DE102021005483A1

DE102021005483A1 - Procedure for the intuitive visual support of training with a strength training device

Info

Publication number: DE102021005483A1
Application number: DE102021005483.0A
Authority: DE
Inventors: Amos Albert; Mattias Hallor; Steffen Lutz Petereit
Original assignee: Sparkfield GmbH
Current assignee: Sparkfield GmbH
Priority date: 2021-11-05
Filing date: 2021-11-05
Publication date: 2023-05-11

Abstract

Die Erfindung betrifft die visuelle Unterstützung einer trainierenden Person (100) an einem aus einer kinematischen Struktur (201) bestehenden Krafttrainingsgerät (200) durch eine visuelle Nachbildung der trainierenden Person (100), der Maschinenkonfiguration und der Übungssituation auf einer Anzeigeeinheit (203) mit Hilfe eines Avatars (300). Zweck und Vorteile der Erfindung ist die Darstellung eines intuitiven Feedback-Mechanismus, um einerseits eine korrekte Übungsausführung und Körperhaltung sicherzustellen und andererseits ein hohes Maß an Motivation und Sicherheitsgefühl für den Nutzer zu ermöglichen.The invention relates to the visual support of an exercising person (100) on a strength training device (200) consisting of a kinematic structure (201) by a visual simulation of the exercising person (100), the machine configuration and the exercise situation on a display unit (203) with the help an avatar (300). The purpose and advantages of the invention is the presentation of an intuitive feedback mechanism, in order on the one hand to ensure correct exercise execution and posture and on the other hand to enable a high degree of motivation and a feeling of security for the user.

Description

Technisches Gebiettechnical field

Die Erfindung betrifft Verfahren zur visuellen Unterstützung einer trainierenden Person an einem Krafttrainingsgerät, welches Anfängern und Fortgeschrittenen dient, die Muskelerhaltung und/oder deren Aufbau zu betreiben. Relevante Muskelgruppen sind hier die Arm- und/oder Oberkörper- und/oder die Bein- und/oder Rumpfmuskulatur.The invention relates to methods for visually supporting a person exercising on a strength training device, which is used by beginners and advanced users to maintain and/or build up muscles. Relevant muscle groups here are the arm and/or upper body and/or leg and/or torso muscles.

Zweck und Vorteile der Erfindung ist die Darstellung eines intuitiven Feedback-Mechanismus, um einerseits eine korrekte Ausführung und Körperhaltung sicherzustellen und andererseits ein hohes Maß an Motivation und Sicherheitsgefühl für den Nutzer zu ermöglichen.The purpose and advantages of the invention is the presentation of an intuitive feedback mechanism in order to ensure correct execution and posture on the one hand and to enable a high degree of motivation and a feeling of security for the user on the other.

Die Erfindung richtet sich in erster Linie an elektrifizierte Krafttrainingsgeräte, die mit entsprechenden Sensor- und Display-Technologien ausgestattet sind und bei denen Antriebstechniken die für das Training erforderlichen Kräfte und Widerstände einstellenThe invention is primarily aimed at electrified strength training devices that are equipped with appropriate sensor and display technologies and in which drive technologies set the forces and resistances required for training

Stand der TechnikState of the art

Moderne Krafttrainingsgeräte nutzen die Potenziale von Elektrifizierung und Digitalisierung, um das Training effizienter, sicherer und motivierender zu gestalten.Modern strength training equipment uses the potential of electrification and digitization to make training more efficient, safer and more motivating.

Typische Systembestandteile sind dabei folgende Komponenten, die einzeln oder in Kombination zum Einsatz kommen können:

Elektrische Antriebe,
Sensoren, etwa zur Messung von Kräften oder Momenten sowie Bewegungen (Winkel, Drehraten, Wege, Geschwindigkeiten, Beschleunigungen),
Bildschirme und Berührbildschirme,
Vernetzungstechnologien zur Anbindung weiterer Endgeräte und/oder Cloud-Lösungen und digitaler Plattformen,
Datenverarbeitungseinheiten und
Kameras.

Typical system components are the following components, which can be used individually or in combination:

Electric motors,
Sensors, for example for measuring forces or moments as well as movements (angles, rotation rates, distances, speeds, accelerations),
screens and touch screens,
Networking technologies for connecting other end devices and/or cloud solutions and digital platforms,
data processing units and
cameras.

Geregelte Antriebe dienen der komfortablen Einstellung der Trainingswiderstände, ohne dabei wie bei herkömmlichen Geräten mechanische (Gegen-)Gewichte zu verändern. Des Weiteren lassen sich Widerstände auch während der Übung verändern. Dadurch eröffnet sich ein großes Feld moderner und effizienter Trainingsmethoden (z.B. isokinetisches Training, die Anwendung von Reduktionssätzen, Hochintensivtraining und weitere).Regulated drives are used to conveniently adjust the training resistance without changing the mechanical (counter) weights as is the case with conventional devices. Furthermore, resistances can also be changed during the exercise. This opens up a large field of modern and efficient training methods (e.g. isokinetic training, the use of reduction sets, high-intensity training and others).

Es sind Antriebsvarianten bekannt, die entweder über mechanische Glieder direkt mit dem Nutzer interagieren, wie in DE102019205676 offenbart, oder über Seilzüge, wie in US202117319386 offenbart.Drive variants are known that either interact directly with the user via mechanical links, as in DE102019205676 disclosed, or via cables, as in US202117319386 disclosed.

Neben der Einstellung der Trainingswiderstände kommt der Ermittlung der vom Nutzer aufgebrachten Kraft oder Kräfte eine besondere Bedeutung zu. Die wesentliche Information steckt im zeitlichen Verlauf der Kraftamplitude. Wie in PCT/DE2021/000116 offenbart, messen fortschrittliche Geräte zudem die Richtung der Kraftwirkung (vektorielle Aufspaltung der Nutzerkraft) und lösen ggf. die vom Nutzer durch unterschiedliche Körperteile aufgebrachten Kräfte auf. Letzteres bedeutet beispielhaft jeweils die Messung der vom Nutzer durch die linke und rechte Körperhälfte ausgeübten Kräfte.In addition to setting the training resistance, determining the force or forces applied by the user is of particular importance. The essential information is in the time course of the force amplitude. As in PCT/DE2021/000116 disclosed, advanced devices also measure the direction of the force effect (vectorial splitting of the user force) and, if necessary, resolve the forces applied by the user through different parts of the body. The latter means, for example, the measurement of the forces exerted by the user through the left and right half of the body.

