JP7241147B2 - フィットネスエクササイズシステム及び運動器材の改造方法 - Google Patents

Description

本考案はフィットネスエクササイズシステム及び運動器材の改造方法に関し、特に、既存の運動器材に後付けにより実装することにより、フィットネスインストラクターが運動内容を把握し得るフィットネスエクササイズシステム及び運動器材の改造方法に関する。

フィットネスセンターやリハビリ施設で利用される従来の運動器材は、ユーザーに反復した身体的な運動（physical exercise）をさせることによって体のさまざまな部位を鍛えることができる。

しかし、従来のランニングマシーン等の運動器材（スポーツ用品）にはこれらの運動を監視するシステムが無く、更に、運動内容をフィットネスインストラクターにフィードバックする機能が備わっていなかった。

そのため、フィットネスインストラクターは、ユーザーが行った運動の内容を追跡調査し、この追跡調査の結果を踏まえて、ユーザーに新たな運動方法を提供する必要があった。しかし、従来のフィットネスインストラクターが運動内容を追跡調査する方法は一般にコスト高となり易く、実用的ではなかった。

一方、従来の運動器材は多大な投資が必要となる反面、スポーツを促進するためには尚も有効性が高い。

本発明は上述の問題に鑑みて以下の構成を備える。
すなわち、本発明によるフィットネスエクササイズシステムは、
第１の感知モジュールと、制御モジュールとを備えたフィットネスエクササイズシステムにおいて、
前記第１の感知モジュールは着脱可能に第１の運動器材の第１の移動部に連接され、前記第１の感知モジュールは前記第１の移動部の移動を検出するために用いられ、第１の通信接続を介して検出されたデータを送信し、
前記制御モジュールは前記第１の運動器材に隣接する位置に設けられ、且つ、前記制御モジュールと前記運動器材は分離され、
前記制御モジュールは、更に、
前記検出されたデータを受信し、
前記検出されたデータに基づいて、第１の移動値を計算し、
前記第１の移動値をディスプレイ装置に送信する。

また、第２の感知モジュールと、他の第１の感知モジュールとを更に備え、
前記第２の感知モジュールは前記第１の運動器材の第２の移動部に着脱可能に連接され、前記第２の感知モジュールは前記第２の移動部の移動を検出するために用いられ、検出された移動を前記制御モジュールに送信し、
前記他の第１の感知モジュールは前記第２の運動器材の第１の移動部に着脱可能に連接され、前記他の第１の感知モジュールは前記第２の運動器材の前記第１の移動部の移動を検出するために用いられ、検出された移動を前記制御モジュールに送信し、
前記第１の感知モジュール、前記第２の感知モジュール、及び前記他の第１の感知モジュールは、加速度計と、ジャイロスコープと、磁力計とを含み、
前記第１の移動値は前記第１の感知モジュールから送信された四元数データに基づいて計算して得た前記第１の移動部の回転角度或いは速度範囲であり、
前記制御モジュールは、
モーターの速度レベルによって、前記第１の移動部の前記モーターを駆動する前記速度レベルの前記速度範囲を推定するために用いられ、
前記第１の移動部の開始角度と終了角度とが調整されたときに、前記第１の感知モジュールによって角加速度を検出し、
前記角加速度の変化を検出し、
所定の時間における前記角加速度の変化の総和を計算し、
前記総和に基づいて、平均角加速度を計算し、
前記平均角加速度と相関する前記速度範囲が対応する前記モーターの前記速度レベルを決定し、
前記制御モジュールは前記第１の感知モジュールの第１の動作範囲と、第１の方程式と、前記第２の感知モジュールの第２の動作範囲と、第２の方程式とを記憶し、
前記第１の方程式は前記第１の移動値を計算するために用いられ、前記第２の方程式は前記第２の移動部の前記検知した移動に基づいて、第２の移動値を計算するために用いられ、
前記第２の動作範囲は前記第１の動作範囲と異なり、且つ前記第２の方程式は前記第１の方程式と異なる。

また、第２の感知モジュールと、第３の感知モジュールとを更に備え、
前記第２の感知モジュールは前記第１の運動器材の第２の移動部に着脱可能に連接され、前記第２の感知モジュールは前記第２の移動部の移動を検出するために用いられ、検出された移動を前記制御モジュールに送信し、
前記第３の感知モジュールは第１の運動器材の第３の移動部に着脱可能に連接し、前記第３の感知モジュールは前記第３の移動部の移動を検出するために用いられ、検出された移動を前記制御モジュールに送信し、
前記第１の感知モジュール、前記第２の感知モジュール、及び前記第３の感知モジュールは、加速度計と、ジャイロスコープと、磁力計とを含み、
前記第１の移動値は前記第１の感知モジュールから送信された四元数データに基づいて計算して得た前記第１の移動部の回転角度或いは速度範囲であり、
前記制御モジュールは、
モーターの速度レベルによって、前記第１の移動部の前記モーターを駆動する前記速度レベルの前記速度範囲を推定するために用いられ、
前記第１の移動部の開始角度と終了角度とが調整されたときに、前記第１の感知モジュールによって角加速度を検出し、
角加速度の変化を検出し、
所定の時間における前記角加速度の変化の総和を計算し、
前記総和に基づいて、平均角加速度を計算し、
前記平均角加速度と相関する前記速度範囲が対応する前記モーターの前記速度レベルを決定し、
前記制御モジュールは前記第１の感知モジュールの第１の動作範囲と、第１の方程式と、前記第２の感知モジュールの第２の動作範囲と、第２の方程式とを記憶し、
前記第１の方程式は前記第１の移動値を計算するために用いられ、前記第２の方程式は前記第２の移動部の前記検知した移動に基づいて、第２の移動値を計算するために用いられ、
前記第２の動作範囲は前記第１の動作範囲と異なり、且つ前記第２の方程式は前記第１の方程式と異なる。

また、クラウドアプリケーションサーバと、ユーザーインターフェース装置と、識別コードとを含み、
前記クラウドアプリケーションサーバは前記第１の運動器材から離れており、
前記ユーザーインターフェース装置は前記第１の運動器材付近に設けられた前記ディスプレイを含み、前記ユーザーインターフェース装置と前記クラウドアプリケーションサーバの間で通信送信を行い、
前記識別コードは、前記第１の運動器材に付加され、前記クラウドアプリケーションサーバにリンク付けされ、
前記クラウドアプリケーションサーバは、第２の通信接続によって前記第１の移動値を受信し、
ユーザーを認証し、
前記第１の移動値と認証済みのユーザーのメッセージに基づいて、データパケットを生成し、
前記データパケットを前記ディスプレイ装置に送信し、
前記クラウドアプリケーションサーバは前記ユーザーがアクセスする第１のウェブページと、フィットネスインストラクターがアクセスする第２のウェブページと、前記第１の運動器材のオペレータがアクセスする第３のウェブページとを提供する。

