KR101623575B1 - 측정 정확도가 향상된 근력 운동 및 계측 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 근력 운동 및 계측 시스템에 관한 것으로, 프로그램된 부하를 도입하여 근력 운동을 행하는 근력 운동 시스템에 있어서, 검사자의 일측 근력에 의해 제1힘이 가해지는 제1몸체를 구비하고, 일단부의 힌지를 중심으로 회동 가능하게 설치된 제1링크와; 상기 제1링크의 회전을 방해하는 부하를 도입하는 제1모터와; 상기 제1몸체가 회전하면서 상기 제1몸체에 작용하는 상기 제1힘을 측정하도록 상기 제1링크의 회전 방향에 대한 상기 제1링크의 전면과 후면 중 어느 하나에 설치되어 상기 제1링크의 제1힘에 의한 굽힘 변형에 의해 저항이 변하는 제1스트레인게이지와; 상기 제1스트레인게이지를 포함하여 형성된 휘스톤 브리지 회로를; 상기 휘스톤 브리지 회로의 브리지 전압값으로부터 측정된 제1힘을 수신받아, 측정된 제1힘의 값을 기초로 상기 제1모터에 부하 신호를 전송하는 서보 제어 회로를; 포함하여 구성되어, 제1모터에 연결된 트랜스듀서를 통해 전달되는 토크를 통해 다이나모미터에 의해 간접적으로 측정하는 것에 비하여, 힘이 가해지는 제1몸체에 연결된 제1링크의 미세한 휨 변위를 이용하여 검사자의 근력을 측정함에 따라, 보다 저렴하면서도 간단히 검사자가 제1몸체에 가한 제1힘을 정밀하고 민감하게 측정할 수 있는 근력 운동 및 계측 시스템을 제공한다.
근력 측정, 스트레인 게이지, 휘스톤 브리지, 브리지 전압차, 변형량 증폭 부재, 재활, 프로그램 부하

Description

측정 정확도가 향상된 근력 운동 및 계측 시스템 {MUSCLE EXERCISE AND MEASUREMENT SYSTEM CAPABLE OF LINER MOTION AND ROTATIONAL MOTION}
본 발명은 근력 운동 및 계측 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저렴하면서도 측정의 정확도를 보다 향상시킴으로써 부하 수단에 의해 근력을 단련하는 운동의 효율을 향상시킨 근력 운동 및 계측 시스템에 관한 것이다.
성인 인체는 약 650여개의 근육으로 이루어진다. 따라서, 인체의 어느 하나의 행동은 일반적으로 널리 알려진 이두박근, 삼두박근, 흉근 등의 근육에 의해서만 이루어지는 것이 아니라, 그 주변의 미세한 수 많은 근육에 의해 이루어진다. 이 때문에, 인체의 어느 하나의 근육이 손상되면, 손상된 근육으로 인하여 특정한 동작으로 움직일 수 없는 장애로 발전하기도 한다.
따라서, 손상된 근육으로 인하여 장애로 발전하는 것을 방지하거나 운동 장애를 치유하기 위해서는, 손상된 근육이 정확히 어느 부위의 근육이며, 그 근육의 근력이 어느정도 되는지를 정확하게 측정하여, 손상된 근육에 근력을 차츰 부가하여 근력을 회복시키는 재활 운동이 필요하다.
재활 운동과 마찬가지로, 특정한 동작에 큰 힘을 싣는 것이 필요한 역도, 야구, 축구, 유도 등의 운동 선수들은 그 동작에 필요한 모든 근육을 골고루 자극시켜 발달시킴으로써 보다 훌륭한 경기 성적을 얻고자 노력하고 있다. 따라서, 운동 선수들의 운동을 보다 과학적이고 체계적으로 행하도록 하기 위해서는, 운동 선수의 운동 패턴에 사용되는 근육이 어떤 것인지와, 그 근육의 근력이 어느정도 되는지, 그리고 나아가, 해당 근육을 발달시키기 위한 근력 운동 중에 해당 근육의 운동 부하를 차츰씩 높이는 근력 운동이 필요하다.
이를 위하여, 팔이나 다리 등 검사하고자 하는 근육을 사용하는 특정 패턴의 운동을 하도록 한 상태에서 전체 운동 경로에 걸쳐 근력을 측정하여, 근력이 상대적으로 약한 영역을 찾아 그 영역에서 사용되는 근육을 조사하여, 취약한 근육의 위치와 그 근력을 정확하게 측정하는 것이 선행되어야 한다. 그리고, 측정된 근력을 기초로 취약한 근육이 사용되는 순간에 운동 부하를 조금씩 높여나감으로써 취약해진 근육을 발달시킬 수 있다.
이를 위하여, 종래에는 검사자에게 미리 정해진 부하를 작용시킨 상태에서 특정한 패턴의 운동을 실시하도록 하여, 이 때 미리 설치된 토크 트랜스듀서를 거친 신호를 다이나모미터로 측정하여 검사자의 근력을 측정하였다. 그러나, 다이나모미터를 이용하여 검사자의 근력을 측정하는 것은 토크 트랜스듀서를 필요로 할 뿐만 아니라 그 자체가 매우 고가여서 큰 비용이 소요될 뿐만 아니라, 검사자의 근력에 의해 회전하는 회전체의 관성 등에 의한 오차가 발생할 여지가 있으므로 그 정확도에 오차를 포함하고 있는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 검사자의 근력을 저렴하면서도 보다 정확하게 측정함으로써 모터 등에 의해 도입되는 부하 수단을 이용한 근력 단련 운동의 효율성을 향상시킨 근력 운동 및 계측 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 어느 한 쪽의 근력만을 측정하거나 또는 어느 한 방향으로의 운동 패턴에 대한 근력을 측정하는 것에 그치지 않고, 양측의 근육이 서로 다르게 운동하더라도 서로 다른 양측의 근력을 정확하게 측정하여, 이를 기초로 프로그램된 부하를 도입함으로써 취약한 근육을 보다 효과적으로 발달시키는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 프로그램된 부하를 도입하여 근력 운동을 행하는 근력 운동 시스템에 있어서, 검사자의 일측 근력에 의해 제1힘이 가해지는 제1몸체를 구비하고, 일단부의 힌지를 중심으로 회동 가능하게 설치된 제1링크와; 상기 제1링크의 회전을 방해하는 부하를 도입하는 제1모터와; 상기 제1몸체가 회전하면서 상기 제1몸체에 작용하는 상기 제1힘을 측정하도록 상기 제1링크의 회전 방향에 대한 상기 제1링크의 전면과 후면 중 어느 하나에 설치되어 상기 제1링크의 제1힘에 의한 굽힘 변형에 의해 저항이 변하는 제1스트레인게이지와; 상기 제1스트레인게이지를 포함하여 형성된 휘스톤 브리지 회로를; 상기 휘스톤 브리지 회로의 브리지 전압값으로부터 측정된 제1힘을 수신받아, 측정된 제1힘의 값을 기초로 상기 제1모터에 부하 신호를 전송하는 서보 제어 회로를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 근력 운동 시스템을 제공한다.
