JP6780013B2 - エクセサイズマシーンで用いられる測定システム - Google Patents

Description

本発明は、一般的に、運動に関する情報を測定し、伝達し、記録し、且つ、表示するための装置、システム、及び方法に関し、より詳細には、複数のウエイト（ｗｅｉｇｈｔ）を選択的に係合するためのリフティング機構（ｌｉｆｔｉｎｇ ｍａｃｈａｎｉｓｍ）を備えるエクセサイズマシーン（ｅｘｅｒｃｉｓｅ ｍａｃｈｉｎｅ）で用いられる測定システムに関する。

近年、運動及び健康法（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｆｉｔｎｅｓｓ）の人気が仮想的に広がっている。例えば、ランニング、サイクリング、ウエイトトレーニングを含む身体運動の形式が人気である。ウエイトトレーニングへの関心が高まっていることは、公的及び民間施設で見られるジム（ｇｙｍ）の数が増えていることに反映されている。

ウエイトトレーニング装置には様々なタイプがある。典型的なウエイトマシーンは、例えば、主要な抵抗源として重力を使用する。単純なマシーン（例えば、プーリー、レバー、車輪、傾斜等）の組み合わせは、重量に対するマシーン全体の機械的利点を変化させ、マシーンを使用する人に抵抗を伝達する。サイベックス・インターナショナル・インコーポレーテッド（Ｃｙｂｅｘ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ、Ｉｎｃ．）及びノーチラス社（Ｎａｕｔｉｌｕｓ、Ｉｎｃ．）によって製造されたもののような、従来のスタックウエイトマシーン（ｓｔａｃｋｅｄ ｗｅｉｇｈｔ ｍａｃｈｉｎｅ）は、典型的には、例えば、垂直リフティングバーを備えるリフティング機構に通じる矩形型ウエイトプレートのスタック（ｓｔａｃｋ）を含む。リフティングバーは、例えばピンのような係合部材を受け付けるように構成された複数の穴を含む。各プレートは、リフティングバーが最下降又は静止の位置にあるときに、リフティングバー内の穴の１つに整合する対応チャネル（ｃｈａｎｎｅｌ）を有する。選択された数のプレートを持ち上げるために、ユーザは、例えば、選択された重量レベルにおいて、ピンを、チャネルとリフティングバー内の対応する穴とに挿入することによって、係合部材を操作する。ユーザが運動を実施すると、リフティングバーは上昇し、係合部材はその上に積層された全てのプレートを支持する。ウエイトマシーンでの様々な設定は、所望の重量レベルでピンをリフティングバーに単に挿入することにより、ユーザは、同一の運動範囲にわたって様々な異なるレベルの抵抗から選択することが可能となる。

従来のウエイトピンは、通常、ステンレス鋼又は他の硬質金属で形成された円筒型シャフトを含む。その最もシンプルな形態においては、ウエイトピンは、ピンをウエイトスタック（ｗｅｉｇｈｔ ｓｔａｃｋ）に挿入し、又は、解除するためのハンドルを形成するために、一方の端部がわずかに曲げられている、単一の円筒型金属ロッドから形成することができる。他のタイプのウエイトピンは、ウエイトスタックに挿入される円筒型シャフトに取り付けられたプラスチック、又は、金属のハンドル部分を含むことができる。シャフトは、ピンをウエイトスタックに解放可能に係合し、ウエイトマシーンの使用中にピンが外れることのないように、バネ懸架式ボールベアリング（ｓｐｒｉｎｇ−ｌｏａｄｅｄ ｂａｌｌ ｂｅａｒｉｎｇ）、及び／又は、他のロック機構を含むことができる。ロック機構を有するピンは、ロック機構をウエイトスタック、及び／又は、リフティングバーに容易に係合させるための、ハンドル上の押しボタンを含む。

運動プログラムの重要な側面の１つは、個人のパフォーマンスと進歩を追跡する機能である。例えば、耐久性又は距離が求められる形態の運動（例えば、ランニング、スイミング、サイクリング等）に関わる人々は、特定の走り、泳ぎ、乗車（ｒｉｄｅ）等に関連する距離、及び／又は、時間を追跡することがある。同様に、循環器系エクセサイズマシーン（例えば、トレッドミル、昇降運動器具（ｓｔａｉｒ ｓｔｅｐｐｅｒｓ）、定置式自転車（ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ ｂｉｃｙｃｌｅ）等）を使用する人々は、運動の時間の長さや、特定のセッション中に消費されるカロリーの量を知ることに興味を持っている。

しかしながら、従来のウエイトマシーンの１つの欠点は、特定の運動のセッション中、又は、所定の期間に亘って、ユーザが、特定のマシーン又はマシーン群における彼らの進捗状況を追跡し、記録するための便利な方法がないことである。その結果、ウエイトトレーニングプログラムに関係する人々は、特定の機会に持ち上げたウエイトの数、又は、特定のマシーンで繰り返した数を追跡し続けるために、記憶（ｍｅｍｏｒｙ）に依存することがある。記憶に頼る代わりに、ノートブックを使用して彼らの運動（ｗｏｒｋｏｕｔ）に関する情報を手動で記録することもある。しかしながら、どちらのアプローチも、特に便利なものではない。

