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Die Erfindung betrifft ein Trainingsgerät mit von der trainierenden Person durch Aufbringen einer Trainingskraft bewegbaren Krafteinleitungsmitteln, die unter der Einwirkung einer eine zum Bewegen der Krafteinleitungsmittel zu überwindende Gegenkraft aufbringenden Rückstelleinrichtung stehen, und mit einer Rückkopplungseinrichtung zur Kontrolle und mittels Ausgabemitteln erfolgender Rückmeldung der von der trainierenden Person erzeugten Trainingsgröße.
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Derartige Trainingsgeräte sind seit langem bekannt. Es sind beispielsweise häufig in Fitnessstudios vorhandene, für kardiovaskuläres Training geeignete Crosstrainer oder Ergometer zu nennen. Crosstrainer oder Ergometer besitzen Krafteinleitungsmittel in Form von Pedalen und/oder Handhebeln, mittels derer die trainierende Person gegen einen Widerstand Kraft einleitet. Der Widerstand ist veränderbar, beispielsweise im Falle eines Ergometers der Widerstand beim Treten der Pedale. Ferner weisen solche Crosstrainer oder Ergometer eine Rückkopplungseinrichtung auf, mit der sich die von der trainierenden Person aufgebrachte Trainingsgröße kontrollieren lässt, beispielsweise im Falle eines Ergometers die Watt-Zahl. Ferner ist es auch bekannt, abgespeicherte Trainingsprogramme ablaufen zu lassen, bei denen der Widerstand über die Dauer des Trainingsprogramms variiert. Diese Trainingsprogramme sind jedoch eindimensional und laufen nach einem bestimmten Muster an Widerstandsänderungen ab. Von der zu trainierenden Person ist also stets ein Trainingsprogramm auszuwählen, das sie oder gegebenenfalls ein Trainer für als geeignet erachtet. Eine Analyse des spezifischen Leistungsvermögens der trainierenden Person wird weder vor Beginn des Trainings noch während des Trainings vorgenommen.
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Letztendlich laufen bei den herkömmlichen Trainingsgeräten isolierte, gleichförmige Bewegungsmuster ab. Dieser Ansatz gewährt zwar in gewissem Umfang den Erhalt oder die Erhöhung der Muskelmasse durch eine Leistungssteigerung spezifischer Muskelgruppen, vernachlässigt hingegen das Zusammenspiel zwischen dem menschlichen Bewegungsapparat, der intrinsischen körpereigenen Information über Kraft, Haltung und Bewegung und der extrinsischen multisensorischen Information über die Trainingsumgebung.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Trainingsgerät der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das ein ganzheitliches, realitätsnahes motivationsförderndes Trainieren unter Einbeziehung der kognitiven Fähigkeiten der trainierenden Person erlaubt.
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Diese Aufgabe wird durch ein Trainingsgerät mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen dargestellt.
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Das erfindungsgemäße Trainingsgerät zeichnet sich dadurch aus, dass die Rückstelleinrichtung mindestens eine Kontraktionseinheit mit einem bei Fluidbeaufschlagung seines Schlauchinnenraums eine Längenkontraktion erfahrenden Kontraktionsschlauch aufweist, wobei der Schlauchinnenraum zum Hervorrufen der Gegenkraft mit einem unter einem über dem Atmosphärendruck liegenden Arbeitsdruck stehenden Arbeitsfluid beaufschlagbar ist, und wobei eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Fluidbeaufschlagung des Kontraktionsschlauchs in Abhängigkeit wenigstens einer Trainingsgröße vorgesehen ist.
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Das Trainingsgerät ist also fähig, die Körperhaltung der trainierenden Person und die von ihm/ihr erzeugten Trainingsgrößen zu ermitteln, zu kontrollieren und zu analysieren und darauf zu reagieren, indem es die Trainingsgrößen, die durch die Kontraktionseinheit am Bewegungsapparat der trainierenden Person erzeugt werden, über die Steuereinrichtung fließend variiert. Zu den erzeugten Trainingsgrößen zählen kinematische Trainingsgrößen und dynamische Trainingsgrößen. Die Trainingsgrößen umfassen beispielsweise auf die Krafteinleitungsmittel aufgebrachte Kraft, Energie, Leistung, Geschwindigkeit, mit der die Krafteinleitungsmittel bewegt werden, die Position der trainierten Körperpartie der trainierenden Person, beispielsweise der Kniewinkel eines Knies oder der Beugewinkel des Rumpfes. Selbstverständlich sind auch Kombinationen oben genannter Trainingsgrößen denkbar.
