CN116829232A - 基于地板的锻炼机器构造 - Google Patents

Abstract

一种锻炼系统包括锻炼平台，该锻炼平台包括内部马达，该内部马达联接到在离开方向上经由端口离开锻炼平台的线缆，以将力传递到远处手柄。该锻炼系统还包括在锻炼平台外部的辅助滑轮，该辅助滑轮将线缆从离开方向重定向，以有利于锻炼运动的方向。

Description

基于地板的锻炼机器构造

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年12月15日提交的名称为“FLOOR-BASED EXERCISE MACHINECONFIGURATIONS”的美国临时专利申请No.63/125,923的优先权，该申请以引用方式并入本文以用于所有目的。

背景技术

力量训练(也称为阻力训练或举重)是任何锻炼计划的重要部分。它促进肌肉的构建、脂肪的燃烧以及包括胰岛素敏感性和血脂水平在内的许多代谢因素的改善。具有既可接近又能够以多种方式构造以进行各种力量训练练习的力量训练机器将是有益的。

附图说明

在以下详细描述和附图中公开了本发明的各种实施例。

图1A图示了平台锻炼机器的实施例。

图1B是图示锻炼机器的实施例的框图。

图2图示了包括竖直安装马达的平台的实施例。

图3图示了包括水平安装马达的平台的实施例。

图4A图示了平台锻炼机器内的松弛状态的实施例。

图4B图示了在马达卷轴上的滚子的实施例。

图4C图示了皮带张紧器的实施例。

图5A图示了将线缆引导出平台力量训练器的实施例。

图5B图示了旋转滑轮的实施例。

图5C图示了具有用于线缆引导的侧向狭槽的平台的实施例。

图5D图示了具有侧向狭槽的平台的内侧侧视图。

图5E图示了腕形件的透视图的实施例。

图5F图示了腕形件的透视截面的实施例。

图5G图示了腕形件的侧视图截面。

图5H图示了平台的顶部的一部分的俯视图的实施例。

图6A图示了具有轨道的平台锻炼机器的实施例。

图6B图示了具有可移动拉点的平台的实施例。

图7A图示了其中提供了力倍增器的平台实现方式的实施例。

图7B图示了力调整模块的实施例。

图8图示了包括可调整拉点的平台的实施例。

图9A图示了包括平台和一组辅助滑轮的锻炼系统的实施例。

图9B图示了包括引体向上模式的锻炼系统的实施例。

图10图示了钩环-滑轮型机构的实施例。

图11图示了辅助滑轮的实施例。

图12A和图12B图示了用于调整线缆拉点的可附接/可拆卸腕形件的实施例。

图13A图示了具有滑轮的可安装在墙壁上的杆的实施例。

图13B图示了辅助滑轮的实施例。

图14图示了模块化力量训练系统的实施例。

图15图示了包括直立部分的平台的实施例。

图16图示了具有弯曲轨道的平台的实施例。

图17A图示了平台型数字力量训练器的实施例。

图17B图示了平台/站立式数字锻炼机器的实施例。

图17C图示了平台数字锻炼机器的实施例。

图17D图示了平台式数字锻炼机器的各种实施例。

图17E图示了平台式数字锻炼机器的各种实施例。

图17F图示了平台式数字锻炼机器的各种实施例。

图18A图示了长凳式数字锻炼机器的实施例。

图18B图示了可转换平台和长凳式数字力量训练器的实施例。

图19图示了数字锻炼机器的实施例。

图20图示了包括投影仪单元的锻炼机器系统的实施例。

具体实施方式

本发明可以多种方式实现，包括作为：过程；装置；系统；物质的组成；计算机程序产品，其体现在计算机可读存储介质上；和/或处理器，诸如配置成执行存储在联接到处理器的存储器上和/或由该存储器提供的指令的处理器。在本说明书中，这些实现方式或者本发明可采取的任何其它形式可被称为技术。通常，在本发明的范围内，可改变所公开的过程的步骤的顺序。除非另有说明，描述为配置成执行任务的诸如处理器或存储器的部件可被实现为被临时配置成在给定时间执行任务的通用部件或者被制造成执行任务的特定部件。如本文中所用，术语“处理器”是指配置成处理诸如计算机程序指令的数据的一个或多个设备、电路和/或处理核心。

下面提供了本发明的一个或多个实施例的详细描述以及图示本发明的原理的附图。结合这样的实施例描述了本发明，但是本发明不限于任何实施例。本发明的范围仅由权利要求书限定，并且本发明涵盖许多备选方案、修改和等同物。为了提供对本发明的全面理解，在以下描述中阐述了许多具体细节。这些细节是出于示例的目的而提供的，并且本发明可根据权利要求书来实施，而不需要这些具体细节中的一些或全部。为了清楚起见，没有详细描述与本发明相关的技术领域中已知的技术材料，以便不会不必要地模糊本发明。

本文中描述的是诸如数字力量训练器的锻炼机器的基于地板的构造的实施例。在一些实施例中，数字力量训练器包括锻炼机器，其中使用者的致动器(例如，手柄)经由线缆联接到马达。马达上的扭矩例如由计算机动态地可调整和控制，以使体育锻炼对使用者来说更高效、有效、安全和/或愉快。下面描述数字力量训练器和数字力量训练技术的实施例。下面描述的公开的基于地板的构造包括其中诸如马达的部件被放置得较低(诸如靠近地面或在地面上)的数字力量训练器的构造。

本文中描述的基于地板的构造具有各种益处。例如，基于地板的构造可被设计成不需要具有自由度的臂。臂的自由度可能是昂贵的(例如，因为臂不仅需要通过它们传递负载，而且还需要是可锁定和可调整的)。此外，臂的使用可能需要锻炼机器的墙壁安装，这可能引入进一步的安装成本和复杂性。因此，移除或不使用这样的自由度可允许较不昂贵和复杂的锻炼机器。然而，如将在下面的示例中示出的，尽管移除了这样的自由度，但是利用本文中描述的基于地板的数字锻炼机器构造仍然可提供或有利于引人注目的锻炼。

在一些实施例中，在与辅助滑轮结合使用的本文中描述的基于地板的构造中，数字锻炼机器和数字力量训练器的使用者构造成下拉联接到线缆的线缆(例如，朝向地板向下缩回线缆)。在一些实施例中，这模拟配重向下拉的动作。

下面描述基于地板的数字锻炼机器的示例，并且其包括其中使用者站在锻炼机器上、坐在锻炼机器上等的构造。

数字力量训练器的基于地板的构造的一个示例是平台或台阶。数字力量训练器的平台构造具有各种益处。例如，它可为便携式的，因为它不需要被安装。这允许将锻炼机器存放起来。

图1A图示了平台锻炼机器的实施例。在一些实施例中，平台包括内部马达，该内部马达联接到在离开方向上经由端口离开平台的线缆，该线缆将力传递到远处手柄。在一些实施例中，平台包括多个内部马达，所述多个内部马达联接到经由相应的端口离开平台的相应的线缆。例如，在图1A的示例中，平台可包括各自联接到相应的线缆的两个内部马达，所述线缆将力传递到相应的致动器(例如，手柄)。作为另一个示例，平台包括单个内部马达和齿轮箱，该齿轮箱允许动力被分配到多根线缆。

图1B是图示锻炼机器的实施例的框图。在该示例中，系统100(例如，平台锻炼机器)包括以下部件：

●控制器电路(104)，其在各种实施例中包括处理器、逆变器、脉宽调制器和/或变频驱动器(VFD)；

·由控制器电路驱动的马达(106)，例如三相无刷DC或感应AC马达。在一些实施例中，平台包括多个马达；

·卷轴，其具有缠绕在卷轴周围并联接到卷轴的线缆(108)。在线缆的另一端部上，联接致动器/手柄(110)，以便使用者抓握和拉动。卷轴直接或经由轴/皮带/链条/齿轮机构联接到马达(106)。卷轴在本文中也被称为“轮毂”。在一些实施例中，平台包括多个马达和多个卷轴，其中每个卷轴具有缠绕在给定卷轴周围的线缆；

·滤波器(102)，其用于基于从线缆(108)和/或致动器(110)接收信息来数字地控制控制器电路(104)；

·在一些实施例中，锻炼平台包括在马达和卷轴之间的齿轮箱。齿轮箱倍增扭矩和/或摩擦，分割速率，和/或将动力分配给多个卷轴。在不改变数字力量训练的基础的情况下，可使用马达和齿轮箱的多种组合来实现相同的最终结果。可使用线缆-滑轮系统代替齿轮箱；并且

·在各种实施例中，锻炼平台包括以下传感器中的一个或多个：

ο位置编码器；用于测量致动器(110)的位置的传感器。位置编码器的示例包括霍尔效应轴编码器、马达/卷轴/线缆(108)上的格雷码编码器、致动器/手柄(110)中的加速度计、光学传感器、直接内置在马达(106)中的位置测量传感器/方法和/或光学编码器。也可使用测量来自马达(106)的反EMF(反电动势)以便计算位置的其它传感器；

ο马达功率传感器；用于测量由马达(106)消耗的电压和/或电流的传感器；以及

ο使用者张力传感器；扭矩/张力/应变传感器和/或测量仪器，用于测量由使用者施加到致动器(110)上的张力/力的大小。在一个实施例中，张力传感器内置到线缆(108)中。备选地，应变计内置到保持马达(106)的马达安装座中。当使用者拉动致动器(110)时，这转变为马达安装座上的应变，该应变使用惠斯通电桥构造中的应变计来测量。在另一个实施例中，线缆(108)被引导通过联接到测量传感器的滑轮。在另一个实施例中，联接马达(106)和线缆卷轴或齿轮箱(108)的皮带被引导通过联接到测力传感器的滑轮。在另一个实施例中，由马达(106)生成的阻力基于输入到马达的电压、电流或频率来表征。

在一些实施例中，在锻炼平台中使用的(多个)马达(106)是三相无刷DC马达，其在各种实施例中与以下部件一起使用：

·与滤波器(102)组合的控制器电路(104)，其包括：

ο运行软件指令的处理器；

ο三个脉宽调制器(PWM)，每个具有两个通道，在20kHz下调制；

ο联接到三个PWM的处于H桥构造的六个晶体管；

ο任选地，监测H桥上的电流的两个或三个ADC(模数转换器)；和/或

ο任选地，监测反电动势电压的两个或三个ADC；

·三相无刷DC马达(106)，其可包括同步型和/或异步型永磁马达，使得：

ο马达(106)可处于在整个本说明书中使用的“外转子构造”，此时轴被固定并且马达的本体旋转，诸如由电动自行车轮毂马达使用的构造；

ο马达(106)可具有至少60Nm的最大扭矩输出和至少300RPM的最大速率；并且

ο任选地，用编码器或其它方法来测量马达位置；

·线缆(108)，其缠绕在马达(106)的本体周围，使得整个马达(106)旋转，因此在一个实施例中马达的本体被用作线缆卷轴。因此，马达(106)直接联接到线缆(108)卷轴。在一个实施例中，马达(106)经由轴、齿轮箱、皮带和/或链条联接到线缆卷轴，允许马达(106)的直径和卷轴的直径独立，并且如果期望，则引入级以增加增速比或减速比。备选地，马达(106)联接到两个卷轴，其间的装置用于在这两个卷轴之间分配或共享动力。这样的装置可包括差动齿轮箱或滑轮构造；和/或

