KR101280006B1 - 트레드밀 및 그 제어 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 트레드밀 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 사용자가 트랙 밸트의 전방부에 치우치면 상기 트랙 벨트의 자동으로 가속하고 사용자가 상기 트랙 벨트의 후방부에 치우치면 감속하는 자동 속도 조절 기구와; 상기 자동속도 조절기구에 따라 변화하는 상기 트랙 벨트의 감속도 및 가속도를 조절하는 버튼과; 상기 버튼의 입력에 따라 상기 트랙 벨트의 이동 속도 변화율의 가속도와 감속도를 조절하는 제어부를; 포함하여, 트랙 벨트 상의 사용자의 위치에 따라 트랙 벨트의 이동 속도를 제어할 뿐만 아니라, 사용자가 트랙 벨트 상에서 동일한 양 만큼 전방 또는 후방으로 치우쳐 런닝 운동을 행하고 있더라도, 신체 조건이나 컨디션에 따라 가감속되는 정도를 조절할 수 있는 트레드밀 및 그 제어 방법을 제공한다.
트레드밀, 가감속도 하이버튼, 가감속도 로우버튼, 하중 센서, 스트레인게이지, 자동 속도 조절
Description
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 트레드밀의 구성을 도시한 사시도
도2는 도1의 트랙부의 분해 사시도
도3은 도2의 'A'부분의 확대도
도4는 도3의 하중 센서 모듈의 분해 사시도
도5는 도1의 트랙 벨트를 제거한 트랙부를 저면에서 바라본 사시도
도6은 도5의 'B' 부분의 확대도
도7은 도1의 하중 센서를 이용한 제어 회로도
도8은 가감속도 하이버튼의 입력에 따른 트랙 벨트의 이동 속도를 도시한 그래프
도9는 가감속도 로우버튼의 입력에 따른 트랙 벨트의 이동 속도를 도시한 그래프
도10은 도1의 제어 판넬을 도시한 사시도
도11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 트레드밀의 제어 판넬을 도시한 사시도
도12는 트랙 벨트 상에서 사용자가 전방으로 치우친 상태를 도시한 평면 개략도
도13은 본 발명의 트레드밀의 제어 방법을 설명하기 위한 순서도
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
100: 트레드밀 110: 트랙부
111: 트랙 벨트 112: 구동 롤러
113: 데크 114: 프레임
114a: 데크 지지대 115: 방진 고무
116: 데코 커버 117: 지지 롤러
118: 지지대 120: 제어 판넬부
121: 제어판 122: 손잡이
122a: 가감속도 하이버튼 122b: 가감속도 로우버튼
123: 수평 지지대 124: 연결 부재
125: 액정 화면 126: 정지 버튼
128: 사용자 판독부 88: 아이디 카드
190: 하중 센서 모듈 191: 결합 부재
192: 굽힘 부재 193a,193b: 후방 하중 센서
194a,194b: 전방 하중 센서 R1: 후방 하중 센서 저항값
R2: 전방 하중 센서 저항값 181: 제1접점
182: 제2접점 227a: 가감속도 하이버튼
227b: 가감속도 로우버튼 228a: 속도한계설정 가감속도 하이버튼
228b: 속도한계설정 가감속도 로우버튼 △V : 브리지 전압차
△Vref : 기준 브리지 전압차 △Vset : 설정 브리지 전압차
본 발명은 트레드밀 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사용자에 의한 조작이 없더라도 사용자가 트랙 벨트 상에 올라가면 자동적으로 트랙 벨트가 진행하기 시작하며, 트랙 벨트 상에서 걷기 또는 런닝 운동을 하는 중에 별도로 트랙 벨트의 이동 속도를 조작하지 않더라도 사용자의 걷기 또는 런닝 운동 속도에 따라 자동적으로 트랙 벨트의 이동 속도가 조절되며, 사용자의 상태에 따라 트랙 벨트의 이동 가감속도를 조절할 수 있는 트레드밀 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
트레드밀은 런닝머신으로 불려지는 운동기구로, 무한 궤도로 회전하는 벨트를 이용하여 좁은 공간에서 걷거나 뛰는 운동효과를 가져올 수 있어 가정용이나 스포츠센터 등에서 널리 사용되고 있다. 트레드밀은 겨울철에도 적당한 온도의 실내에서 걷기 또는 런닝(running) 운동을 할 수 있으며, 런닝 속도를 임의로 조절할 수 있으므로 나날이 그 수요가 급증하고 있다.
일반적으로, 사용자는 트레드밀을 이용하여 걷기 또는 런닝 운동을 하는 중에 운동의 지루함을 해소하기 위하여 걷는 속도나 런닝 속도를 취향에 따라 변화시키면서 걷기 또는 런닝 운동을 하게 되는데, 사용자가 걷거나 뛰는 동안에 제어판넬의 트랙 벨트의 이동 속도를 일일히 조절하도록 조작해야 하므로 번거로울 뿐만 아니라 운동 중에 균형이 흐트러져 위험을 야기하는 문제점이 있었다.
또한, 소정의 프로그램에 의하여 트레드밀의 트랙 벨트의 이동 속도가 조작되는 경우에는 천편일률적으로 프로그램된 속도에 따라 운동해야 하는 제약으로 인하여, 사용자의 신체 상태나 컨디션에 따라 걷기 또는 런닝 속도를 조절하지 못하여 무리하거나 비효율적인 운동이 강요되는 문제점이 있었다.
따라서, 트레드밀이 사용자의 의도를 스스로 감지하여, 사용자가 트랙 벨트의 이동 속도를 가속시키고자 하는 경우에는 저절로 가속되고, 사용자가 트랙 벨트의 이동 속도를 감속시키고자 하는 경우에는 저절로 감속되도록 하는 트레드밀의 필요성이 점점 높아지고 있다.
아울러, 사용자의 의도에 따라 트레드밀의 트랙 벨트의 속도가 자동으로 조절되는 경우에, 그 이동 속도의 변화율이 사용자의 취향이나 신체 상태 또는 사용자의 입력에 따라 서로 다르게 조작되어, 사용자의 신체 상태나 컨디션 등에 부합하는 걷기 또는 런닝 운동 조건을 제공할 필요성이 높아지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 사용자가 트랙 벨트 상에서 걷기 또는 런닝 운동을 하는 중에 트랙 벨트의 이동 속도를 조작하지 않더라도, 사용자의 걷기 또는 런닝 운동 속도에 따라 자동으로 트랙 벨트의 이동 속도가 조절되며, 사용자의 신체 상태나 컨디션 등에 따라 조절 가능한 트레드밀 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
그리고, 본 발명의 다른 목적은, 특히 당뇨나 심장 등 신체에 이상이 있는 환자나 어린이 등이 트레드밀을 이용하여 런닝 운동을 하는 경우에, 사용자의 발이 트랙 벨트의 전방부로 위치하면 자동으로 가속하는 속도조절기구에 의하여, 사용자의 신체 상태를 고려하지 않고 사용자의 일시적인 컨디션이나 기분에 따라 지나치게 과도한 런닝 운동하는 것을 근본적으로 차단하는 것이다.
이를 통해, 사용자의 신체 상태를 고려하지 않고 일시적인 기분이 상승하여 자동속도기구에 의하여 사용자의 신체에 무리가 발생되는 과도한 속도로 런닝 운동하는 것을 근본적으로 방지할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 사용자의 조작이 없더라도 사용자가 트랙 벨트 상에 올라가기만 하면 자동적으로 트랙 벨트가 이동하기 시작함으로써, 걷기 또는 런닝 운동을 위하여 트레드밀의 제어 판넬을 조작할 필요가 없는 트레드밀 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
그리고, 본 발명의 또 다른 목적은 하중 센서를 이용하여 트랙 벨트상의 사용자의 위치를 감지하여, 사용자가 트랙 벨트의 전방부에 위치한다고 판단되는 경우에는 사용자의 런닝 속도가 트랙 벨트의 이동 속도보다 빠른 것으로 간주하여 트랙 벨트의 이동 속도를 가속시키고, 사용자가 트랙 벨트의 후방부의 위치에 쳐져있다고 판단되는 경우에는 사용자의 런닝 속도가 트랙 벨트의 이동 속도보다 느린 것으로 간주하여 트랙 벨트의 이동 속도를 감속시키는 트레드밀을 제공하는 것이다.
그리고, 본 발명은 트랙 벨트 상의 사용자의 위치에 따라 지나치게 민감하게 가속되거나 감속되는 것을 방지하여, 사용자에게 안정된 자동 런닝 속도의 조절 환 경을 제공하는 것을 목적을 한다.
본 발명은 상술한 바의 목적을 달성하기 위하여, 무한 궤도로 회전하는 트랙 벨트와; 상기 트랙 벨트를 회전 구동시키는 구동부와; 상기 트랙 벨트 상에 사용자가 올라가 있는지 여부를 감지하는 센서와; 상기 트랙 벨트 상에 사용자가 올라가 있는 것으로 상기 센서에 의해 감지된 경우에, 상기 구동부가 상기 트랙 벨트를 회전 구동시키도록 제어하는 제어부를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 트레드밀을 제공한다.