이는, 제1모터에 연결된 트랜스듀서를 통해 전달되는 토크를 통해 다이나모미터에 의해 간접적으로 측정하는 것에 비하여, 힘이 가해지는 제1몸체에 연결된 제1링크의 미세한 휨 변위를 이용하여 검사자의 근력을 측정함에 따라, 보다 저렴하면서도 간단히 검사자가 제1몸체에 가한 제1힘을 측정할 수 있도록 하기 위함이다.
한편, 본 명세서 및 특허청구범위에서 사용된 "프로그램된 부하"라는 용어는 서보제어회로에서 프로그램되어 인가되는 운동 부하로서, 부하가 일정하게 도입되는 등장 운동이나, 운동자가 어느 정도 이상으로 힘을 가하더라도 제1몸체 등이 일정한 속도로 이동하도록 하는 등속 운동이나, 그 밖에 등척 운동에 적용할 수 있도록 제1몸체 등에 도입되는 의미로 정의된다. 따라서, 본 발명에서 제1몸체 등에 도입되는 프로그램된 부하는 미리 정해진 대로 도입되는 것에 한정되지 않으며, 제1몸체 등의 위치나 속도를 조절하기 위해 변동 가능하게 결과치로 도입되는 부하를 모두 포함한다.
이 때, 상기 제1스트레인게이지는 상기 제1링크의 전면과 설치되고, 상기 제 1링크의 후면에는 제2스트레인게이지가 설치되어, 상기 제1스트레인게이지와 상기 제2스트레인게이지가 서로 마주보지 않도록 상기 휘스톤 브리지 회로가 형성되는 것이 바람직하다. 이를 통해, 어느 일면이 압축되고 타면이 인장되는 굽힘 변형량이 휘스톤 브리지의 브리지 전압차에서 증폭되어 나타나므로, 측정의 정확성을 보다 향상시킬 수 있다.
그리고, 휘스톤 브리지 회로 내에서의 증폭의 비율을 보다 높이기 위하여 상기 제1스트레인 게이지와 상기 제2스트레인게이지는 각각 한 쌍으로 설치되어, 상기 휘스톤 브리지 회로에서는 한 쌍의 상기 제1스트레인게이지가 서로 마주보도록 배열되는 것이 효과적이다. 이와 같이 구성된 경우에, 전면의 제1스트레인 게이지의 저항값이 R1이고 후면의 제2스트레인게이지의 저항값이 R2이이며, 도6에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 제1스트레인게이지가 서로 마주보고 한 쌍의 제2스트레인게이지가 서로 마주보도록 휘스톤 브리지가 형성된 경우에는, 인가 전원을 V라고 하면 브리지 전압차 △V는 다음식에 의하여 표현된다.
△V = V * (R1-R2)/(R1+R2)
따라서, 제1링크가 검사자로부터 멀어지는 방향으로 힘을 받아 제1스트레인게이지가 부착된 전면이 인장되면 R1이 더욱 커지고 제2스트레인게이지가 부착된 후면이 압축되어 R2가 더욱 작아지므로, 브리지 전압차 △V는 보다 커지므로, 하나의 스트레인게이지만 장착한 경우에 비하여 측정 민감도 및 정밀도를 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 스트레인게이지는 중앙부의 단면이 일측의 단면과 타측의 단면보다 작게 형성되고, 상기 제1링크에 볼트로 양단이 고정되는 변형량 증폭 부재의 중앙부에 부착된다. 변형량 증폭 부재는 주변에 비하여 스트레인게이지가 부착되는 중앙부의 단면이 더 작으므로, 제1링크의 휨 변형은 변형량 증폭 부재의 중앙부에 집중되어 변형되므로, 제1링크의 작은 휨 변형도 놓치지 않고 감지할수 있는 유리한 효과를 갖는다. 더욱이, 이에 따라 변형량 증폭 부재를 제1링크에 고정하기 위하여 부착하는 것이 아니라 볼트 체결에 의하여 고정하는 것이 가능해지므로, 스트레인 게이지를 직접 제1링크에 부착하는 데 소요되는 조립 시간을 단축할 수 있으며, 스트레인 게이지의 유지 보수도 보다 용이하게 이루어질 수 있다.
또한, 상기 변형량 증폭 부재는 상기 중앙부를 기준으로 일측과 타측은 서로 비대칭으로 형성된다. 따라서, 상기 중앙부의 변형량은 도5에 도시된 바와 같이 보다 증폭되므로, 아주 작은 제1링크의 휨 변형도 감지할 수 있는 유리한 효과가 얻어진다.
상기 휘스톤 브리지 회로는 회전 이동에 의한 제1힘을 측정할 수도 있지만, 상기 제1링크와, 지면에 대하여 회동 가능하게 고정된 보조 링크와, 상기 제1링크와 상기 보조 링크를 연결하는 지지체가 4절 링크를 형성하고, 상기 지지체에 고정된 상기 제1몸체는 직선 이동함에 따라, 상기 휘스톤 브리지 회로는 직선 이동에 의한 제1힘을 측정할 수도 있다.
