FI128569B - Laite liikuntasuoritusta varten - Google Patents

Laite liikuntasuoritusta varten Download PDF

Info

Publication number
FI128569B
FI128569B FI20185954A FI20185954A FI128569B FI 128569 B FI128569 B FI 128569B FI 20185954 A FI20185954 A FI 20185954A FI 20185954 A FI20185954 A FI 20185954A FI 128569 B FI128569 B FI 128569B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
pneumatic
pressure
sensor
arrangement
piston
Prior art date
Application number
FI20185954A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20185954A (fi
FI20185954A1 (fi
Inventor
Tommy Granlund
Ville Juuti
Mats Manderbacka
Taneli Peltoniemi
Original Assignee
Ab Hur Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ab Hur Oy filed Critical Ab Hur Oy
Priority to FI20185954A priority Critical patent/FI128569B/fi
Priority to US16/672,597 priority patent/US11260269B2/en
Priority to EP19207018.3A priority patent/EP3650085A1/en
Publication of FI20185954A publication Critical patent/FI20185954A/fi
Publication of FI20185954A1 publication Critical patent/FI20185954A1/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI128569B publication Critical patent/FI128569B/fi

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B21/00—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices
    • A63B21/008—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices using hydraulic or pneumatic force-resisters
    • A63B21/0085—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices using hydraulic or pneumatic force-resisters using pneumatic force-resisters
    • A63B21/0087—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices using hydraulic or pneumatic force-resisters using pneumatic force-resisters of the piston-cylinder type
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B21/00—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices
    • A63B21/00058—Mechanical means for varying the resistance
    • A63B21/00076—Mechanical means for varying the resistance on the fly, i.e. varying the resistance during exercise
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B21/00—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices
    • A63B21/15—Arrangements for force transmissions
    • A63B21/159—Using levers for transmitting forces
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B24/00—Electric or electronic controls for exercising apparatus of preceding groups; Controlling or monitoring of exercises, sportive games, training or athletic performances
    • A63B24/0062—Monitoring athletic performances, e.g. for determining the work of a user on an exercise apparatus, the completed jogging or cycling distance
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B24/00—Electric or electronic controls for exercising apparatus of preceding groups; Controlling or monitoring of exercises, sportive games, training or athletic performances
    • A63B24/0087—Electric or electronic controls for exercising apparatus of groups A63B21/00 - A63B23/00, e.g. controlling load
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B71/00—Games or sports accessories not covered in groups A63B1/00 - A63B69/00
    • A63B71/06—Indicating or scoring devices for games or players, or for other sports activities
    • A63B71/0619—Displays, user interfaces and indicating devices, specially adapted for sport equipment, e.g. display mounted on treadmills
    • A63B71/0622—Visual, audio or audio-visual systems for entertaining, instructing or motivating the user
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B24/00—Electric or electronic controls for exercising apparatus of preceding groups; Controlling or monitoring of exercises, sportive games, training or athletic performances
    • A63B24/0062—Monitoring athletic performances, e.g. for determining the work of a user on an exercise apparatus, the completed jogging or cycling distance
    • A63B2024/0068—Comparison to target or threshold, previous performance or not real time comparison to other individuals
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B24/00—Electric or electronic controls for exercising apparatus of preceding groups; Controlling or monitoring of exercises, sportive games, training or athletic performances
    • A63B24/0087—Electric or electronic controls for exercising apparatus of groups A63B21/00 - A63B23/00, e.g. controlling load
    • A63B2024/0093—Electric or electronic controls for exercising apparatus of groups A63B21/00 - A63B23/00, e.g. controlling load the load of the exercise apparatus being controlled by performance parameters, e.g. distance or speed
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B71/00—Games or sports accessories not covered in groups A63B1/00 - A63B69/00
    • A63B71/06—Indicating or scoring devices for games or players, or for other sports activities
    • A63B71/0619—Displays, user interfaces and indicating devices, specially adapted for sport equipment, e.g. display mounted on treadmills
    • A63B2071/065—Visualisation of specific exercise parameters
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B21/00—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices
    • A63B21/40—Interfaces with the user related to strength training; Details thereof
    • A63B21/4041—Interfaces with the user related to strength training; Details thereof characterised by the movements of the interface
    • A63B21/4047—Pivoting movement
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2220/00—Measuring of physical parameters relating to sporting activity
    • A63B2220/10—Positions
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2220/00—Measuring of physical parameters relating to sporting activity
    • A63B2220/40—Acceleration
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2220/00—Measuring of physical parameters relating to sporting activity
    • A63B2220/50—Force related parameters
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2220/00—Measuring of physical parameters relating to sporting activity
    • A63B2220/50—Force related parameters
    • A63B2220/51—Force
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2220/00—Measuring of physical parameters relating to sporting activity
    • A63B2220/50—Force related parameters
    • A63B2220/56—Pressure
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2220/00—Measuring of physical parameters relating to sporting activity
    • A63B2220/80—Special sensors, transducers or devices therefor
    • A63B2220/803—Motion sensors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2220/00—Measuring of physical parameters relating to sporting activity
    • A63B2220/80—Special sensors, transducers or devices therefor
    • A63B2220/83—Special sensors, transducers or devices therefor characterised by the position of the sensor
    • A63B2220/833—Sensors arranged on the exercise apparatus or sports implement
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B23/00—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body
    • A63B23/035—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for limbs, i.e. upper or lower limbs, e.g. simultaneously
    • A63B23/03516—For both arms together or both legs together; Aspects related to the co-ordination between right and left side limbs of a user
    • A63B23/03525—Supports for both feet or both hands performing simultaneously the same movement, e.g. single pedal or single handle