이를 통해, 트랙 벨트 상에 사용자가 올라가 있는 경우에는 별도의 조작이 없더라도 트랙 벨트를 회전 구동시킴으로써, 사용자의 편의를 도모하고, 기계 조작에 익숙하지 않은 사람들도 간편하게 트레드밀을 사용할 수 있도록 하기 위함이다.
그리고, 사용자가 트랙 벨트 상에 있지 않은 것으로 감지된 경우에는, 상기 제어부는 트랙 벨트의 이동을 정지시키도록 제어한다. 따라서, 걷기 또는 런닝 운동을 중단하고자 하는 경우에, 사용자가 별도의 스위칭 조작을 하지 않고 트랙 벨트 상으로부터 내려오기만 하면, 상기 제어부가 트랙 벨트의 회전 구동을 정지시키게 된다.
이 때, 상기 센서는 상기 트랙 벨트 상의 사용자의 하중을 측정하는 하중 센서로 형성된다. 따라서, 상기 하중 센서에 의해 트랙 벨트 상의 하중이 소정치 이상으로 측정된 경우에는, 사용자가 트랙 벨트 상에 올라가 있는 것으로 간주하여 트랙 벨트를 회전 구동하고, 상기 하중 센서에 의해 트랙 벨트 상의 하중이 소정치 이하로 측정된 경우에는, 사용자가 트랙 벨트 상에 올라가 있지 않은 것으로 간주하여 트랙 벨트의 회전 구동을 정지시킨다.
여기서, 트랙 벨트 상에서 사용자가 걷기 또는 런닝 운동을 행하는 경우에는 주기적으로 발구르는 것에 의한 신호가 상기 하중 센서에 의해 감지되므로, 상기 하중 센서에 의해 측정되는 하중값이 소정 시간동안 일정하게 유지되는 경우에는, 사용자가 상기 트랙 벨트 상에 올라가 있지 않은 것으로 판단하여, 상기 제어부가 상기 트랙 벨트의 회전 이동을 정지시킬 수도 있다.
한편, 본 발명은, 무한 궤도로 회전하는 트랙 벨트와; 상기 트랙 벨트를 구동하는 구동부와; 사용자의 발이 트랙 밸트의 전방부에 위치하면 상기 트랙 벨트의 자동으로 가속하고, 사용자의 발이 상기 트랙 벨트의 후방부에 위치하면 감속하는 자동 속도 조절 기구와; 상기 자동속도 조절기구에 따라 변화하는 상기 트랙 벨트의 감속도 및 가속도를 조절하는 버튼과; 상기 버튼의 입력에 따라 상기 트랙 벨트의 이동 속도 변화율의 가속도와 감속도를 조절하는 제어부를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 트레드밀을 제공한다.
이는, 작동 중인 트랙 벨트의 이동 속도에 비하여 보다 빠른 속도로 런닝 운동을 하고자 하는 경우에는 사용자의 발이 트랙 벨트의 전방부에 치우치고, 작동 중인 트랙 벨트의 이동 속도에 비하여 보다 느린 속도로 런닝 운동을 하고자 하는 경우에는 사용자의 발이 트랙 벨트의 후방부에 치우치는 경향이 있으므로, 트랙 벨트 상의 사용자의 발의 위치에 따라 트랙 벨트의 이동 속도를 제어할 뿐만 아니라, 사용자가 취향이나 신체 조건에 따라 상기 트랙 벨트의 감속도 및 가속도를 조절하는 버튼을 구비함으로써, 트랙 벨트 상에서 동일한 양 만큼 치우쳐 사용자가 런닝 운동을 행하고 있더라도, 신체 조건이나 컨디션에 따라 가감속되는 정도를 조절할 수 있도록 하기 위함이다.
이를 통해, 젊은 사용자는 사용자의 발이 트랙 벨트 상에서 치우치는 정도에 따라 민감하게 트랙 벨트의 이동 속도가 반응하도록 하여 보다 경쾌하고 박진감 넘치는 걷기 또는 런닝 운동을 할 수 있게 되며, 상대적으로 중년의 사용자는 사용자의 발이 트랙 벨트 상에서 치우치는 정도가 동일함에도 불구하고 트랙 벨트의 이동 속도가 천천히 반응하도록 하여 안정적인 걷기 또는 런닝 운동을 할 수 있게 된다. 즉, 트랙 벨트 상에서 사용자의 발이 위치하는 정도가 동일하더라도, 사용자의 취향에 따라 트랙 벨트의 이동 속도의 응답 특성이 빠르고 느리게 반응하도록 한다.
그리고, 본 발명은, 무한 궤도로 회전하는 트랙 벨트와; 상기 트랙 벨트를 구동하는 구동부와; 사용자의 발이 트랙 밸트의 전방부에 치우치면 상기 트랙 벨트의 자동으로 가속하고, 사용자의 발이 상기 트랙 벨트의 후방부에 치우치면 감속하는 자동 속도 조절 기구와; 상기 자동속도 조절기구에 따라 변화하는 상기 트랙 벨트의 한계 속도를 저절하는 한계속도 조절버튼과; 사용자의 발이 상기 트랙 벨트의 전방부로 치우치더라도 상기 한계속도 조절버튼의 입력에 의해 설정된 트랙 벨트의 이동 속도 이상으로 상기 트랙 벨트가 이동하지 않도록 조절하는 제어부를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 트레드밀을 제공한다.
이는, 당뇨나 심장 등 신체에 이상이 있는 환자나 어린이 등이 트레드밀을 이용하여 런닝 운동을 하는 중에, 사용자의 신체 상태를 고려하지 않고 일시적인 기분이 상승하여 자동속도기구에 의하여 사용자의 신체에 무리가 발생되는 과도한 속도로 런닝 운동하는 것을 근본적으로 방지하기 위함이다. 즉, 심장병 환자의 경우에는 과도한 런닝 운동을 하는 것은 생명에 커다란 위협이 되므로, 심장병 환자의 신체 상태를 고려한 최대의 런닝 속도를 사전에 미리 설정하여 둠으로써, 자동속도조절기구에 의하더라도 설정된 한계 속도를 초과하지 않도록 하여 사용자의 편의 및 불의의 사고를 미연에 방지할 수 있게 된다.
상기 자동속도 조절 기구는, 상기 트랙 벨트 상에서 운동중인 사용자의 하중을 측정하도록 상기 트랙 벨트의 전방부에 설치된 전방 하중 센서와; 상기 트랙 벨트 상에서 운동중인 사용자의 하중을 측정하도록 상기 트랙 벨트의 후방부에 설치된 후방 하중 센서를; 포함하여, 상기 제어부는 상기 제어부는 상기 전방 하중 센서와 상기 후방 하중 센서에서 각각 측정된 값으로부터 상기 트랙 벨트 상의 사용자의 발이 전방부 또는 후방부에 치우쳤는지를 감지하여, 상기 구동부를 가속 또는 감속한다.
이를 통해, 트랙 벨트 상에서 운동중인 사용자의 위치를 상기 하중 센서들로부터 측정된 하중값을 통하여 산출하여 상기 구동부를 제어함으로써, 사용자가 트랙 벨트 상에서 걷기 또는 런닝 운동을 하는 중에 별도로 트랙 벨트의 이동 속도를 조작하지 않더라도, 사용자의 걷기 또는 런닝 운동 속도에 따라 자동적으로 트랙 벨트의 이동 속도를 조절할 수 있게 된다.
여기서, 상기 제어부는 상기 전방 하중 센서와 상기 후방 하중 센서에서 각각 측정된 값으로부터 상기 트랙 벨트상의 사용자의 운동 위치를 산출한 후에, 상기 사용자가 상기 트랙 벨트 상의 전방부에 위치하면 가속하고 상기 사용자가 상기 트랙 벨트 상의 후방부에 위치하면 감속하도록 상기 구동부를 제어한다.
그리고, 상기 전방 하중 센서와 상기 후방 하중 센서는 각각 1개 이상의 로드셀로 형성된다. 로드셀은 외부로부터 하중을 받음에 따라 압축되거나 늘어나는 변형량에 비례하여 전기저항값이 변하는 스트레인게이지가 1개 또는 복수개로 구성된 것으로, 스트레인게이지의 전기 저항값이 변화함에 따라 스트레인게이지 주변의 전압값이 변화하게 되어, 이로부터 스트레인게이지의 변형량을 산출하고, 스트레인게이지가 부착된 재질의 물성치를 고려하여 외부로부터 인가된 하중을 측정하는 센서를 말한다. 따라서, 로드셀로 형성된 상기 전방 하중 센서와 상기 후방 하중 센서는 사용자의 발이 트랙 벨트의 전방부 또는 후방부에 치우치는 정도에 따라, 상이한 전압값을 출력하게 되며, 출력된 전압값을 각각 증폭기와 아날로그 디지털 변환기를 거쳐 각각의 하중값을 측정할 수 있게 된다.
