KR102033687B1 - Leg press apparatus - Google Patents

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KR102033687B1
KR102033687B1 KR1020180059150A KR20180059150A KR102033687B1 KR 102033687 B1 KR102033687 B1 KR 102033687B1 KR 1020180059150 A KR1020180059150 A KR 1020180059150A KR 20180059150 A KR20180059150 A KR 20180059150A KR 102033687 B1 KR102033687 B1 KR 102033687B1
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force
elastic
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leg press
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KR1020180059150A
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이희돈
강태훈
박희진
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재단법인대구경북과학기술원
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    • A63B2220/833Sensors arranged on the exercise apparatus or sports implement

Abstract

According to one aspect of the invention, provided is a leg press apparatus, comprising a force application portion to which a user′s force is applied; a load generating portion for generating a load applied on the force application portion; an elastic connecting portion connecting the force application portion and the load generating portion; and a control portion for controlling the load generating portion, wherein the elastic connecting portion includes a plurality of elastic members and a displacement measuring sensor for measuring the displacement of the elastic members; the control portion calculates the mutual force acting on the elastic connecting portion using the measured displacement of the elastic member; and the load generating portion generates a load based on the calculated mutual force.

Description

레그 프레스 장치{Leg press apparatus}Leg press apparatus

본 발명은 레그 프레스 장치에 대한 것이다.The present invention relates to a leg press apparatus.

레그 프레스 장치(Leg press apparatus)는 하지의 근육을 운동시키기 위한 장치이다.The leg press apparatus is a device for exercising the muscles of the lower limbs.

레그 프레스 장치는, 사용자의 근력을 향상시키거나 재활을 돕기 위해 이용되고 있으며, 대부분 무거운 중량물을 이용하여 운동 부하를 결정하도록 구성되어 있다. 즉, 일반적인 레그 프레스 장치는 여러 운동 부하 결정을 위한 복수개의 중량물을 구비하고 있어, 사용자는 중량물의 개수 또는 종류를 결정하여 운동 부하를 세팅한 후, 하지 근력 운동을 수행하게 된다.Leg press apparatuses are used to improve muscle strength of a user or to assist rehabilitation, and are configured to determine exercise loads using mostly heavy weights. That is, the general leg press apparatus is provided with a plurality of weights for determining the various exercise loads, the user determines the number or type of weights to set the exercise load, and then perform the lower extremity strength exercise.

최근 들어 사용자의 상태나 요구에 따라, 적절한 가변 부하를 제공하는 레그 프레스 장치가 개발되고 있다. Recently, leg press devices have been developed that provide appropriate variable loads according to the user's condition or needs.

예를 들면, 등록특허공보 10-1840398호에는 입력된 목표 칼로리에 부합되도록 가변 토크를 제공하는 디지털 레그 프레스가 개시되어 있는데, 그러한 종래의 가변 부하를 제공하는 레그 프레스 장치는, 초기에 세팅된 대로 운동 프로그램을 진행할 뿐, 운동 시 사용자가 작용하는 힘에 실시간으로 연동하여 운동 부하를 재조정하는 구성이 없을 뿐만 아니라, 토크 센서, 접촉 센서 등의 복수개의 센서가 필요하고 그 복잡한 구조로 인해 제조비용이 증가하고 유지 보수가 어렵다는 문제가 있었다. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-1840398 discloses a digital leg press that provides a variable torque to match an input target calorie, and such a conventional leg press device that provides a variable load, as initially set. In addition to the exercise program, there is no configuration to readjust the exercise load by real-time interlocking with the force acting on the user, and a plurality of sensors such as a torque sensor and a contact sensor are required, and the manufacturing cost is increased due to its complicated structure. There was a problem of increasing and difficult maintenance.

본 발명의 일 측면에 따르면, 다양한 운동 부하를 효과적으로 적용시킬 수 있는 레그 프레스 장치를 구현하는 것을 주된 과제로 한다.According to an aspect of the present invention, the main task is to implement a leg press device that can effectively apply a variety of exercise load.

본 발명의 일 측면에 따르면, 사용자의 힘이 작용되는 힘 작용부;와, 상기 힘 작용부에 작용하는 부하를 생성하는 부하 생성부;와, 상기 힘 작용부와 상기 부하 생성부를 연결하는 탄성 연결부;와, 상기 부하 생성부를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 탄성 연결부는, 복수개의 탄성부재와, 상기 탄성부재의 변위를 측정하는 변위 측정 센서를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 측정된 탄성부재의 변위를 이용하여 상기 탄성 연결부에 작용하는 상호 힘을 연산하고 상기 연산된 상호 힘을 기초로 상기 부하 생성부가 부하를 생성하도록 하는 레그 프레스 장치를 제공한다. According to an aspect of the present invention, a force action unit to which the user's force is applied; and a load generation unit for generating a load acting on the force action unit; and an elastic connection unit connecting the force action unit and the load generation unit And a control unit for controlling the load generating unit, wherein the elastic connection unit includes a plurality of elastic members and a displacement measuring sensor measuring a displacement of the elastic member, wherein the controller is configured to measure the elastic member. It provides a leg press device for calculating the mutual force acting on the elastic connecting portion using the displacement and causing the load generator to generate a load based on the calculated mutual force.

