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Die
Erfindung betrifft ein mit einem Trainingsgerät verbindbares Erfassungsmodul,
ein Trainingsgerät
mit einem solchen Erfassungsmodul sowie eine Anordnung zur Trainingskontrolle
mit einem erfindungsgemäßen Trainingsgerät und einem
Trainingsdatenserver.
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Sogenannte
Fitnessstudios stellen einem trainierenden Sportler (Benutzer) eine
Vielzahl von Trainingsgeräten
zur Verfügung,
die sich in die Gruppen Kraftmaschinen und Ergometer unterteilen
lassen. Den Trainingsgeräten
beider Gruppen ist gemein, dass sie einer zyklischen Trainingsbewegung eine üblicherweise
einstellbare Gegenkraft entgegensetzen, wobei die dem Muskelaufbau
und der Verbesserung der Maximalkraft dienenden Kraftmaschinen für die Durchführung von
Trainingssätzen
mit einer geringen Anzahl von Bewegungszyklen bei einer vergleichsweise
hohen Gegenkraft und die für das
Herz-/Kreislauftraining und den Abbau von Körperfett vorgesehenen Ergometer
für die
Durchführung
von längeren
Trainingseinheiten mit einer hohen Anzahl von Bewegungszyklen bei
einer geringeren Gegenkraft eingesetzt werden. Alle Trainingsgeräte, die
in den Bereich der Erfindung fallen, weisen einen Kraftarm auf,
der mit einem Gegen kraftgenerator des Trainingsgerätes verbunden
ist. Bei einem Fahrradergometer oder einem Stepper bilden die Pedale den
Kraftarm, bei einer Kraftmaschine gewöhnlich eine durch Hebel oder
Seilzug mit einem Gewichtstapel oder einer Hydraulik als Gegenkraftgenerator
verbundene Hantelstange.
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Neben
dem Zurverfügungstellen
der Trainingseinrichtung mit den Trainingsgeräten bildet die Trainingskontrolle
einen wichtigen Teil der von Fitnessstudios angebotenen Dienstleistungen.
So stellen Fitnessstudios zum Definieren von Trainingszielen und
zur Kontrolle der Durchführung
des Trainings geschulte Trainer ab, die jedoch besonders in Zeiten mit
hohem Besucherandrang kaum für
den Sportler ansprechbar sind und die für diesen wegen der hohen Anzahl
von zu betreuenden Benutzern auf jeden einzelnen Trainer kaum persönlich abgestimmte
Trainingspläne
erstellen können.
Zudem stellen die für die
Trainer aufgebrachten Lohnkosten einen hohen Anteil der Betriebskosten
eines Fitnessstudios dar.
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Aufgabe
der Erfindung ist deshalb, eine Vorrichtung einzuführen, die
dem Sportler eine selbständige
Trainingskontrolle ermöglicht.
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Die
Aufgabe wird gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung durch ein mit einem Trainingsgerät zu verbindendes
Erfassungsmodul zum Erfassen eines mittels des Trainingsgerätes durchgeführten Trainingsablaufs
gelöst.
Das Erfassungsmodul verfügt über einen
mit dem Trainingsgerät
verbindbaren, zum Erfassen einer Bewegung eines Kraftarmes des Trainingsgerätes vorgesehenen
Bewegungssensor, der ausgebildet ist, ein elektrisches Bewegungssignal
zu erzeugen und auszugeben. Das elektrische Bewegungssignal enthält eine
Bewegungsinformation über
die Bewegung des Kraftarmes. Außerdem verfügt das Erfassungsmodul über einen
mit einem Gegenkraftgenerator des Trainingsgerätes verbindbaren Kraftsensor
zum Erfassen einer Trainingskraft. Der Kraftsensor ist ausgebildet,
ein elektrisches Kraftsignal zu erzeugen und auszugeben, das eine Kraftinformation über eine
jeweils auf den Kraftsensor wirkende Kraft enthält Vorzugsweise sind der Bewegungssensor
und der Kraftsensor in einem Multisensor zusammengefasst. Weitere
Bestandteile des Erfassungsmoduls sind eine Datenschnittstelle zum Senden
und Empfangen von Daten, eine Steuereinheit und eine Eingabeschnittstelle.
Die Steuereinheit ist mit dem Bewegungssensor, dem Kraftsensor,
der Eingabeschnittstelle und der Datenschnittstelle verbunden und
ausgebildet, aus dem vom Bewegungssensor ausgegebenen Bewegungssignal
eine Wiederholungsinformation über
eine Anzahl von Bewegungszyklen des Kraftarmes oder eine Streckeninformation über die
absolute Größe des von
einem Ende des Kraftarms zurückgelegten
Weg abzuleiten. Außerdem
ist die Steuereinheit ausgebildet, aus dem von dem Kraftsensor ausgegebenen
Kraftsignal eine Trainingskraftinformation abzuleiten, die einer
im Betrieb durch einen Benutzer des Trainingsgerätes aufgebrachten Trainingskraft
entspricht und daraufhin die Wiederholungsinformation oder die Streckeninformation
und die Trainingskraftinformation an die Datenschnittstelle auszugeben.
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Das
erfindungsgemäße Erfassungsmodul ermöglicht es
somit, die beiden wichtigsten Trainingsparameter, nämlich die
vom Trainierenden aufgebrachte Trainingskraft sowie die Anzahl der
durchgeführten
Bewegungszyklen zu erfassen, aber auch z.B. weitere Parameter, wie
Trainingsgeschwindigkeit oder Pausenzeiten zu ermitteln und an eine
Erfassungsstelle wie einen Trainingsdatenserver zu übermitteln.
In einer weiteren Ausführungsvariante können die
Trainingsparameter auch auf einem Speichermedium gespeichert werden,
das vom Trainierenden mit der Eingabeschnittstelle des Erfassungsmoduls
zu verbinden ist. Das Speichermedium kann z.B. eine Smartcard sein.
