KR101425769B1

KR101425769B1 - 전동식 근력운동기구 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR101425769B1
Application number: KR1020140028751A
Authority: KR
Inventors: 주한종; 오성남; 박현수; 유규제; 오용삼; 홍윤식
Original assignee: 주식회사 마이크로오토메이션
Priority date: 2014-03-12
Filing date: 2014-03-12
Publication date: 2014-08-05
Also published as: WO2015137566A1

Abstract

본 발명은 근력운동기구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 작은 크기 및 가벼운 무게로 구현되어 이동 및 설치가 간편한 전동식 근력운동기구 및 이를 제어하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일측면에 따르면, 파지부; 파지부에 일단이 연결된 와이어; 와이어의 타단이 권취되어 결합되는 윈치드럼; 파지부에 사전설정된 하중이 가해지도록 윈치드럼을 회전시키도록 구성된 구동부; 및 와이어의 소정 지점에 접촉하여 와이어의 장력을 측정하는 장력센서부를 포함하되, 장력센서부는 와이어의 방향을 따라 배열된 두 개의 외측 풀리; 두 개의 외측 풀리 사이에 배치되며 외측 풀리들에 걸쳐지는 와이어를 가압하도록 배치된 내측 풀리; 및 와이어가 내측 풀리에 가하는 응력을 측정하는 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 근력운동기구가 제공된다.

Description

전동식 근력운동기구 및 그 제어방법{MOTORIZED WEIGHT-TRAINING DEVICE AND METHOD OF CONTROLLING THE SAME}

본 발명은 근력운동기구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 작은 크기 및 가벼운 무게로 구현되어 이동 및 설치가 간편한 전동식 근력운동기구 및 이를 제어하는 방법에 관한 것이다.

현재 시판되는 근력운동기구로는 무게추의 하중을 이용한 저항 운동기구가 흔히 사용된다. 하나 이상의 무게추들은 강선 등의 와이어에 연결될 수 있으며, 일련의 풀리에 결합되어 사용자가 원하는 방향으로 힘을 가하여 근육을 운동시키는 방식을 이용하는 것이다.

각기 근력이 상이한 다양한 사용자가 이용할 수 있도록, 이러한 근력운동기구는 단위 중량의 무게추를 여러 개 제공하고, 각 사용자는 무게추들을 모두 사용하거나 그 중 일부만을 사용하도록, 즉 원하는 하중만을 이용하도록, 무게추의 양을 선정하여 와이어에 연결되어 무게추들을 관통하는 샤프트에 핀을 꼽는 등의 방식으로 수동 조작에 의해 운동 부하를 조절한다. 상기와 같은 근력운동기구가 미국등록특허 제4,784,384호에 기재된 바 있다.

근력운동기구에 포함되는 무게추들은 각각의 크기 및 중량이 매우 크기 때문에, 이러한 근력운동기구를 운반 및 배치하는 데에는 매우 큰 비용과 여러 인원의 노력이 소요될 수 있다. 또한, 육중한 무게추가 들어 올려지고 내려지는 반복과정에는 사고의 위험성이 항상 내재되어 있으며, 자칫 심각한 부상 또는 물건의 손상으로 이어질 수도 있다.

무게추의 사용을 대체하기 위해 유압식 또는 공압식 제어를 활용하여 자동 부하 제어가 가능한 운동기구가 개발된 바 있지만, 이는 실제 하중 운동과 다른 운동감을 주어 기존의 근력운동기구를 대체하는 데에는 다소 한계가 있다.

한편, 대부분의 운동기구는 현재 아날로그 방식으로 구현된 것으로서, 디지털 매체와 연관시키는 데 어려움이 있다. 운동 부하의 수동 조작을 자동 제어로 변환하는 등 디지털 매체와의 호환성을 제공하면, 운동기구는 전자 운동 처방전에 따른 하중 세팅, 운동 이력 기록, 온라인 통신, 운동 중 동적인 하중 변화 등의 기능을 제공하며 정보통신기술(ICT)과 융합된 형태의 자체 피트니스 클럽을 구현할 수 있다. 운동기구에 디지털 인터페이스를 부가하려는 시도를 공개특허공보 제10-2010-026062호 및 제10-2012-0123855호에 개시된 발명에서 확인할 수 있다.

본 발명의 일측면은 작은 크기 및 가벼운 무게로 구현되면서도 기존의 무게추를 사용하는 운동기구와 유사한 운동감을 제공할 수 있는 전동식 근력운동기구 및 그 제어방법을 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 일측면은 디지털 매체와 호환가능하여 사용자에게 보다 다양한 서비스를 제공할 수 있는 전동식 근력운동기구 및 그 제어방법을 제공하려는 것이다.

본 발명의 일측면에 따르면, 파지부; 파지부에 일단이 연결된 와이어; 와이어의 타단이 권취되어 결합되는 윈치드럼; 파지부에 사전설정된 하중이 가해지도록 윈치드럼을 회전시키도록 구성된 구동부; 및 와이어의 소정 지점에 접촉하여 와이어의 장력을 측정하는 장력센서부를 포함하되, 장력센서부는 와이어의 방향을 따라 배열된 두 개의 외측 풀리; 두 개의 외측 풀리 사이에 배치되며 외측 풀리들에 걸쳐지는 와이어를 가압하도록 배치된 내측 풀리; 및 와이어가 내측 풀리에 가하는 응력을 측정하는 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 근력운동기구가 제공된다.