·致动器(110)，诸如手柄、杆、条带或直接、间接或经由诸如钩环的连接器连接到线缆(108)的其它附件。

在一些实施例中，控制器电路(102,104)被编程为在一个方向上驱动马达，使得它将线缆(108)朝向马达(106)牵引。使用者逆着马达(106)的拉动方向拉动联接到线缆(108)的致动器(110)。

这种设置的一个目的是向使用者提供类似于使用传统的基于线缆的力量训练机器的体验，其中线缆附接到通过重力作用的配重堆。使用者不是抵抗重力的拉力，而是他们抵抗马达(106)的拉力。

注意，对于传统的基于线缆的力量训练机器，配重堆可能在两个方向上移动：远离地面或朝向地面。当使用者以足够的张力拉动时，配重堆上升，并且当该使用者减小张力时，重力压过使用者的力量，并且配重堆返回到地面。

相比之下，在数字力量训练器中，不存在实际的配重堆。配重堆的概念是由系统建模的配重堆。物理实施例是联接到线缆(108)的致动器(110)，该线缆(108)联接到马达(106)。“配重移动”改为被转变成马达旋转。由于卷轴的周长是已知的，并且其旋转得多快是已知的，因此可计算线缆的线性运动以提供与配重堆的线性运动的等效性。卷轴的每次旋转等于对于半径r来说一个周长或2πr的线性运动。同样，马达(106)的扭矩可通过将其乘以半径r而转换成线性力。

如果虚拟的/感知的“配重堆”正在远离地面移动，则马达(106)在一个方向上旋转。如果“配重堆”正在朝向地面移动，则马达(106)在相反方向上旋转。注意，马达(106)正在将线缆(108)拉到卷轴上。如果线缆(108)正在解绕，这是因为使用者已经压过马达(106)的力量。因此，注意到马达(106)正在拉动的方向和马达(106)实际上正在转动的方向之间的区别。

如果控制器电路(102,104)被设置成在卷绕线缆的方向(该方向对应于配重堆被朝向地面拉动的相同方向)上以恒定扭矩驱动马达(106)，则这转变为线缆(108)和致动器(110)上的特定力/张力。将该力称为“目标张力”，该力可计算为扭矩乘以线缆(108)缠绕在其周围的卷轴的半径的函数，考虑可能影响线缆张力和扭矩之间关系的任何附加级(诸如齿轮箱或皮带)。如果使用者以比目标张力大的力拉动致动器(110)，则该使用者战胜马达(106)，并且线缆(108)解绕而朝向该使用者移动，这实际上相当于配重堆上升。然而，如果该使用者施加比目标张力小的张力，则马达(106)战胜使用者，并且线缆(108)卷绕到马达(106)上并朝向马达(106)移动，这实际上相当于配重堆返回。

将控制器电路设置成以恒定扭矩驱动马达是滤波器(102)的示例。贯穿本说明书，控制器电路(104)配置成驱动马达(106)的方程统称为“滤波器”。滤波器的一个示例输入是位置，例如致动器(110)和/或线缆(108)的位置。滤波器的一个示例是以恒定扭矩驱动马达(106)的滤波器。数字力量训练滤波器的类似物是数字相机滤波器，诸如深褐色滤波器或偏振滤波器，其包括管控如何处理来自相机传感器的数字信息以产生图像的方程。有时数字相机滤镜模仿来自模拟世界的一些东西，诸如胶片，其包括塑料胶片上的化学物质，所述化学物质对光线的曝光做出反应。类似地，通过数字控制，数字力量训练滤波器可使所得系统感觉像地球上受重力作用的配重堆、月球上受重力作用的配重堆、地球上受重力作用的经由滑轮系统连接的配重堆、弹簧、气缸或全新的体验。

描述马达(106)的行为的方程组是其滤波器(102)。该滤波器(102)最终影响系统对使用者如何感觉、它对使用者如何行为以及它如何被控制。马达可通过以下多种方式控制：电压、电流、扭矩、速率和其它参数。这是滤波器(102)的一个方面，其中滤波器包括定义马达(106)的预期行为相对于马达(106)如何被控制之间的关系的方程。

具有设置成以恒定扭矩驱动马达(106)的控制器电路(104)的上述系统是滤波器(102)的一个示例。贯穿本说明书，该滤波器被称为“恒定扭矩滤波器”。在这种情况下，假设整体系统摩擦较低，使用者在致动器(110)上经受固定张力。对于恒定扭矩滤波器，当系统表现得像具有对应于质量m的重量的理想力量训练机器时，则m是上述指定的目标张力。理想的力量训练机器被认为是理想的，因为它没有摩擦、动量或惯性。

恒定扭矩滤波器没有表现出受重力作用的配重堆的所有特性。这样的配重堆必须服从重力的方程，具有动量，并且具有在下落时可达到的最高速率。贯穿本说明书，模仿这样的行为的滤波器被称为“配重堆滤波器”。

在一些实施例中，配重堆滤波器反映具有配重堆的健身机器的行为。这样的机器的物理特性可由许多方程来描述，这些方程包括：

F＝m·a或力＝质量×加速度；

其中：对于将配重堆朝向地面拉动的力F来说，a＝g(加速度是重力的速率)，并且m是配重堆的质量。

配重堆具有作用在其上的两个力：第一，将其拉到地面的重力；以及第二，来自拉起它的线缆(108)的张力。如果重力大于张力，则配重堆朝向地面移动，直到它触底和/或到达地面位置。如果张力更大，那么配重堆远离地面向上移动。如果两个力相等，那么配重堆的速度/速率不改变。如果在速度为零时两个力相等，那么配重堆保持悬挂在固定位置处。

配重堆还经受摩擦力，这适用于重力大于张力、重力小于张力和重力等于张力的所有三种情况。净力决定配重堆经历的加速度，随着时间的推移这也决定了其速度，因为速度是加速度对时间的积分。由于F＝m·a或者在数学上重新排列为配重堆上的加速度是它正经历的力除以质量。如上所述，配重堆经受加在一起的两个力：F₁＝-m·g是重力，带有负号，因为重力向下拉，并且F₂＝Tg是张力，其中使用g，因为使用相对于行星的重量来校准测量仪器。也就是说，10lb的重量在月球上经受较小的力，因为月球的引力较低。因为所有的应变计都使用对抗该行星上的重力而悬挂的配重来校准，所以在该方程中包括在地球上的重力的g。

继续解析解F＝F₁+F₂，由于因此

为了以简单的方式解释摩擦力，重力g乘以在0和1之间的数，其中1指示没有摩擦力，并且0指示摩擦力太大以至于重力被完全抵消。

其中r是这个摩擦因子。

在一个实施例中，使用来自经验数据的r＝0.7的值。这是用于说明的简单的摩擦模型。更复杂的模型可考虑速率以及用于静摩擦和动摩擦的不同摩擦系数。任何本领域普通技术人员都可产生运动学/物理学教科书中可见的相关方程。

对于配重堆滤波器，上述方程将加速度a定义为张力T的函数。为了完成配重堆滤波器，该方程与马达(106)被控制的方式相关。

在一个实施例中，张力T每10毫秒采样一次，即每秒采样100次。在一些实施例中，使用与恒定扭矩滤波器相同的方法来控制马达(106)上的扭矩。上面的方程定义了配重堆和因此使用者经历的加速度。以每秒100次的频率，测量张力T并计算加速度a，以调整马达(106)上的扭矩，使得马达(106)以与该加速度一致的方式运转。以每秒100次的频率，通过测量的线缆或卷轴位置直接或间接地测量马达位置。然后将速度计算为位置中的变化除以10ms的时间中的变化。然后将加速度计算为速度中的变化除以10ms的时间中的变化。

当将测量的加速度与由方程控制的计算的加速度进行比较时，如果测量的加速度太高，则马达扭矩增加。如果测量的加速度太低，则马达扭矩减小。在一个实施例中，使用PID回路来执行这两种情况。

在一些实施例中，不是测量线缆张力来计算速度，而是直接计算扭矩。为了直接控制马达(106)的扭矩，进行一系列计算以对移动的配重堆的线缆(108)上的张力建模。在这种情况下，扭矩/张力是在其由控制器控制时计算的。移动配重堆的线缆(108)上的张力不是静态的，并且随着配重堆的速率/速度和动能而变化，该动能可通过势能中的变化来计算。

针对移动质量体的动能方程是：

并且配重堆的势能是：

E＝m·g·h

其中m是质量，g是重力加速度，并且h是离地面的高度。

由于两个时间点之间消耗的能量/功是力乘以距离：

W＝ΔE＝F·d

结合这些方程，由移动配重堆表现出的力是：

其中v₁是在时间段的开始时的速度，v₂是在时间段的结束时的速度，并且d是质量体在该时间段期间行进的距离。贯穿本说明书，该方程被称为“动力方程”。

换句话说：

·如果质量体的速度不改变，那么由使用者经受的张力是质量乘以重力的标准张力，或者没有变化；

·如果质量体的速度增加，那么由使用者在该时间段期间经受的张力仅仅高于质量乘以重力，并且增加了动力方程的量；并且

●如果质量体的速度减小，那么由使用者在该时间段期间经受的张力仅仅低于质量乘以重力，并且减小了动力方程的量。例如，想象球以每秒1米的速度抛向空中。如果力继续以mf向上推球，则它以同样的速度继续移动。如果力较小，则球减速。并且，如果力较大，则球加速。所述方程反映出，不是监测球的速度，而是确定推动球的人感觉球有多“重”。

上述方程中计算的力F是使用与恒定扭矩滤波器相同的方法施加到马达的扭矩。

备选地，实现这一点的简单方程是标准关系F＝m·a：如果配重堆在一段时间期间经历的加速度是已知的，则使用者经受的净力/阻力可使用该方程来计算。最终结果是相同的，这也可通过使用取当d变为零时的极限的动力方程来导出。在特定实施例中使用哪个方程取决于是否可以足够的精度测量/计算加速度。

在一个实施例中，调整回路是：

1.马达(106)上的扭矩被设置为当联接到具有缠绕在其周围的线缆(108)的轮毂时相当于m·g的力。在这一时刻，线缆(108)已经在以一定速度移动。

2.在指定的时间段(例如5ms)后，测量速度并发现速度在正方向上已经改变，这意味着经历了加速。该加速度可通过将速度中的差除以已经过去的时间段来计算。将该加速度乘以重力常数得到马达向使用者供应的附加力的量。马达上的扭矩被相应地调整。

3.如果发现速度已经减小，那么扭矩也响应于负加速度而减小。

4.如果速度中没有变化，即加速度为零，那么扭矩保持在m g r，其中r是轮毂的半径，相当于m·g的力；并且

5.重复该过程。

该过程表示当配重堆正由使用者拉离地面时的情况。如果配重堆正下落到地面，则过程是相似的，并且预计由于重力而加速。如果马达加速比重力慢，这是因为使用者正在抵抗，并且由马达施加的力/扭矩被相应地调整，使得F＝m·g+m·a，其中a是来自使用者的附加加速度。