また、感知モジュールと制御モジュールとを備えた運動器材の改造方法であって、
前記感知モジュールを運動器材の移動部に着脱可能に連接し、前記感知モジュールは前記移動部の移動を検出するために用いられ、第１の無線通信接続によって検出されたデータを送信し、
前記制御モジュールを前記運動器材の近くの位置に設置し、且つ前記制御モジュールと前記運動器材とを分離し、前記制御モジュールは前記第１の無線通信接続によって前記検出されたデータを受信し、前記検出されたデータに基づいて角度値を計算し、第２の無線通信接続によって前記角度値をディスプレイ装置に送信する。

また、前記運動器材から離れたクラウドアプリケーションサーバを提供し、
前記クラウドアプリケーションサーバは、
前記第２の無線通信接続によって前記角度値を受信し、
ユーザーを認証し、
前記角度値と認証済みのユーザーメッセージとに基づいて、データパケットを生成し、
前記データパケットを前記ディスプレイ装置に送信し、
前記駆動部を駆動するモーターの速度レベルを選択し、
前記移動部を開始角度に調整し、
前記感知モジュールによって、角加速度を検出し、
前記移動部を終了角度に調整し、
前記速度レベルの速度範囲を推定し、
前記角加速度の変化を検出し、
所定時間における前記角加速度の変化の総和を計算し、
前記総和に基づいて平均角加速度を計算し、
前記平均角加速度と相関する前記速度範囲が対応する前記モーターの前記速度レベルを決定し、
前記角加速度の変化と所定の閾値を比較し、
前記角加速度の変化が前記所定の閾値を超えたとき、既に決定された前記モーターの前記速度レベルを無視し、
前記感知モジュールの動作範囲を校正し、
前記動作範囲を前記制御モジュール又は前記クラウドアプリケーションサーバに記憶し、
前記ユーザーが前記クラウドアプリケーションサーバを介して登録ユーザーを認証したとき、検出を開始し前記角度値を計算するため、開始トークンを前記制御モジュールに送信し、
所定の時間内に角度変化を検出できないときは、前記制御モジュールによって前記クラウドアプリケーションサーバにアイドルトークンを送信し、
前記クラウドアプリケーションサーバに記憶されている所定の要求を満足するために複数の角度変化を検出した後、前記クラウドアプリケーションサーバによって停止トークンを前記制御モジュールに送信する。

本発明による第１の感知モジュールは第１の移動部の移動を検出するために用いられ、第１の通信連接を介して検索されたデータを送信し、制御モジュールは第１の運動器材に隣接する位置に設けられ、且つ、制御モジュールと運動器材は分離され、制御モジュールは、検出されたデータを受信し、検出されたデータに基づいて、第１の移動値を計算し、第１の移動値をディスプレイ装置に送信するので、従来の高価な運動器材をそっくりそのまま新たなものに買い替えるのではなく、従来の運動器材に追加でスマート機能（要するに、上述のフィットネスインストラクターが現場へ行って追跡調査をしないで済むようなネットワークを介して運動内容を把握する機能のこと）を付けられるように、改造し、又は後付け（retrofit）することで当該機能を発揮し得るシステムとその方法を提供することができる。

本発明の実施形態による従来の運動器材を改造するためのシステムのブロック図である。 本発明の実施形態による図１の制御モジュールによって実行される角度計算方法の概略を示した図である。 本発明の実施形態における反復運動の完了を検出するためのフローチャートである。 図４Ａ～図４Ｃはいずれも感知モジュールが取り付けられた各種の異なる種類の運動器材である。 本発明による運動器材にスマートシステムを外付けする際のフローチャートである。 本発明による運動器材にスマートシステムを改造にて取り付ける際のフローチャートである。 本発明による改造された運動器材の校正プロセスのフローチャートである。 本発明による制御モジュールを介して角度を検出する際のフローチャートである。 本発明の実施形態による各モーターの速度レベルの速度範囲を決定するためのフローチャートである。 本発明の実施形態におけるフィットネスプロセス中にモーター速度レベルを検出する際のフローチャートである。 本発明の実施形態における角加速度と時間との関係を示した図である。 本発明の実施形態における２個の制御モジュールを備えた改造されたスマート運動器材システムのブロック図であり、２個の制御モジュールがそれぞれ対応する運動器材を制御する様子を示したブロック図である。 ２個の制御モジュールを備えた改造されたスマート運動器材システムのブロック図であり、２個の制御モジュールがそれぞれ対応する運動器材を制御する様子を示したブロック図である。 ２個の運動器材を備えた改造されたスマート運動器材システムのブロック図であり、２個の運動器材が１個の制御モジュールを共有している様子を示したブロック図である。 図１５Ａ～図１５Ｂは本発明の実施形態におけるユーザーの運動過程において、改造された運動器材システムのフローチャートである。 図１６Ａ～図１６Ｄは実演トレーニング結果とトレーニング指導との比較を示すグラフである。

以下に示す発明を実施するための形態と添付図面は、本発明の特徴を説明するために用いられるものである。また、上述のように、本実施形態及び図面における説明は本発明の特徴を説明するものであるが、本発明の範囲を本実施形態で説明した範囲に限定する主旨ではなく、本発明の技術的範囲は本発明の特許請求の範囲の記載に基づいて定められる。

なお、同一の構成要素については同一の符号を付して説明を省略する場合がある。更に、本発明の実施形態における説明に加えて、１又は複数の図面を参照しながら、本発明の実施形態の説明を確認することにより、本発明の内容をより一層理解できる。

本発明は従来の運動器材にスマート機能を外付けで後から取り付けるものであり、以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。

図１を参照して本発明を説明する。ここで、図１は本発明の実施形態による従来の運動器材を改造するためのシステムのブロック図である。改造システム（要するに、既存の運動器材にスマート機能を後から外付けするもの）は、感知モジュール１１０、制御モジュール１４０、クラウドアプリケーションサーバ１６０、ローカルユーザーインターフェース装置１７２（各運動施設（ローカル）にあるユーザーインターフェース装置のことであり、以下、単に「ユーザーインターフェース装置」ともいう。）、及びユーザー端末１７８を含む。

感知モジュール１１０は、特別に設計されたクランプ（クリップ又は磁石等）によって動作を検出したい運動器材の可動部分に設置され、運動器材の部品の動きや動作を検出する。

また、感知モジュール１１０はクリップ等で止められているので、取り外しが可能である。したがって、感知モジュール１１０は、例示したストラップ（strap）によってユーザーの身体の検出したい部分に固定することもでき、このように感知モジュール１１０を利用することで、身体の動きを直接検出することもできる。

本実施形態では、感知モジュール１１０は、加速度計１３１、ジャイロスコープ１３３、磁力計１３５、処理ユニット１１２、及びワイヤレス送信モジュール１２２を含む。ここで、加速度計１３１、ジャイロスコープ１３３、及び磁力計１３５はこれらの機能を総合的に活用することにより、運動器材の部品の移動距離や移動角度を検出することができる。

処理ユニット１１２は、加速度計３１１、ジャイロスコープ１３３、及び磁力計１３５を介してデータサンプルを収集し、サンプリングされた元データを、ワイヤレス送信モジュール１２２で供給し得る加速度、角加速度、磁気値、及び四元数データ（quaternion data）に変換する。