これに関連して、運動関連情報（ｗｏｒｋｏｕｔ ｒｅｌａｔｅｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を追跡するためのシステムがＷＯ２０１５／１１３１６２Ａ１に提案されている。このシステムは、運動機器（ｗｏｒｋｏｕｔ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）の使用に関連する運動情報を受信するために無線で接続可能なウェアラブルデバイスを含み、運動機器は、運動機器に使用されるウエイトを含む。運動情報は、ウエイトスタックセレクタデバイス（ｗｅｉｇｈｔ ｓｔａｃｋ ｓｅｌｅｃｔｏｒ ｄｅｖｉｃｅ）を用いて収集され、ウエイトスタックセレクタデバイスは、ウエイトスタックセレクタデバイスから静止基準ポイントまでの測定された距離に基づいて、選択されたウエイトの情報及び繰り返し情報の両方を決定することができる。これは、セレクタデバイスに組み込まれた送信機を用いて達成され得る。

運動データの測定及び追跡のためのシステムに関する問題は、消費電力である。ジムにおいては、通常、エクセサイズマシーンは１つ又は複数の部屋に亘って床に広げられ、メイン出力へのアクセスは各マシーンにおいてほとんど利用できない。従って、システムは、好ましくはバッテリ充電され、結果的には、中程度の消費電力とすることが全体の目的である。さらに、エクセサイズマシーンがある方法で使用されることを意図していた場合であっても、ジムのユーザは、そのようなマシーンを使用して新しい運動方法を見出すことがある。測定システムは、最小限のユーザインタラクションが必要であり、エクセサイズマシーンの予期しない使用の間の、偶発的な改ざんや測定の阻害が防止されるように考案されるべきである。

エクセサイズマシーンで用いられる測定システムが提案されており、エクセサイズマシーンは、リフティング機構と、リフティング機構に複数のウエイトを選択的に係合するための係合部材とを備える。

第１の態様によれば、エクセサイズマシーンで用いられる測定システムが提供され、エクセサイズマシーンは、リフティング機構と、リフティング機構に積層された複数のウエイトを選択的に係合するための係合部材とを備え、測定システムは、距離計（ｒａｎｇｅ ｍｅｔｅｒ）と反射部材とを含む１対の協働部材（ｃｏｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｍｅｍｂｅｒ）を備え、協働部材の一方は、リフティング機構に接続され、協働部材の他方は、係合部材に接続され、距離計は、選択的に係合されたウエイトの重量に関連する距離を決定するために、反射部材までの距離を測定するように指示される。

一実施形態においては、距離計は、リフティング機構に接続され、反射部材は、係合部材に接続されている。

一実施形態においては、測定システムは、エクセサイズマシーンの動作の検出に応答して距離測定（ｄｉｓｔａｎｃｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）を行うように距離計を起動するよう通信可能に接続された動作検出機構（ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）を備える。

一実施形態においては、動作検出機構は、リフティング機構の運動を感知（ｓｅｎｓｅ）するように接続されたモーションセンサを備える。

一実施形態においては、モーションセンサ機構は、距離計と無線接続されている。

一実施形態においては、モーションセンサは、エクセサイズマシーンの動作時における非垂直軸周りの回転運動を感知するように、リフティング機構の部材に接続されている。

一実施形態においては、動作検出機構は、エクセサイズマシーンの動作の検出のために、積層されたウエイトに対する係合部材の運動又は位置を検出するように構成された、係合部材と接続されたモーションセンサを備える。

一実施形態においては、動作検出機構は、エクセサイズマシーンの動作の検出のために、積層されたウエイトに対する係合部材の運動又は位置を検出するように構成された、係合部材と接続された近接センサ（ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ ｓｅｎｓｏｒ）を備える。

一実施形態においては、近接センサは、係合部材がウエイトスタックに挿入されたことを検出するための磁力計（ｍａｇｎｅｔｏｍｅｔｅｒ）を備える。

一実施形態においては、動作検出機構は、重量を変更することなく、任意の数のリフティングの繰り返しを含む運動シーケンス（ｅｘｅｒｃｉｓｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）の単一距離測定（ｓｉｎｇｌｅ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）を行うように光学距離計を起動するよう構成されている。

一実施形態においては、測定システムは、ジムマシーン（ｇｙｍ ｍａｃｈｉｎｅ）に対して固定位置に取り付けられた補助反射部材をさらに備え、距離計は、リフティング機構の運動を検出するため、補助反射部材までの距離を測定するように指示される。

一実施形態においては、測定システムは、測定された距離に基づいてエクセサイズマシーンの重量設定（ｗｅｉｇｈｔ ｓｅｔｔｉｎｇ）を計算することにより、運動データ（ｅｘｅｃｉｓｅ ｄａｔａ）を確立するように構成された制御ユニットを備える。

一実施形態においては、制御ユニットは、モーションセンサからの入力に基づいて実行される繰り返しの回数を計算することにより、運動データを確立するように構成される。

一実施形態においては、測定システムは、制御ユニットからの運動データを受信し、エクセサイズマシーンのユーザへ運動データを提示するように接続された表示装置を備える。

一実施形態においては、制御ユニットは、受信ノード（ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ ｎｏｄｅ）に運動データを無線送信するための通信インタフェースを備える。

一実施形態においては、測定システムは、エクセサイズマシーンの、移動可能な補助セレクタ部材（ｍｏｖａｂｌｅ ａｕｘｉｌｉａｒｙ ｓｅｌｅｃｔｏｒ ｍｅｍｂｅｒ）の位置を検出するための補助センサを備え、補助セレクタ部材は、リフティング機構に追加量のウエイトを係合するように構成される。

