KR20090051606A

KR20090051606A - 구동속도 제어가능한 러닝머신 및 이의 제어방법

Info

Publication number: KR20090051606A
Application number: KR1020070118076A
Authority: KR
Inventors: 한민수; 이태화; 우창헌; 정재욱; 정찬희
Original assignee: 한국정보통신대학교 산학협력단
Priority date: 2007-11-19
Filing date: 2007-11-19
Publication date: 2009-05-22

Abstract

본 발명은 주행벨트를 구동하는 구동부와, 주행벨트의 주행 방향에 따라 배열되고, 소정 주기에 따라 주행벨트 상에서의 주행위치를 주기적으로 감지하는 적어도 둘 이상의 스위치로 이루어진 스위치 어레이와, 스위치 어레이에 의해 (n+1)번째 주기에 감지된 제1 위치 데이터를 수신하며, 제1 위치 데이터를 (n)번째 주기에 감지된 제2 위치 데이터와 비교하고, 비교 결과에 상응하여 구동부의 구동 속도를 제어하여 주행벨트 상에서의 주행위치를 실질적으로 일정하게 유지하도록 하는 제어부를 포함하고, 제어부는 스위치 어레이의 주행위치 감지 주기를 구동부의 구동 속도에 실질적으로 반비례하여 설정하는 구동속도 제어가능한 러닝머신을 개시한다.

본 발명에 의하면, 스위치 어레이에 의한 주행위치 검출방법을 이용하여 러너의 정확한 위치와 보폭을 산출함으로써, 러닝머신의 구동속도를 러너의 주행속도와 실질적으로 일치하도록 제어하여 러너의 운동시 편리성을 도모할 수 있는 이점이 있다.

러닝머신(Treadmill), 스위치 어레이, 주행속도, 주행벨트 구동속도

Description

구동속도 제어가능한 러닝머신 및 이의 제어방법{Driving Speed-Controllable Treadmill and Method of Controlling the Same}

본 발명은 구동속도 제어가능한 러닝머신 및 이의 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선형 스위치 어레이에 의한 주행위치 검출방법을 이용하여 러너의 정확한 위치와 보폭을 검출하고 산출함으로써, 러닝머신의 주행벨트 구동속도가 러너의 주행속도와 실질적으로 일치하도록 제어할 수 있는 구동속도 제어가능한 러닝머신 및 이의 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 러닝머신에서의 주행벨트 구동속도에 대한 종래의 방식은 안전키 방식, 적외선 차단검출방식, 적외선 반사방식, 초음파 반사검출방식 또는 레이저 반사방식을 예로 들 수 있다.

우선, 안전키방식에서는, 종래의 러닝머신은 수평부와 수직부로 조립되어 수직부에 설치된 계기판의 전면부에 안전키를 장착하여 안전키와 러너를 끈으로 연결하고 러너의 운동속도가 회전벨트보다 상당히 늦어지거나 회전벨트를 이탈한 경우에 안전키가 끈으로 당겨져 빠지는 것을 이용하여 단순히 모터의 구동전원을 차단하는 구조로 되어 있다. 이에 따라, 러너가 안전키를 매달지 않고 운동을 하다가 떨어져 다치는 안전사고가 자주 발생한다. 또한, 운동속도를 조절하기 위해서는 러너가 앞으로 달려 나가 일일이 속도조절단추를 조작해야 하므로 운동기구의 속도에 러너가 속도를 맞추어 뛰어야 하는 불편함이 있다.

다음, 적외선 차단검출방식에서는, 회전벨트 가까이 적외선 차단 센서를 여러 개를 설치하여 신호의 유무에 따라서 구동모터제어를 하는 방법이 있으나 설치수량이 많아 조립이 복잡하며 원가가 올라가는 단점이 있고, 검출기가 노출되어 있어 러너의 사소한 부주위로 쉽게 고장이 날 우려가 있다.

다음, 적외선 반사방식에서는, 적외선 반사식 검출기를 수직부의 전면계기판에 설치하여 적외선을 러너를 향하여 발사하고, 러너의 몸에 걸친 의복의 표면에서 반사되는 적외선의 강도로 검출거리를 환산하여 운동위치를 검출하는 방법이 있으나, 적외선 반사강도가 의복의 재질이나 표면상태, 착용상태에 따라서 많이 변화하므로 위치검출에 실용성이 없다. 또한, 적외선 반사신호의 강도를 이용한 거리검출방법은 검출 직선성이 불량하여 전면으로부터 가까운 곳에서는 작동이 잘 되지만, 멀리 떨어진 후면으로부터의 검출 신호 강도가 매우 낮아지며, 신호대 잡음비가 떨어져서 검출능력이 저하된다.

다음, 초음파 반사검출방식에서는, 초음파를 수직부의 전면계기판에 설치하고, 러너를 향하여 초음파를 발사한 뒤에 러너의 몸에서 반사된 초음파를 증폭하여 발사한 시간으로부터 반사되어 되돌아온 시간차를 검출하는 초음파식 거리검출기가 있으나, 초음파의 특성이 공기 중에서의 감쇄가 심하여 낮은 출력으로는 60cm 내지 80cm를 넘기가 힘들며, 러너의 의복 재질이나 착용상태에 따른 반사량이 변화가 극 심하여 검출불능이 빈번하다, 또한, 막힌 공간에서는 초음파의 벽면반사로 인하여 되돌아 오는 신호의 크기와 시간이 공기 중에서 정재파를 일으켜 반사신호의 수신장애를 일으킴으로써, 러너의 위치를 오인하는 경우도 빈번하여 초음파의 송신강도를 함부로 올릴 수 없는 문제점이 있다. 또한, 연속된 초음파의 음향은 사람에게는 들리지 않지만 집에서 기르는 애완동물에게는 정서적으로 불안감을 줄 수 있다.

