KR102270313B1 - training apparatus and operation method thereof - Google Patents
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Abstract
트레이닝 장치 및 이의 동작 방법이 개시된다. 트레이닝 장치는 와이어; 상기 와이어에 가해지는 외력에 의해 제1 방향으로 회전하는 회전부; 상기 와이어의 장력을 측정하는 센서; 상기 회전부의 일측에 결합되며, 상기 회전부의 회전에 따라 역기전력을 발생하는 역기전력 생성부; 및 상기 측정된 와이어의 장력(F) 또는 기설정된 장력에 따라 상기 역기전력 생성부에 작용하는 저항 또는 임피던스를 변화시키는 제어 모듈을 포함한다. A training apparatus and a method of operating the same are disclosed. The training device includes a wire; a rotating part rotating in a first direction by an external force applied to the wire; a sensor for measuring the tension of the wire; a counter electromotive force generating unit coupled to one side of the rotating unit and generating a counter electromotive force according to the rotation of the rotating unit; and a control module for changing the resistance or impedance acting on the counter electromotive force generator according to the measured tension F of the wire or a preset tension.
Description
본 발명은 트레이닝 장치 및 이의 동작 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a training apparatus and a method of operating the same.
종래의 근력 운동 기구들은 추 등을 이용하여 사용자에게 운동 부하와 같은 저항력을 생성하여 사용자에게 제공한다. 한편, 최근에는 전자기력에 기초한 모터 등을 통해 저항력을 생성하여 사용자에게 제공하는 근력 운동 기구가 개발되었다. 이 때, 종래의 전자기력을 이용한 근력 운동 기구는 사용자가 외력을 가하는 방향과 반대 방향으로 저항력을 생성한다. Conventional strength exercise equipment generates a resistance force such as an exercise load to the user by using a weight, etc., and provides it to the user. On the other hand, recently, a strength exercise device that generates a resistance force through a motor based on electromagnetic force and provides it to a user has been developed. At this time, the conventional muscle strength exercise equipment using electromagnetic force generates a resistance force in a direction opposite to the direction in which the user applies the external force.
그러나, 종래의 전자기력을 이용한 근력 운동 기구는 상기한 반대 방향으로 생성되는 저항력으로 인해 사용자가 이질감을 느끼는 문제점이 존재한다. However, there is a problem in that the user feels a sense of heterogeneity due to the resistance force generated in the opposite direction to the conventional strength exercise equipment using electromagnetic force.
본 발명은 운동하는 사람과 기구 사이에 상호 작용하는 힘을 계측하여 저항력을 발생함으로써 운동하는 동안 원하는 역기전력 프로파일을 생성할 수 있는 트레이닝 장치 및 이의 동작 방법을 제공하기 위한 것이다. An object of the present invention is to provide a training apparatus capable of generating a desired back EMF profile during exercise by measuring a force interacting between a person exercising and a device and generating a resistance force, and an operating method thereof.
또한, 본 발명은 운동 중 급격한 속도 변화에 무관하게 역기전력을 조절하는 것이 가능하여 근골격계 부상을 예방할 수 있는 트레이닝 장치 및 이의 동작 방법을 제공하기 위한 것이다. Another object of the present invention is to provide a training apparatus capable of preventing musculoskeletal injuries by controlling the back electromotive force regardless of a sudden speed change during exercise, and an operating method thereof.
본 발명의 일 측면에 따르면, 운동하는 사람과 기구 사이에 상호 작용하는 힘을 계측하여 역기전력을 발생함으로써 운동하는 동안 원하는 역기전력 프로파일을 생성할 수 있는 트레이닝 장치가 제공된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a training apparatus capable of generating a desired back EMF profile during exercise by generating a back EMF by measuring a force interacting between an exercising person and a device.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 와이어; 상기 와이어에 가해지는 외력에 의해 제1 방향으로 회전하는 회전부; 상기 와이어의 장력을 측정하는 센서; 상기 회전부의 일측에 결합되며, 상기 회전부의 회전에 따라 역기전력을 발생하는 역기전력 생성부; 및 상기 측정된 와이어의 장력(F) 또는 기설정된 장력에 따라 상기 역기전력 생성부에 작용하는 저항 또는 임피던스를 변화시키는 제어 모듈을 포함하는 트레이닝 장치가 제공될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a wire; a rotating part rotating in a first direction by an external force applied to the wire; a sensor for measuring the tension of the wire; a counter electromotive force generating unit coupled to one side of the rotating unit and generating a counter electromotive force according to the rotation of the rotating unit; and a control module for changing the resistance or impedance acting on the counter electromotive force generator according to the measured tension (F) or a preset tension of the wire may be provided.