여기서, 상기 부하 생성부는, 유압 또는 공압에 의해 작동될 수 있다.Here, the load generation unit may be operated by hydraulic or pneumatic.

여기서, 상기 탄성 연결부는, 상기 힘 작용부와 상기 부하 생성부 중 어느 하나에 연결되고 상기 탄성부재에 접촉하는 연결 프레임과, 상기 힘 작용부와 상기 부하 생성부 중 다른 하나에 연결되고 상기 탄성부재에 접촉하는 평형부재를 더 포함할 수 있다.Here, the elastic connecting portion, the connecting frame which is connected to any one of the force acting portion and the load generating portion and in contact with the elastic member, and the other one of the force acting portion and the load generating portion and the elastic member It may further comprise a balancing member in contact with.

여기서, 상기 변위 측정 센서는 상기 연결 프레임과 상기 평형부재 사이의 거리의 변화량을 이용하여 상기 탄성부재의 변위를 측정할 수 있다.Here, the displacement measuring sensor may measure the displacement of the elastic member using the amount of change in the distance between the connection frame and the balance member.

여기서, 상기 제어부는, 상기 연산된 상호 힘을 기초로 어드미턴스 모델을 설정하고, 상기 설정된 어드미턴스 모델을 이용하여 상기 부하 생성부가 부하를 생성하도록 할 수 있다.Here, the controller may set an admittance model based on the calculated mutual force, and allow the load generator to generate a load using the set admittance model.

여기서, 상기 어드미턴스 모델은 복수개의 인자들을 포함하여 수립되어 있고, 상기 인자들의 값들 중 적어도 하나는 상기 제어부에 입력되고, 상기 제어부는, 상기 입력된 인자의 값에 따라 상기 부하 생성부가 부하를 생성하도록 할 수 있다.Here, the admittance model is established including a plurality of factors, at least one of the values of the factors is input to the controller, and the controller is configured to generate the load according to the value of the input factor. can do.

본 발명의 일 측면에 따른 레그 프레스 장치는, 탄성 연결부에 작용하는 상호 힘을 연산하고, 연산된 상호 힘을 기초로 하여 부하 생성부가 다양한 운동 부하를 생성하도록 제어함으로써, 하지 근력 운동 시의 운동 효과를 향상시킬 수 있다.Leg press apparatus according to an aspect of the present invention, by calculating the mutual force acting on the elastic connecting portion, and based on the calculated mutual force by controlling the load generating unit to generate a variety of exercise load, the effect of exercise during lower extremity strength exercise Can improve.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레그 프레스 장치의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레그 프레스 장치의 개략적인 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레그 프레스 장치의 탄성 연결부의 개략적인 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레그 프레스 장치의 제어부의 제어 방법을 도시한 개략적인 도면이다.
1 is a schematic perspective view of a leg press device according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic conceptual view of a leg press apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic configuration diagram of an elastic connection portion of the leg press apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic diagram illustrating a control method of a controller of a leg press apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 사용함으로써 중복 설명을 생략한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, duplication description is abbreviate | omitted by using the same code | symbol about the component which has substantially the same structure.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레그 프레스 장치의 개략적인 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레그 프레스 장치의 개략적인 개념도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레그 프레스 장치의 탄성 연결부의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic perspective view of a leg press device according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a schematic conceptual view of a leg press device according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is an embodiment of the present invention It is a schematic block diagram of the elastic connection part of the leg press apparatus.

도 1, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 레그 프레스 장치(100)는, 힘 작용부(110), 부하 생성부(120), 탄성 연결부(130), 제어부(140), 메인 프레임부(150)를 포함한다.1 and 2, the leg press device 100 according to the present embodiment, the force acting portion 110, the load generating portion 120, the elastic connecting portion 130, the control unit 140, the main The frame unit 150 is included.

힘 작용부(110)는 사용자의 힘이 작용되는 부분으로서, 사용자의 발이 닿아 힘을 작용시키는 힘 작용판(111)과, 힘 작용판(111)과 탄성 연결부(130)를 연결하는 힘 작용 연결부(112)를 포함한다.The force acting unit 110 is a portion to which the user's force is applied, and the force acting plate 111 for contacting the user's foot to act on the force, and the force acting connecting unit for connecting the force acting plate 111 and the elastic connecting unit 130. (112).

힘 작용판(111)은 사용자의 발이 닿는 부분으로서 판상의 형상을 가지고 있다. 사용자는 힘 작용판(111)을 발로 밀면서 운동을 수행하게 되는데, 최적의 운동 효과를 위해 힘 작용판(111)에는 부하 생성부(120)에서 생성된 적절한 운동 부하가 작용하게 된다.The force acting plate 111 has a plate shape as a part where the user's foot touches. The user performs the exercise by pushing the force plate 111 to the foot, the appropriate exercise load generated by the load generating unit 120 is applied to the force plate 111 for the optimal exercise effect.

힘 작용 연결부(112)는, 일단이 힘 작용판(111)에 연결되고, 타단이 탄성 연결부(130)에 연결되도록 구성된 부재로서, 힘을 전달할 수 있는 구조과 형상을 가지고 있다.The force action connecting portion 112 is a member configured to be connected to the force acting plate 111 at one end thereof and to the elastic connection portion 130 at the other end thereof, and has a structure and a shape capable of transmitting force.