본 발명에 따른 근력 운동 및 계측 시스템은 상기 제1몸체, 상기 제2몸체, 상기 제3몸체, 상기 제4몸체에 도입되는 프로그램된 부하를 조절하여 등장(isotonic) 운동, 등척(isometric) 운동, 등속 운동(isokinetic) 중 어느 하나 이상을 구현할 수 있다. 그리고, 본 발명에 따른 상기 근력 운동 및 계측 시스템은 재활 용도로 사용될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 프로그램된 부하를 도입하여 근력 운동을 행하는 근력 운동 시스템에 있어서, 검사자의 일측 근력에 의해 제1힘이 가해지는 제1몸체를 구비하고, 일단부의 힌지를 중심으로 회동 가능하게 설치된 제1링크와; 상기 제1링크의 회전을 방해하는 부하를 도입하는 제1모터와; 상기 제1몸체가 회전하면서 상기 제1몸체에 작용하는 상기 제1힘을 측정하도록 상기 제1링크의 회전 방향에 대한 상기 제1링크의 전면과 후면 중 어느 하나에 설치되어 상기 제1링크의 제1힘에 의한 굽힘 변형에 의해 저항이 변하는 제1스트레인게이지와; 상기 제1스트레인게이지를 포함하여 형성된 휘스톤 브리지 회로를; 상기 휘스톤 브리지 회로의 브리지 전압값으로부터 측정된 제1힘을 수신받아, 측정된 제1힘의 값을 기초로 상기 제1모터에 부하 신호를 전송하는 서보 제어 회로를; 포함하여 구성되어, 제1모터에 연결된 트랜스듀서를 통해 전달되는 토크를 통해 다이나모미터에 의해 간접적으로 측정하는 것에 비하여, 힘이 가해지는 제1몸체에 연결된 제1링크의 미세한 휨 변위를 이용하여 검사자의 근력을 측정함에 따라, 보다 저렴하면서도 간단히 검사자가 제1몸체에 가한 제1힘을 정밀하고 민감하게 측정할 수 있는 근력 운동 및 계측 시스템을 제공한다.
그리고, 본 발명은, 어느 한쪽 지체에 의해서만 운동을 행하는 것이 아니라 양쪽 지체에 의해 근력 운동을 하고, 이를 정확히 측정할 수 있는 근력 운동 및 계측 시스템을 제공한다.
무엇보다도, 본 발명은 중앙부의 단면이 인접한 양단부의 단면보다 작아 변형량이 증폭될 뿐만 아니라, 중앙부를 기준으로 양단부가 비대칭으로 형성되어 중앙부에서의 변형량이 보다 크게 증폭되므로, 검사자가 제1몸체에 가한 힘이 아주 작더라도 그 힘을 간접적인 방식이 아니라 그 힘이 직접 가해지는 제1링크의 변형량을 통해 감지하여 계측할 수 있게 된다.
그리고, 본 발명은 이와 같이 운동 중에 측정된 근력을 기초로 실시간으로 제1몸체/제3몸체 및 제2몸체/제4몸체에 도입되는 프로그램된 부하를 조절함으로써, 운동 중에 근력이 소진되더라도 운동자가 무리한 운동에 의해 근육이 손상되는 것을 방지하고, 최적의 운동 효율로 근력을 증진시킬 수 있도록 한다.
즉 본 발명은 상기 근력 측정 장치에 의해 정확하게 측정된 근력 데이터를 이용하여 운동자에게 맞는 운동 프로그램을 자동으로 설정하여 효율적으로 취약한 근력을 단련, 발달시키는 근력 운동이 가능해질 뿐만 아니라, 부상의 위험이 없고 운동자의 신체 상태를 지속적으로 모니터링 및 관리할 수 있게 된다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근력 운동 및 계측 시스템의 외관을 도시한 사시도, 도2는 도1의 베이스 커버를 제거한 구성을 도시한 사시도, 도3은 도1의 'A'부분의 확대 사시도, 도4는 도1의 측단면도, 도5는 도3의 변형량 증폭 부재의 작용 원리를 설명한 도면, 도6은 도3의 스트레인 게이지를 이용한 브리지 회로를 도시한 회로도, 도7은 도1의 시스템 작동 구현을 위한 제어 구성을 도시한 블록도, 도8은 도2의 측면도, 도9는 도1의 평면도, 도10 및 도11은 제2모터에 의해 제2몸체와 제4몸체 중 어느 하나에 선택적으로 동력이 전달되도록 하는 구성을 도시한 도면이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 근력 운동 및 계측 시스템(100)는, 측정 장치의 구성 요소들을 지지하도록 지면에 거치되는 베이스(110)와, 운동자가 편안하게 앉을 수 있도록 베이스의 일측에 높이 조절이 가능하고 전후 이동이 가능하게 설치된 시트(120)와, 시트(120)의 전방에 설치되어 운동자의 발로 힘을 가하여 전후 방향으로 서로 독립적인 직선 이동이 가능하게 설치된 직선 구동부(130)와, 시트(1)의 전방 하부에 설치되어 운동자의 발을 끼워 전후 방향으로 서로 독립적인 회전 이동이 가능하게 설치된 회전 구동부(140)와, 직선 구동부(130)의 제1몸체(131)와 회전 구동부(140)의 제3몸체(141)에 프로그램된 부하를 도입하도록 회전 구동되는 제1모터(160)와, 직선 구동부(130)의 제2몸체(132)와 회전 구동부(140)의 제4몸체(142)에 프로그램된 부하를 도입하도록 회전 구동되는 제2모터(170)와, 제1몸체(131) 및 제3몸체(141)의 이동 거리를 산출하도록 제1모터(160)의 회전수를 측정하는 제1엔코더(165)와, 제2몸체(132) 및 제4몸체(142)의 이동 거리를 산출하도록 제2모터(170)의 회전수를 측정하는 제2엔코더(175)와, 제1몸체(131) 내지 제4몸체(142)에 미리 프로그램된 부하를 시간이나 이들 몸체(131-142)의 이동에 따라 도입하고, 동시에 제1몸체(131)/제3몸체(141)와 제2몸체(132)/제4몸체(142) 사이의 이동 거리의 차이가 미리 정해진 값보다 커지면 선행하는 몸체와 함께 회전하는 모터에 선행하는 몸체의 이동을 저항하는 저항력(Fc)이 도입되도록 제어하는 서보제어회로(180)와, 제1몸체(131) 및 제3몸체(141)에 가해지는 제1힘(FL)을 측정하는 제1측정부(1)와, 제2몸체(132) 및 제4몸체(142)에 가해지는 제2힘(FR)을 측정하는 제2측정부(2)로 구성된다.
도1, 도2, 도8 및 도9에 도시된 바와 같이, 상기 직선 구동부(130)는 운동자의 왼발에 의해 도면부호 131d로 표시된 방향으로 직선 이동하는 제1몸체(131)와, 운동자의 오른발에 의해 직선 이동하는 제2몸체(132)과, 이들 몸체(131,132)을 각각 회동 가능하게 고정하는 지지대(133a)와, 베이스(110)에 대하여 지지대(133a)를 4절 링크 형태로 연결하는 한 쌍의 연결 링크(133b)와, 연결 링크(133b)에 연결되 어 제1모터(160) 및 제2모터(170)에 의해 작용하는 부하 및 저항력(Fc)을 전달하는 2절 부하전달링크(134)로 구성된다.