다음, 레이저 반사방식에서는, 수직부에서 레이저를 러너의 몸으로 발사하여 반사된 레이저를 수광 다이오드로 수신하여 반사된 시간차, 강도 또는 각도를 이용한 거리계가 있으나 레이저를 러너가 직접안구에 맞게 되면 위험하고, 약한 레이저라 하더라도 잠시 시력을 잃게 되는 문제점이 있다. 또한, 레이저를 자체를 발생하는 비용이 저렴하다 하더라도, 송수신을 하는데 소요되는 광학계의 구성비용과 송수신신호처리가 복잡하므로 가격적인 측면에서 경쟁력이 매우 낮다. 또한, 작은 각도 오차에 따른 신호 안정도가 불량하고, 진동이나 충격에도 매우 약한 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 스위치 어레이에 의한 주행위치 검출방법을 이용하여 러너의 정확한 위치와 보폭을 산출함으로써, 러닝머신의 주행벨트 구동속도가 러너의 주행속도와 실질적으로 일치하도록 제어할 수 있는 구동속도 제어가능한 러닝머신 및 이의 제어방법을 제공하는 데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일측면은 주행벨트를 구동하는 구동부와, 상기 주행벨트의 주행 방향에 따라 배열되고, 소정 주기에 따라 상기 주행벨트 상에서의 주행위치를 주기적으로 감지하는 적어도 둘 이상의 스위치로 이루어진 스위치 어레이와, 상기 스위치 어레이에 의해 (n+1)번째 주기에 감지된 제1 위치 데이터를 수신하며, 상기 제1 위치 데이터를 (n)번째 주기에 감지된 제2 위치 데이터와 비교하고, 상기 비교 결과에 상응하여 상기 구동부의 구동 속도를 제어하여 상기 주행벨트 상에서의 주행위치를 실질적으로 일정하게 유지하도록 하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 스위치 어레이의 주행위치 감지 주기를 상기 구동부의 구동 속도에 실질적으로 반비례하여 설정하는 구동속도 제어가능한 러닝머신을 제공한다.

바람직하게, 상기 제어부는, 상기 제1 위치 데이터에 의한 제1 주행위치가 상기 제2 위치 데이터에 의한 제2 주행위치보다 상기 주행벨트 상의 주행방향에 따 라 위상이 앞서 있으면 상기 (n+1)번째 주기의 구동속도보다 (n+2) 번째 주기의 상기 구동부의 구동속도를 상대적으로 증가시키며, 상기 제1 위치 데이터에 의한 제1 주행위치가 상기 제2 위치 데이터에 의한 제2 주행위치보다 상기 주행벨트 상의 주행방향에 따라 위상이 뒤져 있으면 상기 (n+1)번째 주기의 구동속도보다 (n+2)번째 주기의 상기 구동부의 구동속도를 상대적으로 감소시키고, 상기 제1 위치 데이터에 의한 제1 주행위치가 상기 제2 위치 데이터에 의한 제2 주행위치와 상기 주행벨트 상의 주행 방향에 따라 위상이 실질적으로 동일하면 상기 (n+1)번째 주기의 구동속도로 (n+2)번째 주기의 상기 구동부의 구동속도를 유지하도록 할 수 있다. 상기 제어부는, 상기 주행벨트 상의 주행방향에 따른 최전단부에 위치한 스위치의 위치로부터 상기 제1 주행위치까지의 거리가 상기 최전단부에 위치한 스위치의 위치로부터 상기 제2 주행위치까지의 거리보다 짧으면 (n+1)번째 주기의 구동속도보다 상기 (n+2)번째 주기의 상기 구동부의 구동속도를 상대적으로 증가시키며, 상기 주행벨트 상의 주행방향에 따른 최전단부에 위치한 스위치의 위치로부터 상기 제1 주행위치까지의 거리가 상기 최전단부에 위치한 스위치의 위치로부터 상기 제2 주행위치까지의 거리보다 길면 상기 (n+1)번째 주기의 구동속도보다 상기 (n+2)번째 주기의 상기 구동부의 구동속도를 상대적으로 감소시키고, 상기 주행벨트 상의 주행 방향에 따른 최전단부에 위치한 스위치의 위치로부터 상기 제1 주행위치까지의 거리와 상기 최전단부에 위치한 스위치의 위치로부터 상기 제2 주행위치까지의 거리가 실질적으로 동일하면 상기 (n+1)번째 주기의 구동속도로 상기 (n+2)번째 주기의 상기 구동부의 구동속도를 유지하도록 할 수도 있다. 상기 스위치 어레이로부터 수 신된 일련의 제1 위치 데이터의 비트 값 중 첫 펄스 값에 해당하는 스위치의 위치를 상기 제1 주행위치로 설정하고, 상기 스위치 어레이로부터 수신된 일련의 제2 위치 데이터의 비트 값 중 첫 펄스 값에 해당하는 스위치의 위치를 상기 제2 주행위치로 설정할 수도 있다. 상기 제어부는, 상기 제1 위치 데이터에 의한 제1 주행위치와 상기 제2 위치 데이터에 의한 제2 주행위치 사이의 거리차 및 상기 스위치 어레이의 주행위치 감지 주기에 의해 산출된 주행속도와, 상기 구동부의 주행벨트 구동속도를 비교하고, 상기 비교 결과에 상응하여 상기 구동부의 구동 속도를 제어하여 상기 주행벨트 상에서의 주행위치를 실질적으로 일정하게 유지하도록 할 수도 있다. 상기 제어부는, 상기 산출된 주행속도가 상기 주행벨트 구동속도보다 크면 상기 구동부의 주행벨트 구동속도를 실질적으로 상기 주행속도와 구동속도의 차이만큼 증가시키며, 상기 산출된 주행속도가 상기 주행벨트 구동속도보다 작으면 상기 구동부의 주행벨트 구동속도를 실질적으로 상기 주행속도와 구동속도의 차이만큼 감소시키고, 상기 산출된 주행속도가 상기 주행벨트 구동속도와 실질적으로 일치하면 상기 구동속도를 일정하게 유지하도록 할 수도 있다. 상기 스위치 어레이로부터 수신된 일련의 제2 위치 데이터의 비트 값 중 첫 펄스 값에 해당하는 스위치의 위치를 제2 주행위치로 설정하고, 상기 스위치 어레이로부터 수신된 일련의 제1 위치 데이터의 비트 값 중 마지막 펄스 값에 해당하는 스위치의 위치를 제1 주행위치로 설정할 수도 있다. 상기 스위치 어레이는 상기 주행벨트의 하부에 배치될 수도 있다. 상기 스위치 어레이는 선형 스위치 어레이일 수도 있다.