부하 생성부(120)는 힘 작용부(110)에 작용하는 부하를 생성한다.The load generation unit 120 generates a load acting on the force action unit 110.

부하 생성부(120)는 제어부(140)의 제어를 받아 유압에 의해 작동되는데, 이를 위해 유압 펌프(121)와 유압 실린더(122)를 포함한다. 즉 제어부(140)는 유압 펌프(121)의 구동을 제어하거나 유압 펌프(121)에서 유압 실린더(122)로 들어가는 유압을 조절함으로써 유압 실린더(122)의 로드(122a)의 움직임을 제어하게 된다.The load generator 120 is operated by hydraulic pressure under the control of the controller 140, and includes a hydraulic pump 121 and a hydraulic cylinder 122 for this purpose. That is, the controller 140 controls the movement of the rod 122a of the hydraulic cylinder 122 by controlling the driving of the hydraulic pump 121 or adjusting the hydraulic pressure entering the hydraulic cylinder 122 from the hydraulic pump 121.

본 실시예에 따르면 부하 생성부(120)는 유압에 의해 작동되고, 유압 펌프(121)와 유압 실린더(122)를 포함하여 구성되지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉 본 발명에 따른 부하 생성부(120)는 힘 작용부(110)에 작용하여 부하를 생성할 수만 있으면 되고, 그 구체적인 원리나 구성에는 특별한 제한이 없다. 예를 들어, 본 발명에 따른 부하 생성부는 공압에 의해 작동되거나 자기력에 의해 작동될 수도 있으며, 펌프나 압축기 대신에 유압원 또는 공압원으로부터 연결된 파이프로부터 유압 또는 공압을 받아 작동될 수도 있다.According to the present embodiment, the load generating unit 120 is operated by hydraulic pressure, and includes a hydraulic pump 121 and a hydraulic cylinder 122, but the present invention is not limited thereto. That is, the load generating unit 120 according to the present invention only needs to be able to generate a load by acting on the force acting unit 110, and there is no particular limitation on the specific principle or configuration. For example, the load generating unit according to the present invention may be operated by pneumatic or magnetic force, and may be operated by receiving hydraulic or pneumatic pressure from a hydraulic source or a pipe connected from the pneumatic source instead of a pump or a compressor.

한편, 탄성 연결부(130)는 힘 작용부(110)와 부하 생성부(120)를 연결한다. On the other hand, the elastic connector 130 connects the force acting unit 110 and the load generating unit 120.

탄성 연결부(130)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 힘 작용부(110)에 작용되는 「운동력」과 부하 생성부(120)에서 생성된 「구동력」을 받는다. 여기서 「운동력」은 사용자가 작용하는 힘과 연관이 있고, 「구동력」은 부하 생성부(120)에서 생성되는 「부하」와 연관이 있다. As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the elastic connection part 130 receives the "movement force" acting on the force action part 110 and the "drive force" generated by the load generating part 120. Here, the "exercise force" is related to the force acting by the user, and the "drive force" is related to the "load" generated by the load generator 120.

도 3에 도시된 바와 같이, 탄성 연결부(130)는, 연결 프레임(131), 평형부재(132), 복수개의 탄성부재(133), 변위 측정 센서(134)를 포함한다. As shown in FIG. 3, the elastic connector 130 includes a connection frame 131, a balance member 132, a plurality of elastic members 133, and a displacement measuring sensor 134.

연결 프레임(131)은 탄성 연결부(130)의 뼈대의 기능을 수행하는데, 힘 작용부(110)의 힘 작용 연결부(112)에 연결되어 있어, 「운동력」을 받아 전달한다.The connection frame 131 performs the function of the armature of the elastic connection portion 130, is connected to the force action connection portion 112 of the force action portion 110, and receives the "kinetic force" and transmits.

평형부재(132)는 부하 생성부(120)의 에 연결되어 있는데, 구체적으로는 유압 실린더(122)의 로드(122a)에 연결되어 있으며, 「구동력」을 받아 전달한다.The balance member 132 is connected to the load generating unit 120, specifically, is connected to the rod 122a of the hydraulic cylinder 122, and receives the "drive force" and transmits.

본 실시예에 따르면 연결 프레임(131)은 힘 작용부(110)에 연결되고 평형부재(132)는 부하 생성부(120)에 연결되어 있는데, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉 본 발명에 따르면 연결 프레임(131)이 부하 생성부(120)에 연결되고 평형부재(132)는 힘 작용부(110)에 연결될 수도 있다.According to the present embodiment, the connection frame 131 is connected to the force action unit 110 and the balance member 132 is connected to the load generation unit 120, the present invention is not limited thereto. That is, according to the present invention, the connection frame 131 may be connected to the load generating unit 120 and the balance member 132 may be connected to the force action unit 110.

탄성부재(133)는 압축 코일 스프링 4개로 구성되어 있으며, 각각의 탄성부재(133)의 일 측은 연결 프레임(131)에 접촉되어 있고, 각각의 탄성부재(133)의 타 측은 평형부재(132)에 접촉되도록 설치된다. The elastic member 133 is composed of four compression coil springs, one side of each elastic member 133 is in contact with the connecting frame 131, the other side of each elastic member 133 is the balance member 132 It is installed to contact with.