Zum Lesen und Beschreiben kann die Eingabeschnittstelle ein entsprechendes
Lese-Schreibgerät
aufweisen. Die ermittelten und abgespeicherten Trainingsparameter
können später mittels
eines Programms über
eine von diesem Programm zur Verfügung gestellte, entsprechende
grafische Oberfläche
durch einen Trainer oder den Trainierenden selbst eingesehen oder
analysiert werden, um in der Folge einen an den Trainingsfortschritt
des Trainierenden angepassten Trainingsplan zu entwickeln. Die Einsicht
in die Trainingsdaten, das Generieren eines Trainingsplans und die
Veränderung
dieses ist, wie weiter unten beschrieben, an einer mit dem Datenserver
verbundenen weiteren Eingabeschnittselle, dem so genannten Kiosk,
einem über
das Internet mit dem Server verbundenen Rechner, einem Rechner,
in dem die auf dem Speichermedium abgespeicherten Trainingsdaten
eingelesen werden können,
oder mit Hilfe der Eingabeschnittstelle des Erfassungsmoduls möglich.
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Besonders
bevorzugt verfügt
die Eingabeschnittstelle des Erfassungsmoduls über eine Identifizierungseinheit
zum Identifizieren eines Benutzers oder ist mit einer solchen verbindbar.
Dabei ist die Identifizierungseinheit ausgebildet, eine Benutzerkennung
einzulesen und an die Steuereinheit zu übermitteln, wobei die Steuereinheit
ausgebildet ist, die Benutzerkennung zum Senden an die Datenschnittstelle
auszugeben. In dieser Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Erfassungsmoduls
ordnet das Erfassungsmodul die zu übertragenden Trainingsdaten
einem bestimmten Benutzer von einer Mehrzahl von Benutzern zu, so
dass ein mit dieser Ausführungsvariante
des Erfassungsmodul ausgestattetes Trainingsgerät von mehreren Benutzern benutzt
werden kann und trotzdem eine eindeutige Zuordnung der Trainingsdaten
zu jedem der Benutzer vorgenommen werden kann. Die Identifizierungseinheit
kann beispielsweise als Kartenleser ausgebildet sein, der eine auf
einem als maschinenlesbare Codekarte ausgeführtem Mitgliedsausweis gespeicherte Benutzerkennung
einlesen kann. Es sind auch andere Benutzeridentifizierungssysteme
wie manuelle Eingabe mittels PIN, Benutzung eines Smartcard-Systems
mittels eines entsprechenden Lese-Schreibgerätes, eines Transpondersystems
mittels eines Senders und eines Empfängers oder die Verwendung von
biometrischen Daten mittels eines entsprechenden Sensors möglich.
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Zusätzlich kann
die Steuereinheit ausgebildet sein, auf den Erhalt einer Benutzerkennung
einen Anfragedatensatz mit der Benutzerkennung zu erstellen und
an die Datenschnittstelle zum Senden auszugeben und anschließend auf
die Übertragung eines
Parameterdatensatzes von der Datenschnittstelle zu warten. Bei dieser
vorteilhaften Ausführungsvariante
der Erfindung kann sich ein Benutzer vor der Aufnahme des Trainings
an dem jeweiligen Trainingsgerät über die
Identifizierungseinheit ausweisen, woraufhin die eingelesene Benutzerkennung in
einem Anfragedatensatz an die Erfassungseinrichtung übertragen
wird, welche einen für
den ausgewiesenen Benutzer abgespeicherten Parameterdatensatz für das Training
an dem jeweiligen Trainingsgerät
ausliest und an das anfragende Erfassungsmodul überträgt. Das empfangene Erfassungsmodul kann
den Parameterdatensatz beispielsweise zur Anzeige bringen, so dass
der Benutzer erfährt,
welche Anzahl von Trainingssätzen
mit welcher Trainingskraft und welche Anzahl von Bewegungszyklen er
durchführen
soll. Die zur Anzeige der durchzuführenden Bewegungszyklen und
der Trainingskraft notwendigen Daten können auch aus dem vom Trainierenden
mit der Eingabeschnittstelle verbundenen Speichermedium, z.B. einer
Smartcard, ausgelesen werden. Die mit entsprechender Kraft durchzuführenden
Bewegungszyklen, also der Trainingsplan wird durch ein geeignetes
Programm aus den bereits gespeicherten Trainingsparameterdaten z.B.
auf einem zentralen Server, einem PC oder in dem Erfassungsmodul
selbst generiert. Der Benutzer hat vor Beginn des Trainings am Gerät die weitere
Möglichkeit über eine
Tastatur der Eingabeschnittstelle des Erfassungsmoduls manuelle
Eingaben vornehmen, wie beispielsweise initiale Eingaben, Änderungen
von Trainingsparametern und Eingaben zu nicht messbaren Übungen.
Hierbei wird der Benutzer durch eine grafische Benutzeroberfläche des
Erfassungsmoduls unterstützt.
Auch können
Angaben über
die geeignete Einstellung des Trainingsgerätes, wie z.B. Angaben zur Einstellung
der Sitzhöhe
oder der Kraft oder dergleichen übertragen
und angezeigt werden. Das Erfassungsmodul kann auch ausgebildet
sein, ein Trainingsgerät,
das eine automatische Einstellung der genannten Trainingsparameter
erlaubt, zur Einstellung der für
den jeweiligen Benutzer vorgesehenen Trainingsparameter zu veranlassen.
Diese Ausführungsvariante
der Erfindung ermöglicht
es somit, dass der Trainierende nach einer Anfangseinweisung durch
einen geschulten Trainers sich nicht mehr mit den Details seines
für ihn
erstellten Trainingsplans auseinandersetzen muss. Der Trainingskomfort
wird dadurch stark erhöht.
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Die
Steuereinheit des erfindungsgemäßen Erfassungsmoduls
kann ausgebildet sein, die Trainingskraftinformation durch Bestimmen
einer Differenz eines lokalen Minimums und eines lokalen Maximums
des Kraftsignals abzuleiten. Diese Ausführungsvariante eignet sich
besonders für
den Einsatz mit Trainingsgeräten,
bei denen der Gegenkraftgenerator als Stapel von Gewichten ausgeführt ist
und der Kraftsensor unter dem Stapel platziert wird, so dass die
Gewichte auf dem Kraftsensor ruhen. Bei solchen Trainingsgeräten stellt
der Benutzer die gewünschte Gegenkraft
ein, indem er eine wählbare
Anzahl von Gewichten des Stapels mit dem Kraftarm des Trainingsgerätes verbindet.