这些方程有利于对配重堆建模的目标。配重堆滤波器的益处是，它让使用者感觉像传统的健身机器(weight machine)，并且还允许使用者利用动能或已经以速度形式存储的能量以为了对他们有利地完成锻炼。然而，对使用者的一些益处通过不允许使用者存储动能并在以后收回动能(一些锻炼专业人士认为这是一种形式的作弊)而发生。贯穿本说明书，术语“扭矩”和“张力”可互换使用，因为一者可从另一者计算——扭矩是张力乘以轮毂的半径。

在恒定扭矩系统中，马达(106)提供不通过加速度调整的固定扭矩，并被设置为不基于速度和/或加速度中的变化向上或向下调整的m g r的扭矩。贯穿本说明书，这被称为“无作弊模式”或“无动量模式”。一些健身专家建议，不应当允许使用者产生动量，因为这减少了在运动范围的平衡中需要的功的量。使用无作弊模式是在感觉“自然”和强迫使用者不作弊之间的折衷。

顺便说一句，配重堆滤波器的重力“自然”模型的另一个益处是，有时使用者经历超过ms的张力。有些人可能不认为这是作弊，因为它给使用者提供了额外的应变。因此，可利用所公开的技术来设计“真正的无作弊模式”，所述技术执行针对重力模型的所有计算，并允许在配重堆的加速期间额外张力的情况，但不允许在配重堆的减速期间减小张力的情况：

扭矩＝m·r·(g+(0,a))

其中(0,a)选择0或由配重堆经受的加速度a的正值，该加速度通过附接到轮毂的线缆/致动器(108,110)的速度中的变化来测量。

滤波器。如前所述，使用数字相机的类似物来部分地解释它们，滤波器控制指定的行为。为了实现这一点，通常需要以不同形式的变量来表达这种指定的行为，并且照此在这些形式之间进行转换变成了滤波器的责任。

马达选择。对于是否选择感应马达或BLDC的选择以及所选马达的参数取决于成本、尺寸、重量、热约束(例如，马达变得多热以及它冷却得如何)以及期望的可靠性和/或占空比。虽然存在许多以每秒数千转的速度运行的马达，但是诸如为力量训练设计的健身装备的应用具有不同的要求，并且相比之下是低速率、高扭矩类型的应用。

在一个实施例中，对这种马达(106)的要求是，缠绕在直接联接到马达(106)的给定直径的卷轴周围的线缆(108)表现得像200lb的配重堆一样，其中使用者以每秒62英寸的最大线速率拉动线缆。可基于卷轴的直径计算多个马达参数。

使用者要求的示例

按卷轴尺寸划分的示例要求

因此，联接到具有3英寸直径的卷轴的具有67.79Nm的力和395RPM的最高速率的马达满足这些要求。395RPM比大多数可用的马达慢，并且68Nm也比市场上大多数马达的扭矩更大。

轮毂马达是处于“外转子”构造的三相永磁BLDC直接驱动马达。在一些实施例中，外转子构造是指永磁体放置在定子外部而不是内部，这与具有放置在定子的内侧上的永磁体转子的许多马达相反，因为它们被更多地针对速率而不是扭矩设计。外转子具有在外侧上的磁体，允许更大的磁体和极数，并且针对扭矩而不是速率设计。

轮毂马达也倾向于“薄煎饼式”，这意味着它们直径上比大多数马达更大且深度上比大多数马达更低。薄煎饼式马达对于平台应用是有利的，在平台应用中，保持低深度是期望的，诸如在消费者家中或锻炼设施/区域中使用的一件健身装备。

马达也可为“直接驱动”，这意味着马达不结合有或不需要齿轮箱级。许多马达本质上是高速率低扭矩的，但是结合了内部齿轮箱来将马达减速到具有较高扭矩的较低速率，并且可被称为齿轮马达。直接驱动马达可明确地称为直接驱动马达，以表明它们不是齿轮马达。

如果马达不完全符合上表中图示的要求，可通过使用齿轮或皮带来调整速率和扭矩之间的比率。联接到9”链轮(经由皮带联接到联接到4.5”链轮的卷轴)的马达使马达的速率加倍并使其扭矩减半。备选地，可使用2:1的齿轮比来完成同样的目标。同样，可调整卷轴的直径来实现同样的目标。

备选地，具有100倍速率和1/100扭矩的马达也可与100:1齿轮箱一起使用。由于这样的齿轮箱也将摩擦力和/或马达惯性增加100倍，扭矩控制方案对于健身装备/力量训练应用的设计变得具有挑战性。摩擦力然后可能主导使用者所体验的内容。在其它应用中，摩擦力可能存在，但是足够低，其可以补偿，但是当它成为主导因素时，就很难控制。由于这些原因，速率或位置VUC更适合健身装备/力量训练系统。对于位置VUC，诸如步进马达的马达可能是好的选项。具有高保持扭矩的步进马达可被非常精确地控制。

位置控制。控制马达位置的一种方式是使用步进马达。同样，三相无刷DC马达、有刷DC马达和/或感应马达可使用诸如PID回路的方法来精确地控制位置。

对于合适的步进马达，位置可被直接控制。步进马达由脉冲而不是电压/电流控制。脉冲通过使马达的定子中的电磁场偏移来命令马达一次移动一步。一种用于步进马达的控制系统更简单地直接控制位置而不是速度。虽然通过控制驱动到马达中的脉冲的频率来经由速度控制步进马达是可能的，但是在一些实施例中可使用位置。

上述方程描述了基于速度的控制，其可解析地形成以用于基于位置的控制，因为类似于速度可如何通过随时间求和加速度来累积，位置可通过随时间求和速度来累积。

P_模型n＝P_模型n-1+V_模型·Δt

因此

P_误差＝P_实际-P_模型

它告诉控制器需要向马达发送多少脉冲来调整其位置。

在基于位置的系统中，通过将诸如弹簧的弹性添加到系统中，可更容易地控制张力。一个示例是称为串联弹性致动器的添加到轴的旋转弹簧。串联弹性致动器可为集成到马达/齿轮箱(106)和轮毂之间的轴中的弹簧，其中轮毂是线缆(108)缠绕在其周围的部分。如果轮毂保持在固定位置中，但是轴旋转，因此增加了弹簧上的张力，额外的张力转变为线缆上的张力，或者如果马达轴保持固定，并且轮毂旋转，则类似的情况发生。

因此，如果测量马达(106)的位置和轮毂的位置，那么可使用弹簧机构的特性容易地推断张力。同样，如果使用例如应变计直接测量张力，那么轮毂与轴的相对位置可容易地计算。步进马达可通过控制马达(106)与轮毂相比的相对位置来直接控制系统中的张力。在一个实施例中，控制器(104)计算轮毂和轴之间的期望相对位置以产生期望的张力，将其与轮毂和轴之间的当前相对位置进行比较，然后向步进马达(106)发送适当数量的脉冲以调整其位置来匹配。

以上描述是针对具有某些特征的样本实施例的，并且展示了某些计算和设计参数/技术/原理。马达驱动系统设计领域的任何普通技术人员都可使用标准方程来执行这些计算，并做出基于折衷的决策，以得出最终设计，包括选择使用控制系统来控制哪些变量。

位置测量。可使用多种方法测量马达位置，包括：

●霍尔传感器：安装到马达的定子的霍尔传感器可跟踪磁体相对于定子的位置。可测量来自这些传感器的信号以确定马达的位置，例如，通过使用模数转换器(ADC)来跟踪当磁体经过霍尔传感器时产生的正弦波形并表征马达相对于波形中的点的位置，或者通过在磁体移动经过霍尔传感器时对磁体进行数字计数；

●编码器：耦合到马达的物理旋转的编码器测量马达移动并使用数字脉冲报告它。这样的编码器的示例是正交编码器。一些正交编码器依靠诸如电刷的电连接，其它使用光学传感器，并且其它依靠磁体和霍尔传感器；

●间接：马达(106)的移动可通过测量马达联接到的任何东西(诸如皮带、链条、轴、齿轮箱等)的移动来间接测量；

●电压：在某些情况下，由马达产生的反电动势电压可指示马达位置；和/或

●其它：其它技术可用来测量马达的位置和移动。然而，不同的技术可表现出不同的特性，诸如：i)精度[分辨率]，ii)延迟，iii)采样率。所需的特性集取决于所使用的滤波器。

虽然本文中出于说明目的描述了包括薄煎饼马达的平台锻炼设备的实施例，但是本文中描述的平台锻炼设备可以各种方式调适以适应任何其它类型的马达，视情况而定。在以下示例中，描述了包括两个内部马达和两个致动器的平台。在下面的示例中，出于说明目的描述了包括双马达的平台。在其它实施例中，平台包括单个马达，其中差速器用来允许两根线缆彼此独立地移动。在一些实施例中，差速器(例如，滑轮差速器)用来允许相同的线缆用于多个拉点。在一些实施例中，每个拉点具有其自己的单独线缆。在一些实施例中，每个拉点与其自己的单独马达相关联。

平台内部的马达可安装在各种取向上。下面描述关于马达的竖直和水平安装的实施例的细节。

竖直安装马达

在一些实施例中，马达各自在平台内竖直地定向/安装。

图2图示了包括竖直安装马达的平台的实施例。在一些实施例中，竖直安装马达安装在平台内，使得其旋转轴线穿过平台的前部。图2的示例中示出了轮毂和马达的组合构造。

马达的竖直安装的一个益处是滑轮的数量的减少。在一些实施例中，线缆直接卷绕在马达上并离开平台，而不需要中间滑轮(例如，如果使用水平安装马达，则从水平转变到竖直)。

马达放置

给定在竖直安装时马达的高度，可考虑马达在平台中符合人体工程学地放置的位置，以使得其放置不会限制太多的移动。

在一些实施例中，马达和电子器件容纳在“鼓包”中，其中平台还包括比使用者站立的地面更低的更大的板。

在一些实施例中，为了适应竖直安装马达的高度，平台包括凸起部分，其中凸起部分是平台的容纳马达的较厚的局部区域。平台还可包括较薄的部分。

在该示例中，平台包括凸起部分和作为平表面的下部部分。诸如马达的部件包括在平台的凸起部分中。

在一些实施例中，当平台抵靠壁放置时，使用者可将他们的脚抵靠平台的凸起部分的前面放置，从而允许他们进行诸如坐姿划船(seated row)的锻炼。凸起部分也可用于诸如换脚跳开(step ups)的锻炼。因此，可利用高水平和低水平的锻炼平台两者。

内部线缆导引

在一些实施例中，在马达竖直安装的情况下，每根线缆也竖直地卷绕。在这种构造中，每根线缆延伸穿过平台的内部，并向上离开平台的顶表面中的相应出口点或端口。

水平安装马达

在另一个实施例中，马达各自水平地定向/安装。在一些实施例中，水平安装马达安装在平台内，使得其旋转轴线穿过平台的顶部和底部。马达的水平安装允许较低轮廓的平台(例如，不需要凸起部分或高平台来容纳竖直安装马达)。