本実施形態において、ワイヤレス送信モジュール１２２はブルートゥース（登録商標）であっても良く、データの送信はパケット形式で送信をしても良い。

ただし、その他の無線送信技術を利用して送信しても良く、例えば赤外線通信（infrared communication）、ブロードキャストラジオ（broadcast radio）、マイクロウェーブ通信（microwave communication）、モバイル通信（mobile communication）、及びWi-Fi通信（Wi-Fi communication）の技術を利用してワイヤレス送信モジュール１２２で送信しても良い。

また、運動器材が複数の可動部を有する場合、複数の感知モジュール１１０を使用することができ、その結果、各可動部には、それ専用の感知モジュール１１０が対応するように設けられることとなる。

なお、一般的なフィットネス施設には複数の運動器材があるが、これらの運動器材に対して、当該運動器材に対応する感知モジュール１１０を設置しても良い。

各感知モジュール１１０を識別するために、各感知モジュール１１０に識別番号を割り当てることができる。ここで、識別番号は、製造業者によって設定しても良く、制御モジュール１４０に付随する読み取り装置で読み取り、制御モジュール１４０が機能の一部として備える記憶装置に記録される。

制御モジュール１４０は、複数の感知モジュール１１０の近くに配置される。つまり、制御モジュール１４０は複数の感知モジュール１１０とそれぞれ通信可能な距離の範囲内に設置することで、例えば、ブルートゥース（登録商標）の技術を利用して感知モジュール１１０と無線通信を行い感知モジュール１１０から信号を受信する。

再び図１を参照して説明する。制御モジュール１４０は、処理ユニット１４５、ブルートゥース（登録商標）モジュール１５２、及びWi-Fiモジュール１５５を含む。なお、Wi-Fiモジュール１５５は例示であり、Wi-Fi通信に限られず、図１に示すようにクラウドアプリケーションサーバ１６０との間で通信ができればその他の通信方式でも差し支えない。

感知モジュール１１０からデータを受信し、又は感知モジュール１１０にコマンドを送信するために、ブルートゥース（登録商標）モジュール１５２と感知モジュール１１０のワイヤレス送信モジュール１２２との間に無線通信接続を確立する。

Wi-Fiモジュール１５５は、無線通信接続を確立することによって、制御モジュール１４０とクラウドアプリケーションサーバ１６０との間の無線通信を行う。なお、本実施形態では、１セットとなった無線通信モジュール（図示せず）を使用することにより、ブルートゥース（登録商標）モジュール１５２とWi-Fiモジュール１５５を置き換えることができる。

本実施形態では、制御モジュール１４０は、Wi-Fi通信技術を使用して、感知モジュール１１０に加え、クラウドアプリケーションサーバ１６０との通信を行っても良い。

制御モジュール１４０は、運動器材からそれほど遠くない位置に設置される。すなわち、制御モジュール１４０は、運動器材の近くではあるが、必ずしも運動器材に接触している必要はなく、運動器材とは切り離されている位置に設置される。例えば、制御モジュール１４０は、運動器材に隣接する地面に置かれ、制御モジュール１４０は、運動器材から分離して設置される。なお、制御モジュール１４０を運動器材に直接設置することを排除する主旨ではない。

運動器材の感知モジュール１１０の数に応じて、制御モジュール１４０は、１個の運動器材又は複数の運動器材に関連付けられる。すなわち、制御モジュール１４０の処理能力を超えない範囲内で、複数の感知モジュール１１０の制御を行い得る。

例えば、大規模なフィットネス施設では、複数の運動器材が異なる部屋に設けられている場合が考えられるが、このような場合には、異なる部屋に設けられた感知モジュール１１０と制御モジュールの間で通信トラブルを起こさないようにするために、部屋毎に複数の制御モジュール１４０を使用しても良い。

このような状況下で、ローカルコンピュータ（要は現地のパソコン。図示せず。）は、ワイヤレスブルートゥース（登録商標）又はイーサネット（登録商標）ケーブルを介して制御モジュール１４０と通信し、制御モジュール１４０を制御することができる。

また、ローカルコンピュータは、クラウドアプリケーションサーバ１６０と通信するためのゲートウェイ（gateway）として使用される。

処理ユニット１４５は、感知モジュール１１０から加速度、角加速度、磁力値、及び四元数データを受信し、受信したデータに基づいて、対応する器材の部品の回転角および角加速度を計算する。

さらに、処理ユニット１４５は受信したデータに基づいて、対応する器材部品の速度範囲を検出する。次に、回転角度、角加速度、及び速度範囲が、Wi-Fiモジュール１５５（例示であり、他の通信方式でも良い。）を介してクラウドアプリケーションサーバ１６０に送信される。

図１に示されるように、処理ユニット１４５はローカルユーザーインターフェース装置１７２に接続されている。ローカルユーザーインターフェース装置１７２は、例えばタッチパネルによって操作可能なディスプレイである。ユーザーは、ローカルユーザーインターフェース装置１７２を介して自分のアカウントに登録し又はログインすることができる。

このため、ローカルユーザーインターフェース装置１７２は、タッチセンシング画面、並びにクイックレスポンスコード（Quick Response code，QR code）スキャナ、カードリーダー、ウェアラブルセンサの少なくとも一つを有する。

ログインすると、ローカルユーザーインターフェース装置１７２は、ユーザーのフィットネス特性をリアルタイムで監視することが可能となる。ここで、フィットネス特性は、たとえば、動作範囲、動作のペース等である。そして、これらのフィットネス特性は、事前に決定された目標と比較することができる。

ローカルユーザーインターフェース装置１７２は、ユーザーが目標を設定したり、クラウドアプリケーションサーバ１６０からトレーニング計画を取得したりすることを可能にする。

このため、各運動器材は、個人使用のために近くに設置されたローカルユーザーインターフェース装置１７２に関連付けることができる。ローカルユーザーインターフェース装置１７２は大画面ディスプレイを備えていても良く、ローカルユーザーインターフェース装置１７２はグループのフィットネスを容易にするために複数の運動器材に関連付けられる。

図１を参照して説明する。クラウドアプリケーションサーバ１６０は、本発明の実施形態によるスマート運動器材システムの管理プラットフォームとして使用される。管理プラットフォームは、クラウドプロバイダーによって管理されるWebページを提供する。

クラウドプロバイダーは、たとえば、アマゾン（Amazon）Webサービス、マイクロソフト（Microsoft）Azureクラウドプロバイダー等である。ウェブページは、ネットワーク接続があればどこでもユーザー端末１７８を用いてアクセスできる。

そして、Webページには多くのトレーニングと管理操作が用意されている。トレーニングと管理の操作には、例えばリアルタイムガイダンス、セットメニューのコース、トレーニング情報表示インターフェース（training information dashboard）、トレーニング対象者のトレーニング記録、トレーニングの手配と計画、マネージングアクセス、施設管理、器材管理、エージェント管理等が含まれる。

一例を挙げると、リアルタイムトレーニングガイドは、ビデオ、オーディオコンテンツのうちの少なくとも１つをローカルユーザーインターフェース装置１７２にストリーミング配信することができる。