Diese Ausführung
des Erfassungsmoduls leitet die Trainingskraftinformation durch
Differenzbildung der durch den gesamten Stapel von Gewichten auf
den Kraftsensor ausgeübten Kraft
und der Gewichtskraft der während
der Trainingsdurchführung
auf dem Kraftsensor verbleibenden (und nicht vom Benutzer bewegten)
Gewichte ab.
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Der
Kraftsensor ist vorzugsweise als Wägestab ausgebildet und ist
bei entsprechenden Trainingsgeräten,
die als Gegenkraft einen Stapel von Gewichten aufweisen, unter diesem
Stapel platziert. Bei den hier beispielhaft beschriebenen Trainingsgeräten sind
die einzelnen Gewichte quaderförmig
ausgebildet und übereinander
gestapelt. Sie weisen eine zentrale vertikale Bohrung auf, durch
die eine Zugstange geführt
ist. Die Zugstange ist vor der Benutzung durch den gesamten Stapel
von Gewichten geführt
und besitzt auf der Höhe
jedes Einzelgewichts eine horizontale Bohrung, die in eine horizontale Bohrung
der Einzelgewichte mündet.
Durch das Einführen
eines Befestigungstiftes wird die Zugstange mit einem der Gewichte
fest verbunden und ermöglicht
so, bei einem Hochziehen der Zugstange eine ausgewählte Anzahl
von Gewichten anzuheben. Der als Wägestab ausgebildete Kraftsensor
ist vorzugsweise doppel-t-trägerförmig ausgebildet
und so angebracht, dass die vertikalen Schenkel des Doppel-T-Trägers sich
in einer Ebene mit der Zugstange befindet. Auf dem oberen, horizontalen
Querschenkel des Doppel-T-Trägers
sind zu beiden Seiten des vertikalen Schenkels Dehnungsmesstreifen
angebracht. Durch eine symmetrische, dezentrale Anordnung von identischen
Auflageflächen
auf der Oberseite der oberen Querschenkel des Doppel-T-Trägers kommt
es bei einer Belastung durch die quaderförmigen Gewichte zu einer Krümmung der
oberen Querschenkel des flexiblen Doppel-T-Trägers in Richtung der unteren
Querschenkel. Mittels der Dehnungsmessstreifen lässt sich dadurch eine Kraft
ermitteln, die in Abhängigkeit
mit der Anzahl der aufliegenden Gewichte variiert. Daraus ist wiederum
ermittelbar, mit welcher Kraft der Trainierende die Übungszyklen
durchführt.
Da einige Trainingsgeräte
zusätzlich
zur zentralen, vertikalen Bohrung für die Führungsstange weitere vertikale
Bohrungen für
die Durchführung
von einer oder mehreren Lauf- oder Führungsstangen aufweisen, ist
der Kraftsensor bei diesen Ausführungsvarianten
mit entsprechend angeordneten Aussparungen für die Durchführung der Lauf-
bzw. Führungsstangen
versehen. Der weiter unten beschriebene Bewegungssensor ist in der
bevorzugten Ausführungsvariante
zu sammen mit dem Kraftsensor zu einem kombinierten Kraft-Weg-Sensor
als Multisensor integriert. Dafür
ist in dem vertikalen Schenkel des T-Trägers eine Nut eingearbeitet bzw.
eine Aussparung vorgesehen. In dieser ist auf einem Schlitten der
Bewegungssensor angebracht, der vorzugsweise so in der Nut bzw.
der Aussparung positioniert ist, dass er sich direkt unterhalb der
Zugstange befindet und dadurch die Bewegung der sich auf und ab
bewegenden Zugstange erfassen kann.
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Damit
das Erfassungsmodul möglichst
ohne Beeinflussung des Trainingsablaufs mit dem jeweiligen Trainingsgerät verbunden
werden kann, kann der Bewegungssensor bevorzugt als Lasertaster,
als Infrarot-Sensor oder Ultraschall-Sensor oder als Weg-Seil-Sensor ausgebildet
sein. Für
eine Messung mittels Lasertaster kann ein Reflektor vorgesehen sein,
der z.B. auf der auf der Unterseite der Zugstange angebracht ist.
Besonders bei Trainingsgeräten, die
eine Lösung
der Bewegungserfassung mit Hilfe der Zugstange – weil nicht vorhanden – nicht
ermöglichen,
kann ein Reflektor oder eine Mehrzahl von Reflektoren auch an anderen
beweglichen Teilen, wie z.B. an der Umlenkrolle befestigt sein,
wobei die Reflektoren bei einer Bewegung am Tastpunkt des Lasertasters
vorbeigeführt
werden. Werden zwei Laserstrahlen zum Abtasten der Bewegung verwendet, kann
auch die Bewegungsrichtung der Umlenkrolle erfasst werden. Alternativ
ist es hierzu auch möglich, einen
Reflektor mit einem Gradienten des Reflexionskoeffizienten zu verwenden,
der die Bestimmung der Bewegungsrichtung anhand des Verlaufs der
Intensitätskurve
des reflektierten Laserstrahls erlaubt. Bei Bedarf kann der Bewegungssensor
auch separat zum Kraftsensor angebracht sein.
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Die
Steuereinheit kann ausgebildet sein, die Wiederholungsinformationen
durch Bestimmen einer Anzahl von Polaritätswechseln des Bewegungssignals
oder von Polaritätswechseln
einer Ableitung des Bewegungssignals oder auch anhand von Maxima und
Minima des Bewegungssignals Laufzeitmessungen zu berechnen. Da der
Trainingsablauf an einem Trainingsgerät grundsätzlich aus zyklischen Bewegungen
aufgebaut ist, lässt
sich die Anzahl von Bewegungszyklen des Kraftarmes am einfachsten
anhand von Wechseln der Polarität
des vom Bewe gungssensor ausgegebenen Bewegungssignal oder einer
mathematischen Ableitung des Bewegungssignals bestimmen.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann die Steuereinheit ausgebildet sein, aus dem Bewegungssignal eine
Streckeninformation über
eine Strecke abzuleiten. Die abgeleitete Streckeninformation steht
dabei in Relation zu der Strecke, über die der Kraftarm des Trainingsgerätes bewegt
wurde.
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Dabei
kann die Steuereinheit ausgebildet sein, die Streckeninformation
an die Datenschnittstelle auszugeben, um sie zur Speicherung zusammen
mit anderen Trainingsdaten übertragen
zu können.