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Ein wichtiger Aspekt der Erfindung ist, dass bei dem Training die kognitiven Fähigkeiten der trainierenden Person mit einbezogen werden. Die trainierende Person muss also aktiv die zu trainierende Körperpartie aktivieren, um das Trainingsziel zu erreichen. Dabei werden das zentrale Nervensystem und auch das periphale Nervensystem geschult. Das Trainingsgerät ermöglicht also ein neuro-muskuläres Training. Das Zusammenspiel zwischen Gehirn und Körper der trainierenden Person wird gefördert. Die Kombination zwischen Kraft, Koordination und motorischem Lernen ermöglicht ein umfassendes Training, wodurch das Trainingsgerät insbesondere auch für die Neurorehabilitation einsetzbar ist.
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Die Fluiddruckbeaufschlagung des Kontraktionsschlauchs erlaubt eine stufenlose Einstellung des Widerstands. Das System ist ferner im Wesentlichen trägheitsfrei, sodass die Krafteinleitungsmittel direkt auf die trainierende Person beziehungsweise des an die Krafteinleitungsmittel angreifenden Körperteils ansprechen. Die minimale Trägheit erlaubt dem Trainierenden eine „freiere” Bewegung und vereinfacht oder beschleunigt somit motorisches Lernen.
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Durch die Rückkopplungseinrichtung erhält der Benutzer Rückmeldung zur erzeugten Trainingsgröße, die er dann zur Erzielung eines Trainingsziels, das beispielsweise in Form eines Trainingsprogramms hinterlegt sein kann, entsprechend durch Aktivieren der trainierten Körperpartie, beispielsweise Erhöhung der aufgebrachten Trainingskraft, variieren kann. Diese Variation ist mit den Kontraktionseinheiten im Wesentlichen verzögerungsfrei nachbildbar. Auch die Rückmeldung über die erzeugte Trainingsgröße ist im Wesentlichen verzögerungsfrei. Es findet eine bidirektionale Interaktion zwischen der trainierenden Person und dem Trainingsgerät statt. Ferner dient die Rückkopplungseinrichtung zur Diagnostik, beispielsweise zur Ermittlung verschiedener Leistungsformen, Koordination, Symmetrie, neuromuskuläre Ungleichheit zwischen verschiedenen Körperpartien, beispielsweise linkem und rechtem Bein oder dergleichen.
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In besonders bevorzugter Weise ist ein Prozessor bzw. CPU vorgesehen, auf dem verschiedene Trainingsprogramme abrufbar sind und der über eine Schnittstelle mit der Steuereinrichtung gekoppelt ist. Die Trainingsprogramme können auf den Prozessor geladen und abgespeichert werden. Alternativ wäre auch die Abspeicherung in einer Cloud denkbar. Bei der Schnittstelle kann es sich beispielsweise um eine drahtlose Schnittstelle, beispielsweise Infrarot- oder Funkschnittstelle handeln. Es ist jedoch auch eine kabelgebundene Schnittstelle möglich. Der Prozessor ist zweckmäßigerweise an Bord des Trainingsgerätes. Es ist jedoch auch möglich, einen externen Prozessor, der beispielsweise Bestandteil eines externen Rechners, beispielsweise Laptops, ist, zu verwenden.