예를 들어, 사용자의 발이 트랙 벨트의 전방부에 치우치게 되면, 로드셀로 형성된 전방 하중 센서에 의하여 측정된 하중 F1은 사용자가 트랙 벨트의 중앙부에 위치한 경우에 비하여 그 절대값이 커지므로, 이로써 사용자의 발이 트랙 벨트의 전방부에 치우쳐 위치하고 있으므로 트랙 벨트의 이동 속도를 가속시키는 제어 명령을 내리게 된다. 마찬가지로, 사용자의 발이 트랙 벨트의 후방부에 치우쳐 위치하게 되면, 로드셀로 형성된 후방 하중 센서에 의하여 측정된 하중 F2은 사용자가 트랙 벨트의 중앙부에 위치한 경우에 비하여 그 절대값이 커지므로, 이로써 사용자의 발이 트랙 벨트의 후방부에 치우쳐 위치해 있으므로 트랙 벨트의 이동 속도를 감속시키는 제어 명령을 내리게 된다.
이에 반하여, 상기 전방 하중 센서와 상기 후방 하중 센서는 스트레인게이지 로 형성될 수 있다. 이 때, 스트레인게이지는 전방 하중 센서와 후방 하중 센서에 각각 4개씩 형성되어, 로드셀과 마찬가지로 완전한 휘스톤브리지 회로를 각각 구성할 수도 있고, 전방 하중 센서와 후방 하중 센서에 2개씩 형성되어 전방 하중 센서용 스트레인게이지와 후방 하중 센서용 스트레인게이지가 합쳐져 하나의 휘스톤브리지 회로를 구성할 수도 있다.
즉, 상기 전방 하중 센서와 후방 하중 센서는 상기 트랙 벨트의 전방부의 좌,우측과 후방부의 좌,우측에 각각 1개의 스트레인게이지로 형성되고, 이들이 서로 마주보는 휘스톤브리지를 형성하여 하나의 브리지 전압차로 사용자의 위치를 파악할 수도 있다. 이를 통해, 4군데에서 측정한 스트레인게이지의 저항값의 변화를 하나의 브리지 전압차로 도출할 수 있게 되므로, 상대적으로 높은 비용이 소요되는 증폭기를 하나만 설치하여도 사용자의 위치를 정확하게 파악할 수 있게 된다.
전방 하중 센서와 후방 하중 센서가 2개의 스트레인게이지로 형성되고, 전방 하중 센서용 스트레인게이지(저항값 R2)와 후방 하중 센서용 스트레인게이지(저항값 R1)가 서로 마주보도록 휘스톤브리지가 형성된 경우에는, 인가 전원을 V라고 하면 브리지 전압차인 △V는 다음식에 의하여 표현된다.
따라서, 사용자의 발이 트랙 벨트의 전방부로 치우치는 경우에는 R1값이 더욱 커지게 되고, 사용자의 발이 트랙 벨트의 후방부로 치우치는 경우에는 R2값이 더욱 커지게 되어, 브리지 전압차 △V의 값의 부호와 절대값의 크기에 의하여 사용자의 발이 전방부 또는 후방부로 치우쳐있는지, 그리고 어느정도 치우쳐있는지를 감지할 수 있게 된다. 이를 통해, 트랙 벨트를 구동하는 구동부의 구동 속도를 가속 또는 감속함으로써 사용자의 조작이 없더라도 자동으로 가속되거나 감속되는 자동속도 조절기구를 구현할 수 있게 된다. 이 때, 전방 하중 센서용 스트레인게이지와 후방 하중 센서용 스트레인게이지의 저항값(R1, R2)은 동일한 저항값을 갖는 것이, 사용자의 발이 트랙 벨트의 전후방부에 치우쳐 위치하는 경우에 △V의 부호가 변환되므로, 제어의 용이성 측면에서 바람직하다.
그리고, 상기 트랙 벨트 상에서 사용자가 보다 빨리 달리는 경우에는 사용자의 발이 상기 트랙 벨트 상의 전방부에 치우치게 되는 데, 사용자의 발이 치우쳐 위치하는 편차의 정도에 비례하여 상기 휘스톤브리지의 브리지 전압차 △V가 증감하므로, 상기 휘스톤브리지의 브리지 전압차 △V에 비례하여 상기 구동부의 구동 속도의 가감속량을 조절한다.
이 때, 가감속의 제어에 있어서 지나치게 민감도가 높아져 오작동되는 것을 방지하기 위하여, 상기 트랙 벨트 상에서 사용자의 발이 소정의 양만큼 전방부 또는 후방부로 치우치지 않는 경우에는 상기 트랙 벨트의 이동 속도를 가속하거나 감속하지 않고, 사용자의 발이 상기 트랙 벨트 상에서 소정의 양보다 전방부 또는 후방부로 더 치우친 경우에 한하여 상기 트랙 벨트의 이동 속도를 가속하거나 감속할 수도 있다.
또한, 상기 전방 하중 센서와 상기 후방 하중 센서는 상기 트랙 벨트의 좌,우측에 각각 설치되어, 사용자가 좌,우측으로 어느정도 편심되어 운동하는 성향을 갖더라도, 사용자가 전방부 또는 후방부로 어느정도 편심되어 있는지 여부를 용이하게 감지할 수 있게 된다.
그리고, 사용자가 트랙 벨트 상에서 걷기 또는 런닝 운동을 개시한 이후에, 소정의 시간동안 트랙 벨트의 이동 속도를 가속하거나 감속하지 않고 트랙 벨트의 전방부와 후방부의 하중을 각각 측정하여 이를 평균화하여 기준 브리지 전압차(△Vref)로 저장하여 둔다. 이는, 사용자의 성향별로 트랙 벨트 상의 런닝 위치가 서로 다르므로, 사용자의 성향에 따른 운동 위치를 초기에 정확하게 파악하여, 사용자의 성향에 따라 트랙 벨트의 이동 속도를 효과적으로 조절하기 위함이다. 예를 들어, 어느 사용자가 트랙 벨트의 전방부에 다소 치우친 위치에서 발을 위치시키고 운동하는 성향을 가지고 있는 경우에, 그 사용자의 발이 트랙 벨트의 전방부에 다소 치우쳐있다고 하더라도, 기준 브리지 전압차(△Vref)에 이미 그 성향이 고려되어 있으므로, 사용자의 발이 전방부로 더욱 치우치지 않는다면 트랙 벨트의 이동 속도를 더이상 가속시키지 않는다.
그리고, 상기 전방 하중 센서와 상기 후방 하중 센서는 상기 트레드밀에서 사용자의 하중을 지지하도록 상기 트랙 벨트의 상하부 사이에 놓여진 데크를 지지하는 프레임과 접촉하여 설치된다. 즉, 상기 전방 하중 센서와 상기 후방 하중 센서는 상기 프레임과 상기 데크의 사이에 설치될 수도 있으며, 상기 데크의 하중에 의하여 상기 프레임의 변형량을 측정하여 이로부터 상기 데크로부터의 하중을 산출하도록 설치될 수도 있다.
이 때, 상기 트레드밀은, 사용자 정보를 기록한 아이디 카드를 판독하는 판독부와; 상기 아이디 카드로부터 판독한 사용자의 운동 이력을 기억하는 메모리부를; 더 포함하여 구성된다. 따라서, 트레드밀을 이용하는 각 사용자가 트레드밀의 트랙 벨트 위에 오르기 전에, 사용자의 혈압 등의 신체 조건과 사용자 정보가 입력된 아이디 카드를 판독부에 삽입하여 읽히도록 함으로써, 트레드밀의 제어부는 사용자를 미리 인식함과 동시에 그 사용자의 운동 이력을 메모리부로부터 읽어들인다. 이 때, 트레드밀이 메모리부를 별도로 구비하지 않고, 사용 이력이 상기 아이디 카드 자체에 저장되도록 할 수도 있다.
그리고 나서, 상기 제어부는 사용자의 운동 이력 및 신체 조건에 따라 사용자가 걷기 또는 런닝 운동을 행할 수 있는 최대 속도인 한계 속도를 산출하여, 사용자가 걷기 또는 런닝 운동을 행하는 중에, 상기 트랙 벨트가 상기 한계 속도를 초과하거나 지나치게 오랫동안 운동하는 경우에는, 자동적으로 상기 트랙 벨트의 이동 속도를 낮추거나 경고 신호를 표시하도록 제어하여, 사용자가 과도한 운동량을 갑자기 행하는 것을 방지한다.
상기 버튼은 가감속 크기를 조절하기 위한 것으로서, 가속도 및 감속도의 절대값의 크기를 증가시키는 가감속도 하이버튼과, 가속도 및 감속도의 절대값의 크기를 감소시키는 가감속도 로우버튼으로 구분되어 형성된다. 따라서, 사용자가 가감속도 하이버튼을 누를때마다 트랙 벨트의 가속도 및 감속도의 절대값은 한단계( 예컨대, 0.2m/sec2)씩 높아지도록 설정되고, 사용자가 가감속도 로우버튼을 누를때마다 트랙 벨트의 가속도 및 감속도의 절대값은 한단계(예컨대, 0.2m/sec2)씩 낮아지도록 설정된다.
상기 트랙 벨트의 전방에는 사용자의 주행 정보를 표시하는 화면부가 추가적으로 구비된다. 상기 화면부는 트랙 벨트의 이동 속도와, 사용자의 주행 거리 및 소모된 칼로리 등을 표시할 뿐만 아니라, 트랙 벨트의 가속도와 감속도를 조절하는 상기 버튼들을 통해 설정된 트랙 벨트의 가감속도의 정도나 수치 및 설정된 한계 속도의 정도 및 수치도 함께 표시된다.
