ITPS20110002A1 - METHOD AND EQUIPMENT FOR CHECKING THE LOAD IN GYMNASTICS AND RE-EDUCATION EQUIPMENT - Google Patents

METHOD AND EQUIPMENT FOR CHECKING THE LOAD IN GYMNASTICS AND RE-EDUCATION EQUIPMENT Download PDF

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ITPS20110002A1
ITPS20110002A1 IT000002A ITPS20110002A ITPS20110002A1 IT PS20110002 A1 ITPS20110002 A1 IT PS20110002A1 IT 000002 A IT000002 A IT 000002A IT PS20110002 A ITPS20110002 A IT PS20110002A IT PS20110002 A1 ITPS20110002 A1 IT PS20110002A1
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    • 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
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    • 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

Description

Descrizione dell’invenzione industriale dal titolo: Description of the industrial invention entitled:

METODO E APPARECCHIATURA PER IL CONTROLLO DEL CARICO NELLE ATTREZZATURE GINNICHE E DI RIEDUCAZIONE METHOD AND EQUIPMENT FOR LOAD CONTROL IN GYM AND REHABILITATION EQUIPMENT

CAMPO Di APPLICAZIONE E STATO DELL'ARTE FIELD OF APPLICATION AND STATE OF THE ART

La presente invenzione ha per oggetto un metodo ed un'apparecchiatura per l'erogazione ed H controllo del carico resistente nelle attrezzature ginniche e di rieducazione. The present invention relates to a method and an apparatus for delivering and controlling the resistant load in gymnastic and rehabilitation equipment.

Lo stato dell’arte del settore delie dette attrezzature è piuttosto avanzato e ditte specializzate propongono un'ampia gamma di soluzioni; si possono elencare macchine tradizionali con pesi, dedicate a specifici allenamenti, bikes con e senza volano e per allenamenti in acqua, tapis roulant, vogatori, eccetera. The state of the art in the sector of such equipment is quite advanced and specialized companies offer a wide range of solutions; you can list traditional machines with weights, dedicated to specific workouts, bikes with and without flywheel and for water workouts, treadmills, rowing machines, etc.

In molti casi queste attrezzature sono anche provviste di unità di controllo, supervisione e diagnostica della potenza di calcolo paragonabile a quella di un personal computer. In many cases these equipments are also equipped with control, supervision and diagnostic units of computing power comparable to that of a personal computer.

Tuttavia le soluzioni proposte sul mercato sono caratterizzate da metodi specifici e limitati per l'erogazione del carico resistente: le macchine a pesi forniscono solo un carico di tipo "gravitazionale”, mentre quelle c.d. dinamiche, erogano solo carichi di tipo Viscoso" di difficile regolazione, nelle bikes prive di volano è assente il carico di tipo Inerziale”, mentre l’attrito è generalmente di tipo “coulombiano" e l’usura dei dispositivi preposti alia regolazione ne modifica il funzionamento nei tempo. However, the solutions proposed on the market are characterized by specific and limited methods for delivering the resistant load: the weights machines provide only a "gravitational" type load, while the so-called dynamic ones deliver only Viscous type loads that are difficult to regulate. , in the bikes without flywheel the Inertial type load is absent, while the friction is generally of the “Coulombian” type and the wear of the adjustment devices modifies their operation over time.

SOMMARIO DELL'INVENZIONE SUMMARY OF THE INVENTION

() Questa invenzione presenta un metodo del tutto generale per l'erogazione ed il controllo del carico resistente sulle attrezzature ginniche e di rieducazione che permette di superare i fimiti dello stato dell’arte, consentendo di ricreare qualsiasi condizione di allenamento tramite la combinazione di carichi elementari, senza dover modificare significativamente le architetture delie 5 attrezzature esistenti. () This invention presents a completely general method for the delivery and control of the resistant load on gymnastic and rehabilitation equipment that allows to overcome the limits of the state of the art, allowing to recreate any training condition through the combination of loads. elementary, without having to significantly modify the architectures of the 5 existing equipment.