이 때, 제1몸체(131)와 제2몸체(132)는 베이스(110)에 대하여 동일한 길이로 평행하게 배열된 연결 링크(133b)로 연결되어 4절 링크의 상측에서 직선 이동한다. 그리고, 운동자가 힘을 가하면 제1몸체(131)와 연결된 연결 링크는 131d로 표시된 방향으로 회전하며, 제2몸체(132)과 연결된 연결 링크는 132d로 표시된 방향으로 회전한다.
상기 회전 구동부(140)는 운동자의 왼발목을 걸어 왼발의 힘으로 회전 이동하는 제3몸체(141)와, 운동자의 오른발목을 걸어 오른발의 힘으로 회전 이동하는 제4몸체(142)로 구성되어, 제3몸체(141) 및 제4몸체(142)는 제1모터(160) 및 제2모터(170)에 의해 작용하는 프로그램된 부하와 저항력(Fc)이 선택적으로 전달된다.
상기 제1모터(160) 및 제2모터(170)는 직선 구동부(130)의 제1몸체(131) 및 제2몸체(132)의 직선 이동 또는 회전 구동부(140)의 제3몸체(141) 및 제4몸체(142)의 회전 이동에 따라 프로그램된 부하를 도입하며 함께 회전한다. 즉, 제1몸체(131) 및 제2몸체(132)의 직선 이동은 직선 구동부(130)의 연결 링크(133b) 중 하나와 일체로 회전하는 풀리(77)에 회전 변위로 전달되고, 풀리(77)의 회전 변위는 벨트(162)에 의하여 연결 풀리(88)에 회전 변위로 전달되며, 연결 풀리(88)의 회전 변위는 벨트(162)에 의하여 제1모터(160) 및 제2모터(170)의 회전 변위로 전달되어 함께 회전된다. 그리고, 제3몸체(141) 및 제4몸체(142)의 회전 이동은 벨트(161)을 통해 연결 풀리(88)에 전달되고, 연결 풀리(88)의 회전 변위는 벨 트(162) 또는 체인에 의하여 제1모터(160) 및 제2모터(170)의 회전 변위로 전달되어 함께 회전된다.
한편, 본 실시예에서는 모터(160, 170)로부터 직선 구동부(130) 및 회전 구동부(140)에 동력이 전달되는 것을 벨트(161, 162)에 의한 것을 예로 들었지만, 본 발명에 따른 직선 구동부 및 회전 구동부는 벨트(161, 162) 이외에도 체인, 기어, 랙 앤 피니언 등의 다양한 동력 전달 수단을 이용하여 동력이 전달되도록 구성될 수 있다.
여기서, 제1모터(160) 및 제2모터(170)는 연결 풀리(88)와 벨트에 의해 함께 회전하지만, 연결 풀리(88)가 직선 구동부(130)나 회전 구동부(140) 중 어느 하나와 선택적으로 연결되는 것에 의하여, 제1모터(160)는 직선 구동부(130)의 제1몸체(131)의 직선 이동에 따라 함께 회전할 수도 있고 회전 구동부(140)의 제3몸체(141)의 회전 이동에 따라 함께 회전할 수도 있다.
이 때, 도10 및 도11에 도시된 바와 같이, 제2모터(170)에 의해 직선 운동을 하는 제2몸체(132)와 회전 운동을 하는 제4몸체(142)에 선택적으로 프로그램된 부하를 도입하기 위하여, 제2모터(170)에 의해 연동되어 회전하는 제2구동 풀리(55')와, 제2몸체(132)와 연동되어 회전하고 내주면에 제2요홈이 형성된 제2풀리(66')와, 제4몸체(142)와 연동되어 회전하고 내주면에 제4요홈(88x)이 형성된 제4풀리(88')와, 제2구동 풀리(55')와 연동되어 회전하고 제2풀리(66')와 제4풀리(88')를 관통하며, 축방향을 따라 외주면에 제2구동요홈(88g')이 형성된 제2회전축(88a')과, 제2구동요홈(88g')을 따라 제2회전축(88a') 상을 도면부호 44d'로 표 시된 방향으로 이동하여 제2요홈과 제4요홈(88x) 중 어느 하나에 삽입되는 제2걸림핀(44')을 구비한다.
이를 통해, 제2걸림핀(44')이 제2요홈에 삽입된 경우에는 도7에 도시된 바와 같이 제2모터(170)의 토크는 제2구동풀리(55')와 제2회전축(88a')을 거쳐 제2걸림핀(44')에 의해 제2풀리(66')가 회전 구동되며, 이에 따라 제2풀리(66')와 연동되어 회전하는 제2몸체(132)에 프로그램된 부하가 제2모터(170)로부터 전달되어 작용한다. 그리고, 제2걸림핀(44')이 제4요홈(88x)에 삽입된 경우에는 제2모터(170)의 토크는 제2구동풀리(55')와 제2회전축(88a')을 거쳐 제1걸림핀(44')에 의해 제4풀리(88')가 회전 구동되며, 이에 따라 제4풀리(88')와 연동되어 회전하는 제4몸체(142)에 프로그램된 부하가 전달되어 작용한다.
이 때, 일단 직선 운동이나 회전 운동 중 어느 하나를 선택하면 어느 정도 오랫동안 해당 근력 운동을 하게 되므로, 상기 제2걸림핀(44')은 수동으로 제2요홈과 상기 제4요홈(88x)에 선택적으로 삽입될 수도 있으며, 조작의 편의를 위하여 제2걸림핀(44')이 자동으로 제2요홈과 제4요홈(88x)에 선택적으로 삽입될 수도 있다.
여기서, 제2걸림핀(44')이 제2요홈이나 제4요홈(88x) 중 어느 하나에 삽입된 상태에서는 제2회전축(88a')이 회전하더라도 제2걸림핀(44)이 삽입된 요홈으로부터 이탈되지 않도록 하기 위하여, 제2회전축(88a')의 축방향으로 이동하는 데에 작은 크기의 마찰력이 저항할 수 있도록 제2걸림핀(44')의 외면은 거칠게 기계가공된다.
마찬가지로, 제1모터(160)에 의해 직선 운동을 하는 제1몸체(131)와 회전 운 동을 하는 제3몸체(141)에 선택적으로 프로그램된 부하를 도입하기 위하여, 제1모터(160)에 의해 연동되어 회전하는 제1구동 풀리(55)와, 제1몸체(131)와 연동되어 회전하고 내주면에 제1요홈이 형성된 제1풀리(66)와, 제3몸체(141)와 연동되어 회전하고 내주면에 제3요홈이 형성된 제3풀리(88)와, 제1구동 풀리(55)와 연동되어 회전하고 제1풀리(66)와 제3풀리(88)를 관통하며, 축방향을 따라 외주면에 제1구동요홈(미도시: 도10으로부터 추론 가능함)이 형성된 제1회전축(88a)과, 제1구동요홈을 따라 제1회전축(88a) 상을 축방향으로 이동하여 제1요홈과 제3요홈 중 어느 하나에 삽입되는 제1걸림핀(미도시: 도10으로부터 추론 가능함)을 구비한다.
