KR101782102B1 - 자전거형 운동 기구 - Google Patents

자전거형 운동 기구 Download PDF

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Abstract

자전거형 운동 기구가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거형 운동 기구는, 손잡이 및 한 쌍의 페달이 연결되는 제1 메인 프레임; 및 한 쌍의 탄성 모듈을 포함하며, 시트가 설치되는 제2 메인 프레임을 포함하되, 상기 한 쌍의 탄성 모듈에 의해 상기 시트의 팬(pan) 운동이 가능하다.

Description

자전거형 운동 기구{BICYCLE TYPE EXERCISING MACHINE}
본 발명은 자전거형 운동 기구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사용자의 움직임에 따라 팬 운동이 가능하도록 하여 사용자가 실제로 자전거를 주행하는 듯한 주행 감성을 느낄 수 있고, 골반과 시트의 움직임에 대한 자세 교정 피드백을 진동을 통해 제공하여 자전거를 타는 것과 유사한 운동 효과 및 골반과 척추의 자세 균형 효과를 제공할 수 있는 자전거형 운동 기구에 관한 것이다.
일반적으로, 자전거형 운동 기구는 자전거를 타는 것과 같은 운동 효과를 제공하기 위한 실내용 운동 기구이다. 이러한 자전거형 운동 기구는 일반 가정 또는 헬스 클럽 등에 설치될 뿐만 아니라, 재활 클리닉이나 병원 등에도 설치되어 재활 훈련이나 체력 증진 등에 널리 사용되고 있다.
종래의 자전거형 운동 기구는 본체가 고정 설치되고, 운동 코스를 선택하여 페달을 구르는 힘을 조절함으로써 사용자의 운동량을 조절할 수 있다. 이러한 종래의 자전거형 운동 기구는 전체가 고정되며, 사용자가 안장에 앉아 단순히 페달을 구르는 동작으로 운동을 하게 된다.
그런데, 사용자가 안장에 앉아 발구름 운동을 하게 될 경우에 좌우로 몸을 움직이게 되나, 종래의 자전거형 운동 기구는 사용자의 좌우 움직임에도 고정되어 있어 실제로 자전거를 주행하는 듯한 감성을 주지 못하고, 그 운동 효과 등이 제한될 수 있다.
대한민국 등록특허 제0310710호 (2008.08.21. 공고) 대한민국 등록특허 제1010491호 (2011.01.21. 공고)
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 사용자의 움직임에 따라 본체가 좌우로 움직이는 팬 운동이 가능하도록 하여 사용자가 실제로 자전거를 주행하는 듯한 주행 감성을 느낄 수 있고, 골반과 시트의 움직임에 대한 자세 교정 피드백을 진동을 통해 제공하여 자전거를 타는 것과 유사한 운동 효과를 제공할 수 있고, 골반 및 척추의 자세균형 효과를 제공할 수 있는 자전거형 운동 기구를 제공한다.
또한, 사용자의 운동 의도를 감지하여 전기 자극을 제공함으로써 근력이 약한 사람이나 환자의 재활 효과를 제공할 수 있는 자전거형 운동 기구를 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거형 운동 기구는, 손잡이 및 한 쌍의 페달이 연결되는 제1 메인 프레임; 및 한 쌍의 탄성 모듈을 포함하며, 시트가 설치되는 제2 메인 프레임을 포함하되, 상기 한 쌍의 탄성 모듈에 의해 상기 시트의 팬(pan) 운동이 가능하다.
또한, 상기 제1 메인 프레임은, 운동 패턴 정보를 입력하며, 이를 기초로 상기 자전거형 운동 기구를 제어하고, 각종 정보를 출력하는 제어기가 설치될 수 있다.
또한, 상기 제1 메인 프레임의 전륜에 장착되어 회전 속도를 감지하는 속도 감지 센서와 상기 한 쌍의 페달에 각각 장착되어 상기 각 페달에 가해지는 외력을 감지하는 외력 감지 센서를 더 포함하며, 상기 제어기는, 상기 회전 속도 및 외력에 각각 관련된 속도 정보와 외력 정보를 디스플레이하며, 상기 속도 및 외력 정보 중 적어도 하나의 정보를 기초로 상기 제1 메인 프레임의 브레이크 모듈을 제어하여 상기 전륜의 회전 속도를 조절할 수 있다.