このようにして、ユーザーがフィットネスのために選択したフィットネスルーチン（workout routine）に従うようにしてフィットネスメニューに従った運動を行うことができる。

同時に、対応する感知モジュール１１０は選択されたフィットネスモードと比較するために、リアルタイムでユーザーのパフォーマンスを監視することができる。

その後、ローカルユーザーインターフェース装置１７２は、ユーザーの進行状況（進度）、例えば、ユーザーが繰り返し実行したフィットネスアクション（又は一連のフィットネスメニュー）の数、及び実行されるべきではあるがまだ実行していない残りのフィットネスアクション（又は一連のフィットネスメニュー）の数を表示する。

クラウドアプリケーションサーバ１６０はウェブページを介してアクセスされるユーザーアカウントを記録することができる。

ユーザーアカウントには、ユーザーの連絡先情報、トレーニングのログ、体力テストの記録、個人情報、ユーザーのログイン情報、及びユーザーの生理学的特性データが記録される。

さらに、クラウドアプリケーションサーバ１６０は、施設管理者にウェブポータル（web portal）を提供することができ、その結果として、施設の管理者は、器材の使用を監視することができ、活動内容についてガイドできる。

本実施形態において、クラウドアプリケーションサーバ１６０は、ユーザーのソーシャルメディアアカウント（例えば、ＬＩＮＥアカウント）にリンク付けさせることができ、その結果、ユーザーは、ソーシャルメディアアカウントを介してフィットネス活動を共有することができる。

また、ソーシャルメディアアカウントにリンク付けすることにより、ユーザーの家族はユーザーの健康状態をリアルタイムで監視でき、ユーザーのトレーニング記録や指導記録に簡単にアクセスできる。

ソーシャルメディアアカウントにリンク付けすることで、ユーザーは仲間同士で運動中に話をし、又はビデオを共有して見ることができる。さらに、家族はソーシャルメディアアカウントを利用してユーザーの体力記録（またはフィットネスを行った記録）と生理学的特性データにアクセスできる。

図２を参照して説明する。図２は、制御モジュール１４０の処理ユニット１４５によって実行される角度計算方法を示した図である。角度推定アルゴリズム２０２は、感知モジュール１１０からの加速度、角加速度、磁気値、及び四元数データを使用して、対応する器材の部品の偏向角（turning angle）を計算する。

計算された偏向角から、回転初期の角度位置２１１、回転終了の角度位置２１４、及び回転角度２１７が得られる。

四元数データから、回転初期の角度位置２１１と回転終了の角度位置２１４を計算することができる。

そして、もし四元数データの旋回軸が正規化ベクトル（normalized vector）「ax、ay、az」であり、且つ、回転角度が「θ」であるならば、四元数データの分量は「ax・sin(θ/2)、ay・sin(θ/2)、az・sin(θ/2)、cos(θ/2)」である。

回転角度は式「Angle = V * T」を利用することにより角加速度データから計算し、この式のうちＶは現在の角速度値、Ｔは感知モジュール１１０のサンプリングレート、Angleは回転角度である。本実施形態においてＴは例えば２００ミリ秒（ｍｓ）に設定される。

本実施形態において、９軸感知モジュールは、３軸の加速度、３軸の角加速度、３軸の磁気値、及び四元数データを検出するために使用できる。四元数データは、加速度、角加速度、及び磁気値のデータから取得される。以下の表にこれらの測定データの関係を示す。

角度の計算結果から、反復したフィットネス運動の達成度を推測して導き出すことができる。達成度は、特定の器材の部品の実際の回転角度と所定の最大回転角度との比率、又はパーセンテージとして導き出すことができる。なお、所定の最大回転角度は、制御モジュール１４０又はクラウドアプリケーションサーバ１６０の図示しないメモリに記録されている。

図３を参照して説明する。図３は本発明の実施形態における反復運動の完了を検出するためのフローチャートである。

手順はステップ３１０からスタートする。ステップ３１０では、現在の角度変化が検出される。次に、ステップ３２０において、検出された角度変化の結果に対して評価が行われる。そして、角度変化が検出された場合には、ステップ３３０に進み、ステップ３３０において、現在の角度変化が蓄積される。

後続のステップ３４０では、完了のパーセンテージが計算される。そして、次のステップ３５０では、現在の角度が、図１に示したローカルユーザーインターフェース装置１７２、クラウドアプリケーションサーバ１６０のうちの少なくとも１つにリアルタイムに出力される。

再びステップ３２０に戻って説明する。もし角度変化が無い場合には、ステップ３６０へ進みタイマーが掛けられる。ここで、タイマーにセットされた時間は図３に記載された通り例えば１秒間である。

タイマーが所定の時間を経過して時間切れとなり（expire）（例えば、１秒間が経過して時間切れとなる）、それでも角度変化が検出されない場合にはステップ３７０に進む。

ステップ３７０において、達成角度が計算され、達成角度は、ローカルユーザーインターフェース装置１７２、クラウドアプリケーションサーバ１６０のうちの少なくとも一方にリアルタイムで出力される。

図４Ａ～図４Ｃを参照して説明する。ここで、図４Ａ～図４Ｃはいずれも感知モジュールが取り付けられた各種の異なる種類の運動器材である。

図４Ａに示すように、両アームを同じタイミングで動かす単純なアームプレスマシーン（arm press machine）の場合、ハンドルの角度の変化を検出できるように、丸で囲ったＡで示した位置に１つの感知モジュール１１０を設置するだけで足りる。

図４Ｂで示した胸部拡張マシーン（chest expansion machine）の場合には、右側のアームと左側のアームが非同期に移動する場合があるので、２個の感知モジュール１１０が必要であり、一方の感知モジュール１１０は左側のアームの丸で囲ったＡの位置に設定され、他方の感知モジュール１１０は右側のアームの丸で囲ったＢの位置に設定される。
図４Ｃに示すように、複数の可動部を組み合わすことにより構成された装置は、各可動部の数だけ感知モジュール１１０を設置する必要があり、具体的には丸で囲ったＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、及びＦの位置にそれぞれ感知モジュール１１０を設置する必要があり、これらの位置はいずれも可動部に対応する。

設定プロセスにおいて、各感知モジュール１１０は、識別番号又は識別コードによって識別され、それが設定されている運動器材に関連付けられている。

図５を参照して説明する。ここで、図５は本発明による運動器材にスマートシステムを外付けする際のフローチャートである。

運動器材にスマートシステムを外付けする手順はステップ５１０から開始する。ステップ５１０において、ユーザーは、先ずクラウドアプリケーションサーバ１６０にアカウントを作成（登録）する。

登録が完了した後ステップ５２０で、ユーザーは、スマート機能を利用することを目的とした所定の運動器材の名称と識別コードを取得する。次に、ステップ５３０で、制御モジュール１４０が運動器材に割り当てられる。

次に、制御モジュール１４０のユニバーサル一意識別子（Universally Unique Identifier，UUID）がクラウドアプリケーションサーバ１６０に提供される。

ステップ５４０において、感知モジュール１１０は、運動器材に設置される。次に、設置された各感知モジュール１１０の識別番号又は識別コードが取得され、クラウドアプリケーションサーバ１６０に提供される。