一実施形態においては、補助センサは、補助セレクタ部材に接続された検出素子（ｄｅｔａｃｔｉｏｎ ｅｌｅｍｅｎｔ）の感知近傍（ｓｅｎｓｅ ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ）に接続された近接センサを備える。

一実施形態においては、補助セレクタ部材は、回転可能なセレクタ部材を備え、補助センサは、回転可能なセレクタ部材の角度位置（ａｎｇｕｌａｒ ｐｏｓｔｉｏｎ）を検出するように接続された回転センサ機構を含む。

一実施形態においては、回転センサは加速度計を含む。

一実施形態においては、距離計は、飛行時間センサを備える。

一実施形態においては、距離計は電磁（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ）送信機及び受信機を備える。

一実施形態においては、距離計はレーダーを備える。

一実施形態においては、距離計は、超音波送信機及び受信機を備える。

一実施形態においては、飛行時間センサは、周期信号を発射するように構成された発光部（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｅｒ）と、光検出器と、放射された信号と、検出器によって受信された反射信号とに応じて距離を測定するように構成された測定回路とを備える。

第２の態様によれば、エクセサイズマシーンで用いられる測定システムが提供され、エクセサイズマシーンは、リフティング機構と、リフティング機構に複数のウエイトを選択的に係合するための回転可能なセレクタ部材とを備え、測定システムは、回転可能なセレクタ部材に接続された回転検出器を備え、回転検出器は、選択的に係合されたウエイトの重量に関連する回転可能なセレクタ部材の角度位置を決定するように構成される。

一実施形態においては、回転検出器は、重力方向に対するセレクタ部材の回転を感知するように構成された加速度計を含む。

一実施形態においては、測定システムは、検出された回転に基づきエクセサイズマシーンの重量設定を計算することにより、運動データを確立するように構成された制御ユニットを備える。

第３の態様によれば、エクセサイズマシーンで用いられる測定システムが提供され、エクセサイズマシーンは、リフティング機構と、リフティング機構に複数の積層されたウエイトを選択的に係合するための係合部材とを備え、測定システムは、エクセサイズマシーンの動作時における非垂直軸周りの回転運動を感知するように、リフティング機構の部材に接続された加速度計を含む動作検出機構を備える。

様々な実施形態の詳細、機能、効果及び利点は、詳細な説明及び添付の図面に概説される。

添付の図面を参照して様々な実施形態を以下に説明する。

図１は、提案された測定システムの実施形態を実施するエクセサイズマシーンの一例の図である。 図２Ａは、一実施形態に係る測定システムの部材を有する、ウエイトプレート及びウエイトピンを有するエクセサイズマシーンの一部の図である。 図２Ｂは、図１Ａに示される部分の側断面図である。 図２Ｃは、エクセサイズマシーンの動作における図２Ａの部分を示す。 図２Ｄは、一実施形態に係る、ピンの形態の係合部材を示す。 図３は、本開示の提案された測定システムの様々な実施形態において採用され得る回路の一例の模式的ダイヤグラムである。 図４Ａは、他のウエイトマシーンの構成に適用される測定システムの様々な実施形態を示す。 図４Ｂは、他のウエイトマシーンの構成に適用される測定システムの様々な実施形態を示す。 図４Ｃは、他のウエイトマシーンの構成に適用される測定システムの様々な実施形態を示す。

以下、図面を参照して実施形態を説明し、図面においては、同様の参照番号は同様の要素を参照するために使用される。任意の特定の要素の議論を容易にするために、参照番号の最も重要な数字は、その要素が最初に導入された図を参照する。これらの図は必ずしも縮尺通りではないことが理解されるであろう。また、１つの実施形態に対する記載、及び／又は、図示される特徴は、１つ又は複数の他の実施形態において同一方法又は同様の方法で、及び／又は、他の実施形態の特徴と組み合わせて、又はその代わりとして使用され得る。

詳細は、本開示の様々な実施形態の深い理解を提供するために、以下の説明及び図１〜４に記載されている。ウエイトトレーニングマシーン、信号処理システム、及び電子表示装置に関連する周知の構造及びシステムの他の詳細な説明は、様々な実施形態の説明を不必要に不明瞭にしないように、以下の開示に記載されていない。図面に示された詳細、寸法、及び他の特徴の多くは、本開示の特定の実施形態の単なる例示にすぎない。従って、他の実施形態は、本開示の範囲から逸脱することなく、他の詳細、寸法、及び特徴を有することができる。さらに、本開示のさらなる実施形態は、以下に記載されるいくつかの詳細なしに実施することができる。