또한, 상기 제2 메인 프레임은, 세로 방향으로 연장 형성되며, 상기 시트의 높이를 조절하는 높이 조절봉이 삽입되는 허브축과, 상기 허브축의 전단에 가로 방향으로 연장 형성되며, 상기 한 쌍의 탄성 모듈이 양단에 수직으로 배치되는 전단 받침대와, 상기 허브축의 하단에 가로 방향으로 연장 형성되는 후단 받침대를 포함하며, 상기 허브축과 상기 전단 및 후단 받침대는 스틸 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제2 메인 프레임은, 상기 허브축과 상기 전단 및 후단 받침대를 감싸는 케이스를 더 포함하며, 상기 케이스는 FRP 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제2 메인 프레임은, 상기 시트의 사용자의 골반의 움직임 각도를 감지하는 각도 감지 센서와, 상기 사용자에게 진동을 가하는 진동 모듈을 더 포함하며, 상기 진동 모듈은 상기 사용자의 골반의 움직임 각도를 기초로 상기 사용자에게 진동을 가할 수 있다.
그리고, 사용자의 운동 의도를 감지하는 근육 반력 센서와, 상기 사용자의 운동을 보조하기 위해 전기 자극을 가하는 FES 모듈을 더 포함하며, 상기 FES 모듈은 오프셋(offset)을 제거한 근육 반력(MRF)의 크기가 문턱치(Threshold)보다 크면 상기 전기 자극을 가할 수 있다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따르면, 사용자가 실제로 자전거를 주행하는 듯한 주행 감성을 느낄 수 있고, 자전거를 타는 것과 유사한 운동 효과를 제공하며 골반과 척추의 자세균형 효과를 제공할 수 있다.
또한, 사용자의 운동 의도를 감지하여 전기 자극을 제공함으로써 근력이 약한 사람이나 환자의 재활 효과를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거형 운동 기구의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거형 운동 기구의 제2 프레임의 상면도이다.
도 3 및 도 4는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거형 운동 기구의 시트의 이동을 도시한 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거형 운동 기구의 제2 프레임의 내부에 위치하는 내부 구성요소들의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거형 운동 기구의 제2 프레임의 외부에 위치하는 외부 구성요소들의 분해 사시도이다.
도 7은 도 6의 외부 구성요소들의 결합 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거형 운동 기구의 시트의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거형 운동 기구를 이용한 운동 보조 방법을 도시한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "이루어지다(made of)"는 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거형 운동 기구의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거형 운동 기구(100)는 제1 메인 프레임(110) 및 제2 메인 프레임(120)을 포함한다. 또한, 자전거형 운동 기구(100)는 시트(130) 및 제어기(140)를 더 포함한다.
이때, 제2 메인 프레임(120)은 한 쌍의 탄성 모듈에 의해 시트(130)의 팬(pan) 운동이 가능하며, 시트(130)에 앉은 사용자가 실제로 주행하는 듯한 느낌을 받을 수 있다. 여기에서, 팬(pan) 운동은 좌우로 이동하는 것이며, 실제 자전거 주행에서 전방을 향해 나아가는 자전거가 좌우로 흔들리는 것과 유사한 효과를 준다. 이러한 팬 운동에 의해 주행 감성뿐만 아니라 사용자가 힘을 주는 하지 측으로 시트(130)의 이동이 가능하여 사용자의 자세에 따라 자전거형 운동 기구(100)가 능동적으로 반응할 수 있다.
제1 메인 프레임(110)은 자전거형 운동 기구(100)의 전단에 위치하는 프레임이다. 이러한 제1 메인 프레임(110)은 손잡이(102) 및 한 쌍의 페달(104)이 연결된다. 제1 메인 프레임(110)의 상단에 손잡이(102)가 돌출되어 위치하며, 상기 제1 메인 프레임(110)의 양측에 각각 페달(104)이 회전 가능하게 연결된다.
또한, 제1 메인 프레임(110)은 내부에 전륜(미도시) 및 상기 전륜의 회전을 제한하는 브레이크 모듈(미도시)을 포함할 수 있다. 여기에서, 전륜은 페달(104)에 연결되어 페달(104)의 동작에 의해 전륜이 회전할 수 있다. 전륜 및 브레이크 모듈을 설치함으로써, 실제 자전거를 주행하는 듯한 느낌을 줄 수 있다. 물론, 제1 메인 프레임(110)에 전륜 대신에 페달(104)을 구르는 듯한 느낌을 줄 수 있는 왕복 운동을 위한 다른 수단이 사용될 수 있다.