상기 트랙 벨트의 양측에는 사용자의 주행을 보조하는 손잡이가 추가적으로 형성된다. 이 때, 상기 가감속도 하이버튼과 상기 가감속도 로우버튼은 상기 트랙 벨트의 양측에 형성된 손잡이에 터치 스위치로 각각 형성되어, 사용자가 간편하게 손잡이를 접촉하는 것만으로도 트랙 벨트의 가감속도를 조절할 수 있게 된다.
다만, 사용자가 손잡이를 잡으려고 했으나 부지불식간에 가감속도 하이버튼 또는 가감속도 로우버튼을 누르는 경우를 미연에 방지하기 위하여, 손잡이의 일부분에만 터치 스위치로 형성될 수도 있고, 손잡이에 형성되지 않는 대신 트랙 벨트의 전방에 위치한 제어 판넬에 가감속도 하이버튼과 가감속도 로우버튼이 형성될 수도 있다.
한편, 본 발명은, 무한 궤도로 회전하는 트랙 벨트와; 상기 트랙 벨트를 구동하는 구동부와; 사용자의 발이 트랙 밸트의 전방부에 치우치면 상기 트랙 벨트의 자동으로 가속하고, 사용자의 발이 상기 트랙 벨트의 후방부에 치우치면 감속하는 자동 속도 조절 기구와; 사용자 정보를 기록한 아이디 카드를 판독하는 판독부와; 상기 아이디 카드로부터 판독한 사용자의 운동 이력을 기억하는 메모리부와; 사용자의 운동 이력에 따라 상기 트랙 벨트의 한계 속도를 산출하고, 상기 트랙 벨트가 상기 한계 속도 를 초과하는 경우에는 자동적으로 상기 트랙 벨트의 이동 속도를 낮추도록 제어하는 제어부를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 트레드밀을 제공한다.
한편, 본 발명은, 트랙 벨트의 이동 속도의 가감속 정도를 설정하는 단계와; 설정된 이동 속도의 가감속의 정도에 따라, 상기 트랙 벨트의 이동 속도의 가속도 및 감속도를 조절하는 조절 단계를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 트레드밀의 제어 방법을 제공한다.
그리고, 본 발명은, 트랙 벨트의 이동 속도의 한계 속도를 설정하는 단계와; 설정된 한계 속도를 초과하지 않도록 상기 트랙 벨트의 이동 속도를 조절하는 단계를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 트레드밀의 제어 방법을 제공한다.
그리고, 본 발명은, 무한 궤도로 진행하는 트랙 벨트를 구비한 트레드밀의 제어 방법으로서, 상기 트랙 벨트의 가감속도의 정도를 설정하는 단계와; 상기 트랙 벨트의 전방부과 후방부에서 상기 트랙 벨트 상에서 운동중인 사용자의 하중을 각각 측정하는 단계와; 상기 트랙 벨트의 전방부와 후방부에서 각각 측정된 하중값을 비교하여 사용자의 위치가 상기 트랙 벨트의 전방부 또는 후방부에 치우쳤는지를 감지하는 단계와; 사용자의 발의 위치가 전방부에 위치하면 상기 트랙 벨트의 이동 속도를 가속하고 사용자의 발의 위치가 후방부에 위치하면 상기 트랙 벨트의 이동 속도를 감속하되, 상기 설정된 트랙 벨트의 가속도 및 감속도에 따라 상기 트랙 벨트의 이동 속도를 가감속하도록 조절하는 단계를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 트레드밀의 제어 방법을 제공한다.
이 때, 사용자의 운동 성향을 파악하기 위하여 걷기 또는 런닝 운동 개시 후 소정의 시간 동안 상기 트랙 벨트의 전방부과 후방부에서 하중을 측정하여 측정값을 평균화하는 단계를; 더 포함하여 구성된다. 이를 통해, 사용자가 발을 다소 전방에 치우쳐 걷기 또는 런닝 운동을 행하는 성향을 가지고 있다면, 그 치우쳐진 위치를 기준으로 사용자의 발이 트랙 벨트의 전방부 또는 후방부에 치우친 것인지를 감지하여, 트랙 벨트의 이동 속도를 조절한다.
상기 입력 단계는 상기 트랙 벨트의 이동 속도의 변화율의 정도를 다단(多段)으로 입력하도록 구성된다. 이를 통해, 사용자는 다양한 가속도와 감속도로 트랙 벨트가 이동하도록 설정하여, 사용자의 연령 등에 따라 트랙 벨트가 민감하게 속도 변화하여 박진감 넘치는 런닝 운동을 행할 수도 있고, 트랙 벨트가 천천히 속도 변화하여 안정된 주행을 선택적으로 행할 수 있게 된다.
그리고, 상기 사용자의 위치가 상기 트랙 벨트의 중간부를 중심으로 소정의 범위 내에서는 상기 트랙 벨트의 이동 속도를 가속 또는 감속하지 아니하고, 상기 사용자의 위치가 상기 중간부를 중심으로 소정의 범위를 초과한 경우에 한하여 상기 트랙 벨트의 이동 속도를 가속 또는 감속함으로써, 사용자의 발이 다소 전방부에 치우쳐 걷기 또는 런닝 운동을 행하는 성향을 가지고 있다면, 그 치우쳐진 위치를 기준으로 사용자의 발이 트랙 벨트의 전방부 또는 후방부에 치우친 것인지를 감지하여, 사용자의 의도에 맞게 트랙 벨트의 이동 속도를 조절한다.
본 발명에 따른 트레드밀의 제어 방법은 사용자를 인식하는 단계를 추가적으로 포함하여, 사용자 별로 사용자의 운동 이력 및/또는 신체 정보를 트레드밀의 메모리부에 자동적으로 기억한다. 이를 통해, 사용자가 자신의 신체 상태 등을 운동 할 때마다 매번 입력하지 않더라도, 트레드밀 내에 사용자의 정보를 저장하여 둠으로써, 저장된 데이터를 기초로 사용자에게 최적의 운동 환경을 산출할 수도 있다.
즉, 본 발명에 따른 트레드밀의 제어 방법은, 기억된 사용자의 신체 정보와 운동 이력을 기초로 하여, 사용자 별로 상기 트랙 벨트의 한계 속도를 산출하는 단계와; 상기 트랙 벨트의 이동 속도가 상기 한계 속도를 초과하는 경우에는 상기 트랙 벨트의 이동 속도를 감속하는 단계를; 더 포함하여 구성된다.
그리고, 본 발명은, 무한 궤도로 진행하는 트랙 벨트를 구비한 트레드밀의 제어 방법으로서, 상기 트랙 벨트의 한계 속도를 설정하는 단계와; 상기 트랙 벨트의 전방부와 후방부에서 상기 트랙 벨트 상에서 운동중인 사용자의 하중을 각각 측정하는 단계와; 상기 트랙 벨트의 전방부와 후방부에서 각각 측정된 하중값을 비교하여 사용자의 발의 위치가 상기 트랙 벨트의 전방부 또는 후방부에 치우쳤는지를 감지하는 단계와; 사용자의 발의 위치가 전방부에 위치하면 상기 트랙 벨트의 이동 속도를 가속하고 사용자의 발의 위치가 후방부에 위치하면 상기 트랙 벨트의 이동 속도를 감속하되, 상기 설정된 한계 속도를 초과하지 않도록 상기 트랙 벨트의 이동 속도를 조절하는 단계를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 트레드밀의 제어 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, 무한 궤도로 회전하는 트랙 벨트와; 상기 트랙 벨트를 회전 구동시키는 구동부와; 상기 트랙 벨트 상에 사용자가 올라가 있는지 여부를 감지하는 센서와; 상기 트랙 벨트 상에 사용자가 올라가 있는 것으로 상기 센서에 의해 감지된 경우에, 상기 구동부가 상기 트랙 벨트를 회전 구동시키기 시작하도록 제어하는 제어부를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 트레드밀을 제공한다.
한편, 발명의 다른 분야에 따르면, 사용자가 트랙 벨트 상에 있는지를 감지하는 단계와; 사용자가 트랙 벨트상에 올라가 있는 것으로 감지되면, 상기 트랙 벨트가 소정의 속도로 진행하도록 자동으로 상기 트랙 벨트를 회전 구동시키는 단계를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 트레드밀의 제어 방법을 제공한다.
