IT201600087533A1

IT201600087533A1 - “macchina per esercizio fisico”

Info

Publication number: IT201600087533A1
Application number: IT102016000087533A
Authority: IT
Inventors: Pitinca Daniele Tomai; Daniele Gava
Original assignee: Dtp Work Group S R L
Priority date: 2016-08-26
Filing date: 2016-08-26
Publication date: 2018-02-26

Description

“MACCHINA PER ESERCIZIO FISICO”

L'invenzione si riferisce ad una macchina per esercizio fisico, in particolare ad una leg press.

Le macchine per esercizio fisico sono ormai intelligenti e programmabili, tanto che consentono sofisticati calendari di allenamento o terapie di riabilitazione.

Per gli arti inferiori e parte dei muscoli del bacino la macchina cosiddetta leg press è forse la più importante. KR100742258 ne descrive una completamente automatica che, grazie ad un azionamento 140 controllato da un anello di retroazione, sposta il sedile 112 dell’atleta in funzione della pressione esercitata su un punto di appoggio fisso 120.

Nonostante l’ampia libertà di programmare la velocità del sedile 112 durante un esercizio, la macchina ha degli inconvenienti. Poiché l’azionamento 140 sposta un sedile con l’atleta sopra, risente della sua massa inerziale quindi. Di fatto l’azionamento e la struttura mobile della macchina vanno dimensionati per gli atleti più pesanti, cosa evidentemente inefficiente soprattutto se ad es. la macchina fosse destinata ad una palestra per bambini. Il profilo di velocità per le gambe viene applicato anche al corpo, testa compresa, pertanto la macchina deve essere limitata in velocita e accelerazione per garantire all’atleta un esercizio in sicurezza e un comfort accettabile. Infine, il punto di appoggio per i piedi ha posizione e inclinazione fissa, il che limita il tipo di esercizi e impone una configurazione invariabile per i muscoli del piede e del polpaccio.

Ovviare ad almeno uno di questi problemi è lo scopo principale dell'invenzione, la quale è definita nelle allegate rivendicazioni, in cui quelle dipendenti definiscono varianti vantaggiose.

Si propone quindi una macchina per esercizio fisico, ad es. del tipo leg press, con cui un atleta può allenarsi, comprendente:

una base di appoggio a terra dotata di un sedile fisso per l’atleta,

un organo mobile rispetto al sedile comprendente un’area su cui ricevere e misurare una spinta, preferibilmente dai piedi, dell’atleta,

un azionamento per spostare l’organo,

uno o più sensori per misurare detta spinta,

un dispositivo per regolare l’azionamento in modo che detta spinta corrisponda ad una spinta di riferimento.

Termini direzionali come orizzontale si riferiscono alla macchina come in uso.

I detti sensori per misurare detta spinta possono avere varie disposizioni, ad es. in modo da misurare separatamente la spinta del piede destro e sinistro, o per monitorare punti particolari sotto la pianta del piede.

Un vantaggio della macchina è che il sedile che ospita l'atleta resta fisso mentre l’organo imprime una forza esterna solo sulle gambe dell’atleta, riducendo notevolmente i disagi e le situazioni di pericolo per l'atleta.

Un altro vantaggio è che l’azionamento deve sprigionare solo la potenza necessaria a spostare la massa dell’organo mobile e delle articolazioni coinvolte e a contrastare quella muscolare dell’atleta, molto inferiore quindi di quella in KR100742258. quindi la macchina consuma meno energia e richiede minore potenza a parità di esercizio, e l’errore dinamico sul controllo di velocità o di forza viene conseguentemente ridotto.

Un altro vantaggio è che l’azionamento si può dimensionare sulla forza da contrastare indipendentemente dal peso della parte inerte del corpo dell’atleta.

Un altro vantaggio è che la macchina può concentrare solo sugli arti interessati sulle gambe dell’atleta esercizi veloci, con scatti e rapidi cambi di direzione dell’organo mobile, potendo eseguire anche alcune recenti terapie che consistono in esercizi pulsati o vibrazioni persistenti sull’arto, ora realizzabili praticamente con la macchina secondo l’invenzione e mantenendo limitate le perturbazioni nella parte restante del corpo

Un altro vantaggio è che la macchina ha maggiore precisione sulle grandezze fisiche coinvolte negli esercizi.

Preferibilmente l’azionamento comprende o è costituito da un motore elettrico o un attuatore lineare.

Preferibilmente detto sensore comprende o è costituito da un sensore di pressione o forza, ed è montato su detto organo, ad es. al centro di detta area, così da ricevere direttamente la forza esercitata dall’atleta, in particolare dai piedi dell’atleta, oppure si può utilizzare un sistema automatico di imposizione della forza/velocita tramite l’attuatore. Come tipo di sensori si può usare anche uno o più sensori di forza montati separati dall'organo attuatore.