较低的平台提供了各种益处，诸如在灵活性方面。例如，较低的平台更容易存放。作为另一个示例，较低的平台为使用者提供了更大的稳定感。

图3图示了包括水平安装马达的平台的实施例。在该示例中，相对于上述竖直安装马达，水平安装马达侧向转动，其中线缆水平地卷绕。

防止松弛

因为马达现在水平地安装，由于重力作用在与卷绕力和张力不同的方向上，当线缆在平台的内部松动时，可能出现问题。

例如，假设当使用者正在进行锻炼时，使用者在处于偏心方向(其中线缆正在缩回)时加速。在这种情况下，与马达可收紧线缆中的松弛的速度相比，使用者更快地向内移动，从而在朝向平台的方向上产生松弛。

类似地，当使用者正拉出线缆并突然停止时，这可能导致其中产生松弛的惯性问题。马达的惯性导致马达在扭矩再生能够停止马达并允许其反转之前继续行进。在该时段期间，由于马达的惯性大于马达正产生的扭矩，产生松弛状态，在这种状态下，绳索上没有张力。

因此，上述两种松弛状态取决于可施加在马达上的最大线速率以及马达的惯性。

当马达水平地安装并且出现松弛状态时，线缆将下垂和掉落，导致绳索不再与马达(卷轴)成一直线，在这种情况下，线缆可能因此潜在地变得被缠结。例如，当线缆下垂并且马达收紧线缆时，这可导致轮轴周围形成大结。

图4A图示了平台锻炼机器内的松弛状态的实施例。

下面描述了可用来防止线缆松弛状态的技术的各种实施例。例如，可使用线缆张紧器和线缆引导件，下面描述其示例。

渔线线轴

张紧系统的一个示例是鱼线线轴式系统。在一些实施例中，卷轴/轮毂包括在卷绕期间来回行进以将线缆以受控方式引导到卷轴上的部分。

马达卷轴上的滚子

在一些实施例中，马达卷轴上的滚子用来将绳索保持在马达上。在一些实施例中，滚子附接到上述鱼线线轴式系统，使得绳索被阻止捆扎。

图4B图示了在马达卷轴上的滚子的实施例。在一些实施例中，对于这样的系统，可使用可变尺寸的卷轴(例如，对于卷轴的两个不同部段具有不同半径的两级卷轴)，其中线缆可被导向到卷轴的较大或较小的部分，这取决于期望高速率还是高扭矩。

引导件/盖

在一些实施例中，引导件或盖沿着平台的底部放置，以防止线缆脱失，并确保如果线缆收起，则它收起在卷轴上。在另一个实施例中，用于线缆/绳索在其中行进的管包括在平台中。作为另一个示例，盖沿着卷轴的底部放置，使得线缆不能逃逸。作为另一个示例，滑轮盖用来将线缆保持在滑轮上。使用线缆槽或引导件防止线缆在训练器/平台内部变得打结或被甩来甩去。

皮带张紧器

在一些实施例中，收紧机构包括在平台中。以下示例部件能够用来在线缆上提供内部张力。

作为一个示例，平台包括能够改变绳索路径长度的弹簧加载部件，使得当存在松弛(这增加了绳索路径长度)时，弹簧加载部件收紧松弛。当绳索处于张力下时，该部件试图拉直绳索。这样的部件的一个示例是皮带张紧器。

图4C图示了皮带张紧器的实施例。在该示例中，马达/卷轴(402)水平地安装在平台内。

在该示例中，滑轮(404)将线缆导引出平台的出口点/端口。该滑轮将线缆导向离开水平平面，并向上进入竖直平面(使得使用者可向上拉动线缆)。

在该示例中，滑轮(406)是弹簧附接/连接到其的内部滑轮。弹簧可膨胀和缩回，在线缆上提供张力和被动缩回系统。当绳索被拉进和拉出时(这将改变弹簧的长度)，这提供了类似于旋转径向(rotary radial)动作的动作。当在绳索上没有来自马达的张力的情况下发生松弛事件时，弹簧拉动滑轮406，从而增加绳索路径。以这种方式，绳索中的张力的标称量被保持，以确保线缆卷绕在马达上(并且不会脱离马达，这可能导致线缆变得缠结)。

收紧机构的另一个示例是拨链器(derailleur)。收紧机构的另一个示例是马达上的扭转弹簧或时钟弹簧，其被动地卷绕线缆。当系统关闭时，这样的收紧机构保持线缆上的张力。例如，附接到马达的时钟弹簧或恒力弹簧保持绳索/线缆上的被动张力，甚至在断电时也是如此。

使用上述机构来防止平台内部的松弛，任何确实发生的线缆松弛都将在平台外部(并且不是在平台内部，此时，任何卷绕问题对于使用者来说都没有影响)。使用上述线缆引导件/线缆张紧机构，即使使用者确实快速移动，产生松弛状态，松弛也会发生在平台外部，并且不是在平台内。这允许使用不受松弛状态的发生的影响的水平马达。

在一些实施例中，马达的最小速率设置成足够快以跟上线缆的卷绕。虽然可能存在较低速率的折衷，但是较高的最小速率允许更多的公差和线缆松弛的接受度。

通过使用如上所述的水平安装马达以及上述的线缆张紧和引导机构，可设计低轮廓平台，其赋予可从低扭矩/高速率马达到高扭矩/低速率马达选择的马达尺寸上的灵活性。例如，小尺寸和大尺寸马达可用来提供不同的扭矩/速率折衷，而不以平台的高度为代价。

在一些实施例中，当马达水平地安装时，诸如滑轮404的滑轮垂直地安装到马达，使得线缆可从平台的顶表面离开。在将马达安装在水平平面中并具有进行90度转变的单独滑轮(使得线缆可竖直地拉出平台)的备选实施例中，齿轮轴可被放在马达的90度的端部上，在那里，然后从齿轮产生卷绕系统，该齿轮将马达的运动转变90度。以这种方式，马达水平地旋转，但是导致线缆竖直地卷绕。例如，马达在一个方向上快速旋转，齿轮轴在另一个方向上脱离马达，从而允许竖直卷绕。竖直卷轴可直接放置在线缆出口点的下方。这样的转变机构的示例包括蜗轮和锥齿轮。

线缆引导和离开

在使用线缆的基于平台的锻炼机器的情况下的一个示例挑战是绳索行程和角度。例如，假设使用者正站立在平台上进行深蹲。当进行深蹲时，使用者需要确保他们正从平台上拉出的线缆不成角度，同时仍然允许使用者牢牢地固定在平台上(例如，以避免失去平衡的问题)。在一些实施例中，为了解决这样的问题，线缆或绳索根据使用者来调整。例如，绳索的底部被允许来回沿着移动，使得当使用者做运动时，线缆将共线并平直。这防止了在进行锻炼时笨拙的角度，并且使用者不需要调整他们的位置，并且可牢固地固定在平台上，使得平台保持稳定和静止。在一些实施例中，平台数字力量训练器包括允许线缆来回沿着移动的滑环(traveler)。

以下是将线缆引导出平台的实施例。图5A图示了将线缆引导出平台力量训练器的实施例。参考图5A的示例，平台的顶表面的一部分(使用者站在上面的部分)在(502)处示出。这里，线缆从马达(在该示例中竖直地安装)导引，并围绕另一个滑轮导引，然后线缆在那里从平台出来。在一些实施例中，平台包括线缆引导件，使得当使用者希望在进入或离开平面(例如，竖直平面)的方向上拉动时，绳索在期望的方向上被引导，而不会跳离或脱离滑轮(504)。

使用本文中描述的引导件，线缆可以任何角度(而不仅仅是直线向上)被拉动，通过这种方式，线缆不会脱离滑轮。当绳索成一角度被拉动时，本文中描述的引导件约束绳索，使得线缆不会跳离滑轮。此外，与现有技术相比，本文中描述的线缆出口引导件使摩擦最小化。因此，本文中描述的线缆引导机构允许在多个方向上拉动。

旋转滑轮

作为一个示例，为图5A的示例中所示的平台的滑轮(504)增加自由度。图5B图示了旋转滑轮的实施例。例如，滑轮被设计成围绕轴线旋转，并随着线缆的移动而在竖直平面内摆进摆出。在一些实施例中，对于竖直安装马达，整个马达本身能够枢转，其中线缆从马达中笔直地出来(不需要滑轮504)。

侧向狭槽

作为另一个示例，平台的顶表面包括长狭槽，以允许线缆在使用者四处移动时跟随使用者行进。图5C图示了具有用于线缆引导的侧向狭槽的平台的实施例。图5D图示了具有侧向狭槽的平台的内侧侧视图。如图5D的示例中所示，滑轮(504)沿着滑环行进。当使用者进出平面(506)时，滑轮(和线缆)在狭槽中侧向地移动，使得绳索不需要倾斜那么多，但是可保持更竖直。这对于其中使用者通常向上拉的锻炼是有益的。

旋转腕形件

在一个实施例中，使用者起始点是可构造的“腕形件”，以允许局部旋转来引导线缆。图5E图示了腕形件的透视图的实施例，示出了有利于接近腕形件的内部(例如，接近图5F和图5G中所示的螺栓)以便例如维修腕形件的弹簧机构。这具有在不妨碍接近它们的情况下隐藏腕形件的方面的益处。图5F图示了腕形件的透视截面的实施例。图5G图示了腕形件的侧视图截面。如图5F的示例中所示，腕形件包括用来引导线缆的滑轮轮槽510和512。

图5H图示了平台的顶部的一部分的俯视图的实施例。在该示例中，示出了圆形线缆出口点/端口。在该示例中示出了包括两个滑轮轮槽的线缆引导腕形件(例如，图5E至图5G中示出的腕形件的实例)的一部分的俯视图。在该示例中，开口是可旋转的，并且可快速旋转。例如，腕形件能够在水平平面内快速旋转。

通过能够快速旋转，使用者将总是对抗滑轮(腕形件上的滑轮轮槽之一)拉动，而不管线缆的角度如何。例如，当使用者开始将线缆拉离中心(并且不是竖直地向上拉动，其中他们对线缆的拉动存在水平矢量)时，这种移动导致腕形件旋转并自校正，使得线缆总是直接拉动腕形件滑轮。这使当使用者正以任何角度拉动时增加的摩擦力的量最小化。

在图5E至图5H的示例中，腕形件包括两个滑轮。在其它实施例中，腕形件包括多于两个滑轮，诸如四个滑轮。滑轮的数量决定了在线缆拉动腕形件滑轮之前腕形件所需的旋转的量。也就是说，腕形件能够利用更多的滑轮更快地自校正。例如，对于两个滑轮，存在旋转腕形件旋转通过其的180度的平面。在以星形图案布置的四个滑轮的示例中，存在旋转腕形件系统快速旋转通过的仅90度。