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Mechanical Control Devices (AREA)

Abstract

Keksinnön kohteena on laite liikuntasuoritusta varten. Laite käsittää pneumaattisen järjestelyn, joka käsittää painelähteen, (PSO) pneumaattisen ohjaimen (PCO), pneumaattisia siirtokanavia (PTC1-PTC10) ja ainakin yhden pneumaattisen vastuselementin (PC1, PC2; PC3) joka käsittää pneumaattisen sylinterin (PC11) mäntänsä (PC12) kera. Lisäksi laite käsittää mekaanisen vipuvarsirakenteen (AS1, AS2) tai muun mekaanisen yhdysrakenteen joka on käyttäjän raajakontaktia varten ja joka on toisesta päästä yhdistetty pneumaattiseen vastuselementtiin (PC1, PC2). Lisäksi laite käsittää anturirakenteen (PS, MSE1, MSE2; 3PS), laskentajärjestelyn (CALC) ja näytön (D). Anturirakenne on järjestetty mittaamaan liikuntasuorituksesta ainakin yhden mittaussuureen ja jonka mittauksen perusteella laskentajärjestely on järjestetty muodostamaan laitteen näytölle (D) informaatiota liittyen liikuntasuorituksen tehoon ja/tai voimaan ja /tai liikelaajuuteen. Keksinnössä anturirakenne käsittää pneumaattisten vastuselementtien määrästä riippumatta vain yhden paineanturin (PS; 3PS), ja että anturimäärän vähyyden kompensoimiseksi laskentajärjestely (CALC) käsittää riippuvuusopetetun laskentayksikön (CU), joka sisältää laitteen anturimäärää suuremmalla anturimäärällä opetetun riippuvuusalgoritmin liikuntasuorituksen tehon ja/tai voiman ja/tai liikelaajuuden yhteydestä mitattuun tietoon.