본 발명의 다른 일측면에 따르면, 파지부; 파지부에 일단이 연결된 와이어; 와이어의 타단이 권취되어 결합되는 윈치드럼; 파지부에 사전설정된 하중이 가해지도록 윈치드럼을 회전시키도록 구성된 구동부; 와이어의 소정 지점에 접촉하여 와이어의 장력을 측정하는 장력센서부; 장력센서부에 의해 측정된 와이어의 장력이 사전설정된 하중과 일치하도록 구동부의 작동을 제어하는 제어부; 구동부, 윈치드럼, 장력센서부 및 제어부 중 적어도 하나를 수용하는 케이싱; 및 케이싱을 소정의 위치에 장착하는 프레임을 포함하는 전동식 근력운동기구가 제공된다.

본 발명의 또 다른 일측면에 따르면, 파지부에 일단이 연결된 와이어, 와이어의 타단이 권취되어 결합되는 윈치드럼, 및 윈치드럼을 회전시키도록 구성된 구동부를 포함하는 전동식 근력운동기구를 제어하는 방법으로서, 와이어의 장력을 측정하는 단계; 측정된 와이어의 장력이 사전설정된 하중에 대응하는지 여부를 판단하는 단계; 와이어의 장력이 하중보다 크면 구동부의 토크를 감소시키고 와이어의 장력이 하중보다 작으면 구동부의 토크를 증가시키는 단계를 포함하는 전동식 근력운동기구 제어방법이 제공된다.

본 발명의 일측면에 따르면, 작은 크기 및 가벼운 무게로 구현되면서도 기존의 무게추를 사용하는 운동기구와 유사한 운동감을 제공할 수 있는 전동식 근력운동기구 및 그 제어방법이 제공된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구의 사용상태를 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구의 구동기 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구의 장력센서부를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구의 장력센서부를 나타내는 측면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동식 근력운동기구의 사용상태를 나타내는 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구의 제어방법을 나타내는 순서도이다.
도 7은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구의 제어방법을 나타내는 순서도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구의 제어방법을 나타내는 순서도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 자세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구의 사용상태를 나타내는 개념도이다. 도 1에는 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구가 스쿼트(squat) 동작에 사용되는 예가 도시되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구에서는 육중한 무게추 대신 전동모터를 이용함으로써 운동기구의 크기와 중량을 현저히 감소시킬 수 있다.

사용자는 바(bar) 등의 형태로 구현된 파지부(100)에 힘을 가하여 운동을 한다. 파지부(100)에는 와이어(200)가 직접적으로 또는 간접적으로 연결되며, 전동모터와 감속기 등을 포함하는 구동부(300)는 와이어(200)에 힘을 가하여 파지부(100)에 하중을 가할 수 있다.

도 1에는 파지부(100)가 바 형태를 가지는 것으로 도시되어 있으나, 이용되는 운동 방법에 따라 파지부(100)는 링(ring), 핸들, 스트랩(strap) 등의 형태로 구현될 수 있음은 물론이다.

도 1에서와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구의 일부 구성요소들은 케이싱(600) 내에 수용될 수 있고, 이 케이싱(600)은 원하는 위치에 고정되어 사용자가 운동시 힘을 가하더라도 움직이지 않도록 구성될 수 있다.

와이어(200)는 케이싱(600)에 형성된 소정의 관통홀(601)을 통과하여 연장될 수 있다. 도 5에 예시된 실시예에서와 같이 케이싱(600)은 다양한 배향으로 배치될 수 있으므로, 케이싱(600)에는 하나 이상의 관통홀(601, 602)이 형성될 수 있다. 경우에 따라 사용되지 않는 관통홀은 폐쇄될 수도 있다. 관통홀(601)은 와이어(200)의 외경 이상의 내경으로 형성되어야 할 것이다.

와이어(200)는 케이싱(600)으로부터 연장되어 일련의 풀리(210)들에 의해 원하는 방향을 따라 파지부(100)로 연결된다. 도 1에 도시된 실시예에서와 같이 와이어(200)가 속이 빈 터널부(110, 120)를 통과하여 파지부(100)에 연결될 수도 있다. 금속 등의 재료로 형성되는 제1 터널부(110)는 파지부(100)에 연결되고 제2 터널부(120)에 슬라이딩 가능하도록 결합될 수 있고, 제1 터널부(110)와 제2 터널부(120) 내부의 빈 공간에서 와이어(200)가 이동할 수 있다. 이와 같은 터널부(110, 120)의 구성은 파지부(100)를 사용자가 사용하기에 편리한 위치에 배치할 수 있도록 사용될 수 있다.

케이싱(600)에는 또한 전원버튼(510), 터치 디스플레이(520) 등 다양한 형태의 입력 및/또는 출력을 위한 수단이 형성될 수 있다. 사용자는 전원버튼(510)을 눌러 근력운동기구의 작동을 준비할 수 있고, 터치 디스플레이(520)를 통하여 운동시 사용할 하중, 작동중의 다양한 설정 등을 조절하고 운동시간에 따른 다양한 통계치를 확인할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구의 구동기 모듈을 나타내는 사시도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구의 구동기 모듈(650)은 구동부(300), 윈치드럼(350), 장력센서부(400), 제어부(500) 및 전원부(700)를 포함할 수 있고, 전원부(700)에 연결된 전원선(750) 및 윈치드럼(350)에 타단이 결합된 와이어(200)가 구동기 모듈(650)의 내부에서 외부로 관통할 수 있다.