상기 회전부의 타측에 결합되되, 상기 와이어에 가해진 외력 제거시 상기 와이어를 상기 회전부에 감기도록 제2 방향으로 회전하는 복원부를 더 포함할 수 있다. Doedoe coupled to the other side of the rotating part, when the external force applied to the wire is removed, it may further include a restoring part rotating in a second direction to wind the wire to the rotating part.
상기 회전부, 상기 역기전력 생성부 및 상기 복원부는 샤프트 결합될 수 있다. The rotating unit, the counter electromotive force generating unit, and the restoring unit may be shaft-coupled.
상기 제어 모듈은, 상기 장력(F)이 일정하게 유지되도록 상기 저항 또는 상기 임피던스를 가변시킬 수 있다. The control module may vary the resistance or the impedance so that the tension F is constantly maintained.
상기 회전부는 엔코더를 더 포함하되, 상기 제어 모듈은, 상기 엔코더에 의해 측정되는 속도 및 거리 중 적어도 하나에 따라 상기 역기전력 생성부에 작용하는 저항 또는 임피던스를 가변시킬 수 있다. The rotating unit may further include an encoder, and the control module may vary a resistance or an impedance acting on the back electromotive force generating unit according to at least one of a speed and a distance measured by the encoder.
상기 속도가 한계 속도 이전인 경우, 상기 제어 모듈은 상기 와이어 장력(F)이 증가하도록 상기 저항 또는 임피던스를 가변시키며, 상기 속도가 한계 속도를 초과하는 경우 상기 와이어의 장력(F)를 유지하도록 상기 저항 또는 상기 임피던스를 가변시킬 수 있다.When the speed is before the limit speed, the control module changes the resistance or impedance to increase the wire tension F, and maintains the wire tension F when the speed exceeds the limit speed The resistance or the impedance can be varied.
상기 제어 모듈은 상기 거리에 따라 상기 와이어의 장력(F)이 가변되도록 상기 저항 또는 상기 임피던스를 조절할 수 있다. The control module may adjust the resistance or the impedance so that the tension (F) of the wire varies according to the distance.
상기 제어 모듈은 상기 와이어가 당겨진 거리에 무관하게 상기 와이어의 장력(F)이 일정하게 유지되도록 상기 저항 또는 상기 임피던스를 조절할 수 있다. The control module may adjust the resistance or the impedance so that the tension (F) of the wire is constantly maintained regardless of the distance to which the wire is pulled.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 외력에 의해 회전하는 회전부; 상기 회전부의 회전에 따라 역기전력을 발생하는 역기전력 생성부; 및 상기 역기전력 생성부의 동작을 제어하는 제어 모듈을 더 포함하되, 상기 제어 모듈은 상기 외력에 따른 상기 회전부의 회전 속도에 따라 상기 역기전력 생성부에 작용하는 저항 또는 임피던스를 조절하는 것을 특징으로 하는 트레이닝 장치가 제공될 수 있다. According to another embodiment of the present invention, a rotating part rotating by an external force; a counter electromotive force generating unit generating a counter electromotive force according to the rotation of the rotating unit; and a control module for controlling the operation of the counter electromotive force generator, wherein the control module adjusts resistance or impedance acting on the counter electromotive force generator according to the rotation speed of the rotating part according to the external force. may be provided.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 외력에 의해 회전하는 회전부; 상기 회전부의 회전에 따라 역기전력을 발생하는 역기전력 생성부; 및 상기 역기전력 생성부의 동작을 제어하는 제어 모듈을 더 포함하되, 상기 제어 모듈은 상기 외력에 따른 상기 회전부의 회전 거리에 따라 상기 역기전력 생성부에 작용하는 저항 또는 임피던스를 조절하는 것을 특징으로 하는 트레이닝 장치가 제공될 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the rotating part rotates by an external force; a counter electromotive force generating unit generating a counter electromotive force according to the rotation of the rotating unit; and a control module for controlling the operation of the back electromotive force generator, wherein the control module adjusts resistance or impedance acting on the back electromotive force generator according to the rotation distance of the rotating part according to the external force. may be provided.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 운동하는 사람과 기구 사이에 상호 작용하는 힘을 계측하여 역기전력을 발생함으로써 운동하는 동안 원하는 역기전력 프로파일을 생성할 수 있는 트레이닝 장치의 동작 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of operating a training apparatus capable of generating a desired back EMF profile during exercise by generating a back EMF by measuring a force interacting between an exercising person and a device.