Description

Laite liikuntasuoritusta varten Keksinnön tausta Keksinnön sovellusalueena on laite liikuntasuoritusta varten eli laite fyysisen rasituksen muodostamiseen. Laite voi olla esimerkiksi kuntolaite tai kun- toutuslaite. Laitteita voidaan käyttää esimerkiksi kuntosaleilla, hoitolaitoksissa ja kotona.
Kuntoiluun tai kuntoutukseen tarkoitetuilla laitteilla muodostetaan käyttäjän tekemille raajojensa liikkeille vastusta, jonka suuruus voidaan valita so- pivaksi käyttäjän ja harjoitusohjelman mukaisesti.
Vastuksen muodostamisessa on tavanomaisesti käytetty lisättäviä painoja mutta tunnetaan myös pneumaattisia vastuselementtejä kuten pneuma- tiikkasylintereitä käyttäviä laitteita, koska pneumaattisen vastuselementin avulla saadaan vastuksen suuruus olemaan riippumattomampi tehdyn liikkeen nopeu- desta.
Nyt esillä oleva keksintö liittyy pneumaattisia vastuselementtejä käyttäviin laitteisiin. Tällaisissa laitteissa käyttäjän ja pneumatiikkasylinterin vä- lillä on mekaaninen nivelvarsirakenne eli vipuvarsirakenne, joka pneumatiik- kasylinterin puolella on kytketty pneumatiikkasylinteristä ulkonevan männän- varren ulkopäähän. Pneumatiikkasylinteri mäntänsä kera voidaan nähdä olevan sisäinen alijärjestely laitteessa ja nivelvarsirakenne voidaan nähdä olevan ulkoi- nen alijärjestely laitteessa.
Kuntolaitteissa ja kuntoutuslaitteissa on lisäksi tarve mitata laitteen toimintaa käyttäjän tekemän liikesuorituksen aikana. Erityisesti halutaan selvit- tää liikkeen voima, teho ja liikelaajuus, ja tätä tarkoitusta varten käytetään mit- tausantureita, joilla mitataan sisäisen alijärjestelyn eli pneumatiikkasylinterin N osalta painetta ja männän liikenopeutta ja ulkoisen järjestelyn eli nivelvarsiraken- N teen osalta mitataan liikenopeutta. Mittausten avulla selvitettyä tietoa eli tietoa S voimasta, tehosta ja liikelaajuudesta voidaan käyttää laitteen toiminnan ohjaami- S seen eli pneumatiikkasylinterien säätämisen antamaan sopiva vastus, ja lisäksi E 30 — tuota selvitettyä tietoa voidaan käyttää informaation esittämiselle näyttölaitteella + käyttäjälle tai käyttäjää avustavalle tai valvovalle henkilölle.
3 Tunnetuissa laitteissa käytetään laajaa mittausanturointia jossa © sisäiselle alijärjestelylle eli pneumatiikkasylinterille on käytettävä paineanturia N männän molemmilla puolilla. Esimerkiksi kahdella pneumatiikkasylinterillä va- rustetussalaitteessa tämä tarkoittaa jo neljää paineanturia. Tunnetuissa laitteissakäytetään lisäksi liikeanturia ulkoisen alijärjestelyn eli nivelvarsirakenteen mit- taamisessa. Nyt esillä olevan keksinnön tavoitteena on vähentää tai poistaa tun- nettuihin ratkaisuihin liittyviä ongelmia. Keksinnönlyhyt selostus Keksinnön tavoitteena on siten kehittää laite siten, että yllä mainitut ongelmat saadaan ratkaistua. Keksinnön tavoite saavutetaan keksinnönmukaisel- la laitteella, jolle on tunnusomaista se mitä on esitetty itsenäisen vaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten pa- —tenttivaatimusten kohteena.
Keksinnöllä saavutetaan merkittäviä etuja. Mittausantureiden määrää on mahdollista saada pienemmäksi, jolloin aikaansaadaan pienikokoisempi ja myös toimintavarmempi rakenne ja saavutetaan kustannussäästöjä liittyen itse antureihin ja myös anturien kiinnitysrakenteisiin ja anturien tarvitsemaan oheis- elektroniikkaan, joita siis tarvitaan aiempaa vähemmän. Kuvioiden lyhyt selostus Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yh- teydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joista: Kuvio 1 esittää vasemmalta sivulta laitetta polven ojentami- seen/koukistamiseen, Kuvio 2 esittää 2-sylinterisen ojentamis/koukistamis-laitteen pneumatiikkakaaviota muiden rakenteiden kera, Kuvio 3 esittää 1-sylinterisen talja-laitteen pneumatiikkakaaviota muiden rakenteiden kera, Q 25 Kuvio 4 esittda tehokaaviota jossa on esitetty teho laitteen laboratorio- N referenssimittauksella aikaansaatuna ja teho keksinnön mukaisella lopullisella 3 laitteella laskettuna, S kuvio 5 esittää oikealta sivulta laitetta polven ojentami- = seen/koukistamiseen, 3 30 Kuvio 6 esittää laitetta edestä, esittäen erityisesti laitteen oikeaa puol- 3 ta joka kuviossa 6 on vasemmalla.
©
N
Keksinnön yksityiskohtainen selostus Aluksi kuvioihin 1-2 viitaten käsitellään laitetta 100 fyysisen rasituk- sen muodostamiseen eli laitetta liikuntasuoritusta varten, joka laite kuvioissa 1-2 esimerkinomaisesti on laite polven ojentamiseen ja koukistamiseen. Laite voi olla tarkoitettu kuntoiluun tai kuntoutukseen. Laitetta voidaan käyttää ojentajalihas- ten ja koukistajalihasten kuormittamiseen ja vahvistamiseen. Laite jossa keksin- töä voidaan soveltaa on esimerkiksi HUR 5530, valmistaja Hur Oy.
Laitteessa voi olla yksi tai useampia pneumaattisia vastuksia, kuvioi- den 1-2, 5-6 mukaisessa laitteessa pneumaattisia vastuksia on kaksi, kuvion 3 esittämä pneumatiikkakaavio on yhdellä pneumaattisella vastuksella toteutetun laitteen pneumatiikkakaavio.
