第二平面中的可能轨迹之间的角度(图3E中省略了传感器)；

图3F和图3G示出了在竖直第一平面的任一侧在竖直第二平面中枢转的图3A的传感器布置(图3F和图3G中省略了传感器)；

图4A示出了用于测量或检测装置的线缆在使用期间在三维空间中延伸的两个正交角度的传感器布置；

图4B提供了图4A的传感器布置的分解图；

图4C提供了图4A的传感器布置的侧视图，其中移除了侧盖；

图4D提供了图4A的传感器布置的侧视图，其中移除了侧盖以及装置的线缆和手柄，其中线缆竖直地延伸；

图4E提供了图4A的传感器布置的侧视图，其中移除了侧盖以及装置的线缆和手柄，其中传感器布置被取向成其中线缆在竖直第一平面中相对竖直成一定角度延伸。线缆在第一平面中延伸，并且第一平面围绕传感器布置的第二枢转轴线枢转；

图4F提供了图4A的传感器布置的端视图并且指示了在与第一平面正交的竖直第二平面中的角度。该角度在第一平面(或滑轮)与竖直平面之间，该竖直平面在第二枢转轴线处与第一平面相交；

图4G和图4H示出了在竖直方向的任一侧围绕第二枢转轴线枢转的图4A的传感器布置；

图5A示出了用于测量或检测装置的线缆在使用期间在三维空间中延伸的两个正交角度的传感器布置；

图5B提供了图5A的传感器布置的分解图；

图5C提供了在穿过图5A的传感器布置的中心的剖面线上的侧面剖视图，其中传感器布置被取向为其中线缆在竖直第一平面中相对竖直方向成一定角度延伸，并且其中传感器布置处于角度极限。线缆在第一平面中延伸，并且第一平面围绕传感器布置的第二枢转轴线枢转；

图5D提供了与图5C相同的剖视图，但其中布置处于第二角度极限；

图5E提供了图5A的传感器布置的端视图并且指示了在与第一平面正交的竖直第二平面中的角度。该角度在第一平面(或滑轮)与竖直平面之间，该竖直平面在第二枢转轴线处与第一平面相交；

图5F示出了图5A的传感器布置，其中移除了盖；

图5G提供了在穿过轴承壳体的剖面线上的端部剖视图，以示出用于围绕第二枢转轴线枢转的角度限制止动件；

图5H提供了与图5G相同的剖视图，但其中传感器组件围绕第二枢转轴线以角度极限枢转；

图6示出了根据本发明的一个方面的包括图5A的传感器布置的锻炼装置的另一实施方案。该视图中省略了手柄和线缆；

图7是图6的装置的顶视图；

图8是图6的装置在穿过传感器布置的滑轮的旋转轴线的剖面线上的剖视图。图8中省略了滑轮；

图9提供了图1A、图1B和图6的装置的示意性表示，其指示在使用期间装置的手柄在三维空间中的位置的坐标系；

图10提供了图3C的放大版本，包括在本文公开的用于确定手柄在三维空间中的位置的方程中使用的参数的命名；

图11提供了表示图3A的传感器布置的侧视图的图(对应于图3D和图10)，识别了在本文公开的用于确定手柄在三维空间中的位置的方程中使用的参数；

图12提供了表示图3A的传感器布置的端视图的图(对应于图3E)，识别了在本文公开的用于确定手柄在三维空间中的位置的方程中使用的参数；

图13提供了表示图4A和图5A的传感器布置的侧视图的图(对应于图4E和图5D)，识别了在本文公开的用于确定手柄在三维空间中的位置的方程中使用的参数；

图14提供了表示图4A和图5A的传感器布置的端视图的图(对应于图4F和图5E)，识别了在本文公开的用于确定手柄在三维空间中的位置的方程中使用的参数。

具体实施方式

图1A和图1B示出了根据本发明的一个或多个方面的阻力锻炼装置的两个示例性实施方案。每个装置1a、1b包括框架或壳体2(在本文为壳体)以容纳或包含或安装装置1a、1b的各种部件。在示出的实施方案中，壳体2呈现甲板或平台3，当使用装置1a、1b时，用户站在该甲板或平台上。提供一对用户界面(在本文为“手柄”)4以供用户抓握。每个手柄4都连接到相应的柔性细长构件(在本文为“线缆”)5，该柔性细长构件可从壳体2延伸并可缩回该壳体中。每个线缆5都联接到安装在壳体2内的阻力机构(在图1A和图1B中隐藏不可见)，以在用户提起手柄4以将线缆5从壳体2延伸并将手柄4朝向壳体2降低时，经由线缆5和手柄4向用户提供阻力。

阻力机构(下面描述)向相应的线缆5提供力或阻力(力)。线缆5联接在阻力机构与手柄4之间，以在线缆5张紧的情况下经由手柄4将力从阻力机构传递至用户。当用户向手柄4提供的力大于由阻力机构向线缆5提供的力时，用户提起手柄4并将线缆5从壳体2延伸。当用户向手柄4提供的力小于阻力机构向线缆5提供的力时，随着用户将手柄4朝向壳体2降低，阻力机构将线缆5缩回到壳体2中。

图2A提供了图1A的装置1a的底视图，其中移除了底盖以示出装置1A的内部部件。阻力机构包括电动马达6和联接到电动马达6的卷轴7，在使用期间，随着线缆5缩回到壳体2中并从壳体伸出，线缆5在该卷轴上缠绕和展开。在该示出的实施方案中，卷轴7直接联接到马达，例如，马达的轴直接联接到卷轴，其中卷轴的旋转轴线与马达的旋转轴线共线。为了实现薄型甲板或壳体，马达6和卷轴7朝向装置1a的一个端部布置。线缆5从卷轴7延伸并绕过第一滑轮8，以使线缆5与穿过壳体的开口对准。线缆5在基本上水平的平面中从第一滑轮8延伸。线缆5绕过第二滑轮101，以将线缆从在甲板3或壳体2的顶表面下方水平延伸取向成竖直延伸穿过壳体2中的开口。在示出的实施方案中，马达6和卷轴7具有水平轴线，第一滑轮8具有竖直轴线，并且第二滑轮101具有水平轴线。

线缆5、马达6、卷轴7和滑轮8、101的布置在装置1a的每个端部处重复，以向装置1a的两个手柄4提供力。本领域技术人员应当理解，在一些实施方案中，可仅设置一个马达、卷轴、线缆和滑轮组以向装置的单个手柄提供力。在这样的实施方案中，线缆可延伸穿过甲板/壳体2中位于中心的开口。