Auch kann die Steuereinheit ausgebildet sein, aus der Trainingskraftinformation
und der Streckeninformation einen Energiewert zu berechnen, wobei der
Energiewert eine Information über
die Energie enthält,
die aufgebracht wurde, um den Kraftarm des Trainingsgerätes entgegen
der vorgegebenen Gegenkraft über
die von der Steuereinheit aus dem Bewegungssignal abgeleitete Strecke
zu bewegen.
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Zusätzlich kann
die Steuereinheit auch noch ausgebildet sein, aus der Trainingskraftinformation, der
Streckeninformation und der Wiederholungsinformation einen Gesamtenergiewert
zu berechnen, der eine Information über den für eine vollständige Trainingseinheit
oder einen Trainingssatz aufgewendete Energie liefert.
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Alle
Ausführungsvarianten
des erfindungsgemäßen Erfassungsmoduls
können
vorzugsweise über
eine mit der Steuereinheit verbundene Anzeige verfügen. Die
Anzeige kann vorgesehen sein, um Trainingsparameter oder Benutzungshinweise
anzuzeigen. Hierbei kann neben den erwähnten Informationen über Strecke,
Kraft, Zeit, Wiederholungen und/oder Energiewerten auch die Abarbeitung
des Trainingspensums angezeigt werden. Dies wird durch einen Abgleich
zwischen dem zu leistendem Trainingspensum und den aktuell ausgeführten Übungen mittels
eines geeigneten Programms entweder auf dem zentrale Server oder
direkt auf dem Erfassungsmodul errechnet.
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Ein
zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein mit einem erfindungsgemäßen Erfassungsmodul
verbundenes Trainingsgerät,
das einen mit einem Kraftarm verbundenen Gegenkraftgenerator besitzt,
der ausgebildet ist, auf den Kraftarm eine vorgebbare Gegenkraft
auszuüben.
Dabei ist der Bewegungssensor des Erfassungsmoduls direkt oder indirekt
mit dem Kraftarm und der Kraftsensor mit dem Gegenkraftgenerator
oder mit dem Kraftarm verbunden.
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Besonders
bevorzugt ist eine Ausführungsvariante
des erfindungsgemäßen Trainingsgerätes, bei
dem der Gegenkraftgenerator als ein durch eine Führung geführtes Trainingsgewicht ausgeführt ist, das
durch einen Benutzer entlang einer durch die Führung vorgegebenen Bewegungsrichtung
mit einer Vektorkomponente parallel zur Wirkungsrichtung der Schwerkraft
bewegbar ist, wobei das Trainingsgewicht in einer Ruheposition auf
dem Kraftsensor des Erfassungsmoduls ruht und das Trainingsgewicht
eine der Breite des Kraftsensors wenigstens näherungsweise entsprechende
Breite und eine der Tiefe des Kraftsensors wenigstens näherungsweise entsprechende
Tiefe aufweist. Diese Ausführungsvariante
des erfindungsgemäßen Trainingsgerätes besitzt
den Vorteil, dass sich der Kraftsensor unter einem Stapel von Gewichten
platzieren und ein Trainingsgerät
gängiger
Bauart somit leicht und in optisch unauffälliger Weise zu einem Trainingsgerät gemäß der im
erfindungsgemäßen Sinne
der Erfindung ausbauen lässt.
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Besonders
bevorzugt wird ein Trainingsgerät,
bei dem die durch den Gegenkraftgenerator ausgeübte Gegenkraft durch die Steuereinheit
vorgebbar ist. Ein solches Trainingsgerät ermöglicht die automatische Einstellung
dieses wichtigen Trainingsparameters, so dass dem Benutzer für ihn angepasste Trainingsparameter
ferngesteuert vorgegeben werden können. Auch sind Ausführungsvarianten
des erfindungsgemäßen Trainingsgerätes vorgesehen,
bei denen andere Trainingsparameter, wie z.B. eine Höheneinstellung
eines Sitzes oder ein Winkel des Kraftarmes durch die Steuereinheit
vorgebbar sind.
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Ein
dritter Aspekt der Erfindung betrifft eine Anordnung zur Trainingskontrolle
mit einem erfindungsgemäßen Trainingsgerät und einem
weiter oben schon erwähn ten
Trainingsdatenserver, wobei das Trainingsgerät und der Trainingsdatenserver über eine
Datenverbindung miteinander verbindbar sind. Darin verfügt der Trainingsdatenserver über eine
Datenbank, die Trainingsdaten einem Benutzer in einem Datenbankeintrag
zuordnet, und ausgebildet ist, einen Datensatz mit einer Wiederholungsinformation
und einer Trainingskraftinformation von dem Trainingsgerät zu empfangen
und die Wiederholungsinformation und die Trainingskraftinformation
in dem Datenbankeintrag zu speichern. Diese Anordnung ermöglicht eine
volle Trainingserfassung eines von einem Benutzer durchgeführten Trainings
an dem Trainingsgerät.
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Bei
einer Ausführung
der erfindungsgemäßen Anordnung
ist der Trainingsdatenserver ausgebildet, auf den Empfang des Datensatzes
eine Geräteklassenkennung
aus dem Datensatz oder anhand einer Netzwerkadresse des Trainingsgerätes aus
einer Trainingsgerätedatenbank,
die einer Netzwerkadresse jeweils eine Geräteklassenkennung zuweist, auszulesen
und die Geräteklassenkennung
in dem Datenbankeintrag zu speichern. Mit dieser Ausführung der
Erfindung wird als Teil der in dem Datenbankeintrag gespeicherten
Trainingsdaten die Geräteklassenkennung
desjenigen Trainingsgerätes
gespeichert, mit dem eine jeweilige Trainingseinheit durchgeführt wurde.
Dies ist insbesondere bei Anordnungen vorteilhaft, bei denen mehrere
verschiedenartige Trainingsgeräte
mit einem Trainingsdatenserver verbunden oder zu verbinden sind.
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Besonders
bevorzugt ist eine Variante der erfindungsgemäßen Anordnung, bei dem die
Datenbank des Trainingsdatenservers einen als Datenbankeintrag gespeicherten
Trainingsparameter enthält, wobei
der Trainingsdatenserver ausgebildet ist, auf den Erhalt eines Anfragedatenpaketes
den Trainingsparameter aus dem Eintrag auszulesen und an das Trainingsgerät zu versenden.
