CN202637830U - 可检测平衡作功状态的装置与监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可检测平衡作功状态的装置与监控系统，在一身体训练器的循环运动装置安装本实用新型装置，本实用新型包含有一状态检测模块与一转速检测模块，该状态检测模块根据该循环运动装置的周期性运动状态产生多个信号组，该转速检测模块电连接该状态检测模块，以根据该些信号组推算出该循环运动装置在不同角度的转速变化；由角度与转速之间的变化反映循环运动装置的作功状态，作为使用者运动过程中施力状态的参考依据。

Description

可检测平衡作功状态的装置与监控系统

技术领域

本实用新型涉及一种检测装置与监控系统，特别是指可检测平衡作功状态的装置与监控系统。

背景技术

运动的好处众所周知，除了可增强心肺功能，并可促进血液循环。举例来说，为了供使用者在有限的室内空间内运动，目前健身房皆有多种身体训练器，例如健身车，或者使用者亦可购买健身车，让使用者在室内也能达到骑乘自行车的运动效果。

目前健身车普遍都安装有体能回馈装置，可将使用者的体能状态，例如心率与消耗热量等信息呈现给使用者参考。然而，使用者仅能单方参考目前的体能状态，无法得知运动中的动作是否正确、是否协调。

举例来说，每个使用者运动的姿势与动作皆有特定的习惯，当使用者踩踏健身车时，其左、右脚施予健身车的力量可能会不平衡，例如左脚的施力大于右脚的施力。若左、右脚施力的力量差异过大，将造成使用者身体的负担，久而久之，容易影响身体双侧的动作协调性，从而产生代偿动作，提高运动伤害的风险。

实用新型内容

有鉴于已知的体能回馈装置无法检知使用者运动中的动作，因此本实用新型的主要目的是提供一种可检测平衡作功状态的装置与监控系统，用以检测使用者运动过程中的施力状态。

为达前揭目的，本实用新型所采用的技术手段是令该装置应用于身体训练器的循环运动装置，该可检测平衡作功状态的装置包含：

一状态检测模块，根据该循环运动装置的周期性运动状态产生多个信号组；以及

一转速检测模块，电连接该状态检测模块，根据该些信号组推算出该循环运动装置在不同角度的转速变化，所述转速与角度的之间的相对变化用以反映该循环运动装置的作功状态。

为达前揭目的，本实用新型所采用的技术手段是令该可检测平衡作功状态的监控系统包含有：

多个检测装置，供分别安装在多个身体训练器的循环运动装置，各检测装置包含：

一状态检测模块，根据该循环运动装置的周期性运动状态产生多个信号组；

一转速检测模块，电连接该状态检测模块，根据该些信号组推算出该循环运动装置在不同角度的转速变化，所述转速与角度的之间的相对变化用以反映该循环运动装置的作功状态；及

一无线传输模块，电连接该转速检测模块，用以将转速与角度的数据传送到外部；

一数据收集器，包含有一无线传输模块，连线到该些检测装置的无线传输模块，用以接收该些检测装置转速与角度的数据；以及

一监控主机，连线至该数据收集器以读取并整合各个检测装置所产生转速与角度的数据。

根据本实用新型的装置与监控系统，可检测出该循环运动装置在不同角度的转速变化，令使用者作用在身体训练器的施力程度以转速与角度的方式呈现。

若身体训练器以一健身车举例说明，所述循环运动装置为健身车的齿轮，该齿轮的两侧分别通过曲柄连接踏板，以供使用者踩踏，该转速检测模块可根据转速与角度的之间的相对变化产生一波形图。

当使用者施力于踏板时，齿轮的转速会增快，而使用者主要利用左、右脚轮流施力于踏板，因此该波形图中将呈现两个峰值，分别代表使用者左、右脚的作功状态，供使用者参考，达到双脚作功平衡的提示，使用者可参考该波形图而调整动作，以在较正确的施力状态下得到最佳的运动效果，并能预防因施力不均所导致的运动伤害。

若使用者的双脚平衡作功，该波形图将为对称的波形，即左、右脚的峰值是相同的；反之，若波形图中的两个峰值不同，代表某一只脚的作功程度大于另一只脚而导致齿轮转速的差异，此时使用者左、右脚的肌肉运动不平衡，使用者可即时自我调整运动动作，藉以及提升运动的效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的限定。在附图中：