Inoltre, questa invenzione propone anche un'apparecchiatura che permette di attuare il metodo presentato ed è applicabile alla maggior parte delle dette architetture. Furthermore, this invention also proposes an apparatus which allows to implement the presented method and is applicable to most of the said architectures.

0 DESCRIZIONE DEI DISEGNI 0 DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Un'Implementazìone dell'invenzione viene descritta a titolo di esempio e in modo non vincolante. An implementation of the invention is described by way of example and in a non-binding manner.

La figura 1 mostra, schematicamente e a blocchi, l'applicazione dell'invenzione ad un'attrezzatura di tipo "bike” con un utente in posizione di allenamento. Figure 1 shows, schematically and in blocks, the application of the invention to equipment of the "bike" type with a user in a training position.

La figura 2 mostra, schematicamente e a blocchi, l'applicazione dell'invenzione ad un’attrezzatura di tipo “chest press” con un utente in posizione di allenamento. Figure 2 shows, schematically and in blocks, the application of the invention to a "chest press" type of equipment with a user in a training position.

La figura 3 mostra, schematicamente e a blocchi, la soia apparecchiatura di erogazione e controllo del carico con un maggior dettaglio per quel che riguarda il dispositivo di regolazione Figure 3 shows, schematically and in blocks, the soy device for dispensing and controlling the load with greater detail as regards the adjustment device

DESCRIZIONEDETTAGLIATA DETAILED DESCRIPTION

Un'attrezzatura ginnica o di rieducazione (1) è utilizzata da un utente {2}, al quale è fornito un carico resistente tramite un dispositivo di trasmissione dei carico(3)specificodell'architetturadelladettaattrezzatura. Exercise or rehabilitation equipment (1) is used by a user {2}, who is provided with a resistant load via a load transmission device (3) specific to the architecture of that equipment.

Un attuatore (4} fornisce al detto dispositivo di trasmissione un carico controllatointemporealetramiteundispositivodiregolazione(6)cheèchiuso in retroazionesu untrasduttore (5)ingradodi misurareposizione lavelocitào l'accelerazione. Nonc'ènessun limitenellasceltadeitipoditrasduttorepurché siapossibile,anchetramiteopportuneelaborazionidelsuosegnale,ricavarein modo affidabile la posizione, la velocità e l'accelerazione riferite al carico resistente. Allo stesso modo non c'è limite nella scelta dell'attuatore, purché esìstanotecnologiecheconsentonodi regolarnein modoaffidabile ilcarico in tempo reale; atitolodi esempio e in modo non vincolante, si può indicare un motoreelettrico:sonomoltodiffuse, innumerosicampitecnologici,applicazioni dicontrollocoppianeimotorielettrici. An actuator (4} supplies said transmission device with a load controlled at the same time by means of a regulation device (6) which is closed in feedback on a transducer (5) able to measure the speed or acceleration. In the same way, there is no limit in the choice of the actuator, as long as there are technologists that allow the load to be reliably adjusted in real time; as an example and in a non-binding way, an electric motor can be indicated: they are very widespread, numerous technological fields, control applications coupled with electric motors.

Il dispositivo di regolazione (6) comunica con un'unità di supervisione ed interfacciautente (7), necessaria per impostare 5 parametri relativi al carico e visualizzarelostatodifunzionamentodapartedell'utente{2}. The adjustment device (6) communicates with a supervision and user interface unit (7), necessary to set 5 parameters relating to the load and to display the operating status by the user {2}.

In aggiunta, lo stesso dispositivo dì regolazione (6} può utilizzare l'energia fornita dall'utente (2)durante l'allenamento perricaricare unaccumulatore (8); in questo modo si diminuisce il consumo di energia esterna di tutta l'attrezzatura.Questapartedell<1>apparecchiaturaèdaconsiderarsiopzionale,in quanto non tutte le architetture delle dette attrezzature consentono di recuperare porzioni significative dell’energia dell'utente, rendendo l’accumulatore ed il dispositivo di ricarica economicamente svantaggiosi; per contro, in alcuni casi particolarmente favorevoli si potrebbe arrivare all'autosufficienza dell'attrezzatura. In addition, the same adjustment device (6} can use the energy supplied by the user (2) during training to recharge a battery (8); in this way the external energy consumption of all the equipment is reduced. <1> equipment is to be considered optional, as not all the architectures of said equipment allow to recover significant portions of the user's energy, making the accumulator and the recharging device economically disadvantageous; on the other hand, in some cases particularly favorable self-sufficiency of the equipment.