Technologien zur Messung und/oder Rekonstruktion von Kräften sind vielfach bekannt. Dazu gehören Sensoren, die Spannungen, Biegungen oder Verschiebungen an mechanischen Bauteilen resistiv (z.B. Dehnmessstreifen), kapazitiv oder induktiv auflösen. Neben der direkten Kraftmessung kommen auch Ersatz- und/oder Zusatzmessungen zur Anwendung, wie etwa Drehmomente oder Motorströme der an der Bewegung beteiligten Antriebe.Technologies for measuring and/or reconstructing forces are widely known. This includes sensors that resolve tension, bending or displacements on mechanical components resistively (e.g. strain gauges), capacitively or inductively. In addition to direct force measurement, substitute and/or additional measurements are also used, such as torque or motor currents of the drives involved in the movement.

Gemeinsam mit der Bewegung beschreiben die Kräfte eindeutig die Interaktion von Nutzer und Krafttrainingsgerät.Together with the movement, the forces clearly describe the interaction between the user and the strength training device.

Methoden zur Bestimmung der relevanten Zustandsgrößen zur Bewegung sind vielfach bekannt. Dazu gehören Weg- und/oder Winkelsensoren, Sensoren zur Messung von Geschwindigkeiten und Beschleunigungen, die Verwendung kinematischer Modelle des Geräts und/oder des Nutzers sowie die Nutzung bildgebender Sensoren, wie Kameras und 3D-Kamerasysteme.Methods for determining the relevant state variables for movement are widely known. This includes displacement and/or angle sensors, sensors for measuring speeds and accelerations, the use of kinematic models of the device and/or the user, and the use of imaging sensors such as cameras and 3D camera systems.

Bildschirme und Berührbildschirme dienen als Ein- und Ausgabegeräte und sind ein essenzieller Bestandteil der Nutzerschnittstelle. Insbesondere kommt dem visuellen Feedback an den Nutzer eine besondere Bedeutung zu. Dies beinhalten Statusinformationen sowie grafische und spielerische Elemente zur Unterstützung einer korrekten Übungsausführung und zur Aufrechterhaltung der Motivation.Screens and touch screens serve as input and output devices and are an essential part of the user interface. In particular, the visual feedback to the user is of particular importance. This includes status information as well as graphic and game elements to support correct exercise execution and to maintain motivation.

Aus DE102016008348 ist eine Darstellung bekannt, die eine Kontrollstrecke zwischen zwei Endpunkten der Trainingstrecke anzeigt und auf der eine gewünschte Trainingsposition und eine erfasste Trainingsposition angezeigt werden.Out of DE102016008348 a representation is known which shows a control route between two end points of the training route and on which a desired training position and a detected training position are displayed.

In WO 2014/040660A1 wird vorgeschlagen, die Soll-Bewegung als ein Band in Form einer bewegten Sinuskurve und die Ist-Bewegung als einen Punkt, der sich in dem Band bewegen soll, darzustellen.In WO 2014/040660A1 it is proposed to represent the target movement as a band in the form of a moving sine curve and the actual movement as a point that is to move in the band.

Die Herausforderung an eine adäquate Übungsvisualisierung ergibt sich aus dem Bedarf, komplexe Bewegungsabläufe mit diversen Parametern aufeinander abzustimmen.The challenge of an adequate exercise visualization results from the need to coordinate complex movement sequences with various parameters.

Zu diesen Parametern gehören etwa
die Intensität der Kraftwirkung während der Übung,
die Geschwindigkeit, mit der die Übungen auszuführen sind und
die Kraftrichtung, die sich in verschiedenen Übungsabschnitten unterscheiden kann.These parameters include about
the intensity of the force effect during the exercise,
the speed at which the exercises are to be performed and
the direction of force, which can differ in different exercise sections.

Moderne, effektive und effiziente Trainingsmethoden stellen dabei besondere Anforderung, denn der Kraftverlauf ist dann meist nicht konstant, sondern verändert sich während der Übung. Beispielhaft sei hier das isokinetische Training genannt. Bei dieser Methode soll eine gleichbleibende Beanspruchung des zu trainierenden Muskels stattfinden. Allerdings ist das Kraftvermögen der Muskeln nicht konstant und hängt unter anderem von der aktuellen Gelenkbeugung und auch davon ab, ob die Muskeln gerade kontrahiert oder expandiert werden.Modern, effective and efficient training methods make special demands, because the force curve is usually not constant, but changes during the exercise. Isokinetic training is mentioned here as an example. With this method, the muscle to be trained should be subjected to constant stress. However, the strength of the muscles is not constant and depends, among other things, on the current joint flexion and also on whether the muscles are currently being contracted or expanded.

Grundsätzlich lässt sich das Feedback an den Nutzer auf eine visuelle Darstellung von Soll- und Ist-Verläufen zurückführen. Eine Darstellung in Form von Graphen ist möglich und teilweise üblich, aber aufgrund der komplizierten Zusammenhänge wenig intuitiv. Des Weiteren ist zu berücksichtigen, dass sich der Nutzer während der Übung in einer Stresssituation befindet und daher das Aufmerksamkeits- und Konzentrationsvermögen begrenzt ist.Basically, the feedback to the user can be traced back to a visual representation of target and actual trends. A representation in the form of graphs is possible and sometimes common, but not very intuitive due to the complicated relationships. Furthermore, it must be taken into account that the user is in a stressful situation during the exercise and that the ability to pay attention and concentrate is therefore limited.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Die vorliegende Erfindung nutzt die Begriffe Krafttrainingsmaschine und Krafttrainingsgerät als austauschbare Synonyme. Das gleiche gilt auch für die Begriffe Nutzer und Trainierende (trainierende Person).The present invention uses the terms strength training machine and strength training equipment as interchangeable synonyms. The same applies to the terms user and trainee (training person).

Unter einem Krafttrainingsgerät versteht sich hier eine elektrifizierte Maschine, die Antriebstechnik nutzt, um Kräfte und mechanische Widerstände in Intensität und Verläufe einzustellen, die in der Lage sind, Trainierende effektiv bei der Muskelerhaltung und/oder deren Aufbau zu unterstützen.A strength training device is understood here as an electrified machine that uses drive technology to adjust the intensity and progression of forces and mechanical resistance that are able to effectively support the trainee in muscle maintenance and/or muscle building.

Relevante Muskelgruppen in diesem Zusammenhang sind die Arm- und/oder Oberkörper- und/oder die Bein- und/oder die Rücken- und Rumpfmuskulatur.Relevant muscle groups in this context are the arm and/or upper body and/or leg and/or back and torso muscles.