이 때, 상기 트랙 벨트 상에 사용자가 올라가 있는 것으로 감지된 경우에, 상기 트랙 벨트는 1.0 km/hour와 2.0km/hour의 사이의 속도로 진행하도록 점진적으로 가속된다. 이를 통해, 어린 아이가 트랙 벨트 상에 올라가더라도, 트랙 벨트가 천천이 이동하기만 함으로써, 어린 아이가 트랙 벨트 상에서 넘어져 다치게 되는 것을 방지한다. ㅋ트랙 벨트의 이동 속도가 급격히 일정 속도에 도달하게 되면, 사용자가 트랙 벨트 상에서 미끄러지거나 균형을 잃게 될 가능성이 발생되므로, 트랙 벨트의 이동 속도가 점진적으로 가속되는 것이 바람직하다. 그리고, 건강한 노인의 보행 속도를감안할 때, 5.0km/hour보다 빠르게 트랙 벨트의 이동 속도가 도달하면 사용자의 균형이 흐트러질 가능성이 있고, 3.0km/hour보다 느리게 트랙 벨트의 이 동 속도가 도달하면 사용자의 걷기 운동 속도에 비하여 지나치게 느리게 되므로, 상기 트랙 벨트가 3.0 km/hour와 5.0km/hour의 사이의 이동 속도에 도달하는 것이 효과적이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 트레드밀의 구성을 상술한다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 트레드밀(100)은 사용자가 걷기 또는 런닝 운동을 하기 위하여 무한 궤도로 트랙 벨트(111)를 이동시키도록 구성된 트랙부(110)와, 사용자의 허리 근방의 높이에서 트랙 벨트(111)의 작동 속도나 운동량에 따라 소모된 칼로리량 등을 표시하는 제어 판넬부(120)와, 트랙 벨트(111) 상에서 운동중인 사용자의 하중을 트랙 벨트(111)의 전방부과 후방부에서 각각 측정하는 하중 센서 모듈(190)과, 하중 센서(190)에 의하여 측정된 하중값을 기초로 하여 트랙 벨트(111)의 이동 속도를 제어하는 제어부(미도시)를 포함하여 구성된다.
상기 트랙부(110)는 무한 궤도로 이동하는 트랙 벨트(111)와, 트랙 벨트(111)의 양단에서 트랙 벨트(111)의 이동을 안내하는 구동 롤러(112)와, 구동 롤러(112)의 회전을 구동하는 구동부(112a)와, 트랙 벨트(111)의 상하부 사이에 사용자의 체중을 지지하도록 판(板)형상으로 형성된 데크(113)와, 사용자의 체중을 포함하여 데크(113)를 지지하도록 데크(113)의 양측면과 접촉하여 지지하는 프레임(114)과, 데크(113)와 프레임(114)의 사이에 충격을 흡수하도록 설치된 방진 고무(115)와, 프레임(114)이 외부에 노출되지 않도록 미감을 향상시키는 플라스틱이나 금속 재질로 프레임(114)의 양측면을 덮도록 형성된 데코 커버(116)와, 트레드밀(100)의 전방부를 지지하며 트랙부(110)의 경사도를 조절하는 링크의 끝단에 장착된 지지 롤러(117)와, 트레드밀(100)의 후방부를 지지하는 지지대(118)을 포함하여 구성된다.
여기서, 도2에 도시된 바와 같이, 트랙 벨트(111)는 구동 롤러(112) 사이에 서 무한 궤도로 이동 가능하게 설치되고, 트랙 벨트(111)의 상하면 사이에 데크(113)가 삽입 설치된다. 그리고, 사용자의 체중과 운동 충격을 지지하는 데크(113)는 프레임(114)으로부터 'ㄱ'자 형상으로 돌출 형성된 데크 지지대(114a)에 의하여 그 양측이 지지된다. 그리고, 데크 지지대(114a)와 데크(113) 사이에는 방진 고무(115)가 설치되어, 사용자의 충격 하중을 감쇠시켜 사용자의 무릎 등을 보호한다.
상기 제어 판넬부(120)는 트랙 벨트(111)의 이동 속도, 런닝 이동 거리, 소모된 칼로리 등을 표시하고, 걷기 또는 런닝 운동의 개시 및 정지를 지령하는 버튼 등이 형성된 제어판(121)과, 제어판(121)의 하단으로부터 연장되어 사용자가 운동중이나 비상시에 잡을 수 있도록 돌출 형성된 손잡이(122)와, 제어판(121)이 사용자의 허리 높이에 설치되도록 트랙부(110)로부터 수직으로 세워져 고정된 연결 부재(124)와, 연결 부재(124)의 횡방향 강성을 보강하도록 연결 부재(124) 사이를 연결하는 수평 지지대(123)와, 제어판(121)의 중앙부에 주행 정보를 표시하는 화면부(125)와, 사용자가 트랙벨트(111)상에서 균형을 잃는 등의 긴급 상황이 발생되면 트랙 벨트(111)의 이동을 즉각 정지시키는 정지 버튼(126)과, 사용자 정보가 기록된 아이디 카드(88)를 수용 판독하여 사용자를 인식하는 판독부(128)를 구비한다.
여기서, 손잡이(122)는 트랙 벨트(111)의 가속도 및 감속도의 절대값의 크기를 증가시키도록 터치 스위치 방식으로 형성된 가감속도 하이스위치(122a)와, 트랙 벨트(111)의 가속도 및 감속도의 절대값의 크기를 감소시키도록 터치 스위치 방식으로 형성된 가감속도 로우스위치(122b)로 구성된다. 즉, 가감속도 하이스위치(122a)와 가감속도 로우스위치(122b)는 가감속조절버튼을 형성하게 된다. 이 때, 터치 스위치 형태의 손잡이 스위치(122a,122b)는 손잡이(122)의 일부분에만 형성될 수도 있다.
그리고, 표시부(125)에는 트랙 벨트(111)의 주행 속도를 실시간으로 표시(125b)할 뿐만 아니라, 가감속조절스위치(122a,122b)에 따라 사용자에 의해 입력된 가감속 정도를 표시(125a)한다. 따라서, 사용자가 가감속도 하이스위치(122a)를 터치하는 횟수가 많아질수록, 도10의 가감속도 표시부(125a)의 흑색 표시부는 'H'에 근접하게 되며, 동시에 사용자의 발이 트랙 벨트(111)의 전방부로 치우친 정도가 동일하더라도, 보다 빠르게 트랙 벨트(111)가 가속된다. 마찬가지로, 사용자가 가감속도 로우스위치(122b)를 터치하는 횟수가 많아질수록, 도10의 가감속도 표시부(125a)의 흑색 표시부는 'L'에 근접하게 되며, 동시에 사용자의 발이 트랙 벨트(111)의 전방부로 치우친 정도가 동일하더라도, 보다 높은 감속도로 트랙 벨트(111)가 감속된다.
또한, 아이디 카드(88)에는 사용자의 혈압, 키, 체중 등의 신체 정보와 사용자를 식별할 수 있는 코드가 입력된다. 따라서, 아이디 카드(88)가 트레드밀(100)의 판독부(128)에 삽입되어 읽혀지면, 트레드밀(100)을 사용할 사용자를 인식하게 된다.
상기 하중 센서 모듈(190)은 데크(113)에 전달되는 하중을 측정하기 위하여 데크(113)의 전방부와 후방부에 각각 설치되며, 프레임(114)으로부터 측방향으로 돌출 형성된 결합 부재(191)와, 결합 부재(191)와 결합되어 데크(113)로부터의 하중에 의하여 적당량의 굽힘 변형이 일어나도록 적당한 두께로 형성된 굽힘 부재(192)와, 굽힘 부재(192)의 저면에 부착되어 탄성 영역 내에서 굽힘 부재(192)와 함께 굽힘 변형되어 그 저항값이 변하도록 형성된 스트레인게이지(193a, 193b, 194a, 194b)를 구비한다.
여기서, 결합 부재(191)와 굽힘 부재(192)는 각각의 4개의 체결공(191a,192a)이 겹쳐진 상태에서 볼트 등의 체결 수단에 의하여 일체로 변형되도록 견고하게 고정된다. 그리고, 굽힘 부재(192)의 또 다른 관통공(192b)은 방진 고무(115)의 중앙에 형성된 관통공과 연통되어 방진 고무(115)를 고정하는 데 사용된다.
상기 제어부는, 도7에 도시된 바와 같이, 트랙 벨트(111)의 전방부의 하중을 측정하도록 저항값 R2의 값을 갖는 한 쌍의 스트레인게이지(194a,194b)와 트랙 벨트(111)의 후방부의 하중을 측정하도록 저항값 R1의 값을 갖는 한쌍의 스트레인게이지(193a,193b)가 서로 마주보도록 형성된 휘스톤 브리지와, 상기 휘스톤 브리지의 전방 스트레인게이지(194a, 194b)와 후방 스트레인게이지(193a, 193b) 사이의 제1접점(181)과 제2접점(182) 사이의 브리지 전압차(△V)를 증폭하는 증폭기와, 증폭된 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기를 포함하여 구성된다. 그리고, 아날로그/디지털 변환기를 통해 변환된 디지털 신호를 제어부에 전송 하여, 이를 기초로 구동부(112a)의 구동 속도를 조절함으로써 트랙 벨트(111)의 이동 속도를 조절하게 된다. 즉, 하중 센서 모듈(190)과 제어부에 의해 트랙 벨트(111)의 자동속도조절기구가 구현된다.
또한, 상기 제어부는, 전방 스트레인게이지(194a, 194b)와 후방 스트레인게이지(193a, 193b) 사이의 제1접점(181)과 제2접점(182) 사이의 브리지 전압차(△V)가 소정치보다 커지면, 사용자가 별도의 시작 버튼을 누르지 않더라도, 트랙 벨트(111)는 스스로 이동되도록 회전 구동된다. 그리고, 트랙 벨트(111) 상에서 걷기 또는 런닝 운동을 행하는 동안에 브리지 전압차(△V)가 일정한 주기의 파형을 형성하는 데, 소정 시간 동안 브리지 전압차(△V)가 일정한 주기의 파형을 형성하지 않거나 0 에 근접하면, 사용자가 트랙 벨트(111)상에 올라가 있지 않은 것으로 간주하여, 트랙 벨트(111)의 이동을 정지시킨다.