그리고, 제1 메인 프레임(110)은 운동 패턴 정보를 입력하며, 이를 기초로 자전거형 운동 기구(100)를 제어하고, 각종 정보를 출력하는 제어기(140)가 설치될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 보고 조작할 수 있는 적절한 제1 메인 프레임(110)의 위치에 제어기(140)가 설치될 수 있다.
제어기(140)는 자전거형 운동 기구(100)의 작동 시에 여러 정보를 획득하여 이를 기초로 자전거형 운동 기구(100)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어기(140)는 제1 메인 프레임(110)의 전륜에 장착되어 회전 속도를 감지하는 속도 감지 센서(미도시)와 한 쌍의 페달(104)에 각각 장착되어 상기 각 페달(104)에 가해지는 외력을 감지하는 외력 감지 센서(미도시)로부터 회전 속도 및 외력에 각각 관련된 속도 정보와 외력 정보를 획득할 수 있다. 그런 후에, 제어기(140)는 상기 속도 정보와 외력 정보를 디스플레이하며, 상기 속도 정보 및 외력 정보 중 적어도 하나의 정보를 기초로 제1 메인 프레임(110)의 브레이크 모듈을 제어하여 전륜의 회전 속도를 조절할 수 있다.
이를 위해, 제어기(140)는 사용자 등이 정보를 입력 및 선택하는 입력 모듈(미도시), 각종 정보 및/또는 데이터를 저장하는 저장 모듈(미도시), 사용자 등에게 정보를 표시하여 제공하는 출력 모듈(미도시), 이들을 제어하는 제어 모듈(미도시) 등으로 구성될 수 있다. 일례로, 사용자는 입력 모듈을 조작하여 운동 패턴 정보를 입력, 선택할 수 있고, 저장 모듈에 저장되어 있는 프로그램에 따라 제어 모듈이 자전거형 운동 기구(100)를 제어하고, 각종 정보가 출력 모듈에 표시되어 사용자에게 제공될 수 있다.
제2 메인 프레임(120)은 자전거형 운동 기구(100)의 후단에 위치하는 프레임이다. 이러한 제2 메인 프레임(120)은 시트(130)가 설치된다. 도 1에 도시한 바와 같이, 제2 메인 프레임(120)은 제1 메인 프레임(110)과 독립적인 프레임일 수 있으나, 제1 메인 프레임(110) 및 제2 메인 프레임(120)이 일체로 형성될 수도 있다. 이하에서는 제2 메인 프레임(120) 및 시트(130)의 상세 구조에 대해 살펴 보도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거형 운동 기구의 제2 프레임의 상면도이다. 또한, 도 3 및 도 4는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거형 운동 기구의 시트의 이동을 도시한 측면도이다. 또한, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거형 운동 기구의 제2 프레임의 내부에 위치하는 내부 구성요소들의 사시도이다. 또한, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거형 운동 기구의 제2 프레임의 외부에 위치하는 외부 구성요소들의 분해 사시도이며, 도 7은 도 6의 외부 구성요소들의 결합 사시도이다. 그리고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거형 운동 기구의 시트의 사시도이다.
도 2 내지 도 7을 참조하면, 제2 메인 프레임(120)은 한 쌍의 탄성 모듈(124)을 포함하며 시트(130)가 설치되는데, 한 쌍의 탄성 모듈(124)에 의해 상기 시트(130)의 팬 운동이 가능하고, 상기 시트(130)는 상하로 높이 조절이 가능하다.
다시 도 3, 도4 및 도 8을 참조하면, 시트(130)는 사용자가 착좌하는 안장(131), 사용자의 등을 지지하는 등 지지대(132), 등 지지대(132)를 연결하고 높이를 조절할 수 있는 등 지지연결대(133), 사용자의 착좌 등을 보조하기 위한 시트 손잡이(134), 시트(130)의 높이를 조절하기 위한 높이 조절봉(135) 등을 포함할 수 있다. 여기에서, 안장(131)에 사용자의 하중을 측정할 수 있는 로드 셀(load cell)이 적용될 수 있다. 예를 들어, 로드 셀은 외력에 의해 비례적으로 변하는 탄성체와 이를 전기적인 신호로 바꾸어주는 스트레인 게이지를 이용한 하중 감지 센서를 사용할 수 있다.