Das Trainingsgerät kann
den empfangenen Trainingsparameter beispielsweise auf einer Anzeige
anzeigen oder durch selbsttätiges
Einstellen, beispielsweise der von dem Gegenkraftgenerator erzeugten
Gegenkraft oder einer Sitzhöhe,
wie durch den Trainingsparameter vorgegeben, reagieren.
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Besonders
vorteilhaft ist eine Ausführungsvariante
der erfindungsgemäßen Anordnung,
bei der der Trainingsdatenserver über eine mit dem Internet verbindbare
Netzwerkschnittstelle verfügt
und ausgebildet ist, die in dem Datenbankeintrag gespeicherten Daten
ganz oder teilweise auszulesen und über die Netzwerkschnittstelle
zu versenden. Diese Ausführungsvariante
ermöglicht
es einem Benutzer, seine Trainingsdaten jederzeit über eine
Internetverbindung einzusehen. Der Trainingsdatenserver oder ein mit
diesem verbundener Internetserver können ein Internetportal zur
Verfügung
stellen, durch das ein Benutzer seinen Trainingsfortschritt kontrollieren
und ggf. Veränderungen
an seinem persönlichen
Trainingsplan vornehmen kann.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen von Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1:
einen Überblick über die
durch die Erfindung einem Benutzer zur Verfügung gestellten Dienstleistungen;
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2:
ein Blockdiagramm einer Ausführungsvariante
der erfindungsgemäßen Anordnung;
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3:
vier Abbildungen a) bis d) eines Teils des erfindungsgemäßen Erfassungsmoduls;
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4:
einen Screenshot eines von einer Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Anordnung
erzeugten Internetportals;
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5:
eine schematische Darstellung der Rückansicht eines Gegengewichtsgenerators
eines Krafttrainingsgerätes;
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6A:
eine schematische Darstellung der Vorderansicht eines Kombisensors,
der in Krafttrainingsgeräten
eingesetzt werden kann;
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6B:
eine schematische Darstellung der Draufsicht eines Kombisensors,
der in Krafttrainingsgeräten
eingesetzt werden kann;
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7:
eine schematische Darstellung des hinteren Teils eines Krafttrainingsgerätes, bei
dem der Bewegungssensor mittig im Kombisensor angeordnet ist; und
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8:
Schematische Darstellung des hinteren Teils eines Krafttrainingsgerätes, bei
dem der Bewegungssensor seitlich neben dem Kombisensor angeordnet
ist.
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1 gibt
einen Überblick über die
durch die Erfindung einem Sportler zur Verfügung gestellten Dienstleistungen.
Mehrere Cardiogeräte
(Ergometer) und Kraftgeräte
(Kraftmaschinen) sind mit jeweils einem erfindungsgemäßen Erfassungsmodul
ausgestattet, welche über
eine Datenverbindung mit dem Trainingsdatenserver verbunden sind.
Diese Datenverbindung kann als verdrahtete oder drahtlose Verbindung,
also z.B. Netzwerkkabel, LAN, WLAN, Bluetooth ausgebildet sein.
Mit dem Trainingsdatenserver ist weiterhin ein so genannter „Kiosk" verbunden, der über eine
Anzeige mit entsprechender Benutzeroberfläche und eine Tastatur als Eingabeschnittstelle
verfügt, über die
ein Benutzer der erfindungsgemäßen Anordnung
die für
ihn in der Datenbank gespeicherten Trainingsdaten und seinen individuellen
Trainingsplan einsehen und ggf. verändern und ausgeben kann. Neben
der Funktion des Kiosk als komfortable Eingabeschnittstelle hat
der Kiosk noch eine weitere Funktion:
Anhand der auf dem Server
gespeicherten individuellen Daten können die Benutzer des Fitnessstudios
in unterschiedliche Kunden- bzw. Verbrauchermilieus eingeteilt werden.
Der Zentrale des Fitnessstudios wird somit die Möglichkeit gegeben, potenziellen Werbepartnern
ein zielgruppenorientiertes Werbesystem anzubieten. Das System kann
darin bestehen, auf dem Display des Kiosk für den jeweiligen Benutzer eine
auf ihn zugeschnittene Werbung anzuzeigen.
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Der
Server ist über
die Netzwerkschnittstelle mit dem Internet verbunden (in 1 als
www angedeutet) und bietet so zusätzlich zu dem direkten Zugang
am Kiosk, einen Zugriff auf gespeicherte Trainingsdaten und den
individuellen Trainingsplan vom heimischen PC des Benutzers. Über den
PC können bei
Heimtraining mit einem erfindungsgemäßen Trainingsgerät oder bei
sonstigen sportlichen Aktivitäten gewonnene
Trainingsdaten an den Server zur Speicherung in dem dem Benutzer
zugeordneten Datenbankeintrag übermittelt
werden, so dass der Benutzer hinsichtlich des Ortes des Trainings
nicht an das Fitnessstudio mit den Kraftgeräten und Cardiogeräten gebunden
ist. Wenn das Fitnessstudio Teil einer Kette von Fitnessstudios
ist können
auch die Kioske der jeweiligen lokalen Studios über das Internet miteinander
verbunden sein und so dem Benutzer die Möglichkeit geben, in jedem der
Studios seine persönlichen
Daten einzusehen und zu bearbeiten. Über Internet oder direkt am
Kiosk kann ein geschulter Trainer zur Trainingsoptimierung ebenfalls
auf die für einen
Benutzer gespeicherten Trainingsdaten zugreifen und den Trainingsplan
des Benutzers dessen Trainingsfortschritt berücksichtigend anpassen. Darüber hinaus
kann eine besonders gesicherte Datenschnittstelle und eine besonders
gesicherte Datenverbindung vorgesehen sein, die es ermöglicht,
datenschutzrechtlich brisante Daten, wie z.B. medizinische Daten,
persönliche
Reha-Daten mit einem Instituts-, Klinik- oder Ärzteserver auszutauschen. Auch bei
der Verbindung eines PC mit dem dem Benutzer zugeordneten Datenbankeintrag
ist es möglich,
individuell auf den Benutzer abgestimmte Werbeeinheiten zur Anzeige
zu bringen.