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Bei den Trainingsprogrammen beziehungsweise der Trainings-Software handelt es sich um solche, die die kognitiven Fähigkeiten der trainierenden Person mit einbeziehen und/oder um solche, die ohne Einbeziehung des Gehirns der trainierenden Person Reflexe trainieren. Es handelt sich also insbesondere nicht um Trainingsprogramme solcher Art, bei denen lediglich der Widerstand über die Dauer des Trainingsprogramms variiert wird und dies von der trainierenden Person nachzuvollziehen ist, wie es beispielsweise bei Ergometern oder Crosstrainern der Fall ist, sondern die Trainingsprogramme erfordern die aktive Einbeziehung der kognitiven Fähigkeiten. Beispielsweise wäre es möglich, die Krafteinleitungsmittel als eine Art Steuermittel zu verwenden, wobei durch den linken Arm beziehungsweise die linke Hand beziehungsweise das linke Bein betätigbare linke Krafteinleitungsmittel zur Steuerung nach links oder alternativ nach rechts und durch den rechten Arm beziehungsweise die rechte Hand beziehungsweise das rechte Bein betätigbare rechte Krafteinleitungsmittel zur Steuerung nach rechts oder alternativ nach links eingesetzt werden können. Die aktive Steuerung der trainierenden Person erfolgt also durch Betätigen der entsprechend zugeordneten Krafteinleitungsmittel und zusätzlich noch durch die Intensität, beispielsweise mehr Kraft oder weniger Kraft, der erzeugten Trainingsgröße. Mit diesen Instrumenten ist es beispielsweise dann möglich, ein Trainingsprogramm abzuarbeiten, bei dem es auf Richtungswechsel ankommt.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung weist die Rückkopplungseinrichtung Messmittel zur Messung der von der trainierenden Person erzeugten Trainingsgröße auf. Die Messmittel können Sensoren, insbesondere Kraftsensoren, umfassen. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, Wegsensoren zu verwenden, die beispielsweise die Längenkontraktion der Kontraktionseinheit messen. Es ist auch möglich, einen Kraftsensor durch Einsatz eines Encoders bzw. Positionsgebers, eines Drucksensor und des mathematischen Modells der Kontraktionseinheit zu bilden.
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Besonders bevorzugt ist der Prozessor zum Vergleich der von der trainierenden Person erzeugten Trainingsgröße mit einer vorgegebenen Trainingsaufgabe eingerichtet. Daraus lässt sich dann ein Trainingsergebnis ableiten.
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In besonders bevorzugter Weise weist der Mikrocontroller einen Komparator auf, zum Vergleich der durch die trainierende Person aufgebrachten aktuellen Ist-Trainingsgröße mit einer vom Trainingsprogramm vorgegebenen Soll-Trainingsgröße, wobei der Komparator mit den Ausgabemitteln zur Ausgabe einer Abweichung der Ist-Trainingsgröße mit der Soll-Trainingsgröße gekoppelt ist. Dadurch erhält die trainierende Person eine Rückmeldung über die Abweichung der Ist-Trainingsgröße von der Soll-Trainingsgröße und daher Rückmeldung, wie weit sie vom Trainingsziel, also beispielsweise der Soll-Trainingsgröße, entfernt ist. Die Ist-/Soll-Trainingsgröße kann beispielsweise eine Ist-/Soll-Position sein.
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Es ist möglich, dass die zu einem aktuellen Zeitpunkt mittels eines Trainingsprogramms hinterlegte Soll-Trainingsgröße ein Absolutwert oder ein Wertebereich ist. Liegt im letzteren Fall die Ist-Trainingsgröße im Toleranzfeld, so kann die Rückmeldung in der Art erfolgen, dass das Trainingsziel erreicht ist.
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In besonders bevorzugter Weise enthält der Prozessor ein Diagnostikmodul mit Diagnostik-Software, über das qualitative Aussagen über das Training der trainierenden Person im Hinblick Trainingsqualität, Leistung und Fortschritt getroffen werden können.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung sind die Ausgabemittel als optische Ausgabemittel ausgebildet, die eine grafische Benutzeroberfläche aufweisen, wobei vorzugsweise die grafische Benutzeroberfläche einen Monitor, insbesondere Touch-Screen-Monitor, aufweist.