ステップ５５０において、設置された感知モジュール１１０の動作範囲が校正される。なお、当該校正には、開始角度と終了角度の検出と記録が含まれる。

ステップ５６０において、改造された（追加の）運動器材に関する情報は、クラウドアプリケーションサーバ１６０に格納される。

メッセージは、例えば、施設の識別、器材の識別、制御モジュール１４０のＵＵＩＤ、および感知モジュール１１０の開始角度及び終了角度である。

図６を参照して説明する。ここで、図６は本発明による運動器材にスマートシステムを改造にて取り付ける際のフローチャートである。

スマート運動器材の使用を開始するには、ユーザーはスマートフォンを使用して、運動器材に添付されているＱＲコード（登録商標）またはユニバーサル製品コード（Universal Product Code，UPC）をスキャンする（ステップ６１０）。

ログインプロセスは、運動器材のユーザー識別データ及び識別コードをクラウドアプリケーションサーバ１６０に送信することを更に含む。

ユーザーが登録された者ではなく、クラウドアプリケーションサーバ１６０がユーザーを認識できない場合、スマート機能は起動されない。したがって、ユーザーは運動器材を従来の運動器材としてのみ使用できる。

ユーザーが登録された者である場合、クラウドアプリケーションサーバ１６０は、トレーニングデータの検出と送信を開始するために、運動器材に関連付けられた制御モジュール１４０に開始トークンを送信する（ステップ６２０）。

要求に基づいて、クラウドアプリケーションサーバ１６０は、ユーザーのために事前に記憶されたトレーニング計画を制御モジュール１４０に更に送信する（ステップ６３０）。

ステップ６４０において、制御モジュール１４０は、ユーザーの健康状態の結果として、感知モジュール１１０によって角度変化を検出する。ステップ６５０において、タイマーは、角度変化の持続時間を追跡する。すなわち、所定の時間内に角度変化が無かったか追跡する。

プリセット時間（例えば１０分）に角度変化がない場合、制御モジュール１４０は、アイドルトークンをクラウドアプリケーションサーバ１６０に送信する（ステップ６６５）。

アイドルトークンを受信すると、クラウドアプリケーションサーバ１６０は、停止トークンを制御モジュール１４０に返信し、トレーニングデータの更なる検出を停止する（ステップ６９０）。

他方、事前に設定された期間に角度変化がある場合には、それはユーザーが運動器材を使用して運動を継続していることを意味し、制御モジュール１４０は、検出されたトレーニングデータをトレーニング計画と比較する。

そして、ローカルユーザーインターフェース装置１７２を利用してユーザーにリアルタイムのフィードバックを提供する（ステップ６６０）。

制御モジュール１４０はトレーニングデータを、ユーザに関連付けられたアカウントのクラウドアプリケーションサーバ１６０にアップロードする（ステップ６７０）。

ステップ６８０において、制御モジュールは、トレーニング計画が完了したか否かをチェックする。

完了すると、運動のプロセスは終了し、クラウドアプリケーションサーバ１６０はステップ６９０を実行する。これに対し、完了しなければ、トレーニングプログラムはステップ６６０に戻る。

図７を参照して説明する。図７は、改造された運動器材の校正の手順を示したフローチャートである。校正の手順は、運動器材の選択から始まる（ステップ７１０）。

次に、校正のために運動器材の可動部分に接続されている感知モジュール１１０を選択する（ステップ７２０）。

ステップ７３０において、移動部が開始位置に移動され、角度が検出される。ステップ７４０において、移動部が終了位置に移動され、角度が再び検出される。

ステップ７５０において、は、校正データを何処に保存するかを選択するかオペレータに提示する。そして、もし「ローカル」が選択された場合、開始角度と終了角度は、ローカルの制御モジュール１４０の図示しない記憶部に格納される（ステップ７６０）。

そして、「クラウド」が選択された場合、開始角度と終了角度は、クラウドアプリケーションサーバ１６０に保存される（ステップ７７０）。

他の実施形態では、ローカル制御モジュール１４０とクラウドアプリケーションサーバの両方が、開始角度と終了角度を格納する。

他の実施形態では、開始角度と終了角度は、先ずローカルの制御モジュール１４０の図示しない記憶部に格納され、その後に、開始角度と終了角度は、クラウドアプリケーションサーバ１６０に選択的に格納され得る。

図８を参照して説明する。図８は本発明による制御モジュールを介して角度を検出する際のフローチャートである。

ステップ８１０において、制御モジュール１４０は、感知モジュール１１０が送信したパケット（センサパケットともいう。）をチェックする。ステップ８２０において、感知モジュール１１０からのパケットが受信されない場合には、制御モジュール１４０は、着信パケットをチェックし続ける（ステップ８１０）。

センサパケットが受信されると、制御モジュール１４０は、受信されたパケットを解析し（ステップ８３０）、センサパケットから四元数データ（ｗ、ｘ、ｙ、ｚ）を取得する（ステップ８４０）。また、ステップ８５０で制御モジュール１４０は角度偏移を計算する。

ステップ８６０において、計算された角度偏移は、クラウドアプリケーションサーバ１６０とローカルユーザーインターフェース装置１７２のいずれか又は両方に出力される。

図９を参照して説明する。図９は本発明の実施形態による各モーターの速度レベルの速度範囲を決定するためのフローチャートである。

ステップ９１０において、オペレータは、校正すべき運動器材を選択する。ステップ９２０において、モーターの速度レベルが選択される。

ステップ９３０において、オペレータは、運動器材の可動部をその開始角度に調整する。

ステップ９４０において、制御モジュール１４０は、可動部分の角加速度を検出する。ステップ９５０において、オペレータは、可動部分をその終了角度に調整する。

ステップ９６０において、速度レベルの校正が完了した後、ステップとしてはステップ９２０に戻り、すべての速度レベルが校正されるまで、他の速度レベルの校正を実行する。

ステップ９７０において、制御モジュールは各モーター速度レベルの速度範囲を推定する。ステップ９８０において、推定結果は、ローカルユーザーインターフェース装置１７２に出力される。

そして、選択された場合には、推定結果はクラウドアプリケーションサーバ１６０にも出力される。

表IIは、モーター速度レベルと速度範囲の間の例示的な結果を示している。この例では、６つの速度範囲に対応する６つのモーター速度レベルがあり、各速度範囲には最高速度と最低速度がある。

図１０を参照して説明する。ここで、図１０は本発明の実施形態におけるフィットネスプロセス中にモーター速度レベルを検出する際のフローチャートである。ステップ１０１０において、ユーザーは、運動器材のフィットネスプロセスを開始する。ステップ１０２０において、制御モジュール１４０は、感知モジュール１１０から角加速度データを受信する。

ステップ１０３０において、制御モジュール１４０は、角加速度の変化を検出し、所定の期間（例えば、１秒）における合計を計算する。

ステップ１０４０において、ｎはスマート運動器材の感度に基づいた所定の経験的閾値（empirical threshold value）であり、合計がｎより大きい場合、プログラムは、ステップ１０４３に進み、ステップ１０４３において、回転が検出される。