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2 zeigt
ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Anordnung mit einem Erfassungsmodul 100,
einem mit dem Erfassungsmodul 100 verbundenen Trainingsgerät 200,
einem Trainingsdatenserver 300 und einem Heimarbeitsplatz 400.
Das Erfassungsmodul 100 besitzt als zentrale Komponente eine
Steuereinheit 110, die mit den weiteren Komponenten des
Erfassungsmoduls 100 verbunden ist. Diese weiteren Komponenten
umfassen im abgebildeten Beispiel eine Anzeige 120, eine
Datenschnittstelle 130, eine Identifizierungseinheit 140,
einen Bewegungssensor 150 und einen Kraftsensor 160.
Die Anzeige 120 dient zur Anzeige von für einen Benutzer abgespeicherten
Trainingsparametern, wodurch der jeweilige Benutzer, der sich zuvor
anhand seines Mitgliedsausweises über die als Kartenlesen ausgeführte Identifizierungseinheit 140 ausgewiesen
hat, ermöglicht
wird, die gemäß seines
persönlichen
Trainingsplanes vorgesehenen Einstellungen, wie z.B. Stuhlhöhe und Gegenkraft
am Trainingsgerät 200 einzustellen.
Die von dem Erfassungsmodul 100 gewonnenen Trainingsdaten
werden über
die Datenschnittstelle 130 über eine wie weiter oben beschriebene
Datenstrecke an den Trainingsdatenserver 300 zum Speichern
in einen Datenbankeintrag für
den jeweiligen Benutzer übertragen.
Ferner dient die Datenschnittstelle 130 dazu, von dem Trainingsdatenserver 300 Datensätze mit
Trainingsparametern von dem jeweiligen Benutzer zu empfangen und
an die Steuereinheit 110 zu geben, welche den oder die Trainingsparameter
graphisch aufbereitet zur Anzeige 120 übermittelt. Der Bewegungssensor 150 ist
mit dem Kraftarm 210 des Trainingsgerätes 200 verbunden
und erzeugt ein von einer Bewegung des Kraftarmes 210 abhängiges elektrisches
Bewegungssignal, welches der Bewegungssensor 150 an die
Steuereinheit 110 ausgibt. Der Kraftsensor 160 ist
mit dem Gegenkraftgenerator 220 des Trainingsgerätes 200 verbunden,
welcher seinerseits wiederum mit dem Kraftarm 210 verbunden
ist. Der Kraftsensor 160 dient dazu, die von einem Benutzer
während
einer Bewegung des Kraftarmes 210 aufgebrachte Kraft zu
bestimmen, und erzeugt ein entsprechendes Kraftsignal, welches der
Kraftsensor 160 an die Steuereinheit 110 zur Auswertung
ausgibt.
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Die
Steuereinheit 110 ist ausgebildet, aus dem von dem Bewegungssensor 150 ausgegebenen Bewegungssignal
eine Wiederholungsinformation über
die Anzahl von Bewegungszyklen des Kraftarmes 210 und aus
dem von dem Kraftsensor 160 ausgegeben Kraftsignal eine
Trainingskraftinformation abzuleiten und die Wiederholungsinformation
und die Trainingskraftinformation an die Datenschnittstelle 130 für die Übertragung
an den Trainingsdatenserver 300 auszugeben. Die Steuereinheit 110 wertet
im abgebildeten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung die durch den Bewegungssensor 150 und den
Kraftsensor 160 erzeugten Signale aus und überträgt das Ergebnis
der Auswertung über
die Datenschnittstelle 130 an den Trainingsdatenserver 300 bzw.
bringt es auf der Anzeige 120 zur Anzeige. Diese Auswertungsfunktion
der Steuereinheit 110 kann innerhalb der erfindungsgemäßen Anordnung
auch zentralisiert im Trainingsdatenserver 300 erfolgen,
in welchem Fall die Steuereinheit 110 anstelle der Auswertung des
Bewegungs- und des Kraftsignals von diesen abgeleitete Signale über die
Datenschnittstelle 130 an den Trainingsdatenserver 300 zur
Auswertung überträgt. Diese
Variante der erfindungsgemäßen Anordnung
soll ebenfalls im beanspruchten Schutzbereich der Erfindung liegen.
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Der
Trainingsdatenserver 300 empfängt die von dem Erfassungsmodul 100 drahtlos übertragenen
Trainingsdaten über
eine zweite Datenschnittstelle 310, welche mit einer Datenbank 320 verbunden
ist. Die Datenbank 320 enthält für jeden registrierten Benutzer
einen Datenbankeintrag, in dem die Trainingsdaten des jeweiligen
Benutzers und die für ihn
vorgesehenen Trainingsparameter gespeichert werden. Der Trainingsdatenserver 300 verfügt außerdem über eine
mit dem Internet verbindbare Netzwerkschnittstelle 330,
welche ebenfalls mit der Datenbank 320 verbunden ist. Über die
Netzwerkschnittstelle 330 kann ein Benutzer von seinem Heimarbeitsplatz 400 über das
Internet auf die für
ihn in der Datenbank 320 gespeicherten Trainingsdaten zugreifen
und die für
ihn gespeicherten Trainingsparameter nach seinen Wünschen verändern.
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Die
in den Teilabbildungen a) bis d) der in 3 abgebildeten
Teile des erfindungsgemäßen Erfassungsmoduls 100 verfügen alle über eine
Anzeige 120 und ein Tastenfeld 170. Sie dienen
zur Illustration der Benutzerschnittstelle einer möglichen Ausführung des
erfindungsgemäßen Erfassungsmoduls 100.
Teilabbildung a) zeigt den Anmeldebildschirm, der einen Benutzer
zur Identifizierung durch Einführen
seines Mitgliedsausweises in die als Kartenleser ausgeführte Identifizierungseinheit 140 auffordert.
Die Abmeldung des Benutzers kann entweder von diesem selbst über ein
erneutes Einführen des
Mitgliedsausweises, einen dafür
vorgesehenen Menüeintrag
der Benutzerschnittstelle oder aber automatisch nach einer vorgebbaren
Zeit oder Durchführung
des für
den Benutzer an dem jeweiligen Trainingsgerät vorgesehenen Trainings vorgenommen werden.