다시 도 5 내지 도 7을 참조하면, 제2 메인 프레임(120)은, 세로 방향으로 연장 형성되며, 시트(130)의 높이를 조절하는 높이 조절봉(135)이 삽입되는 허브축(121)과, 상기 허브축(121)의 전단에 가로 방향으로 연장 형성되며, 한 쌍의 탄성 모듈(124)이 양단에 수직으로 배치되는 전단 받침대(123)와, 상기 허브축(121)의 하단에 가로 방향으로 연장 형성되는 후단 받침대(124)를 포함하며, 상기 허브축(121)과 상기 전단 및 후단 받침대(123, 125)를 감싸는 케이스(126)를 더 포함할 수 있다.
이때, 허브축(121)은 시트(130)의 높이 조절봉(135)이 삽입되는 삽입홀(122)을 구비하며, 상기 삽입홀(122)에 높이 조절봉(135)이 삽입되고, 상기 높이 조절봉(135)을 조작하여 시트(130)의 높낮이를 조정한다.
또한, 허브축(121)과 전단 및 후단 받침대(123, 125)는 스틸 재질로 이루어지며, 바람직하게는 스테인레스 스틸 재질로 이루어질 수 있다. 이외에도 허브축(121)과 전단 및 후단 받침대(123, 125)는 다른 금속 재질이나, 플라스틱 등의 합성 수지 등이 사용될 수도 있다.
또한, 한 쌍의 탄성 모듈(124)은 전단 받침대(123)에 위치하며, 상기 탄성 모듈(124)의 탄성 운동에 의해 시트(130)의 팬(pan) 운동이 가능하다. 이러한 탄성 모듈(124)로써 압축 스프링 등 여러 탄성체가 사용될 수 있다.
구체적으로, 전단 받침대(123)에 위치한 한 쌍의 탄성 모듈(124)은 시트(130)에 앉은 사용자의 무게 중심에 따라 수축 또는 복원될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 오른발을 사용하여 페달(104)을 구를 경우, 사용자의 무게 중심이 우측으로 이동하며, 이에 따라 전단 받침대(123)의 우측에 위치한 탄성 모듈(124)에 힘이 가해져 우측의 탄성 모듈(124)이 수축되므로, 시트(130)가 우측으로 기울어지게 된다. 역으로, 사용자가 왼발을 사용하여 페달(104)을 구를 경우, 사용자의 무게 중심이 좌측으로 이동하며, 이에 따라 전단 받침대(123)의 좌측에 위치한 탄성 모듈(124)에 힘이 가해져 좌측의 탄성 모듈(124)이 수축되므로, 시트(130)가 좌측으로 기울어지게 된다.
이러한 탄성 모듈(124)의 동작에 의해 시트(130)가 좌우측으로 이동하는 팬 운동이 이루어지며, 사용자는 실제로 주행하는 듯한 느낌을 받을 수 있다. 즉, 사용자는 전방을 향해 나아가는 자전거가 좌우로 흔들리는 것과 주행 감성을 받을 수 있다. 덧붙여, 사용자가 힘을 주는 하지 측으로 시트(130)의 이동이 가능하므로, 사용자의 자세에 따라 자전거형 운동 기구(100)가 능동적으로 반응할 수 있어 사용자에게 무리한 힘을 요구하지 않는다. 즉, 사용자가 자연스럽게 페달(104)을 구르는 동작이 가능하므로, 사용자의 주행 자세에 도움을 줄 수 있다.
케이스(126)는 허브축(121)과 전단 및 후단 받침대(123, 125)를 감싸며, 미적 요소를 고려하여 제조될 수 있다. 이러한 케이스(126)는 FRP 재질로 이루어질 수 있으며, 이외에도 플라스틱 소재나 금속 소재 등 당업자가 채택 가능한 여러 소재가 사용될 수 있다.
또한, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 케이스(126)의 양측에 사이드 커버(127)가 장착되고, 전단 받침대(123)를 감싸는 케이스(126)의 영역에 후면 커버(128)가 장착될 수 있다. 이러한 사이드 커버(127) 및 후면 커버(128)는 FRP, 플라스틱, 금속 등 여러 소재로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 사이드 커버(127)는 FRP 재질로 이루어지며, 후면 커버(128)는 스틸 재질로 이루어질 수 있다. 이외에도 당업자가 채택 가능한 여러 소재가 사이드 커버(127) 및 후면 커버(128)로 사용될 수 있음은 물론이다.