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In besonders bevorzugter Weise ist der Monitor zur Anzeige des aktuell ablaufenden Trainingsprogramms mit einem Verlauf der Soll-Trainingsgröße und einem Verlauf der Ist-Trainingsgröße sowie einem Maß für die Abweichung der Ist-Trainingsgröße von der Soll-Trainingsgröße eingerichtet. Der Monitor kann beispielsweise zur Anzeige von Trainings-Videos eingerichtet sein, bei denen von der trainierenden Person eine per Video visualisierte Trainingsstrecke zurückgelegt werden muss, die gegebenenfalls mit mehreren Richtungswechseln, die über die Krafteinleitungsmittel erzeugbar sind, ausgestattet ist. Hierbei kann vor allem auch die Abweichung und ein Maß der Abweichung angezeigt werden, sodass die trainierende Person zu jedem Zeitpunkt informiert ist, ob das Trainingsziel erreicht ist oder nicht. Als Maßstab bei Abweichungen kann beispielsweise eine Prozentzahl angezeigt werden.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Krafteinleitungsmittel zwei unabhängig voneinander bewegbare und jeweils mit einer zugeordneten Kontraktionseinheit gekoppelte Pedale auf. Dadurch, dass jedes Pedal mit einer separaten, zugeordneten Konstruktionseinheit gekoppelt ist, besteht eine Entkopplung der Pedale voneinander. Daher sind nicht nur unilaterale sondern auch asymmetrische Trainingsprotokolle möglich. Die Pedale ermöglichen das Trainieren der Bein- und Fußmuskulatur sowie des unteren Rumpfbereiches in jeder erdenklichen Weise. Es ist selbstverständlich möglich, auch andere, von Pedalen verschiedene Krafteinleitungsmittel einzusetzen, beispielsweise solche, die zur Aktivierung der Hüfte, der Wirbelsäule, der großen Wirbelmuskulatur oder des Schultergürtels dienen. Bei der Aktivierung des vorderen Schultergürtels können beispielsweise Handhebel eingesetzt werden, die ansonsten bei Butterfly-Maschinen zum Einsatz kommen.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung weist das Trainingsgerät einen Grundrahmen auf, an dem die Kontraktionseinheiten gelagert sind, die andererseits jeweils insbesondere über Übertragungsmittel mit den zugeordneten Pedalen gekoppelt sind. Die Kontraktionseinheiten sind also einerseits am Grundrahmen und andererseits am zugeordneten Pedal aufgehängt.
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In besonders bevorzugter Weise sind die Übertragungsmittel als Getriebe ausgebildet, wobei vorzugsweise ein Hebelgetriebe vorgesehen ist.
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Es ist beispielsweise möglich, die Pedale mit einer schwenkbar gelagerten Fußplatte auszustatten. Ferner ist es möglich, einen Pedalhubbegrenzer vorzusehen, um den Hubweg des Pedals zu begrenzen. Es ist möglich, den Pedalhub ganz individuell auf die Bedürfnisse der trainierenden Person einzustellen. Es ist beispielsweise möglich, ein über einen Motor angetriebenes adaptives Stoppersystem vorzusehen, das über die Steuereinrichtung eine automatische und individuelle Einstellung des Bewegungsausmaßes (Streckung-Beugung) erlaubt.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist ein am Grundrahmen mittels Verstellmitteln verstellbar gelagerter Sitz vorgesehen. Zweckmäßigerweise besitzt der Sitz eine Rückenlehne, deren Neigung sich verstellen lässt. Ferner lässt sich die Position des Sitzes in Bezug zu den Pedalen längs des Grundrahmens verstellen. Ferner ist auch noch eine Sitzhöhenverstellung vorgesehen. Somit ist es möglich, die optimale Sitzposition der trainierenden Person in Bezug zu den Pedalen einzustellen.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Trainingsgeräts,
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2 eine weitere perspektivische Darstellung von schräg oben des erfindungsgemäßen Trainingsgeräts von 1,
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3 eine nochmalige perspektivische Darstellung des Trainingsgeräts mit Blickwinkel von links,
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4 eine Seitenansicht des Trainingsgeräts von 1 und
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5 eine Vorderansicht des Trainingsgeräts von 1.
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Die 1 bis 5 zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Trainingsgeräts 11. Das Trainingsgerät 11 wird im Folgenden beispielhaft in Form eines solchen für das Kraft- beziehungsweise Widerstandstraining der Beine einer trainierenden Person erläutert. Über die aktive Beanspruchung der Beine beziehungsweise der Füße der trainierenden Person wird selbstverständlich auch der untere Rumpfbereich sowie das Herz-Kreislaufsystem trainiert. Ferner können die Reflexe und unter Einbeziehung der kognitiven Fähigkeiten das zentrale und periphale Nervensystem und dadurch die motorischen Fähigkeiten des Trainierenden trainiert werden.
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Das Trainingsgerät 11 besitzt einen Grundrahmen 12, an dem mehrere unterschiedliche Funktionseinheiten angeordnet sind. Der Grundrahmen 12 ist zweckmäßigerweise aus Vierkantrohren zu einer rechteckigen Grundform aufgebaut. Der Grundrahmen besteht also zweckmäßigerweise aus vier in Rechteckform aneinander befestigten Rahmenteilen 13a–d. Es ist ein vorderes Rahmenteil 13a vorgesehen, an dem beabstandet zueinander zwei Transportrollen 14a, 14b befestigt sind. Über die Transportrollen 14a, 14b lässt sich das gesamte Trainingsgerät in eine andere Position verbringen. Am vorderen Rahmenteil 13a befindet sich ferner ein Funktionsmodul 15, das eine Druckluftschnittstelle mit einem Druckluftanschluss 16 und eine elektrische Schnittstelle, beispielsweise Bus-Schnittstelle 17, aufweist. An der Oberseite des ersten Rahmenteils 13a sind in nachfolgend noch näher bezeichneter Weise Krafteinleitungsmittel 18 befestigt, die von der trainierenden Person durch Aufbringen einer Trainingskraft bewegbar sind.