Das Training mit dem Krafttrainingsgerät ist von der Kraftinteraktion des Nutzers mit dem Krafttrainingsgerät geprägt. Kraftinteraktion bedeutet in diesem Zusammenhang die für ein Training relevante Kraftwechselwirkung zwischen Nutzer und Krafttrainingsgerät.Training with the strength training device is characterized by the force interaction of the user with the strength training device. In this context, force interaction means the force interaction between the user and the strength training device that is relevant for training.

Die mechanische Nutzerschnittstelle ist dabei der Ort der Kraftwechselwirkung. Vorzugsweise kommen Griffe als mechanische Nutzerschnittstelle zum Einsatz. Dies gilt in besonderem Maße für das Training der Arme und/oder die Oberkörpermuskulatur.The mechanical user interface is the place of force interaction. Handles are preferably used as the mechanical user interface. This applies in particular to training the arms and/or upper body muscles.

In weiteren Ausführungsvarianten und für das Training mit besonderen Übungen können die Griffe durch Stangen, Bänder oder spezielle mechanische Konstruktionen ergänzt und/oder ersetzt werden.In other variants and for training with special exercises, the handles can be supplemented and/or replaced by bars, bands or special mechanical constructions.

Als kinematische Struktur bezeichnet man die Anordnung aus Gliedern und Gelenken, die Bewegungen und Kräfte/Momente zwischen der Antriebstechnik und der mechanischen Nutzerschnittstelle überträgt.The kinematic structure is the arrangement of links and joints that transmits movements and forces/torques between the drive technology and the mechanical user interface.

Das Krafttrainingsgerät kann über eine kinematische Struktur verfügen, die Bewegungen der mechanischen Nutzerschnittstelle auf festgelegten Bahnen (Trajektorien) erlaubt.The strength training device can have a kinematic structure that allows movements of the mechanical user interface on defined paths (trajectories).

Vorteilhaft ist allerdings eine kinematische Struktur mit mindestens zwei mechanischen Freiheitsgraden dergestalt, dass sie einerseits die Ausführung verschiedener Übungen mit dem gleichen Krafttrainingsgerät ermöglicht und sie andererseits die Bewegungen an die Anatomie des Nutzers, d.h. an Körpergröße und Arm- und/oder Beinlängen anpassen kann.However, a kinematic structure with at least two mechanical degrees of freedom is advantageous in that, on the one hand, it enables different exercises to be performed with the same strength training device and, on the other hand, it can adapt the movements to the anatomy of the user, i.e. to body size and arm and/or leg lengths.

In einer Vorzugslösung spannen zwei mechanische Freiheitsgrade eine Ebene auf, die beim Training mit der so genannten sagittalen Ebene des Nutzers zusammenfällt (Medianebene, die den Körper gedanklich in eine linke und rechte Hälfte aufteilt).In a preferred solution, two mechanical degrees of freedom span a plane that coincides with the so-called sagittal plane of the user during training (median plane that mentally divides the body into left and right halves).

Für die mechanische Umsetzung der kinematischen Struktur ist es besonders vorteilhaft, diese aus Starrkörpern aufzubauen. Aus den Gelenkwinkeln und den bekannten Gliederlängen folgt dann eindeutig die Position und ggf. die Orientierung der mechanischen Nutzerschnittstelle. Die Kombination aus Position und Orientierung bezeichnet man auch als die Pose.For the mechanical implementation of the kinematic structure, it is particularly advantageous to construct it from rigid bodies. The position and possibly the orientation of the mechanical user interface then clearly follows from the joint angles and the known link lengths. The combination of position and orientation is also known as the pose.

Unter der Maschinenkonfiguration versteht man den Satz an kinematischen Größen wie Winkel und Längen, die die Positionen und Orientierung der einzelnen Glieder und Gelenke sowie auch insbesondere die Position und/oder Orientierung der mechanischen Nutzerschnittstelle in Bezug auf ein geeignetes Koordinatensystem beschreiben. Das Koordinatensystem wählt man üblicherweise als einen ortsfesten Punkt des Krafttrainingsgeräts.The machine configuration is understood as the set of kinematic variables such as angles and lengths, which determine the positions and orientation of the individual links and joints as well as, in particular, special describe the position and/or orientation of the mechanical user interface in relation to a suitable coordinate system. The coordinate system is usually chosen as a stationary point of the strength training device.

Im Gegensatz zum nachfolgenden Maschinenzustand umfasst die Maschinenkonfiguration keine dynamischen Größen wie Geschwindigkeiten oder Drehraten und beschreibt demzufolge auch keine dynamischen Vorgänge.In contrast to the following machine status, the machine configuration does not include any dynamic variables such as speeds or rotation rates and therefore does not describe any dynamic processes.

Unter dem Maschinenzustand versteht man einen minimalen Satz an Variablen, der zusätzlich auch den dynamischen Zustand der kinematischen Struktur eindeutig beschreibt.The machine state is a minimal set of variables that also clearly describes the dynamic state of the kinematic structure.

Diesen Satz an Variablen bezeichnet man auch als den Zustandsvektor.This set of variables is also called the state vector.

Bei einem mechanischen System benötigt man für die eindeutige Beschreibung je unabhängigem mechanischen Freiheitsgrad zwei Zustände.In the case of a mechanical system, two states are required for each independent mechanical degree of freedom for the unambiguous description.

Bei einem translatorischen Freiheitsgrad ist eine geeignete und offensichtliche Wahl die Verwendung der Position und Geschwindigkeit. Bei einem rotatorischen Freiheitsgrad sind dies entsprechend Winkel und Winkelgeschwindigkeit.With a translational degree of freedom, a convenient and obvious choice is to use position and velocity. In the case of a rotational degree of freedom, these are accordingly angle and angular velocity.

Für die Regelung der Krafttrainingsgeräts sind dabei zwei mathematische Darstellungsformen üblich:

Die Darstellung im so genannten Arbeitsraum beschreibt die Bewegung der mechanischen Nutzerschnittstelle im kartesischen Raum.

Two mathematical forms of representation are common for controlling the strength training device:

The representation in the so-called workspace describes the movement of the mechanical user interface in Cartesian space.

Die Darstellung im Gelenkraum nutzt üblicherweise Winkel und Winkelgeschwindigkeiten der kinematischen Struktur.The representation in joint space usually uses angles and angular velocities of the kinematic structure.

Die Umrechnungen (Transformationen) für die kinematischen und dynamischen Zusammenhänge zwischen Arbeits- und Gelenkraum werden beschrieben durch die Direkte Kinematik und Inverse Kinematik sowie durch die Direkte Dynamik und die Inverse Dynamik.The conversions (transformations) for the kinematic and dynamic relationships between the working and joint space are described by direct kinematics and inverse kinematics as well as by direct dynamics and inverse dynamics.