그리고, 도면에는 도시하지 않았으나, 제2 메인 프레임(12)은, 시트(130)의 사용자의 골반의 움직임 각도를 감지하는 각도 감지 센서(미도시)와, 상기 사용자에게 진동을 가하는 진동 모듈(미도시)을 더 포함할 수 있다. 각도 감지 센서에 의해 사용자의 골반의 움직임 각도를 측정하고, 진동 모듈은 상기 사용자의 골반의 움직임 각도를 기초로 상기 사용자에게 진동을 가할 수 있다. 예를 들어, 시트(130)의 좌우 팬 움직임이 사용자의 골반의 움직임에 따라 이루어지며, 사용자의 골반의 운동 움직임 각도를 측정해 사용자가 운동 시 피로도나 잘못된 운동자세로 발생되는 불규칙적인 골반의 움직임을 센싱하여 진동으로 사용자에게 알려주어 자세교정이 가능하다. 즉, 사용자의 골반과 시트(130)의 움직임에 대한 자세 교정 피드백을 진동을 통해 사용자에게 알릴 수 있고, 골반 및 척추의 자세 균형 효과를 제공할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 자전거형 운동 기구를 이용한 운동 보조 방법을 도시한 순서도이다.
자전거형 운동 기구(100)는 사용자의 운동 의도를 감지하는 근육 반력 센서(미도시)와, 상기 사용자의 운동을 보조하기 위해 전기 자극을 가하는 FES 모듈(미도시)을 더 포함할 수 있다.
여기에서, 사용자의 운동 의도 파악을 위한 근육 반력(Muscular reaction force) 센서는 가격이 저렴하고, 노이즈(noise)의 영향을 덜 받으며, 구성이 간단하다. 사용자의 운동 의도 파악은 사용자가 능동적으로 운동을 수행하는 것인지를 확인하는 것으로, 근육 반력 센서에 측정된 크기를 기초로 파악할 수 있다.
근육 반력 센서로 사용자의 운동 의도를 파악하여 능동성이 감지되면 운동을 보조하기 위하여 FES(functional electrical stimulation)를 인가하게 된다. 이러한 FES(기능적 전기 자극)는 마비된 근육에 적절한 강도의 전기 자극을 순차적으로 가하여 주어진 기능을 수행하도록 하는 행위를 말한다. 즉, 근육을 움직이게 하는 전기 자극을 주어 근육이 제 기능을 할 수 있도록 도와줄 뿐만 아니라, 근육이 상부 운동신경계와 단절된 뒤 나타나는 근위축을 방지하거나 지연시켜 근육의 기능이 퇴화하는 것을 막고, 근육이 가지는 본래의 운동 기능을 지속할 수 있도록 재교육하는 효과를 가진다.
도 9를 참조하면, 근육 반력(Muscular reaction force) 센서를 이용하여 오프셋(offset)을 확인하고(S10), 근육 반력의 크기를 측정한다(S20). 그리고, FES 모듈은 오프셋(offset)을 제거한 근육 반력(MRF)의 크기를 문턱치(Threshold)와 비교하여(S30), 상기 문턱치보다 작으면(Yes), 전기 자극을 가한다(S40). 만일, 오프셋(offset)을 제거한 근육 반력(MRF)의 크기를 문턱치(Threshold)와 비교하여(S30), 상기 문턱치보다 크면(No), 전기 자극을 가하지 않게 된다(S50).
이때, 오프셋(offset)은 자전거형 운동 기구(100)에 구동 모터(미도시) 등을 연결하여 사용자가 운동 의도가 없더라도 수동적으로 싸이클링(cycling)이 가능한 힘의 크기를 의미하며, 소정 횟수의 싸이클링을 수행하고 이를 평균한 값을 사용할 수 있다. 예를 들어, 초기에 사용자가 운동 의도 없이 착좌한 상태에서, 자전거형 운동 기구(100)의 싸이클링을 10바퀴 실시 후 평균한 값을 오프셋(Offset)으로 정의할 수 있다. 또한, MRF는 사용자가 운동 의도를 가지고 능동적으로 싸이클링을 수행하고 있는 상태에서 근육 반력 센서로 감지한 근육 반력의 크기를 의미한다. 근육 반력은 능동적 싸이클링뿐 아니라 수동적 싸이클링에서도 발생하므로, 능동적 근육반력 성분인 MRF에서 수동적 근육반력 성분인 Offset을 차감하게 된다(S30).