본 발명의 다른 측면은 a) 주행벨트의 주행방향에 따라 스위치 어레이가 일 정 간격으로 배열되며 일정 주행벨트 구동속도로 구동되는, 주행벨트 상에서 상기 스위치 어레이에 의해 주행위치를 일정주기로 감지하는 단계와, b) (n)번째 주기에 감지되어 출력된 제2 위치 데이터에 의한 제2 주행위치를 저장하는 단계와, c) (n+1)번째 주기에 감지되어 출력된 제1 위치 데이터에 의한 제1 주행위치와 상기 제2 위치 데이터에 의한 제2 주행위치를 비교하는 단계와, d) c) 단계의 비교 결과에 상응하여 상기 주행벨트의 구동속도를 제어하여 상기 주행벨트 상에서의 주행위치를 실질적으로 일정하게 유지하도록 하는 단계와, e) 상기 스위치 어레이의 주행위치 감지 주기를 상기 주행벨트의 구동속도에 실질적으로 반비례하여 설정하는 단계를 포함하는 러닝머신의 주행벨트 구동속도 제어방법을 제공한다.

바람직하게, 상기 c) 단계에서, 다음의 수학식에 의해

, 상기 주행속도를 산출할 수 있다. d1) 상기 c) 단계에서, 상기 제1 위치 데이터에 의한 제1 주행위치가 상기 제2 위치 데이터에 의한 제2 주행위치보다 상기 주행벨트 상의 주행방향에 따라 위상이 앞서 있으면, 상기 (n+1)번째 주기의 주행벨트 구동속도보다 (n+2)번째 주기의 주행벨트 구동속도를 상대적으로 증가시키는 단계와, d2) 상기 c) 단계에서, 상기 제1 위치 데이터에 의한 제1 주행위치가 상기 제2 위치 데이터에 의한 제2 주행위치보다 상기 주행벨트 상의 주행방향에 따라 위상이 뒤져 있으면, (n+1)번째 주기의 주행벨트 구동속도보다 (n+2)번째 주기의 주행벨트 구동속도를 상대적으로 감소시키는 단계와, d3) 상기 c) 단계에서, 상기 제1 위치 데이터에 의한 제1 주행위치가 상기 제2 위치 데이터에 의한 제2 주행위치와 상기 주행벨트 상의 주행 방향에 따라 위상이 실질적으로 동일하면, (n+1)번째 주기의 주행벨트 구동속도로 (n+2)번째 주기의 주행벨트 구동속도를 유지하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 상기 주행벨트 상의 주행방향에 따른 최전단부에 위치한 스위치의 위치로부터 상기 제1 주행위치까지의 거리, 및 상기 최전단부에 위치한 스위치의 위치로부터 상기 제2 주행위치까지의 거리를 비교하여, 상기 제1 주행위치와 상기 제2 주행위치 사이의 위상 관계를 설정할 수도 있다.

본 발명의 다른 측면은 a) 주행벨트의 주행방향에 따라 스위치 어레이가 일정 간격으로 배열되며 일정 주행벨트 구동속도로 구동되는, 주행벨트 상에서 상기 스위치 어레이에 의해 주행위치를 일정주기로 감지하는 단계와, b) (n)번째 주기에 감지되어 출력된 제3 위치 데이터에 의한 제3 주행위치를 저장하는 단계와, c) (n+1)번째 주기에 감지되어 출력된 제4 위치 데이터에 의한 제4 주행위치와 상기 제3 위치 데이터에 의한 제3 주행위치 사이의 거리차, 및 상기 (n+1)번째 주기를 연산하여 주행속도를 산출하는 단계와, d) 상기 산출된 주행속도와 상기 (n+1)번째 주기의 주행벨트 구동속도를 비교하는 단계와, e) 상기 d) 단계의 비교 결과에 상응하여 상기 주행벨트의 구동속도를 제어하여 상기 주행벨트 상에서의 주행위치를 실질적으로 일정하게 유지하도록 하는 단계와, f) 상기 스위치 어레이의 주행위치 감지 주기를 상기 주행벨트의 구동속도에 실질적으로 반비례하여 설정하는 단계를 포함하는 러닝머신의 주행벨트 구동속도 제어방법을 제공한다.

바람직하게, e1) 상기 d) 단계에서, 상기 산출된 주행속도가 상기 주행벨트 구동속도보다 크면 (n+2)번째 주기의 주행벨트 구동속도를 실질적으로 상기 산출된 주행속도와 주행벨트 구동속도의 차이만큼 증가시키는 단계와, e2) 상기 d) 단계에서, 상기 산출된 주행속도가 상기 주행벨트 구동속도보다 작으면 (n+2)번째 주기의 주행벨트 구동속도를 실질적으로 상기 산출된 주행속도와 주행벨트 구동속도의 차이만큼 감소시키는 단계와, e3) 상기 d) 단계에서, 상기 산출된 주행속도가 상기 주행벨트 구동속도와 실질적으로 일치하면 상기 구동속도를 일정하게 유지하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 스위치 어레이로부터 수신된 일련의 상기 제3 위치 데이터의 비트 값 중 첫 펄스 값에 해당하는 스위치의 위치를 상기 제3 주행위치로 설정하고, 상기 스위치 어레이로부터 수신된 일련의 상기 제4 위치 데이터의 비트 값 중 마지막 펄스 값에 해당하는 스위치의 위치를 상기 제4 주행위치로 설정할 수도 있다.