Die Erweiterung von Maschinenzustand um die die Kraftinteraktion beschreibenden Größen nennen wir erweiterten Maschinenzustand.We call the extension of the machine state by the quantities describing the force interaction extended machine state.

Wie bereits erläutert, beschreibt die Kraftinteraktion die Kraftwechselwirkung zwischen Nutzer und Krafttrainingsgerät.As already explained, the force interaction describes the force interaction between user and strength training device.

Im einfachsten Fall ist das die Kraft in Amplitude (Intensität) und Wirkrichtung (zum Nutzer hin, vom Nutzer weg).In the simplest case, this is the force in amplitude (intensity) and direction of action (towards the user, away from the user).

Vorteilhaft ist die zusätzliche Kenntnis der vektoriellen Aufspaltung der Kraft, z.B. in einer Beschreibung durch Koordinaten des Arbeitsraums. Man spricht dann vom Kraftvektor.Additional knowledge of the vectorial splitting of the force is advantageous, e.g. in a description using coordinates of the working space. One then speaks of the force vector.

Vorzugsweise liegen die Kraftinteraktion bzw. die Kraftvektoren sowohl für die linke als auch für die rechte Seite vor, sodass sich daraus Rückschlüsse ziehen lassen auf Übungsausführung und Körperhaltung des Nutzers.The force interaction or the force vectors are preferably available for both the left and the right side, so that conclusions can be drawn from this about the execution of the exercise and the posture of the user.

Der erweiterte Maschinenzustand kann in einer besonderen Ausführungsform also auch Zustände des Nutzers (z.B. Körperposition und -haltung) beinhalten.In a special embodiment, the extended machine state can also contain states of the user (e.g. body position and posture).

Bei der Beschreibung von Sollwerten für die Kräfte lässt sich meist eine Abhängigkeit der Amplitude und der Geschwindigkeit vom Maschinenzustand oder dem erweiterten Maschinenzustand angeben.When describing setpoint values for the forces, a dependency of the amplitude and the speed on the machine status or the extended machine status can usually be specified.

Eine Übung beschreibt die wiederholte Abfolge von Bewegungen und Wechselwirkungen zum Zwecke des Trainings einer bestimmten Muskelgruppe. Bekannte Mehrgelenksübungen sind etwa die Brustpresse, Schulterpresse, das Kreuzheben, das Latziehen und die Kniebeuge. Darüber hinaus sind weitere Duzende von Übungen bekannt und sportmedizinisch anerkannt.An exercise describes the repeated sequence of movements and interactions for the purpose of training a specific muscle group. Common compound exercises include the chest press, shoulder press, deadlift, lat pulldown, and squat. In addition, dozens of other exercises are known and recognized by sports medicine.

Meist lässt sich eine Übung in charakteristische Übungsphasen unterteilen, z.B. in die so genannte konzentrische und die exzentrische Phase, die die Kraftwirkungsentfaltung des aktuell primär trainierten Muskels beschreibt.An exercise can usually be divided into characteristic exercise phases, e.g. into the so-called concentric and eccentric phase, which describes the development of the force effect of the currently primarily trained muscle.

Um die Muskeln in jeder Phase gemäß dem Leistungsvermögen zu beanspruchen, stellt man in der exzentrischen Phase häufig höhere Widerstände ein. Dies trägt der Tatsache Rechnung, dass menschliche Muskeln über Kraftreserven in der exzentrischen Phase verfügen. Vereinfacht dargestellt, kann man eine größere Last kontrollierter ablassen als diese (in der konzentrischen Phase der Muskelbeanspruchungen) anheben.In order to use the muscles in each phase according to the capacity, one often sets higher resistances in the eccentric phase. This takes into account the fact that human muscles have power reserves in the eccentric phase. To put it simply, a larger load can be lowered in a more controlled manner than it can be lifted (in the concentric phase of muscle strain).

Die Übungssituation ist eine weitere Detailierungsstufe der Übung bzw. Übungsphase. Eine Übungsphase lässt sich im Allgemeinem in eine Abfolge von Übungssituationen unterteilen, die einen definierten Bereich des Maschinenzustands oder des erweiterten Maschinenzustands repräsentieren. Für den Fall der korrekten Übungsausführung ist die Beschreibung einer Übungsphase mit Hilfe von etwa 20 Übungssituationen oft ausreichend, die man etwa gleichverteilt aus der Übungsphase auswählt. Für die Beschreibung irregulärer Ausführungen (z.B. falsche Ausführung, falsche Körperhaltung) ist es zweckmäßig, eine weitere Zahl von Übungssituationen zu nutzen.The exercise situation is a further level of detail of the exercise or exercise phase. A training phase can generally be broken down into a sequence of training situations that represent a defined area of the machine state or the extended machine state. If the exercise is carried out correctly, it is often sufficient to describe an exercise phase with the help of around 20 exercise situations, which are roughly evenly distributed from the exercise phase. For the description of irregular executions (e.g. wrong execution, wrong posture) it is convenient to use a further number of practice situations.

Zusammenfassend kommen damit im Rahmen der vorliegenden Erfindung folgende Termini Technici zum Einsatz, die den Detailierungsgrad hinsichtlich Übung, Krafttrainingsgerät und Kraftinteraktion beschreiben:

▪ Zur Beschreibung der Übung: a) Übung bzw. Übungsart (z.B. Schulterpresse), b) Übungsphase (z.B. konzentrische Phase) c) Übungssituation (z.B. Hubposition in Prozent zum Gesamthub)
▪ Zur Beschreibung des Krafttrainingsgeräts: a) Maschinenkonfiguration (rein kinematisch), b) Maschinenzustand (kinematisch und dynamisch), c) erweiterter Maschinenzustand (umfasst zusätzlich Größen der äußeren Krafteinwirkung auf das Krafttrainingsgerät)
▪ Zur Beschreibung der Kraftinteraktion zwischen dem Krafttrainingsgerät und der trainierenden Person: a) Amplitude und Wirkrichtung (z.B. 500 Newton vom Nutzer in Richtung Krafttrainingsgerät), b) Kraftvektor (beinhaltet zusätzlich zu a) die Aufspaltung z.B. in vertikaler und horizontaler Richtung), c) Kraftverteilung (beinhaltet zusätzlich die Aufspaltung in die vom Nutzer an unterschiedlichen Stellen eingebrachten Kräfte, z.B. über die linke und rechte Seite des Krafttrainingsgeräts)

In summary, the following technical terms are used within the scope of the present invention, which describe the level of detail with regard to exercise, strength training equipment and strength interaction:

▪ To describe the exercise: a) exercise or type of exercise (e.g. shoulder press), b) exercise phase (e.g. concentric phase) c) exercise situation (e.g. lift position as a percentage of the total lift)
▪ To describe the strength training device: a) machine configuration (purely kinematic), b) machine condition (kinematic and dynamic), c) extended machine condition (includes additional quantities of external forces acting on the strength training device)
▪ To describe the force interaction between the strength training device and the person exercising: a) amplitude and direction of action (e.g. 500 Newtons from the user in the direction of the strength training device), b) force vector (in addition to a) includes the splitting, e.g. in vertical and horizontal direction), c) Force distribution (also includes the breakdown into the forces applied by the user at different points, e.g. via the left and right side of the strength training device)

Um die zuvor eingeführten Maschinenzustände oder erweiterten Maschinenzustände zu erfassen, ist das Krafttrainingsgerät mit Sensor-Technologien ausgestattet.The strength training device is equipped with sensor technologies in order to record the previously introduced machine states or advanced machine states.