図１は、本開示の一実施形態に従って構成された運動システム１００の等角図である。運動システム１００は、複数のウエイト１０２（ウエイト１０２ａ〜１０２ｉとして個々に識別される）を有する従来のスタックウエイトエクササイズマシーン１０１と、エクササイズマシーン１０１の使用に関連する情報を受信、決定、及び／又は、記録するための測定システム１１１とを含む。エクササイズマシーンのリフティング機構は、ケーブル１１２から移動可能に吊り下げられ、ウエイトスタック１０２まで下方に吊り下がるウエイト支持部材１１４を含むことができる。支持部材１１４は、支持部材１１４が、図１に示される緩められた位置又は最下降の位置にある際に、対応するウエイト１０２に隣接して配置された複数の貫通穴を含む。ケーブル１１２は、プーリーのシステムを介して、可動運動バー１０８に支持部材１１４を取り付ける。エクセサイズマシーンの動作において持ち上げられるウエイトの量は、係合部材１１０の手段によって選択的に設定される。種々の実施形態においては、係合部材は、所望のウエイト１０２の穴、又は、スロットに通して挿入されるように構成されたウエイトピン１１０を含む。ユーザ１０６は、支持部材１１４の隣接する穴を通過するまで、ウエイトピン１１０をスロット内に押し込む。次いで、ユーザ１０６は、シート１０４上に座って、運動バー１０８上の右ハンドル１０９ａ及び左ハンドル１０９ｂを把持する。ユーザ１０６がバー１０８を前方に押すと、バー１０８は回転し、ケーブル１１２を引っ張り、支持部材１１４を上方に引っ張る。支持部材１１４が上方に移動すると、ウエイトピン１１０は、ウエイトピン１１０の上に積層されたウエイト１０２のすべてを上方に移動させる。種々のタイプのエクササイズマシーンは、平行なガイド部材１１６ａ及び１１６ｂを備え、持ち上げられたウエイトは、それらに沿って摺動するように構成されている。ユーザ１０６が腕を弛緩させ、手を彼の胸の方に戻すことにより、持ち上げられたウエイト１０２はスタックの下方に戻る。当業者に容易に理解されるように、図１のエクササイズマシーンは単なる例に過ぎない。他のタイプのエクササイズマシーンは、起立した又は横たわるユーザによって操作されるように構成されてもよく、リフティング機構が、ユーザによって実行される、押し込み、引っ張り又は回転動作によって操作されるように設計されてもよい。

エクササイズマシーンに使用される測定システムの様々な実施形態を、図面を参照して説明する。

図２Ａ〜２Ｄは、リフティング機構１１４と、複数の積層されたウエイト１０２をリフティング機構に選択的に係合させるための係合部材１１０と備えるエクササイズマシーンの一部についての様々な図を示す。図２Ａ及び図２Ｃは斜視図を示し、一方、図２Ｂは、ウエイトスタック１０２、リフティング機構１１４及び係合部材１１０を通る垂直断面を概略的に示している。図示の実施形態においては、リフティング機構は、ウエイト１０２の対応する穴を垂直に通過するように構成された棒状部分を有する支持部材１１４を含む。さらに、支持部材１１４は、固定された上部ウエイト１０２等の上部分を含むことができる。測定システムは、距離計１１１と反射部材１１０１とを含む一対の協働部材を備えることができる。協働部材の一方は、リフティング機構１１４に接続され、協働部材の他方は、係合部材１１０に接続されている。距離計１１１は、選択的に係合されたウエイトの重量に関連する距離を決定するために、反射部材１１０１までの距離を測定するように指示される。図示された実施形態においては、距離計１１１はリフティング機構１１４に固定され、反射部材１１０１は係合部材１１０に接続される。以下の説明においてはこのタイプの実施形態を対象とするが、例えば、距離計が係合部材１１０に接続され、反射部材がリフティング機構１１４に接続されるような反対の配置も、様々な実施形態において実施されてもよいことが、当業者に容易に理解されるであろう。

図２Ｄは、反射部材１１０１が接続されるハンドル又はノブを有するウエイトピンの形態の係合部材１１０を模式的に示す。一実施形態においては、反射部材１１０１は、例えばハンドル周辺の周りに取り付けられた反射テープ等の反射面１１０１であってもよい。他の実施形態においては、反射部材は、少なくとも距離計１１１が動作する波長範囲の電磁放射に対して拡散反射するように構成された、塗料又は表面構造を備えてもよい。他の実施形態においては、ハンドルの表面は、距離計１１１によって放射される超音波に対して適切な反射率を提供するように、ディンプル又は他の表面形状を備えてもよい。

図２Ａ〜図２Ｃに見られるように、距離計１１１は、ウエイトスタック１０２の垂直上方にあるリフティング機構１１４に接続され、係合部材１１０に向かって下方に距離測定を実行するように指示されることが好ましい。異なる実施形態は、異なるタイプの距離計１１１を含んでよい。様々な実施形態においては、距離計１１１は、反射部材に向かって信号を放射し、放射された信号の反射を検出することによって動作する。距離計１１１は、少なくとも検出された受信信号に基づいて、反射点までの距離を決定する信号処理を実行するように構成されることが好ましい。

図３は、距離計１１１及びそれと協働する反射部材１１０１を模式的に示す。一実施形態においては、距離計１１１は飛行時間センサを備える。距離計１１１は、例えば、破線で示されるような円錐角のような角度内において電磁信号波を放射するように構成された電磁送信機１１１２を含むことができる。反射部材１１０１で反射されると、放射された信号の少なくとも一部は距離計１１１に向けて戻り、そこで検出器１１１３で検出される。検出器１１１３は、受信機１１１２の放射角度に対応する視野を持つように構成されることが好ましい。制御ユニット１１１１は、放射された信号及び反射された信号に依存する反射点までの距離を測定するように構成された測定回路を含むことが好ましい。一実施形態においては、距離計１１１は、飛行時間センサであってもよく、その場合、エミッタ１１１２は、例えば、近赤外線（ＮＩＲ）信号といった周期的な信号を放射するように構成された発光体である。このような飛行時間センサは、例えば、周期的な発生信号に対する一連のバーストパルスの位相を測定することによって距離を測定する方法を提供する、ＵＳ２０１６／００４７９０４に開示された原理に従って動作し、当該文献の内容は、ここに引用されるものとする。他の実施形態においては、距離計１１１はレーダーを備える。さらに他の実施形態においては、距離計は、例えば、超音波送信機１１１２及び超音波受信機１１１３を含むように、超音波を放射及び検出することによって距離を測定するように構成されてもよい。