图2B提供了图1B的装置1b的底视图，其中移除了底盖以示出装置1b的内部部件。在该实施方案中，马达6被安装成使得马达的旋转轴线竖直取向。马达6经由直接联接到马达6的驱动滑轮9和在驱动滑轮9与卷轴7之间延伸的带10驱动卷轴7的旋转。惰轮11张紧带10。为了实现薄型壳体，马达6朝向装置1b的一个端部布置，并且卷轴7被安装成更靠近壳体2的中心，具有竖直旋转轴和相对大的直径。卷轴旋转轴线平行于马达轴线。卷轴7具有相对大的直径，使得卷轴7上的线缆缠绕的数量减少，并且使安装有竖直轴线的卷轴7的高度最小化。在使用期间，随着线缆5缩回到壳体2中并从壳体2延伸，线缆5缠绕到卷轴7和从该卷轴展开。卷轴7定位成使线缆5与穿过壳体2的开口对准。线缆从卷轴7大致水平地延伸并绕过另一个滑轮(图4C中的滑轮201，在图2A和图2B中隐藏不可见)，以使线缆从在壳体内大致水平地延伸取向成竖直地延伸穿过壳体2中的开口。

与图1B和图2B的马达、卷轴和带驱动布置相比，图1A和图2A的装置的马达、卷轴和滑轮的布置实现了宽度减小的装置。然而，图1B和图2B的布置实现了更短长度的装置。

再次参考图2A和图2B，每个装置1a、1b的其他部件包括电源12、马达控制器13和系统控制器14。优选地，电源12是或包括(优选地可再充电的)电池以允许便携性，使得装置1a、1b可在不需要外部电源的情况下运输和使用一段时间。

优选地，每个马达6由马达控制器13控制以在扭矩控制模式下操作马达6，从而向线缆5提供力。在扭矩控制模式下，手柄4、马达6或卷轴7的位置可不与马达控制器13通信。在扭矩控制模式下，马达控制器13可控制马达6以向线缆5提供相对恒定的力，而不管手柄或马达或卷轴位置如何。如上所述，当用户以大于由马达和卷轴提供给线缆5的力(马达力)的力(用户力)拉动手柄4时，用户从壳体提起手柄4，克服马达力将线缆5从卷轴7展开。当用户握住手柄4静止时，用户力等于马达力并且马达和卷轴保持静止。并且当用户降低手柄4时，用户力小于马达力，并且马达将线缆5缠绕到卷轴7上。在扭矩控制模式下，马达操作以保持线缆处于张力下。在一些实施方案中，张力或力传感器(未示出)可将线缆张力传送到马达控制器以用于马达的控制。

当用户拉动线缆5以将线缆从卷轴7展开时，马达6可在发电机或制动模式下操作以向线缆5提供受控的扭矩或力。当马达6操作以将线缆5重新卷绕到卷轴7上时，马达6在马达或驱动模式下操作。当处于发电机或制动模式时，马达6生成电功率。装置1a、1b还可包括再充电模块(未示出)，该再充电模块被配置为将生成的电功率施加到电源12以对电池进行再充电。另选地或附加地，装置1a、1b可包括电阻以耗散一些或全部生成的电功率。

系统控制器14为装置1a、1b提供控制逻辑/例程。例如，系统控制器14可被配置/编程为向用户提供一个或多个锻炼以执行。优选地，控制器14被配置为提供多个锻炼，并且更优选地被配置为允许用户(经由人机界面)从多个锻炼中选择一个或多个锻炼。控制器14可基于用户信息来确定锻炼例程。系统控制器14可使马达控制器13控制马达6以经由卷轴7向线缆5提供力以重复传统举重锻炼，例如肱二头肌弯举或下蹲等。控制器14可允许用户选择高达最大重量的重量水平范围。例如，马达和卷轴可被配置为向线缆5施加力，以在相应的手柄4处呈现20kgf(200N)的最大力。

系统控制器14可被配置为在锻炼时经由传感器监测用户的表现或装置的使用，并向用户提供反馈，例如经由音频输出装置(例如，扬声器，未示出)提供音频反馈。反馈可包括指导反馈以指导用户改善锻炼技术，和/或可基于用户输出提供激励反馈，诸如锻炼的速度/步速、锻炼持续时间、举起的重量等。

装置1a、1b可包括诸如触摸屏或显示屏的人机界面(未示出)以及用户控件，以允许用户提供一个或多个用户输入。在一些实施方案中，HMI可由诸如智能电话的个人电子装置提供，以与诸如系统控制器14、马达控制器13和/或传感器的装置1a、1b的其他部件通信。在示出的实施方案中，系统控制器14被指示为装置1a、1b的一部分，然而在一些实施方案中，系统控制器14可由诸如个人电子装置(诸如智能电话)的单独装置提供，以与诸如马达控制器13的装置1a、1b的其他部件和/或装置的传感器通信。

远程控制器和/或HMI与装置的其他部件之间的通信可通过通信协议或网络(例如，蓝牙、蜂窝网络或任选地包括各种配置和协议的另一网络，包括互联网、内联网、虚拟专用网络、广域网、局域网、使用一个或多个公司专有通信协议的专用网络(无论是有线还是无线)或它们的组合)来提供。反馈装置也可经由单独的远程装置来提供，例如也可由诸如智能电话的个人电子装置来提供。

装置1a、1b包括用于控制装置1a、1b和/或向用户提供反馈的一个或多个传感器，如上所述。例如，传感器可包括用于提供施加到线缆的力的指示的力(张力)传感器、马达和/或卷轴位置传感器、和/或用于确定用户的体重的一个或多个负荷单元。图2A示出了四个负荷单元15，每个负荷单元设置在装置1b的角部附近。来自负荷单元15的输出可用于测量用户的体重或确定用户在甲板上的位置。负荷单元可用于确定用户的体重以建议锻炼，和/或用于确定对用户正确站在甲板上的反馈/指令，或用于激活装置1a、1b。

装置1a、1b包括位置传感器(未示出)以检测卷轴7和/或马达6的旋转位置和/或从壳体延伸的线缆长度的基准点参考。系统控制器14可被配置为基于来自位置传感器的一个或多个输出来确定从装置1a、1b延伸的线缆长度。位置传感器的一个示例是旋转编码器以确定马达的旋转位置。系统控制器可基于马达位置来确定/计算从壳体延伸的线缆的长度，如下所述。

提供传感器布置100、200以检测从壳体2延伸的线缆5的两个正交角度。系统控制器14被配置为基于来自传感器布置100、200的一个或多个输出来确定限定线缆5的从壳体2延伸的轨迹的两个正交角度。系统控制器14被进一步配置为根据两个正交角度和线缆长度来确定手柄4在用户使用装置1a、1b时所占据的三维空间中的三维位置(手柄位置)。可根据这两个角度和基于球坐标系的线缆长度来确定手柄位置。

控制器14可在装置1b、1b的控制中使用手柄位置和/或确定要提供给用户的反馈。例如，控制器14可基于手柄位置确定指导或用户表现反馈，和/或可基于手柄位置更新锻炼例程或向用户提出锻炼建议。控制器可在使用期间实时确定和监测手柄位置，以向用户提供实时反馈和/或更新。