본 발명에 의하면, 러닝머신의 주행벨트 위에서 러너가 정상적인 달리기를 하다가 좀 더 빨리 뛰거나, 느리게 뛰고 싶을 때 러너가 계기판을 수동으로 직접 조작하지 않아도 회전벨트의 구동속도가 러너의 달리는 속도에 맞추어 자동으로 속도를 가감하여 러너를 회전벨트의 중앙부로 유도하여 안전하고 편리하게 달리기 운동을 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 러너의 주행 상황을 검출하여 이에 따라 러닝머신의 구동속도를 자동으로 제어함으로써, 러너의 불필요한 무리를 줄이며, 러너의 체력에 맞추어 적당한 속도로 달리기만 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 불필요한 신호를 송신하지 않고, 주위의 음향잡음이나 러너의 의복 등 주변환경으로부터 방해받지 않으며, 확실하고도 간단하게 러너의 위치를 검출할 수 있고, 선형 스위치 어레이를 이용하여 구현한 본 발명은 경제적이면서 완전한 운동위치검출을 위한 신호처리 방법으로서, 논리회로의 구현은 아주 작은 마이크로컴퓨터칩의 소프트웨어로도 쉽게 구현할 수 있는 이점이 있다.

더 나아가, 자동위치 검출방식은 끈으로 된 안전키의 제거로 인해서 불필요한 수직부를 제거할 수 있어서, 그 구성이 간단하고 작고, 가벼운 설계가 가능함으로써, 이동, 운반, 또는 보관이 편리할 뿐아니라, 가격적인 측면에서도 저렴하며, 안전키를 매달지 않고 운동해도 안전장치가 작동되므로 달리기운동을 편하게 할 수 있는 이점이 있다.

마지막으로, 외부로 노출된 안전키가 없으며, 속도조절을 하는 계기판의 조작빈도가 매우 낮으므로 러너의 허리높이에 맞춘 수직부를 구비하지 않아도 되며, 구동모터의 덮개에 디스플레이 장치를 함께 설치할 수 있어서, 수평부만으로도 간단하고 가벼운 구조로 운반하기 편리한 러닝머신의 구현이 가능한 이점이 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성요소 또는 구성요소의 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 이에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 구동속도 제어가능한 러닝머신의 개략적 인 구성도를 나타낸 것이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 의한 구동속도 제거가능한 러닝머신은, 주행벨트(105), 구동부(110), 스위치 어레이(120) 및 제어부(130)를 포함한다.

구동부(110)는 러닝머신의 주행벨트(105)를 미리 설정된 주행방향으로 회전구동시킨다.

적어도 둘 이상의 스위치로 이루어진 스위치 어레이(120)는, 주행벨트(105)의 주행 방향을 따라서 일정한 간격 또는 임의의 간격으로 이격되어 배치되고, 일정한 주기에 따라 주행벨트(105) 상에서의 러너의 주행위치, 즉 주행벨트(105)와 실질적으로 접촉하는 러너의 스텝 위치를 주기적으로 감지한다. 여기서, 스위치 어레이(120)는 주행벨트(105) 하부에 인접하여 형성될 수 있으며, 스위치 어레이(120)로써 선형 스위치 어레이가 사용될 수 있으나, 이에 특별히 한정되지는 않는다.

스위치 어레이(120)의 출력레벨을 1비트(bit)로 하여 주행벨트(105)에 배치된 모든 스위치 어레이(120)의 출력을 하나의 위치 데이터로 정의할 수 있는데, 예컨대 러너의 스텝에 의한 스위치 어레이(120)의 펄스 출력은 이진데이터 '1'로 설정되며 러너의 스텝에 의하지 않은 스위치 어레이(120)의 출력은 이진데이터 '0'으로 설정된다. 따라서, 도시된 주행벨트(105) 상에서의 위치 데이터는 '0011100000000'로 출력되어 제어부(130)로 전송되며, 여기서 러너의 주행 방향 정면으로부터 실질적으로 제일 가까운 스위치 어레이(120)의 출력레벨이 최상위비트(MSB;Most Significant Bit)가 되고 러너의 주행 방향 정면으로부터 실질적으로 제일 먼 스위치 어레이(120)의 출력 레벨이 최하위비트(LSB;Least Significant Bit)가 된다. 또한, 본 실시예에서는 스위치 어레이(120)로부터 수신된 일련의 위치 데이터의 비트 값 중 첫 펄스 출력 '1'에 해당하는 스위치 어레이(120)의 주행벨트(105) 상에서의 위치를 러너의 주행 위치로 설정할 수 있다.

제어부(130)는 스위치 어레이(120)에 의해 주기적으로 감지된 주행위치 데이터를 수신하고 각 주기별로 감지된 주행위치 데이터를 분석하고 연산하여, 주행벨트(105) 상에서의 러너의 주행 위치를 실질적으로 일정하게 유지하게 한다. 즉, 제어부(130)는 러너의 주행 위치가 주행벨트(105) 상의 중앙 위치와 실질적으로 일치하도록 구동부(110)의 주행벨트 구동속도를 제어한다. 다른 한편으로는, 제어부(130)는 러너의 주행속도와 실질적으로 일치하도록 구동부(110)의 주행벨트 구동속도를 제어한다.

