DE102021100961A1 - System zur Unterstützung der Übungsausführung an einem Krafttrainingsgerät - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System (1) zur Unterstützung der Übungsausführung an einem Krafttrainingsgerät (2), wobei das Krafttrainingsgerät (2) über mindestens ein Zug- und/oder Drückmittel (20) verfügt, welches entgegen einem Gewicht (21) in mindestens eine Richtung beweglich ist, wobei das System (1) mindestens einen Kraft- oder Gewichtssensor (10) zur Ermittlung des an dem mindestens einen Zug- oder Drückmittel (20) vorgesehenen oder eingestellten Gewichts sowie mindestens einen Kraft-, Richtungs-, Drehzahl- und/oder Geschwindigkeitssensor (11) zur Ermittlung der Ausführungskraft-, Drehzahl und/oder Ausführungsgeschwindikeit des Nutzers umfasst, und die durch die Sensoren (10, 11) ermittelten Werte an eine Steuereinheit (12) übermittelt werden. Das erfindungsgemäße System (1) ist dadurch gekennzeichnet, dass an dem System (1) mindestens ein Antrieb (13) zur Anordnung an dem mindestens einen Zug- und/oder Drückmittel (20) und/oder an dem Gewicht (21) oder an einer Gewichtsaufnahme und/oder an einem Seilzug des Krafttrainingsgeräts (2) vorgesehen ist, mittels dem bei Unter- oder Überschreitung festgesetzter oder festzusetzender Grenzwerte durch die ermittelten Werte durch die Steuereinheit das Gewicht (21) unterstützend gezogen, angehoben, abgefangen und/oder auf sonstige Weise aktiv beeinflusst wird.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Unterstützung der Übungsausführung an einem Krafttrainingsgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Krafttrainingsgerät mit einem solchen System. Als Krafttrainingsgeräte seien nachstehend jegliche erdenklichen Krafttrainingsgeräte oder Krafttrainingsmaschinen zur Kräftigung der Muskulator und/oder zu anderen Trainingszwecken verstanden, die über mindestens ein Zug- und/oder Drückmittel verfügen, welches entgegen einem Gewicht in mindestens eine Richtung beweglich ist.
  • Stand der Technik
  • Krafttrainings- bzw. Fitnessgeräte mit Aufnahmen für Gewichte mit Führungen, Hebelarmen, Fußpedalen mit und/oder Seilrollen, sowie elektrische Geräte, bei denen ein definierter Widerstand als Gegenkraft wirkt, und bei denen Trainingsdaten, (Zeit, Kalorienverbrauch o.ä.) ausgewertet und angezeigt werden, sind aus dem Stand der Technik bekannt.
  • Bei den meisten elektrischen Geräten, die mit einem definierten bzw. veränderlichen Widerstand arbeiten, kommen elektromagnetische Motoren und/oder pneumatische bzw. hydraulische Zylinder zum Einsatz, die über einen Strom und/oder Spannung eine Kraft errechnen und diese Kraft als Widerstand bzw. Gegenkraft zum Trainieren verwenden. Diese Geräte verfügen nur über eine Kraftübertragung für beide Körperhälften zusammen, was zu fehlerhaften Daten und einem asymmetrischen Training führen kann. Diese Geräte übermitteln die errechneten Trainingsdaten an eine Bedieneinheit, die aus diesen Daten einen errechneten Verlauf des Trainings anzeigen.
  • Des Weiteren werden Daten wie Puls und Kalorienverbrauch erfasst und angezeigt, aber nicht ausgewertet oder kritische Werte berücksichtigt. Solche Geräte werden meistens für Kardiotraining oder Ausdauersport verwendet. Ein klassisches Krafttraining mit hohen Gewichten, können diese Geräte nicht bieten.
  • Nachteile der Erfindung
  • Die Nachteile der bereits bekannten Erfindungen bestehen darin, dass bei den Standardgeräten kein selbstständiges Training unter Verwendung des Maximalgewichts möglich ist. Ein Nutzer kann diese Geräte nicht ohne Gefahrenpotential nutzen oder benötigt die Hilfe eines Trainers oder anderen Nutzers.
  • Bei den elektrischen Geräten liegt der Nachteil in der Errechnung des Trainingswiderstands. Der Nutzer weiß nicht, wie viel Widerstand er tatsächlich zum Trainieren benutzt, er muss sich auf die angezeigten Werte im Display des Gerätes oder einer anderen Anzeige verlassen.