ステップ１０４７において、角加速度が記録され、プロセスはステップ１０３０に戻る。合計がｎより大きくない場合、手順としてはステップ１０５０に進む。すなわち、運動器材が動作を開始しない場合、手順はステップ１０３０に戻る。そして、動作が開始すると、感知モジュール１１０はモーター速度を検出する（ステップ１０６０）。

停止が検出されると、現在のモーター回転速度が検出モーター速度アルゴリズムによって計算される。

ステップ１０７０において、制御モジュール１４０は、速度範囲に属する平均角加速度を決定する。ステップ１０８０において、制御モジュール１４０は、速度範囲に対応するモーター速度レベルを、クラウドアプリケーションサーバ１６０、及びローカルユーザーインターフェース装置１７２のいずれか一方又は双方に出力する。

リハビリに使用する運動器材の場合、回転中に検出される角加速度には二種類の状況がある。第１のシチュエーションは、角加速度はモーターとユーザーによって加えられる力によって引き起こされる。

第２のシチュエーションでは、角加速度はモーターによってのみ発生する。実際のモーター速度を正しく検出するには、第１のシチュエーションから第２のシチュエーションを抽出する必要がある。本実施形態では、実際のモーター速度は、以下の方法を使用して検出される。

ここで、δは標準偏差を表し、ｍは運動器材の感度に応じて調整できる経験的な閾値である。回転開始が検出されると、角加速度が検出されて記録される。角加速度は２つの時点t1とt2の時に式１の条件を満たす。ここで、回転が停止する前の最後の角加速度測定システムはt2で発生する。そして、モーター速度は以下の計算式で導かれる。

図１１を参照して説明する。ここで、図１１は本発明の実施形態における角加速度と時間との関係を示した図である。測定は、２つの独立した感知モジュール１１０を備えるよう改良されたスマート運動器材で実行される。

時点T1まで、角加速度の測定値は急激に変動しており、これは即ち、連続する測定値の差が所定の閾値を超えていることを意味する。

これは、運動器材が第１のシチュエーションにあり、角加速度がモーターとユーザーによって加えられた力によって引き起こされることを意味する。モーター速度レベル検出の場合、第１のシチュエーションは無視される。

時点Ｔ１と時点Ｔ２の間で、角加速度測定は安定する。この期間は、角加速度がモーターによってのみ引き起こされ、正しいモーター速度レベルを検出できる第２のシチュエーションと見なされる。式１を使用することにより、第１のシチュエーションと第２のシチュエーションとを区別できる。

次に、図１２を参照して説明する。ここで、図１２は本発明の実施形態における２個の制御モジュール１４０Ａ、１４０Ｂを備えた改造されたスマート運動器材システムのブロック図であり、２個の制御モジュールがそれぞれ対応する運動器材１２１２，１２２３を制御する様子を示したブロック図である。

例示的な感知モジュール１１０Ａは、運動器材１２１２に取り外し可能に接続され、ブルートゥースロウエネルギー（Bluetooth low energy，ＢＬＥ,Bluetooth低消費電力）接続を介して感知データを制御モジュール１４０Ａに送信する。

制御モジュール１４０Ａは、感知データを必要な測定データ（例えば角度値）に換算し、Wi-Fi接続によって測定データをクラウドアプリケーションサーバ１６０に送信する。

測定データと事前に記録されたトレーニング計画に基づいて、クラウドアプリケーションサーバ１６０は、トレーニングガイダンスメッセージを制御モジュール１４０Ａに返し、制御モジュール１４０Ａは、ローカルユーザーインターフェース装置１７２Ａにメッセージを表示する。

同様に、例示的な感知モジュール１１０Ｂは、運動器材１２２３に取り外し可能に接続され、ブルートゥースロウエネルギー接続を利用して感知データを制御モジュール１４０Ｂに送信する。

制御モジュール１４０Ｂは、感知データを必要な測定データ（例えば、角度値）に換算し、Wi-Fi接続を利用して測定データをクラウドアプリケーションサーバ１６０に送信する。

測定データと事前に記録されたトレーニング計画に従って、クラウドアプリケーションサーバ１６０は、トレーニングガイダンスメッセージを制御モジュール１４０Ｂに送信し、制御モジュール１４０Ｂはローカルユーザーインターフェース装置１７２Ｂにメッセージを表示する。

図１３を参照して説明する。図１３は２つの運動器材１２１２と１２２３を備えるよう改良されたスマート運動器材システムのブロック図であり、２つの運動器材１２１２、１２２３は、大画面ディスプレイを共有している。

図１２に示すシステムとの違いは、図１３の二つの運動器材１２１２、１２２３は、独自のローカルユーザーインターフェース装置を持たず、大画面を共有するローカルユーザーインターフェース装置１７２Ｃを有することである。ローカルユーザーインターフェース装置１７２Ｃは、制御モジュール１４０Ｃによって制御される。

制御モジュール１４０Ｃは、クラウドアプリケーションサーバ１６０から、ユーザーのための２つの運動器材１２１２、１２２３のトレーニング指示情報を受信する。

次に、図１４を参照して説明する。図１４は二個の運動器材１２１２、１２２３を備えるよう改造されたスマート運動器材システムのブロック図である。前記二個の運動器材１２１２，１２２３は一つの制御モジュール１４０Ａを共用する。図１３のシステムとの差異は、図１４の２個の運動器材１２１２、１２２３は互いに近い位置に配置され、一つの共用の制御モジュール１４０Ａを共有していることである。

図１５Ａおよび図１５Ｂを参照して説明する。ここで、図１５Ａと１５Ｂは、本発明のユーザーが運動中に修正されたスマート運動器材システムのフローチャートである。図１５Ａに示されるように、ステップ１５０２において、ユーザーが運動する器材Ａを選択すると、器材Ａは信号を送信する。

ステップ１５０５において、制御モジュール１４０は、信号を送信するデバイスＡがその範囲内にあるかどうかを問い合わせる。範囲内にない（いいえ）場合、制御モジュール１４０はデータを受信しない（ステップ１５０８）。範囲内にある（はい）の場合、制御モジュール１４０は、器材Ａが関連付けられているかどうかを検索して調べる（ステップ１５１０）。

ステップ１５２０において、器材Ａが制御モジュール１４０に関連付けられている場合、制御モジュール１４０は、器材Ａから軸方向情報を取得する。

ステップ１５３０において、軸方向情報は、器材Ａに関連する方程式Ａを使用して角度を計算するために使用される。ステップ１５４０においては計算された角度メッセージが記憶される。ステップ１５５０においては図１５Ｂに示されるように、角度メッセージがクラウドアプリケーションサーバ１６０に送信される。

ステップ１５５３では送信がテストされる。そして、テストが成功した場合は、ステップ１５５６に示すように角度メッセージが削除される。一方、テストが失敗した場合、制御モジュール１４０はステップ１５４０に戻りステップ１５５０で送信を再度実行する。
再び図１５Ａを参照すると、ステップ１５１０において、器材Ａが制御モジュール１４０に関連付けられていない場合（いいえの場合）、器材Ｂが呼び出される（ステップ１５１３）。ステップ１５２４において、制御モジュール１４０は、器材Ｂから軸方向情報を取得する。