图3A至图3G呈现了用于向控制器14提供一个或多个输出的一个示例性传感器布置100，控制器14根据该一个或多个输出确定两个正交角度θ和，该两个正交角度限定了线缆在线缆从装置延伸的三维空间中的直线轨迹。

传感器布置100包括下滑轮101。下滑轮101将线缆5从壳体2下方或该壳体内引导至在壳体2上方或该壳体外部延伸，即，下滑轮101将线缆从基本上水平方向引导至在壳体2上方竖直延伸。滑轮101在旋转轴线上旋转，以提供线缆5从壳体2的低摩擦过渡。滑轮101可旋转地安装在轴杆(螺栓)102上。轴杆102由托架或一对托架103(轴杆支撑件)支撑，该托架或该对托架将传感器布置安装在装置内。

线缆从动件104被枢转地安装成围绕下滑轮101的旋转轴线枢转。线缆5在从阻力机构6、7绕过滑轮101到达手柄4后穿过线缆从动件104，即线缆从动件位于滑轮101的“手柄侧”上。在示出的实施方案中，从动件104包括线缆穿过的环形或管状构件。另选地，线缆从动件可包括线缆穿过的环构件或叉形构件，和/或位于线缆任一侧的一对滑轮。从动件104承载在框架105上，该框架枢转地安装成在下滑轮101的旋转轴线上枢转。框架105和下滑轮101可安装在同一(单个)轴杆102上，如图3B所示。优选地，轴承106设置在轴杆102与滑轮101和枢转框架105之间，或者设置在轴杆102与轴杆支撑件103之间。框架和/或轴杆呈现线缆从动件在其上枢转的第一枢转接头。框架使线缆从动件从滑轮的旋转轴线偏移，使得线缆以与滑轮相切的方式从滑轮101延伸到线缆从动件104。线缆从动件从滑轮的旋转轴线偏移大约滑轮的半径，即滑轮的半径加上线缆的厚度(例如，直径)的一半，使得线缆以与滑轮相切的方式从滑轮延伸。

线缆从动件104具有与线缆横截面的外部尺寸相称的内部尺寸，使得随着线缆5相对于线缆的纵向轴线在横向方向上移动，线缆从动件“跟随”或保持联接到线缆。随着线缆被用户延伸和缩回，线缆滑动通过线缆从动件。

图3C示出了线缆5围绕下滑轮101转动大约90度，其中线缆5延伸穿过大致竖直取向的从动件104。图3D示出了线缆5围绕下滑轮101转动大约135度，其中线缆5以与竖直平面成约45度的角度延伸穿过从动件104。一个或多个传感器107联接到从动件104，并且因此也与从动件104和枢转框架105一起围绕下滑轮101的旋转轴线枢转。

如图3C和图3D所示，从动件104将传感器107联接到线缆5，使得随着线缆5围绕滑轮缠绕并且围绕滑轮轴线延伸，传感器107围绕滑轮轴线枢转。因此，传感器107在线缆从动件104围绕滑轮101的旋转轴线枢转时检测该线缆从动件的枢转，并且可被校准以提供指示线缆5在竖直第一平面中延伸的角度θ的输出。第一平面垂直于下滑轮101的旋转轴线。角度θ是围绕第一枢转轴线的角度。角度θ可指示线缆5围绕下滑轮101的包角，即等于滑轮包角减去90度的角度。

滑轮101的旋转轴线是枢转框架105和线缆从动件104围绕其枢转的第一枢转轴线(图3C和图3D中的111)(即，滑轮轴杆的轴线)。附加地，从动件104枢转地安装成围绕第二枢转轴线(图3C至图3E中的112)枢转，如图3E至图3G所示。在示出的实施方案中，从动件104枢转地安装到枢转框架105以相对于枢转框架105枢转。线缆从动件104通过在线缆从动件104与第二枢转轴线112之间延伸的臂108连接到枢转框架105。臂108经由第二枢转接头(例如，图3B中的螺钉109)连接到枢转框架105。优选地，轴承106设置在从动臂与枢转框架/第二枢转接头之间。

第二枢转轴线112与第一枢转轴线111正交。因此，传感器107在线缆从动件104围绕第二枢转轴线112枢转时检测该线缆从动件的枢转，并且可被校准以提供指示线缆5与角度θ正交的角度的输出。角度是围绕第二枢转轴线的角度。图3E至图3G中省略了图3B至图3D所示的传感器107，示出了传感器安装孔(图3E中的113)。

图3A至图3G的传感器布置100还包括一对上滑轮110，每个滑轮可旋转地安装到枢转框架105。线缆5从下滑轮101延伸以在上滑轮110之间通过。上滑轮110间隔开以在两个上滑轮110之间提供路径供线缆105通过。上滑轮110之间的线缆路径与下滑轮101对准。上滑轮110定位在线缆从动件104与下滑轮101之间。每个上滑轮110接触线缆5的相对侧以从下滑轮101引导线缆5，使得线缆5在与下滑轮101的中心平面成平面的平面中从滑轮101延伸，以保持线缆5围绕下滑轮101的包角。附加地或另选地，下滑轮101具有用于接收线缆5的周向凹槽，使得线缆5保持在与下滑轮101的中心平面成平面的平面中围绕下滑轮缠绕。第二枢转轴线112可在上滑轮110的旋转轴线之间居中。第二枢转轴线112优选地与下滑轮101的中心平面对准，如图3E至图3G所示。

在图3A至图3G的实施方案中，一个或多个传感器可以是包括加速计和陀螺仪的惯性测量单元107。本领域技术人员应当理解可如何根据IMU提供的输出来确定角度θ和。可使用其他传感器类型，诸如磁性地联接到磁性元件以测量每个角度的霍尔效应传感器。

图4A至图4H呈现了用于向系统控制器14提供一个或多个输出的另一示例性传感器布置200，控制器14根据该一个或多个输出确定两个正交角度，该两个正交角度限定线缆在三维空间中的直线轨迹。

传感器布置200包括滑轮201。滑轮201将线缆5从壳体2下方或该壳体内引导至壳体2上方或该壳体外部，即，下滑轮将线缆5从基本上水平方向引导至在壳体2上方竖直延伸。滑轮201在滑轮旋转轴上旋转，以提供线缆5从壳体2的低摩擦过渡。滑轮可旋转地安装在轴杆上(例如，如图5B所示的轴，对于下面描述的实施方案)，该轴杆在两个侧盖203之间延伸。侧盖203形成轴杆支撑件以支撑轴杆。侧盖一起形成第二框架。