Kuvioiden 1-2, 5-6 mukainen laite käsittää kaksi pneumaattista vas- tusta PC1, PC2 , joista kuviossa 1 on nähtävissä vain ensimmäinen eli PC1 koska laitteen toisella reunalla (käyttäjän suunnasta katsoen oikea puoli, joka kuviossa 6 on vasemmalla koska kuvio 6 on edestä päin eikä käyttäjän suunnasta) olevat vastaavat symmetriset rakenneosat (jotka ovat kuvioissa 5-6) jäävät kuvion 1 esittämien rakenneosien taakse, koska kuvio 1 esittää käyttäjän suunnasta katsot- tuna laitteen vasenta puolta, joskin kuvion 1 vasemmassa reunassa näkyy myös laitteen oikean puolen varsirakenne ASZ2 ja rulla SU2.
Kuvioissa 1-2 pneumaattinen vastus PC1 käsittää pneumaattisen sy- linterin PC11 ja varrellisen männän PC12, vastaavasti toinen pneumaattinen vas- tus PC2 kuvion 2 ja kuvioiden 5-6 mukaisesti käsittää pneumaattisen sylinterin PC21 ja varrellisen männän PC22 (kuvio 2).
Lisäksi laite käsittää mekaanisen vipuvarsirakenteen kuten AS1 kuta- kin pneumaattista vastusta varten. Mekaanisen vipuvarsirakenteen tms. mekaa- o nisen yhdysrakenne on käyttäjän raajakontaktia varten kuten jalkaterää varten. O Vipuvarsirakenne kuten AS1 on toisesta päästä yhdistetty pneumaattiseen vas- O tuselementtiin PC1, käytännössä pneumaattisen vastuselementin PC1 männän- = varteen PC12A. Näin pneumaattinen vastus kuten PC1 pääsee vastustamaan 9 30 — käyttäjän tekemään liikettä. Vipuvarsirakenne AS1 käsittää ulommat varret AS11 E ja AS12, nivelen J1 ja sisemmän varren AS13, tuo sisempi varsi AS13 on kiinni x pneumaattisen sylinterin männänvarressa PC12A.
D Vipuvarsirakenteen AS1 ulommassa päässä eli käyttäjän jalkaa varten 5 on uloimman vipuvarren AS11 päässä rullamainen tukikappale SU joka kautta N 35 käyttäjä käyttää vipuvarsirakennetta AS1 vasten pneumaattisen vastuksen PC1tuottamaa vastusta. Kuviosta 1 havaitaan myös istuin SE ja selkätuki BS käyttäjää varten. Laitteen jalusta on esitetty merkinnällä B. Viitaten kuvioon 2, laite käsittää pneumaattisen ohjaimen PCO, joka on esimerkiksi venttiilirakenne. Laite käsittää myös painelähteen PSO paineilman saamiseksi pneumaattisen ohjaimen ohjaamana pneumaattisille vastuksille PC1, PC2. Lisäksi laite käsittää pneumaattisia siirtokanavia PTC1-PTC10 yhdistämään pneumaattiset vastukset PC1, PC2, pneumaattinen ohjain PCO ja painelähde PSO. Painelähde PSO voi esimerkiksi olla paineakku eli tankki, se paineistetaan ulkoi- sen kompressorin avulla siirtokanavan PTC10 ja pneumaattisen ohjaimen PCO kanavan P ja siirtokanavan PTC6 kautta. Toinen tankki on esitetty merkinnällä 2PSO.
Pneumaattiset vastukset PC1, PC2, pneumaattinen ohjain PCO, pneumaattiset siirtokanavat PTC1-PTC10 ja painelähde PSO, 2PSO kuuluvat pneumaattiseen järjestelyyn eli pneumaattiseen systeemiin laitteessa.
Laitteen pneumatiikkajärjestelyn ainoa paineanturi PS on pneumaatti- sen ohjaimen PCO yhteydessä. Pneumaattinen ohjain PCO on järjestetty antamaan suljettupiiriseen pneumatiikkajärjestelyyn systeemipaineen. Ainoa paineanturi PS on järjestetty mittaamaan paineen muutosta, jonka vipuvarsirakenne AS1, AS2 on järjestetty muodostamaan pneumaattisten vastuselementtien PC1, PC2 kautta.
Systeemipaine asetetaan ennen liikuntaharjoitteen aloittamista. Harjoitteen aika- na ei ole aktiivista paineen säätöä, toisin kuin tunnetuissa laitteissa, vaan paine vaihtelee dynaamisesti. Mekaaninen vipuvarsisto AS1, AS2, vastaa siitä, että ul- koinen vastus on ihmisen lihaksistolle luonnonmukainen koko liikelaajuudeltaan.
Kuvioiden 1-2 versiossa laite käsittää ainakin kaksi pneumaattista vas- tuselementtiä PC1, PC2. Tällöin anturirakenne käsittää ainoan paineanturin PS li- o säksi liikesensorit MSE1, MSF2 pneumaattisille vastuselementeille PC1, PC2. Ku- AN kin liikesensori, esim. MSE1, on järjestetty mittaamaan pneumaattisen vastusele- N mentin männänvarren, esim. vastuselementin PC1 männänvarren PC1Z2A, liikettä, = mutta liikemittaus voi vaihtoehtoisesti olla nivelvarsirakenteen AS1, AS2 nivelissä © 30 J1,]2 kuten myöhempänä mainitaan. E Laite käsittää myös laskentajärjestelyn CALC ja näytön D. Anturira- < kenne PS, MSE1, MSE2 on järjestetty mittaamaan liikuntasuorituksesta ainakin 3 yhden mittaussuureen, ja jonka mittauksen perusteella laskentajärjestely CALC = on järjestetty muodostamaan laitteen näytölle D informaatiota liittyen liikunta- N 35 suorituksen tehoon ja/tai voimaan ja /tai liikelaajuuteen. Laskentajärjestely CALC on toteutettu esimerkiksi ohjelmoitavalla prosessorilla. Näyttö D voi ollayhteydessä laitteen muihin rakenneosiin, erityisesti laskentajärjestelyyn CALC, langallisesti tai langattomasti.
Anturirakenne käsittää pneumaattisten vastuselementtien määrästä riippumatta vain yhden paineanturin PS.