와이어(200)는 전술한 바와 같이 구동부(300)의 힘을 파지부(100)에 전달하는 구성요소로서, 강선(steel wire) 등으로 구현될 수 있다. 와이어(200)의 일단은 파지부(100)에 연결되고, 타단은 윈치드럼(350)에 권취되어 결합될 수 있다. 예를 들어, 와이어(200)의 타단은 윈치드럼(350) 상의 소정 지점에 고정될 수 있고, 이 상태에서 윈치드럼(350)이 수 차례 회전하여 와이어(200)의 타단 측에서 와이어(200)의 일부가 윈치드럼(350)에 권취되게 할 수 있다.

윈치드럼(350)은 구동부(300)에 연결되거나 구동부(300)의 일부로 연장되어 와이어(200)의 타단을 권취하는 윈치(winch) 역할을 할 수 있다.

와이어(200)가 팽팽해진 상태에서 윈치드럼(350)이 와이어(200)를 감는 방향으로 구동부(300)가 토크를 가하면, 와이어(200)에 가해지는 장력이 증가할 것이며 이에 따라 파지부(100)를 이용하여 운동하는 사용자에게는 더 큰 하중이 가해질 것이다. 반대로, 윈치드럼(350)이 와이어(200)를 감는 방향으로의 토크가 감소되면, 와이어(200)에 가해지는 장력이 감소할 것이며 이에 따라 파지부(100)를 이용하여 운동하는 사용자에게는 더 가벼운 하중이 가해질 것이다.

구동부(300)는 전동모터 및 감속기를 포함하여 구성될 수 있다. 감속기는 전동모터의 회전력을 원하는 회전수 또는 토크의 회전 출력으로 변환시키는 역할을 한다. 예를 들어, 전동모터가 상대적으로 높은 회전수의 회전력을 제공할 수 있는데, 전동모터의 샤프트에 상이한 회전비를 가지는 기어 등을 결합하여 다른 회전속도 또는 토크의 회전으로 변환하는 것이다. 본 발명의 실시예들에서는 구동부(300)가 높은 회전속도보다는 높은 토크의 회전을 제공하는 것이 요구될 수 있으며, 이를 위해 적절한 성능의 전동모터 및 감속기가 선택될 수 있다.

장력센서부(400)는 와이어(200) 상의 소정 지점에 접촉하여 와이어(200)의 장력을 측정하는 역할을 한다. 장력센서부(400)에 대해서는 이후 도 3 및 도 4를 참조하여 더 자세히 설명하기로 한다.

제어부(500)는 장력센서부(400)에 의해 측정된 와이어(200)의 장력이 사전설정된 하중과 일치하도록 구동부(300)의 작동을 제어할 수 있다. 수행하는 기능에 따라 제어부(500)는 매우 단순한 형태로 구현될 수도 있고, 디지털 처리장치 등을 포함한 복잡한 형태로 구현될 수도 있다.

제어부(500)는 입력부 및 출력부와 연결될 수 있다. 입력부는 사용자로부터 소정의 입력 정보를 수신하는 데 사용될 수 있는데, 예를 들어 파지부(100)에 가해질 하중, 렙(rep) 횟수, 세트(set) 횟수, 운동 시간, 목표 칼로리 소모량 등이 입력될 수 있다. 출력부는 사용자에게 소정의 출력 정보를 제공하는 데 사용될 수 있는데, 예를 들어 현재 파지부(100)에 가해진 하중, 현재 렙 수, 현재 세트 수, 모범 운동 자세, 운동 시간, 운동 이력, 현재까지의 칼로리 소모량, 타사용자의 운동 통계 수치 등이 안내문자, 그림, 도표, 동영상, 음성 메시지 등의 형태로 출력될 수 있다.

본 명세서에서 언급되는 렙 횟수 및 세트 횟수는 운동의 횟수를 표현하기 위한 용어로서 근력운동 분야에서 통용되어 사용되는 용어이다. 렙(rep, repetition)은 운동의 반복 횟수를 지칭하는 용어로서, 한 번 힘을 가하고 원위치로 돌아오기까지의 운동 과정을 가리킨다. 세트(set)는 정해진 렙 횟수를 위해 첫번째 렙으로부터 마지막 렙까지의 운동 과정을 가리킨다. 예를 들어, 스쿼트를 10 렙의 3 세트를 수행한다고 하면, 10 번의 스쿼트를 쉬지 않고 반복한 후, 약 1분 간의 휴식을 취하고 같은 방식으로 두 세트 각각 10 번의 스쿼트를 더 수행하는 것이다.

입력부는 다이얼, 스위치, 버튼, 키패드, 터치패드, 터치 디스플레이 등 다양한 형태를 가질 수 있다. 또한, 타기기와 유선 또는 무선으로 통신하는 통신모듈로서 타기기로부터 정보를 입력받는 장치도 입력부의 범위에 포함된다 할 것이다. 예를 들어, 본 발명의 일실시예에 따른 입력부는 근거리 통신 등에 의하여 사용자의 스마트폰과 연결될 수 있고, 스마트폰에 설치된 앱(app)을 통해 다양한 운동 프로그램을 입력받을 수 있다.