线缆从动件204被枢转地安装成围绕下滑轮201的旋转轴线枢转。线缆5在从阻力机构6、7绕过滑轮201到达手柄4后穿过线缆从动件204，即线缆从动件204位于滑轮201的“手柄侧”上。在示出的实施方案中，从动件204包括线缆5穿过的环形或管状构件。另选地，线缆从动件可包括线缆穿过的环构件或叉形构件。在示出的实施方案中，还设置两个上滑轮210，以将线缆从下滑轮201引导到线缆从动件204。上滑轮210沿着线缆间隔开。上滑轮210接触线缆5的相对侧并且还可形成线缆从动件的一部分。在一些实施方案中，线缆从动件可包括两个滑轮210，每个滑轮位于线缆的相对侧上，作为用于将从动件横向地联接到线缆的其他装置的替代或补充。

线缆从动件204承载在框架205上，该框架枢转地安装成在下滑轮201的旋转轴线上枢转。在示出的实施方案中，框架205包括在滑轮201的任一侧延伸的两个侧板。框架205和下滑轮201可安装在同一(单个)轴杆上。优选地，轴承设置在轴杆与滑轮201和枢转框架205之间，或者设置在轴杆与轴杆支撑件203之间。框架和/或轴杆呈现线缆从动件在其上枢转的第一枢转接头。

线缆从动件204具有与线缆横截面的外部尺寸相称的内部尺寸，使得随着线缆相对于线缆的纵向轴线在横向方向上移动，线缆从动件“跟随”或保持联接到线缆。随着线缆被用户延伸和缩回，线缆滑动通过线缆从动件。

图4D示出了线缆5围绕下滑轮转动大约90度，其中线缆延伸穿过大致竖直取向的从动件204。图4E示出了线缆5围绕下滑轮转动大约120度，其中线缆5以与竖直平面成约30度的角度延伸穿过从动件204。

第一传感器被设置成检测线缆从动件204围绕滑轮的旋转轴线的枢转。在示出的实施方案中，第一传感器检测传感器元件的旋转。例如，传感器元件包括磁体214，并且第一传感器包括霍尔效应传感器215以检测磁体的旋转。磁体214附接到小齿轮216，该小齿轮接合联接到枢转框架205的齿轮217。随着枢转框架205和线缆从动件204围绕滑轮旋转轴枢转，霍尔效应传感器检测磁体和小齿轮的旋转。齿轮217可包括与枢转框架一体形成(即，在枢转框架205的侧板中的一个侧板的边缘中)的齿轮齿。在示出的实施方案中，霍尔效应传感器215安装到一个或两个侧盖，使得磁体与霍尔效应传感器之间存在相对旋转。本领域技术人员应当理解，其他传感器配置或类型也是可能的。

因此，参考图4D和图4E，第一传感器214、215可被校准以提供指示线缆5在垂直于下滑轮201的旋转轴线的第一平面中的角度θ的输出。在图4D和图4E中，传感器布置被取向成使得第一平面是竖直的。然而，第一平面围绕第二枢转轴线212枢转。角度θ是围绕第一枢转轴线的角度。随着线缆从动件204围绕滑轮的旋转轴线枢转，角度θ可指示线缆5围绕下滑轮201的包角，即等于滑轮包角减去90度的角度。

由齿轮216、217提供的线缆从动件204与第一传感器/传感器元件214之间的传动装置提供从线缆从动件到第一传感器/元件的增加的齿轮比。例如，在示出的实施方案中，传动装置216、217提供比率3，使得线缆从动件的90度角度变化导致传感器元件214的270度角度变化。与直接测量或以1的齿轮比测量线缆从动件的角度变化的传感器布置相比，这提供了更大的分辨率和准确度。此外，传动装置提供第一传感器靠近第二传感器的便利位置(如下所述)，从而提供更紧凑的传感器布置200。

滑轮201的旋转轴线是枢转框架205和线缆从动件204围绕其枢转的第一枢转轴线211(即，滑轮轴杆的轴线)。附加地，下滑轮201、枢转框架205和线缆从动件204被枢转地安装成围绕第二枢转轴线212枢转，如图4F至图4H所示。

第二枢转轴线212与第一枢转轴线211正交。第二传感器被设置成在线缆从动件204、枢转框架205和滑轮201围绕第二枢转轴线212枢转时检测它们的枢转。因此，第二传感器可被校准以提供指示与角度θ正交的角度的输出。角度是围绕第二枢转轴线的角度。角度在与第一平面正交的竖直第二平面中并且在滑轮或第一平面与在第二枢轴处与第一平面相交的竖直平面之间。

在示出的实施方案中，第二传感器检测传感器元件的旋转。例如，传感器元件包括磁体218，并且第二传感器包括霍尔效应传感器219以检测磁体的旋转。磁体218附接到基座托架213，并且第二传感器附接到轴杆支撑件或侧盖203。轴杆支撑件/侧盖203也与下滑轮201、枢转框架205和线缆从动件204一起围绕第二枢转轴线212枢转。参考图4B，第一传感器和第二传感器可一起安装在单个传感器壳体220中。

轴杆支撑件203(侧盖)、具有线缆从动件204的枢转框架205和下滑轮201枢转地安装在一个或多个枢转安装件221上以围绕第二枢转轴线212枢转。枢轴安装件221安装到基座托架213，该基座托架将传感器布置200附接在装置1b内。优选地，每个枢轴安装件221包括轴承(图4B中的206)。在示出的实施方案中，传感器布置包括两个间隔开的枢转安装件，其中轴杆支撑件203支撑在该枢转安装件上，并且其中下滑轮安装在两个枢转安装件221之间。枢转安装件在下滑轮201的旋转轴线下方提供第二枢转轴线，并且第二枢转轴线与下滑轮的中心平面重合。枢转安装件221呈现水平的第二枢转轴线。基座托架位于下滑轮下方以将传感器布置安装到在传感器布置下方延伸的表面。枢转安装件的布置提供紧凑的传感器布置。

在示出的实施方案中，枢转安装件221被定位成使得第二枢转轴线212与在滑轮201的阻力机构(马达)侧上从下滑轮201延伸的线缆5的纵向轴线共线或重合，即，第二枢转轴线212在线缆5缠绕滑轮以随后从装置的壳体或框架延伸之前与该线缆共线。因此，下滑轮201、枢转框架205和线缆从动件204被枢转地安装成在下滑轮的阻力机构侧上在从下滑轮201延伸的线缆5的纵向轴线上枢转。枢转安装件221中的第一枢转安装件位于下滑轮的阻力机构侧上并且被配置为接收穿过其中的线缆，如图4C至图4F中最佳地示出，即线缆在枢转安装件221的枢转轴线上延伸。第二枢转轴线212与枢转安装件221的枢转轴线共线。枢转安装件221中的第二枢转安装件位于下滑轮的用户界面侧上。线缆不穿过第二枢转安装件，因为线缆在穿过第一枢转安装件之后缠绕到下滑轮上。

图4A至图4H的实施方案包括顶盖222。线缆穿过顶盖中的孔。随着第一竖直平面中的线缆角度的改变，顶盖在侧盖203上移动或滑动。顶盖联接到线缆从动件以与线缆从动件一起移动。