Anturimäärän vähyyden kompensoi- 5 miseksi laskentajdrjestely CALC käsittää riippuvuusopetetun laskentayksikön CU, joka sisältää laitteen anturimäärää suuremmalla anturimäärällä referenssimit- tausvaiheessa opetetun riippuvuusalgoritmin liikuntasuorituksen tehon ja/tai voiman ja/tai liikelaajuuden yhteydestä mitattuun tietoon.
Lopullisessa valmiissa käyttöön menevässä laitteessa ainoa paineantu- ri PS on pneumaattisessa ohjaimessa PCO.
Paineanturi PS mittaa suljetun systee- min painetta eli paineanturi PS mittaa systeemin paineen muutosta, joka on aina työn suuntaan tapahtuvaa muutosta.
Näin ollen ei ole olennaista kumpi puoli sy- linteristä (männän otsapinnan puoleinen osuus, männänvarren puoleinen osuus) on paineistettu.
Eräässä toteutusmuodossa tuo pneumaattisen järjestelyn ainoa pai- neanturi PS on järjestetty mittaamaan painetta pneumaattisen sylinterin kuten PC1 männän siltä puolelta, joka on yhdistetty mekaaniseen vipuvarsirakentee- seen AS1. Mutta koska laite voi vaihtoehtoisesti olla kaksitoiminen eli esim. jaloil- la eri tahtiin eri vastuselementtejä PC1, PC2 käyttävä, niin voidaan paineistaa vas- tuselementin eli pneumaattisen sylinterin kuten PC1 kumpi tahansa puoli (män- nänvarren puolelta tai männän otsapinnan puolelta), joten painemittaus anturilla PS kanavassa M ei siis tapahdu aina kuten kuviossa 2 (ja kuviossa 3) eli männän siltä puolelta johon vipuvarret AS1 on yhdistetty.
Joten on myös mahdollista, että ainoa paineanturi PS on järjestetty mittaamaan painetta pneumaattisen sylinterin kuten PC1 männän kuten PC12 siltä puolelta, joka on männän otsapinnan ja sylin- o terin kuten PC11 välillä.
AN Pneumaattisen ohjaimen PCO yhteydessä olevalla paineanturilla PS ja N laskentayksikön CU opetetulla laskenta-algoritmilla voidaan käyttöön menevässä = lopullisessa laitteessa eliminoida eli kompensoida kaikkien paineistettujen sylin- © 30 teripuolien (männän otsapinnan puolella tai männänvarren puolella) mittaustar- E peet eli ei tarvita jäljempänä mainittuja referenssimittauksen käyttämiä painean- < tureita RPS11-RPS12, RPS21-RPS22. Sylinterien paineistamattomien puolien 3 paineet huomioidaan myöskin opetetulla laskentayksikön CU laskenta- = algoritmilla, joka ei ole pneumaattisessa ohjaimessa PCO mitatusta paineesta N 35 riippuvainen.
Riippumatta pneumaattisten sylinterien määrästä laitteessa, laitteessa on vain yksi paineanturi PS, joka siis on sijoitettuna pneumaattiseen ohjaimeen PCO. Tuo ainoa paineanturi PS on yhteydessä laskentayksikköön CALC siirtoyh- teydellä kuten siirtolinjalla L100 painetiedon saamiselle laskentajärjestelylle CALC. Kuvioiden 1-2, 5-6 mukaisessa 2-sylinterisessä laitteessa liikeanturit MSE1, MSE2 (tai niitä lukeva/mittaava rakenneosa kuten kamera) on siirtoyhteyden ku- ten siirtolinjan L200 kautta yhteydessä laskentajärjestelyyn CALC liikemittaustie- don saamiseksi laskentajärjestelylle CALC. Liikkeen mittaus on eräässä toteutus- muodossa optinen. Eräässä toteutusmuodossa voidaan liikemittaus suorittaa ni- —velvarsirakenteiden AS1, AS2 nivelien ]1 J2 yhteydessä olevilla antureilla, koska nivelen kiertymäliike on hitaampaa kuin männänvarren lineaariliike, joten liike- mittaus saadaan tarkemmaksi.
Kuvioiden 1-2, 5-6 esittämän polven ojennus/koukistuslaitteen osalta voidaan todeta, että kun käyttäjä haluaa ojentaa polveaan eli ojentaa jalkaansa eli nostaa säärtänsä ja jalkateräänsä ylöspäin, niin käyttäjä asettaa jalkateränsä rul- lan SU (vastaavasti SU2) alle ja käyttäjä tai esim. kunto-ohjaaja valitsee käyttöliit- tymällä (kosketusnäytöllinen näyttölaite D) valinnan joka kytkee käyttöön pneumaattisessa ohjaimessa PCO kanavan 2, jolloin pneumaattinen paine tankin 2PSO kautta saadaan pneumaattisten vastuselementtien PC1, PC2 mäntien puo- lelle (kuviossa 2 mäntien alle) kanavien PTC7, PTC2, PTC4 avulla, vastustamaan jalan ojentamista.
Kun käyttäjä haluaa koukistaa polveaan eli laskea säärtänsä ja jalkate- räänsä, niin käyttäjä asettaa kantapäänsä rullan SU (vastaavasti SUZ) päälle ja käyttäjä tai esim. kunto-ohjaaja valitsee käyttöliittymällä (kosketusnäytöllinen näyttölaite D) valinnan joka kytkee käyttöön pneumaattisessa ohjaimessa PCO o kanavan 4, jolloin pneumaattinen paine tankin PSO kautta saadaan pneumaattis- AN ten vastuselementtien PC1, PC2 mäntien varsien puolelle (kuviossa 2 mäntien N yläpuolelle) kanavien PTC6, PTC1, PTC3 avulla, vastustamaan jalan koukistamis- = ta.
© 30 Pneumaattisen paineen mittaus tapahtuu paineanturilla PS mittauska- E navasta M pneumaattisen ohjaimen PCO yhteydessä. Paineanturi PS on yhteydes- < sä laskentayksikköön CALC siirtoyhteydellä eli siirtolinjalla L100 painetiedon 3 saamiselle laskentajärjestelylle CALC. Paineenmittaus on aktiivinen prosessi, joka = on laitteen normaalin toiminnan aikana taustalla päällä. Keksinnön avulla tuota N 35 mittausprosessia hyödynnetään liikuntasuorituksen mittauksen ja analyysin ai- kana.