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Wie insbesondere in den 2 und 3 gezeigt, schließen sich an das vordere Rahmenteil 13a zwei seitliche Rahmenteile 13b, 13c an. Zwischen den beiden seitlichen Rahmenteilen 13b, 13c befindet sich ein Querträger 19, der einerseits mit dem einen und andererseits mit dem anderen seitlichen Rahmenteil 13b, 13c verbunden ist. Der Querträger 19 unterteilt den Grundrahmen 12 in einen Aktivbereich 20 und einen Steuerbereich 21. Zwischen dem vorderen Rahmenteil 13a und dem Querträger 19 sind parallel zu den beiden seitlichen Rahmenteilen 13b, 13c ausgerichtete Führungsstangen 22 angeordnet, an denen eine Sitzeinheit 23 linear verstellbar gelagert ist. Die Sitzeinheit 23 umfasst einen Führungsschlitten 24, der von den Führungsstangen 22 durchsetzt ist.
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Auf dem Führungsschlitten 24 ist ein kastenförmiger Sitzträger 25 befestigt, an dem ein Sitz 26 verstellbar gelagert ist. Der Sitz 26 umfasst ein Sitzpolster 27, eine Rückenlehne 28, eine Nackenstütze 29 und eine Kopfstütze 30. Ferner befinden sich an der Rückenlehne Seitenführungselemente 31, worüber die trainierende Person eine seitliche Abstützung beziehungsweise Seitenführung des Rückens erfährt. Der Sitz 26 lässt sich über Verstellmittel, die beispielsweise eine Kurbel 31 umfassen können, in der Höhe verstellen. Ferner lässt sich der Abstand der Sitzeinheit 23 zu dem Krafteinleitungsmittel 18 durch die lineare Verlagerung des Führungsschlittens 24 einstellen. Es versteht sich von selbst, dass die Ausgestaltung des Sitzes beziehungsweise der Sitzeinheit auch auf andere Weise ausgeführt werden kann und die in den 1 bis 5 dargestellte Sitzeinheit rein beispielhaft ist. Schließlich umfasst die Sitzeinheit noch eine Neigungsverstellung, worüber die Neigung der Rückenlehne beziehungsweise auch die Neigungen der Nackenstütze und der Kopfstütze verstellbar sind.
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Im Beispielsfall umfassen die Krafteinleitungsmittel 18 zwei unabhängig voneinander bewegbare Pedale 32a, 32b. Wie insbesondere in 5 dargestellt, umfasst das dort dargestellte rechte Pedal 32a einen Pedalhebel 33a, der mittels eines Lagerauges drehfest mit einer ersten Abtriebswelle 34a verbunden ist. Der Pedalhebel 33a ist in sich winkelig ausgestaltet und besitzt einen mit dem Lagerauge ausgestatteten Basisabschnitt 35a und einen mit dem Basisabschnitt 35a verbundenen, insbesondere einstückig daran angesetzten Lagerabschnitt 36a. An dem Lagerabschnitt 36a ist eine Fußplatte 37a schwenkbeweglich gelagert. Die mittels des Fußes eingebrachte Trainingsgröße der trainierenden Person wird also über den Pedalhebel auf die Abtriebswelle 34a übertragen.