图1为本实用新型的装置应用在一身体训练器的参考图。

图2为本实用新型的装置与循环运动装置的示意图。

图3A~图3D为第一、第二光检测元件产生信号组的示意图。

图4为本实用新型的装置电路方块示意图。

图5为本实用新型的装置与循环运动装置的示意图。

图6为转速波形示意图。

图7为转速波形示意图。

图8为本实用新型的监控系统电路方块示意图。

附图标号：

10检测装置           11状态检测模块

110电路板            111第一光检测元件

112第二光检测元件    113归零检测元件

12转速检测模块      121存储器

122运算单元         13无线传输模块

20身体训练器        21循环运动装置

211遮光部           212透光部

22齿轮              220归零孔

221轴心             23飞轮

24链条              25曲柄

26踏板              30水平面

40数据收集器        41无线传输模块

50监控主机

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本实用新型实施例做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

请参考图1与图2所示，本实用新型的检测装置10应用于一身体训练器20的循环运动装置21，在本较佳实施例中，该身体训练器20以一健身车举例说明。

该循环运动装置21具有沿着一运动轨迹呈现循环移动的遮光部211与透光部212，该遮光部211与透光部212呈周期性交替排列。健身车的循环运动装置21包含有一齿轮22、一飞轮23与一链条24。该齿轮22具有一归零孔220，且齿轮22的周缘形成多个交替排列的凸部及凹部，其中凸部作为所述遮光部211，凹部作为所述透光部212，归零孔220、遮光部211与透光部212的循环运动轨迹分别形成为齿轮22轴心221的一同心圆，该链条24连接在齿轮22与飞轮23之间。

该齿轮22的相对两侧分别通过一曲柄25枢接一踏板26，当使用者施力于踏板26时可带动齿轮22转动，进而通过链条24驱动飞轮23运转。

本实用新型的检测装置10包含有一状态检测模块11以及一转速检测模块12。

该状态检测模块11根据该循环运动装置21的周期性运动状态产生多个信号组。请参考图2所示，该状态检测模块11包含有一电路板110、一第一光检测元件111、一第二光检测元件112与一归零检测元件113，该些检测元件111~113设置在该电路板110上，其中该第一与第二光检测元件111、112位于遮光部211与透光部212行进的运动轨迹上且维持一间距，该归零检测元件113位于该归零孔220行进的运动轨迹上且维持一间距。

该第一、第二光检测元件111、112根据遮光部211与透光部212的位置产分别对应产生一检测信号，该归零检测元件113根据归零孔220的位置产生一归零信号，以第一光检测元件111举例说明，当其发出的光信号被遮光部211遮断或顺利通过透光部212时，可分别产生不同状态的检测信号，该些不同状态的检测信号可以数位信号“0”或“1”表示。

如图3A所示，当第一与第二光检测元件111、112分别检测到透光部212，则分别产生“1”的检测信号，该两光检测元件111、112即产生一信号组“11”。如图3B所示，当第一光检测元件111检测到遮光部211，而第二光检测元件112检测到透光部212，该两光检测元件111、112即产生一信号组“01”。如图3C所示，当第一与第二光检测元件111、112皆检测到遮光部211，该两光检测元件111、112即产生一信号组“00”。如图3D所示，当第一光检测元件111检测到透光部212，第二光检测元件112检测到遮光部211，该两光检测元件111、112即产生一信号组“10”。

是以，当齿轮22旋转时，遮光部211与透光部212交替通过该第一与第二光检测元件111、112，因此第一、第二光检测元件111、112可依序产生信号组：“11”、“01”、“00”与“10”，该些信号组即代表该循环运动装置21的运动状态。

请参考图4所示，该转速检测模块12具有一存储器121与一运算单元122。

该存储器121电连接该第一光检测元件111与第二光检测元件112，以接收并储存该第一与第二光检测元件111、112所产生的信号组，该些信号组形成一周期性序列，如...“11”、“01”、“00”、“10”...。

该运算单元122电连接该存储器121与归零检测元件113，运算单元122自存储器121读取该周期性序列，且对每一信号组定义一序号pk，假设该齿轮22具有n个凸部，即n个遮光部211，每两相邻遮光部211的间隔角度为m(度)，m(度)=360(度)/n。

请参考图5所示，本较佳实施例中，运算单元122可以曲柄25往上垂直一水平面30的角度作为一参考角度，例如0度，此时该归零检测元件113对应于归零孔220的位置，归零检测元件113检测到归零孔220后产生一归零信号，该运算单元122根据该归零信号作为计数序号pk的起始点。

当使用者脚踏踏板26而施力于曲柄25，带动齿轮22旋转，该存储器121开始记录第一、第二光检测元件112所产生的信号组，该运算单元122依序对所接收到的信号组分别定义一序号pk，例如第1、2、...、pk、pk+1、...n齿，并根据当下的序号pk推算出该曲柄25相对参考角度的即时角度θ(度)，θ=pk*m。