图5A至图5H呈现了用于向系统控制器14提供一个或多个输出以确定两个正交角度的另一示例性传感器布置300。在图6所示的阻力锻炼装置1c中示出了传感器布置300。传感器布置300被配置为围绕两个角度枢转，如上文针对图4A至图4H的实施方案所述。为简洁起见，不再描述与上述图4A至图4H的布置的零件或特征相同或类似的传感器布置300的各种零件或特征。相同或类似的零件或特征由上面出现的相同的附图标记标识，但带有前缀3。

传感器布置300包括滑轮3201以将线缆5从装置1c的壳体2引导至壳体2的上方或外部。线缆从动件3204被枢转地安装成围绕滑轮3201的旋转轴线枢转。线缆5在从阻力机构6、7绕过滑轮3201到达手柄4后穿过线缆从动件3204。线缆从动件3204承载在框架3205上，该框架枢转地安装成在滑轮3201的旋转轴线上枢转。在示出的实施方案中，框架3205包括在滑轮3201的一侧上延伸的侧板。

滑轮支撑在轴杆3223上。在示出的实施方案中，框架3205和滑轮3201安装在同一(单个)轴杆上。轴杆由轴杆支撑件3203支撑。轴杆支撑件在第二枢转框架3224中一体地形成在一起。优选地，轴承3206设置在轴杆3223与滑轮3201之间、和/或轴杆3223与轴杆支撑件3203之间。框架3205和/或轴杆呈现线缆从动件3205在其上枢转的第一枢转接头。

图5C示出了线缆5围绕滑轮转动大约60度，其中线缆5以与竖直平面成约-30度的角度延伸穿过从动件204。图5D示出了线缆5围绕滑轮转动大约150度，其中线缆5以与竖直平面成约60度的角度延伸穿过从动件204。

第一传感器被设置成检测线缆从动件3204围绕滑轮的旋转轴线的枢转。在示出的实施方案中，第一传感器检测传感器元件的旋转。传感器元件包括磁体3214，并且第一传感器包括霍尔效应传感器3215以检测磁体的旋转。磁体3214附接到小齿轮3216，该小齿轮接合联接到枢转框架3205的齿轮3217，如上文针对较早实施方案200所述。齿轮3217包括在枢转框架3205的边缘中形成的齿轮齿。在示出的实施方案中，霍尔效应传感器215安装到轴杆支撑件/第二框架3203、3224，使得磁体与霍尔效应传感器之间存在相对旋转。因此，第一传感器3214、3215可被校准以提供指示线缆5的角度θ的输出。

滑轮3201的旋转轴线是枢转框架3205和线缆从动件3204围绕其枢转的第一枢转轴线3211(即，滑轮轴杆的轴线)。附加地，滑轮3201、枢转框架3205和线缆从动件3204被枢转地安装成围绕与第一枢转轴线211正交的第二枢转轴线3212枢转，如图5E所示。第二传感器被设置成在线缆从动件3204、枢转框架3205和滑轮3201围绕第二枢转轴线3212枢转时检测它们的枢转。因此，第二传感器可被校准以提供指示与角度θ正交的线缆5的角度的输出。

在示出的实施方案中，第二传感器检测传感器元件的旋转。例如，传感器元件包括磁体3218，并且第二传感器包括霍尔效应传感器3219以检测磁体的旋转。磁体3218附接到托架3225，并且第二传感器附接到轴杆支撑件/第二框架3203、3224。参考图5B，第一传感器和第二传感器可一起安装在单个传感器壳体3220中，该传感器壳体安装到轴杆支撑件/第二框架3203、3224。

轴杆支撑件3203、具有线缆从动件3204的枢转框架3205和滑轮3201枢转地安装在两个间隔开的枢转安装件3221上，以围绕第二枢转轴线3212枢转。枢转安装件3221将传感器布置300附接在装置1c内。轴杆支撑件3203支撑在枢转安装件上，其中滑轮3201安装在两个枢转安装件3221之间。枢转安装件在滑轮3201的旋转轴线下方提供第二枢转轴线，并且第二枢转轴线与滑轮的中心平面重合。枢转安装件221呈现水平的第二枢转轴线。枢轴安装件221各自提供基座以将传感器布置300安装到在传感器布置300下方延伸的表面。枢转安装件的布置提供紧凑的传感器布置。枢转安装件的布置允许传感器布置300靠近其所安装的表面安装，以实现装置1c的低组装高度。

枢转安装件3221被定位成使得第二枢转轴线3212与在滑轮3201的阻力机构(马达)侧上从滑轮3201延伸的线缆5的纵向轴线共线(重合)，如上文针对较早实施方案200所述，其中枢转安装件中的第一枢转安装件被配置为接收穿过其中的线缆。第二框架3224包括一对对准的套管3227，每个套管被支撑在相应的枢转安装件3221处以在其上枢转。接收在第一枢转安装件中的套管包括通道，以接收穿过其中的线缆，从而穿过枢转安装件和套管到达滑轮3201。

传感器布置300包括限制止动件以限制线缆从动件围绕第一枢转轴线3211和/或第二枢转轴线3212的枢转量。参考图5C、图5D和图5F，枢转框架3205包括：第一表面3228，该第一表面用于邻接至少一个轴杆支撑件3203或第二框架3224上的对应表面3229，以限制线缆从动件3204围绕第一枢转轴线3211沿第一旋转方向的枢转；和第二表面3230，该第二表面用于邻接至少一个轴杆支撑件3203或第二框架3224上的对应表面3231，以限制线缆从动件3204围绕第一枢转轴线3211沿第二相反旋转方向的枢转。图5D示出了邻接对应表面3229的第一表面3228，并且图5C和图5F示出了邻接对应表面3231的第二表面3230。参考图5G和图5H，轴杆支撑件3203或第二框架3224包括：第一表面3232，该第一表面用于邻接至少一个枢转安装件3221上的对应表面3233，以限制线缆从动件3204围绕第二枢转轴线3212沿第一旋转方向的枢转；和第二表面3234，该第二表面用于邻接至少一个枢转安装件3221上的对应表面3235，以限制线缆从动件3204围绕第二枢转轴线3212沿第二相反旋转方向的枢转。另选地或附加地，装置1c的壳体2可呈现表面16以通过接触传感器布置300的外表面来限制传感器布置300围绕第二枢转轴线3212的枢转量。

传感器布置300可包括重物或压载物，使得包括滑轮、枢转框架和围绕第二枢转轴线在枢转安装件上枢转的线缆从动件的枢转组件的重心位于第二枢转轴线处。在枢转组件的重心或平衡点位于第二枢转轴线处的情况下，当用户没有向线缆施加张力时，包括滑轮的枢转组件不会向一侧或另一侧下降或掉落。当从线缆上移除张力时，滑轮保持在其围绕第二枢转轴线的最后一个取向，以改善用户在使用该装置时的体验。例如，为了平衡枢转组件，第二框架3224可承载图5D中示意性指示的重物3236。重物3236由第二框架3224承载在第二枢转轴线3212下方，使得第二框架和由第二框架承载的部件的重心位于第二枢转轴线处。