각각의 탄성부재(133)는 압축된 상태가 되도록 설치되므로, 외력이 작용하지 않는다면 평형부재(132)는 탄성부재(133)들에 의해 「힘 평형 지점」에서 위치가 유지되게 된다. Since each elastic member 133 is installed to be in a compressed state, the balance member 132 is maintained at the "force balance point" by the elastic members 133 if no external force is applied.

본 실시예에 따른 탄성부재(133)는 전체 4개로서 평형부재(132)를 사이에 두고 2개씩 대칭으로 배치되어 있지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉 본 발명에 따르면, 탄성부재의 존재에 의해 평형부재에 힘 평형이 유지될 수 있으면 되고, 탄성부재의 개수와 배치에 있어 특별한 제한은 없다. 예를 들면, 본 발명에 따른 탄성부재는 전체 8개로서 평형부재(132)를 사이에 두고 4개씩 대칭으로 배치될 수 있다. 또한 탄성부재는 평형부재(132)를 사이에 두고 어느 한쪽에 2개를 배치하고 다른 한쪽에 4개를 배치할 수 있으며, 그 경우 2개로 배치되는 탄성부재의 각각의 탄성력은, 4개로 배치되는 탄성부재의 각각의 탄성력보다 크도록 구성되어 평형부재에 힘 평형이 유지될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.The four elastic members 133 according to the present embodiment are arranged symmetrically by two with the balance member 132 interposed therebetween, but the present invention is not limited thereto. That is, according to the present invention, the force balance is to be maintained in the balance member by the presence of the elastic member, there is no particular limitation in the number and arrangement of the elastic member. For example, the elastic members according to the present invention may be arranged symmetrically by four, with the balance member 132 interposed therebetween as eight in total. In addition, the elastic members may be disposed on either side with the balance member 132, and four on the other side, in which case each elastic force of the two elastic members are arranged in four, It is preferable to be configured to be larger than each elastic force of the elastic member so that the force balance can be maintained in the balance member.

아울러 본 실시예의 탄성부재(133)는 압축 코일 스프링으로 이루어지지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉 본 발명에 따르면, 탄성부재의 탄성력에 의해 평형부재에 힘 평형이 유지될 수 있으면 되고, 탄성부재의 종류와 형식에 있어 특별한 제한은 없다. 예를 들면, 탄성부재는 원추형 코일 스프링, 장고형 코일 스프링, 판 스프링 등으로 구성될 수 있다. In addition, the elastic member 133 of the present embodiment is made of a compression coil spring, but the present invention is not limited thereto. That is, according to the present invention, the force balance may be maintained in the balance member by the elastic force of the elastic member, and there is no particular limitation in the type and form of the elastic member. For example, the elastic member may be composed of a conical coil spring, a long coil coil spring, a leaf spring, and the like.

한편, 변위 측정 센서(134)는 탄성부재(133)의 변위를 측정하여 제어부(140)로 측정 결과를 보낸다.On the other hand, the displacement measuring sensor 134 measures the displacement of the elastic member 133 and sends the measurement result to the controller 140.

변위 측정 센서(134)로 탄성부재(133)의 변위를 측정하는 방법은 여러 가지가 있지만, 본 실시예에서는 연결 프레임(131)과 평형부재(132) 사이의 거리(d)의 변화량을 이용하여 탄성부재(133)의 변위를 측정할 수 있으며, 이를 위해 변위 측정 센서(134)의 일부가 연결 프레임(131)에 설치되고, 변위 측정 센서(134)의 타부가 평형부재(132)에 설치되어, 두 개 부분의 상대 이동량을 측정하여 탄성부재(133)의 변위를 측정할 수 있다. Although the displacement measuring sensor 134 measures the displacement of the elastic member 133 in various ways, in the present embodiment by using the amount of change in the distance (d) between the connection frame 131 and the balance member 132 The displacement of the elastic member 133 may be measured. For this purpose, a part of the displacement measuring sensor 134 is installed in the connection frame 131, and the other part of the displacement measuring sensor 134 is installed in the balance member 132. The displacement of the elastic member 133 may be measured by measuring the relative movement amounts of the two parts.

변위 측정 센서(134)는 직선 변위를 측정하기 때문에, 공지의 직선 변위 측정 센서가 사용될 수 있다. 예를 들어, 변위 측정 센서(134)는 포텐셔미터(Potentiometer), LVDT(Linear variable differential transformer), 정전용량형 센서, 자기 센서 등이 사용될 수 있으며, 직선 운동이 가능한 랙 기어 등과 결합하여 광학식 엔코더 등도 사용될 수 있다. Since the displacement measuring sensor 134 measures linear displacement, a known linear displacement measuring sensor can be used. For example, the displacement measuring sensor 134 may be a potentiometer, a linear variable differential transformer (LVDT), a capacitive sensor, a magnetic sensor, or the like, and an optical encoder may be used in combination with a rack gear capable of linear motion. Can be.