Nella figura 3, a titolo di esempio e in modo non vincolante, è raffigurata l'apparecchiatura astratta dal contesto di particolari architetture. Unicamente per semplificare l'esposizione, l’attuatore (4) è presentato come un motore rotativo che fornisce il carico come coppia resistente (Tr nella figura), mentre Sa posizione del carico è proporzionale alla posizione angolare del detto motore (θυ nella figura). In figure 3, by way of example and in a non-binding way, the apparatus is depicted abstracted from the context of particular architectures. Only to simplify the presentation, the actuator (4) is presented as a rotary motor which supplies the load as resisting torque (Tr in the figure), while Sa position of the load is proportional to the angular position of the said motor (θυ in the figure) .

Il dispositivo di regolazione (6) è raffigurato più in dettaglio, evidenziando tre diversi blocchi funzionasi· un blocco di comunicazione e controllo (6. a), un blocco di elaborazione de! segnale di retroazione (6.b) ed un blocco di potenza |6.c) per l'attuazione del carico e, opzionalmente, per la ricarica de ! I ’accu m u lato re (8), The adjustment device (6) is shown in more detail, highlighting three different functional blocks, a communication and control block (6. a), a processing block of the feedback signal (6.b) and a power block | 6.c) for the actuation of the load and, optionally, for the recharging of the I ’accu m u king side (8),

Questa suddivisione è unicamente logica e funzionale alla presente descrizione: nelle implementazioni reali sì possono immaginare alcuni di questi blocchi integrati in altre unità oppure ulteriormente suddivisi. This subdivision is only logical and functional to the present description: in real implementations it is possible to imagine some of these blocks integrated in other units or further subdivided.

Il sottob tocco (6.b) si occupa dell'elaborazione del segnale del trasduttore: indipendentemente dal tipo di trasduttore vengono ricostruite posizione, velocità e accelerazione del carico { Q. Q eQ in figura), se necessario applicando filtri matematici, per migliorarne l'affidabilità. The sub-touch (6.b) deals with the processing of the transducer signal: regardless of the type of transducer, the position, speed and acceleration of the load are reconstructed (Q. Q and Q in the figure), if necessary by applying mathematical filters, to improve the 'reliability.

Si sottoblocco (6. a) opera il controllo del carico in tempo reale in modo che aderisca alla legge di carico impostata; detta legge può essere pensata, in termini dei tutto generali, come una funzione della posizione, della velocità e dell'accelerazione del carico, di alcuni parametri impostati dall'utente e di altri predefiniti. Si sub-block (6. a) the load control operates in real time so that it adheres to the set load law; this law can be thought, in general terms, as a function of the position, speed and acceleration of the load, some parameters set by the user and others predefined.

In termini pratici, si realizza questa legge combinando, senza limiti di complessità, alcune leggi di carico elementari: In practical terms, this law is realized by combining, without complexity limits, some elementary load laws:

Carico gravitazionale - p^rcJnclxPXsignW)tnegativo se a favore (discesa) Carico elastico - *<"x>^ ;105 Carico viscoso -<Βχβ>;Carico inerziale -Carico di attrito coulombiano - r<ti>uxNxsigniè) ;Altri carichi elementari possono essere definiti senza limitazioni; combinazioni particolari di carichi elementari possono essere definite per costituire carichi HO base di tipo composto* a loro volta combinabili. Gravitational load - p ^ rcJnclxPXsignW) tnegative if in favor (descent) Elastic load - * <"x> ^; 105 Viscous load - <Βχβ>; Inertial load - Coulomb friction load - r <ti> uxNxsigniè); Other elementary loads can be defined without limitations; particular combinations of elementary loads can be defined to constitute basic HO loads of the compound type * which can in turn be combined.