该运算单元122根据该齿轮22旋转一圈的时间T1，再以一单位时间T2除以该齿轮22旋转一圈的时间T1，可计算出该齿轮22在单位时间内的转速为T2/T1。例如，T1可根据归零检测元件113所检测到两次相邻归零信号的间隔时间，该单位时间T2为60秒，即可推算出该齿轮22的每分钟转速

$\mathrm{RPM}=\frac{60}{T1}.$

是以，根据本实用新型的结构，当使用者在健身车上运动时，随着使用者踩踏踏板26，该转速检测模块12可即时检测出曲柄25的角度θ与齿轮的转速RPM，请参考图6所示，该运算单元122可记录每个角度θ与转速RPM的数据，以绘制出转速与角度的波形图，而转速RPM与角度θ的之间的相对变化用以反映使用者作用在曲柄25上的作功程度。

由图6所示的转速曲线，当曲柄25位于0°~100°时，齿轮22的转速逐渐提升，代表使用者的右脚正施力踩踏踏板26，以令齿轮22的转速递增；在曲柄25位于100°~180°时，通常此时左脚与右脚不易施力，导致齿轮22的转速呈递减状态；当曲柄25位于180°~290°时，齿轮22的转速逐渐提升，代表使用者的左脚正施力踩踏踏板26，以令齿轮22的转速递增；在曲柄25位于290°~360°时，此时左脚与右脚不易施力，齿轮22的转速呈递减状态。是以，若使用者的双脚平衡施力作功，转速检测模块12即可产生如图6所示的对称波形。

请参考图7所示，若曲柄25角度超过100°后，齿轮22的转速发生递减后而未再提升，表示使用者的左脚停止施力，而与原本左、右脚轮流施力的对称波形有所差异；是以，使用者可根据波形图的峰值分布，作为判断左、右脚是否平衡作功的依据。

综上所述，本实用新型根据齿轮22转速RPM与角度θ的之间的相对变化反映使用者作用在曲柄25上的作功程度，由齿轮22转速RPM与角度θ的相对关系反映使用者双脚的施力程度并回馈给使用者，达到双脚作功状态的提示功效。使用者适时调整动作后，除了提升运动效果，也可以降低运动伤害的风险。

请参考图8所示，为本实用新型的监控系统的电路方块示意图，本实用新型监控系统包含有多个前述的检测装置10、一数据收集器40与一监控主机50。

若在一健身中心包含有多台具有身体训练器20，承前述，该些检测装置10分别安装在该些身体训练器20的循环运动装置21上，用以分别检测各个使用者的运动状态；各检测装置10进一步包含有一无线传输模块13，电连接该运算单元122，用以将运算单元122所推算出的角度θ与转速RPM等数据传送到外部。

该数据收集器40包含有一无线传输模块41，分别连线到该些检测装置10的无线传输模块13，用以循序接收该些检测装置10的角度θ与转速RPM等数据。

该监控主机50，可通过一通用串列总线连接端口(USB port)连线到该数据收集器40，以自数据收集器40读取并整合该些检测装置10的角度θ与转速RPM等数据，以将所有的数据呈现给健身中心的指导教练参考，指导教练可在监控主机50监控及记录各个使用者的运动状态，以适时地指导使用者。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种可检测平衡作功状态的装置，其特征在于，应用于身体训练器的循环运动装置，所述可检测平衡作功状态的装置包含：

一状态检测模块，根据所述循环运动装置的周期性运动状态产生多个信号组；以及

一转速检测模块，电连接所述状态检测模块，根据所述信号组推算出所述循环运动装置在不同角度的转速变化，所述转速与角度的之间的相对变化用以反映所述循环运动装置的作功状态。

2.如权利要求1所述的可检测平衡作功状态的装置，其特征在于，所述状态检测模块包含：

一电路板；及

两个光检测元件，设于所述电路板且对应于所述循环运动装置的遮光部与透光部的运动轨迹，根据遮光部与透光部的位置而对应产生所述信号组，所述信号组代表所述循环运动装置的运动状态；

所述转速检测模块包含；

一存储器，电连接所述两个光检测元件，接收并储存所述两个光检测元件所产生的信号组，所述信号组形成一周期性序列；及

一运算单元，根据所述周期性序列推算出所述循环运动装置的转速与角度。

3.如权利要求2所述的可检测平衡作功状态的装置，其特征在于，所述循环运动装置包含有一齿轮与一曲柄，所述齿轮的凸部作为所述遮光部，凹部作为所述透光部，所述曲柄设于所述齿轮上；