한편, 제어부(130)는 스위치 어레이(120)의 주행위치 감지 주기를 구동부(110)의 구동속도에 실질적으로 반비례하여 설정하는 것이 바람직하다. 즉, 제어부(103)는, 구동부(110)의 구동속도가 상대적으로 커지면, 주행위치 감지 주기를 상대적으로 짧게 재설정함으로써, 구동부(110)의 증가된 구동속도에 따른 러너의 주행위치 변화량을 최소화할 수 있어서 러너의 변화된 주행속도에 신속하게 대응하여 구동부(110)의 주행벨트 구동속도를 제어할 수 있다. 이와는 반대로, 구동부(110)의 구동속도가 상대적으로 작아지면, 주행위치 감지 주기를 상대적으로 길게 재설정함으로써, 러너의 느려진 주행속도에 따른 불필요한 스위치 어레이(120)의 주행위치 감지 횟수를 최소화할 수 있어서 러너의 변화된 주행속도에 적합하게 대응하여 구동부(110)의 주행벨트 구동속도를 제어할 수 있다.

구체적으로, 본 실시예를 상술하면, 제어부(130)는 러너의 주행위치에 따라 구동부(110)의 주행벨트 구동속도를 제어할 수 있고, 다른 한편으로는 러너의 주행속도에 따라 구동부(110)의 주행벨트 구동속도를 제어할 수도 있다.

우선, 첫 번째, 러너의 주행위치에 따른 구동부의 주행벨트 구동속도 제어방법을 상술하면 다음과 같다.

제어부(130)는 스위치 어레이(120)에 의해 미리설정된 주기마다 감지되어 출력된 위치 데이터를 수신하여 이전 주기에서의 위치 데이터와 크기를 비교한다. 예컨대, 제어부(130)는 (n+1)번째 주기에, 스위치 어레이(120)에 의해 감지되어 출력된 위치 데이터, 즉, 제1 위치 데이터를 이전 주기인 (n)번째 주기에 감지되어 출력된 위치 데이터, 즉 제2 위치 데이터와 비교연산하고, 비교연산 결과에 상응하여 구동부(110)의 구동속도를 제어하여 (n+2)번째 주기의 주행벨트(105) 상에서의 러너의 주행위치를 실질적으로 일정하게 유지하도록 한다.

여기서, 제1 위치 데이터에 의한 제1 주행위치가 제2 위치 데이터에 의한 제2 주행위치보다 주행벨트(105) 상의 주행방향에 따른 위상이 앞서 있으면, 즉 최상위비트로부터 제1 위치 데이터의 첫 펄스 출력까지의 거리가 최상위비트로부터 제2 위치 데이터의 첫 펄스 출력까지의 거리보다 짧다면, 이전 주기의 구동부(110)의 주행벨트 구동속도보다 구동부(110)의 주행벨트 구동속도를 상대적으로 증가시킨다. 또한, 제1 위치 데이터에 의한 제1 주행위치가 제2 위치 데이터에 의한 제2 주행위치보다 주행벨트(105) 상의 주행방향에 따른 위상이 뒤져 있으면, 즉 최상위 비트로부터 제1 위치 데이터의 첫 펄스 출력까지의 거리가 최상위비트로부터 제2 위치데이터의 첫 펄스 출력까지의 거리보다 길다면, 이전 주기의 구동부(110)의 주행벨트 구동속도보다 구동부(110)의 주행벨트 구동속도를 상대적으로 감소시킨다. 또한, 제1 위치 데이터에 의한 제1 주행위치가 제2 위치 데이터에 의한 제2 주행위치와 주행벨트(105) 상의 주행방향에 따른 위상이 실질적으로 동일하면, 이전 주기의 구동부(110)의 주행벨트 구동속도를 유지한다. 여기서, 제1 위치 데이터에 의한 제1 주행위치와 제2 위치 데이터에 의한 제2 주행위치의 비교는, 주행벨트(105) 상의 주행방향에 따른 최전단부에 위치한 스위치의 위치(MSB)로부터 제1 주행위치까지의 거리와 주행벨트(105) 상의 주행방향에 따른 최전단부에 위치한 스위치의 위치(MSB)로부터 제2 주행위치까지의 거리를 통해서 비교할 수 있으며, 또한, 전술한 바와 같이, 제1 또는 제2 주행위치는 스위치 어레이(120)로부터 수신된 일련의 제1 또는 제2 위치 데이터의 비트 값 중 첫 펄스 출력 값에 해당하는 스위치의 위치로 설정될 수 있다.

다음으로, 두 번째, 러너의 주행속도에 따른 구동부의 주행벨트 구동속도 제어방법을 상술하면 다음과 같다.

제어부(130)는, 제3 위치 데이터에 의한 제3 주행위치와 제4 위치 데이터에 의한 제4 주행위치 사이의 거리차, 및 스위치 어레이(120)의 주행위치 감지 주기에 의해 산출된 러너의 주행속도와, 구동부(110)의 주행벨트 구동속도를 비교연산하고, 비교연산 결과에 상응하여 구동부(110)의 주행벨트 구동속도를 제어하여 주행벨트(105) 상에서의 주행위치를 실질적으로 일정하게 유지하도록 한다. 여기서, 러너의 주행속도는 다음의 수학식 1에 의해 산출될 수 있다.

, L2은 제3 주행위치이며, L1는 제4 주행위치가 되고, T는 L1과 L2가 스위치 어레이(120)의 의해 감지되는 시간차, 즉 스위치 어레이(120)의 주행위치 감지 주기에 해당하는 시간일 수 있다.