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Wie insbesondere in 5 dargestellt, ist das linke Pedal 32b in ähnlicher Weise zum rechten Pedal 32a aufgebaut. Auch das linke Pedal besteht aus einem Pedalhebel 33b, der seinerseits einen Basisabschnitt 35b und einen Lagerabschnitt 36b besitzt. Im Unterschied zum rechten Pedal 32a ist der Pedalhebel 33b des linken Pedals 32b einstückig an eine zweite Abtriebswelle 34b angesetzt. Die beiden Abtriebswellen 34a, 34b bilden eine sogenannte Welle-in-Welle-Kombination, wobei der Durchmesser der zweiten Abtriebswelle 34b so groß ist, dass sie im Inneren die erste Abtriebswelle aufnimmt. Durch entsprechende Lager ist eine Relativbeweglichkeit der beiden Abtriebswellen 34a, 34b gewährleistet. Den Pedalen 32a, 32b ist eine Stoppersystem 50 zugeordnet, mit dem sich der Pedalhub der Pedale 32a, 32b, insbesondere der Pedalhebel 33a, 33b begrenzen lässt. Dabei kann der Pedalhub der Pedale 32a, 32b unabhängig voneinander begrenzt werden. Dabei kann jedem Pedal 32a, 32b ein Stopper zugeordnet sein. Die Pedalhubbegrenzung erfolgt zweckmäßigerweise über einen Anschlag, an den der zugeordnete Pedalhebel 33a, 33b anschlägt. Der Anschlag lässt sich stufenlos über den Gesamthub des Pedals verstellen, wodurch eine stufenlose Pedalhubbegrenzung geschaffen wird. Mit der Pedalhubbegrenzung lässt sich die Bewegungsfreiheit der trainierten Körperpartie der trainierenden Person gezielt begrenzen, um Schädigungen durch ein zu großes Bewegungsausmaß an der Körperpartie zu vermeiden. Ein Beispiel ist die Pedalhubbegrenzung zur Begrenzung des Kniewinkels, wodurch eine maximale Streckung und Beugung des Knies vermieden wird, was vor allem bei Personen nach einer Kreuzbandoperation absolut notwendig ist, um Schädigungen am Knie zu vermeiden.
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Die Krafteinleitungsmittel 18 in Form der Pedale 32a, 32b stehen unter der Einwirkung einer eine zum Bewegen der Krafteinleitungsmittel, also der Pedale, zu überwindende Gegenkraft aufbringenden Rückstelleinrichtung 38.
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Die Rückstelleinrichtung besitzt im Beispielsfall zwei Kontraktionseinheiten 39a, 39b, die jeweils einen bei Fluidbeaufschlagung mittels Druckluft seines Schlauchinnenraums einen eine Längenkontraktion erfahrenden Kontraktionsschlauch 40a, 40b aufweisen. Der Schlauchinnenraum des Kontraktionsschlauchs 40a, 40b ist zum Hervorrufen der Gegenkraft mit einem unter einem über dem Atmosphärendruck liegenden Arbeitsdruck stehenden Arbeitsfluid in Form von Druckluft beaufschlagbar. Die Druckluft wird über das Funktionsmodul 15 und den Druckluftanschluss 16 eingespeist. Wie insbesondere in den 1 und 2 gezeigt, ist jedem Pedal 32a, 32b eine Kontraktionseinheit 39a, 39b zugeordnet. Die beiden Kontraktionseinheiten 39a, 39b des Ausführungsbeispiels haben einen identischen Aufbau. Sie weisen jeweils einen zwischen einem ersten und einem zweiten Endstück 41a, 41b, 42a, 42b sich erstreckenden Kontraktionsschlauch 40a, 40b auf, der so ausgebildet ist, dass eine Fluidbeaufschlagung mittels Druckluft seines Schlauchinnenraums eine Längenkontraktion der zugehörigen Kontraktionseinheit 39a, 39b und mithin eine gegenseitige Annäherung der jeweils beiden Endstücke 41a, 41b, 42a, 42b hervorruft.
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Der Kontraktionsschlauch 40a, 40b setzt sich beim Ausführungsbeispiel aus einem aus gummielastischem Material bestehenden Schlauchkörper 43a, 43b und einer zu dem Schlauchkörper 43a, 43b koaxialen, vorzugsweise in die Wandung des Schlauchkörpers 43a, 43b zumindest partiell eingebetteten Zugfaseranordnung (nicht dargestellt) zusammen.