이를 통해, 제1걸림핀이 제1요홈에 삽입된 경우에는 제1모터(160)의 토크는 제1구동풀리(55)와 제1회전축(88a)을 거쳐 제1걸림핀에 의해 제1풀리(66)가 회전 구동되며, 이에 따라 제1풀리(66)와 연동되어 회전하는 제1몸체(131)에 프로그램된 부하가 제1모터(160)로부터 전달되어 작용한다. 그리고, 제1걸림핀이 제4요홈에 삽입된 경우에는 제1모터(160)의 토크는 제1구동풀리(55)와 제1회전축(88a)을 거쳐 제1걸림핀에 의해 제3풀리(88)가 회전 구동되며, 이에 따라 제3풀리(88)와 연동되어 회전하는 제3몸체(141)에 프로그램된 부하가 전달되어 작용한다.
이 때, 일반적으로 운동자가 회전 운동을 하는 힘에 비하여 직선 운동을 하는 힘이 훨씬 크다. 즉, 도1에 도시된 제1몸체(131) 및 제2몸체(132)를 발로 미는 프레스 운동은 제3몸체(141) 및 제4몸체(142)를 회전시키는 운동에 비하여 약 10배정도 큰 힘을 발휘할 수 있다. 따라서, 제1모터(160)에 의해 회전 구동되는 제1회전축(88a) 및 제2모터(170)에 의해 회전 구동되는 제2회전축(88a')으로부터 선택적 으로 연결되어 직선 운동에 부하를 전달하는 풀리(77,77')는 회전 운동에 부하를 전달하는 풀리(99,99')에 비하여 그 직경이 크게 형성되어, 동일한 제1모터(160) 및 제2모터(170)로부터 전달되지만, 감속비의 조절에 의하여 직선 운동에 전달하는 부하는 회전 운동에 전달하는 부하에 비하여 크게 조절된다.
도7에 도시된 바와 같이, 제1모터(160)에는 제1엔코더(165)가 설치되어 제1모터(160)의 회전수가 감지되어, 제1몸체(131)의 직선 이동 거리 또는 제3몸체(141)의 회전 이동 거리가 산출된다. 마찬가지로, 제2모터(170)에는 제2엔코더(175)가 설치되어 제2모터(170)의 회전수가 감지되어, 제2몸체(132)의 직선 이동 거리 또는 제4몸체(142)의 회전 이동 거리가 산출된다.
상기 서보 제어 회로(180)는 도7에 도시된 바와 같이 제1엔코더(165)에 의해 감지된 제1몸체(131)이나 제3몸체(141)의 이동 거리(Δx1)에 대한 정보와 제2엔코더(175)에 의해 감지된 제2몸체(132)이나 제4몸체(142)의 이동 거리(Δx2)에 대한 정보를 수신하여 이들의 차이(Δx1-Δx2)를 산출한다.
이 때, 운동자의 신체 조건 등이 미리 입력되어 운동자의 신체 조건 등에 의하여 운동자의 왼발에 의해 이동하는 제1몸체(131)이나 제3몸체(141)의 이동 거리(Δx1)와 제2몸체(132)이나 제4몸체(142)의 이동 거리(Δx2)의 차이를 제한하는 설정치(A)가 자동적으로 정해진다. 일반적으로 다리의 길이가 짧은 사람은 제1몸체(131, 141)와 제2몸체(132,142)의 이동 거리의 차이(Δx1-Δx2)의 한계값(A)이 작게 설정된다.
이에 따라, 서보 제어 회로(180)는, 운동자가 의자에 앉아 왼발로 제1몸체(131)이나 제3몸체(141)를 이동시키는 이동 거리(Δx1)가 오른발로 제2몸체(132)이나 제4몸체(142)를 이동시키는 이동 거리(Δx2)의 편차(Δx1-Δx2)가 미리 정해진 값(A)보다 커지면, 운동자의 균형이 흩트러져 운동자가 가하고자 하는 힘을 몸체(131, 132, 141, 142)에 충분히 가할 수 없는 상태로 보고, 이동 거리가 더 큰 몸체에 대하여 이동하는 방향의 반대 방향으로 제1모터(160) 또는 제2모터(170)에 의하여 저항력(Fc)을 도입하여, 제1몸체(131, 141)와 제2몸체(132, 142)의 이동 거리의 차이를 미리 정해진 값(A)보다 항상 작게 유지시킨다.
이를 통해, 운동자는 왼발과 오른발의 근력 운동 중에 어느 한쪽의 근력이 더 세기 때문에 발생되는 제1몸체(131, 141)와 제2몸체(132, 142)의 이동 거리의 차이(Δx1-Δx2)를 미리 정해진 범위 이내로 제한할 수 있게 되므로, 운동자는 근력 운동 및 계측 과정에서 어느 한 쪽 발이 더 이동함에 따라 균형을 잃어 안전 사고가 발생되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 제1몸체(131, 141) 및 제2몸체(132, 142)에 자신이 가하고자 하는 힘을 왼발과 오른발을 통해 정확하게 가할 수 있으므로, 운동자의 자세가 흩어지지 않은 상태로 근력을 보다 정확하게 단련하거나 측정할 수 있게 된다.
상기 제1측정부(1)는, 도3 및 도4에 도시된 바와 같이, 제1몸체(131, 141)에 가해지는 제1힘(FL)이 전달되는 시트 측 제1연결 링크(133b)의 회전하는 방향을 기준으로 전면과 후면에 각각 저항값이 R1, R2인 한 쌍의 제1스트레인게이지(181)와 한 쌍의 제2스트레인게이지(191)가 부착되어, 이들 스트레인게이지들(181,191)이 형성하는 도6의 휘스톤 브리지 회로(26)로부터 수학식 1의 브리지 전압차(△V) 출력값으로부터 제1힘(FL)을 측정할 수 있게 된다.
즉, 스트레인게이지가 부착된 검사자에 가까운 측의 연결 링크(133b)가 검사자로부터 멀어지는 방향으로 힘을 받아 제1스트레인게이지(181)가 부착된 전면이 인장되면 R1이 더욱 커지고 제2스트레인게이지(191)가 부착된 후면이 압축되어 R2가 더욱 작아지므로, 브리지 전압차 △V는 보다 커지므로, 하나의 스트레인게이지만 장착한 경우에 비하여 측정 민감도 및 정밀도를 향상시킬 수 있다.