예를 들어, 오프셋을 제거한 근육 반력의 크기(MRF-Offset)가 소정 크기의 문턱치(Threshold)보다 작으면, FES 모듈에 트리거 신호를 보내주어 1바퀴의 FES 싸이클링 운동을 수행하도록 할 수 있다. 이에 따라, 자전거형 운동 기구(100)의 사용자가 능동적으로 운동을 수행할 때만 FES가 운동을 보조하도록 할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 자전거형 운동 기구
102: 손잡이 104: 페달
110: 제1 프레임 120: 제2 프레임
121: 허브축 122: 삽입홀
123: 전단 받침대 124: 탄성 모듈
125: 후단 받침대 126: 케이스
127: 사이드 커버 128: 후면
130: 시트 131: 안장
132: 등 지지대 133: 등 지지연결대
134: 시트 손잡이 135: 높이 조절봉
140: 제어기

Claims (7)

  1. 자전거형 운동 기구에 있어서,
    전단에 위치하고, 손잡이 및 한 쌍의 페달이 연결되며, 운동 패턴 정보를 입력하여 이를 기초로 상기 자전거형 운동 기구를 제어하고 각종 정보를 출력하는 제어기가 설치되는 제1 메인 프레임; 및
    상기 제1 메인 프레임과 분리되어 후단에 위치하고, 한 쌍의 탄성 모듈을 포함하며, 시트가 설치되는 제2 메인 프레임을 포함하되,
    상기 자전거형 운동 기구는, 사용자의 운동 의도를 감지하는 근육 반력 센서와, 상기 사용자의 운동을 보조하기 위해 전기 자극을 가하는 FES 모듈을 더 포함하며,
    상기 제2 메인 프레임은, 세로 방향으로 연장 형성되며 상기 시트의 높이를 조절하는 높이 조절봉이 삽입되는 삽입홀을 구비한 허브축과, 상기 허브축의 전단에 가로 방향으로 연장 형성되며 상기 한 쌍의 탄성 모듈이 양단에 수직으로 배치되는 전단 받침대와, 상기 허브축의 하단에 가로 방향으로 연장 형성되는 후단 받침대를 포함하고,
    상기 시트에 앉은 사용자가 상기 한 쌍의 페달 중 우측의 페달을 구를 경우, 상기 사용자의 무게 중심이 우측으로 이동하여 상기 한 쌍의 탄성 모듈 중 우측에 위치한 탄성 모듈에 힘이 가해져 상기 시트가 우측으로 기울어지고, 상기 사용자가 상기 한 쌍의 페달 중 좌측의 페달을 구를 경우, 상기 사용자의 무게 중심이 좌측으로 이동하여 상기 한 쌍의 탄성 모듈 중 좌측에 위치한 탄성 모듈에 힘이 가해져 상기 시트가 좌측으로 기울어짐으로써, 상기 한 쌍의 탄성 모듈에 의해 상기 시트의 팬(pan) 운동이 가능하고,
    상기 근육 반력 센서는, 상기 자전거형 운동 기구에 모터를 연결하여 상기 모터에 의해 싸이클링(cycling)을 수행하고 있는 상태에서 측정되는 수동적 힘인 오프셋(offset) 및 상기 사용자가 운동 의도를 가지고 싸이클링을 수행하고 있는 상태에서 측정되는 능동적 힘인 근육 반력의 크기를 각각 측정하고,
    상기 FES 모듈은 상기 오프셋(offset)을 제거한 상기 근육 반력(MRF)의 크기가 문턱치(Threshold)보다 작으면 상기 전기 자극을 가하는, 자전거형 운동 기구.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 메인 프레임의 전륜에 장착되어 회전 속도를 감지하는 속도 감지 센서와 상기 한 쌍의 페달에 각각 장착되어 상기 각 페달에 가해지는 외력을 감지하는 외력 감지 센서를 더 포함하며,
    상기 제어기는, 상기 회전 속도 및 외력에 각각 관련된 속도 정보와 외력 정보를 디스플레이하며, 상기 속도 정보 및 외력 정보 중 적어도 하나의 정보를 기초로 상기 제1 메인 프레임의 브레이크 모듈을 제어하여 상기 전륜의 회전 속도를 조절하는, 자전거형 운동 기구.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 메인 프레임은,
    상기 시트의 사용자의 골반의 움직임 각도를 감지하는 각도 감지 센서와, 상기 사용자에게 진동을 가하는 진동 모듈을 더 포함하며,
    상기 진동 모듈은 상기 사용자의 골반의 움직임 각도를 기초로 상기 사용자에게 진동을 가하는, 자전거형 운동 기구.
  7. 삭제
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