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 트레이닝 장치의 동작 방법에 있어서, 와이어에 가해지는 외력에 의해 제1 방향으로 회전부가 회전하는 단계; 상기 회전부의 회전에 따라 역기전력을 생성하는 단계; 상기 와이어의 장력(F)을 측정하는 단계; 및 상기 측정된 와이어의 장력(F) 또는 기설정된 장력에 따라 상기 역기전력 생성에 작용하는 저항 또는 임피던스를 조절하는 단계를 포함하는 트레이닝 장치의 동작 방법이 제공될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, in the operating method of the training apparatus, the step of rotating the rotating unit in a first direction by an external force applied to the wire; generating a counter electromotive force according to the rotation of the rotating part; measuring the tension (F) of the wire; and adjusting the resistance or impedance acting on the counter electromotive force generation according to the measured tension (F) or a preset tension of the wire.
상기 회전부의 회전 속도 및 상기 와이어의 이동 거리 중 적어도 하나를 측정하는 단계를 더 포함하되, 상기 저항 또는 임피던스를 조절하는 단계는, 상기 회전 속도의 변화에 따라 상기 와이어의 장력(F)이 변화되도록 상기 저항 또는 임피던스를 조절할 수 있다. Further comprising the step of measuring at least one of the rotational speed and the moving distance of the wire of the rotating part, the step of adjusting the resistance or impedance, so that the tension (F) of the wire is changed according to the change in the rotational speed The resistance or impedance may be adjusted.
상기 저항 또는 임피던스를 조절하는 단계는, 상기 거리에 따라 상기 와이어의 장력(F)이 변화되도록 상기 저항 또는 임피던스를 조절할 수 있다. The adjusting of the resistance or impedance may include adjusting the resistance or impedance so that the tension (F) of the wire is changed according to the distance.
본 발명의 일 실시예에 따른 트레이닝 장치 및 이의 동작 방법을 제공함으로써, 운동하는 사람과 기구 사이에 상호 작용하는 힘을 계측하여 역기전력을 발생함으로써 운동하는 동안 원하는 역기전력 프로파일을 생성할 수 있다. By providing a training apparatus and an operating method thereof according to an embodiment of the present invention, it is possible to generate a desired back EMF profile during exercise by generating a back EMF by measuring a force interacting between an exercising person and an instrument.
또한, 본 발명은 운동 중 급격한 속도 변화에 무관하게 역기전력을 조절하는 것이 가능하여 근골격계 부상을 예방할 수도 있다. In addition, the present invention can prevent musculoskeletal injuries because it is possible to control the back electromotive force regardless of a sudden speed change during exercise.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 트레이닝 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 트레이닝 장치를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 트레이닝 장치의 일부 단면도를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 모듈의 구성을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 트레이닝 장치의 동작 과정을 나타낸 순서도.1 is a block diagram schematically showing an internal configuration of a training apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a view showing a training apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a view showing a partial cross-sectional view of the training apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing the configuration of a control module according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating an operation process of a training apparatus according to an embodiment of the present invention.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.As used herein, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as “consisting of” or “comprising” should not be construed as necessarily including all of the various components or various steps described in the specification, some of which components or some steps are It should be construed that it may not include, or may further include additional components or steps. In addition, terms such as "...unit" and "module" described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software, or a combination of hardware and software. .