이를 통해, 사용자는 별도로 트랙 벨트(111)를 구동시키는 입력을 하지 않고, 트랙 벨트(111)에 올라가기만 하더라도 트랙 벨트(111)가 자동적으로 이동하기 시작하며, 사용자가 별도로 트랙 벨트(111)의 이동을 정지시키기 위한 별도 조작이 없이 사용자가 트랙 벨트(111) 상으로부터 내려오기만 하더라도, 트랙 벨트(111)의 이동이 스스로 정지되므로, 사용자의 편의성을 크게 도모하게 된다.
이 때, 상기 휘스톤브리지에 전원(POWER SUPPLY)을 V로 인가하면, 전방 스트레인게이지(194a)와 후방 스트레인게이지(193a) 사이의 제1접점(181)과 제2접점(182) 사이의 브리지 전압차(△V)는 전술한 수학식 1과 같이 표현된다.
따라서, 사용자의 발이 트랙 벨트(111)의 전방부 또는 후방부로 치우치게 되면, 치우치는 쪽에 설치된 스트레인게이지는 그 저항값이 치우치지 않는 쪽의 스트레인게이지의 저항값보다 더 커지므로, 상기 △V의 부호는 사용자의 편심되는 방향에 따라 달라지게 된다. 또한, 어느 한쪽으로 치우치는 정도가 더욱더 커질 수록 치우치는 쪽의 스트레인게이지의 저항값은 보다 커지는 반면에, 치우지지 않는 스트레인게이지의 저항값은 상대적으로 더 작아지므로, 치우치는 정도에 비례하여 △V의 절대값이 변하게 된다. 따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 트레드밀은 △V의 부호와 절대값의 크기에 따라 트랙 벨트(111)의 이동 속도를 가속 또는 감속하며, △V의 절대값의 크기가 동일하더라도 사용자에 의해 입력된 가감속도에 따라 트랙 벨트(111)의 이동 가속도 및 감속도가 다르게 제어된다.
이 때, 사용자의 걷기 또는 런닝 운동 패턴에 비추어 볼 때, 브리지 전압차(△V)는 일정한 주기의 파형을 형성하므로, 상기 브리지 전압차(△V)의 증감을 판단함에 있어서는 브리지 전압차(△V)의 RMS(Root mean square)값을 기준으로 트랙 벨트(111)의 이동 속도를 조절하는 것이 바람직하다.
즉, 도8 및 도12를 참조하면, 사용자가 동일한 만큼 전방으로 'L'만큼 치우친 경우(90)에는, 사용자의 치우침에 따른 △V의 절대값은 일정하지만, 사용자에 의해 입력된 가속도에 비례하여 트랙 벨트(111)의 가속도(alpha)가 제어된다. 예를 들어, 사용자가 기준 위치로부터 약 15cm 만큼 전방으로 치우치면, 사용자가 약 15cm 만큼 치우침에 따라 산출된 △V의 절대값(예컨대, 약 250mV)은 일정하지만, 사용자가 가속도를 큰 값으로 입력하였다면, 도8의 도면 부호 C13으로 표시된 곡선 을 따라, 트랙 벨트(111)는 △V의 절대값에 따라 산출된 목표 속도(V1)에 재빨리 도달하게 된다. 이에 반하여, 마찬가지로 사용자가 기준 위치로부터 약 15cm 만큼 전방으로 치우치면, 사용자가 약 15cm 만큼 치우침에 따라 산출된 △V의 절대값(예컨대, 약 250mV)은 일정하지만, 사용자가 가속도를 작은 값으로 입력하였다면, 도8의 도면 부호 C11로 표시된 곡선을 따라, 트랙 벨트(111)는 △V의 절대값에 따라 산출된 목표 속도(V1)에 천천히 도달하게 된다.
도면 중 미설명 부호인 80은 사용자가 트랙 벨트(111)의 중앙부에서 주행하는 상태의 발자국을 표시한 것이고, 도면 중 미설명 부호인 90은 사용자가 트랙 벨트(111)의 전방부에 치우친 상태의 발자국을 표시한 것이다.
또한, 도9에 도시된 바와 같이, 사용자의 발이 동일한 만큼 후방으로 치우친 경우에는, 사용자의 치우침에 따른 △V의 절대값은 일정하지만, 사용자에 의해 입력된 감속도에 비례하여 트랙 벨트(111)의 감속도(beta)가 제어된다. 예를 들어, 사용자가 기준 위치로부터 약 15cm 만큼 후방으로 치우치면, 사용자가 약 15cm 만큼 후방으로 치우침에 따라 산출된 △V의 절대값(예컨대, 약 250mV)은 일정하지만, 사용자가 감속도를 크게 하고자 입력하였다면, 도9의 도면 부호 C23으로 표시된 곡선을 따라, 트랙 벨트(111)는 △V의 절대값에 따라 산출된 목표 속도(V0)에 재빨리 도달하게 된다. 이에 반하여, 마찬가지로 사용자가 기준 위치로부터 약 15cm 만큼 후방으로 치우치더라도, 사용자가 약 15cm 만큼 치우침에 따라 산출된 △V의 절대값(예컨대, 약 250mV)은 일정하지만, 사용자가 감속도를 작게 입력하였다면, 도9의 도면 부호 C21로 표시된 곡선을 따라, 트랙 벨트(111)는 △V의 절대값에 따라 산출된 목표 속도(V0)에 천천히 도달하게 된다.
이 때, 가속도와 감속도를 별개의 스위치로 입력할 수 도 있지만, 가감속도 하이스위치(122a)를 누르는 횟수가 많아질수록 설정된 가감속도의 절대값은 크게 설정되고, 가감속도 로우스위치(122b)를 누르는 횟수가 많아질수록 설정된 가감속도의 절대값은 작게 설정된다.
그리고, 전방 스트레인게이지(194a,194b)와 후방 스트레인게이지(193a,193b)는 모두 동일한 저항값을 갖는 것으로 형성된 것이 바람직하다. 다만, 120Ω 또는 350Ω 등 어떠한 저항값을 갖더라도 무방하다.
한편, 상기 제어부(미도시)는 아이디 카드(88)를 판독하여 사용자별로 운동 이력을 자동적으로 저장하는 메모리부를 구비하여, 사용자의 운동 이력으로부터 사용자가 넘어서는 아니되는 한계 속도를 자동으로 산출한다. 이를 통해, 사용자가 상기 트랙 벨트가 상기 한계 속도를 초과하여 런닝 운동을 행하는 경우에는, 자동적으로 상기 트랙 벨트의 이동 속도를 낮추도록 하여, 사용자가 과도한 운동량을 무리하게 행하는 것을 효과적으로 방지한다.
또 한편, 도10에 도시된 바와 같이, 손잡이(122)의 양측에 터치 스위치 타입의 가감속 조절 스위치(122a,122b)가 형성될 수도 있지만, 도11에 도시된 바와 같이, 손잡이(122)와 별개로 제어판(121)에 가감속도 하이버튼(227a)과 가감속도 로 우버튼(227b)이 형성될 수도 있다. 이를 통해, 사용자가 걷기 또는 런닝 운동 중에 부지불식 중에 가감속조절스위치(122a,122b)를 조작하게 되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
그리고, 도11에 도시된 바와 같이, 사용자의 신체 상태를 고려한 사용자의 최대의 런닝 속도인 한계 속도를 사전에 미리 설정하기 위하여, 한계속도를 높이는 한계속도 하이버튼(228a)과 한계 속도를 낮추는 한계속도 로우버튼(228b)이 제어 판넬(121)에 형성된다. 이를 통해, 당뇨나 심장병을 앓고 있는 환자도 자신의 질환을 고려한 한계 속도를 사전에 설정하여 둠으로써, 자동속도조절기구에 의하더라도 사용자의 신체에 무리가 발생되는 과도한 속도로 런닝 운동하는 것을 근본적으로 방지할 수 있게 된다.
그리고, 도11에 도시된 바와 같이, 화면부(125)는 설정된 가감속도의 정도와 한계 속도를 각각 표시(125a,125c)할 수 있다. 이를 통해, 사용자는 자신이 설정한 가감속도의 정도와 한계 속도의 정도를 금방 알 수 있다. 한편, 도11에 도시된 바와 달리, 가감속도 및 한계 속도의 설정된 수치를 디지털이나 계기판 형식으로 표시할 수도 있다.
이하, 도13을 참조하여 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 다른 트레드밀(100)의 제어 방법을 상술한다.
사용자의 트랙 벨트(111) 상의 위치가 어느 정도 벗어난 경우에 가감속을 할 것인지(예컨대, 기준 위치로부터 15cm만큼 치우친 경우의 브리지 전압차△V에 대하 여 목표 이동 속도 V1으로 설정)를 브리지 전압차 △V로 환산하여 초기 설정값(△Vset)으로 트레드밀(100)의 출고 시에 미리 제어부에 입력하여 둔다. 이는, 사용자가 트랙 벨트(111)를 가감속하고자 하는 임계 브리지 전압차(△V)를 초기 설정값(△Vset)으로 입력하여 둠으로써, 사용자가 소정의 영역에 있는 경우에는 트랙 벨트(111)를 가감속하지 않고, 사용자가 소정의 영역을 벗어남에 따라 임계 브리지 전압차(△V)의 절대값을 초과한 경우에 한하여 가감속하기 위함이다.