ステップ１５３５において、軸方向情報は、器材Ｂに関連する方程式Ｂを使用して角度を計算するために使用される。

器材Ｂは器材Ａとは異なる場合があるため、方程式Ｂは方程式Ａとは異なる場合がある。次に、器材Ｂの計算された角度メッセージが記憶される（ステップ１５４０）。そして、図１５Ｂに示されるように、計算された角度メッセージは、クラウドアプリケーションサーバ１６０に送信される。

図１５Ｂに示されるように、図１５Ａの制御モジュール１４０から角度情報を受信した後（ステップ１５６０）に、クラウドアプリケーションサーバ１６０は、制御モジュール１４０を認識する（ステップ１５６２）。

ステップ１５７０において、ユーザーが運動する器材Ａを選択すると、ユーザーは、スマートフォンを使用して、器材Ａに付されたＱＲコード（登録商標）をスキャンする。次に、ステップ１５７２で、ユーザーメッセージがクラウドアプリケーションサーバ１６０に送信される。

ユーザーが登録された消費者である場合（ステップ１５６５）、ユーザーのトレーニング計画が受け取られる（ステップ１５８０）。もし、ユーザーが既に登録した消費者出ない場合には、スマート運動器材システムは一般的なトレーニング計画を提供する（ステップ１５８１）。

角度情報からユーザーのトレーニング結果と進行状況を計算し（ステップ１５８５）、それらを保存する（ステップ１５９０）。

ユーザーのトレーニング結果と進行状況は表示のためにローカルユーザーインターフェース装置１７２に提供される（なお、図１５Ｂには図示せず）。

再び図１５Ｂを参照して説明する。クラウドアプリケーションサーバ１６０は、ユーザーを識別し（ステップ１５７４）、運動器材を識別する（ステップ１５７６）。ステップ１５７８で、事前に記憶されたユーザーのトレーニング情報が使用のために読みだされる（ステップ１５８０）。

図１６Ａから１６Ｄを参照して説明する。図１６Ａから１６Ｄは、デモンストレーショントレーニングの結果とトレーニングガイダンスの比較の概略を示したグラフである。
図１６Ａに示されるように、横軸はユーザーによって実行された測定角度（単位は「度」）表し、縦軸は記録された時間を表し、単位は「秒」である。ユーザーは１秒で移動を開始し、移動可能な範囲の限界に対して７６％の角度まで移動によって到達し、そして、５秒で開始点に戻る。

一例として、トレーニングガイドは最小角度を移動可能な範囲の限界（１００％という意味。以下、「全運動範囲」ともいう。）に対して１０％に設定し、最大角度を移動可能な範囲の限界に対して４０％に設定する。したがって、図１６Ａは、ユーザーが１回（ワンセット）の反復運動（フィットネス運動）を完了したことを示している。

図１６Ｂでは、ユーザーが運動を開始した後、約４秒で一時停止して移動角度が小さくなっているが、その後にユーザーが再び運動を続けて最終的には全運動範囲の４０％以上に到達し、１０秒で開始点に戻る。このような動作であっても、依然として1回（１セット）の反復運動（フィットネス運動）を完了したと判断される。

一方、図１６Ｃに示すように、ユーザーの動作によっても全運動範囲の４０％に到達しない場合には、１回（１セット）の反復運動が完了されていないものと判断される。

また、図１６Ｄに示されるように、ユーザーがたとえ全運動範囲の４０％を超えたとしても、全運動範囲の１０％未満に戻っていない場合には１回（１セット）の反復運動が完了していないものとして扱われる。

本発明の内容を説明するために１つ又は複数の特定の実施形態が使用されている。しかし、これらの特定の実施形態については、実施形態で説明された技術内容の精神から逸脱しない範囲であれば、本発明に対して簡単な改変、変更等を加えたとしても本願の特許請求の範囲に記載された発明の均等の範囲に含まれるものとする。

また、当業者であれば本発明の実施形態に対して様々な改変、改造、変更を行うことができるのは当然であり、本発明の範囲は実施形態で説明した内容には限定されない。したがって、本願の特許請求の範囲に記載された発明特定事項を全て備えていれば、本発明の技術的範囲に属するものとする。

１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ 感知モジュール
１１２ 処理ユニット
１２２ ワイヤレス送信モジュール
１３１ 加速度計
１３３ ジャイロスコープ
１３５ 磁力計
１４０、１４０Ａ、１４０Ｂ、１４０Ｃ 制御モジュール
１４５ 処理ユニット
１５２ ブルートゥース（登録商標）モジュール
１５５ Wi-Fiモジュール
１６０ クラウドアプリケーションサーバ
１７２、１７２Ａ、１７２Ｂ、１７２Ｃ ローカルユーザーインターフェース装置
１７８ ユーザー端末
２０２ 角度推定アルゴリズム
２１１ 回転初期の角度位置
２１４ 回転終了の角度位置
２１７ 回転角度
１２１２、１２２３ 運動器材
Ａ～Ｆ 位置
Ｔ１、Ｔ２ 時刻
３１０～３７０ ステップ
５１０～５６０ ステップ
６１０～６９０ ステップ
７１０～７７０ ステップ
８１０～８６０ ステップ
９１０～９８０ ステップ
１０１０～１０８０ ステップ
１５０２～１５９０ ステップ

Claims (5)