  • Ein weiterer Nachteil bei diesen Geräten besteht darin, dass beide Körperhälften z.B. Arme, Beine, Brust, gleichzeitig mit einem Widerstand trainiert werden, welche keine Fehlhaltungen berücksichtigt, und zu einem asymmetrischen Training bzw. Muskelaufbau führen kann. Ein weiterer Nachteil bei elektrischen Geräten ist in dem kontinuierlichen Stromverbrauch für die elektrischen Motoren während des Trainings zu sehen.
  • Darstellung der Erfindung
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu beseitigen und ein System zur Unterstützung der Übungsausführung an einem Krafttrainingsgerät zu schaffen, welches dem Nutzer das Gefühl eines konventionellen Trainings mit selbst gewählten Gewichten zu bietet, welches ihm aber auch ohne fremde Hilfe das Gefühl von Sicherheit und Unterstützung, sowohl bei Maximalgewicht als bei Muskelversagen bietet.
  • Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Systems sind in den abhängigen Unteransprüchen angegeben.
  • Das erfindungsgemäße System umfasst zunächst mindestens einen Kraft- oder Gewichtssensor zur Ermittlung des an dem mindestens einen Zug- oder Drückmittel vorgesehenen oder eingestellten Gewichts sowie mindestens einen Kraft-, Richtungs-, Drehzahl- und/oder Geschwindigkeitssensor zur Ermittlung der Ausführungskraft-, Drehzahl und/oder Ausführungsgeschwindikeit des Nutzers, wobei die durch die Sensoren ermittelten Werte an eine Steuereinheit übermittelt werden.
  • Erfindungsgemäß ist ein System der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Antrieb zur Anordnung an dem mindestens einen Zug- und/oder Drückmittel und/oder an dem Gewicht oder an einer Gewichtsaufnahme und/oder an einem Seilzug des Krafttrainingsgeräts vorgesehen ist, mittels dem bei Unter- oder Überschreitung festgesetzter oder festzusetzender Grenzwerte durch die ermittelten Werte durch die Steuereinheit das Gewicht unterstützend gezogen, angehoben, abgefangen und/oder auf sonstige Weise aktiv beeinflusst wird.
  • Die Anordnung eines solchen Antriebs kann in der Form erfolgen, dass ein Krafttrainingsgerät bereits an geeigneter Stelle mit einem solchen Antrieb ausgestattet ist oder dass eine nachträgliche Anordnung eines solchen Systems an einem bestehenden Krafttrainingsgerät erfolgt.
  • Hierzu können gemäß dem Stand der Technik bekannte Verfahren zur nachträglichen Anordnung eines Antriebs bspw. an einem Zug- und/oder Drückmittel, dem Gewicht oder an einer Gewichtsaufnahme und/oder an einem Seilzug eingesetzt werden, wobei es denkbar ist, dass zusätzliche Verbindungsmittel eingesetzt werden, die eine solche Verbindung an den entsprechenden Stellen ermöglichen. Eine beispielhafte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass ein Linearantrieb unterhalb oder oberhalb des Gewicht oder zwischen dem Seil oder der Kette und dem Gewicht oder zwischen dem Seil oder der Kette und dem Zug- und/oder Drückmittel oder direkt und ausschließlich an dem Zug- und/oder Drückmittel angeordnet ist, wobei die konkrete Ausführung bzw. Anordnung eines solchen Antriebs von Krafttrainingsgerät zu Krafttrainingsgerät durchaus variieren kann.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist mindestens ein Körpersensor vorgesehen, der biologische Daten (bspw. Herzfrequenz, Sauerstoffsättigung mit der NIRS-Methode (Nahinfrarotspektroskopie), EKG, Atmungsdaten, Hauttemperatur- oder Leitfähigkeit, etc.) des Nutzers ermittelt und an die Steuereinheit sendet. Der Körpersensor kann Teil des Systems sein oder das System es können externe Sensoren (Wearables, Uhren, Manschetten, Gehirnchips) über entsprechende Schnittstellen an die Steuereinheit angebunden werden.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, mindestens einen Nutzungssensor vorzusehen, der Haltungsparameter des Nutzers ermittelt und an die Steuereinheit sendet. Als Haltungsparameter seien bspw. die Körperhaltung des Nutzers, Synchronität der Gliedmaßen (bspw. der Hände an den Griffen) und deren Bewegungs- bzw. Ausführungsgeschwindigkeit gemeint. Besonders vorteilhaft ist der Nutzungssensor ein optischer Sensor ist, der hierbei die Körperhaltung des Nutzers durch optische Erfassung ermittelt und anschließend auswertet.