여기서, 제어부(130)는, 수학식에 의해 산출된 러너의 주행속도가 구동부(110)의 주행벨트 구동속도보다 크면, 구동부(110)의 주행벨트 구동속도를 실질적으로 주행속도와 구동속도의 차이만큼 증가시키며, 산출된 주행속도가 주행벨트 구동속도보다 작으면, 구동부(110)의 주행벨트 구동속도를 실질적으로 주행속도와 구동속도의 차이만큼 감소시키고, 산출된 주행속도가 주행벨트 구동속도와 실질적으로 일치하면 구동속도를 일정하게 유지하도록 한다. 한편, 스위치 어레이(120)로부터 수신된 일련의 제3 위치 데이터의 비트 값 중 첫 펄스 출력 값에 해당하는 스위치의 위치를 제3 주행위치로 설정할 있고, 스위치 어레이(120)로부터 수신된 일련의 제4 위치 데이터의 비트 값 중 마지막 펄스 값에 해당하는 스위치의 위치를 제4 주행위치로 설정할 수도 있다.

도 2는 도 1의 스위치 어레이에 의해 감지되는 주행위치를 예시한 것이다.

전술한 바와 같이, 주행벨트 상에서 러너의 발의 위치, 즉 주행위치가 주기적으로 스위치 어레이에 의해 검출되어 위치 데이터 값으로 출력되어 제어부로 전송된다. 예컨대, T1 주기에서의 위치 데이터는 '0011100000000'이 되며, T2 주기 에서의 위치 데이터는 '0000111000000'이 되며, T3 주기에서의 위치 데이터는 '0000000111000'이 되며, T4 주기에서의 위치 데이터는 '0111000000000'이 되며, T5 주기에서의 위치 데이터는 '0000111000000'이 되고, T6 주기에서의 위치 데이터는 '0000000011100'이 된다.

또한, 도시된 바와 같이, 러너의 주행 방향 정면으로부터 실질적으로 제일 가까운 스위치 어레이(120)의 출력레벨이 최상위비트(MSB)가 되고, 러너의 주행 방향 정면으로부터 실질적으로 제일 먼 스위치 어레이(120)의 출력 레벨이 최하위비트(LSB)가 된다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 러닝머신의 주행벨트 구동속도 제어방법을 개략적으로 예시한 흐름도이다.

본 실시예에 의한 러닝머신의 주행벨트 구동속도 제어방법을 상술하면 다음과 같다. 한편, 전술한 구동속도 제어가능한 러닝머신의 설명과 중복되는 설명은 이하 생략하고자 한다.

우선, 주행벨트의 주행방향에 따라 스위치 어레이가 일정 간격으로 배열되며 일정 주행벨트 구동속도로 구동되는, 주행벨트 상에서 스위치 어레이에 의해 주행위치를 일정주기로 감지한다(310).

이후, (n)번째 주기에 감지되어 출력된 제2 위치 데이터에 의한 제2 주행위치를 저장한다(320).

이후, (n+1)번째 주기에 감지되어 출력된 제1 위치 데이터에 의한 제1 주행위치와 제2 위치 데이터에 의한 제2 주행위치를 비교한다(330).

이후, 앞선 단계(330)의 비교 결과에 상응하여, 주행벨트의 구동속도를 제어하여 주행벨트 상에서의 주행위치를 실질적으로 일정하게 유지하도록 한다(342,344,346).

여기서, 앞선 단계(330)에서, 제1 위치 데이터에 의한 제1 주행위치가 제2 위치 데이터에 의한 제2 주행위치보다 주행벨트 상의 주행방향에 따라 위상이 앞서 있으면, (n+1)번째 주기의 주행벨트 구동속도보다 (n+2)번째 주기의 주행벨트 구동속도를 상대적으로 증가시킨다(342). 또한, 앞선 단계(330)에서, 제1 위치 데이터에 의한 제1 주행위치가 제2 위치 데이터에 의한 제2 주행위치보다 주행벨트 상의 주행방향에 따라 위상이 뒤져 있으면, (n+1)번째 주기의 주행벨트 구동속도보다 (n+2)번째 주기의 주행벨트 구동속도를 상대적으로 감소시킨다(346). 또한, 앞선 단계(330)에서, 제1 위치 데이터에 의한 제1 주행위치가 제2 위치 데이터에 의한 제2 주행위치와 주행벨트 상의 주행 방향에 따라 위상이 실질적으로 동일하면, (n+1)번째 주기의 주행벨트 구동속도로 (n+2)번째 주기의 주행벨트 구동속도를 유지한다(344).

한편, 주행벨트 상의 주행방향에 따른 최전단부에 위치한 스위치의 위치로부터 제1 주행위치까지의 거리, 및 최전단부에 위치한 스위치의 위치로부터 제2 주행위치까지의 거리를 비교하여, 제1 주행위치와 제2 주행위치 사이의 위상 관계를 설정할 수 있다.

이후, 스위치 어레이의 주행위치 감지 주기를 주행벨트의 구동속도에 실질적으로 반비례하여 설정한다(352,356).

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 러닝머신의 주행벨트 구동속도 제어방법을 개략적으로 예시한 흐름도이다. 한편, 전술한 구동속도 제어가능한 러닝머신의 설명과 중복되는 설명은 이하 생략하고자 한다.

본 실시예에 의한 러닝머신의 주행벨트 구동속도 제어방법을 상술하면 다음과 같다.

우선, 주행벨트의 주행방향에 따라 스위치 어레이가 일정 간격으로 배열되며 일정 주행벨트 구동속도로 구동되는, 주행벨트 상에서 스위치 어레이에 의해 주행위치를 일정주기로 감지한다(410).

이후, (n)번째 주기에 감지되어 출력된 제3 위치 데이터에 의한 제3 주행위치를 저장한다(420).

이후, (n+1)번째 주기에 감지되어 출력된 제4 위치 데이터에 의한 제4 주행위치와 제3 위치 데이터에 의한 제3 주행위치 사이의 거리차, 및 (n+1)번째 주기에 의해 주행속도를 산출한다(430,440).