그리고, 사용자가 트랙 벨트(111) 위로 올라가면, 하중 모듈(190)에 의한 회스톤 브리지 회로의 브리지 전압차(△V)가 소정치 이상으로 커지게 된다(S1). 이에 따라, 제어부는 트랙 벨트(111)를 구동시키는 구동부(112a)를 전방으로 천천히 움직이기 시작한다(S2). 이 때, 트랙 벨트(111)는 어린 아이들이 넘어지지 않을 안전한 도보 속도인 1.5km/h에 이르기까지 천천히 가속된다(S3).
그리고 나서, 트랙 벨트(111)의 이동 속도가 1.5km/h에 이르면, 약 10초동안 트랙 벨트(111)의 이동 속도를 가감속하지 않은 채, 트랙 벨트(111)의 전방부와 후방부에서 하중 센서 모듈(190)로 각각의 하중을 측정한다. 이를 통해, 현재 트랙 벨트(111)상에서 런닝 운동 중인 사용자가 트랙 벨트(111)상의 어느 위치에서 런닝 운동을 하는 성향을 가지고 있는지를 파악한다. 구체적으로는, 운동 시작후 약 10초동안 도7에 도시된 휘스톤 브리지회로의 브리지 전압차△V의 평균값을 구하여 이를 가감속 기준 브리지 전압차 △Vref 로 기억하여 둔다(S4).
그리고 나서, 사용자가 런닝 속도가 빨라져 사용자의 몸이 트랙 벨트(111)의 전방부에 치우치게 되는 경우에는, 하중측정모듈(190)의 스트레인게이지로부터 R1, R2를 측정하여 브리지 전압차(△V)를 산출한다(S5). 이 때, 사용자의 전방부에 설치된 굽힘 부재(192)에는 후방부에 설치된 굽힘 부재(192)에 비하여 보다 많은 굽힘 변형이 발생되므로, 전방부의 스트레인게이지(194a, 194b)의 저항값 R2는 커지는데 반하여, 후방부에 설치된 굽힘 부재(192)는 거의 굽힘 변형이 일어나지 않으므로, 후방 스트레인게이지(193a, 193b)의 저항값 R1은 거의 변화하지 않는다. 따라서, 수학식 1에 따라 △V는 부호가 (-)가 되며, 사용자가 트랙 벨트(111)의 전방부에 치우칠 수록 그 절대값은 커진다. 이 때, (△V-△Vref)의 절대값이 상기 초기 설정값(△Vset)의 절대값을 초과한 경우(S6)에는, 사용자가 전방부로 치우친 정도가 초기 설정값(△Vset)을 통해 설정해 둔 정도를 치우친 것이므로, 현재의 트랙 벨트(111)의 주행 속도(V0)보다 큰 이동 속도(도8의 V1)에 이르도록 (△V-△Vref)의 절대값의 크기에 비례하여 최종 이동 속도(V1)를 산출한다. 여기서, 가감속조절버튼(122a,122b 또는 227a,227b)에 의해 가감속의 정도가 입력된 경우(S7)에는, 입력된 가감속의 정도에 따라 트랙 벨트(111)의 이동 속도를 C11 내지 C13 중 어느 하나의 속도 곡선을 따라 트랙 벨트(111)의 이동 속도를 가속시킨다(S8).
마찬가지로, 사용자가 운동중에 지치게 되어 런닝 속도가 느려짐에 따라 사용자의 몸이 트랙 벨트(111)의 후방부에 치우치게 되는 경우에도, S5 내지 S8의 단계를 거친다. 즉, 하중측정모듈(190)의 스트레인게이지로부터 R1, R2를 측정하여 브리지 전압차(△V)를 산출하고(S5), 사용자의 후방부에 설치된 굽힘 부재(192)에는 전방부에 설치된 굽힘 부재(192)에 비하여 보다 많은 굽힘 변형이 발생되므로, 전방부의 스트레인게이지(194a, 194b)의 저항값 R2는 거의 변하지 않는 데 반하여, 후방부에 설치된 굽힘 부재(192)는 큰 굽힘 변형이 일어나므로, 후방 스트레인게이지(193a, 193b)의 저항값 R1이 커진다. 따라서, 수학식 1에 따라 △V는 부호가 (+)가 되며, 사용자가 트랙 벨트(111)의 후방부에 치우칠 수록 그 절대값은 커진다. 이 때, (△V-△Vref)의 절대값이 상기 초기 설정값(△Vset)의 절대값을 초과한 경우(S6)에는, 사용자가 후방부로 치우친 정도가 초기 설정값(△Vset)을 통해 설정해 둔 정도를 치우친 것이므로, 현재의 트랙 벨트(111)의 주행 속도(V1)보다 큰 이동 속도(도9의 V0)에 이르도록 (△V-△Vref)의 절대값의 크기에 비례하여 최종 이동 속도(V0)를 산출한다. 여기서, 가감속조절버튼(122a,122b 또는 227a,227b)에 의해 가감속의 정도가 입력된 경우(S7)에는, 입력된 가감속의 정도에 따라 트랙 벨트(111)의 이동 속도를 C21 내지 C23 중 어느 하나의 속도 곡선을 따라 트랙 벨트(111)의 이동 속도를 감속시킨다(S8).
즉, 트랙 벨트(111)의 이동 속도를 가속할 것인지 감속할 것인지의 여부는 (△V-△Vref)의 부호에 따라 달라진다.
한편, 제어 판넬부(120)의 판독부(128)에 아이디 카드(88)가 삽입된 경우(S9)에는, 아이디 카드(88)를 판독하여 사용자를 인식(S10)하며, 제어부의 메모리부에 기억된 사용자의 신체 조건이나 운동 이력을 기초로 하여, 필요에 따라 사용자의 한계 속도를 산출한다(S11). 따라서, 트랙 벨트(111)의 이동 속도가 한계 속도를 초과한 경우(S12)에는, 사용자의 무리한 운동이 되는 것을 방지하기 위하여, 트랙 벨트(111)의 이동 속도가 산출된 한계치 이하가 되도록 트랙 벨트(111)의 구동부(112a)를 제어한다(S13).
상기의 트랙 벨트(111)의 이동 속도의 조절은 사용자의 런닝 운동이 종료될 때까지 지속된다. 종료 버튼(126)이 입력 되었는지 여부(S14)로 판단될 수도 있으며, 10초 동안 브리지 전압차(△V)의 변화량이 없거나 브리지 전압차(△V)가 0에 근접한 경우(S15)에는, 트랙 벨트(111)의 이동을 정지시킨다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
또한, 트랙 벨트(111)상의 사용자의 위치를 파악함에 있어서, 사용자의 성향별로 트랙 벨트(111)상의 어느 위치에서 운동하는지 파악하는 단계를 포함한 것을 일례로 들어 설명하였지만, 이를 제외시키고 트랙 벨트(111)의 이동 속도를 브리지 전압차(△V)의 부호와 크기에 따라 곧바로 제어할 수도 있다. 그리고, 가감속 여부를 감지하는 민감도가 지나치게 높아지는 것을 억제하기 위하여, 상기 브리지 전압차(△V)의 절대값이 소정의 값보다 작은 경우에는 트랙 벨트(111)의 가감속 조절을 행하지 않는 초기 설정값(△Vset)이 설정되는 것을 예시하였으나, 이는 선택적으로 적용될 수 있는 것이다. 이 경우에는 △Vref와 △V의 초기 설정값이 없는 상태에서 트랙 벨트(111)의 이동 속도를 가감속하게 되므로, △V의 절대값과 부호만에 의하여 트랙 벨트의 이동 속도를 조절하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은, 무한 궤도로 회전하는 트랙 벨트와, 상기 트랙 벨트를 회전 구동시키는 구동부와, 상기 트랙 벨트 상에 사용자가 올라가 있는지 여부를 감지하는 센서와, 상기 트랙 벨트 상에 사용자가 올라가 있는 것으로 상기 센서에 의해 감지된 경우에 상기 구동부가 상기 트랙 벨트를 회전 구동시키도록 제어하는 제어부를 포함하여 구성되어, 사용자가 걷기 또는 런닝 운동을 시작하기 위하여 별도의 스위칭 조작을 하지 않아도 트랙 벨트가 스스로 이동하기 시작하여, 사용자의 편의를 도모하고 기계 조작에 익숙하지 않은 사람들도 간편하게 사용할 수 있는 트레드밀 및 그 제어 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, 사용자의 발이 트랙 밸트의 전방부에 치우치면 상기 트랙 벨트의 자동으로 가속하고 사용자의 발이 상기 트랙 벨트의 후방부에 치우치면 감속하는 자동 속도 조절 기구와; 상기 자동속도 조절기구에 따라 변화하는 상기 트랙 벨트의 감속도 및 가속도를 조절하는 버튼과; 상기 버튼의 입력에 따라 상기 트랙 벨트의 이동 속도 변화율의 가속도와 감속도를 조절하는 제어부를; 포함하여, 트랙 벨트 상의 사용자의 발의 위치에 따라 트랙 벨트의 이동 속도를 제어할 뿐만 아니라, 사용자의 발이 트랙 벨트 상에서 동일한 양 만큼 전방부 또는 후방부로 치우치게 되면, 신체 조건이나 컨디션에 따라 치우친 정도에 따른 트랙 벨트의 이동 속도에 도달하는 가감속도를 조절할 수 있는 트레드밀 및 그 제어 방법을 제공한다.