  • Als Leistungssensoren kommen Dünnfilmsensoren, Dehnungsmessstreifen, Biegebalken, Kraftmessdose an den Hebearmen, Geschwindigkeitssensoren, Drehzahlsensoren oder Richtungssensoren, an den Hebelarmen, den Linearführungen oder den Linearmotoren in Betracht. Die Kraft kann sowohl über Druck als auch über Zug gemessen werden.
  • Als Kraftsensoren/Kraftaufnehmer kommen vorliegend bspw. Dünnfilmsensoren, Dehnungsmessstreifen, Biegebalken, Kraftmessdose usw. in Betracht, wobei auch hier die Kraft sowohl über druck als auch über Zug gemessen werden kann.
  • Besonders vorteilhaft erkennen die Sensoren eine Fehlbeladung der Aufnahmen wenn z.B. die Aufnahmen unterschiedlich belastet werden, oder die Beladung vom eingegebenen Ausgangsgewicht abweicht, oder das Höchstgewicht überschritten wird.
  • Die Anordnung der aufgeführten Sensoren (Kraft-, Richtung-, Drehzahl-, usw.) kann auf unterschiedlichste Weise erfolgen. So können die Sensoren bspw. Bestandteil der Linearmotoren oder des Antriebs sein.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst das System vorzugsweise mindestens ein Ein- und Ausgabegerät, mittels dem der Nutzer seine Trainingsparameter eingeben kann und das die Trainings-, Geräte-, biologischen Daten und/oder die Haltungsparameter des Nutzers anzeigt. Als Ein- und Ausgabegerät kommen Displays mit Touchbedienung, Tablet-PCs, Smartphones, Monitore sowie holografische Displays, jeweils mit Sprachbedienung / Sprachausgabe in Betracht. Die Trainings-, Geräte-, biologischen Daten werden vorzugsweise in Echtzeit auf dem Ausgabegerät angezeigt und in einer visuell verständlichen Darstellung dem Nutzer zur Verfügung gestellt. Der Nutzer kann dabei in seiner Trainingsposition die Darstellung einsehen.
  • Die Steuereinheit wertet die durch die beschriebenen Sensoren ermittelten Daten permanent aus, Dabei steuert sie bei Unter- oder Überschreitung der Grenzwerte den Antrieb an und/oder korrigiert den Nutzer über das Ein- und Ausgabegerät in der Art der Trainingsausführung. Die Art und Weise der Unterstützung wird dabei vorzugsweise durch den Nutzer durch das vorausgewählte Programm ausgewählt. Die Gerätedaten können auch zu Wartungs- und Reparaturzwecken verwendet werden. Die Nutzerdaten können für jeden Benutzer individuell gespeichert und für die Auswertung z.B. für Trainer, Therapeuten und Fachärzte verwendet werden. Bei einer Langzeitmessung können so die Fortschritte beim Muskelaufbau ausgewertet und abgerufen werden. Die Steuereinheit erlaubt vorzugsweise auch den Fernzugriff z.B. für ein überwachendes Training (Belastungs-EKG) oder die Fernwartung des Antriebs und der Kalibrierung.
  • Die Grenzwerte können vom Benutzer vorzugsweise selbst in verschiedenen Modi festgelegt werden z.B.: Kraftunterstützung in % vom Ausgangsgewicht oder bei Geschwindigkeitsunter- oder Überschreitung oder bei einem Ungleichgewicht während des Trainings. Des Weiteren können Programme für die Grenzwerte auf Basis von wissenschaftlichen Daten vordefiniert werden um einen optimalen Muskelaufbau zu gewährleisten. Wenn ein überwachendes Training im Rahmen einer medizinischen Betreuung oder Rehabilitation nötig ist, können Programme für die Grenzwerte bspw. mithilfe einer App festgelegt und überwacht werden.