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 트레이닝 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 트레이닝 장치를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 트레이닝 장치의 일부 단면도를 도시한 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 모듈의 구성을 도시한 도면이다. 1 is a block diagram schematically illustrating an internal configuration of a training apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram illustrating a training apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram of the present invention It is a view showing a partial cross-sectional view of a training apparatus according to an embodiment, and FIG. 4 is a diagram showing the configuration of a control module according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 트레이닝 장치(100)는 와이어(101), 복원부(110), 회전부(120), 역기전력 생성기(130), 힘센서(140) 및 제어 모듈(150)을 포함하여 구성된다. 1 and 2 , the
와이어(101)는 회전부(120)에 감긴 상태로 일단이 외부로 돌출된다. 보다 상세하게, 와이어(101)는 회전부(120)에 감긴 후 센서(140)를 통과하여 일단이 외부로 출력될 수 있다. 이에 따라, 사람은 와이어(101)에 외력을 가하여 당김으로써 회전부(120)을 회전시킬 수 있다. 이때, 와이어(101)가 통과되는 센서(140)에 의해 와이어(101)에 가해지는 장력(F)가 측정될 수 있다. One end of the
회전부(120)에서 출력된 와이어(101)는 복수의 풀리 부재를 통해 외부로 출력될 수 있다. 센서(140)는 풀리 부재의 하부에 로드셀 등의 형태로 구현될 수 있다. The
보다 상세히 설명하면, 회전부(120)에서 출력된 와이어(101)는 제1 풀리(141), 제2 풀리(142) 및 제3 풀리(143)를 통과하여 외부로 출력될 수 있다. 제1 풀리(141) 및 제3 풀리(143)는 제2 풀리(142)의 양측면에 배치될 수 있다. In more detail, the
센서(140)는 지지부재에 의해 상측으로부터 가해지는 힘을 측정할 수 있다. 따라서, 지지부재는 센서(140)를 가압하도록 센서(140)의 상부에 연결될 수 있다. 제1 풀리(141) 및 제3 풀리(143)는 제2 풀리(142)의 양측면에 배치되며, 와이어(101)가 제2 풀리(142)를 통과하여 가압되는 힘 측정이 가능하도록 와이어(101)가 일정각 꺽인 상태를 유지시키는 역할을 한다. 회전부(120)에서 출력된 와이어는 제1 풀리(141)에 의해 일정각 꺽인 상태로 제2 풀리(142)에 결합되며, 제2 풀리(142)를 통과한 와이어(101)는 제3 풀리(143)에 의해 다시금 일정각 꺽인 상태로 외부로 출력되게 된다. 이로 인해, 사람이 와이어(101)에 외력을 가하여 당기는 경우 와이어(101)에 가해진 외력이 센서(140)에 의해 측정될 수 있다. The
회전부(120)의 일측에는 복원부(110)가 위치되며, 회전부(120)의 타측에는 역기전력 생성기(130)가 위치될 수 있다. 여기서, 회전부(120), 복원부(110) 및 역기전력 생성기(130)는 샤프트 결합될 수 있다. The
따라서, 와이어(101)에 외력이 가해짐에 따라 회전부가 회전하는 경우, 복원부(110) 및 역기전력 생성기(130)도 함께 작동될 수 있다. 즉, 회전부(120)의 회전에 상응하여 복원부(110)는 반대 방향으로의 힘을 유지하며, 회전부(120)을 원래 상태로 복원하도록 작동될 수 있다. Accordingly, when the rotating unit rotates as an external force is applied to the
예를 들어, 와이어(101)에 외력이 가해짐에 따라 회전부(120)이 제1 방향으로 회전하는 경우, 복원부(110)는 제1 방향의 반대 방향인 제2 방향으로으로의 복원력을 가지며, 와이어(101)에 가해지는 외력이 제거되는 경우, 복원력에 의해 제2 방향으로 회전부(120)을 회전시킬 수 있다. 이로 인해, 와이어(101)에 외력이 가해짐에 따라 회전부(120)에서 풀린 길이만큼 복원부(110)에 의해 와이어(101)가 회전부(120)에 감기게 된다. For example, when the rotating
이러한 복원부(110)는 예를 들어, 되감기 스프링으로 구현될 수 있다. 따라서, 사람이 와이어(101)에 가하는 외력에 의해 회전부(120)이 회전하는 회전 방향과 반대 방향으로 되감기 스프링이 감기게 된다. 되감기 스프링은 와이어(101)에 외력이 제거되면(즉, 사람이 와이어(101)에 힘을 가하지 않으면) 복원력에 의해 풀리게 된다. 복원부(즉, 되감기 스프링)과 회전부(120)이 샤프트 결합되어 있으므로 복원력에 의해 되감기 스프링이 풀림에 따라 회전부(120)의 회전 방향과 반대 방향으로 회전부(120)이 회전하게 되며, 이로 인해 와이어(101)가 다시금 회전부(120)에 감기게 된다. The
회전부(120)의 타측면에는 역기전력 생성기(130)가 결합된다. 역기전력 생성기(130)는 회전부(120)의 회전 운동에 기초하여 역기전력을 생성한다. A counter
도 3에는 역기전력 생성기(130)의 구성이 도시되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 역기전력 생성기(130)는 회전자(310), 자석(320), 코일(330) 및 고정자(340)를 포함하여 구성된다. 3 shows the configuration of the back
와이어(101)에 외력이 가해짐에 따라 회전부(120)이 회전하는 경우, 샤프트 결합된 역기전력 생성기(130)의 회전자(310)의 회전에 따라 자석(320)이 각속도(w)로 회전됨에 따라 코일(330)에 역기전력과 전류가 발생한다. When the
이러한 역기전력()은 회전부(120)의 회전 속도 또는 와이어(101)를 당기는 속도에 비례하여 발생된다. This back electromotive force ( ) is generated in proportion to the rotational speed of the
이를 수학식으로 나타내면, 수학식 1과 같다. If this is expressed as an equation, it is the same as in Equation 1.