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Das
Erfassungsmodul 100 überträgt die von der
Identifizierungseinheit 140 eingelesene Benutzerkennung
an einen Trainingsdatenserver, welcher die für das mit dem Erfassungsmodul 100 ausgestattete
Trainingsgerät
und den durch die Benutzerkennung identifizierten Benutzer gespeicherten
Trainingsparameter aus einer Datenbank ausliest und an das Erfassungsmodul 100 überträgt. Das
Erfassungsmodul 100 erzeugt daraufhin eine entsprechende
Anzeige, welche in der Teilabbildung b) dargestellt ist. Im dargestellten
Beispiel soll der Benutzer den Sitz des Trainingsgerätes in der
Rastung 3 einrasten lassen und drei Trainingssätze mit jeweils 15 Wiederholungen
mit einer einem Gewicht von 45 bzw. 50 kg entsprechenden Trainingskraft
durchführen.
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In
Teilabbildung c) ist die vom Erfassungsmodul 100 erzeugte
Anzeige während
der Durchführung
des ersten Trainingssatzes dargestellt. Die Anzeige gliedert sich
in zwei Balkendiagramme, von denen das rechte Aufschluss über die
bereits durchgeführten
Wiederholungen innerhalb des Trainingssatzes gibt. Das links dargestellte
Balkendiagramm kann bei einer Ausführung des erfindungsgemäßen Erfassungsmoduls 100 entweder
den bereits durchgeführten
Prozentsatz des an dem jeweiligen Trainingsgerät durchzuführenden Trainingsabschnitts oder
aber die Aussteuerung des Kraftarmes des Trainingsgeräts innerhalb
einer gerade durchgeführten Wiederholung
anzeigen. Letzteres ermöglicht
es dem Benutzer, seinen Bewegungsablauf zu kontrollieren und zu
kurze oder zu weit ausholende Bewegungen zu vermeiden. Des Weiteren
wird auch die Geschwindigkeit der durchgeführten Übungen erfasst und angezeigt,
somit kann der Bewegungsablauf des Benutzers auch auf zu schnelles
Durchführen,
so genanntes „Reißen", hin kontrolliert
werden. Gleichermaßen
kann eine zu langsame Durchführung
erkannt und dann durch den Benutzer korrigiert werden.
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In
der Teilabbildung d) ist die vom Erfassungsmodul 100 erzeugte
Anzeige im Editiermodus dargestellt. Der Benutzer kann im Editiermodus
die Anzahl von Trainingssätzen,
Wiederholungen innerhalb des jeweiligen Trainingssatzes sowie das
jeweilige Trainingsgewicht einstellen. Diese veränderten Trainingsparameter
werden sodann von dem Erfassungsmodul 100 an den Trainingsdatenserver
zur Speicherung übertragen,
so dass die aktualisierten Trainingsparameter bei der nächsten Trainingsdurchführung zur
Verfügung
stehen.
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4 zeigt
einen Screenshot des vorgesehenen Internetportals, über das
ein Benutzer auf die für
ihn gespeicherten Trainingsdaten zugreifen kann. Zentral sind dabei
zwei übereinander
angeordnete Diagramme mit statistischen Auswertungen der Trainingsleistungen
des Benutzers dargestellt. Über
eine am linken Rand dargestellte Befehlsleiste kann der Benutzer
verschiedene Darstellungsmodi der Trainingsdaten wählen, sich über verschiedene
Trainingsmöglichkeiten
informieren oder seinen Trainingsplan modifizieren. Ebenfalls kann
vorgesehen sein, über
das Internetportal Kontakt mit einem geschulten Trainer zur Rücksprache
aufzunehmen oder weitere Dienstleistungen des Fitnessstudios zu
buchen. Auf der rechten Seite wird Werbung eingeblendet, deren Inhalt
gemäß dem Ergebnis
einer automatisierten Analyse der für den Benutzer gespeicherten Trainingsdaten
als für
den jeweiligen Benutzer attraktiv angesehen wird.
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5 zeigt
die schematische Darstellung der Rückansicht eines Gegengewichtsgenerators
eines Krafttrainingsgerätes 501.
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Als
Auflage für
die darüber
angeordnete Gewichte dient ein Multisensor 502, der in
etwa die gleiche Grundfläche
aufweist, wie darüber
angeordnete Gewichte 503.
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Der
Multisensor 502 ist als Doppel-T-Träger ausgebildet. Der Doppel-T-Träger besitzt
einen unteren, horizontalen Querschenkel, der als Basis dient und
von dem aus sich senkrecht nach oben ein vertikaler Schenkel erstreckt.
Vom oberen Ende des vertikalen Schenkels erstrecken sich zwei obere,
horizontale Querschenkel quer zur Längserstreckung des vertikalen
Schenkels.
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An
beiden oberen horizontalen Querschenkeln des Doppel-T-Trägers sind
beidseitig mit definiertem Abstand zum vertikalen Schenkel jeweils
sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite dieser Querschenkel
Dehnungsmessstreifen 504 eingelassen, womit die oberen
horizontal angeordneten Querschenkel des Doppel-T-Trägers als
jeweils als Biegeschenkel des Kraftsensor dienen und so jeweils
einen Wägestab
bilden. In der Nähe
der freien Enden der oberen Querschenkel sind auf der Oberseite
halbkugelförmig
ausgebildete Gewichtsauf lagen 505 mit einem definierten
Abstand zur Mitte des Multisensors angebracht, und zwar an jedem
freien Ende eine, so dass sich insgesamt vier Gewichtsauflagen ergeben.
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Der
Multisensor ist quaderförmig
gestaltet, wie aus 5 in Verbindung mit 6b hervorgeht. Der
Zwischenraum zwischen den oberen Querschenkeln und dem unteren Querschenkel
des Doppel-T-Trägers
dient dazu, eine vertikale Biegung der äußeren Abschnitte der oberen
Schenkels des Doppel-T-Trägers
zu ermöglichen.
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Im
Ruhezustand des Trainingsgerätes
liegen auf allen vier Gewichtsauflagen alle vorhandenen Gewichte übereinandergestapelt
mit einer annähernd
gleichmäßigen Gewichtsverteilung
auf. Dadurch ergibt sich eine maximale Dehnung der Außenbereiche
des oberen horizontalen Schenkels des Doppel-T-Trägers. Diese
wird mit Hilfe der beschriebenen Dehnungsmessstreifen 504 aufgenommen und
als einem Maximalgewicht zugeordnete Größe im Erfassungsmodul erfasst.