开口/腕形件可为齐平的或几乎齐平的。腕形件也可为稍稍嵌进去的。使旋转腕形件与平台的顶部齐平防止使用者在腕形件上绊倒。

用于引导线缆的上述技术与现有机构(诸如用来在从平台出来的任何方向上引导线缆的重叠滚子)形成对比。这种现有滚子的一个缺点是它们产生大量的摩擦。

现有引导技术产生的大量摩擦带来了关于数字配重训练的各种问题。例如，如果向使用者提供能够经由马达控制的精确张力，这将是有益的。当引入摩擦时，这样的摩擦阻碍使用者移动。这导致由使用者经受的张力的量上的摆动，从而降低数字配重/张力的精度。

上述线缆引导件实现方式(诸如旋转腕形件)减少摩擦，从而允许更准确的数字配重。在另一个实施例中，滚子可用来引导线缆，其中，为了减少通过使用滚子而增加的摩擦，通过将滚子安装在旋转系统上来调适滚子，从而引入另一个运动度。

通过减少摩擦，本文中描述的线缆引导技术也使线缆上的磨损最小化，从而延长绳索的寿命。此外，使用者不局限于进行其中线缆仅竖直地移入和移出平台的锻炼，并且可使线缆成角度。例如，如果拉点不是可移动的，则使用者将总是平直地向上和向下拉动线缆是不可能的。他们拉的路径将有矢量。本文中描述的技术使当使用者正进行移动且线缆成角度时的附加摩擦最小化。

拉点行进

在一些实施例中，滑轮的枢轴点是可调整的和可移动的。例如，滑轮可移动到平台上的不同位置。

图6A图示了具有轨道的平台锻炼机器的实施例。在图6A的示例中，平台包括轨道602和604，以允许滑轮/线缆出口点(分别为606和608)移动到不同的位置，以进行不同的运动。

如在该示例中所示，平台包括在一个端部处的马达和电子器件，其中滑轮点可沿着平台和/或板移动到各种位置，以适应各种类型的运动。这在使用者可进行的锻炼的范围中提供了更大的灵活性。例如，上述旋转腕形件式机构可沿着轨道移动。

如在该示例中所示，拉点也可从平台的鼓包或基座/凸起部分的前面离开。这允许进行诸如坐姿划船的锻炼，如将在下面进一步详细描述的。

在一些实施例中，拉点或锚定点可沿着轨道自由浮动。例如，当使用者在保持线缆的同时沿着平台移动时，腕形件可跟随使用者。在一些实施例中，当使用者沿着轨道平移拉点时，拉点可被夹持或保持或锁定到预定义的固定点。

图6B图示了具有可移动拉点的平台的实施例。在该示例中，示出了具有更大、更薄板的平台。在该示例中，例如使用如上所述的腕形件来实现诸如拉点610的拉点。在该示例中，拉点能够在诸如轨道612的轨道上沿着平台的边缘向上和向下滑动。如上所述，当使用者平移线缆时，拉点可自由浮动或夹持到不同点。如在该示例中所示，线缆也可从“鼓包”(614)或平台壳体的前面离开，诸如马达和电子器件的部件可位于那里。在一些实施例中，轨道可延伸到“鼓包”的顶部，如图6A的示例中所示，使得线缆可在辅助安装件上导引，如下文将进一步详细描述的。

力倍增器

在一些实施例中，基于地板的数字锻炼机器可与本文中称为“力增强器”的东西结合使用，以便调整机械增益。例如，使用具有相同功率的相同马达，通过引入额外的滑轮或拾取点，可产生两倍的张力。在这种情况下，动作较慢，其中用速率换取张力。在一些实施例中，滑轮经由拾取点实现。在一些实施例中，平台锻炼器包括两个拾取点，一个用于单力，并且一个用于双力，使用相同的线缆。

图7A图示了其中提供了力倍增器的平台实现方式的实施例。在该示例中，可向使用者提供双倍的张力。

在该示例中，滑架或小车702包括一组滑轮(704、706和708)以及两个拉点710和712，诸如手柄的致动器可从两个拉点710和712附接。

在一些实施例中，为了防止线缆缩回到平台中，包括线缆连接基座、止动件或在一些实施例中“球止动件”的锻炼机器连接器附接到线缆的使用者端。连接器可为大体上球形形状的，诸如球或柔性球。该线缆连接基座可用来包括安全且可靠的附接点，以用于连接到诸如钩环、条带、手柄、杆、双手柄、下拉杆和/或绳索的使用者致动器，以进行各种锻炼。球止动件允许致动器便利地从线缆连接基座上拆卸。线缆连接基座对于使用者附接和拆卸致动器来说是容易和/或高效的，并且安全以防止突然释放。

如在该示例中所示，存在两个球止动件(710和712)，使用者可将致动器连接到所述球止动件。关于球止动件的进一步细节在下面描述。

在一个实施例中，附接点的可拆卸联接可在球挤出其中具有孔的公扁平刚性件的情况下操作。该件卡扣到附接到致动器(例如手柄或杆)的弹簧加载连接器中。孔捕获带有卡扣件的连接器，并且该连接充当锁。为了将连接器从球解锁，使用者可按下连接器上的按钮以脱离端部卡扣件，并允许刚性件从连接器上脱离。公扁平刚性件中的孔也可用作钩环的附接点，以允许使用不兼容的手柄。

在一个实施例中，附接到线缆连接基座的可拆卸联接通过线缆连接基座中的弹簧加载机构来实现，该弹簧加载机构接收致动器连接器的公T形部分。T形部分卡扣到线缆连接基座中，并且诸如手柄或杆的致动器附接到致动器连接器。该机构捕获带有卡扣件的连接器，并且该连接充当锁。为了从线缆连接基座上解锁连接器，使用者可推动连接器并使连接器抵靠机构旋转。

在一些实施例中，附接点的可拆卸联接可在锁和钥匙构造中操作，其中致动器或钥匙上的附接点包括延伸的和/或圆柱形的连杆/杆，该连杆/杆插入到适于通过线缆连接基座本体的室、凹槽或锁眼的开口接收钥匙的室中。室可在一侧或多侧上开放。可经由狭槽接收钥匙。在优选实施例中，钥匙是T形连杆/杆，其允许在一个维度上的自由度以围绕T形连杆/杆的“T”的顶部构件回转。在另一个实施例中，当自由度被最小化时，钥匙是延伸的X形连杆/杆。

适于接收钥匙的室可为笼结构和/或刚性笼的一部分，其驻留在线缆连接基座的本体内并且包括室内的偏置机构，诸如弹簧或一组弹簧。在一个实施例中，盖板覆盖弹簧的钥匙侧以保护弹簧不被缠结。在另一个实施例中，不需要盖板以简化机构。通过向下推靠偏置机构并且然后旋转钥匙，例如旋转90度，可将钥匙锁定在适当的位置。连接器在室内具有接收凹槽，其中，偏置机构将钥匙抵靠接收凹槽偏置，使得钥匙牢固地固定在室内。例如，在钥匙旋转之后，偏置机构例如通过弹簧的弹性可通过将钥匙推靠到诸如凹部的止动件来将钥匙固持在适当的位置，从而防止它脱离，除非它被向下推动并在相反方向上旋转回来。致动器可联接到线缆连接基座，以操作臂或锻炼机器上的部件。

具有锁和钥匙构造的锻炼机器连接器是锻炼机器部件的示例，该部件允许附接各种致动器，诸如钩环和条带、双手柄、单手柄、下拉杆等，以便进行各种基于线缆的锻炼。

在该示例中，每个拉点与对应的球端部或球止动件相关联，手柄可附接到该球端部或球止动件(例如，经由如上所述的T形锁机构)。在该示例中，一个球止动件(710)用于单力(1x张力)，并且另一个球止动件(712)用于双力(两倍张力)。在一些实施例中，小车沿着轨道(714)行进。平台/板的另一侧也可具有用于单手柄的重复轨道。

在一些实施例中，整个小车能够围绕Z轴线旋转。这允许上述线缆引导。在一些实施例中，小车的位置能够沿着沿着轨道的各个点锁定。一旦锁定，小车就被阻止缩回和朝向马达向后移动(基于马达卷绕动作导致线缆处于张力下，这将把小车朝向马达拉回)。在其它实施例中，小车被设计成使得它能够在张力下行进。

在小车锁定在适当位置的情况下，使用者然后能够拉动球端部中的任一个。以这种方式，当使用者拉动1x球止动件时，他们接收1x负载，但是当使用者拉动2x球止动件时，他们接收双倍负载。当使用者拉动2x负载时，滑轮722和线缆跟随。在一些实施例中，当使用者拉动2x球止动件时，1x球止动件防止线缆的终端移动。

如在该示例中所示，当使用者提起2x球止动件并且线缆的终端固定时，机械增益被调整。例如，线缆的终端通过1x球止动件固定，防止移动到小车中。线缆的终端可使用其它机构固定，诸如将球止动件(或在线缆的终端处的任何其它类型的连接器，视情况而定)锁定或连接到诸如板的另一个固定物件。这里，例如，使用滑轮组机械部件，致动器力加倍，而致动器速度减半。对于包括任何系统损耗的到系统的给定电功率，这可对应于沿着阻力单元的力-速度曲线的阻力单元力加倍和/或阻力速度减半。在一个实施例中，系统接受较低的最大速度或较低的最大力，例如到300lb而不是400lb，和/或增加到整个系统的电功率。使用其它滑轮组构造和/或滑轮构造，可建立其它力和速度折衷，以例如将致动器力增加300％，同时将致动器速度降低到33％。这样的设计可提供更大范围的锻炼的改进，例如，如果锻炼机器具有200lb的最大力的马达限制，这可能不足以覆盖希望练习从300lb的板缓慢硬拉运动的使用者。

在该示例中，小车可沿着轨道平移。在该示例中，为了将小车移动到各种位置，使用者将小车从一个位置解锁，然后他们将小车在该位置滑动到下一个位置并将小车锁定在位。在备选实施例中，平台不包括轨道。相反，平台包括对应于小车可被锁定的位置的离散点(例如，类似于图12B的示例中所示，但是锁定点在平台上，并且不仅仅是在壁上)。例如，为了调整着力点/拉点的位置，使用者可解锁小车，抬起小车，将小车放置在下一个离散点，并且然后将小车锁定在该点。具有使用者提升小车并将其放置到位的离散锁定点允许使用者将拉点定位在期望的位置，而不需要轨道。

如上所述，在一些实施例中，力倍增器可用来允许使用者进行诸如深蹲的锻炼，其中带有力倍增器的线缆上的张力是马达能够施加的张力的两倍。

在一些实施例中，平台中的电子器件配置成检测使用者在进行其锻炼时正在使用哪个球止动件。通过知道使用者正在使用哪个拉点，平台力量训练系统能够确定重量和惯性，从而允许力量训练系统适应确定的重量/惯性，以及报告重量/惯性。

以下是确定使用者正在使用哪个拉点/球止动件(例如，1x对2x)的示例。作为一个示例，拉点中的每一个导致对应的某一组滑轮旋转。使用哪个拉点是基于哪个滑轮正在旋转来确定的。

作为另一个示例，可基于来自球止动件中的加速度计的测量值来确定哪个球止动件正在移动。

作为另一个示例，确定手柄的速率与马达的速率。例如，在使用力倍增器的情况下，存在加倍的张力，但是一半的速率。

手柄的速率可通过测量滑轮的旋转速率来确定。例如，传感器可包括在小车中以测量滑轮的旋转速率，其中测量值被提供回平台中的处理器。例如，滑轮旋转速率测量值可经由诸如蓝牙的协议无线地提供。