출력부는 디스플레이, 터치 디스플레이, 음향 스피커 등 다양한 형태로 구현되어 시각적으로 및/또는 청각적으로 사용자에게 상기 출력 정보를 제공할 수 있다. 출력부 역시 타기기로 정보를 제공하는 장치로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일실시예에 따른 출력부는 사용자에게 현재의 운동 상태에 관한 정보를 시각적으로 출력하는 것에 더하여 운동 기록을 원격 위치에 있는 서버 등으로 전송하여 보관 및 관리되도록 할 수 있다.

도 1에 예시된 실시예에서는 입력부와 출력부가 터치 디스플레이(520)의 형태로 통합되어 있으나, 입력부와 출력부는 전술한 바와 같이 매우 다양한 형태로 구현될 수 있다.

한편, 기존의 무게추를 이용하는 운동 방식과는 달리, 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구에서는 사용자가 운동에 사용하는 하중이 고정될 필요가 없다. 예를 들어, 사용자가 기존의 운동 방식에 따라 20kg의 무게추를 장착한 바벨을 사용하여 운동하는 경우, 사용자는 한 세트 내내 동일한 20kg의 무게추를 장착한 바벨로 운동하는 것이 일반적이며, 하중을 변경하기 위해서는 다른 양의 무게추를 장착한 바벨로 교체해야 하는 번거로움이 있다.

이에 반해, 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구를 사용하는 경우, 파지부(100)에 가해지는 하중은 제어부(500)의 제어 하에 구동부(300)에 의해 변경되는 것이므로, 사용자가 운동을 하는 도중에 하중을 변경하는 것이 가능하다.

예를 들어, 사용자는 입력부를 통해 소정의 운동 프로그램을 입력하여 한 세트 중에 3번째 렙까지는 10kg로, 그 다음 5번의 렙은 15kg로, 그리고 마지막 2번의 렙은 12kg으로 하중을 변경할 수 있다. 또 다른 예를 들면, 사용자가 스쿼트 운동과 관련된 설정을 입력하여 사용자가 앉을 때에는 10kg의 하중이 가해지고 일어날 때에는 20kg의 하중이 가해지도록 하중을 변경할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면, 사전설정된 하중을 고정된 상수로 정하는 대신 시간에 따른 함수로 설정할 수도 있으며, 이에 따라 한 세트 중에도 하중을 변경할 수 있고, 심지어는 한 렙 중에도 하중을 변경하는 것이 가능하다.

전술한 바와 같이, 제어부(500)는 장력센서부(400)에 의해 측정된 와이어(200)의 장력이 사전설정된 하중과 일치하도록 구동부(300)의 작동, 즉 구동부(300)가 윈치드럼(350)에 가하는 토크 및 와이어(200)에 가하는 장력을 제어할 수 있다. 이에 대해서는 이후 도 6 내지 8을 참조하여 더 자세히 설명하기로 한다.

전원부(700)는 외부로부터 전원선(750)을 통해 전원을 공급받아 이를 구동부(300), 장력센서부(400) 및 제어부(500) 등에 공급할 수 있다. 물론, 전원부(700)가 반드시 별도의 구성요소로 구현되어야 하는 것은 아니며, 구동부(300), 장력센서부(400) 및 제어부(500) 각각의 필요에 따라 각 구성요소에 일체형으로 포함될 수도 있다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구의 장력센서부를 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구의 장력센서부를 나타내는 측면도이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 장력센서부(400)는 와이어(200)의 진행 방향을 따라 배열된 두 개의 외측 풀리(410)와 두 외측 풀리(410) 사이에 배치된 하나의 내측 풀리(420)를 포함할 수 있다. 내츨 풀리(420)의 일측에는 로드셀 등과 같이 압력을 감지하기 위한 센서(430)가 구비될 수 있으며, 내측 풀리(420)와 외측 풀리(410)들에 걸쳐지는 와이어(200)가 서로를 가압하도록 배치될 수 있다.

도 4에 도시된 실시예에서는, 내측 풀리(420)가 두 외측 풀리(410) 사이의 정중앙에 배치되어 있고, 와이어(200)가 내측 풀리(420)를 가압하는 방향은 두 외측 풀리(410)를 연결하는 가상의 직선과 직교한다. 와이어(200)에 가해진 장력을 T라 하고 도 4에서 내측 풀리(410)의 상면과 와이어(200) 사이의 각도를 θ라 하면, 간단한 정역학 계산에 의해 내측 풀리(410)에 가해지는 힘은 (2T * sin θ) 임을 알 수 있으며, 이를 T에 대하여 계산함으로써 와이어(200)의 장력을 구할 수 있다.

물론, 내측 풀리(410)가 반드시 외측 풀리(420)들 사이의 정중앙에 배치되거나 직교한 방향으로 배치될 필요는 전혀 없으며, 해당 각도에 대하여 정역학 계산을 수행하여 와이어(200)의 장력 T를 구할 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동식 근력운동기구의 사용상태를 나타내는 개념도이다.