본 실시예에 따르면, 변위 측정 센서(134)가 탄성부재(133)의 변위를 측정하기 위해, 연결 프레임(131)과 평형부재(132) 사이의 거리(d)의 변화량을 이용하지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉 본 발명에 따르면, 변위 측정 센서(134)가 탄성부재(133)의 변위를 측정할 수 있다면, 변위 측정 센서(134)의 구조, 설치 위치, 운용 형식 등에는 특별한 제한이 없다. According to this embodiment, the displacement measuring sensor 134 uses the amount of change in the distance d between the connecting frame 131 and the balance member 132 to measure the displacement of the elastic member 133, but the present invention Is not limited to this. That is, according to the present invention, if the displacement measuring sensor 134 can measure the displacement of the elastic member 133, there is no particular limitation on the structure, installation position, operating type, etc. of the displacement measuring sensor 134.

한편, 제어부(140)는, 측정된 탄성부재(133)의 변위를 이용하여 탄성 연결부(130)에 작용하는 상호 힘을 연산하고 상기 연산된 상호 힘을 기초로 부하 생성부(120)가 적절한 부하를 생성하도록 한다.On the other hand, the controller 140 calculates the mutual force acting on the elastic connector 130 by using the measured displacement of the elastic member 133, and the load generator 120 is appropriate load based on the calculated mutual force Create a.

제어부(140)는 연산 처리, 저장 및 제어 기능 등을 수행하기 위해 전기 회로, 회로 기판, 집적회로칩, 소프트웨어, 펌웨어 형식 등으로 다양한 형상, 형식으로 구성될 수 있다. 제어부(140)는 변위 측정 센서(134)와 전기적으로 연결되어 있어 변위 측정 센서(134)로부터 측정 결과를 받아 연산하고, 다양한 운용 모드와 관련된 여러 제어 모델을 수립하고, 부하 생성부(120)를 제어한다.The controller 140 may be configured in various shapes and formats, such as an electric circuit, a circuit board, an integrated circuit chip, software, and a firmware format, to perform arithmetic processing, storage, and control functions. The controller 140 is electrically connected to the displacement measuring sensor 134 to calculate the measurement result from the displacement measuring sensor 134, establish various control models related to various operation modes, and operate the load generator 120. To control.

제어부(140)에는 터치패널, 키패드, 키보드 등으로 이루어진 입력 장치(141)가 있으므로, 사용자가 입력 장치(141)를 이용하여 운동 계획에 따른 적절한 운용 모드를 선택하고 설정할 수 있으며, 각 운용 모드에서도 추가적인 제어 인자들을 입력하여 제어 작동을 세밀하게 조절할 수 있다.Since the controller 140 has an input device 141 consisting of a touch panel, a keypad, a keyboard, and the like, the user can select and set an appropriate operation mode according to the exercise plan by using the input device 141. Additional control parameters can be entered to fine tune the control behavior.

본 실시예에서는 제어부(140)에 입력 장치(141)가 설치되어 있지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 본 발명에 따른 입력 장치(141)는 제어부(140) 이외의 다른 구성요소에 설치될 수 있다. 예를 들면 입력 장치(141)는 메인 프레임부(150)에 설치될 수 있다. In the present embodiment, the input device 141 is installed in the controller 140, but the present invention is not limited thereto. The input device 141 according to the present invention may be installed in components other than the controller 140. For example, the input device 141 may be installed in the main frame unit 150.

아울러 본 실시예에 따른 입력 장치(141)는 레그 프레스 장치(100)의 전용으로 구성되어 있으나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 예를 들면 본 발명에 따른 입력 장치는, 사용자가 별개로 가지고 있는 휴대폰, 태블릿 등의 장치에 설치된 소프트웨어 형식으로 구현될 수 있으며, 그 경우 사용자는 휴대폰, 태블릿 등의 장치에 구현된 소프트웨어를 구동시키고, 휴대폰, 태블릿 등의 장치의 유선 통신부 또는 무선 통신부를 이용하여 유/무선으로 제어부(140)에 명령값을 입력할 수 있다.In addition, although the input device 141 according to the present embodiment is configured exclusively for the leg press device 100, the present invention is not limited thereto. For example, the input device according to the present invention may be implemented in the form of software installed in devices such as mobile phones and tablets that the user has separately, in which case the user drives the software implemented in devices such as mobile phones and tablets. By using a wired communication unit or a wireless communication unit of a device such as a mobile phone or a tablet, a command value may be input to the controller 140 by wire / wireless.

제어부(140)의 저장 장치(메모리)에는 여러 운용 모드에 따른 제어 모델들이 미리 저장되어 있으므로, 사용자는 입력 장치(141)로 운용 모드와 제어 모델을 설정하고, 각 운용 모드의 세부 조절을 위한 인자들의 값을 추가로 입력하여 부하 생성부(120)를 적절히 제어할 수 있는데, 이에 대한 자세한 사항은 후술하기로 한다.In the storage device (memory) of the control unit 140, the control models according to various operation modes are stored in advance, and the user sets the operation mode and the control model with the input device 141, and the factors for detailed adjustment of each operation mode. By additionally input the value of these to control the load generation unit 120 appropriately, details thereof will be described later.

한편, 메인 프레임부(150)는 레그 프레스 장치(100)의 뼈대의 기능을 수행한다.On the other hand, the main frame portion 150 performs the function of the skeleton of the leg press device 100.