Kuvioon 2 viitaten todetaan, että rakenneosa V on yhdysosa, joka yhdistää pneumaattisen siirtokanavan PTC9 ja mittauskanavaan M yhteydessä olevan pneumaattisen siirtokanavan PTC 5, tai yhdysosa V yhdistää pneumaattisen siir- tokanavan PTC8 ja mittauskanavaan M yhteydessä olevan samaisen pneumaatti- sen siirtokanavan PTC 5. Seuraavaksi käsitellään kuvion 2 osalta ylimääräisiä ra- kenneosia, joita on käytetty laitteen opetusvaiheessa eli kun referenssimittausten avulla on muodostettu riippuvuusalgoritmia laskentayksikköä CU varten. Nuo ylimääräiset rakenneosat poistetaan lopullisesta eli myyntiin eli käyttöön mene- västä laitteesta. Oleellisimmat ylimääräiset referenssimittausvaiheen käyttämät rakenneosat ovat pneumaattisten vastuselementtien paineanturit RPS11-RPS12 (pneumaattiselle vastuselementille PC1) ja RPS21-RPS22 (pneumaattiselle vas- tuselementille PC2).
Fdellä teho liittyy pneumaattiseen tehoon. Eräässä toteutusmuodossa ulkoisissa vipuvarsissa voi olla liikeanturi kuten kiihtyvyysanturi tai gyroskooppi, jota voidaan käyttää yhdessä vipuvarsiin kiinnitettävien voima-antureiden kanssa mekaanisen voiman ja mekaanisen tehon mallintamiseen.
Pneumaattiseen tehoon liittyen, voidaan todeta, että paineen derivaat- ta edustaa liikenopeutta, joka on tehon merkittävin tekijä. Paineen derivaatta edustaa myöskin rajoittimen kautta vapaasti hengittävää sylinterin eli pneumaat- tisen vastuksen vastapainetta. Paineen derivaatta lasketaan tuotantolaitteessa olevalla painesensorilla PS laskentamallin opetuksessa (inputtina) ja lopputuot- teessa eli käyttäjälaitteessa. Tehon P, voiman F ja liikenopeuden v yhteyden mää- rittelee kaava: P= F x v, missä “x” on kertomisen operaattori. Voima F pääasi- allisesti vastaa painetta ja paineen derivaatta vastaa liikenopeutta.
Referenssimittausvaiheen paineanturit RPS11-RPS12 (pneumaattisel- o le vastuselementille PC1) ja RPS21-RPS22 (pneumaattiselle vastuselementille AN PC2) siirtoyhteyksien L1-L4 kautta yhteydessä laskentajärjestelyyn CALC. Myös N nuo siirtoyhteydet L1-L4 poistetaan laitteesta koska niitä ei lopullisessa laitteessa ? käytetä.
S 30 Referenssimittausten avulla esim. MATLAB-simulointiohjelmalla hae- E taan referenssimittauksessa käytettyjen anturien antamien mittausten ja käyttä- < jälle näytöllä esitettäväksi halutun informaation (teho ja/tai voima ja/tai liikelaa- 3 juus) välinen riippuvuus, joka sitten tallennetaan algoritmina laskentajärjestelyn = käsittämään laskentayksiköön CU. Näin voidaan mallintaa esimerkiksi tehon tai N 35 vaihtoehtoisesti puuttuvien anturien muuttujat, joita voidaan käyttää tehon las- kennassa, näin päästään suoraan tai välivaiheiden kautta tehoon.
Kuvioissa 5-6 on laitteen toisella puolella (käyttäjän suunnasta oikeal- la puolella, kuviossa 6 vasen) olevat rakenneosat, jotka ovat saman tyyppiset kuin mitä kuvion 1 osalta esitettiin. Kuvioihin 5-6 on merkitty toinen pneumaattinen vastuselementti PC2, toinen mekaaninen vipuvarsirakenne AS2. Vipuvarsiraken- ne AS2 käsittää ulomman varren AS22, nivelen J2 ja sisemmän varren AS23, tuo sisempi varsi AS23 on kiinni pneumaattisen sylinterin männänvarressa PC22A. Istuin SE, selkätuki BS ja laitteen jalusta B ovat ne samat kuin kuviossa 1.
Kuvio 4 esittää tehokaaviota jossa on esitetty tehokaavio GREF labora- torio-referenssimittauksessa käytetylle lisäanturoidulle laitteelle ja tehokaavio GDE on keksinnön mukaiselle lopulliselle laitteelle, jossa on vähemmän antureita. Havaitaan että tehokaaviot GREF ja GDE hyvin tarkasti vastaavat toisiaan.
Kuvio 3 esittää 1-sylinterisen kuntolaitteen kuten taljan pneumatiik- kakaaviota. Kuviosta 3 on havaittavissa pääasiallisesti samat rakenteet kuin kuvi- ossa 2 mutta koska kuvio 3 liittyy yhdellä pneumaattisella vastuselementillä 3PC toteutettuun laitteeseen, niin vastuselementissä 3PC ei tarvita liikeanturia. Näin ollen on niin, että opetetulla riippuvuusalgoritmilla varustettu laskentayksikkö 3CU tarvitsee vain ainoan paineanturin 3PS antaman mittaustiedon, siirtoyhtey- den L300 kautta. Lisäksi laite käsittää pneumaattisia siirtokanavia 3PTC1-3PTC6 yhdistämään pneumaattinen vastus 3PC, pneumaattinen ohjain 3PCO ja paineläh- de 3PSO. Lisäksi laite käsittää laskentajärjestelyn 3CALC jossa em. laskentayksik- kö 3CU. Kuviossa 3 ylimääräisiä eli referenssimittausvaiheessa käytettäviä ja lo- pullisesta laitteesta poistettavia paineantureita on esitetty merkinnöillä 3RPS11, 3RPS12. Referenssimittausvaiheen paineanturit 3RPS11, 3RPS12 ovat siirtoyh- teyksien 3L1, 3L2 kautta yhteydessä laskentajärjestelyyn CALC. Myös nuo siirto- yhteydet 3L1, 3L2 poistetaan laitteesta koska niitä ei tarvita lopullisessa käytettä- o vässä laitteessa.
N Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että tekniikan kehittyessä keksinnön N perusajatus voidaan toteuttaa monin eri tavoin. Keksintö ja sen suoritusmuodot = eivät siten rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin vaan ne voivat vaihdella patent- © 30 tivaatimusten puitteissa.
E 3 co
N