도 5의 (a)와 (b)에 도시된 실시예에서와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구의 구성요소들이 수용된 케이싱(600)은 소정의 프레임(800)에 결합될 수 있고, 이를 위해 케이싱(600)에는 프레임(800)에 장착하는 데 사용되는 결합부(미도시)가 포함될 수 있다. 결합부는 케이싱(600)을 프레임(800)에 견고히 고정시키기 위한 다양한 형태로 구현될 수 있다.

도 5의 (a)와 (b)를 비교하면, 케이싱(600)은 프레임(800)에 정위치로 장착될 수도 있고, 상하반전하여 거꾸로 장착될 수도 있다. 또한, 케이싱(600)에 와이어(200)가 통과하기 위한 관통홀(601, 602)이 여러 개 구비되어 있는 경우, 케이싱(600)의 다양한 배치에 따라 와이어(200)가 통과하는 관통홀(601, 602)이 상이할 수 있다.

케이싱(600) 내에는 복수의 관통홀(601, 602) 각각에 대하여 와이어(200)가 정렬되어 관통할 수 있도록 일련의 풀리가 구비될 수 있다. 대안적으로는, 도 2에서와 같이 윈치드럼(350), 구동부(300) 등의 구성요소들이 하나의 구동기 모듈(650) 내에 포함되고, 케이싱(600) 내에는 복수의 관통홀(601, 602) 각각에 대하여 와이어(200)가 정렬되어 관통할 수 있도록 구동기 모듈(650)을 특정 배치 및 배향으로 고정하기 위한 결합부(미도시)가 포함될 수도 있다.

도 5의 (b)를 참조하면, 프레임(800)에는 사용자가 편리하게 운동할 수 있게 하는 다양한 부품들이 포함될 수 있다. 예를 들어, 도 5의 (b)에서와 같이 사용자가 로잉(rowing) 운동을 할 수 있도록, 프레임(800)에는 발 지지대(810), 체어(820) 등이 구비될 수 있다. 물론, 지지대(810) 등의 부품이 케이싱(600)에 구비될 수도 있다.

도 5의 (c)에는 사용자가 스쿼트 운동을 하기 위한 배치의 실시예가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 실시예에서는 두 개의 와이어가 하나의 케이싱(600)으로부터 연장되는 반면, 도 5의 (c)에 도시된 실시예에서는 두 개의 케이싱(600)으로부터 와이어(200)가 하나씩 연장된다. 도 1의 경우에는 구동부(300), 장력센서부(400), 제어부(500) 등이 각각 하나씩 포함되는 반면, 도 5의 (c)에서는 이들 구성요소들이 와이어(200) 하나마다 구비됨을 볼 수 있다. 이로 인해 사용자는 운동시 신체가 좌우로 올바른 균형을 이루는지 분석할 수 있고, 자세 교정을 위한 자료를 획득할 수 있음은 물론이다.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구의 제어부(500) 등이 와이어(200)의 장력을 측정하여 전동식 근력운동기구를 제어하는 방법에 대하여 더 자세히 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구의 제어방법을 나타내는 순서도이다.

우선, 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구에는 사용자의 운동을 위한 하중이 설정될 수 있다(S900). 이 과정은 사용자가 운동기구에 구비된 터치 디스플레이(520) 또는 스마트폰 등의 타기기를 통해 하중을 입력하는 과정일 수도 있고, 다이얼 등을 이용하여 지정된 특정 하중 값을 선택하는 과정일 수도 있으며, 제조시 범용으로 사용되는 하중 값을 기본값으로 설정하는 과정일 수도 있다.

근력운동기구의 제어부(500)는 와이어(200)의 장력을 측정할 수 있고(S910), 와이어(200)의 장력이 설정 하중과 동일한지 여부를 판단할 수 있다(S960).

와이어(200)의 장력이 설정된 하중과 동일하면 현재 상태를 유지하면 된다. 여기서 와이어(200)의 장력이 사전설정된 하중과 동일하다 함은 수치가 정확히 동일한 경우뿐만 아니라 설정 하중으로부터 소정의 오차 범위 내에 있는 경우도 포함한다.

만일 와이어(200)의 장력이 설정된 하중과 동일하지 않은 경우, 제어부(500)는 와이어(200)의 장력이 설정된 하중에 비해 큰지 또는 작은지를 판단할 수 있으며(S970), 장력이 설정 하중보다 큰 경우 구동부(300)가 와이어(200)에 가하는 토크를 감소시킬 수 있고(S980), 장력이 설정 하중보다 작은 경우 구동부(300)가 와이어(200)에 가하는 토크를 증가시킬 수 있다(S990).

도 7은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구의 제어방법을 나타내는 순서도이다.