그리고, 본 발명은, 트랙 벨트 상에서 운동중인 사용자의 하중을 측정하도록 트랙 벨트의 전방부와 후방부에 각각 전방 하중 센서와 후방 하중 센서를 설치하고, 상기 전방 하중 센서와 상기 후방 하중 센서에서 각각 측정된 값으로부터 상기 트랙 벨트상의 사용자의 운동 위치를 산출하여 상기 사용자의 발이 상기 트랙 벨트의 전방에 위치하면 가속하고 상기 사용자의 발이 상기 트랙 벨트의 후방부에 위치하면 감속하도록 상기 구동부를 제어함으로써, 사용자가 트랙 벨트 상에서 걷기 또는 런닝 운동을 하는 중에 별도로 트랙 벨트의 이동 속도를 조작하지 않더라도, 사용자의 걷기 또는 런닝 운동 속도에 따라 트랙 벨트의 이동 속도를 자동적으로 조절할 수 있는 트레드밀을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 전방 하중 센서와 상기 후방 하중 센서를 저렴한 스트레인게이지로 형성함에 따라 트랙 벨트의 이동 속도를 자동적으로 조절할 수 있는 트레드밀의 자동속도조절장치를 저렴하게 구현할 수 있게 된다.
그리고, 본 발명은 트랙 벨트 상에서 운동 중인 사용자의 하중을 이용하여 사용자의 발이 트랙 벨트 상의 치우친 위치를 파악하여 트랙 벨트의 이동 속도를 조절함으로써, 사용자의 손동작 등에 의하여 사용자 위치에 대한 신호가 왜곡되지 않아 신뢰성을 갖는 가속이나 감속을 구현하는 트레드밀을 제공한다.
그리고, 본 발명은 사용자를 인식하는 아이디 카드 판독부와, 사용자 별로 운동 이력을 저장하는 메모리부를 구비하여, 사용자에 따라 과도한 운동량이 되는 것을 방지하는 트레드밀의 제어 방법을 제공한다.
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- 무한 궤도로 회전하는 트랙 벨트와;상기 트랙 벨트를 구동하는 구동부와;사용자의 발이 트랙 벨트의 전방부에 위치하면 상기 트랙 벨트를 자동으로 가속하고, 상기 사용자의 발이 상기 트랙 벨트의 후방부에 위치하면 상기 트랙 벨트를 감속하는 자동 속도 조절 기구와;상기 자동속도 조절기구에 따라 변화하는 상기 트랙 벨트의 감속도 및 가속도를 조절하는 가감속 조절버튼과;상기 가감속 조절버튼의 설정에 따라 상기 트랙 벨트의 가속도와 감속도를 조절하는 제어부를; 포함하고,상기 자동속도 조절 기구는,상기 트랙 벨트 상에서 운동중인 상기 사용자의 하중을 측정하도록 상기 트랙 벨트의 전방부에 설치된 전방 하중 센서와;상기 트랙 벨트 상에서 운동중인 상기 사용자의 하중을 측정하도록 상기 트랙 벨트의 후방부에 설치된 후방 하중 센서를; 포함하여,상기 제어부는 상기 전방 하중 센서와 상기 후방 하중 센서에서 각각 측정된 값으로부터 상기 사용자의 발이 상기 트랙 벨트 상의 전방부 또는 후방부에 위치하는지를 감지하여, 상기 구동부를 가속 또는 감속하며,상기 전방 하중 센서와 상기 후방 하중 센서는 동일한 저항값을 갖는 2개의 스트레인게이지로 각각 형성되고;상기 전방 하중 센서를 구성하는 2개의 스트레인게이지와 상기 후방 하중 센서를 구성하는 2개의 스트레인게이지는 서로 마주보는 휘스톤브리지를 형성하여;상기 전방 하중 센서와 상기 후방 하중 센서 사이의 브리지 전압차를 측정하여 상기 측정된 브리지 전압차에 따라 상기 구동부의 구동 속도를 조절하는 것을 특징으로 하는 트레드밀.
- 무한 궤도로 회전하는 트랙 벨트와;상기 트랙 벨트를 구동하는 구동부와;사용자의 발이 상기 트랙 벨트의 전방부에 위치하면 상기 트랙 벨트를 자동으로 가속하고, 상기 사용자의 발이 상기 트랙 벨트의 후방부에 위치하면 상기 트랙 벨트를 감속하는 자동 속도 조절 기구와;상기 자동속도 조절기구에 따라 변화하는 상기 트랙 벨트의 한계 속도를 조절하는 한계속도 조절버튼과;상기 사용자의 발이 상기 트랙 벨트의 전방부에 위치하더라도 상기 한계속도 조절버튼에 의해 설정된 상기 트랙 벨트의 한계속도 이상으로 상기 트랙 벨트가 이동하지 않도록 조절하는 제어부를;포함하고,상기 자동속도 조절 기구는,상기 트랙 벨트 상에서 운동중인 상기 사용자의 하중을 측정하도록 상기 트랙 벨트의 전방부에 설치된 전방 하중 센서와;상기 트랙 벨트 상에서 운동중인 상기 사용자의 하중을 측정하도록 상기 트랙 벨트의 후방부에 설치된 후방 하중 센서를; 포함하여,상기 제어부는 상기 전방 하중 센서와 상기 후방 하중 센서에서 각각 측정된 값으로부터 상기 사용자의 발이 상기 트랙 벨트 상의 전방부 또는 후방부에 위치하는지를 감지하여, 상기 구동부를 가속 또는 감속하며,상기 전방 하중 센서와 상기 후방 하중 센서는 동일한 저항값을 갖는 2개의 스트레인게이지로 각각 형성되고;상기 전방 하중 센서를 구성하는 2개의 스트레인게이지와 상기 후방 하중 센서를 구성하는 2개의 스트레인게이지는 서로 마주보는 휘스톤브리지를 형성하여;상기 전방 하중 센서와 상기 후방 하중 센서 사이의 브리지 전압차를 측정하여 상기 측정된 브리지 전압차에 따라 상기 구동부의 구동 속도를 조절하는 것을 특징으로 하는 트레드밀.
- 무한 궤도로 진행하는 트랙 벨트를 구비한 트레드밀의 제어 방법으로서,상기 트랙 벨트의 가감속도의 정도를 설정하는 단계와;상기 트랙 벨트의 전방부와 후방부에서 상기 트랙 벨트 상에서 운동중인 사용자의 하중을 각각 측정하는 단계와;상기 트랙 벨트의 전방부와 후방부에서 각각 측정된 하중값을 비교하여 상기 사용자의 발의 위치가 상기 트랙 벨트의 전방부 또는 후방부에 위치하는지를 감지하는 단계와;상기 사용자의 발의 위치가 전방부에 위치하면 상기 트랙 벨트의 이동 속도를 가속하고 상기 사용자의 발의 위치가 후방부에 위치하면 상기 트랙 벨트의 이동 속도를 감속하되, 상기 설정된 트랙 벨트의 가속도 및 감속도에 따라 상기 트랙 벨트의 이동 속도를 가감속하도록 조절하는 단계와;상기 사용자의 운동 성향을 파악하기 위하여 걷기 또는 런닝 운동 개시 후 소정의 시간 동안 상기 트랙 벨트의 전방부와 후방부에서 하중을 측정하여 측정값을 평균화하는 단계를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 트레드밀의 제어 방법.
- 무한 궤도로 진행하는 트랙 벨트를 구비한 트레드밀의 제어 방법으로서,상기 트랙 벨트의 가감속도의 정도를 설정하는 단계와;상기 트랙 벨트의 전방부와 후방부에서 상기 트랙 벨트 상에서 운동중인 사용자의 하중을 각각 측정하는 단계와;상기 트랙 벨트의 전방부와 후방부에서 각각 측정된 하중값을 비교하여 상기 사용자의 발의 위치가 상기 트랙 벨트의 전방부 또는 후방부에 위치하는지를 감지하는 단계와;상기 사용자의 발의 위치가 전방부에 위치하면 상기 트랙 벨트의 이동 속도를 가속하고 상기 사용자의 발의 위치가 후방부에 위치하면 상기 트랙 벨트의 이동 속도를 감속하되, 상기 설정된 트랙 벨트의 가속도 및 감속도에 따라 상기 트랙 벨트의 이동 속도를 가감속하도록 조절하는 단계와;상기 사용자를 인식하는 단계와;상기 사용자의 운동 이력 및 신체 정보를 기억하는 단계와;기억된 상기 사용자의 신체 정보와 운동 이력을 기초로 하여, 상기 사용자에 대한 상기 트랙 벨트의 한계 속도를 산출하는 단계와;상기 트랙 벨트의 이동 속도가 산출된 상기 한계 속도를 초과하는 경우에는 상기 트랙 벨트의 이동 속도를 감속하는 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 트레드밀의 제어 방법.
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