여기서, 는 회전부의 반지름을 나타내며, 는 사람이 줄을 당기는 속도를 나타낸다. here, represents the radius of the rotating part, represents the speed at which a person pulls the string.
또한, 전류(i)는 역기전력 생성기(130)에 작용하는 저항을 R이라 할 때, 수학식 2와 같이 계산될 수 있다. In addition, the current i can be calculated as in Equation 2 when the resistance acting on the counter
또한, 사람이 와이어(101)에 가하는 외력(F)-즉, 와이어(101)의 장력(F)-은 회전부(120)의 반지름을 r이라 하고, 역기전력 생성기(130)의 자속밀도를 B라하며, 코일의 전체 길이를 L이라 할 때, 수학식 3과 같이 계산될 수 있다. In addition, the external force (F) applied by a person to the wire 101 - that is, the tension (F) of the wire 101 - is the radius of the
수학식 3에 수학식 2를 대입하면, 수학식 3은 수학식 4와 같이 다시 나타낼 수 있다. By substituting Equation 2 into Equation 3, Equation 3 can be expressed as Equation 4 again.
결과적으로, 와이어의 장력(F)는 회전부의 회전 속도(), 와이어를 당기는 속도()에 비례하며, 저항(R)에 반비례하는 것을 알 수 있다. 이를 수학식으로 다시 정리하면, 수학식 5와 같다. As a result, the tension (F) of the wire depends on the rotation speed ( ), the speed at which the wire is pulled ( ) and inversely proportional to the resistance (R). If this is rearranged into Equation, Equation 5 is obtained.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 트레이닝 장치(100)는 와이어(101)의 장력(F)에 따라 역기전력 생성기(130)에 작용하는 저항(R)을 가변하여 원하는 역기전력 프로파일을 생성할 수 있다. 여기서, 와이어(101)의 장력(F)는 기설정된 장력일 수도 있으며, 센서(140)에 의해 측정된 장력(F)일 수도 있다. 본 명세서에서 별도의 설명이 없더라도 와이어의 장력은 기설정된 장력이거나 측정된 장력으로 확장 해석되어야 할 것이다. Accordingly, the
또한, 역기전력 생성기(130)에 의해 생성된 전류(i)는 저장될 수도 있다. 생성된 전류(i)는 트레이닝 장치(100)의 내부 구성 요소들 중 일부의 전력원으로 공급될 수도 있다. In addition, the current i generated by the counter
제어 모듈(150)은 본 발명의 일 실시예에 따른 트레이닝 장치(100)의 내부 구성 요소들(예를 들어, 회전부(120), 센서(140), 역기전력 생성기(130) 등)을 제어하기 위한 수단이다. The
이러한 제어 모듈(150)은 회전부(120)으로부터 와이어(101)에 가해진 외력에 상응하는 회전 속도 및 거리 중 적어도 하나를 획득할 수 있다. The
즉, 회전부(120)은 엔코더(미도시)를 구비할 수 있으며, 엔코더를 통해 회전부(120)의 회전 속도 및 와이어(101)의 거리를 각각 측정할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 회전부(120)에 엔코더를 구비하는 것을 가정하여 이를 중심으로 설명하나, 제2 풀리에 엔코더가 구비될 수도 있다. That is, the
제어 모듈(150)은 와이어의 장력(F)에 따라 역기전력 생성기(130)에 작용하는 저항 또는 임피던스를 조절할 수 있다. The
이를 위해, 제어 모듈(150)은 도 4에 도시된 바와 같이, 능동 전류 소모 소자(410)와 제어 유닛(420)을 포함할 수 잇다. 능동 전류 소모 소자(410)는 스위칭 증폭기(411) 및 저항(R)(413)을 포함하여 구성된다. 스위칭 증폭기(411)의 온/오프 시간을 조절함에 따라 등가 저항(R)이 가변될 수 있다. 따라서, 제어 모듈(150)은 와이어의 장력(F)에 따라 스위칭 증폭기(411)의 온/오프 시간을 조절하여 등가저항(R)을 변화시킬 수 있다. To this end, the