Claims (7)

Patenttivaatimukset
1. Laite liikuntasuoritusta varten, kuten kuntolaite, kuntoutuslaite tai muu laite liikuntasuoritusta varten, ja joka laite käsittää: pneumaattisen jarjestelyn, joka käsittää painelähteen, (PSO) pneumaattisen ohjaimen (PCO; 3PCO), pneumaattisia siirtokanavia (PTC1-PTC10; 3PTC1-3PTC6) ja ainakin yhden pneumaattisen vastuselementin (PC1, PC2; PC3) joka käsittää pneumaattisen sylinterin (PC11) mäntänsä (PC12) kera, laitteen li- säksi käsittäessä: mekaanisen vipuvarsirakenteen (AS1, AS2) tai muun mekaanisen yh- dysrakenteen joka on käyttäjän raajakontaktia varten ja joka on toisesta päästä yhdistetty pneumaattiseen vastuselementtiin (PC1, PC2), laitteen lisäksi käsittä- essä anturirakenteen (PS, 3PS, MSE1, MSE2), laskentajärjestelyn (CALC; 3CALC) ja näytön (D), joka anturirakenne on järjestetty mittaamaan liikuntasuori- — tuksesta ainakin yhden mittaussuureen, ja jonka mittauksen perusteella laskenta- järjestely on järjestetty muodostamaan laitteen näytölle (D) informaatiota liittyen liikuntasuorituksen tehoon ja/tai voimaan ja /tai liikelaajuuteen, tunnettu siitä, että anturirakenne käsittää pneumaattisten vastusele- menttien määrästä riippumatta vain yhden paineanturin (PS; 3PS), ja että antu- rimäärän vähyyden kompensoimiseksi laskentajärjestely (CALC; 3CALC) käsittää riippuvuusopetetun laskentayksikön (CU; 3CU), joka sisältää laitteen anturimää- rää suuremmalla anturimäärällä opetetun riippuvuusalgoritmin liikuntasuorituk- sen tehon ja/tai voiman ja/tai liikelaajuuden yhteydestä mitattuun tietoon.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että ainoa paineanturi (PS; 3PS) on järjestetty mittaamaan painetta pneumaattisen sylinte- o rin (PC1, PC2; 3PC) männän siltä puolelta, joka on yhdistetty mekaaniseen vipu- O varsirakenteeseen (AS1). O
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että ainoa 3 paineanturi (PS; 3PS) on järjestetty mittaamaan painetta pneumaattisen sylinte- rin (PC1) männän (PC11) siltä puolelta, joka on männän otsapinnan ja sylinterin E päädyn välillä. x
4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-3 mukainen laite, tunnettu D siitä, että ainoa paineanturi (PS; 3PS) on pneumaattisen ohjaimen (PCO; 3PCO) 5 yhteydessä. N 35
5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-4 mukainen laite, tunnettu siitä, että pneumaattinen ohjain (PCO; 3PCO) on järjestetty antamaan suljettupii-
riseen pneumatiikkajärjestelyyn systeemipaineen, ja että ainoa paineanturi (PS; 3PS) on järjestetty mittaamaan paineen muutosta, jonka vipuvarsirakenne (AS1, AS2) on järjestetty muodostamaan yhden tai useamman pneumaattisen vastus- elementin (PC1, PC2; 3PC) kautta.
6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että laite kä- sittää ainakin kaksi pneumaattista vastuselementtiä (PC1, PC2), ja että tällöin an- turirakenne käsittää ainoan paineanturin (PS) lisäksi liikeanturit (MSE1, MSE2) pneumaattisille vastuselementeille (PC1, PC2).
7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä että, kukin lii- keanturi (MSE1, MSF2) on järjestetty mittaamaan pneumaattisen vastuselemen- tin (PC1, PC2) männänvarren liikettä. o
N
O
N
LÖ
I +
O
I a a +
LO
O
LO 00
O
N
FI20185954A 2018-11-09 2018-11-09 Laite liikuntasuoritusta varten FI128569B (fi)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20185954A FI128569B (fi) 2018-11-09 2018-11-09 Laite liikuntasuoritusta varten
US16/672,597 US11260269B2 (en) 2018-11-09 2019-11-04 Exercise apparatus
EP19207018.3A EP3650085A1 (en) 2018-11-09 2019-11-05 Exercise apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20185954A FI128569B (fi) 2018-11-09 2018-11-09 Laite liikuntasuoritusta varten