图5A至图5H的实施方案包括顶盖3226。线缆穿过顶盖中的狭槽。与较早实施方案200不同，顶盖不随线缆从动件移动。顶盖3226固定到轴杆支撑件/第二框架3203、3224以围绕第二枢转轴线3212枢转。第二框架与顶盖一起提供用于容纳传感器布置300的内部部件的壳体。这提供了对装置300的敏感传感器部件的稳健保护。施加到顶盖3226的任何力或载荷被传输到枢轴安装件和轴承3206，而不传输到传感器布置的其他更敏感部件，诸如齿轮和传感器元件。传感器布置的敏感部件与顶盖隔离。枢转框架3205包括周向延伸的凸缘以覆盖顶盖3226中的狭槽，使得传感器布置的内部部件基本上完全封闭。

参考图7和图8，传感器布置300被安装到装置的壳体2，以从壳体的外部可见。传感器布置300位于壳体2的顶部中的凹陷部中。外盖3226从装置的外部基本上可见。然而，轴承安装件3221被容纳在装置1c的壳体2内部/被该壳体覆盖。传感器布置300在壳体的凹陷部的两个相对侧17之间延伸，经由凹陷部的每一侧中的孔18从壳体延伸。凹陷部包括位于传感器布置300的任一侧上的开口区域19，该开口区域呈现穿过装置1c的通道，使得进入凹陷部的任何碎屑或液体可穿过凹陷部到达装置1c下方。这种布置降低了碎屑或液体进入装置1c的壳体2或聚集在传感器布置300周围的风险。轴承安装件3221也通过位于装置壳体2内而受到保护。

图1A和图2A的装置1a如图所示包括传感器布置100，图2A和图2B的装置1b如图所示包括传感器布置200，并且图6至图8的装置1c如图所示包括传感器布置300。然而，本领域技术人员应当理解，装置1a、1b和1c中的任一者可包括传感器布置100、200或300。

如上所述，系统控制器被配置为根据正交角度θ和线缆在三维空间中延伸的长度来确定三维空间内的手柄位置，这三个数据点呈现球坐标系中的三个坐标。应当理解，线缆从装置/壳体延伸的长度可表示为线缆从卷轴或装置内的其他线缆长度基准点延伸的长度。下面提供参考图3A至图3G的实施方案的用于确定手柄位置的示例性计算。

参考图9，系统控制器被配置为计算手柄在手柄在使用期间可移动的三维空间中的三维坐标位置。在一个优选的实施方案中，控制器被配置为确定手柄位置P的(x，y，z)笛卡尔坐标。在示出的示例中，x维度为装置的左右方向(在手柄之间延伸)，y方向为装置的前后方向，并且z方向为竖直方向。

可以期望根据从装置延伸的线缆长度和两个正交角度θ确定手柄位置的(x，y，z)坐标的计算相对简单，基于球坐标系的相关方程为：

然而，发明人发现，在使用取决于下滑轮上的线缆包角的上述方程计算线缆长度时存在显著误差。例如，在线缆从滑轮水平地延伸(θ＝90度)的情况下，随着线缆朝向竖直方向向上旋转(θ减小)，线缆从滑轮展开，这导致线缆在三维空间中从滑轮延伸更远，即使马达保持静止。相反地，在线缆竖直地延伸(θ＝0)的情况下，随着线缆向下旋转(θ增大)，更多的线缆缠绕到滑轮上，从而减少了线缆在三维空间中延伸的长度，同样即使马达静止。因此，线缆在三维空间中的“功能性”或“有效”长度随着线缆围绕滑轮的包角而变化，该包角并非通过马达位置的变化来测量。

为了考虑线缆围绕下滑轮的缠绕，发明人已确定一种计算方法，由此从装置延伸的线缆长度从滑轮101的底部确定，并且其中笛卡尔坐标系的原点(0，0，0)位于滑轮101的旋转轴线111处或相对于该旋转轴线。优选地，笛卡尔系统的原点以滑轮101的中心平面为中心或相对于该中心平面为中心(即，垂直于旋转轴线111的中心平面)。基于坐标系的这一定义，可导出以下方程：

L_功能性＝L_马达-R_滑轮(θ+π/2)-L_从动件

其中参考图10和图11，变量为：

R_滑轮下滑轮的半径；

L_从动件在滑轮与用于测量线缆从动件的角度的传感器的原点(图11中的S)之间延伸的线缆的长度，例如从滑轮延伸到第二枢转轴线的线缆的长度，其中角度传感器原点S位于第二枢转轴线处；

L_功能性从测量线缆从动件的角度的传感器的原点S到沿着线缆的线(即，与线缆相切)测量的手柄位置的距离，例如从第二枢转轴线到手柄上要由用户抓握的位置(图10和图11中的P)的距离；

L_马达线缆从线缆的基准点(零点)延伸到手柄(在该示例中，从滑轮101的竖直底部延伸到手柄)的长度；

θ在Z-X平面(竖直第一平面)中在与线缆在三维空间中延伸的与下滑轮相切的平面和与Z-X平面正交的Z-Y平面(竖直第二平面)之间的角度(第一角度)。

在与下滑轮相切的平面中，在三维空间中延伸的线缆与Z-X平面(竖直第一平面)之间的角度(第二角度)。

从测量线缆角度的传感器S的原点延伸的线缆长度被结合在上述计算中。这是重要的，因为测量的角度θ和从该点延伸。在示例性计算中，传感器原点S设置在第二枢转轴线112处，然而传感器原点可处于替代位置。

在上述计算中，来自马达的线缆的长度被给定为线缆从滑轮101的底部延伸的长度，其中线缆5在滑轮的底部与卷轴之间的长度被认为是恒定的。本领域技术人员应当理解，可使用替代的参考点。线缆从滑轮的底部或其他参考点延伸的长度可基于位置传感器的输出来计算，该位置传感器提供马达和/或卷轴的位置、卷轴或马达从校准马达或卷轴零点位置的转数以及卷轴直径。

发明人发现，在传感器布置包括上滑轮110的情况下，在手柄位置的计算中引入了进一步误差。该误差是由线缆角度与线缆从动件的测量角度之间的差引入的。

如图12所示，第二枢转轴线112顺着该对上滑轮的旋转轴线。在第二枢转轴线112顺着上滑轮110的旋转轴线的情况下，由于线缆略微缠绕在上滑轮110中的一个上滑轮上，因此从动件104的角度略微小于线缆5从从动件104延伸的角度。因此，从动件104的测量角度小于线缆5在三维空间中的角度，从而在基于两个正交角度和线缆长度的手柄位置的计算中引入误差。