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Wird
nach Beginn einer Übung
ein Teil der Gewichte bewegt, die als Hebegewichte 503a bezeichnet
werden, wird von den Dehnungsmessstreifen über deren Dehnung das verbleibende
aufliegende Gewicht der Gewichte 503b gemessen und im Erfassungsmodul
erfasst. Durch die Differenzbildung zwischen dem Maximalgewicht
und dem verbliebenen Gewicht ergibt sich das bewegte Gewicht als
Hebegewicht 503a, das dann drahtlos oder drahtgebunden
auf den Server übertragen
wird und auf dem Trainingsserver personenbezogen gespeichert wird.
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Die
Gewichte 503 besitzen sämtlich
jeweils eine zentrale, vertikale Bohrung. Diese Bohrungen fluchten
miteinander und dienen der Aufnahme einer Zugstange 511,
an der eine gewünschte
Anzahl von Gewichten – in
diesem Fall die beiden Hebegewichte 503a – zu befestigen
ist. Die an der Zugstange 511 befestigten Gewichte 503a bestimmen
die Kraft, die ein Trainierender während seiner Übung aufbringen muss.
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Die
nicht an der Zugstange befestigten Gewichte 503b bleiben – wie schon
erwähnt – während einer Übung auf
dem Multisensor liegen, so dass die vom Multisensor nach Abheben
der Hebegewichte 503a zu ermittelnde Gewichtsdifferenz
dem Gewicht der Hebegewichte 503a entspricht.
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Zum
Befestigen deines Gewichtes 503 an der Zugstange 511 weisen
jedes Gewicht und die Zugstange horizontal verlaufende Querbohrungen 512 bzw. 513 auf,
in die ein Befestigungsstift 514 einzusetzen ist. Mit Hilfe
des Befestigungsstifts wird jeweils das unterste der Hebegewichte 503a an
der Zugstange 511 befestigt, indem der Befestigungsstift 514 in
die miteinander fluchtenden Querbohrungen 512 und 513 des
untersten Hebegewichtes und der Zugstange eingeführt wird.
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Genau
mittig innerhalb des vertikalen Schenkels des Doppel-T-Trägers ist
eine Nut 506 eingearbeitet. Der Boden der Nut ist derart
ausgearbeitet, dass ein rechteckförmiger Steg vorliegt, der eine Gleitschiene 507 bildet,
auf der eine Innenseite eines angepassten U-Trägerstückes 508. das mit
der Öffnung
nach unten zeigt, aufliegt. Auf die Oberseite des U-Trägerstückes 508,
das als Schlitten fungiert, ist ein Bewegungssensor 509 angebracht.
Der Bewegungssensor 509 ist so ausgelegt, dass er vertikal von
unten nach oben kontinuierlich oder periodisch Abstandsmessungen
oder Zeitintervallmessungen während
einer Abstandsänderung
vornimmt und diese Daten an das Erfassungsmodul für eine weitere Verarbeitung
der so gewonnenen Messergebnisse drahtlos oder drahtgebunden überträgt, um die
Wiederholungen, die Bewegungsgeschwindigkeit und damit die Durchführungsgeschwindigkeit
einer Übung
am Trainingsgerät
zu erhalten. Diese Daten werden dann auf dem Trainingsserver personenbezogen
gespeichert.
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Der
Bewegungssensor 509 benutzt in 5 die untere
Stirnfläche
der Zugstange 511 als Referenzpunkt für die Wegaufnahme, indem er Änderungen
des Abstandes und die während
der Änderungen des
Abstandes auftretenden Zeitintervalle erfasst.
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Die
Gewichte 503 weisen außerdem
weitere vertikale Bohrungen auf, durch die hindurch sich jeweils
eine vertikal verlaufene, feststehende Laufstange 510,
die der Führung
der Gewichte 503 dienen und ein seitliches Bewegen der
Gewichte beim Heben verhindert und nur vertikale Auf- und Abwärtsbewegungen
gestattet.
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6a zeigt
in einer schematischen Darstellung die Vorderansicht des Multisensors 502.
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6b zeigt
in Form einer schematischen Darstellung die Draufsicht auf den Multisensor 502. In
der hier dargestellten, bevorzugten Ausführungsvariante sind insgesamt
8 Dehnungsmessstreifen 504 vorgesehen, von denen vier sichtbar
in der Oberseite des oberen Schenkels des Doppel-T-Trägers eingelassen
sind und vier in dieser Draufsicht nicht sichtbar in die Unterseite
des oberen Schenkels des Doppel-T-Trägers eingelassen sind. Die
beiden Aussparungen 513 auf beiden Enden der oberen und
des unteren Querschenkels des Doppel-T-Trägers
dienen als Durchführung
für die
Laufstangen 510. In 6b ist
die Ausführungsform
dargestellt, bei der der Bewegungssensor 509, der auf den
Schlitten 508 montiert ist, in der Mitte der Nut positioniert
ist und dazu ausgebildet ist, die Bewegung der Zugstange 511 durch
die zentrale vertikale Bohrung in den Gewichten hindurch zu erfassen.
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7 zeigt
eine schematische Darstellung der Seitenansicht eines Gegenkraftgenerator 515, bei
dem der Bewegungssensor 509 mittig im Multisensor 502 angeordnet
ist. In die Querbohrung des untersten Hebegewichts 503a und
die mit dieser fluchtende Querbohrung in der Zugstange 511 ist
der Befestigungsstift 514 eingeschoben.
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8 zeigt
eine schematische Darstellung der Seitenansicht eines alternativen
Gegenkraftgenerators 515',
bei dem ein Bewegungssensor 509' seitlich neben dem Multisensor 502 angeordnet
ist. Der seitlich zu den Gewichten 503 angeordnete Bewegungssensor 509' kann aus dieser
Position die Bewegung eines nach außen überstehenden, freien Endes
des Befestigungsstiftes 514 erfassen.
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Diese
seitliche Anordnung des Bewegungssensors 509' ist dann sinnvoll, wenn das Erfassen der
Bewegung der Zugstange nicht oder nur schwer möglich ist.