作为另一个示例，每个球止动件可具有其自己的相应托架，该托架包括压力传感器。当球止动件由使用者使用时，压力传感器上的负载被移除，这表明对应的球止动件正在使用中。

通过知道使用者正在使用哪个拉点，平台能够确定并报告使用者抵抗的正确重量。

图7B图示了力调整模块的实施例。在一些实施例中，图7B中所示的力调整模块(720)是图7A中所示的小车(702)的示例。在该示例中，中心滑轮(722)根据使用者是否正在使用力倍增器来向上和向下平移(例如，当使用者不使用2x球止动件时，滑轮722在小车的底部处，并且当使用者正在拉动2x球止动件时，滑轮722被提升)。例如，当使用者不使用力倍增器时，中心滑轮下降到较低的位置。以这种方式，当使用者正在使用1x拉点726时(其中线缆有效地仅越过在右侧上的滑轮728)，左滑轮724和中心滑轮722不影响系统张力或摩擦。当使用力倍增器(2x球止动件730)时，左滑轮724和中心滑轮722接合。

面向前方的拉点

图8图示了包括可调整拉点的平台的实施例。在该示例中，平台包括两个轨道，针对每个拉点一个轨道。轨道(例如，轨道806和808)允许拉点(例如，拉点804和810)从平台的顶部平移到鼓包的前部(802)。在该示例中，平台还包括下板部分(812)。

具有能够从平台的顶部调整到平台的前面的拉点允许在可进行的锻炼的范围内具有更大的灵活性。例如，可使用面向前方的滑轮点来进行诸如坐姿划船的锻炼。还支持诸如侧弓箭步的侧向运动，其中使用者将一只脚放在平台上并进行横向运动。诸如伐木(chops)和旋转上举(rotating lifts)的其它类型的运动更容易使用面向前方的滑轮点进行。具有面向前方的滑轮点赋予当使用者走下平台时进行锻炼的能力。利用顶部滑轮点，使用者可进行诸如深蹲或硬拉的锻炼。面向前方的滑轮点允许使用者进行倾斜(off-angle)运动。

因此，如在该示例中所示，平台具有上部部分和下部部分。在该示例中的上部部分包括“鼓包”，其可容纳诸如马达/电子器件等的部件。下部部分包括使用者可站立在其上的板。如上所述，滑环可用来允许线缆拉点沿着轨道平移，使得拉点可从平台设备的上部部分的顶部、上部部分的前面或从下部部分离开。

压力传感器

在一些实施例中，平台包括压力传感器。压力传感器可用于多种目的。作为一个示例，如果使用者赤脚站立在平台上，并且给定平台的已知重量，平台下方的压力传感器可用来确定使用者的重量和身体成分。通过脚的力传递也可使用这样的压力传感器来确定或感测。作为另一个示例，压力传感器也可用于安全以及检测使用者体型，如将在下面进一步详细描述的。

倾斜/提升预测

存在平台构造涉及的各种挑战。例如，在使用者站立在其上的平台中，使用者的重量用来将平台保持在适当的位置并防止其移动。然而，如果使用者在进行诸如举重或其它爆发性锻炼的锻炼时没有完全站立在平台上，或者在平台上失去平衡，这可导致平台移动，从而导致使用者受伤和其它安全问题。本文中描述了用于通过保持平台静止并防止其移动以及最小化不稳定性来应对此类挑战的技术。

在一些实施例中，平台能够被安装或螺栓连接或以其它方式固连以防止移动。例如，平台可被螺栓连接到地板或墙壁的底部中。

在一些实施例中，在基于地板的设备漂浮的情况下(并且在基于使用者的重量在设备的顶部上而使设备保持在位的情况下)，设备包括一组压力传感器，其检测设备的顶部上的重量的存在或不存在。如果压力传感器检测到设备上的重量的缺失(例如，由于使用者走下平台)，则由马达提供的扭矩(例如，该扭矩将线缆拉入并用于阻止使用者将线缆拉出)被削减(例如，减半)。这增强了设备的安全性。作为另一个示例，该设备包括诸如加速度计的部件，以检测倾斜或提升。响应于检测到平台的这种运动，(多个)马达上的扭矩也被削减。

在一些实施例中，平台使用各种传感器测量值来检测或预期或预测平台是否会提离地面。然后可采取措施来防止平台提升或倾斜。这包括控制平台的内部马达以关闭数字配重、减轻配重等。

作为一个示例，加速度计和/或陀螺仪可用来检测平台的倾斜。作为另一个示例，诸如光学传感器(或一组光学传感器，诸如四个光学传感器)的距离传感器可用来测量平台和地板之间的距离。如果检测到平台的倾斜，则由马达提供的重量/阻力减小(例如，逐渐减小或完全脱离)。

可用来预测平台提升的传感器的示例包括压力传感器、距离传感器和倾斜传感器。压力传感器的一个示例是重量计或应变计。

在一些实施例中，由平台使用压力传感器(或应变计)或力感测电阻或弹簧加载支脚来确定进入地板的力的量。如果平台确定进入地板的力的量低于阈值，则在一些实施例中，马达被控制以逐渐卸载数字配重或完全脱离。

在一些实施例中，惯性模型用来改进压力感测。当使用者仅部分地在平台上(并且没有完全从平台上下来)并且快速移动时，他们可能导致平台提升。如上所述，压力传感器也可用来感测人是否正站立在平台上。在一些实施例中，平台的马达的惯性模型用来确定平台将被更高的负载向上提升的时间量。在一些实施例中，可进行惯性校正以预测平台的提升。在一些实施例中，建立惯性模型以确保快速的使用者运动不超过可导致平台短暂地提升并上/下颠簸的向下力。

在一些实施例中，基于线缆的检测到的速率(例如，当使用者正在拉动线缆时)、平台的重量和马达的惯性(基于惯性模型确定，该模型指示马达调整其力的时间量)，平台预测平台何时实际上提升。响应于预测平台将提升，平台可采取各种动作，诸如减小扭矩/负载以防止提升(例如，通过向马达控制器发送信号以减小马达的扭矩)。

以这种方式，平台能够通过在一定时间量内减小马达的力或扭矩来抵消平台潜在地抬离地板的惯性部分。以这种方式，在平台提升之前，可由平台采取预防措施。

这里，使用本文中描述的提升预测技术，由马达提供的力被提前减小，使得平台不提升，并且然后向下坠落。

此外，使用本文中描述的提升预测和防止技术，在常规操作期间可向使用者提供更多的力，因为不需要建立可向使用者提供的最大力的上限来防止提升。因此，可预测不稳定，并且可采取先发制人行动来防止或减少不稳定。

如下面将进一步详细描述的，平台的线缆可联接到辅助滑轮(例如，安装在墙壁或门框上的高滑轮)。在一些实施例中，在其中使用这样的高滑轮，但是平台未安装到地板或墙壁，并且使用者正在进行诸如拉力下拉(lat pulldown)(其中使用者在平台上)或旋转伐木(其中使用者可能不在平台上，或者可能只有一只脚在平台上)的运动的情况下，压力感测用来限制使用者可从平台请求的最大张力(其中马达控制器限制可由马达产生的扭矩的量)。这降低了平台提升的可能性。

体型反馈

除了确定使用者的重量之外，压力传感器还可用来确定体型反馈。例如，可确定使用者的重量在平台上的分布。该平台可确定使用者的重量是否从左到右和/或从前到后均匀地分布。例如，在平台的表面上的压力感测矩阵可提供关于左/右使用者平衡和脚的哪些部分承载的体型反馈。以这种方式，基于使用者的重量在其脚上的分布来感测使用者的体型。

辅助滑轮

上面描述了其中诸如马达的负载元件更低或更靠近地板的数字锻炼机器和数字力量训练器的实施例。在上面的示例构造中，使用者从平台或其它基于地板的设备向上或向外拉动线缆。本文中描述了用于促进涉及平台或其它基于地板的锻炼机器构造(例如，长凳，如下面将进一步详细描述的)的下拉锻炼的技术。

在一些实施例中，经由解耦的锻炼系统提供增加的多功能性。例如，进行向下拉动移动的能力经由解耦系统来实现。这样的解耦锻炼机器构造的示例包括位于线缆来源处下方的机动设备(例如，本文中描述的平台数字力量训练器)以及一个或多个二级或辅助滑轮指向更高的位置，以用于允许诸如下拉锻炼的锻炼。

作为一个示例，提供了可设置为高的滑轮。例如，滑轮为安装在墙壁上的。然后，来自平台或长凳或其它地板设备的线缆可缠绕在安装在墙壁上的滑轮周围，从而允许使用者进行下拉锻炼。也就是说，在一些实施例中，存在与安装的部件(诸如辅助滑轮或其它机构)的接口，以允许使用者从上方进行拉动运动。

在一些实施例中，平台的线缆可联接到平台外部的辅助滑轮。例如，辅助滑轮可安装在墙壁上的高处。然后，平台的线缆可延伸以缠绕在辅助滑轮上，从而允许使用者进行下拉锻炼运动。通过能够将平台联接到安装在墙壁上的辅助滑轮，可进行下拉锻炼。

下面将进一步详细地描述其中基于地板的数字力量训练器联接到辅助滑轮的锻炼机器构造的示例。

具有低滑轮和高滑轮的平台

图9A图示了包括平台和一组辅助滑轮的锻炼系统的实施例。在该示例中，示出了一组辅助低滑轮(902)和一组辅助高滑轮(904)。在图9A的示例中，示出了侧轮廓，并且在平台的另一侧上复制了低滑轮/高滑轮。

如在该示例中所示，从平台910的端口908离开的线缆906可围绕滑轮902和904导引，从而允许致动器悬挂在上滑轮904上。下面描述线缆可通过其缠绕在辅助滑轮周围的各种机构。在一些实施例中，低滑轮的使用防止了当使用者正从上方向下拉动线缆时平台被提起。这里，低滑轮的使用将使用者的下拉力(当从滑轮904向下拉动手柄时)从平台上的竖直力转变为朝向例如墙壁的水平力。也就是说，平台将主要被拉入墙壁中，而不是被提升。以这种方式，平台不需要安装到墙壁。此外，由于平台不需要安装在墙壁上，平台可四处移动以进行各种类型的锻炼。

图9B图示了包括引体向上模式的锻炼系统的实施例。在该示例中，辅助滑轮被实现为上拉模式的一部分。来自平台的线缆可导引通过滑轮(904)，并且然后到达上拉杆912上的滑轮，或者线缆可直接围绕上拉杆912上的滑轮导引。

示例辅助滑轮实现方式

以下是辅助滑轮设计的各种实施例，其允许来自平台的线缆在辅助滑轮上导引。在一些实施例中，滑轮是可安装在墙壁上的。

带有滑轮的钩环

图10图示了钩环-滑轮型机构的实施例。如在该示例中所示，滑轮1004与钩环型机构1002组合，该钩环型机构1002允许使用者从外部夹住线缆，其中然后线骑在滑轮上。钩环机构包括具有弹簧闭合件的锁，该弹簧闭合件在线缆被夹在滑轮上之后关闭门1006。在一些实施例中，钩环的面尺寸设计成使得球止动件(如上所述)大于开口，从而防止线缆缩回。在该示例中，组合的钩环-滑轮能够移动。例如，钩环-滑轮可围绕关节1008枢转。在该示例中，钩环-滑轮附接到可安装到墙壁的臂1110。