为了解决这种角度误差，基于线缆从动件的已知(测量)角度和估计的线缆角度，如下导出从动件角度与线缆角度之间的关系。

参考图12，首先，基于从线缆从动件到作为原点的第二枢转轴线的距离来计算线缆从动件的位置x、y，然而可从任何点选择原点。为上滑轮的半径：

从线缆所缠绕的上滑轮的中间到线缆从动件x，y位置的距离d被确定为：

中间角度被确定为：

β＝arcsin((r-x)/d)

确定另一个中间角度，其中为从第二枢转轴线到线缆从动件的x、y位置的从动件臂的长度。

ω＝arccos(r_滑轮/L_f)

最后，线缆的角度被计算为：

在一些实施方案中，第二枢转轴线可定位于在上滑轮的旋转轴线之间延伸的线的下滑轮侧上。例如，第二枢转轴线112可位于在上滑轮110的旋转轴线之间延伸的线与下滑轮101的旋转轴线111之间。例如，在图3A至图3G的实施方案中，枢转框架105以及将线缆从动件104连接到枢转框架105的臂108可被配置为使得第二枢转轴线112与在下滑轮的阻力机构侧上延伸的线缆5共线。

本领域技术人员应当理解，线缆长度以及因此手柄位置的计算也可考虑到线缆围绕上滑轮的缠绕。上述方程是以举例的方式提供的。

上述手柄位置计算是以图3A至图3G的传感器布置为例提供的。下面参考图13和图14提供了用于确定从图4A至图4H以及图5A至图5H的实施方案的装置延伸的线缆长度的替代优选计算。坐标系的原点(0，0，0)位于滑轮201、3201的竖直底部处或相对于该竖直底部(即，滑轮的圆周上位于滑轮中心竖直下方的位置)。优选地，笛卡尔系统的原点以滑轮201、3201的中心平面为中心或相对于该中心平面为中心(即，垂直于旋转轴线211、3211的中心平面)。基于坐标系的这一定义，可导出以下方程：

L_功能性＝L_motor-R_滑轮(θ+π/2)

A＝L_功能性cos(θ)+R_滑轮sin(θ)+R_滑轮

x＝L_功能性sin(θ)-R_滑轮cos(θ)

其中，参考图13和图14，变量为：

R_滑轮滑轮201、3201的半径；

L_功能性从滑轮到手柄位置(即，图13中的P)的线缆长度，沿着线缆的线(即，滑轮的切线)测量；

L_马达从线缆的基准点(零点)延伸到手柄(在该示例中，从滑轮201、3201的竖直底部延伸到手柄)的线缆长度。在该示例中，坐标系的原点(0，0，0)和线缆的基准点(零点)位于同一点；

θ线缆在与滑轮的旋转轴线正交的第一平面中延伸的角度(第一角度)。第一平面围绕第二枢转轴线枢转。当滑轮竖直地取向时，第一平面是竖直的。

在Z-Y平面(竖直第二平面)中相对竖直方向的角度(第二角度)。该角度在第一平面(或滑轮)与竖直平面之间，该竖直平面在第二枢转轴线处与第一平面相交。

本文参考包括电动阻力机构(电动马达和卷轴)的锻炼装置来描述传感器布置。本领域技术人员应当理解，所描述的传感器布置100、200、300可在包括附接到阻力机构的手柄和绳索的任何锻炼装置中使用，包括含有金属板叠堆的传统举重装置，或利用用户的体重来生成阻力的锻炼装置。

在前面的描述中已参考具有其已知等效物的整体或部件的情况下，这些整体被并入本文，如同单独列出一样。

应当指出的是，对本文所述的当前优选实施方案的各种改变和修改对于本领域技术人员将是显而易见的。可在不脱离本发明的精神和范围并且不减少其附带优点的情况下进行此类改变和修改。因此，旨在将此类改变和修改包括在本发明内。

Claims (40)

1.一种个人锻炼装置，包括：

用户界面，当使用所述装置时，所述用户界面将由用户在三维空间中移动；

阻力机构，所述阻力机构用于生成力；

线缆，所述线缆联接在所述用户界面与所述阻力机构之间，以将所述力从所述阻力机构传输到所述用户界面；和

传感器布置，所述传感器布置被配置为检测两个正交角度以限定所述线缆在使用期间在所述三维空间中延伸的轨迹，所述传感器布置包括：

滑轮，所述滑轮用于在使用期间在所述线缆从所述装置延伸时引导线缆，所述滑轮包括旋转轴线；

所述线缆穿过的线缆从动件，所述线缆从动件枢转地安装成围绕第一枢转轴线和围绕第二枢转轴线枢转，所述第二枢转轴线与所述第一枢转轴线正交，并且其中所述第一枢转轴线与所述滑轮的所述旋转轴线共线，以及

一个或多个传感器，所述一个或多个传感器被配置为检测所述线缆从动件围绕所述第一枢转轴线和所述第二枢转轴线的枢转并且提供指示所述两个正交角度的一个或多个输出以限定所述线缆在所述三维空间中延伸的所述轨迹。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述线缆从动件安装在枢转框架上，所述枢转框架可枢转地安装成在所述滑轮的所述旋转轴线上枢转。

3.根据权利要求2所述的装置，其中所述枢转框架和所述滑轮一起安装在单个轴杆上。

4.根据权利要求2或3所述的装置，其中所述线缆从动件枢转地安装到所述枢转框架以相对于所述枢转框架围绕所述第二枢转轴线枢转。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的装置，其中所述滑轮是下滑轮，并且所述传感器布置还包括一对上滑轮，所述一对上滑轮在所述线缆从动件与所述下滑轮之间旋转地安装到所述枢转框架，以引导所述线缆在所述下滑轮的中心平面中从所述下滑轮延伸。

6.根据权利要求4或5所述的装置，其中所述第二枢转轴线与所述滑轮的中心平面对准。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的装置，其中所述第二枢转轴线定位于在所述上滑轮的所述旋转轴线之间延伸的线的下滑轮侧上。

8.根据权利要求2或3所述的装置，其中所述滑轮、所述枢转框架和所述线缆从动件枢转地安装在一个或多个枢转安装件上以围绕所述第二枢转轴线枢转。

9.根据权利要求8所述的装置，其中所述滑轮和所述枢转框架安装在由一个或多个轴杆支撑件支撑的轴杆上，并且所述一个或多个轴杆支撑件安装到所述一个或多个枢转安装件以在所述第二枢转轴线上枢转。

10.根据权利要求9所述的装置，其中所述传感器布置包括两个间隔开的所述枢转安装件，并且所述一个或多个轴杆支撑件安装在所述枢转安装件上并且所述滑轮位于所述两个枢转安装件之间。

11.根据权利要求10所述的装置，其中所述枢转安装件中的第一枢转安装件位于所述滑轮的所述阻力机构侧上，并且被配置为接收在所述滑轮的阻力机构侧上延伸穿过其中的线缆，使得所述线缆在所述第一枢转安装件的枢转轴线上延伸。