본 실시예의 하중을 설정하는 단계(S900), 와이어(200)의 장력을 측정하는 단계(S910) 및 와이어(200)의 장력이 설정 하중과 실질적으로 동일하도록 구동부(300)의 토크를 조절하는 단계(S960~S990)는 도 6을 참조하여 설명한 제어방법의 단계들과 유사할 수 있으며 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

와이어(200)의 장력을 측정한 후(S910), 제어부(500)는 와이어(200)의 장력이 소정의 상위 임계치보다 큰지 여부를 판단할 수 있다(S920). 이 단계는 와이어(200)에 비정상적으로 과도한 장력이 가해지는 경우에 대비한 것일 수 있으며, 상위 임계치는 이에 따라 적절한 값으로 설정될 수 있다. 와이어(200)에 과도한 장력이 가해지고 있는 경우는 기기의 오작동의 증거일 수 있고, 운동기구 또는 사용자에게 피해를 입힐 수 있는 상황을 초래할 수 있으므로, 와이어(200)의 장력이 상위 임계치보다 큰 것으로 판단되면 제어부(500)는 구동부(300)의 작동을 중지시키고 구동부(300)와 윈치드럼(350) 사이의 결합을 해지시키는 등의 방법으로 윈치드럼(350)이 자유로이 회전하도록 제어할 수 있다(S930).

제어부(500)는 또한 와이어(200)의 장력이 소정의 하위 임계치보다 작은지 여부를 판단할 수도 있다(S940). 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구를 사용자가 이용하는 도중, 사용자가 피로로 인해 또는 기타 특수한 상황으로 인해 파지부(100)를 놓을 수 있다. 사용자가 이와 같이 힘을 가하다가 갑자기 가하던 힘을 제거하면 와이어(200)에 가해지는 장력은 0에 가까워질 수 있다. 이 경우에도 와이어(200)의 장력을 설정 하중으로 일치시키기 위해 구동부(300)가 토크를 가한다면 지지되지 않은 파지부(100)가 이동하면서 오히려 주변의 물건 또는 사람이 손상 또는 부상을 입을 수 있는 위험한 상황이 초래될 수도 있다.

따라서 와이어(200)의 장력이 소정의 하위 임계치보다 작은 것으로 판단되면 제어부(500)는 구동부(300)의 작동을 중지시켜(S950) 파지부(100)가 현재 위치에 정지하도록 제어할 수 있다. 하위 임계치는 이러한 목적을 고려하여 적절한 값으로 설정될 수 있다.

도시되지는 않았지만, 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구 제어방법에서, 장력센서부(400)에 의해 측정된 와이어(200)의 장력이 사전설정된 하위 임계치 미만인 상태가 소정 시간 동안 유지되면, 제어부(500)는 파지부(100)가 소정 위치에 다다를 때까지 또는 윈치드럼(350)까지의 거리가 소정의 범위 내에 이를 때까지 윈치드럼(350)을 회전시킬 수 있다. 이로 인해, 지지되지 않은 파지부(100)가 케이싱(600) 또는 별도의 지지대에 의해 지지될 수 있도록, 와이어(200)를 감아 파지부(100)를 특정 위치로 배치시킬 수 있다.

도 8은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구의 제어방법을 나타내는 순서도이다.

우선, 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구에는 사용자의 운동을 위한 하중 및 렙 횟수가 설정될 수 있다(S900). 전술한 바와 같이, 이 과정은 사용자가 직접 입력하는 과정일 수도 있고, 타기기를 통하여 입력하는 과정일 수도 있으며, 제조시 설정되는 과정일 수도 있다.

여기서의 렙 횟수는 사용자가 운동할 때 반복할 렙 횟수를 나타낸다. 물론, 필요에 따라 사용자는 세트 횟수를 더 입력할 수도 있고, 이를 포함하여 보다 구체적인 운동 프로그램을 입력 또는 선택할 수 있다.

본 실시예에서 와이어(200)의 장력을 측정하여 설정 하중과 실질적으로 동일하도록 유지하는 단계(S1010)는 도 6을 참조하여 설명한 제어방법에서 와이어(200)의 장력이 설정 하중과 실질적으로 동일하도록 구동부(300)의 토크를 조절하는 단계(S960~S990)와 유사할 수 있으며 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구는 또한 디지털 매체와 연동하여 보다 다양한 종류의 서비스를 제공할 수 있다.

사용자가 운동기구를 이용하여 운동함에 따라 제어부(500)는 와이어(200)가 팽팽한 상태를 유지하도록 구동부(300)를 제어한다. 사용자가 힘을 가하지 않는 상태에서는 구동부(300)의 토크에 의해 와이어(200)가 윈치드럼(350)에 감겨질 수 있고, 사용자가 힘을 가하면 와이어(200)가 윈치드럼(350)으로부터 풀려질 수 있다.

이를 이용하여, 제어부(500)는 사용자의 운동시 와이어(200)가 사전설정된 길이만큼 감겨지는지 여부를 판단할 수 있다(S1020). 와이어(200)가 감겨지는 길이는 예를 들어 윈치드럼(350)가 회전한 각도 또는 횟수를 이용하여 계산될 수 있을 것이다.

와이어(200)가 감겨진 길이가 설정 길이에 도달하면, 제어부(500)는 이어서 와이어(200)가 사전설정된 길이만큼 다시 풀려지는지 여부를 판단할 수 있다(S1030). 와이어(200)가 풀려지는 길이는 와이어(200)가 감겨진 길이와 동일할 수 있다.

와이어(200)가 풀려진 길이가 설정 길이에 도달하면, 제어부(500)는 렙 횟수를 1만큼 증가시킬 수 있다(S1040). 도 8에는 렙 횟수를 R로 표현하였다.