Neben der mechanischen Nutzerschnittstelle kommt der visuellen Nutzerschnittstelle (auch Frontend) eine besondere Rolle zu.In addition to the mechanical user interface, the visual user interface (also frontend) plays a special role.

Denkbare Ausführungen sind Anzeigeeinheiten wie Bildschirme, Berührbildschirme und Projektionen.Conceivable designs are display units such as screens, touch screens and projections.

Bei der Ausführung als Berührbildschirm kann die visuelle Nutzerschnittstelle gleichzeitig als Eingabegerät dienen, mit dem der Nutzer zum Beispiel Übungen auswählt und parametrisiert.When implemented as a touch screen, the visual user interface can simultaneously serve as an input device with which the user selects and parameterizes exercises, for example.

Der Kern der vorliegenden Erfindung umfasst die virtuelle und visuelle Nachbildung der an einem zuvor beschriebenen Krafttrainingsgerät trainierenden Person auf einer visuellen Nutzerschnittstelle in Form eines grafischen Stellvertreters (Avatar). The core of the present invention comprises the virtual and visual simulation of the person exercising on a previously described strength training device on a visual user interface in the form of a graphic representative (avatar).

Der Nutzer erhält damit eine unmittelbare, verbildlichte Präsentation der aktuellen Übungssituation, in der sie/er sich leicht wiederfindet. Vorzugsweise und besonders vorteilhaft und intuitiv ist die Visualisierung in der Eigenperspektive des Nutzers.The user thus receives an immediate, illustrated presentation of the current exercise situation, in which he/she can easily find himself/herself. The visualization in the user's own perspective is preferably and particularly advantageous and intuitive.

Es sind dann keine Diagramme / Messchriebe oder andere abstrakte Ersatzvisualisierungen im Hinblick auf die eigene Übungssituation zu interpretieren.Then there are no diagrams / measurement charts or other abstract substitute visualizations to be interpreted with regard to your own exercise situation.

Die eindeutige Rekonstruktion der Übungssituation benötigt mindestens die aktuelle Maschinenkonfiguration und die Übungsphase der aktuellen Übung. Genauigkeitsverbesserungen lassen sich gegebenenfalls durch Kenntnis des Maschinenzustands erzielen, der neben der aktuellen Maschinenkonfiguration auch Informationen zur Dynamik beinhaltet. Ferner können auch die am Krafttrainingsgerät und die aufgrund der Interaktion zwischen Nutzer und Krafttrainingsgerät auftretenden Kräfte zur Anwendung kommen (erweiterter Maschinenzustand).The clear reconstruction of the exercise situation requires at least the current machine configuration and the exercise phase of the current exercise. If necessary, improvements in accuracy can be achieved through knowledge of the machine status, which, in addition to the current machine configuration, also contains information on the dynamics. Furthermore, the forces occurring on the strength training device and due to the interaction between the user and the strength training device can also be used (extended machine state).

Um den Grad der Immersion zu erhöhen, kann der Avatar Eigenschaften der nachzubildenden Person annehmen, zum Beispiel in Form von Aussehen, Körperdimensionen und/oder weiteren personalisierenden Elementen. Diese Eigenschaften können aus verschiedenen Quellen stammen, beispielsweise durch manuelle Angaben, Abschätzungen anhand Daten aus einem nutzerspezifischen Einlernen der Maschine, Übertragung der Daten aus einer externen Quelle oder eine automatische Erkennung durch Bildverarbeitung eines Kamerabildes.In order to increase the degree of immersion, the avatar can take on characteristics of the person to be simulated, for example in the form of appearance, body dimensions and/or other personalizing elements. These properties can come from various sources, for example through manual information, estimates based on data from user-specific teaching of the machine, transmission of the data from an external source or automatic recognition through image processing of a camera image.

Anstatt der Nachbildung der trainierenden Person selbst ist es denkbar, eine andere Person als Avatar darzustellen, wie beispielsweise einen Trainer oder eine berühmte Persönlichkeit, um das Training besonders motivierend zu gestalten.Instead of replicating the training person himself, it is conceivable to represent another person as an avatar, such as a coach or a celebrity, in order to make the training particularly motivating.

Zusätzliche Merkmale sollen dem Nutzer einen einfachen Vergleich von Soll und Ist der Übungssituation ermöglichen und durch die visuelle Darstellung gewünschte Verhaltensänderungen oder erforderliche Handlungsanweisungen widerspiegeln.Additional features should enable the user to easily compare the target and actual situation of the exercise and reflect desired changes in behavior or necessary instructions through the visual representation.

Solche zusätzlichen Merkmale können sein:

- Ein weiterer und entsprechend erkennbarer Avatar, der die gewünschte Übungssituation visualisiert (ermöglicht den visuellen Soll-/Ist-Vergleich)
- Das Übereinanderlegen (Overlay) der eigenen Person (aufgenommen durch Kamera und ggf. digital verarbeitet) mit einem Soll-Avatar
- Textliche Handlungsanweisung, die an geeigneter Position mit geeignetem Schriftbild durch die visuelle Nutzerschnittstelle angeboten werden (z.B. auf dem Display erscheinen). Dies können insbesondere auch Anweisungen und Hinweise zur Ausführung und Körperhaltung sein. Diese Anweisung lassen sich durch geeignete Symbole oder Visualisierungen verstärken.
- Symbolische Hinweise zur gewünschten Kraftrichtung, -geschwindigkeit und - intensität:
- Im Hinblick auf die Visualisierung der Übungssituation hat sich ein Pfeil in Form einer Rutsche als besonders vorteilhaft erwiesen, der mit seiner Länge und Positionierung an der angebotenen visuellen Nutzerschnittstelle einerseits den Hub („stroke“) der Trainingsbewegung symbolisiert und andererseits mit der Pfeilspitze die Richtung der in der aktuellen Übungssituation erforderlichen Kraftwirkung. Auf dieser Rutsche gleiten zwei symbolisierte Gewichtsstücke, wobei das eine den aktuellen Zustand und das andere den Sollzustand visualisieren.
- Zusätzliche Rückmeldungen in Form von akustischen Signalen, beispielsweise als reine Signalbotschaften oder in Form von sprachlichen Rückmeldungen
- Zusätzliche Rückmeldungen in Form von haptischen Signalen, beispielsweise als Vibrationen an der mechanischen Nutzerschnittstelle oder durch gezielte Anpassung der Bewegungstrajektorie