이 때, 상기 스트레인게이지(181,191)는 중앙부(192a)의 단면이 일측(192b)의 단면과 타측(193b)의 단면보다 작게 형성되고, 연결 링크(133b)에 볼트(193)로 양단이 고정되는 변형량 증폭 부재(192)의 중앙부(191)에 부착된다. 변형량 증폭 부재(192)는 주변에 비하여 스트레인게이지(181,191)가 부착되는 중앙부(192a)의 단면이 더 작으므로, 연결 링크(133b)의 휨 변형은 변형량 증폭 부재(192)의 중앙부(192a)에 집중되므로, 연결 링크(133b)의 작은 휨 변형도 놓치지 않고 감지할 수 있게 된다.
더욱이, 변형량 증폭 부재(192)는 연결 링크(133b)에 부착되지 않고 볼트로 체결 고정되므로, 스트레인 게이지(181,191)를 연결 링크(133b)에 부착하는 데 소요되는 조립 시간을 단축할 수 있으며, 스트레인 게이지(181, 191)의 유지 보수도 보다 용이하게 이루어질 수 있다.
또한, 도5에 도시된 바와 같이, 변형량 증폭 부재(192)는 중앙부(192a)를 기준으로 일측(192a)과 타측(192b)이 서로 비대칭으로 형성된다. 이에 따라, 검사자가 인가하는 제1힘(FL)이 중앙부(192a)의 변형량은 도5에 도시된 바와 같이 보다 증폭되므로, 아주 작은 제1링크의 휨 변형도 감지할 수 있는 유리한 효과가 얻어진다.
상기 제2측정부(2)는 제2몸체(132, 142)에 가해지는 제2힘(FR)이 전달되는 시트 측 연결 링크(133b)에 제3스트레인게이지(281)과 제4스트레인게이지(291)를 부착하고 이들 스트레인게이지(281,291)의 변형량에 따른 저항의 변화를 통해 휘스톤 브리지 회로(27)로부터 제2힘(FR)을 측정할 수도 있다.
상기 휘스톤 브리지 회로(26)는 제3몸체(141) 및 제4몸체(142)의 회전 이동에 의한 제1힘을 측정할 수도 있지만, 사용자에 가깝게 위치한 연결 링크(133b)와, 베이스(110)에 대하여 회동 가능하게 고정되고 길이가 동일한 또 다른 연결 링크(133b)와, 한 쌍의 연결 링크(133b)를 연결하는 지지체(133a)가 4절 링크를 형성하여, 지지체(133a)에 회동 가능하게 고정된 제1몸체(131) 및 제2몸체(132)는 직선 이동하므로, 운동자 측에 가깝게 위치한 연결 링크(133b)에 설치된 스트레인 게이지(181,191)의 변형량으로부터 휘스톤 브리지 회로(26)에 의해 직선 이동에 의한 힘을 측정할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 근력 운동 및 계측 시스템(100)의 작동 원리는 제1몸체(131)과 제2몸체(132)이 동일한 방향으로 이동하는 경우를 예로 들어 도1 및 도12a 내지 도12d를 참조하여 이하에서 상술한다.
단계 1: 운동하고자 하는 운동자를 시트(120)에 앉히고, 운동자의 신상 정보 및 신체 조건, 운동 성향을 서보 제어 회로(180)에 입력하면, 이전에 근력 운동을 행하면서 측정된 운동자의 근력 정보로부터 운동자의 취약한 근력을 발달시키는 프로그램이 자동으로 생성된다. 이와 동시에, 운동자의 신체 조건에 따라 운동자가 왼발과 오른발에 따라 제1몸체(131)과 제2몸체(132)의 이동 거리의 차이(Δx1-Δx2)의 한계값(A)이 자동적으로 설정된다.
그리고, 운동자가 왼발과 오른발로 같은 방향으로 직선 이동하는 근력 운동을 선택하면, 제1걸림핀과 제2걸림핀(44')이 제1풀리(66) 및 제2풀리(66')의 요홈에 삽입되도록 위치시킨다.
단계 2: 이에 따라, 도12a에 도시된 바와 같이, 운동자가 왼발로 제1몸체(131)을 밀어 이동시키고 오른발로 제2몸체(132)을 밀어 이동시키면, 제1몸체(131)의 이동 거리(Δx1)에 따라 변동되는 프로그램된 부하가 제1모터(160)로부터 제1구동풀리(55)와 제1회전축(88a) 및 제1풀리(66)를 통해 제1부하전달링크(134)가 운동자를 향하여 잡아당기는 부하가 제1몸체(131)에 작용하며, 이와 동시에, 제2몸체(132)의 이동 거리(Δx2)에 따라 변동되는 프로그램된 부하가 제2모터(170)로부터 제2구동풀리(55')와 제2회전축(88a') 및 제2풀리(66')를 통해 제2부 하전달링크(134')가 운동자를 향하여 잡아당기는 부하가 제1몸체(131)에 작용한다.
이 때, 왼발에 의해 제1힘(FL)이 가해진 제1몸체(131)은 프로그램된 부하를 이겨내고 제1이동거리(Δx1)만큼 이동하며, 오른발에 의해 제2힘(FR)이 가해진 제2몸체(132)도 프로그램된 부하를 이겨내고 제2이동거리(Δx2)만큼 이동한다.
이와 같이, 운동자의 근력 측정값에 기초하여 근육에 무리가 되지 않으면서 근력을 발달시키는 데 최적의 부하가 미리 프로그램되어 제1몸체(131) 및 제2몸체(132)의 이동에 따라 작용하므로, 운동자는 자신의 취약한 근육의 근력을 효과적으로 단련하거나 재활시킬 수 있다.
이와 동시에, 제1측정부(1)와 제2측정부(2)는 제1몸체(131) 및 제2몸체(132)에 설치된 제1스트레인게이지(181) 내지 제4스트레인게이지(291)의 변형량으로부터 제1힘(FL) 및 제2힘(FR)을 측정한다. 즉, 운동자가 제1몸체(131)를 미는 동작에 의하여, 운동자 측에 위치한 연결 링크(133b)는 전방에 인장이 발생되고 후방에 압축이 발생되므로, 전면에 설치된 제1스트레인게이지(181)의 저항값 R1은 증가하고 후면에 설치된 제2스트레인게이지(191)의 저항값 R2은 작아진다. 이에 따라, 운동자가 세게 제1몸체(131)를 밀수록, 브리지 전압차(△V)는 증가하게 되므로, 미리 준비된 보정 테이블(calibration sheet)에 의하여 브리지 전압차(△V)의 크기에 따라 제1몸체(131)를 미는 제1힘(FL)을 측정할 수 있게 된다. 이와 마찬가지 방법으로 제2몸체(132)를 미는 제2힘(FR)도 측정된다.