제어부(500)는 이어서 렙 횟수 R이 사전설정된 렙 수와 일치하는지 여부를 판단할 수 있다(S1050). R이 설정된 렙 횟수에 도달하였으면, 제어부(500)는 터치 디스플레이(520) 또는 안내용 음성 메시지 등을 통해 해당 정보를 사용자에게 출력할 수 있고, 경우에 따라 구동부(300)의 작동을 정지시킬 수도 있다.

와이어(200)가 감겨지는 길이와 관련하여 사전설정된 길이 값은 사용자가 운동할 때 파지부(100)가 움직여지는 길이에 대응하여 설정될 수 있다. 근력운동시 사용자의 피로도에 따라 파지부(100)의 이동 거리가 달라질 수 있으므로, 설정 길이는 파지부(100)의 이동 거리 이하로 설정되는 것이 바람직할 수 있다.

이와 같이 와이어(200)가 감겨지는 길이와 관련하여 사전설정된 길이 값은 사용자가 입력하도록 할 수도 있고, 사용자의 운동시 분석되는 데이터를 이용하여 제어부(500)에서 설정될 수도 있고, 범용으로 표준 값이 제조시 설정될 수도 있다.

도 8에는 도 5의 (c)에 도시된 스쿼트 운동을 가정하여 와이어(200)가 설정 길이만큼 감겨진 후 설정 길이만큼 다시 풀려질 때 렙 횟수를 1만큼 증가시키도록 한 것이며, 도 5의 (a) 및 (b)와 같이 경우에 따라서는 와이어(200)가 풀려진 후 다시 감겨질 때 렙 횟수를 1만큼 증가시킬 수도 있다.

도 8과 같이 렙 횟수를 추적하는 제어방법은 본 발명에서 가능한 여러 가지 운동 프로그램을 위한 한 가지 예에 불과함을 당업자는 이해할 것이다. 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구는 디지털 매체와 연동하므로, 사용자의 운동과 관련하여 여러 가지 종류의 정보를 수집할 수 있고, 이를 이용하여 매우 광범위한 운동 프로그램을 제공할 수 있다.

예를 들어, 사용자가 렙 횟수뿐만 아니라 세트 횟수를 입력한 경우, 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구는 이에 대응하여 렙 횟수와 세트 횟수 모두를 추적할 수 있고, 다양한 안내 메시지를 출력하며 사용자가 편리하게 운동 프로그램을 즐기는 것을 가능하게 할 수 있다.

전술한 본 발명의 여러 실시예에 따르면, 기존의 근력운동기구에 비해 현저히 작고 가벼우면서도 유사한 운동감을 제공할 수 있는 전동식 근력운동기구 및 그 제어방법이 제공된다. 이러한 전동식 근력운동기구는 휴대가 가능하므로 하나의 기구를 다양한 배치로 활용하여 사용자가 광범위한 종류의 운동을 어디에서든지 수행할 수 있게 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구는 또한 인터넷 등의 통신망 및 스마트폰 등의 기기와 연동하여 다양한 운동 프로그램을 제공할 수도 있다. 운동과 관련된 통계치들을 기록하고 관리할 수 있으며, 사용자에게 최적화된 인텔리전트한 방식의 운동 프로그램을 제공할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100: 파지부 200: 와이어
300: 구동부 350: 윈치드럼
400: 장력센서부 500: 제어부
600: 케이싱 650: 구동기 모듈
700: 전원부 800: 프레임