図２Ａ〜図２Ｃの実施形態に戻ると、距離計１１１は、例えば、ねじ、接着剤、クランプ、磁石又は他の締結手段を用いることによって接続されることにより、ウエイトプレート１０２の上部に配置されることが好ましい。距離計１１１は、ロッド部、最上部のウエイト、又はリフティング機構１１４の他の部分に固定されてもよい。飛行時間センサ１１１のような距離計は、ピン１１０までの距離、より詳細には、ピン１１０上の反射部材１１０１までの距離を測定するように構成されている。飛行時間センサを使用する利点は、例えばＳＴマイクロエレクトロニクスのＶＬ５３Ｌ０のような、利用可能な製品が小型であり、高い精度を持つことである。加えて、ウエイトスタック１０２のすぐ上に距離計を配置し、係合部材１１０までの比較的短い距離を測定することによって、最大距離は、ほとんどのジムマシーンにおいて１メートルを超えることはなく、もしくは、最大距離は５０ｃｍとなる。これにより、比較的短い距離の測定に適合した距離計を使用することが可能になり、それにより消費電力を最小にする。さらに、距離計が反射部材１１０１の上に垂直に配置されていることから、異なる重量設定を選択するための係合部材１１０の運動は、距離計の視線に沿った反射部材の変位を伴う。距離計をリフティング機構に固定的に取り付けることによって、係合部材１１０の運動は、発光部及び受信機の視野の位置又は方向のいかなる変化ももたらすことがない。これは、特に、ほとんどのウエイトピンが自由に回転可能であることから、移動可能なウエイトピン１１０内で能動的な送信又は受信を実行するシステムを持つ場合と比べて、信頼性が高く、複雑でないシステムを得ることができることを意味する。

様々な実施形態において、動作検出機構は、エクセサイズマシーン１０１の動作の検出の応答として距離測定を行わせるように距離計１１１を起動するように、通信可能に接続される。図３の実施形態においては、動作検出機構は、ユニット３０１として構成される。動作検出機構３０１は、リフティング機構の運動を感知するように接続されたモーションセンサ３０２と、距離計１１１に通信可能に接続された制御ユニット３０３とを備えていてもよい。図３に示される実施形態においては、動作検出機構３０１は、分離されたユニットとして構成される。分離されたユニット３０１の制御ユニット３０３は、制御ユニット１１１１に有線によって接続されることができる。他の実施形態においては、物理的に分離した動作検出機構３０１は、距離計１１１に無線接続される。このような実施形態においては、制御ユニット３０３は、距離計ユニット１１１内の受信機１１１４と通信するために、高周波又は光送信機を備えていてもよい。さらに他の実施形態においては、動作検出機構３０１は、別のノード（図示省略）に無線接続され、オンになった際には起動信号を送信するために距離計１１１に無線接続される。一実施形態においては、制御ユニット３０３は、従来のＢＴと比較して消費電力を低減した無線パーソナルエリアネットワークを提供するＢｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ（ＢＬＥ）送信機を含む。

他の実施形態においては、モーションセンサ１１１５は、距離計１１１と一体化されてもよく、モーションセンサ１１１５のための制御ユニットが制御ユニット１１１１の一部を形成していてもよい。

一実施形態においては、モーションセンサ３０２は、感知されたモーション信号を距離計１１１に繰り返し送信するように構成されてもよく、この場合、距離計１１１は、距離測定を起動する、大きさ（ｍａｇｕｎｉｔｕｄｅ）、変化率（ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ）又は時間等の特徴を有するモーション信号の受信を行うかを決定することができる。他の実施形態においては、制御ユニット３０３は、モーション検出器３０２からのモーション信号と閾値との比較を実行し、閾値を超えている場合にのみ、距離測定を行うように距離計１１１に起動信号を送信するように構成されてもよい。このような実施形態は、動作検出機構が分離されたユニット３０１として構成されている場合に、少ない送信を必要とすることとなる。

一実施形態においては、動作検出機構は、加速度計３０２（又は１１１５）を含むことができ、制御ユニット３０３（又は１１１１）は、加速度計３０２からのモーション信号と閾値とを比較するためのコンピュータプログラムコードを保持する、非一時的メモリ等のようなメモリを含むＣＰＵを備えることができる。制御ユニット３０２は、ＢＬＥ送信機及びバッテリ（図示省略）をさらに備えることができる。