본 발명의 일 실시예에서는 스위칭 증폭기(411)의 온/오프 시간을 조절하여 등가 저항(R)을 가변시키는 것을 가정하여 이를 중심으로 설명하고 있으나, 디지털 저항으로 구현될 수도 있음은 당연하다. In one embodiment of the present invention, it is assumed that the equivalent resistance (R) is varied by adjusting the on/off time of the switching
예를 들어, 제어 모듈(150)은 와이어의 장력(F)가 일정하게 유지되도록 역기전력 생성기(130)에 작용하는 저항 또는 임피던스를 조절할 수 있다. 즉, 와이어의 장력(F)에 따라 역기전력 생성기(130)에 의해 발생되는 역기전력이 변할 수 있다. 따라서, 와이어의 장력(F)를 일정하게 유지하기 위해, 제어 모듈(150)은 역기전력 생성기(130)에 작용하는 등가 저항(R)을 변화시킴으로써 와이어의 장력(F)가 일정하게 유지되도록 제어할 수 있다. For example, the
다른 예를 들어, 제어 모듈(150)은 와이어의 속도 변화에 따라 등가 저항을 가변시킬 수도 있다. As another example, the
예를 들어, 회전부(120) 또는 제2 풀리(142)에 구비된 엔코더로부터 실시간 획득되는 속도 변화에 따라 제어 모듈(150)은 역기전력 생성기(130)에 작용하는 등가 저항을 가변시킬 수도 있다. 운동자가 급격하게 속도를 올리는 동작에서 저항과 장력(F)가 동시에 증가하는 경우 인체 근골격계에 무리가 가해져 부상이 발생할 가능성이 높아지는데, 이를 사전에 차단할 수 있는 이점이 있다. For example, the
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 트레이닝 장치(100)는 급격한 속도 변화와 무관하게 역기전력 생성기(130)에서 발생되는 역기전력을 조절할 수 있어 근골격계 부상을 예방할 수 있는 이점이 있다. That is, the
또 다른 예를 들어, 제어 모듈(150)은 엔코더를 통해 획득되는 속도를 이용하여 한계 속도에 도달할때까지 와이어 장력(F)가 증가하도록 조절한 후 한계 속도에 도달한 후에는 와이어 장력(F)가 일정하게 유지되도록 등가 저항(R)을 조절할 수도 있다. As another example, the
또 다른 예를 들어, 제어 모듈(150)은 엔코더를 통해 와이어(101)가 당겨진 거리를 획득할 수 있으므로, 거리에 상응하여 와이어 장력(F)를 가변시킬 수도 있다. For another example, since the
예를 들어, 제1 기준 길이 이내에서 와이어(101)가 당겨지는 경우, 제어 모듈(150)은 와이어 장력(F)을 증가시키도록 조절할 수도 있다. 그러나, 제1 기준 길이를 초과하는 경우, 제어 모듈(150)은 와이어 장력(F)이 증가하지 않도록 조절할 수도 있다. For example, when the
이를 통해, 제어 모듈(150)은 운동자가 일정 길이 이내로 와이어를 당기는 경우에는 와이어 장력(F)가 증가하도록 하며, 일정 길이를 초과하여 당기는 경우 운동자의 인체 보호를 위해 와이어의 장력(F)을 유지하거나 소폭 감소하도록 와이어 장력(F)를 조절할 수도 있다. Through this, the
물론, 제어 모듈(150)은 와이어가 당겨진 길이에 무관하게 와이어 장력(F)을 일정하게 유지하도록 등가 저항 또는 임피던스를 가변시킬 수도 있음은 당연하다. Of course, it is natural that the
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 트레이닝 장치(100)는 시시각각 변하는 와이어의 동작 위치에 따라 역기전력을 달리 부여할 수 있다. 이를 통해, 운동자의 개선이 필요한 동작 위치의 집중 훈련이 가능하도록 할 수도 있다. That is, the
또한, 도 1에는 별도로 도시되어 있지 않으나, 트레이닝 장치(100)는 운동 레벨 등을 입력받기 위한 별도의 입력 인터페이스를 더 구비할 수도 있다. 설정된 운동 레벨에 상응하여 제어 모듈(150)은 와이어 장력(F)을 일정하게 유지할 수 있도록 등가 저항 또는 임피던스를 가변시킬 수 있음은 당연하다. In addition, although not shown separately in FIG. 1 , the
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 트레이닝 장치의 동작 과정을 나타낸 순서도이다. 5 is a flowchart illustrating an operation process of a training apparatus according to an embodiment of the present invention.