Si noti che la macchina è versatile, tanto che può comportarsi come una nota leg press ma anche può emulare altri tipi di macchine per esercizio fisico.

Preferibilmente il dispositivo per regolare comprende un microprocessore programmabile. Preferibilmente l’organo mobile ha traiettorie programmabili secondo parametri dipendenti dal tempo e/o dallo spazio, oppure dipendenti da un segnale funzione della posizione dell'atleta o da segnali biomedici o altre fonti come ad esempio comandi di un allenatore o di un computer, preferibilmente le traiettorie dell’organo mobile sono programmabili tramite il detto microprocessore.

Preferibilmente detto organo è montato mobile sulla base, per massima compattezza della macchina. Come varianti particolari l’organo:

(a) è montato sulla base in modo scorrevole orizzontalmente e/o

(b) è montato sulla base in modo oscillante attorno ad un asse orizzontale per potersi inclinare verso il, e lontano dal, sedile (e/o per poter inclinare detta area verso il e lontano dal sedile).

II movimento orizzontale serve a ricreare l’esercizio classico di una leg press, in cui la superficie di appoggio per i piedi sull’organo non cambia inclinazione o cambia poco, mentre il movimento oscillante modifica durante l’esercizio tale inclinazione (per far lavorare certi muscoli), ai due movimenti corrispondono differenti tipologie di leg press.

La traiettoria dell’organo mobile può essere controllata dall’azionamento durante uno o ciascuno dei due movimenti descritti nei punti (a) e (b) sopra citati; in caso di controllo duale, detto asse orizzontale non è fisso ma trasla orizzontalmente rispetto al sedile.

Una variante preferita della macchina prevede, preferibilmente assieme alla caratteristica (a), che l’organo sia montato sulla base in modo da posizionare detta area orizzontale, in questo modo l’area, e quindi la macchina, ha due funzioni: ricevere la spinta dai piedi sia quando l’atleta sta sul sedile sia quando sta in piedi sopra l’area messa orizzontale, in questo secondo caso il detto sensore (posto sul o dentro l’area) è ancora attivo e può rilevare ad es. il peso o, tramite i piedi, uno sforzo dell’atleta. Preferibilmente, per portare l’area in posizione orizzontale l’organo è montato sulla base in modo oscillante attorno ad un asse orizzontale per potersi inclinare dalla parte opposta al sedile fino a portare la detta area orizzontale (per far questo sono possibili comunque altri tipi di movimentazione, ad es. una combinazione di successive traslazioni e rotazioni di detta area).

Un vantaggio del sistema è che sdoppiando il sistema sensore-motore, o anche solo separando l'attuatore dal sensore sotto ai piedi, è possibile ad es. collegare una fune all'attuatore e comandarlo in base a quanto misurato sotto i piedi dell'atleta e/o eventualmente su quanto misurato o imposto alla fune.

Un altro aspetto dell’invenzione riguarda un metodo per controllare una macchina per esercizio fisico, ad es. del tipo leg press, con cui un atleta può allenarsi, la macchina comprendendo:

una base di appoggio a terra dotata di un sedile per l’atleta,

un organo comprendente un’area di appoggio, ad es. per i piedi, dell’atleta,

il metodo comprendendo la fase di eseguire un esercizio spostando l’organo mentre il sedile rimane fisso sulla base.

I vantaggi dell’invenzione saranno ancora più chiari dalla seguente descrizione di preferite forme realizzative, riferimento facendo all’allegato disegno in cui

- fig. 1 mostra una vista prospettica di una macchina leg press;

- fig. 2 mostra una vista schematica di un diverso uso della macchina leg press.

Nelle figure numeri uguali indicano parti uguali o concettualmente simili, e gli elementi sono descritti come in uso.

Un macchina leg press MC comprende un telaio di base, per l’appoggio a terra, su cui sono montati un sedile 20 e un organo mobile 30. Il sedile 20 è fisso sul telaio 10 e comprende una seduta 22 e uno schienale 24. L’organo mobile 30 è montato scorrevole sul telaio 10 tramite un carrello 38 impegnato su guide lineari 12 che gli consentono uno spostamento orizzontale alternato sul telaio 10 e rispetto al sedile 20 (v. asse orizzontale X e freccia X1).

L’organo mobile 30 comprende una tavola 32, posta sul carrello 38, che monta una area 34 per l’appoggio dei piedi. L’area 34 comprende uno o più sensori di pressione 36. La tavola 32 è incernierata al carrello 38 attorno ad un asse orizzontale Y ortogonale all’asse X, in modo da potersi inclinare (v. freccia Y1), e in modo da poter avvicinare o allontanare l’area 36 rispetto al sedile 20. In particolare la tavola 32, che normalmente durante l’esercizio è verticale o quasi, si può abbattere lontano dal sedile 20 e mettere orizzontale (v. posizione con riferimento 32-0.)