好ましい実施形態においては、動作検出機構３０１のモーションセンサ３０２は、エクセサイズマシーンの動作時に非線形動作を行うように構成されたリフティング機構の部材に接続される。図１においては、これは、可動運動バー１０８のレバーに取り付けられたユニット３０１により模式的に示されている。このタイプのマシーンが操作されると、レバーはユニット３０１のすぐ下に見えるサスペンション軸の周りを回転することとなる。その結果、動作検出機構３０１は、そのモーション検出器３０２とともに、回転運動を受けることになる。モーション検出器が加速度計３０２を含む場合、加速度計３０２の非垂直回転軸周りの回転は、他の方法で感知される重力加速度の変化として検出されることとなる。従って、垂直直線運動のような検出され得る実際の加速に頼る必要はなく、実際の運動の速度及び加速度に実質的に依存しないデルタ値を検出することができる。ユーザがマシーンを操作した際のウエイトスタックの実際の直線運動は、非常に滑らかであり、その結果、非常に小さい線形加速度を伴って行われることから、これは明らかな利点となる。図１に示される動作検出機構３０１の位置は単なる例であることに留意されたい。動作検出機構３０１は、例えば、旋回可能な運動バー１０８の他の部分に配置されるか、又は、ケーブル１１２を案内するために上部ホイール又は下部ホイールに接続され得る。加速度計３０２、ＢＬＥに接続されるＣＰＵを有するチップ３０３、及びバッテリを備えるユニット３０１は、ジムマシーンの適切な動作を阻害することなく、エクセサイズマシーンの任意の部分に容易に取り付けることができる非常に小さなパッケージとして設置することができる。ユニット３０１は、例えば、ネジ、マグネット、接着剤等によって取り付けられることができる。

好ましい実施形態においては、非垂直回転軸の周りの回転を感知するためにジムマシーンに取り付けられた加速度計を備える動作検出機構３０１は、制御ユニット３０３によってウエイトリフティングの繰り返しの回数が計算されるように構成される。好ましくは、ロジックは、時間測定によって異なる運動のセットを分離するように適用される。例えば、５秒又は１０秒といった所定の時間の間、加速度変化が検出されない場合には、繰り返しのセットは終了したとみなされ、一方、短い中断を伴う繰り返しは共通のセットに属するとみなされる。このロジックは、例えば、制御ユニット３０３によって、又は、加速度計データを距離計１１０に送信した後に制御ユニット１１１１によって適用されてもよい。

一実施形態においては、モーションセンサは、エクセサイズマシーンの動作を検出するためのウエイト１０２の積層に対する係合部材の運動又は位置を検出するように構成され、係合部材１１０内に備えられてもよい。動作検出機構は、例えば、ユニット３０１の説明に対応するＣＰＵ及びＢＬＥ送信機を含むような制御部１１０３をさらに含むことができる。係合部材の動きが、例えば低加速度を伴うような低速度であっても、ウエイトピン１１０の形態の係合部材の挿入は、ウエイトスタック１０２における機械的停止位置に到達するまで、容易に検出可能な加速度計内のスパイク信号を提供することとなる。測定システムの他の変形例においては、動作検出機構は、エクセサイズマシーンの動作を検出するためのウエイト１０２の積層に対する係合部材の運動又は位置を検出するように構成され、係合部材１１０に接続された近接センサ１１０２を備える。例えば、近接センサ１１０２は、磁性金属ウエイトスタックの近接度に依存する信号を生成することによって、係合部材１１０がウエイトスタック１０２に挿入されたことを検出するための磁力計を備えることができる。他の例においては、係合部材１１０をウエイトスタックに適切に取り付けることにより、例えば、ショートのような、近接センサ１１０２によって検出される電気的特性の発生又は変化を起こしてもよい。

制御ユニット１１０３は、検出されたモーション信号又は近接信号がウエイトマシーンの実際の動作を表すかどうかを決定するように構成されてもよく、この場合、例えば閾値比較を用いることにより、係合部材１１０が、距離測定を行うよう距離計１１１を起動するように信号を距離計１１１に発する。好ましい実施形態においては、動作検出機構は、ウエイトの変更を行うことなしで、複数回のリフティングの繰り返しを含む運動シーケンスにおいて単一の距離測定を行うように光学距離計を起動するように構成される。例えば、係合部材の感知される動作や近接により係合部材の移動が検出されると、距離計１１１は単一の飛行時間測定を行うように起動される。一実施形態においては、ユーザの手が距離計１１１と反射器１１０１の間の視線を妨害するリスクを最小限に抑えるために、係合部材１１０の動作の検出と、距離計１１１を用いた距離測定の実行との間には所定の遅延があってもよい。このような遅延は、例えば、２〜５秒と短くてもよく、もしくは長くてもよい。他の実施形態においては、図１のユニット３０１のような非垂直軸の周りの回転を感知するように考案された加速度計によるエクセサイズマシーンの使用の検出は、距離測定を実行するためのトリガとして使用してもよい。通常、マシーンの動作が開始されると、ユーザが上述の視界を妨害するリスクはほとんどない。

従って、測定システムの一実施形態においては、距離計１１１は、係合部材１１０の動作が第１のモーション検出器１１０２によって感知され、ウエイトスタック１０２の運動が同一のモーション検出器１１０２によって、又は第２のモーション検出器３０２によって検出されると、係合部材１１０の運動の検出に依存して距離測定を実行するように構成される。距離計は、係合部材１１０の動きを検出することにより、係合部材１１０までの距離を測定するように起動されることができる。制御ユニット１１１１のロジックは、最後の距離測定以降、係合部材１１０の運動が検出された場合、距離計１１１に距離測定を行わせることができる。従って、制御ユニット１１１１は、少なくとも最新の検出距離、及び／又は、対応する重量設定を記憶するためのメモリを備えていてもよい。

一実施形態においては、距離測定は、ウエイトスタック１０２の運動の検出に依存して実行される。より詳細には、距離計は、モーション検出器３０２、１１０２又は１１１５によって繰り返されることによって、ウエイトスタック１０２の運動を検出することにより起動された時点での新たな距離測定を実行するように構成されてもよい。他の実施形態としては、モーション検出器又は近接検出器１１０２によって繰り返されることによって、係合部材１１０の動作を検出することにより起動された時点での新たな距離測定を実行するように構成されてもよい。