Il sottobiocco (6,c) opera la regolazione in potenza suH attuatore (4), utilizzando, nei casi in cui è previsto, l'energia dell'utente per ricaricare il dispositivo dì accumulazione (8). The sub-link (6, c) operates the power regulation on the actuator (4), using, in the cases where it is foreseen, the user's energy to recharge the storage device (8).

Un'altra funzione importante, ancorché non oggetto dì rivendicazioni, del 115 sottoblocco (6. a) è lo scambio bidirezionale di informazioni con l'unità di interfaccia utente (7), grazie alla quale l'utente può controllare in qualsiasi momento i parametri relativi ai resero! zio. in un'architettura semplificata, l'unità dì interfaccia (7), quella di controllo (6.a) e quella di elaborazione del segnale possono essere integrate in un unico dispositivo, Another important function, although not the subject of the claims, of the sub-block 115 (6. a) is the bidirectional exchange of information with the user interface unit (7), thanks to which the user can check the parameters at any time. related to the resero! uncle. in a simplified architecture, the interface unit (7), the control unit (6.a) and the signal processing unit can be integrated in a single device,

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Claims (1)

RIVENDICAZIONI 1) Metodo per l'erogazione ed il controllo del carico resistente nelle attrezzature ginniche e di rieducazione, caratterizzato dal fatto che detta regolazione viene effettuata in tempo reale grazie al segnale di retroazione di un trasduttore 2) Metodo come alla rivendicazione 1), caratterizzato dal fatto che, a prescindere dal tipo di trasduttore utilizzato, opportuni metodi matematici consentono di ricavare valori istantanei affidabili di posizione, velocità e accelerazione del carico, se necessario ricorrendo a tecniche di regressione statistica 3) Metodo come alle rivendicazioni 1) e 2), caratterizzato dal fatto che l'utente può costruire qualsiasi modeilo di carico realistico, grazie alta composizione di carichi elementari che siano funzione di posizione, velocità o accelerazione 4) Metodo come alle rivendicazioni 1), 2) e 3), caratterizzato inoltre dal fatto che l'utente può variare almeno un parametro relativo al carico 5) Apparecchiatura per l'attuazione del metodo di cui alle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il carico è regolato tramite un attuatore controllabile in coppia o forza tramite un dispositivo di azionamento ed il segnale di retroazione di un trasduttore 6) Apparecchiatura come alla rivendicazione 5), caratterizzata dal fatto che un dispositivo di interfaccia permette allutilizzatore di impostare, modificare e monitorare il tipo e l'entità del carico prima e durante l'allenamento 7) Apparecchiatura come alle rivendicazioni 5) e 6), caratterizzata dal fatto che l'utilizzatore può variare almeno un parametro del carico 8) Apparecchiatura come alla rivendicazione 5), caratterizzata dal fatto che un accumulatore, ricaricato dal dispositivo di controllo potenza, permette di recuperare una parte dell'energìa dell'utilizzatoreCLAIMS 1) Method for the delivery and control of the resistant load in gymnastic and rehabilitation equipment, characterized by the fact that said adjustment is carried out in real time thanks to the feedback signal of a transducer 2) Method as in claim 1), characterized by the fact that, regardless of the type of transducer used, suitable mathematical methods allow to obtain reliable instantaneous values of position, speed and acceleration of the load, if necessary by resorting to statistical regression techniques 3) Method as per claims 1) and 2), characterized by the fact that the user can build any realistic load model, thanks to a high composition of elementary loads that are a function of position, speed or acceleration 4) Method as per claims 1), 2) and 3), further characterized by the fact that the user can vary at least one parameter relating to the load 5) Apparatus for implementing the method referred to in the preceding claims, characterized by the fact that the load is regulated by means of an actuator that can be controlled in torque or force by means of an actuation device and the feedback signal of a transducer 6) Equipment as per claim 5), characterized by the fact that an interface device allows the user to set, modify and monitor the type and extent of the load before and during training 7) Apparatus as per claims 5) and 6), characterized in that the user can vary at least one load parameter 8) Apparatus as per claim 5), characterized by the fact that an accumulator, recharged by the power control device, allows to recover a part of the user's energy
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