带有狭槽的滑轮

图11图示了辅助滑轮的实施例。在该示例中，滑轮包括在一侧上的开口，线缆可滑过该开口。如在1102处所示，绳索滑入盖和滑轮之间的狭槽或开口中。附接到线缆的使用者端部的球止动件1104(如上所述)防止线缆缩回。包括滑轮在内的整个组件可附接到墙壁(例如，附接到墙壁立柱)。

腕形件式滑轮的安装

如上所述，在一些实施例中，使用者起始点是可构造的“腕形件”，以允许局部旋转来引导线缆。

在一些实施例中，腕形件是可拆卸的部件/组件，其可附接或夹入安装在墙壁上的狭槽中。在该示例中，使用者不直接处理线缆(例如，在滑轮上滑动线缆)，而是与整个腕形件组件交互。

图12A和图12B图示了用于调整线缆拉点的可附接/可拆卸腕形件的实施例。如图12A的示例中所示，腕形件1202可附接到安装在墙壁上的臂1204。如在该示例中所示，腕形件从平台1206的线缆出口端口1208被重定向。在一些实施例中，线缆延伸部用来将线缆延伸到上部辅助滑轮。在图12B的示例中，腕形件1210经由销1214插入到安装座1212中，从而将腕形件组件固连到安装座(其可为安装在墙壁上的)。

如图12A和图12B的示例中所示，代替进行绳索或线缆在滑轮上的穿引，基于地板的机动设备包括包含滑轮的块或单元或模块(例如，带有滑轮轮槽的腕形件)。当为下拉锻炼设置时，包含滑轮的整个块从平台分离，并且然后附接到墙壁上的接收器(receptacle)。也就是说，在该示例中，整个功能或模块集成到平台中，但是能够从平台分离，并且然后在需要时取出并附接到墙壁(例如，卡入墙壁上的钩子中)。在一些实施例中，附接到墙壁中或门框或其它安装表面上的钩子用来提供模块(诸如本文中描述的腕形件)连接到其上的位置。

带有滑轮的上拉杆

图13A图示了具有滑轮的可安装在墙壁上的杆的实施例。在该示例中，上拉杆式杆1302包括两个支撑件1304和1306，两个支撑件1304和1306可安装到墙壁中的立柱。上拉杆在两个端部(1308和1310)上具有滑轮。

对于在该示例中所示的上拉杆式系统，滑轮不需要在立柱的位置处。这为滑轮的放置提供了改进的灵活性。在一些实施例中，滑轮能够沿着杆的端部调整。这提供了水平轨道，该水平轨道赋予滑轮的放置中的可调整性。

这两个滑轮不需要连接。图13B图示了带有滑轮的臂支撑件的实施例。在该示例中，带有其自身滑轮1322的L形杆/臂(1320)可安装到墙壁。

在一些实施例中，由于图13A和图13B的示例中的滑轮将从墙壁延伸，在多个方向上的多个支撑件用来允许在水平方向和竖直方向两者上的支撑。

轨道

在一些实施例中，轨道可沿着墙壁立柱竖直地安装。辅助滑轮可沿着轨道放置，从而允许使用者为他们的滑轮选择不同的竖直高度。

在一些实施例中，轨道可水平地安装在两个立柱之间。这允许使用者在两个辅助滑轮之间选取不同的宽度。

在一些实施例中，包括竖直轨道和水平轨道两者的框架可安装在墙壁上。然后，滑轮可沿着轨道滑动到各种预定义的锁定位置中。

门装饰成型件(Door Trim Molding)

作为另一个示例，针对辅助滑轮的二级附接点可为门或门框。使辅助滑轮能够安装到门口允许进行如上所述的下拉运动。这将避免把滑轮拧到墙壁中。例如，图13A的上拉杆式机构可适于悬挂在门周围的装饰或成型件上。在一些实施例中，图13A的杆式机构可适于搁置在地板上并固连到门的底部。这允许多个附接点(例如，在门框的顶部和/或底部处)。在其它示例中，二级滑轮安装在柱上。

如贯穿以上示例所示，辅助滑轮可集成到诸如轨道、地板、门、墙壁等的各种部件中。

模块化

图14图示了模块化力量训练系统的实施例。在该示例中，框架1402预安装在诸如墙壁的表面上(例如，安装到墙壁中的立柱)。在框架的每一侧上，存在低滑轮和在低滑轮上方的高滑轮(在框架内部)。为了进行高位锻炼，使用者将手柄附接到在框架的顶部处的附接点。

在该示例中，在底部滑轮的位置处的底部(1404和1406)处存在进入框架的入口点。在该示例中，框架包括两根线缆(1412和1414)，每侧上一根。在该示例中，为了将平台1416与框架联接，使用者将平台向上抵靠墙壁放置在框架下方。然后，使用者将线缆从平台附接到框架。例如，诸如上述那样的球止动件联接到在入口点(1404)处呈现自身的锁。使用者将诸如手柄的致动器附接到顶部附接点(例如，在1408或1410处)。然后，使用者可向下拉动致动器以进行下拉锻炼。以这种方式，框架成为平台的附件，其中各种滑轮都被隐藏。

在一些实施例中，框架的左侧和右侧包括轨道，使得顶部附接点可竖直地平移到不同的高度。在该示例中，框架还包括用于屏幕1418的位置。在一些实施例中，长凳也可被添加到模块化系统。

利用这样的模块化系统，使用者可首先购买平台，然后采购安装在墙壁上的框架以能够进行下拉锻炼，然后将模块化触摸屏添加到框架，并且将长凳添加到模块化力量训练系统。

在图14的该示例模块化系统中，马达单元在平台中，并且能够与框架分开运输，该框架可包括屏幕。由于马达和屏幕可分离，这赋予在诸如健身房的环境中的灵活性。例如，健身房可具有多个安装在墙壁上的工作站(带有或不带有屏幕)。可存在可与安装在墙壁上的工作站混合在一起的多个平台。平台可自动与安装在墙壁上的工作站配对(例如，经由蓝牙，将球止动件的物理连接配对到安装在墙壁上的工作站的锁等)。

在一些实施例中，上述框架直接联接到平台(例如，联接到长的、稳定的平台，诸如图6B和图7A中所示的平台)。添加这样的模块化框架允许保持屏幕并且能够在腰部高度和头部高度处增加拉点(本文中也称为“着力”点)。在一些实施例中，这样的模块化框架联接到诸如图7A中所示那样的平台，该平台包括轨道。在该示例中，模块化框架包括连结到小车的轨道的轨道。在该示例中，小车可然后沿着平台平移并向上进入框架。

联接器

以下是联接平台数字力量训练器的另外的示例和实施例，用于使用者站立在平台上并在其上拉动的锻炼之外的锻炼。

在一些实施例中，平台联接到长凳或倾斜长凳，以允许使用者进行长凳式锻炼。在一些实施例中，平台可联接到自由配重锻炼装备和/或其它线缆训练装备，以允许特殊的数字配重模式、体型检测、数据捕获等。例如，平台可联接到自由配重杆。在一些实施例中，平台构造成检测和识别正在使用的自由配重的特性。例如，使用者可向平台输入正在使用的任何自由配重的重量。作为另一个示例，与平台通信地联接的相机用来自动地检测放置在杆上的配重板的尺寸。标贴、颜色或其它视觉指示器可用来辅助正使用的配重的量的自动检测。如上所述，在一些实施例中，平台包括压力传感器。在一些实施例中，平台的压力传感器用来测量自由配重装备的重量。例如，使用者可将他们正在使用的自由配重放置在平台的表面上。平台使用压力传感器测量值来确定要使用的自由配重的重量。

附加的平台构造

以下是基于平台的锻炼构造的附加实施例。

图15图示了包括直立部分的平台的实施例。在该示例中，直立或竖直部分1502还包括端口/拉点1504和1506，手柄可从端口/拉点1504和1506拉出。在一些实施例中，每个拉点与相应的马达相关联。

图16图示了具有弯曲轨道的平台的实施例。在该示例中，平台包括用于诸如上述那样的球止动件(1606和1608)的两个轨道(1602和1604)。如在该示例中所示，拉点能够沿着弯曲轨道调整，从而允许重新定位拉点以进行各种类型的锻炼。

图17A图示了平台型数字力量训练器的实施例。如在该示例中所示，使用者站立在平台上。平台包括用于提供数字力量训练的部件(例如，如上所述马达、处理器、控制器等)。如在该示例中所示，平台/台阶包括四个拉点，当进行锻炼或运动时，线缆从所述拉点从平台拉出。如在该示例中所示，在平台数字力量训练器上的拉点可能处于不同的位置。例如，如图17A的示例平台中所示，在机器的顶部上(例如，如在1702和1704处所示)以及在机器的面上(例如，如在1706和1708处所示)可存在拉点。可包括在机器的面上的拉点，以促进诸如坐姿划船的地板锻炼。当进行这样的锻炼时，使用者可将他们的脚放置在平台的面的中心，其中他们的身体向后，并且然后可在该位置中向前和向后拉动以模拟划船运动。在线缆拉点在平台的面上的情况下，负载在一条直线上，防止倾覆(如果试图利用从机器的顶部拉出的线缆进行这样的地板锻炼(这可产生倾覆力矩)，则可能发生倾覆)。平台数字力量训练器可包括在平台上的任意数量的位置中的任意数量的拉点。

如图17A的示例中所示，并且如上所述，平台可与二级滑轮(例如，辅助滑轮1710和1712)结合使用，以提供增加的多功能性，诸如用于过顶伸臂(top reach)锻炼。此外，如图17A的示例中所示，并且如上所述，平台可与屏幕1714(例如，可由使用者提供)结合使用。

图17B图示了平台/站立式数字锻炼机器的实施例。在图17B的示例中，锻炼机器包括两个拉点1720和1722，这两个拉点离开在平台的顶表面处的端口。如在该示例中所示，拉点1720和1722能够分别沿着狭槽1724和1726行进，以允许如上所述线缆的引导。

图17C图示了平台数字锻炼机器的实施例。在图17C的示例中，锻炼机器包括两个拉点。图17C的锻炼机器还包括两个可调整臂1730和1732，以允许Z轴旋转。如在该示例中所示，并且如上所述，图17C的平台可与滑轮结合使用，以允许过顶伸臂。

图17D图示了平台式数字锻炼机器的实施例。如在该示例中所示，平台包括用于容纳各个内部马达的两个凸起部分1740和1742。然后，当进行锻炼时，使用者站立在中心部分1744上。