이후, 앞선 단계(430,440)에서 산출된 주행속도와 (n+1)번째 주기의 주행벨트 구동속도를 비교한다(450).

이후, 앞선 단계(450)의 비교 결과에 상응하여 주행벨트의 구동속도를 제어하여, 주행벨트 상에서의 주행위치를 실질적으로 일정하게 유지하도록 한다(462,464,466).

여기서, 앞선 비교 단계(450)에서, 산출된 주행속도가 주행벨트 구동속도보다 크면, (n+2)번째 주기의 주행벨트 구동속도를 실질적으로 산출된 주행속도와 주 행벨트 구동속도의 차이만큼 증가시킨다(462). 또한, 앞선 비교 단계(450)에서, 산출된 주행속도가 주행벨트 구동속도보다 작으면, (n+2)번째 주기의 주행벨트 구동속도를 실질적으로 산출된 주행속도와 주행벨트 구동속도의 차이만큼 감소시킨다(464). 또한, 앞선 비교 단계(450)에서, 산출된 주행속도가 주행벨트 구동속도와 실질적으로 일치하면, 구동속도를 일정하게 유지한다(466).

한편, 스위치 어레이로부터 수신된 일련의 제3 위치 데이터의 비트 값 중 첫 펄스 값에 해당하는 스위치의 위치를 제3 주행위치로 설정하고, 스위치 어레이로부터 수신된 일련의 제4 위치 데이터의 비트 값 중 마지막 펄스 값에 해당하는 스위치의 위치를 제4 주행위치로 설정할 수 있다.

이후, 스위치 어레이의 주행위치 감지 주기를 주행벨트의 구동속도에 실질적으로 반비례하여 설정한다(472,476).

전술한 본 발명에 따른 구동속도 제어가능한 러닝머신 및 이의 제어방법에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 구동속도 제어가능한 러닝머신의 개략적인 구성도를 나타낸 것이다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 러닝머신의 주행벨트 구동속도 제어방법을 개략적으로 예시한 흐름도이다.

Claims

주행벨트를 구동하는 구동부와,

상기 주행벨트의 주행 방향에 따라 배열되고, 소정 주기에 따라 상기 주행벨트 상에서의 주행위치를 주기적으로 감지하는 적어도 둘 이상의 스위치로 이루어진 스위치 어레이와,

상기 스위치 어레이에 의해 (n+1)번째 주기에 감지된 제1 위치 데이터를 수신하며, 상기 제1 위치 데이터를 (n)번째 주기에 감지된 제2 위치 데이터와 비교하고, 상기 비교 결과에 상응하여 상기 구동부의 구동 속도를 제어하여 상기 주행벨트 상에서의 주행위치를 실질적으로 일정하게 유지하도록 하는 제어부를 포함하고,

상기 제어부는 상기 스위치 어레이의 주행위치 감지 주기를 상기 구동부의 구동 속도에 실질적으로 반비례하여 설정하는 구동속도 제어가능한 러닝머신.
제 1 항에 있어서,

상기 제어부는, 상기 제1 위치 데이터에 의한 제1 주행위치가 상기 제2 위치 데이터에 의한 제2 주행위치보다 상기 주행벨트 상의 주행방향에 따라 위상이 앞서 있으면 상기 (n+1)번째 주기의 구동속도보다 (n+2) 번째 주기의 상기 구동부의 구동속도를 상대적으로 증가시키며, 상기 제1 위치 데이터에 의한 제1 주행위치가 상기 제2 위치 데이터에 의한 제2 주행위치보다 상기 주행벨트 상의 주행방향에 따라 위상이 뒤져 있으면 상기 (n+1)번째 주기의 구동속도보다 (n+2)번째 주기의 상기 구동부의 구동속도를 상대적으로 감소시키고, 상기 제1 위치 데이터에 의한 제1 주행위치가 상기 제2 위치 데이터에 의한 제2 주행위치와 상기 주행벨트 상의 주행 방향에 따라 위상이 실질적으로 동일하면 상기 (n+1)번째 주기의 구동속도로 (n+2)번째 주기의 상기 구동부의 구동속도를 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 구동속도 제어가능한 러닝머신.
제 2 항에 있어서,

상기 제어부는, 상기 주행벨트 상의 주행방향에 따른 최전단부에 위치한 스위치의 위치로부터 상기 제1 주행위치까지의 거리가 상기 최전단부에 위치한 스위치의 위치로부터 상기 제2 주행위치까지의 거리보다 짧으면 (n+1)번째 주기의 구동속도보다 상기 (n+2)번째 주기의 상기 구동부의 구동속도를 상대적으로 증가시키며, 상기 주행벨트 상의 주행방향에 따른 최전단부에 위치한 스위치의 위치로부터 상기 제1 주행위치까지의 거리가 상기 최전단부에 위치한 스위치의 위치로부터 상기 제2 주행위치까지의 거리보다 길면 상기 (n+1)번째 주기의 구동속도보다 상기 (n+2)번째 주기의 상기 구동부의 구동속도를 상대적으로 감소시키고, 상기 주행벨트 상의 주행 방향에 따른 최전단부에 위치한 스위치의 위치로부터 상기 제1 주행위치까지의 거리와 상기 최전단부에 위치한 스위치의 위치로부터 상기 제2 주행위치까지의 거리가 실질적으로 동일하면 상기 (n+1)번째 주기의 구동속도로 상기 (n+2)번째 주기의 상기 구동부의 구동속도를 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 구동속도 제어가능한 러닝머신.
제 3 항에 있어서,

상기 스위치 어레이로부터 수신된 일련의 제1 위치 데이터의 비트 값 중 첫 펄스 값에 해당하는 스위치의 위치를 상기 제1 주행위치로 설정하고, 상기 스위치 어레이로부터 수신된 일련의 제2 위치 데이터의 비트 값 중 첫 펄스 값에 해당하는 스위치의 위치를 상기 제2 주행위치로 설정하는 것을 특징으로 하는 구동속도 제어가능한 러닝머신.
제 1 항에 있어서,