메인 프레임부(150)에는 힘 작용부(110), 부하 생성부(120), 탄성 연결부(130)가 설치되고, 메인 프레임부(150)의 일 측에는 운동 중 사용자가 앉을 수 있는 착좌부(151)가 설치된다.The main frame part 150 is provided with a force acting part 110, a load generating part 120, an elastic connection part 130, and on one side of the main frame part 150, a seating part 151 on which a user can sit during exercise. ) Is installed.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조로 하여, 본 발명의 일 실시예에 관한 레그 프레스 장치(100)의 작동에 대해 설명한다.1 to 4, the operation of the leg press device 100 according to an embodiment of the present invention will be described.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레그 프레스 장치의 제어부의 제어 방법을 도시한 개략적인 도면이다.4 is a schematic diagram illustrating a control method of a controller of a leg press apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.

사용자는 운동 지도사 등의 조언을 받아 미리 운동 계획을 세우고, 그에 따른 운용 모드를 설정하여 입력 장치(141)로 제어부(140)에 명령을 입력한다. 이 때 사용자는, 설정된 운용 모드의 기본형을 그대로 수행할 것인지, 또는 설정된 운용 모드를 세부적으로 추가 조절할지를 결정한 후, 설정된 운용 모드를 세부적으로 추가 조절하는 경우에는 관련된 인자들의 값을 제어부(140)에 추가로 입력한다. 제어부(140)는 사용자의 입력값을 받아 연산한 후, 미리 저장된 제어 모델에 따라 부하 생성부(120)가 초기 부하를 생성하도록 한다. The user prepares an exercise plan in advance by receiving advice from an exercise instructor, sets an operation mode accordingly, and inputs a command to the control unit 140 by the input device 141. At this time, the user decides whether to perform the basic type of the set operation mode as it is or to further adjust the set operation mode in detail. Enter additionally. The controller 140 receives the user's input value, calculates the input value, and then causes the load generator 120 to generate the initial load according to a previously stored control model.

이어, 사용자가 레그 프레스 장치(100)의 착좌부(151)에 앉아 힘 작용판(111)을 발로 밀면서 운동을 시작하게 되면, 사용자가 작용하는 「운동력」이 탄성 연결부(130)에 전달되게 된다. 또한, 설정된 운용 모드에 따라서 부하 생성부(120)가 생성한 「구동력」도 탄성 연결부(130)에 전달되어 「부하」를 생성하게 된다. 이 때, 탄성 연결부(130)의 탄성부재(133)의 압축/신장 작용에 따라 연결 프레임(131)과 평형부재(132) 사이의 거리의 변화가 생기게 되고, 변위 측정 센서(134)는 연결 프레임(131)과 평형부재(132) 사이의 거리(d)의 변화량을 이용하여 탄성부재(133)의 변위를 측정하고, 그 측정 결과를 제어부(140)로 전달한다.Subsequently, when the user starts the exercise while sitting on the seating unit 151 of the leg press device 100 and pushes the force acting plate 111 with the foot, the “exercise force” acting by the user is transmitted to the elastic connection unit 130. . In addition, the "drive force" generated by the load generation unit 120 according to the set operation mode is also transmitted to the elastic connection unit 130 to generate a "load". At this time, a change in the distance between the connecting frame 131 and the balance member 132 occurs due to the compression / stretching action of the elastic member 133 of the elastic connector 130, the displacement measuring sensor 134 is connected to the frame The displacement of the elastic member 133 is measured using the change amount of the distance d between the 131 and the balance member 132, and the measurement result is transmitted to the controller 140.

제어부(140)는, 측정된 탄성부재(133)의 변위를 이용하여 탄성 연결부(130)에 작용하는 상호 힘 Fh을 연산한다. 상호 힘 Fh는 탄성부재(133)의 변위값을 변수로 한 수학식으로 표현할 수 있으며, 제어부(140)는 그러한 수학식을 기초로 하여 상호 힘 Fh을 연산하게 된다. The controller 140 calculates the mutual force Fh acting on the elastic connector 130 using the measured displacement of the elastic member 133. The mutual force Fh may be represented by a mathematical expression using the displacement value of the elastic member 133 as a variable, and the controller 140 calculates the mutual force Fh based on the mathematical expression.

아울러 제어부(140)는, 상기 연산된 상호 힘 Fh을 기초로, 어드미턴스 모델(Admittance Model)을 설정한다.In addition, the controller 140 sets an admittance model based on the calculated mutual force Fh.

하기 [수학식 1]에 표시된 바와 같이, 어드미턴스 모델 I(s)는 복수개의 인자들을 포함하여 수립될 수 있다. 즉 어드미턴스 모델 I(s)는 가상의 임피던스 인자인 M, B, K를 이용하여 수립되는데, M, B, K의 값은 제어 모델에 따라 미리 지정되거나 M, B, K의 값들 중 적어도 하나를 사용자가 입력 장치(141)를 통해 제어부(140)로 입력시킬 수 있다. 제어부(140)는, 지정되거나 입력된 인자들의 값에 따라 부하 생성부(120)가 적절한 운동 부하를 생성하도록 제어하게 된다.As shown in Equation 1 below, the admittance model I (s) may be established including a plurality of factors. That is, the admittance model I (s) is established by using the virtual impedance factors M, B, and K. The values of M, B, and K are predetermined according to the control model or at least one of the values of M, B, and K. The user may input the control unit 140 through the input device 141. The controller 140 controls the load generator 120 to generate an appropriate exercise load according to the values of the designated or input factors.