Such additional features can be:

- Another and correspondingly recognizable avatar that visualizes the desired exercise situation (enables a visual target/actual comparison)
- The superimposition (overlay) of one's own person (recorded by camera and possibly digitally processed) with a target avatar
- Textual instructions that are offered at a suitable position with a suitable typeface through the visual user interface (eg appear on the display). In particular, this can also include instructions and information on execution and posture be. This instruction can be reinforced by suitable symbols or visualizations.
- Symbolic references to the desired direction, speed and intensity of force:
- With regard to the visualization of the exercise situation, an arrow in the form of a slide has proven to be particularly advantageous, which with its length and positioning on the visual user interface on the one hand symbolizes the stroke ("stroke") of the training movement and on the other hand with the arrowhead the direction of the force required in the current exercise situation. Two symbolized weights slide on this slide, one visualizing the current state and the other the target state.
- Additional feedback in the form of acoustic signals, for example as pure signal messages or in the form of verbal feedback
- Additional feedback in the form of haptic signals, for example as vibrations at the mechanical user interface or through targeted adjustment of the movement trajectory

Die Aufmerksamkeit des Nutzers richtet sich im Allgemeinen auf die Orte der Interaktion/Wechselwirkung mit dem Krafttrainingsgerät. Neben der visuellen Nutzerschnittstelle ist dies vor allem die mechanische Nutzerschnittstelle, z.B. die Griffe.The user's attention is generally focused on the sites of interaction/interaction with the strength training machine. In addition to the visual user interface, this is primarily the mechanical user interface, e.g. the handles.

In einer weiteren Offenbarung der Erfindung wird daher vorgeschlagen, auch die Griffe für visuelle Hinweise an den Nutzer zu verwendet. Diese Erfindung kann gemeinsam mit dem Avatar, aber auch unabhängig davon genutzt werden.In a further disclosure of the invention, it is therefore proposed to also use the handles for visual indications to the user. This invention can be used together with the avatar, but also independently.

Da die Griffe direkt oder indirekt im Blickwinkel des Nutzers liegen, bietet sich entsprechende Lichteffekte an, die in einer Vorzugslösung in Form eines Lichtstreifens am Griff stattfinden. Unterschiedliche Rückmeldungen lassen sich durch unterschiedliche Modulationsformen darstellen. Dazu gehören die Variation in Farbe (rot, grün, blau, oder als Mischung der Grundfarben),
die Variation in Intensität / Helligkeit und
die Variation im zeitlichen Verlauf (z.B. Blinkfrequenz, Pulsieren).Since the handles are directly or indirectly in the user's field of vision, there are appropriate lighting effects that take place in a preferred solution in the form of a strip of light on the handle. Different feedback can be represented by different forms of modulation. These include the variation in color (red, green, blue, or as a mixture of the primary colors),
the variation in intensity/brightness and
the variation over time (e.g. flashing frequency, pulsing).

Typische Beispiele für bestimmenden Größen für die Art der Modulation sind:

• Der Betriebszustand des Krafttrainingsgeräts, zum Beispiel a) Krafttrainingsgerät ist in Nutzung, b) Krafttrainingsgerät ist nicht in Nutzung, aber betriebsbereit oder c) es liegt ein Fehlerfall vor
• Art der Übung, die aktuelle Übungsphase und / oder die aktuelle Übungssituation
• Der Maschinenzustand und/oder der erweiterte Maschinenzustand
• Die Kraftinteraktion in Intensität, Richtung, Verteilung (links/rechts)
• Darstellung von Soll- und/oder Istwerten der aufgeführten Merkmale

Typical examples of determining variables for the type of modulation are:

• The operating status of the strength training device, for example a) strength training device is in use, b) strength training device is not in use but is operational or c) there is an error
• Type of exercise, the current exercise phase and/or the current exercise situation
• The machine status and/or the extended machine status
• The force interaction in intensity, direction, distribution (left/right)
• Representation of target and/or actual values of the listed characteristics

Figurenlistecharacter list

1 shows in a block diagram the interactions of the user when using a modern strength training device as well as the energy and information flows that occur,
2 for example, the inventive visual real-time simulation of the user exercising on the strength training device with the help of an avatar,
3 for example, the expansion of the avatar according to the invention with visualized instructions for correct execution of the exercise,
4a and 4b for example, the inventive visual real-time simulation of the user training on the strength training device with the help of an avatar with visualized instructions for correct posture during the exercise,
5a and 5b a light strip on the handles according to the invention to provide visual feedback by modulating the light strip.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.Identical elements or elements with the same function are provided with the same reference numbers in the figures.

1 zeigt ein Blockschaltbild zur Interaktion des Nutzers 100 mit dem Krafttrainingsgerät 200 sowie einzelne Prozessschritte der Datenverarbeitung. Der Nutzer 100 steht während des Trainings in Wechselwirkung mit dem Krafttrainingsgerät 200, wobei die Interaktion zwei Formen umfasst. 1 shows a block diagram of the interaction of the user 100 with the strength training device 200 and individual process steps of data processing. The user 100 interacts with the strength training device 200 during exercise, the interaction taking two forms.

Die mechanische Interaktion über die mechanische Nutzerschnittstelle 101 ist die Wechselwirkung des Nutzers mit der kinematischen Struktur 201 des Krafttrainingsgeräts 200.The mechanical interaction via the mechanical user interface 101 is the interaction of the user with the kinematic structure 201 of the strength training device 200.

Zu der kinematischen Struktur zählen die grundlegenden Elemente wie Motoren, Getriebe und Gestänge. Bei der Interaktion über die mechanische Nutzerschnittstelle 101 treten somit nennenswerte Energieflüsse auf.The kinematic structure includes the basic elements such as motors, gears and linkages. Significant energy flows thus occur during interaction via the mechanical user interface 101 .