  • Ganz besonders vorteilhaft ist hierzu auch ferner mindestens ein interner und-/oder externer Datenspeicher vorgesehen, in dem sämtliche relevanten Nutzer- und/oder Gerätedaten verwaltet und/oder gespeichert werden und der Steuereinheit und/oder dem Ein- und Ausgabegerät Zugriff ermöglicht.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst das System ferner mindestens einen hand- und/oder fußbetätigbaren Taster oder Schalter zur anpassbaren Unterstützung der Trainingsparameter durch den Nutzer.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein weiteres System über eine oder mehrere Steuereinheiten synchronisierbar. Die Unterstützung des ersten Systems erfolgt dabei vorzugsweise nicht durch den ersten Nutzer, sondern sie wird mit Hilfe einer Kraftunterstützung über das zweite System (Partnergerät) realisiert, indem bspw. der zweite Nutzer gewichtsbelastete Hebelarme anhebt und so die Unterstützung auf dem Partnergerät ausgeführt wird. Der zweite Nutzer kann über den mindestens einen synchron arbeitenden Antrieb die Kraft bzw. fehlende Kraft des ersten Nutzers spüren und somit eine gefühlsbasierte Unterstützung anbieten. Die Steuereinheit überwacht dabei die Bewegungsabläufe um bei einer Zweckentfremdung oder im Notfall einzugreifen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein Notausknopf mit Notausfunktion vorgesehen. Als klassischer Notausknopf, Fußpedal und/oder als Gestik- oder sprachgesteuerte Funktion die dem Nutzer erlaubt das System in einer subjektiven Notsituation sicher abzuschalten. Ein Notaus kann auch über die Steuereinheit erfolgen, wenn beim Nutzer ein kritischer Zustand aufgrund der Auswertung der Körpersensoren festgestellt wird. Die Funktion unterbricht die Stromzufuhr, so dass die Elektromagneten (stromlos geschlossen) bspw. die Hebelarme in der gegenwärtigen Position arretieren und dem Nutzer die Möglichkeit geben, das Krafttrainingsgerät gefahrenlos zu verlassen. Die Arretierung wird vorzugsweise über Bolzen am Elektromagnet sowie einem Lochraster in den Führungen realisiert.
  • Figurenliste
  • Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Systems ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.
  • In der Zeichnung zeigt
    • 1 ein Krafttrainingsgerät mit einem System in einer vorteilhaften Ausführungsform in einer schematischen Ansicht.
  • Ausführung der Erfindung
  • Wie aus 1 ersichtlich, besteht das erfindungsgemäße System 1 zur Unterstützung der Übungsausführung an einem Krafttrainingsgerät 2, über mehrere Kraft- oder Gewichtssensoren 10 zur Ermittlung des an dem mindestens einen Zug- oder Drückmittel 20 vorgesehenen oder eingestellten Gewichts sowie mindestens einen Kraft-, Richtungs-, Drehzahl- und/oder Geschwindigkeitssensor 11 zur Ermittlung der Ausführungskraft-, Drehzahl und/oder Ausführungsgeschwindikeit des Nutzers, wobei es besonders vorteilhaft ist, ein Krafttrainingsgerät 2 bereits im Herstellungsprozess mit einem solchen System auszustatten, wobei das Krafttrainingsgerät 2 in der dargestellten Ausführungsform der Erfindung über mindestens ein als zwei Hebelarme ausgebildete Zug- und/oder Drückmittel 20 verfügt, welche entgegen einem Gewicht 21 in mindestens eine Richtung beweglich sind.