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20185954A FI20185954A (fi) 2020-05-10
FI20185954A1 FI20185954A1 (fi) 2020-05-10
FI128569B true FI128569B (fi) 2020-08-14

Family

ID=68840845

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20185954A FI128569B (fi) 2018-11-09 2018-11-09 Laite liikuntasuoritusta varten

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11260269B2 (fi)
EP (1) EP3650085A1 (fi)
FI (1) FI128569B (fi)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI128569B (fi) 2018-11-09 2020-08-14 Ab Hur Oy Laite liikuntasuoritusta varten

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4063726A (en) * 1976-04-26 1977-12-20 Wilson Robert J Electronically controlled hydraulic exercising system
US4722525A (en) * 1979-02-16 1988-02-02 Brentham Jerry D Physical fitness diagnostic testing apparatus
US4846466A (en) * 1987-11-20 1989-07-11 Stima Iii Michael W Microprocessor controlled electro-hydraulic exercise system
US5312315A (en) * 1990-12-21 1994-05-17 Core Outpatient Services Pneumatic variable resistance rehabilitation/therapy apparatus
US5890996A (en) * 1996-05-30 1999-04-06 Interactive Performance Monitoring, Inc. Exerciser and physical performance monitoring system
GB0307614D0 (en) 2003-04-02 2003-05-07 Bmr Res & Dev Ltd Excercise equipment
US8523789B2 (en) * 2003-06-14 2013-09-03 Keiser Corporation System for testing muscular power
US7413534B2 (en) * 2004-04-20 2008-08-19 Moises Bucay-Bissu Electronic system to be applied in variable resistance exercise machine
US20100311552A1 (en) * 2005-04-06 2010-12-09 David Paul Sumners Vibrationary exercise equipment
US20070054788A1 (en) * 2005-09-07 2007-03-08 Johnston Allen K Control system and method for exercise machine
DE102005054566B4 (de) 2005-11-14 2010-05-06 Rudolf Frei Trainings- oder Therapiegerät
KR101384170B1 (ko) 2013-04-26 2014-04-14 (주)웰텍 공기유량제어 실린더를 이용한 순환운동 시스템
US10709924B2 (en) 2015-06-19 2020-07-14 Flexline Fitness, Inc. Squat bar for fitness machine
KR101794094B1 (ko) 2016-11-15 2017-11-07 주식회사 플라이업 공압을 이용한 근력운동기구
JP6564412B2 (ja) 2017-03-21 2019-08-21 ファナック株式会社 機械学習装置及び熱変位補正装置
GB2562121B (en) 2017-05-05 2022-10-12 Bamford Excavators Ltd Working machine
FI128569B (fi) 2018-11-09 2020-08-14 Ab Hur Oy Laite liikuntasuoritusta varten

Also Published As

Publication number Publication date
EP3650085A1 (en) 2020-05-13
US11260269B2 (en) 2022-03-01
FI20185954A (fi) 2020-05-10
FI20185954A1 (fi) 2020-05-10
US20200147452A1 (en) 2020-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9521964B2 (en) System and method for estimating the mechanical behavior of human lower limbs
US6375598B1 (en) Exerciser and physical performance monitoring system
CA2789589C (en) Compact and robust load and moment sensor
CN103959029A (zh) 人工皮肤及弹性应变传感器
FI128569B (fi) Laite liikuntasuoritusta varten
GB2600291A (en) A device for measuring a tension in a reciprocating chain
Felton et al. Optimising the front foot contact phase of the cricket fast bowling action
CN104759059A (zh) 基于平衡功能评估的气囊减重步行训练装置
CN113171585B (zh) 体能消耗测量方法、装置及拉力器
KR101117353B1 (ko) 유도 훈련장치
Eguchi et al. Accessible ground reaction force estimation using insole force sensors without force plates
US6533706B2 (en) System of impact measurement and display
WO2021032971A1 (en) Capstan joint
JP2016174975A (ja) 複数リンク機構並びに運動補助方法
CN109973581B (zh) 一种可计算做功的推杆阻尼器
CN210355854U (zh) 新型联动踏步训练器
JP6079585B2 (ja) 歩容のバランス評価装置
CN104757983B (zh) 用于平衡功能训练与评估的测力鞋
KR20220052130A (ko) 관절 운동 측정을 위한 캘리브레이션 시스템 및 방법 이를 이용한 착용형 관절 운동 측정 장치
CN112129645B (zh) 整鞋步态仿真设备
US20230398031A1 (en) Wearable device and electronic device for providing exercise posture evaluation information of user and operation methods thereof
CN111366280A (zh) 基于医用仿真软腿建立的压力分布测量方法
Nyugen et al. Design of a soft ankle joint device for correction of inversion/eversion angle during aquatic therapy
JP2019525798A (ja) 歩行用外骨格、歩行用外骨格の制御方法
TWI743814B (zh) 動態移動對稱性評估方法

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 128569

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B