Figure 112018051083112-pat00001
Figure 112018051083112-pat00001

[수학식 1]에서, M 인자는 가상의 질량을 의미하고, 그 값을 증가시킬 때 관성력에 대한 효과가 커진다. B 인자는 가상의 댐핑을 의미하고, 그 값을 증가시킬 때 점성력에 대한 효과가 커지게 된다. K 인자는 가상의 스프링을 의미하고, 그 값을 증가시킬 때 탄성력에 대한 효과가 커지게 된다. In Equation 1, the M factor means an imaginary mass, and when the value is increased, the effect on the inertial force increases. Factor B means virtual damping, and the effect on the viscous force increases as the value increases. The K factor means a virtual spring, and when the value is increased, the effect on the elastic force increases.

제어부(140)는 [수학식 1]의 어드미턴스 모델 I(s)를 이용하여 도 4에 도시된 제어 작용을 수행하게 된다. 즉 제어부(140)는, 속도 제어기 C(s)를 이용하여 근력 운동 시스템 G(s)를 속도 제어하고, 그 상태에서 상호 힘 Fh를 기초로 하여 어드미턴스 모델 I(s)를 설정하고, 부하 생성부(120)를 구동하여 적절한 부하를 생성한다. 여기서 생성된 부하는 관성력, 점성력, 탄성력의 각각과 관련되어 작용할 수 있고, 관성력, 점성력, 탄성력 중 적어도 두개가 조합된 힘과 관련되어 작용할 수 있다.The controller 140 performs the control operation shown in FIG. 4 by using the admittance model I (s) of Equation 1. That is, the control unit 140 controls the muscular exercise system G (s) using the speed controller C (s), sets the admittance model I (s) on the basis of the mutual force Fh, and generates the load. The unit 120 is driven to generate an appropriate load. The load generated here may act in conjunction with each of the inertia, viscous, and elastic forces, and at least two of the inertial, viscous, and elastic forces may act in conjunction with the combined force.

본 실시예에 따른 제어부(140)는 상기 [수학식 1]의 어드미턴스 모델 I(s)를 이용하여 제어 작용을 수행하지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉 본 발명에 따르면, 제어부(140)는 상기 [수학식 1]과 상이한 수학 모델을 수립하여 제어에 이용할 수 있음은 물론이고, 도 4에 도시된 제어 작용도와 상이한 방식으로 제어를 수행할 수도 있다.The control unit 140 according to the present embodiment performs a control action by using the admittance model I (s) of Equation 1, but the present invention is not limited thereto. That is, according to the present invention, the control unit 140 may not only establish a mathematical model different from Equation 1 and use it for control, but also perform control in a different manner from the control action shown in FIG. 4. .

아울러 제어부(140)는, 생성된 부하를 기반으로 근력 운동 시스템 G(s)의 동작 프로 파일을 만들어, 등속성 운동 모드, 등장성 운동 모드, 등척성 운동 모드도 구현할 수 있다. In addition, the controller 140 may create an operation profile of the muscular exercise system G (s) based on the generated load, and may also implement an isokinetic exercise mode, an isotonic exercise mode, and an isometric exercise mode.

이와 같이 본 실시예에 따른 제어부(140)는 운용 모드에 따라 부하 생성부(120)를 통해 다양한 운동 부하를 구현하는데, 사용자는 힘 작용판(111)을 발로 밀면서 그러한 운동 부하에 의해 다양한 운동 자극을 전달받게 됨으로써, 근력 운동 시 운동 효과를 극대화할 수 있게 된다. 따라서 본 실시예에 따른 레그 프레스 장치(100)를 이용하면, 여러 사용자 층, 즉, 일반인, 운동선수, 재활치료가 필요한 환자 등에 적합한 최적의 하지 근력 운동 프로그램을 계획하고 수행할 수 있다. As such, the control unit 140 according to the present embodiment implements various exercise loads through the load generation unit 120 according to the operation mode, and the user pushes the force plate 111 to the various exercise stimuli by such exercise loads. By receiving this, it is possible to maximize the exercise effect during strength training. Therefore, by using the leg press device 100 according to the present embodiment, it is possible to plan and execute an optimal lower extremity strength exercise program suitable for various user layers, that is, the general public, athletes, patients in need of rehabilitation treatment.

이상과 같이, 본 실시예에 따른 레그 프레스 장치(100)는, 변위 측정 센서(134)에서 측정된 탄성부재(133)의 변위를 이용하여 탄성 연결부(130)에 작용하는 상호 힘 Fh를 연산하고, 상기 연산된 상호 힘 Fh를 기초로 하여 부하 생성부(120)가 다양한 운동 부하를 생성하도록 제어함으로써, 하지 근력 운동 시 운동 효과를 향상시킬 수 있게 된다. As described above, the leg press apparatus 100 according to the present embodiment calculates the mutual force Fh acting on the elastic connecting portion 130 by using the displacement of the elastic member 133 measured by the displacement measuring sensor 134. By controlling the load generating unit 120 to generate various exercise loads based on the calculated mutual force Fh, it is possible to improve the exercise effect during the lower extremity strength exercise.