Im Gegensatz dazu steht bei der zweiten Form der Interaktion über die visuelle Nutzerschnittstelle 102 mehr der Informationsfluss im Vordergrund und beschreibt die Wechselwirkung des Nutzers 100 mit der Anzeigeeinheit 203 (z.B. in Form eines Bildschirms, Berührbildschirms, Projektor, etc.). Die Anzeigeeinheit dient mindestens als Ausgabe- bzw. Anzeigegerät, um dem Nutzer 100 visuelles Feedback zur Übung, Übungsfortschritt, -ausführung und ähnliches zu präsentieren. Im Falle eines Berührbildschirms dient sie zugleich auch als Eingabegerät, etwa zur Auswahl und Parametrisierung von Übungen und Workouts (Zusammenstellung mehrerer Übungen). Andernfalls ist dieser Kanal anderweitig (durch Taster, Schalter, App-Schnittstelle, Sprachsteuerung, etc.) zu bewerkstelligen. Entsprechende Sensoren 202 messen relevante physikalische Größen, aus denen sich mittelbar oder unmittelbar Maschinenzustände oder erweiterte Maschinenzustände rekonstruieren lassen. Dazu gehören insbesondere Kräfte und Winkel, es können aber auch Motorströme und Positionen sein.In contrast, in the second form of interaction via the visual user interface 102, the flow of information is more in the foreground and describes the interaction of the user 100 with the display unit 203 (eg in the form of a screen, touch screen, projector, etc.). The display unit serves at least as an output or display device in order to present the user 100 with visual feedback on the exercise, exercise progress, execution and the like. In the case of a touch screen, it also serves as an input device, for example for selecting and parameterizing exercises and workouts (compilation of several exercises). Otherwise, this channel can be managed in some other way (by buttons, switches, app interface, voice control, etc.). Corresponding sensors 202 measure relevant physical quantities from which machine states or extended machine states can be reconstructed directly or indirectly. This includes in particular forces and angles, but it can also be motor currents and positions.

Die Datenverarbeitungseinheit 204 liest die Sensorwerte dann in analoger und/oder digitaler Form ein und verarbeitet diese mit der Sensordatenverarbeitung in Block 205. Damit steht der gesamte Maschinenzustand zur Verfügung, inklusive ggf. der vom Nutzer applizierten Kräfte und des Bewegungszustands des Krafttrainingsgeräts.The data processing unit 204 then reads the sensor values in analog and/or digital form and processes them with the sensor data processing in block 205. The entire machine status is thus available, including any forces applied by the user and the movement status of the strength training device.

Der Block 207 stellt die verarbeitende Logikeinheit dar. Dort ist die Programmierung des Verhaltens des Krafttrainingsgeräts verortet und beinhaltet etwa programmierte Zustandsmaschinen zur Erzeugung eines adäquaten und gewünschten Systemverhaltens zur Nutzerinteraktion. Die Regler-Kaskade in Block 206 (inkl. aller benötigten kinematischen und dynamischen Transformationen) stellt sicher, dass sich das reale System in der gewünschten Weise und sicher verhält. Ferner analysiert der Block 207 die Nutzerinteraktion und spürt ggf. Fehlbedienungen und/oder Anomalien auf, in dem gemessene mit erwarteten Zustandsverläufen verglichen werden.The block 207 represents the processing logic unit. The programming of the behavior of the strength training device is located there and contains, for example, programmed state machines for generating an adequate and desired system behavior for user interaction. The controller cascade in block 206 (including all required kinematic and dynamic transformations) ensures that the real system behaves in the desired manner and safely. In addition, block 207 analyzes the user interaction and, if necessary, tracks down operating errors and/or anomalies by comparing measured and expected state profiles.

Es findet ein umfassender Datenaustausch zwischen den Blöcken 207 und 208 statt. Block 208 steht dabei für das Backend und die Datenbank. Die lokale Verortung von Block 208 kann im Krafttrainingsgerät sein; es ist aber auch die Nutzung einer Cloud-Lösung möglich oder eine Aufteilung auf Gerät und Cloud.A comprehensive exchange of data between blocks 207 and 208 takes place. Block 208 stands for the backend and the database. The local location of block 208 may be in the strength training machine; however, it is also possible to use a cloud solution or split it between the device and the cloud.

Über die Anzeigeeinheit 203 schließt sich der Kreis.The circle closes via the display unit 203 .

Diesem kommt daher eine essenzielle Rolle zu, denn es erweitert die mechanische Nutzerschnittstelle 101 mit ihrer haptischen Interaktion um die visuelle Nutzerschnittstelle 102 in Form von Visualisierungen, Alarmmeldungen, Empfehlungen, Parametrisierungen, Mittel zur Zerstreuung und spielerische Elemente.This therefore plays an essential role, because it expands the mechanical user interface 101 with its haptic interaction by the visual user interface 102 in the form of visualizations, alarm messages, recommendations, parameterizations, means of distraction and playful elements.

Des Weiteren stellt Block 209 eine externe Schnittstelle zur Verfügung und ermöglicht den Zugang zu anderen Trainierenden, Trainern oder Dienstleistern mit digitalen Angeboten.Furthermore, block 209 provides an external interface and enables access to other trainees, trainers or service providers with digital offers.

2 zeigt den Nutzer 100 und beispielhaft die visuelle Echtzeit-Nachbildung des am Krafttrainingsgerät 200 trainierenden Nutzers in einer Eigenperspektive des Nutzers auf der Anzeigeeinheit 203 mit Hilfe eines Avatars 300. 2 shows the user 100 and, by way of example, the visual real-time simulation of the user exercising on the strength training device 200 in the user's own perspective on the display unit 203 with the aid of an avatar 300.

3 zeigt beispielhaft die visuelle Echtzeit-Nachbildung auf einem Bildschirm mit Hilfe eines Avatars 300. Die eindeutige Rekonstruktion der Übungssituation erfolgt mit Hilfe von Zustandsdaten des Krafttrainingsgerätes, zu denen die aktuelle Maschinenkonfiguration und die am Gerät und an der Interaktion mit dem Nutzer auftretenden Kräfte gehören. 3 shows an example of the visual real-time simulation on a screen with the help of an avatar 300. The unambiguous reconstruction of the exercise situation is carried out with the help of status data from the strength training device, which includes the current machine configuration and the forces occurring on the device and in the interaction with the user.

Ferner zeigt beispielhaft der Pfeil 301 die Richtung der in der aktuellen Übungssituation erforderlichen Kraftwirkung. Der Pfeil 301 ist beispielhaft in Form einer Rutsche ausgebildet, auf der die beiden virtuellen Gewichte 302 und 303 gleiten und die sich etwa durch Farbe und/oder Größe voneinander unterscheiden lassen. Das Gewicht 302 symbolisiert die Sollposition des Gewichts und das Gewicht 303 entsprechend die Istposition. Der Nutzer erkennt, dass sie/er Kraft und/oder Geschwindigkeit in Kraftrichtung erhöhen sollte.Furthermore, the arrow 301 shows the direction of the force required in the current exercise situation. The arrow 301 is in the form of a slide, for example, on which the two virtual weights 302 and 303 slide and which can be distinguished from one another, for example, by color and/or size. The weight 302 symbolizes the target position of the weight and the weight 303 corresponding to the actual position. The user realizes that she/he should increase force and/or speed in the direction of force.