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Während der Schlauchkörper 43a, 43b für die zur Umgebung hin hermetische Abdichtung des vom Schlauchkörper 43a, 43b umgrenzten Schlauchinnenraums verantwortlich ist, basiert die Längenkontraktion maßgeblich auf der Zugfaseranordnung, die sich beim Ausführungsbeispiel aus einer Vielzahl hoch zugfester, gleichzeitig aber biegbarer Fasern zusammensetzt, die eine Überkreuzkonfiguration aufweisen, sodass sich in radialer Richtung betrachtet eine Art Gitterstruktur ergibt. Wird der Schlauchinnenraum mit einem Arbeitsfluid, also beispielsweise Druckluft, beaufschlagt, das unter einem über dem Atmosphärendruck liegenden Arbeitsdruck steht, verändert sich aufgrund radialer Aufweitung der Gitterwinkel innerhalb der Zugfaseranordnung und folglich die Neigung zwischen den einzelnen Zugfasern, was letztendlich die gewünschte Längenkontraktion hervorruft. Wird der Arbeitsdruck reduziert, streckt sich der Kontraktionsschlauch 40a, 40b und die Länge der Kontraktionseinheit vergrößert sich wieder.
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Wie insbesondere in den 1 und 2 dargestellt, sind also eine erste Kontraktionseinheit 39a, die dem rechten Fußhebel zugeordnet ist, und eine zweite Kontraktionseinheit 39b, die dem linken Fußhebel zugeordnet ist, vorgesehen. Die Pedale 32a, 32b und ihre zugeordneten Abtriebswellen 34a, 34b sind über Übertragungsmittel in Form von Hebelgetrieben mit den entsprechenden Kontraktionseinheiten 39a, 39b gekoppelt. Wie insbesondere in 2 dargestellt, ist die äußere, also zweite Kontraktionseinheit, die dem mit Blickwinkel von vorne linken Pedal 32b zugeordnet ist, mit ihrem ersten Endstück dem 41b an einem Übertragungshebel 44b befestigt. Das zweite Endstück 42b ist an dem hinteren Rahmenteil 13d befestigt. Zwischen den beiden Endstücken 41b, 42b erstreckt sich wie bereits vorstehend erwähnt der zugeordnete Kontraktionsschlauch 40b. Im gezeigten Zustand ist die zweite Kontraktionseinheit 39b, also der Kontraktionsschlauch 40b, mit Druckluft beaufschlagt, wodurch sich eine Längenkontraktion und somit eine Verkürzung, also Annäherung der beiden Endstücke 41b, 42b, ergeben hat. Durch Fußdruck der trainierenden Person auf das linke Pedal lässt sich über die Abtriebswelle und den Übertragungshebel 44b der Kontraktionsschlauch unter Überwindung eines spezifischen Widerstandes wieder in seine ursprüngliche Lage verlängern. Dies ist die Basis des Widerstandstrainings dieses Trainingsgeräts.
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Die erste Kontraktionseinheit 39a ist mit ihrem ersten und zweiten Endstück 41a, 42a ebenfalls einerseits an einem Übertragungshebel 44a und andererseits einem hinteren Rahmenteil 13d gelagert. Die Funktionsweise ist identisch zur zweiten Kontraktionseinheit.
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Ein wesentliches Element der Erfindung ist eine Steuereinrichtung 45 zur Steuerung der Fluidbeaufschlagung der Kontraktionsschläuche 40a, 40b in Abhängigkeit der Trainingsgröße. Die Steuereinrichtung kann beispielsweise Regelungs-Hardware umfassen, die im Steuerbereich 21 des Grundrahmens untergebracht ist.
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Ein wesentliches Element der Erfindung ist eine Rückkopplungseinrichtung 46 zur Kontrolle und mittels Ausgabemitteln erfolgender Rückmeldung der von der trainierenden Person erzeugten Trainingsgröße. Die Rückkopplungseinrichtung 46 umfasst einen Prozessor, der an Bord des Trainingsgeräts 11, beispielsweise ebenfalls im Steuerbereich 21, untergebracht ist. Auf dem Prozessor sind verschiedene Trainingsprogramme abrufbar, wobei der Prozessor über eine Schnittstelle mit der Steuereinrichtung 45 gekoppelt ist. Geeignet ist beispielsweise eine Drahtlosübertragung mittels Infrarot oder Funk zwischen dem Prozessor und der Steuereinrichtung 45.
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Die Rückkopplungseinrichtung umfasst Messmittel zur Messung der von der trainierenden Person erzeugten Trainingsgröße in Form von Sensoren. Es ist beispielsweise möglich, Kraftsensoren einzusetzen, die direkt die von der trainierenden Person aufgebrachte Kraft messen. Alternativ wären jedoch auch Wegmesssensoren einsetzbar, die die Längenänderung des Kontraktionsschlauchs messen.