係合部材１１０の動作を検出した際に単一の距離測定を起動するためのこれらの手段により、配置されたバッテリ充電式測定システムにおける消費電力を最小限に抑えるために重要なことである、距離計の使用が最小限に抑えられる。

一態様によれば、エクセサイズマシーンに使用するための測定システムが提供され、エクセサイズマシーンは、リフティング機構と、積層された複数のウエイトをリフティング機構に選択的に係合させる係合部材とを備える。測定システムは、エクセサイズマシーンの動作時に非垂直軸の周りの回転運動を感知するように、リフティング機構の部材に接続された加速度計３０２を含むユニット３０１のような動作検出機構を備える。検出された運動は、例えば、取り付けられたウエイトの画像を取得すること、取り付けられたウエイトのＮＦＣタグを感知すること、又は他によって、距離測定を起動する又はウエイトを決定する他の手段のために使用されることができる。検出された運動は、加速度計３０２に取り付けられた、好ましくは、例えば、観察ステーション１２０又はサーバ１２２として、遠隔で受信するために収集データ、及び／又は、計算データを送信するように構成される、制御ユニット３０３によって、運動等の時間特性を繰り返し計算し、リポートするために用いられることができる。広義では、測定システムは、係合部材がピンであることができる、選択され得る数の積層されたウエイトを持ち上げるように構成された、図１のようなエクセサイズマシーンで使用されることができる。このタイプの測定システムは、例えば、自由なウエイトを懸架することができる棒状の突起の形態の係合部材を有するような、他のタイプのマシーンでも使用することができる。

図３に戻ると、例えば、床、又は、マシーンの下部固定部材といったジムマシーンに対する固定位置３１０に取り付けられた補助反射部材３１０１を有する、他の実施形態が示されている。好ましくは、補助反射部材３１０１は、エミッタ１１１２からの単一の信号伝達の後に、反射器部材１１０１及び補助反射器部材３１０１における反射が両方とも検出器１１１３において感知されるように配置される。距離計１１１は、補助反射部材までの距離を測定するように指示され、且つ、加速度計３０２、１１１５、又は、１１０２の使用の代替、又は、捕捉としてリフティング機構の運動を検出するために、測定された距離の変化を使用するように指示されてもよい。

好ましくは、距離センサ１１１は、例えば、モーションセンサ又は近接センサ１１０２によって係合部材１１０の運動が感知された、加速度計３０２又は１１０２によってウエイトスタックの運動が感知された、もしくは、上述の両方の基準が満たされたといった、モーションセンサによって絶対運動が検出されるまで、スリープモードに維持される。係合部材１１０上の反射体１１０１までの測定された距離は、例えば、ジム又はクラウド内のサーバ内で、もしくは、距離計制御ユニット１１１内のローカルで、重量測定値に変換される。感知された加速度（又は、補助反射部材３１０１までの距離）は、繰り返しの回数をカウントするために使用される。また、動作検出機構は、例えばモーション検出器３０２又は１１０２によって、各繰り返しの時間と、運動が旋回して戻るまでの時間とをカウントしてもよく、このようなデータは、ユーザ及びパーソナルトレーナにとっては価値があるものである。ウエイト、繰り返し、時間等の、検出され、且つ、測定されたデータは、エクセサイズマシーンに取り付けられたディスプレイ１１７、又は、別個の観察ステーション１２０によってユーザに提供されてもよい。観察者ステーション１２０は、インターネット１２４を介して、又は、有線接続（図示省略）を介して、サーバ１２２又はユーザによって保持されたネットワークアカウントへ、ウエイトピン１１０から受信した情報を通信することができ、データは、さらなる処理のためにサーバ１２２に格納され得る。これに代えて、または加えて、このような運動データは、例えば、ＮＦＣ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）接続又は同様の接続によって、ユーザの識別タグ１３０との通信によって得られたデータを使用してアドレス指定される、ユーザによって携帯されるデバイスにダウンロードされてもよい。

上述の実施形態は、スタック内の選択された数のウエイト１０２のリフティング重量の計算に関する。様々なタイプのエクセサイズマシーンにおいては、２つの標準重量スタック選択の間において重量値を設定するために、付加重量を追加することもできる。このようなマシーンに適用可能なこのような測定システムの様々なソリューションを、図４Ａ〜図４Ｃを参照して説明する。

図４Ａは、上記に広範囲に記載されている図１の図示のようなウエイトリフティングエクセサイズマシーンの一部を示している。加えて、可動補助セレクタ部材４０１は、リフティング機構に追加量のウエイトを係合させるために、エクセサイズマシーンに設けられる。例えば、スタックの各ウエイト１０２の重さが１０ｋｇである場合、より細かい設定を確立するために、補助セレクタ部材４０１を、２．５ｋｇ又は７．５ｋｇを追加して回転可能に設定することができる。補助センサ４０２は、可動補助セレクタ部材４０１の位置を検出するために含まれてもよい。

図４Ａの実施形態に示されるように、補助センサ４０２は、回転可能なセレクタ部材の角度位置を検出するように接続された回転センサ機構を含むことができる。例えば、補助センサ４０２は、ユニット３０１を参照して説明したように、感知された重力の変化を検出するように構成された加速度計４０３を備えることができる。