이와 같이 측정된 제1힘(FL)과 제2힘(FR)은 서보 제어 회로(180)의 메모리 (미도시)에 저장한다. 그리고, 제1모터(160)의 회전수를 감지하는 제1엔코더(165)와 제2모터(170)의 회전수를 감지하는 제2엔코더(175)에 의하여 제1몸체(131)의 제1이동거리(Δx1)와 제2몸체(132)의 제2이동거리(Δx2)가 측정된다.
단계 3: 한편, 운동자가 제1몸체(131)에 도입되는 부하를 이기고 왼발로 밀어 이동하는 제1이동거리(Δx1)가 제2몸체(132)에 도입되는 부하를 이기고 오른발로 밀어 이동하는 제2이동거리(Δx2)보다 큰 경우에는, 서보 제어 회로(180)에서 측정된 왼쪽과 오른쪽의 제1힘(FL)과 제2힘(FR)을 고려하여 부하가 보상되지만, 순간적으로 어느 한쪽의 힘이 과도하여 제1이동거리(Δx1)와 제2이동거리(Δx2)의 차이가 커지면 운동자의 균형이 흐트러져 허리 등의 부위에 안전 사고의 위험이 있게 된다.
따라서, 서보 제어 회로(180)는 엔코더(165, 175)를 통해 감지되는 제1몸체(131) 및 제2몸체(132)의 이동 거리(Δx1, Δx2)를 감지하여, 그 편차(Δx1-Δx2)가 미리 정해진 한계치(A)에 도달하였는지를 항상 감시한다.
단계 4: 서보 제어 회로(180)에서 산출된 제1몸체(131)의 제1이동거리(Δx1)와 제2몸체(132)의 제2이동거리(Δx2)의 편차(Δx1-Δx2; c)가 미리 정해진 한계치(A)에 도달하면, 도9c에 도시된 바와 같이 선행하는 제1몸체(131)의 이동 방향에 반대 방향으로 저항력(Fc)이 제1모터(160)에 의해 도입된다. 이 때, 저항력(Fc)은 선행하는 몸체에 도입되는 프로그램된 부하를 순간적으로 낮추는 것에 의해 이루어진다.
보다 구체적으로는, 도10에 도시된 바와 같이, 운동자의 왼발에 의하여 제1몸체(131)에 제1힘(FL)이 크고 급작스럽게 작용하는 경우에, 제1몸체(131)의 이동 거(Δx1)를 제2몸체(132)의 이동 거리(Δx2)와 차이가 설정치(A)보다 커지지 않도록 제한할 필요가 있다. 이를 위하여, 제1모터(160)에는 기전력이 인가되어 저항 토크(Tc)가 도입되고, 이 저지 토크(Tc)는 벨트(162)를 통해 풀리(77)에 전달되어, 전달된 저항 토크(Tc')는 부하전달링크(134)를 통해 연결 링크(133b)에 제1힘(FL)의 반대 방향으로 저항력(Fc')이 전달되어, 상기 제1몸체(131)에는 도면부호 Fc로 표시된 저항력이 작용하게 된다.
단계 5: 선행하는 제1몸체(131)에 이동 방향의 반대 방향으로 저항력(Fc)이 작용함에 따라, 도9d에 도시된 바와 같이, 제1몸체(131)과 제2몸체(132)의 이동 거리의 차(Δx1-Δx2; c')가 미리 정해진 값(A)보다 작아지게 되고, 제1몸체(131)과 제2몸체(132)의 이동 거리가 같아지면 도입되었던 저항력(Fc)은 제거되어, 원래 도입하려고 했던 프로그램된 부하가 작용된다.
도12a 내지 도12d를 통해 예시된 본 발명의 일 실시예에 따른 근력 운동 및 계측 시스템(100)의 작동 원리는 제1몸체(131, 141)와 제2몸체(132, 142)가 서로 다른 방향으로 이동하는 경우에도 마찬가지로 적용될 수 있다.
한편, 약한 부위의 근력을 증강시키도록 도입되는 부하의 크기는 제1측정부(1) 및 제2측정부(2)를 통해 얻어진 제1힘(FL)과 제2힘(FR)을 기초로 정해진다. 예를 들어, 제2몸체(132)를 미는 직선 운동 중에 스트레인게이지(181,191,281,291)에 의해 측정된 제2힘(FR)이 도13a에 도시된 바와 같다면, 운동의 1궤적에 소요되는 시간 중 t1 내지 t2 동안에 작용하는 근력이 약한 것이고, 이 근력에 보다 높은 부하를 작용시키는 것이 필요하므로, 도13b에 도시된 바와 같이 t1 내지 t2동안에는 평소보다 더 큰 부하로 저항력(FRC)을 자동으로 프로그램화하여 작용시킨다. 마찬가지로, 제3몸체(141)를 이동시키는 회전 운동 중에 측정된 제1힘(FL)이 도13c에 도시된 바와 같다면, 운동의 1궤적에 소요되는 시간 중 t3 내지 t4 동안에 작용하는 근력이 약한 것이고, 이 근력에 보다 높은 부하를 작용시키는 것이 필요하므로, 도13d에 도시된 바와 같이 t3 내지 t4동안에는 지속적으로 부가하던 부하보다는 높아진 크기의 부하를 저항력(FRC)으로 자동 프로그램화하여 작용시킨다.
이를 통해, 정해진 운동 궤적을 움직이는 동안에 약한 부위의 근육에 국부적으로 t1 내지 t2, t3 내지 t4 동안에만 보다 큰 부하를 이겨내어야 하므로, 운동자의 약한 근육의 발달이 극대화되며, 운동자에게 맞는 운동 프로그램을 자동으로 설정하여 운동이 가능할 뿐만 아니라, 부상의 위험이 없고 운동자의 신체 상태를 지 속적으로 모니터링 및 관리할 수 있게 된다.