  • An dem Zug- und/oder Drückmittel 20 ist mindestens ein Linearantrieb 13 zur Anordnung an dem mindestens einen Zug- und/oder Drückmittel 20 und/oder an dem Gewicht 21 oder an einer Gewichtsaufnahme und/oder an einem Seilzug des Krafttrainingsgeräts 2 vorgesehen ist, wobei bei Vorliegen einer Drehbewegung an dem Krafttrainingsgerät 2 eine Einrichtung zur Umwandlung der Drehbewegung in eine lineare Bewegung vorgesehen ist.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Ansteuerung der Hebelarme 20 mittels zwei Linearantrieben jeweils separat für jede Körperhälfte. In manchen Fällen bzw. Gerätearten ist diese Art der Unterstützung nicht notwendig. Bei diesen Ausführungen werden beide Körperhälften gleichzeitig unterstützt und somit vorteilhafterweise nur ein Antrieb 13 verbaut.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    System
    10
    Kraft- oder Gewichtssensor
    11
    Kraft-, Richtungs-, Drehzahl- und/oder Geschwindigkeitssensor
    12
    Steuereinheit
    13
    Antrieb (Linearantriebe)
    14
    Körpersensor
    15
    Nutzungssensor
    16
    Ein- und Ausgabegerät
    17
    Datenspeicher
    2
    Krafttrainingsgerät
    20
    Zug- und/oder Drückmittel (Hebelarme)
    21
    Gewicht

Claims (10)

  1. System (1) zur Unterstützung der Übungsausführung an einem Krafttrainingsgerät (2), wobei das Krafttrainingsgerät (2) über mindestens ein Zug- und/oder Drückmittel (20) verfügt, welches entgegen einem Gewicht (21) in mindestens eine Richtung beweglich ist, wobei das System (1) mindestens einen Kraft- oder Gewichtssensor (10) zur Ermittlung des an dem mindestens einen Zug- oder Drückmittel (20) vorgesehenen oder eingestellten Gewichts sowie mindestens einen Kraft-, Richtungs-, Drehzahl- und/oder Geschwindigkeitssensor (11) zur Ermittlung der Ausführungskraft-, Drehzahl und/oder Ausführungsgeschwindikeit des Nutzers umfasst, und die durch die Sensoren (10, 11) ermittelten Werte an eine Steuereinheit (12) übermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass an dem System (1) mindestens ein Antrieb (13) zur Anordnung an dem mindestens einen Zug- und/oder Drückmittel (20) und/oder an dem Gewicht (21) oder an einer Gewichtsaufnahme und/oder an einem Seilzug des Krafttrainingsgeräts (2) vorgesehen ist, mittels dem bei Unter- oder Überschreitung festgesetzter oder festzusetzender Grenzwerte durch die ermittelten Werte durch die Steuereinheit das Gewicht (21) unterstützend gezogen, angehoben, abgefangen und/oder auf sonstige Weise aktiv beeinflusst wird.
  2. System (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Körpersensor (14) vorgesehen ist, der biologische Daten des Nutzers ermittelt und an die Steuereinheit (12) sendet.
  3. System (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Nutzungssensor (15) vorgesehen ist, der Haltungsparameter des Nutzers ermittelt und an die Steuereinheit(12) sendet.
  4. System (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Nutzungssensor (15) ein optischer Sensor ist, der die Körperhaltung des Nutzers ermittelt.
  5. System (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens ein Ein- und Ausgabegerät (16) umfasst, mittels dem der Nutzer seine Trainingsparameter eingeben kann und das die Trainings-, Geräte-, biologischen Daten und/oder die Haltungsparameter des Nutzers anzeigt.
  6. System (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein interner und-/oder externer Datenspeicher (17) vorgesehen ist, in dem sämtliche relevanten Nutzer- und/oder Gerätedaten verwaltet und/oder gespeichert werden und der Steuereinheit (12) und/oder dem Ein- und Ausgabegerät Zugriff ermöglicht.
  7. System (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens einen hand- und/oder fußbetätigbaren Taster oder Schalter zur anpassbaren Unterstützung der Trainingsparameter durch den Nutzer umfasst.
  8. System (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (13) ein Linearantrieb ist, der zur unterstützenden Anordnung an dem mindestens einen Zug- und/oder Drückmittel (20) und/oder an dem Gewicht (21) oder an einer Gewichtsaufnahme und/oder an einem Seilzug des Krafttrainingsgeräts (2) ausgebildet ist.
  9. System (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen einer Drehbewegung an dem Krafttrainingsgerät (2) eine Einrichtung zur Umwandlung der Drehbewegung in eine lineare Bewegung vorgesehen ist.
  10. Krafttrainingsgerät (2) mit einem System (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, das über mindestens ein Zug- und/oder Drückmittel (20) verfügt, welches entgegen einem Gewicht (21) in mindestens eine Richtung beweglich ist.
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WO1988007879A1 (en) 1987-04-13 1988-10-20 Fi. Ma Srl Electronic device to employ in machines for physical exercises to carry out resistance values with variable intensity
US20120058859A1 (en) 2009-03-03 2012-03-08 Automorphe Limited Automated weightlifting spotting machine

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