아울러, 본 실시예에 따른 레그 프레스 장치(100)는, 상호 힘 Fh을 구하기 위해 고가의 힘 센서를 사용하는 대신에, 간단한 구조의 변위 측정 센서(134)를 이용하기 때문에, 제조비용을 줄일 수 있고, 그 간단한 구조로 인해 레그 프레스 장치(100)의 유지, 보수도 유리하게 된다.In addition, since the leg press apparatus 100 according to the present embodiment uses the displacement measuring sensor 134 having a simple structure instead of using an expensive force sensor to obtain the mutual force Fh, the manufacturing cost can be reduced. Due to the simple structure, maintenance and repair of the leg press device 100 is also advantageous.

본 발명의 일 측면들은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.While aspects of the present invention have been described with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings, this is merely exemplary, and various modifications and equivalent other embodiments are possible from those skilled in the art. You will understand the point. Accordingly, the true scope of protection of the invention should be defined only by the appended claims.

본 발명의 일 측면에 의하면, 레그 프레스 장치를 제조하거나 이용하는 산업에 적용될 수 있다. According to one aspect of the invention, it can be applied to the industry for manufacturing or using the leg press device.

100: 레그 프레스 장치 110: 힘 작용부
120: 부하 생성부 130: 탄성 연결부
140: 제어부 150: 메인 프레임부
100: leg press device 110: force acting portion
120: load generation unit 130: elastic connection
140: control unit 150: main frame unit

Claims (6)

  1. 사용자의 힘이 작용되는 힘 작용판과, 상기 힘 작용판에 연결된 힘 작용 연결부를 구비한 힘 작용부;
    상기 힘 작용부에 작용하는 부하를 생성하는 부하 생성부;
    상기 힘 작용부와 상기 부하 생성부를 연결하는 탄성 연결부; 및
    상기 부하 생성부를 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 탄성 연결부는,
    상기 힘 작용 연결부와 상기 부하 생성부 중 어느 하나에 연결되는 연결 프레임;
    상기 힘 작용 연결부와 상기 부하 생성부 중 다른 하나에 연결되는 평형부재;
    일 측이 상기 연결 프레임의 내면에 접촉하며, 타 측은 상기 평형부재에 접촉하며, 상기 연결 프레임의 내부에 수용된 복수개의 탄성부재; 및
    상기 탄성부재의 변위를 측정하는 변위 측정 센서를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 측정된 탄성부재의 변위를 이용하여 상기 탄성 연결부에 작용하는 상호 힘을 연산하고 상기 연산된 상호 힘을 기초로 상기 부하 생성부가 부하를 생성하도록 하여 상기 생성된 부하가 상기 힘 작용판에 작용하는 레그 프레스 장치.
    A force acting portion having a force acting plate to which a user's force is applied and a force acting connection portion connected to the force acting plate;
    A load generation unit generating a load acting on the force action unit;
    An elastic connecting portion connecting the force acting portion and the load generating portion; And
    A control unit for controlling the load generation unit,
    The elastic connection portion,
    A connection frame connected to any one of the force action connecting portion and the load generating portion;
    A balancing member connected to the other of the force-operated connection part and the load generation part;
    One side is in contact with the inner surface of the connection frame, the other side is in contact with the balance member, a plurality of elastic members accommodated in the connection frame; And
    It includes a displacement measuring sensor for measuring the displacement of the elastic member,
    The controller calculates a mutual force acting on the elastic connector by using the measured displacement of the elastic member, and causes the load generator to generate a load based on the calculated mutual force so that the generated load acts as the force. Leg press device acting on the plate.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부하 생성부는, 유압 또는 공압에 의해 작동되는 레그 프레스 장치.
    The method of claim 1,
    The load generating unit is a leg press device which is operated by hydraulic or pneumatic.
  3. 삭제delete
  4. 제1항에 있어서,
    상기 변위 측정 센서는 상기 연결 프레임과 상기 평형부재 사이의 거리의 변화량을 이용하여 상기 탄성부재의 변위를 측정하는 레그 프레스 장치.
    The method of claim 1,
    The displacement measuring sensor is a leg press device for measuring the displacement of the elastic member using the amount of change in the distance between the connecting frame and the balance member.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 연산된 상호 힘을 기초로 어드미턴스 모델을 설정하고, 상기 설정된 어드미턴스 모델을 이용하여 상기 부하 생성부가 부하를 생성하도록 하는 레그 프레스 장치.
    The method of claim 1,
    The control unit is configured to set an admittance model based on the calculated mutual force, and the load generation unit to generate a load using the set admittance model.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 어드미턴스 모델은 복수개의 인자들을 포함하여 수립되어 있고,
    상기 인자들의 값들 중 적어도 하나는 상기 제어부에 입력되고,
    상기 제어부는, 상기 입력된 인자의 값에 따라 상기 부하 생성부가 부하를 생성하도록 하는 레그 프레스 장치.
    The method of claim 5,
    The admittance model is established to include a plurality of factors,
    At least one of the values of the factors is input to the controller,
    The control unit is a leg press device for causing the load generation unit to generate a load in accordance with the value of the input factor.
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