1. 第１の感知モジュールと、制御モジュールとを備えたフィットネスエクササイズシステムにおいて、
   前記第１の感知モジュールは着脱可能に第１の運動器材の第１の移動部に連接され、前記第１の感知モジュールは前記第１の移動部の移動を検出するために用いられ、第１の通信接続を介して検出されたデータを送信し、
   前記制御モジュールは前記第１の運動器材に隣接する位置に設けられ、且つ、前記制御モジュールと前記第１の運動器材は分離され、
   前記制御モジュールは、
   前記検出されたデータを受信し、
   前記検出されたデータに基づいて、第１の移動値を計算し、
   前記第１の移動値をディスプレイ装置に送信し、
   前記第１の感知モジュールの第１の動作範囲を較正し、
   前記第１の動作範囲を、前記制御モジュール又はクラウドアプリケーションサーバに記憶する、
   ように構成されているフィットネスエクササイズシステム。
2. 第１の感知モジュールと、制御モジュールとを備えたフィットネスエクササイズシステムにおいて、
   前記第１の感知モジュールは着脱可能に第１の運動器材の第１の移動部に連接され、前記第１の感知モジュールは前記第１の移動部の移動を検出するために用いられ、第１の通信接続を介して検出されたデータを送信し、
   前記制御モジュールは前記第１の運動器材に隣接する位置に設けられ、且つ、前記制御モジュールと前記第１の運動器材は分離され、
   前記制御モジュールは、
   前記検出されたデータを受信し、
   前記検出されたデータに基づいて、第１の移動値を計算し、
   前記第１の移動値をディスプレイ装置に送信し、
   第２の感知モジュールと、他の第１の感知モジュールとを更に備え、
   前記第２の感知モジュールは前記第１の運動器材の第２の移動部に着脱可能に連接され、前記第２の感知モジュールは前記第２の移動部の移動を検出するために用いられ、検出された移動を前記制御モジュールに送信し、
   前記他の第１の感知モジュールは第２の運動器材の第１の移動部に着脱可能に連接され、前記他の第１の感知モジュールは前記第２の運動器材の前記第１の移動部の移動を検出するために用いられ、検出された移動を前記制御モジュールに送信し、
   前記第１の感知モジュール、前記第２の感知モジュール、及び前記他の第１の感知モジュールは、加速度計と、ジャイロスコープと、磁力計とを含み、
   前記第１の移動値は前記第１の感知モジュールから送信された四元数データに基づいて計算して得た前記第１の移動部の回転角度或いは速度範囲であり、
   前記制御モジュールは、
   モーターの速度レベルによって、前記第１の移動部の前記モーターを駆動する前記速度レベルの前記速度範囲を推定するために用いられ、
   前記第１の移動部の開始角度と終了角度とが調整されたときに、前記第１の感知モジュールによって角加速度を検出し、
   前記角加速度の変化を検出し、
   所定の時間における前記角加速度の変化の総和を計算し、
   前記総和に基づいて、平均角加速度を計算し、
   前記平均角加速度と相関する前記速度範囲が対応する前記モーターの前記速度レベルを決定し、
   前記制御モジュールは前記第１の感知モジュールの第１の動作範囲と、第１の方程式と、前記第２の感知モジュールの第２の動作範囲と、第２の方程式とを記憶し、
   前記第１の方程式は前記第１の移動値を計算するために用いられ、前記第２の方程式は前記第２の移動部の前記検出された移動に基づいて、第２の移動値を計算するために用いられ、
   前記第２の動作範囲は前記第１の動作範囲と異なり、且つ前記第２の方程式は前記第１の方程式と異なる
   ことを特徴とするフィットネスエクササイズシステム。
3. 第１の感知モジュールと、制御モジュールとを備えたフィットネスエクササイズシステムにおいて、
   前記第１の感知モジュールは着脱可能に第１の運動器材の第１の移動部に連接され、前記第１の感知モジュールは前記第１の移動部の移動を検出するために用いられ、第１の通信接続を介して検出されたデータを送信し、
   前記制御モジュールは前記第１の運動器材に隣接する位置に設けられ、且つ、前記制御モジュールと前記第１の運動器材は分離され、
   前記制御モジュールは、
   前記検出されたデータを受信し、
   前記検出されたデータに基づいて、第１の移動値を計算し、
   前記第１の移動値をディスプレイ装置に送信し、
   クラウドアプリケーションサーバと、ユーザーインターフェース装置と、識別コードとを含み、
   前記クラウドアプリケーションサーバは前記第１の運動器材から離れており、
   前記ユーザーインターフェース装置は前記第１の運動器材付近に設けられた前記ディスプレイ装置を含み、前記ユーザーインターフェース装置と前記クラウドアプリケーション
   サーバの間で通信送信を行い、
   前記識別コードは、前記第１の運動器材に付加され、前記クラウドアプリケーションサーバにリンク付けされ、
   前記クラウドアプリケーションサーバは、第２の通信接続によって前記第１の移動値を受信し、
   ユーザーを認証し、
   前記第１の移動値と認証済みのユーザーのメッセージに基づいて、データパケットを生成し、
   前記データパケットを前記ディスプレイ装置に送信し、
   前記クラウドアプリケーションサーバは前記ユーザーがアクセスする第１のウェブページと、フィットネスインストラクターがアクセスする第２のウェブページと、前記第１の運動器材のオペレータがアクセスする第３のウェブページとを提供する
   ことを特徴とするフィットネスエクササイズシステム。
4. 感知モジュールと制御モジュールとを備えた運動器材の改造方法であって、
   前記感知モジュールを運動器材の移動部に着脱可能に連接し、前記感知モジュールは前記移動部の移動を検出するために用いられ、第１の無線通信接続によって検出されたデータを送信し、
   前記制御モジュールを前記運動器材の近くの位置に設置し、且つ前記制御モジュールと前記運動器材とを分離し、前記制御モジュールは前記第１の無線通信接続によって前記検出されたデータを受信し、前記検出されたデータに基づいて角度値を計算し、第２の無線通信接続によって前記角度値をディスプレイ装置に送信し、
   前記感知モジュールの動作範囲を較正し、前記動作範囲を前記制御モジュール又はクラウドアプリケーションサーバに記憶する、
   ことを特徴とする運動器材の改造方法。
5. 感知モジュールと制御モジュールとを備えた運動器材の改造方法であって、
   前記感知モジュールを運動器材の移動部に着脱可能に連接し、前記感知モジュールは前記移動部の移動を検出するために用いられ、第１の無線通信接続によって検出されたデータを送信し、
   前記制御モジュールを前記運動器材の近くの位置に設置し、且つ前記制御モジュールと前記運動器材とを分離し、前記制御モジュールは前記第１の無線通信接続によって前記検出されたデータを受信し、前記検出されたデータに基づいて角度値を計算し、第２の無線通信接続によって前記角度値をディスプレイ装置に送信し、
   前記運動器材から離れたクラウドアプリケーションサーバを提供し、
   前記クラウドアプリケーションサーバは、
   前記第２の無線通信接続によって前記角度値を受信し、
   ユーザーを認証し、
   前記角度値と認証済みのユーザーメッセージとに基づいて、データパケットを生成し、
   前記データパケットを前記ディスプレイ装置に送信し、
   前記移動部を駆動するモーターの速度レベルを選択し、
   前記移動部を開始角度に調整し、
   前記感知モジュールによって、角加速度を検出し、
   前記移動部を終了角度に調整し、
   前記速度レベルの速度範囲を推定し、
   前記角加速度の変化を検出し、
   所定時間における前記角加速度の変化の総和を計算し、
   前記総和に基づいて平均角加速度を計算し、
   前記平均角加速度と相関する前記速度範囲が対応する前記モーターの前記速度レベルを決定し、
   前記角加速度の変化と所定の閾値を比較し、
   前記角加速度の変化が前記所定の閾値を超えたとき、既に決定された前記モーターの前記速度レベルを無視し、
   前記感知モジュールの動作範囲を校正し、
   前記動作範囲を前記制御モジュール又は前記クラウドアプリケーションサーバに記憶し、
   前記ユーザーが前記クラウドアプリケーションサーバを介して登録ユーザーを認証したとき、検出を開始し前記角度値を計算するため、開始トークンを前記制御モジュールに送信し、
   所定の時間内に角度変化を検出できないときは、前記制御モジュールによって前記クラ
   ウドアプリケーションサーバにアイドルトークンを送信し、
   前記クラウドアプリケーションサーバに記憶されている所定の要求を満足するために複数の角度変化を検出した後、前記クラウドアプリケーションサーバによって停止トークンを前記制御モジュールに送信する
   ことを特徴とする運動器材の改造方法。

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