무엇보다도, 본 발명에 따른 근력 운동 및 측정 시스템은 하나의 시스템에 직선 운동과 회전 운동을 행할 수 있으며, 이들 운동 중에 작용하는 근육의 근력도 실시간으로 측정하여 피드백 제어에 의해 그 다음 사이클의 근력 운동을 반영할 수도 있고, 인체의 양팔이나 양다리의 운동을 각각 독립적인 궤적으로 실시하는 것을 가능하게 하므로 다양한 근육 부위를 단련하거나 계측하는 것이 가능해지는 장점이 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구 범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다. 즉, 본 발명의 실시예에서는 근력을 측정하거나 특정 부위의 근육을 단련하는 것을 예로 들어 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 재활용도나 스포츠 선수의 단련을 위한 것이거나 일반인이 일반적으로 이용하는 운동 기구 등도 모두 포함하는 것이다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근력 운동 및 계측 시스템의 외관을 도시한 사시도
도2는 도1의 베이스 커버를 제거한 구성을 도시한 사시도
도3은 도1의 'A'부분의 확대 사시도
도4는 도1의 측단면도
도5는 도3의 변형량 증폭 부재의 작용 원리를 설명한 도면
도6은 도3의 스트레인 게이지를 이용한 브리지 회로를 도시한 회로도
도7은 도1의 시스템 작동 구현을 위한 제어 구성을 도시한 블록도
도8은 도2의 측면도
도9는 도1의 평면도
도10 및 도11은 제2모터에 의해 제2몸체와 제4몸체 중 어느 하나에 선택적으로 동력이 전달되도록 하는 구성을 도시한 도면
도12a 내지 도12d는 운동자의 왼발과 오른발로 각각 제1발판과 제2발판을 서로 다른 방향으로 이동시키는 운동을 하는 동안에 제1발판과 제2발판의 이동 거리의 차이에 따라 이를 제한하는 저항력이 도입되는 구성을 도시한 개략도
도13a는 운동자가 가하는 제2힘의 측정 분포를 도시한 도면
도13b는 제2몸체에 도입되는 프로그램된 부하 분포를 도시한 도면
도13c는 운동자가 제3몸체에 가하는 제3힘의 측정 분포를 도시한 도면
도13d는 제3몸체 도입되는 프로그램된 부하 분포를 도시한 도면
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **
100: 근력 측정 장치 110: 베이스
120: 시트 131: 제1발판
132: 제2발판 141: 제3몸체
142: 제4몸체 160: 제1모터
165: 제1엔코더 170: 제2모터
175: 제2엔코더 180,190: 변형량 측정부
181,191: 스트레인게이지 192: 변형량 증폭부재
193: 고정 볼트 1: 제1측정부
2: 제2측정부 FL: 제1힘
FR: 제2힘 Fc: 저항력

Claims (9)

  1. 프로그램된 부하를 도입하여 근력 운동을 행하는 근력 운동 시스템에 있어서,
    검사자의 일측 근력에 의해 제1힘이 가해지는 제1몸체를 구비하고, 일단부의 힌지를 중심으로 회동 가능하게 설치된 제1링크;
    상기 제1링크의 회전을 방해하는 부하를 도입하는 제1모터;
    상기 제1몸체가 회전하면서 상기 제1몸체에 작용하는 상기 제1힘을 측정하도록 상기 제1링크의 회전 방향에 대한 상기 제1링크의 전면과 후면 각각에 설치되어 상기 제1링크의 제1힘에 의한 굽힘 변형에 의해 저항이 변하는 제1, 제2스트레인게이지;
    상기 제1스트레인게이지와 제2스트레인게이지가 서로 마주보지 않도록 형성된 휘스톤 브리지 회로; 및
    상기 휘스톤 브리지 회로의 브리지 전압값으로부터 측정된 제1힘을 수신받아, 측정된 제1힘의 값을 기초로 상기 제1모터에 부하 신호를 전송하는 서보 제어 회로;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 근력 운동 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1스트레인게이지와 상기 제2스트레인게이지는 각각 한 쌍으로 설치되어, 상기 휘스톤 브리지 회로에서는 한 쌍의 상기 제1스트레인게이지가 서로 마주보도록 배열된 것을 특징으로 하는 근력 운동 시스템.
  4. 프로그램된 부하를 도입하여 근력 운동을 행하는 근력 운동 시스템에 있어서,
    검사자의 일측 근력에 의해 제1힘이 가해지는 제1몸체를 구비하고, 일단부의 힌지를 중심으로 회동 가능하게 설치된 제1링크;
    상기 제1링크의 회전을 방해하는 부하를 도입하는 제1모터;
    상기 제1몸체가 회전하면서 상기 제1몸체에 작용하는 상기 제1힘을 측정하도록 상기 제1링크의 회전 방향에 대한 상기 제1링크의 전면과 후면 중 어느 하나에 설치되어 상기 제1링크의 제1힘에 의한 굽힘 변형에 의해 저항이 변하는 제1스트레인게이지;
    상기 제1스트레인게이지를 포함하여 형성된 휘스톤 브리지 회로;
    상기 휘스톤 브리지 회로의 브리지 전압값으로부터 측정된 제1힘을 수신받아, 측정된 제1힘의 값을 기초로 상기 제1모터에 부하 신호를 전송하는 서보 제어 회로; 및
    중앙부의 단면이 일측의 단면과 타측의 단면보다 작게 형성되고, 상기 제1링크에 볼트로 양단이 고정되는 변형량 증폭 부재;를 포함하며,
    상기 제1스트레인 게이지는 상기 중앙부에 부착되는 것을 특징으로 하는 근력 운동 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 변형량 증폭 부재는 상기 중앙부를 기준으로 일측과 타측은 서로 비대 칭으로 형성된 것을 특징으로 하는 근력 운동 시스템.
  6. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 제1링크와, 지면에 대하여 회동 가능하게 고정된 보조 링크와, 상기 제1링크와 상기 보조 링크를 연결하는 지지체가 4절 링크를 형성하고, 상기 지지체에 고정된 상기 제1몸체는 일정 구간에서 직선 이동함에 따라, 상기 휘스톤 브리지 회로는 직선 이동에 의한 제1힘을 측정하는 것을 특징으로 하는 근력 운동 시스템.
  7. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 휘스톤 브리지 회로는 회전 이동에 의한 제1힘을 측정하는 것을 특징으로 하는 근력 운동 시스템.
  8. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 제1몸체는 상기 제1모터에 의하여 등장(isotonic) 운동, 등척(isometric) 운동, 등속 운동(isokinetic) 중 어느 하나 이상을 하도록 부하가 작용하는 것을 특징으로 하는 근력 운동 시스템.
  9. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 근력 운동 시스템은 재활 용도로 사용되는 것을 특징으로 하는 근력 운동 시스템.
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