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Die Ausgabemittel umfassen eine optische Ausgabe in Form einer grafischen Benutzeroberfläche, die verschiedene Trainingsprogramme, Ergebnisse oder Informationen für die trainierende Person visualisiert. Im Beispielsfall ist ein Monitor 47, beispielsweise ein Touch-Screen-Monitor, vorgesehen, der an einem Gestänge befestigt ist, das seinerseits ebenfalls am vorderen Rahmenteil 13a gelagert ist. Der Monitor 47 hängt zweckmäßigerweise im Blickfeld der trainierenden Person. Es ist auch möglich, einen Projektor einzusetzen.
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Um der trainierenden Person ein bestmögliches und effektives Training zu gewährleisten, bietet es sich zunächst an, festzulegen, auf welchen Fokus das Training gelegt werden soll, also beispielsweise den Muskelaufbau, die Verbesserung der Schnellkraft, das Trainieren motorischer Fähigkeiten, Reflexen oder dergleichen. Sodann wird die optimale Sitzposition der trainierenden Person durch entsprechende Veränderung der Sitzeinheit in der Lage bezüglich der Pedale 32a, 32b, der Sitzhöhe und der Rückenneigung festgelegt.
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Als Nächstes wird festgelegt, welches Trainingsprogramm, das auf die spezifischen Bedürfnisse der trainierenden Person abgestimmt ist, ablaufen soll. Dabei ist ganz wesentlich, dass das Trainingsprogramm, das beispielsweise auf dem Prozessor bereits abgespeichert ist, die kognitiven Fähigkeiten der trainierenden Person miteinbezieht. Rein beispielhaft sei ein Trainingsprogramm in Form eines auf dem Monitor visualisierten, für die trainierende Person in Ich-Perspektive dargestellten Ski-Riesenslaloms erwähnt, bei dem die trainierende Person die Richtungsänderungen durch die Pedale einleitet. Für eine Richtungsänderung nach links ist es also notwendig, das rechte Pedal zu betätigen, während eine Richtungsänderung nach rechts eine Betätigung des linken Pedals 32b notwendig macht.
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Das Maß der Richtungsänderung wird durch die Differenz zwischen linkem und rechtem Pedalwinkel gemessen. Die trainierende Person muss also in diesem Fall bei einem Riesenslalom-Tor versuchen, dieses Tor in korrekter Weise zu umfahren, indem sie eine Richtungsänderung nach links oder rechts auslöst, wobei das Umfahren natürlich so dicht am Tor wie möglich sein sollte. Durch die Rückkopplungseinrichtung erhält die trainierende Person sofort ein Feedback über den Erfolg. Es ist beispielsweise möglich, bei einem nicht korrekten Umfahren des Tors eine Fehlermeldung auszugeben, die gegebenenfalls akustisch unterlegt sein kann. Dadurch, dass der Prozessor einen Komparator aufweist, wird die Ist-Trainingsgröße, also im vorliegenden Fall das Ausmaß der Richtungsänderung mit einer vom Trainingsprogramm vorgegebenen Soll-Trainingsgröße, im vorliegenden Fall der Ideallinie, verglichen, wobei der Komparator mit den Ausgabemitteln zur Ausgabe einer Abweichung gekoppelt ist. Die Abweichung von der Ist-Trainingsgröße, beispielsweise Istlinie, von der Soll-Trainingsgröße, beispielsweise Ideallinie, kann beispielsweise für die trainierende Person sofort in einer Prozentzahl oder einer Punktzahl angezeigt werden, wobei im Letzteren Fall die Abweichung der Istlinie von der Ideallinie um so größer ist, je kleiner die Punktzahl ist. Selbstverständlich können Ist- und Ideallinie auch auf dem Monitor visualisiert werden.
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Es ist selbstverständlich auch möglich, ganz andere Trainingsprogramme ablaufen zu lassen. Hier sind keine Grenzen gesetzt. Beispielsweise ist es möglich, eine sogenannte Feedforward-Funktion einzufügen, das heißt, das Trainingsprogramm erst in-situ zu generieren, beispielsweise, dass zunächst über die Ermittlung der über die Pedale aufgebrachten Trainingsgröße ermittelt wird, welche Fähigkeiten die trainierende Person besitzt und dadurch beispielsweise über ein neuronales Netzwerk ein darauf maßgeschneidertes Trainingsprogramm erstellt wird. Es ist also möglich ein selbstlernendes System zu verwenden.