所述运算单元依序将接收到的信号组分别定义一序号pk，并根据序号pk推算出所述曲柄的角度θ(度)，θ=pk*m，其中m(度)=360(度)/n，n为齿轮凸部的个数；

所述运算单元所推算出的转速为其中T1为所述曲柄旋转一圈的时间(秒)。

4.如权利要求3所述的可检测平衡作功状态的装置，其特征在于，所述状态检测模块进一步包含有一归零检测元件，设置于所述电路板且对应于所述齿轮上一归零孔的运动轨迹，用以检测所述归零孔的位置而对应发出一归零信号；

所述运算单元电连接所述归零检测元件，根据归零信号作为计数序号pk的起始点。

5.如权利要求4所述的可检测平衡作功状态的装置，其特征在于，所述运算单元根据所检测到两次相邻归零信号的间隔时间作为曲柄旋转一圈的时间T1。

6.如权利要求1至5中任一项所述的可检测平衡作功状态的装置，其特征在于，所述状态检测模块所产生的信号组包含“11”、“01”、“00”与“10”。

7.如权利要求1至5中任一项所述的可检测平衡作功状态的装置，其特征在于，进一步包含有一无线传输模块，电连接所述运算单元，用以将转速与角度的数据传送到外部。

8.如权利要求6所述的可检测平衡作功状态的装置，其特征在于，进一步包含有一无线传输模块，电连接所述运算单元，用以将转速与角度的数据传送到外部。

9.一种可检测平衡作功状态的监控系统，其特征在于，包含：

多个检测装置，供分别安装在多个身体训练器的循环运动装置，各检测装置包含：

一状态检测模块，根据所述循环运动装置的周期性运动状态产生多个信号组；

一转速检测模块，电连接所述状态检测模块，根据所述信号组推算出所述循环运动装置在不同角度的转速变化，所述转速与角度的之间的相对变化用以反映所述循环运动装置的作功状态；及

一无线传输模块，电连接所述转速检测模块，用以将转速与角度的数据传送到外部；

一数据收集器，包含有一无线传输模块，连线到所述检测装置的无线传输模块，用以接收所述检测装置转速与角度的数据；以及

一监控主机，连线至所述数据收集器以读取并整合各个检测装置所产生转速与角度的数据。

10.如权利要求9所述的可检测平衡作功状态的监控系统，其特征在于，

所述状态检测模块包含：

一电路板；及

两个光检测元件，设于所述电路板且对应于所述循环运动装置的遮光部与透光部的运动轨迹上，根据遮光部与透光部的位置而对应产生所述信号组，所述信号组代表所述循环运动装置的运动状态；

所述转速检测模块包含；

一存储器，电连接所述两个光检测元件，接收并储存所述两个光检测元件所产生的信号组，所述信号组形成一周期性序列；及

一运算单元，根据所述周期性序列推算出所述循环运动装置的转速与角度。

11.如权利要求10所述的可检测平衡作功状态的监控系统，其特征在于，所述循环运动装置包含有一齿轮与一曲柄，所述齿轮的凸部作为所述遮光部，凹部作为所述透光部，所述曲柄设于所述齿轮上；

所述运算单元依序将接收到的信号组分别定义一序号pk，并根据序号pk推算出所述曲柄的角度θ(度)，θ=pk*m，其中m(度)=360(度)/n，n为齿轮凸部的个数；

所述运算单元所推算出的转速为

其中T1为所述曲柄旋转一圈的时间(秒)。

12.如权利要求11所述的可检测平衡作功状态的监控系统，其特征在于，所述状态检测模块进一步包含有一归零检测元件，设置于所述电路板且对应于所述齿轮上一归零孔的运动轨迹，用以检测所述归零孔的位置而对应发出一归零信号；

所述运算单元电连接所述归零检测元件，根据归零信号作为计数序号pk的起始点。

13.如权利要求12所述的可检测平衡作功状态的监控系统，其特征在于，所述运算单元根据所检测到两次相邻归零信号的间隔时间作为曲柄旋转一圈的时间T1。

14.如权利要求9至13中任一项所述的可检测平衡作功状态的监控系统，其特征在于，所述状态检测模块所产生的信号组包含“11”、“01”、“00”与“10”。

15.如权利要求9至13中任一项所述的可检测平衡作功状态的监控系统，其特征在于，所述监控主机通过一通用串列总线连接端口连线到所述数据收集器。

16.如权利要求14所述的可检测平衡作功状态的监控系统，其特征在于，所述监控主机通过一通用串列总线连接端口连线到所述数据收集器。

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