図４Ｂの他の実施形態においては、補助センサ４０２は、補助セレクタ部材に接続された検出素子４１０の感知近接（ｓｅｎｓｅ ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ）に接続された近接センサ４１１を含むことができる。近接センサ４１１は、例えば、検出素子４１０が一定の極性を有する磁性部材であるような、磁力計であってもよい。磁力計４１１は、検出された磁界強度を感知することによって、検出部材４１０への接近を感知することができ、また、補助セレクタ部材４０１の異なる角度位置における検出素子４１０と磁力計４１１との間の方向に依存する磁界の方向も感知することができる。このデータは、補助セレクタ部材４０１の角度位置、ひいては設定重量を集めるように構成することができる。

図４Ｃは、図１の図示のようなウエイトリフティングエクセサイズマシーンの形成された一部である他の実施形態を示す。この場合、可動補助セレクタ部材は、ハンドル又はレバー４２０を含み、ハンドル又はレバー４２０は、２つ又はそれ以上の位置の間の経路４２１に沿って摺動可能であり、リフティング機構に追加量のウエイトを設定することができる。補助センサは、可動ハンドル４２０に含まれる検出素子の感知近接に接続された近接センサ４１１を含むことができる。近接センサ４１１は、例えば、検知要素４２０がハンドル内の磁性部材であるような磁力計であってもよい。磁力計４１１は、検出された磁界強度によって検出部材への近接を感知することができる。

図４Ａ〜図４Ｃの実施形態のいずれかにおいて、センサ４０２又は４１１は、上述の記載に従って、距離計１１１、観察者ステーション１２０又は観察者ステーション１２０、その他等の中央ユニットと通信するための、ＢＬＥのような送信機を含む制御ユニット４０４／４１３も含むことが好ましい。

１つの態様によれば、例えば、図４Ａ又は図４Ｂの原理に従った測定システムは、エクセサイズマシーンで使用されてもよく、エクセサイズマシーンは、リフティング機構と、リフティング機構に複数のウエイトを選択的に係合する回転可能なセレクタ部材とを備えており、上述した距離計ソリューションはオプションである。このような測定システムは、回転可能セレクタ部材４０１に接続された回転検出器４０２又は４１１を備えてもよく、回転検出器は、選択的に係合したウエイトの重量に関連する回転可能セレクタ部材の角度位置を決定するように構成される。

また、提案された測定システムの全体的な利点は、既に設置されたジム環境においても、設置が容易であることである。例えば、飛行時間計に基づくシステムは、非常にロバストであり、特に、加速度計のようなモーション検出器によってスリープモードから起動させるように構成されている場合、システムを構築するために必要な電力は非常に少なく、装置は低コストである。

Claims (10)

1. エクセサイズマシーンで用いられる測定システムであって、
   前記エクセサイズマシーンは、リフティング機構と、前記リフティング機構に複数の積層されたウエイトを選択的に係合するための係合部材と、を備え、
   前記測定システムは、距離計と反射部材とを含む１対の協働部材と、
   前記反射部材は、前記係合部材に接続され、
   前記距離計は、ウエイトリフティングの動作の間、前記反射部材が前記距離計に従うように、ウエイトスタックの上の前記リフティング機構に接続され、
   前記距離計は、選択的に係合された前記ウエイトの重量に関連する距離を決定するために前記反射部材の下の方までの距離を測定するように指示され、
   前記エクセサイズマシーンの動作の検出に応答して距離測定を行うように前記距離計を起動するよう通信可能に接続された動作検出機構とを備え、
   前記動作検出機構は、前記リフティング機構の運動を感知するように接続されたモーションセンサを備え、
   前記測定システムは、決定された距離に基づいてウエイト測定と、前記モーションセンサによって検出された加速度に基づいてモーション測定とを提供するように配置される、
   測定システム。
2. 前記モーションセンサは、前記距離計と無線接続されている、請求項１に記載の測定システム。
3. 前記モーションセンサは、前記エクセサイズマシーンの動作時における非垂直軸周りの回転運動を感知するように、前記リフティング機構の部材に接続されている、請求項１に記載の測定システム。
4. 前記動作検出機構は、前記エクセサイズマシーンの動作の検出のために、積層された前記ウエイトに対する前記係合部材の運動又は位置を検出するように構成された、前記係合部材と接続されたモーションセンサを備える、請求項１に記載の測定システム。
5. 前記動作検出機構は、前記エクセサイズマシーンの動作の検出のために、積層された前記ウエイトに対する前記係合部材の運動又は位置を検出するように構成された、前記係合部材と接続された近接センサを備える、請求項１に記載の測定システム。
6. 前記近接センサは、前記係合部材が前記ウエイトの積層に挿入されたことを検出するための磁力計を備える、請求項５に記載の測定システム。
7. 前記動作検出機構は、重量を変更することなく、任意の数のリフティングの繰り返しを含む運動シーケンスの単一距離測定を行うように前記距離計を起動するよう構成されている、請求項１に記載の測定システム。
8. 前記エクセサイズマシーンの、移動可能な補助セレクタ部材の位置を検出するための補助センサを備え、前記補助セレクタ部材は、前記リフティング機構に追加量のウエイトを係合するように構成される、請求項１に記載の測定システム。
9. 前記補助セレクタ部材は、回転可能なセレクタ部材を備え、前記補助センサは、前記回転可能なセレクタ部材の角度位置を検出するように接続された回転センサ機構を含む、
   請求項８に記載の測定システム。
10. 前記距離計は、飛行時間センサを備える、請求項１〜９のいずれか１項に記載の測定システム。

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