단계 510에서 트레이닝 장치(100)는 와이어에 가해지는 외력에 따른 역기전력을 발생한다. In
단계 515에서 트레이닝 장치(100)는 와이어에 가해지는 외력에 상응하여 속도 또는 거리를 측정한다. In
단계 520에서 트레이닝 장치(100)는 속도 또는 거리에 상응하여 와이어 장력(F)을 변화시킨다. In
트레이닝 장치(100)는 와이어에 가해지는 속도 또는 거리에 상응하여 와이어의 장력(F)를 변화시키되, 일정 속도 또는 일정 거리를 초과하는 경우 와이어 장력(F)가 일정하게 유지되도록 저항 또는 임피던스를 가변시킬 수 있다. The
본 발명의 실시 예에 따른 장치 및 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야 통상의 기술자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.The apparatus and method according to an embodiment of the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions recorded on the computer readable medium may be specially designed and configured for the present invention or may be known and available to those skilled in the computer software field. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floppy disks. - Includes magneto-optical media and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.
이제까지 본 발명에 대하여 그 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, the present invention has been looked at focusing on the embodiments thereof. Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is indicated in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the present invention.
100: 트레이닝 장치
101: 와이어
110: 복원부
120: 회전부
130: 역기전력 생성기
140: 센서
150: 제어 모듈100: training device
101: wire
110: restoration unit
120: rotating part
130: back electromotive force generator
140: sensor
150: control module
Claims (13)
상기 와이어에 가해지는 외력에 의해 제1 방향으로 회전하는 회전부-상기 회전부는 엔코더를 포함함;
상기 와이어의 장력을 측정하는 센서;
상기 회전부의 일측에 결합되며, 상기 회전부의 회전에 따라 역기전력을 발생하는 역기전력 생성부; 및
상기 엔코더에 의해 측정된 속도와 거리, 및 상기 측정된 와이어의 장력(F)에 따라 상기 역기전력 생성부에 작용하는 저항 또는 임피던스를 변화시키는 제어 모듈을 포함하되,
상기 제어 모듈은,
상기 속도가 한계 속도 이전이고, 상기 거리가 기준 거리 이내이면, 상기 와이어 장력(F)가 증가하도록 상기 역기전력 생성부에 작용하는 저항 또는 임피던스를 가변시키고, 상기 속도가 한계 속도를 초과하고 상기 거리가 기준 거리를 초과하면 상기 와이어의 장력(F)를 유지하도록 상기 역기전력 생성부에 작용하는 저항 또는 임피던스를 가변시키는 것을 특징으로 하는 트레이닝 장치.
wire;
a rotating unit rotating in a first direction by an external force applied to the wire-the rotating unit includes an encoder;
a sensor for measuring the tension of the wire;
a counter electromotive force generating unit coupled to one side of the rotating unit and generating counter electromotive force according to the rotation of the rotating unit; and
A control module for changing the resistance or impedance acting on the counter electromotive force generator according to the speed and distance measured by the encoder, and the measured tension (F) of the wire,
The control module is
If the speed is before the limit speed and the distance is within the reference distance, the resistance or impedance acting on the back electromotive force generator is varied to increase the wire tension (F), the speed exceeds the limit speed and the distance is When the reference distance is exceeded, the training device, characterized in that for varying the resistance or impedance acting on the counter electromotive force generating unit to maintain the tension (F) of the wire.