Il/i sensore/i 36 genera/no un segnale che tramite una linea S arriva ad un sommatore 42 di una centralina elettronica 50, la quale comprende un microprocessore 40 in grado di generare un riferimento di forza R che viene confrontato nel sommatore 42 col segnale della linea S. Il risultato della differenza tra il segnale S e il segnale R dà un errore ed è portato in ingresso al microprocessore 40, il quale lo elabora e dà in uscita un segnale SC che pilota un motore 44. Il motore 44 comprende un albero 48 in grado di spostare lungo l’asse X l’organo 30, grazie a noti meccanismi come ad es. un sistema a vite-madrevite o trasmissioni a cinghia o fune o un motore lineare ecc. Il segnale R può ad es. essere selezionato dall’utente tramite un’interfaccia 46 o programmando direttamente il microprocessore 40.

In una modalità d'uso, l’utente si siede sul sedile 20 e punta i piedi contro l’area 34. La centralina 50 crea un anello di retroazione capace di spostare l’organo 30 in modo che la forza esercitata dai piedi dell’atleta corrisponda al riferimento R. Quindi si può o programmare la resistenza che l’organo 30 offre alle gambe e/o forzare le gambe a compiere un certo movimento.

Fig. 2 illustra un altro esempio di come la macchina MC può essere sfruttata quando la tavola 32 è orizzontale. Un utente U sale sopra l’area 34, e il sensore 36 misura la forza verticale che egli esercita sulla pedana. Non solo si può misurare il peso dell’utente U, ma anche determinare lo sforzo muscolare che sta esprimendo. Ad es. se l’utente U sta sollevando un manubrio 90 collegato tramite un cavo 92 e pulegge di rinvio 94 ad un grave 96 libero di oscillare verticalmente, la forza F per spostare il manubrio 90 si somma sul sensore 36 al peso dell’utente U, e con qualche elaborazione il microprocessore 40 è in grado di isolare la forza F, dopodiché può

- visualizzarla su un display; e/o

- visualizzare su un display informazioni in funzione del valore della forza F; e/o

- ricavarne informazioni statistiche, e/o

- emettere segnali acustici o visivi in funzione del valore della forza F (ad es. il lavoro o la potenza sviluppati, il loro valore massimo o minimo, dati statistici dell’esercizio, ecc.); e/o

- condizionare il moto del grave 96 per far assumere al manubrio 90 una desiderata resistenza all’utente.

Il grave 96 può essere sostituito da un azionamento elettrico pilotato dalla centralina 50 come il motore 44 per generare una forza resistente, ad es. un motore elettrico, un attuatore lineare, un pistone pneumatico, ecc.

VARIANTI

Alcune varianti interessanti per la macchina sono:

il segnale R può essere generato anche da remoto, e non necessariamente nella centralina 50; e/o la centralina 50 può comprendere una memoria in cui

• memorizzare vari andamenti per il segnale R selezionabili tramite l’interfaccia 46; e/o · memorizzare in tempo reale gli andamenti per il segnale S.

Claims

1. Macchina (MC) per esercizio fisico, ad es. del tipo leg press, con cui un atleta può allenarsi, comprendente: una base (10) di appoggio a terra dotata di un sedile fisso (20) per l’atleta, un organo (32) comprendente un’area (34) su cui ricevere una spinta dell’atleta, ad es. dai piedi dell’atleta, l’organo essendo mobile rispetto al sedile, un azionamento (44) per spostare l’organo, uno o più sensori (36) per misurare detta spinta, un dispositivo (50) per regolare l’azionamento in modo che detta spinta corrisponda ad una spinta di riferimento.

2. Macchina (MC) secondo la rivendicazione 1, in cui l’azionamento comprende o è costituito da un motore elettrico o un attuatore lineare.

3. Macchina (MC) secondo la rivendicazione 1, o 2 in cui detto sensore comprende o è costituito da un sensore di pressione o forza, montato su detto organo.

4. Macchina (MC) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detto organo (32) è montato mobile sulla base in modo scorrevole orizzontalmente.

5. Macchina (MC) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detto organo (32) è montato mobile sulla base in modo oscillante attorno ad un asse orizzontale (Y) per potersi inclinare verso il, e lontano dal, sedile.

6. Macchina (MC) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l’organo è montato sulla base in modo da posizionare detta area orizzontale.

7. Macchina (MC) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l’organo è montato sulla base in modo oscillante attorno ad un asse orizzontale (Y) per potersi inclinare dalla parte opposta al sedile fino a portare la detta area orizzontale.

8. Metodo per controllare una macchina (MC) per esercizio fisico, ad es. del tipo leg press. con cui un atleta può allenarsi, la macchina comprendendo: una base (10) di appoggio a terra dotata di un sedile (20) per l’atleta, un organo (32) comprendente un’area (34) di appoggio o battuta per l’atleta, ad es. i suoi piedi, il metodo comprendendo la fase di eseguire un esercizio spostando l’organo (32) mentre il sedile (20) rimane fisso sulla base (10).