12.根据权利要求10或11中任一项所述的装置，其中每个枢转安装件提供基座以将所述传感器布置安装到在所述滑轮下方延伸的表面。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的装置，其中所述传感器布置安装在所述装置的壳体的顶部中的凹陷部内，其中所述枢转安装件容纳在所述壳体内部，所述传感器布置经由所述凹陷部的每个相对侧中的孔在所述凹陷部的两个相对侧之间延伸。

14.根据权利要求13所述的装置，其中所述凹陷部在所述传感器布置的任一侧上提供穿过所述装置的所述壳体的开口区域，使得进入所述凹陷部的任何碎屑或液体能够穿过所述凹陷部到达所述装置下方。

15.根据权利要求10至14中任一项所述的装置，其中所述传感器布置包括第二框架，所述第二框架包括所述一个或多个轴杆支撑件和一对对准的套管，每个套管枢转地支撑在相应的枢转安装件处。

16.根据权利要求8至15中任一项所述的装置，其中包括所述滑轮、所述枢转框架和所述线缆从动件的枢转组件被配重成使得所述枢转组件的重心位于所述第二枢转轴线处，使得当用户施加到所述线缆的张力在使用期间被移除时，所述滑轮保持在围绕所述第二枢转轴线的最后一个取向。

17.根据权利要求1至16中任一项所述的装置，其中第一角度是所述线缆从动件在垂直于所述滑轮的所述旋转轴线的第一平面中的角度。

18.根据权利要求17所述的装置，其中所述第一平面与所述滑轮一起在所述第二枢转轴线上枢转。

19.根据权利要求17或18所述的装置，其中所述第一角度指示所述线缆围绕所述滑轮的包角。

20.根据权利要求17至19中任一项所述的装置，其中所述线缆从动件的第二角度是在与所述第一平面正交的竖直第二平面中的在所述第一平面与在所述第二枢转轴线处与所述第一平面相交的竖直平面之间的角度。

21.根据权利要求20所述的装置，其中所述一个或多个传感器包括：

第一传感器，所述第一传感器被配置为检测所述线缆从动件围绕所述第一枢转轴线的枢转并且提供指示所述第一角度的输出，和

第二传感器，所述第二传感器被配置为检测所述线缆从动件围绕所述第二枢转轴线的枢转并且提供指示所述第二角度的输出。

22.根据权利要求21所述的装置，其中所述传感器布置包括位于所述枢转框架与所述第一传感器或由所述第一感测器感测的传感器元件之间的齿轮，所述齿轮提供从所述枢转框架到所述第一传感器或所述传感器元件的增加的齿轮比。

23.根据权利要求22所述的装置，其中所述第一传感器和所述第二传感器安装在一起。

24.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述传感器布置包括限制止动件以限制所述线缆从动件围绕所述第一枢转轴线和/或所述第二枢转轴线的枢转量。

25.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述第二枢转轴线与在所述滑轮的阻力机构侧上延伸的所述线缆共线。

26.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述阻力机构包括电动马达和由所述马达旋转地驱动的卷轴，并且其中所述线缆联接到所述卷轴；并且

所述装置包括马达控制器，所述马达控制器被配置为操作所述马达以生成所述力。

27.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述装置包括位置传感器和系统控制器，所述系统控制器被配置为：

基于来自所述位置传感器的一个或多个输出确定线缆在所述三维空间中延伸的长度；

基于来自所述一个或多个传感器的所述一个或多个输出确定所述两个正交角度；以及

基于所述线缆的所述长度和所述两个正交角度确定在使用期间所述用户界面在所述三维空间中的位置。

28.根据从属于权利要求26的权利要求27所述的装置，其中所述位置传感器提供指示所述马达和/或卷轴的旋转位置的一个或多个输出，并且所述线缆的所述长度基于所述马达和/或卷轴位置和所述卷轴的直径。

29.根据权利要求27或28所述的装置，其中所述控制器被配置为确定所述三维空间中的所述用户界面位置在坐标系中的坐标。

30.根据权利要求29所述的装置，其中所述控制器被配置为基于所述坐标系的原点来确定所述坐标，所述原点被定位在所述滑轮的所述旋转轴线或所述滑轮的竖直底部处或者相对于所述滑轮的所述旋转轴线或所述滑轮的所述竖直底部定位。

31.根据权利要求27至30中任一项所述的装置，其中所述控制器被配置为基于所述线缆围绕所述滑轮的包角来确定所述线缆的长度和/或所述用户界面在所述三维空间中的坐标。

32.根据权利要求27至31中任一项所述的装置，其中所述控制器被配置为确定所述线缆相对于所述滑轮的竖直底部的长度。

33.根据权利要求27至32中任一项所述的装置，其中用于测量所述两个正交角度的所述传感器的原点位于所述第二枢转轴线处。

34.根据权利要求27至33中任一项所述的装置，其中所述系统控制器被配置为基于所述用户界面在所述三维空间中的所述位置经由反馈装置向所述用户提供反馈。

35.一种用于在使用期间确定个人锻炼装置的用户界面在三维空间中的位置的方法，所述锻炼装置包括：

所述用户界面、用于生成力的阻力机构、联接在所述用户界面与所述阻力机构之间以将所述力从所述阻力机构传输到所述用户界面的线缆、以及在所述三维空间中从所述锻炼装置引导所述线缆的滑轮、以及所述线缆穿过的线缆从动件，所述线缆从动件枢转地安装成围绕第一枢转轴线和第二枢转轴线枢转，所述第二枢转轴线与所述第一枢转轴线正交；

其中所述方法包括：

确定线缆在所述三维空间中延伸的长度；

基于所述线缆从动件围绕所述第一枢转轴线和所述第二枢转轴线的枢转来确定两个正交角度以限定所述线缆在所述三维空间中延伸的轨迹；以及

基于所述线缆的所述长度和所述两个正交角度，确定在使用期间所述用户界面在所述三维空间中的所述位置。

36.根据权利要求35所述的方法，其中所述方法包括确定所述三维空间中的所述用户界面位置在坐标系中的坐标。

37.根据权利要求36所述的方法，其中所述方法包括基于所述坐标系的原点来确定所述坐标，所述原点被定位在所述滑轮的所述旋转轴线或所述滑轮的竖直底部处或者相对于所述滑轮的所述旋转轴线或所述滑轮的所述竖直底部定位。

38.根据权利要求35至37中任一项所述的方法，其中所述方法包括基于所述线缆围绕所述滑轮的包角来确定所述线缆的长度和/或所述用户界面在所述三维空间中的坐标。

39.根据权利要求35至38中任一项所述的方法，其中所述方法包括确定所述线缆相对于所述滑轮的竖直底部的长度。

40.根据权利要求35至39中任一项所述的方法，其中所述方法包括确定相对于原点的所述两个正交角度，其中所述原点位于所述第二枢转轴线处。