4a zeigt beispielhaft eine Übungssituation während einer beispielhaften Kreuzhebeübung mit dem Gerät 200, bei der der Nutzer 100 an ihrer/seiner Körperhaltung Korrekturen vornehmen sollte. Auf der Anzeigeeinheit 203 wird dem Nutzer diese Information in Echtzeit mit Hilfe des Avatars 300 angezeigt. 4b zeigt eine Vergrößerung des relevanten Bildschirmausschnittes. Die Hinweise zur Körperhaltung werden hier durch textliche Handlungsanweisung 310 und eine geeignete Symbolik 311, hier in Form eines Pfeils mit Richtungsanzeige verstärkt. 4a FIG. 12 shows an example of an exercise situation during an example deadlift exercise with the device 200, in which the user 100 should make corrections to his/her posture. This information is displayed to the user in real time on the display unit 203 with the aid of the avatar 300 . 4b shows an enlargement of the relevant screen section. The instructions on posture are reinforced here by textual instructions 310 and suitable symbols 311, here in the form of an arrow showing the direction.

5a zeigt den Nutzer 100 und beispielhaft die visuelle Echtzeit-Nachbildung des am Kraftgerät 200 trainierenden Nutzers auf der Anzeigeeinheit 203 mit Hilfe eines Avatars 300. Ferner zeigt 5a das Gestänge als Teil der kinematischen Struktur 201 sowie die an dessen Enden montierten Sensor-Griffkombinationen 202, die der physikalischen Interaktion und der Erfassung der Nutzerkraft dienen. An diesen sind Lichtstreifen 220 integriert, die etwa durch LED-Streifen, ggf. mit geeigneten Diffusoren ausgestatten, ausgebildet sein können. Durch eine entsprechende Modulation der LEDs in Farbe, Intensität und im zeitlichen Verlauf (z.B. Blinkfrequenz, Pulsieren) werden dem Nutzer unterschiedliche, visuelle Rückmeldungen gegeben. Eine mögliche Implementierung ist die Nutzung von pulsierendem „Blau“ zur Signalisierung der Gerätebereitschaft, die Nutzung eines Lichtringes in „Grün“ im Normalbetrieb und die Nutzung der Signalfarbe „Rot“ bei Fehlfunktionen. 5b zeigt eine Detailierung der Sensor-Griffkombinationen 202 sowie des Lichtstreifens 220 am Beispiel des rechten Griffes. 5a shows the user 100 and, by way of example, the visual real-time simulation of the user exercising on the power device 200 on the display unit 203 with the aid of an avatar 300. FIG 5a the linkage as part of the kinematic structure 201 and the sensor-handle combinations 202 mounted at its ends, which are used for physical interaction and to record the user's power. At these light strips 220 are integrated, for example by LED strips, possibly with suitable Dif equipped with fusors, can be trained. A corresponding modulation of the LEDs in colour, intensity and over time (e.g. flashing frequency, pulsing) gives the user different visual feedback. A possible implementation is the use of pulsating "blue" to signal that the device is ready, the use of a "green" light ring in normal operation and the use of the signal color "red" in the event of malfunctions. 5b shows a detail of the sensor-handle combination 202 and the light stripe 220 using the example of the right hand grip.

Die Lichtstreifen lassen sich links und rechts unterschiedlich modulieren. Damit kann man dem Nutzer neben Informationen und Anweisung zu Kraftintensität und - richtung auch solche zur-verteilung mitteilen, z.B. wenn sich die Kraftwirkung links und rechts zu stark voneinander unterscheiden.The light strips can be modulated differently on the left and right. In addition to information and instructions on force intensity and direction, the user can also be given information about the distribution, e.g. if the force effect on the left and right differs too much from each other.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102019205676 [0007]
US202117319386 [0007]
DE 102016008348 [0013]
WO 2014/040660 A1 [0014]

Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent Literature Cited

PCT/DE2021/000116 [0008]

Claims

Method for visualizing an exercise execution of a person exercising (100) on a strength training machine (200), the person exercising (100) being represented graphically by an avatar (300) by means of a display unit (203), in particular the strength training machine (200), wherein the avatar (300) is displayed as a function of a machine configuration that describes the kinematics of the strength training machine (200), an exercise that is currently being carried out and an exercise phase.

procedure after claim 1 , characterized in that the avatar (300) is displayed as a function of a machine state that includes the machine configuration and is expanded by the dynamics of the strength training machine (200).

procedure after claim 1 or 2 , characterized in that the avatar (300) is also displayed as a function of at least one force occurring as a result of a force interaction between the strength training machine (200) and the person exercising (100).

procedure after claim 3 , characterized in that the at least one force is defined by its amplitude and its effective direction and/or its force vector.

procedure after claim 3 or 4 , characterized in that the at least one force comprises a left force occurring on the left side of the strength training machine (200) and a right force occurring on the right side of the strength training machine (200), the avatar (300) depending on a force distribution of the left and right force is shown.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the avatar (300) is also displayed as a function of a current exercise situation.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that for the representation of the avatar (300) sensor data, in particular from the measurement of the machine configuration and / or the machine state and / or the at least one of the force interaction between the strength training machine (200) and the exercising Person (100) occurring force, in particular its amplitude and its effective direction and / or its force vector and / or its force distribution, and / or data from image processing are used.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the display unit (203) is a screen, in particular a touch screen, and/or a projector.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the physical dimensions and length ratios of the avatar (300) depend on the physical dimensions and length ratios of the training person (100).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that incorrect postures and/or incorrect executions by the training person (100) are recognized and a correction recommendation is visualized by means of the avatar (300).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the avatar (300) is displayed in real time and/or as a recording for subsequent analysis.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a camera image of the person exercising (100) and the avatar (300) are visually superimposed.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the avatar (300) is shown from the personal perspective of the training person (100).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that further feedback takes place in the form of textual and/or symbolic and/or haptic and/or acoustic signals.

Visual light feedback unit on a strength training machine (200), characterized in that at least one light source is placed in the vicinity of the sensor-handle combination (202) and that different visual feedback signals are sent to a the strength training machine (200) training person (100) are communicable.

Visual light feedback unit after claim 15 , characterized in that the at least one light source comprises a light strip formed from LEDs and suitably arranged diffusers on the sensor-handle combination (202).