图17E图示了平台式数字锻炼机器的实施例。在该示例中，平台包括可折叠长凳(1750)以及可折叠臂(1752)。这允许平台被转换成各种构造来进行不同的锻炼。

图17F图示了平台式数字锻炼机器的实施例。在该示例中，锻炼机器包括安装在墙壁上的框架1762。在该示例中，安装在墙壁上的框架包括屏幕1764。在该示例中，包括内部马达和线缆出口端口和拉点的平台部分1766可通过向上折叠平台并将平台锁定到框架来收起。

图17A至图17F的示例中所示的基于地板的锻炼机器的各种实施例可与集成的或单独的屏幕结合使用。

图18A图示了长凳式数字锻炼机器的实施例。如在该示例中所示，诸如上述数字力量训练器的锻炼机器的马达和其它部件嵌入在长凳1802中。在该示例中，长凳具有多个拉点。例如，在该示例中，长凳具有4个拉点，在长凳的每侧上有两个拉点(例如，拉点1804和1806)。在长凳的示例中，手柄可附接到从各种拉点伸出的线缆的端部，以进行各种锻炼。利用长凳，使用者可坐在长凳上、躺在长凳上等来进行各种锻炼。如在该示例中所示，来自长凳的线缆可被重定向到辅助滑轮1808和1810，以允许下拉锻炼。

图18B图示了可转换平台和长凳式数字力量训练器的实施例。如图18B的示例中所示，长凳1820可通过折叠腿1822和1824而以各种构造放置。例如，当腿折叠时，长凳成为使用者可站立在上面进行锻炼的平台。如图18A和图18B的示例中所示，长凳式数字锻炼机器可与辅助滑轮结合使用，并且连接地联接到屏幕(其可由使用者带来或作为附加装置购买(例如，作为模块化触摸屏)，并且与长凳分开)。在其它实施例中，长凳不具有腿延伸凸轮，并且不具有可折叠腿。

可转换的长凳/平台构造提供了各种益处，因为力量训练设备可能够调整以用于站立在上面、坐在上面、躺在上面等，从而提供了可进行的锻炼的数量的灵活性和范围。在一些实施例中，联接到长凳的直立柱用来支撑需要更高拉点的运动，其同时还提供稳定性。

在另一个实施例中，数字力量训练器呈办公椅的形式，其允许人在他们的办公桌前锻炼身体。在该示例中，诸如数字力量训练器的锻炼机器的马达和其它部件嵌入在椅子中。

图19图示了数字锻炼机器的实施例。如在该示例中所示，包括用于数字力量训练器的部件的机动设备封装在单个单元1902中，该单个单元1902可壁挂安装在墙壁上的低处。这提供了具有小占地面积的锻炼机器。在该示例中，该单元包括两个拉点/线缆出口端口1904和1906，线缆从两个拉点/线缆出口端口1904和1906被拉出。如在该示例中所示，最小锻炼机器可与诸如长凳1908的另一附件结合使用。如在该示例中所示，图19的锻炼机器可与辅助滑轮(例如，辅助滑轮1910和1912)结合使用，以用于中间伸臂(mid reach)和过顶伸臂。

图17A至图17F、图18A至图18B和图19图示了使用具有辅助滑轮的基于地板的数字锻炼机器(其中马达放置在较低的位置)的示例，所述辅助滑轮安装在较高处。虽然所示的示例包括用于滑轮的两个辅助安装点，但是辅助滑轮可放置在不同的位置处，其中多个辅助滑轮可用来提供多个拉点(例如，提供两个低拉点、两个中拉点、两个高拉点等)。

用户控制接口

可提供各种类型的控制机构来控制平台的行为，诸如指示下一个运动是什么、移动到下一个动作、调整配重、调整虚拟锻炼内容的回放(例如，向前跳过、暂停、播放等)等。

远程设备/显示器

在一些实施例中，本文中描述的各种基于地板的设备与显示器通信。诸如触摸屏显示器的显示器可用来提供用户接口，通过该用户接口来控制基于地板的机器的设置。显示器还可用来呈现诸如视听内容的内容(例如，虚拟锻炼例程)。如下面将进一步详细描述的，显示器可为使用者自己带来的设备，诸如平板设备、集成到数字力量训练器的部件中的显示器或屏幕(例如，触摸屏)等。显示器或屏幕可经由有线或无线连接与数字锻炼机器联接。例如，如图17A、图18A、图18B和图19的示例中所示，锻炼机器可无线地联接到使用者自己带来的屏幕或显示器。

在一些实施例中，平台与诸如平板电脑、智能手机设备、智能手表等的远程设备配对。然后可从远程设备控制平台。远程显示器或屏幕可用来向使用者提供指令，诸如指示锻炼中下一步要做什么。例如，平板电脑可放置在墙壁上，如图17A的示例中所示，并用来控制平台的行为。平台还可包括用于保持平板电脑的支架。例如，远程设备可与平台无线地通信(例如，经由诸如蓝牙的协议或其它类型的鲁棒的低延迟无线协议)。作为另一个示例，平台可与智能手表通信地联接，其中手表显示器可用来提供诸如接下来是什么运动的指导性信息。手表也可用来控制平台。

图17B图示了包括支架上的可调整屏幕的数字锻炼机器的实施例。在一些实施例中，屏幕支架被展开并由平台稳定。例如，屏幕支架使屏幕达到身体的中间高度。在一些实施例中，平台力量训练器是模块化的，并且可使用用于屏幕的单独支架，从而允许更大的定位灵活性。

在一些实施例中，显示器或屏幕与二次安装的滑轮集成。例如，在辅助墙壁滑轮的情况下，屏幕可作为附接到墙壁的单个单元与墙壁滑轮集成。在一些实施例中，包括墙壁滑轮的单元包括用于使用者自己提供的诸如平板电脑的设备的保持器。

图20图示了包括投影仪单元的锻炼机器系统的实施例。在该示例中，锻炼机器系统包括投影仪单元2002或与投影仪单元2002通信，投影仪单元2002将显示器投影到诸如墙壁的表面上。例如，投影仪用来将显示器投影到放置辅助滑轮(2004和2006)并用作锚定点的墙壁上。投影仪可在它自己的单元或模块中。在其它实施例中，投影仪与基于地板的锻炼机器集成。例如，投影仪可包括在包括诸如马达的部件的鼓包或壳体中，其中平台包括使用者站立在其上的下板。作为另一个示例，投影仪集成到诸如图18A和图18B的长凳的锻炼机器的端部中。

在其它实施例中，数字锻炼机器与提供增强现实功能的智能眼镜通信。例如，眼镜可为至少部分地透明的，并且在锻炼期间投射图像，以允许使用者在视觉上跟随教练(而不是例如看着屏幕)。

脚控制器

在一些实施例中，平台包括基于脚的控制器。例如，平台的表面可包括一组按钮，使用者可按下这些按钮来暂停或开始锻炼例程。脚控制器是内置到平台中的接口的一个示例。基于脚的控制器可用来进行诸如启动、停止、重量增加、重量减少等的动作。

可包括不同的脚按钮来控制平台的不同方面。例如，按钮可用来调整重量。另一个按钮可用来在锻炼中前进，或者停止或暂停锻炼。可使用基于上下文的按钮，其中按钮的功能根据上下文而改变。

智能执行器

在一些实施例中，由使用者使用的诸如手柄的致动器是智能手柄，其包括用于控制平台的集成电子器件和控制器。例如，手柄可通过诸如蓝牙的协议无线地连接到平台。手柄可包括按钮或其它类型的控制器(例如，用于接受语音输入和命令的麦克风)，以用于接收使用者输入并将指令传输到平台(例如，以装载或卸载配重)。

集成屏幕

在一些实施例中，平台包括指示诸如要进行的下一个动作的状态信息的集成屏幕。屏幕可用来提供使用者的锻炼中即将进行的内容、进行的重复次数、提供的数字配重的量(这将允许使用者检查他们将抵抗的重量是否是安全量)等的指南。

在具有鼓包以容纳竖直安装马达的平台的实施例中，屏幕可结合到鼓包或使用者典型地不踩在上面的平台的其它部分中。

音频提示

在一些实施例中，平台包括一个或多个集成扬声器，以提供音频指令，诸如音频提示。以这种方式，不需要移动设备来与平台一起使用。例如，对于大多数类型的指令和反馈，音频指令可能就足够了。

如上所述，本文中描述的基于地板的力量训练器构造提供了各种益处，诸如易于移动以及易于存储。在一些实施例中，通过将平台插入插座向平台提供电力。在其它实施例中，平台包括可充电的集成电池。电池的使用允许平台完全自主。在一些实施例中，由使用者产生的电力被重新捕获以延长使用时间。

尽管为了清楚理解的目的已经在一定程度上详细描述了前述实施例，但是本发明不限于所提供的细节。存在许多实现本发明的备选方式。所公开的实施例是说明性的，而不是限制性的。

Claims (20)

1.一种锻炼系统，包括：

锻炼平台，其包括内部马达，所述内部马达联接到在离开方向上经由端口离开所述锻炼平台的线缆，以将力传递到远处手柄；以及

辅助滑轮，其在所述锻炼平台外部，所述辅助滑轮将所述线缆从所述离开方向重定向成有利于锻炼运动的方向。

2.根据权利要求1所述的锻炼系统，其中，所述线缆能够从所述辅助滑轮移除。

3.根据权利要求1所述的锻炼系统，其中，所述辅助滑轮将力朝向墙壁导向。

4.根据权利要求1所述的锻炼系统，其中，所述辅助滑轮是可安装在墙壁上的。

5.根据权利要求1所述的锻炼系统，其中，所述辅助滑轮包括在包括弹簧加载门的部件中。

6.根据权利要求1所述的锻炼系统，其中，所述锻炼平台包括配置成预测不稳定性的处理器。

7.根据权利要求6所述的锻炼系统，其中，至少部分地基于所述锻炼平台的惯性模型来预测不稳定性。

8.根据权利要求1所述的锻炼系统，其中，所述锻炼平台包括两根或更多根线缆。

9.根据权利要求1所述的锻炼系统，其中，所述内部马达水平地安装。

10.根据权利要求1所述的锻炼系统，其中，所述内部马达竖直地安装。

11.根据权利要求1所述的锻炼系统，其中，所述锻炼平台包括卷轴。

12.根据权利要求11所述的锻炼系统，其中，所述卷轴是水平定向的。

13.根据权利要求12所述的锻炼系统，其中，所述锻炼平台包括张紧器，以保持所述锻炼平台内的所述线缆上的张力。

14.根据权利要求12所述的锻炼系统，其中，所述锻炼平台包括在所述卷轴上的滚子。

15.根据权利要求1所述的锻炼系统，其中，所述锻炼平台包括在所述锻炼平台的面上的出口端口。

16.根据权利要求1所述的锻炼系统，其中，所述线缆经由可旋转引导件离开所述锻炼平台。

17.根据权利要求16所述的锻炼系统，其中，所述可旋转引导件包括两个或多个滑轮轮槽。

18.根据权利要求1所述的锻炼系统，其中，所述锻炼平台包括一组腿，并且其中，所述锻炼平台至少部分地通过展开所述一组腿而能够转换成长凳。

19.根据权利要求1所述的锻炼系统，其中，所述锻炼平台包括轨道。

20.根据权利要求19所述的锻炼系统，其中，所述端口能够沿着所述轨道平移。