Claims

파지부;
상기 파지부에 일단이 연결된 와이어;
상기 와이어의 타단이 권취되어 결합되는 윈치드럼;
상기 파지부에 사전설정된 하중이 가해지도록 상기 윈치드럼을 회전시키도록 구성된 구동부; 및
상기 와이어의 소정 지점에 접촉하여 상기 와이어의 장력을 측정하는 장력센서부를 포함하되,
상기 장력센서부는,
상기 와이어의 방향을 따라 배열된 두 개의 외측 풀리;
상기 두 개의 외측 풀리 사이에 배치되되 상기 외측 풀리들에 걸쳐지는 상기 와이어를 가압하도록 배치된 내측 풀리; 및
상기 와이어가 상기 내측 풀리에 가하는 응력을 측정하는 센서를 포함하고,
상기 장력센서부에 의해 측정된 상기 와이어의 장력이 사전설정된 상위 임계치를 초과하면 상기 구동부의 작동이 정지되는 것을 특징으로 하는 전동식 근력운동기구.
제 1 항에 있어서,
상기 장력센서부에 의해 측정된 상기 와이어의 장력이 상기 사전설정된 하중과 일치하도록 상기 구동부의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 근력운동기구.
제 2 항에 있어서,
상기 사전설정된 하중은 시간에 따른 함수로 표현되는 것을 특징으로 하는 전동식 근력운동기구.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 장력센서부에 의해 측정된 상기 와이어의 장력이 사전설정된 하위 임계치 미만이면 상기 구동부의 작동이 정지되는 것을 특징으로 하는 전동식 근력운동기구.
제 1 항에 있어서,
상기 장력센서부에 의해 측정된 상기 와이어의 장력이 사전설정된 하위 임계치 미만인 상태가 소정 시간 동안 유지되면 상기 구동부는 상기 파지부가 소정 위치에 다다를 때까지 또는 상기 윈치드럼으로부터 상기 파지부까지의 거리가 소정의 거리에 이를 때까지 상기 윈치드럼을 회전시키는 것을 특징으로 하는 전동식 근력운동기구.
제 1 항에 있어서,
상기 윈치드럼 및 상기 구동부를 수용하는 케이싱; 및
상기 케이싱을 소정의 프레임에 결합하는 결합부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 근력운동기구.
제 7 항에 있어서,
상기 케이싱에는 상기 와이어의 외경 이상의 내경을 가지는 복수의 관통홀이 상이한 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 근력운동기구.
제 8 항에 있어서,
상기 윈치드럼 및 상기 구동부는 구동기 모듈 내에 포함되고,
상기 케이싱은 그 내부에 상기 구동기 모듈을 고정하는 결합부를 포함하되,
상기 결합부는 상기 복수의 관통홀 각각에 대하여 상기 구동기 모듈로부터 연장되는 상기 와이어가 정렬되어 관통하는 배치로 상기 구동기 모듈을 고정하는 것을 특징으로 하는 전동식 근력운동기구.
제 8 항에 있어서,
상기 케이싱은 상기 복수의 관통홀 각각에 대하여 상기 윈치드럼으로부터 연장되는 상기 와이어가 정렬되어 관통하게 하는 적어도 하나의 풀리를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 근력운동기구.
제 1 항에 있어서,
사용자로부터 소정의 입력 정보를 수신하는 입력부를 더 포함하고,
상기 입력 정보는 상기 파지부에 가해질 하중, 렙(rep) 횟수, 세트(set) 횟수, 운동 시간 및 목표 칼로리 소모량 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 근력운동기구.
제 11 항에 있어서,
상기 입력부는 다이얼, 스위치, 버튼, 키패드, 터치패드, 터치 디스플레이 및 타기기와 유선 또는 무선으로 통신하는 통신모듈 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 근력운동기구.
제 1 항에 있어서,
소정의 출력 정보를 출력하는 출력부를 더 포함하고,
상기 출력 정보는 상기 파지부에 가해진 하중, 현재 렙(rep) 횟수, 현재 세트(set) 횟수, 모범 운동 자세, 운동 시간, 운동 이력, 현재까지의 칼로리 소모량, 타사용자의 운동 통계 수치 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 근력운동기구.
제 13 항에 있어서,
상기 출력부는 디스플레이, 터치 디스플레이, 음향 스피커 및 타기기와 유선 또는 무선으로 통신하는 통신모듈 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 근력운동기구.
파지부;
상기 파지부에 일단이 연결된 와이어;
상기 와이어의 타단이 권취되어 결합되는 윈치드럼;
상기 파지부에 사전설정된 하중이 가해지도록 상기 윈치드럼을 회전시키도록 구성된 구동부;
상기 와이어의 소정 지점에 접촉하여 상기 와이어의 장력을 측정하는 장력센서부;
상기 장력센서부에 의해 측정된 상기 와이어의 장력이 상기 사전설정된 하중과 일치하도록 상기 구동부의 작동을 제어하는 제어부;
상기 구동부, 상기 윈치드럼, 상기 장력센서부 및 상기 제어부 중 적어도 하나를 수용하는 케이싱; 및
상기 케이싱을 소정의 위치에 장착하는 프레임을 포함하고,
상기 장력센서부에 의해 측정된 상기 와이어의 장력이 사전설정된 상위 임계치를 초과하면 상기 구동부의 작동이 정지되는 것을 특징으로 하는 전동식 근력운동기구.
파지부에 일단이 연결된 와이어, 상기 와이어의 타단이 권취되어 결합되는 윈치드럼, 및 상기 윈치드럼을 회전시키도록 구성된 구동부를 포함하는 전동식 근력운동기구를 제어하는 방법으로서,
상기 와이어의 장력을 측정하는 단계;
상기 측정된 와이어의 장력이 사전설정된 하중에 대응하는지 여부를 판단하는 단계;
상기 와이어의 장력이 상기 하중보다 크면 상기 구동부의 토크를 감소시키고 상기 와이어의 장력이 상기 하중보다 작으면 상기 구동부의 토크를 증가시키는 단계를 포함하는 전동식 근력운동기구 제어방법.
제 16 항에 있어서,
상기 윈치드럼을 회전시킨 정도를 기초로 사용자의 운동 렙(rep) 횟수를 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 근력운동기구 제어방법.
제 16 항에 있어서,
상기 측정된 와이어의 장력이 사전설정된 상위 임계치를 초과하면 상기 구동부의 작동을 정지시키고 상기 윈치드럼이 자유롭게 회전하게 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 근력운동기구 제어방법.
제 16 항에 있어서,
상기 측정된 와이어의 장력이 사전설정된 하위 임계치 미만이면 상기 구동부의 작동을 정지시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 근력운동기구 제어방법.
제 16 항에 있어서,
상기 와이어의 장력을 측정하는 단계에서 측정된 상기 와이어의 장력이 사전설정된 하위 임계치 미만인 상태가 소정 시간 동안 유지되면 상기 파지부가 소정 위치에 다다를 때까지 또는 상기 윈치드럼으로부터 상기 파지부까지의 거리가 소정의 거리에 이를 때까지 상기 윈치드럼을 회전시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 근력운동기구 제어방법.