상기 회전부의 타측에 결합되되, 상기 와이어에 가해진 외력 제거시 상기 와이어를 상기 회전부에 감기도록 제2 방향으로 회전하는 복원부를 더 포함하는 트레이닝 장치.
According to claim 1,
Doedoe coupled to the other side of the rotating unit, training apparatus further comprising a restoration unit rotating in a second direction to wind the wire to the rotating unit when the external force applied to the wire is removed.
상기 회전부, 상기 역기전력 생성부 및 상기 복원부는 샤프트 결합되는 것을 특징으로 하는 트레이닝 장치.
3. The method of claim 2,
The rotating unit, the back electromotive force generating unit and the restoration unit are shaft-coupled training apparatus.
상기 제어 모듈은,
상기 장력(F)이 일정하게 유지되도록 상기 저항 또는 상기 임피던스를 가변시키는 것을 특징으로 하는 트레이닝 장치.
According to claim 1,
The control module is
Training apparatus, characterized in that for varying the resistance or the impedance so that the tension (F) is maintained constant.
상기 제어 모듈은 상기 거리 또는 상기 속도에 따라 상기 와이어의 장력(F)이 가변되도록 상기 저항 또는 상기 임피던스를 조절하는 것을 특징으로 하는 트레이닝 장치.
According to claim 1,
The control module is a training device, characterized in that for adjusting the resistance or the impedance so that the tension (F) of the wire varies according to the distance or the speed.
와이어에 가해지는 외력에 의해 제1 방향으로 회전부가 회전하는 단계;
상기 회전부의 회전 속도 및 상기 와이어의 이동 거리를 측정하는 단계;
상기 회전부의 회전에 따라 역기전력을 생성하는 단계;
상기 와이어의 장력(F)을 측정하는 단계; 및
상기 측정된 속도, 거리 및 와이어의 장력(F)에 따라 상기 역기전력 생성에 작용하는 저항 또는 임피던스를 조절하는 단계를 포함하되,
상기 저항 또는 임피던스를 조절하는 단계는,
상기 속도가 한계 속도 이전이고, 상기 거리가 기준 거리 이내이면, 상기 와이어 장력(F)가 증가하도록 상기 저항 또는 임피던스를 가변시키고, 상기 속도가 한계 속도를 초과하고 상기 거리가 기준 거리를 초과하면 상기 와이어의 장력(F)를 유지하도록 상기 저항 또는 임피던스를 가변시키는 것을 특징으로 하는 트레이닝 장치의 동작 방법.
In the method of operating a training device,
rotating the rotating unit in a first direction by an external force applied to the wire;
measuring the rotational speed of the rotating part and the moving distance of the wire;
generating a counter electromotive force according to the rotation of the rotating part;
measuring the tension (F) of the wire; and
Comprising the step of adjusting the resistance or impedance acting on the counter electromotive force generation according to the measured speed, distance, and the tension (F) of the wire,
The step of adjusting the resistance or impedance comprises:
If the speed is before the limit speed and the distance is within a reference distance, the resistance or impedance is varied to increase the wire tension (F), and if the speed exceeds the limit speed and the distance exceeds the reference distance, the Method of operating a training device, characterized in that for varying the resistance or impedance to maintain the tension (F) of the wire.
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100233664A1 (en) | 2009-03-10 | 2010-09-16 | Sol Wroclawsky | Speed indicating apparatus |
US20180021616A1 (en) * | 2016-07-25 | 2018-01-25 | Ript Labs, Inc. | Digital strength training |
US20180361189A1 (en) | 2017-06-20 | 2018-12-20 | Purdue Research Foundation | Strength and endurance training system |
Family Cites Families (1)
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KR101582904B1 (en) * | 2014-02-28 | 2016-01-19 | 임원택 | Sports equipment enabling mixed exercise of stretching and vibration |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100233664A1 (en) | 2009-03-10 | 2010-09-16 | Sol Wroclawsky | Speed indicating apparatus |
US20180021616A1 (en) * | 2016-07-25 | 2018-01-25 | Ript Labs, Inc. | Digital strength training |
US20180361189A1 (en) | 2017-06-20 | 2018-12-20 | Purdue Research Foundation | Strength and endurance training system |
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