상기 제어부는, 상기 제1 위치 데이터에 의한 제1 주행위치와 상기 제2 위치 데이터에 의한 제2 주행위치 사이의 거리차 및 상기 스위치 어레이의 주행위치 감지 주기에 의해 산출된 주행속도와, 상기 구동부의 주행벨트 구동속도를 비교하고, 상기 비교 결과에 상응하여 상기 구동부의 구동 속도를 제어하여 상기 주행벨트 상에서의 주행위치를 실질적으로 일정하게 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 구동속도 제어가능한 러닝머신.
제 5 항에 있어서,

상기 제어부는, 상기 산출된 주행속도가 상기 주행벨트 구동속도보다 크면 상기 구동부의 주행벨트 구동속도를 실질적으로 상기 주행속도와 구동속도의 차이만큼 증가시키며, 상기 산출된 주행속도가 상기 주행벨트 구동속도보다 작으면 상 기 구동부의 주행벨트 구동속도를 실질적으로 상기 주행속도와 구동속도의 차이만큼 감소시키고, 상기 산출된 주행속도가 상기 주행벨트 구동속도와 실질적으로 일치하면 상기 구동속도를 일정하게 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 구동속도 제어가능한 러닝머신.
제 6 항에 있어서,

상기 스위치 어레이로부터 수신된 일련의 제2 위치 데이터의 비트 값 중 첫 펄스 값에 해당하는 스위치의 위치를 제2 주행위치로 설정하고, 상기 스위치 어레이로부터 수신된 일련의 제1 위치 데이터의 비트 값 중 마지막 펄스 값에 해당하는 스위치의 위치를 제1 주행위치로 설정하는 것을 특징으로 하는 구동속도 제어가능한 러닝머신.
제 2 항 또는 제 5 항에 있어서,

상기 스위치 어레이는 상기 주행벨트의 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는 구동속도 제어가능한 러닝머신.
제 8 항에 있어서,

상기 스위치 어레이는 선형 스위치 어레이인 것을 특징으로 하는 구동속도 제어가능한 러닝머신.
a) 주행벨트의 주행방향에 따라 스위치 어레이가 일정 간격으로 배열되며 일정 주행벨트 구동속도로 구동되는, 주행벨트 상에서 상기 스위치 어레이에 의해 주행위치를 일정주기로 감지하는 단계와,

b) (n)번째 주기에 감지되어 출력된 제2 위치 데이터에 의한 제2 주행위치를 저장하는 단계와,

c) (n+1)번째 주기에 감지되어 출력된 제1 위치 데이터에 의한 제1 주행위치와 상기 제2 위치 데이터에 의한 제2 주행위치를 비교하는 단계와,

d) c) 단계의 비교 결과에 상응하여 상기 주행벨트의 구동속도를 제어하여 상기 주행벨트 상에서의 주행위치를 실질적으로 일정하게 유지하도록 하는 단계와,

e) 상기 스위치 어레이의 주행위치 감지 주기를 상기 주행벨트의 구동속도에 실질적으로 반비례하여 설정하는 단계를 포함하는 러닝머신의 주행벨트 구동속도 제어방법.
제 10 항에 있어서,

d1) 상기 c) 단계에서, 상기 제1 위치 데이터에 의한 제1 주행위치가 상기 제2 위치 데이터에 의한 제2 주행위치보다 상기 주행벨트 상의 주행방향에 따라 위상이 앞서 있으면, 상기 (n+1)번째 주기의 주행벨트 구동속도보다 (n+2)번째 주기의 주행벨트 구동속도를 상대적으로 증가시키는 단계와,

d2) 상기 c) 단계에서, 상기 제1 위치 데이터에 의한 제1 주행위치가 상기 제2 위치 데이터에 의한 제2 주행위치보다 상기 주행벨트 상의 주행방향에 따라 위 상이 뒤져 있으면, (n+1)번째 주기의 주행벨트 구동속도보다 (n+2)번째 주기의 주행벨트 구동속도를 상대적으로 감소시키는 단계와,

d3) 상기 c) 단계에서, 상기 제1 위치 데이터에 의한 제1 주행위치가 상기 제2 위치 데이터에 의한 제2 주행위치와 상기 주행벨트 상의 주행 방향에 따라 위상이 실질적으로 동일하면, (n+1)번째 주기의 주행벨트 구동속도로 (n+2)번째 주기의 주행벨트 구동속도를 유지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구동속도 제어가능한 러닝머신.
제 11 항에 있어서,

상기 주행벨트 상의 주행방향에 따른 최전단부에 위치한 스위치의 위치로부터 상기 제1 주행위치까지의 거리, 및 상기 최전단부에 위치한 스위치의 위치로부터 상기 제2 주행위치까지의 거리를 비교하여, 상기 제1 주행위치와 상기 제2 주행위치 사이의 위상 관계를 설정하는 것을 특징으로 하는 구동속도 제어가능한 러닝머신.
a) 주행벨트의 주행방향에 따라 스위치 어레이가 일정 간격으로 배열되며 일정 주행벨트 구동속도로 구동되는, 주행벨트 상에서 상기 스위치 어레이에 의해 주행위치를 일정주기로 감지하는 단계와,

b) (n)번째 주기에 감지되어 출력된 제3 위치 데이터에 의한 제3 주행위치를 저장하는 단계와,

c) (n+1)번째 주기에 감지되어 출력된 제4 위치 데이터에 의한 제4 주행위치와 상기 제3 위치 데이터에 의한 제3 주행위치 사이의 거리차, 및 상기 (n+1)번째 주기를 연산하여 주행속도를 산출하는 단계와,

d) 상기 산출된 주행속도와 상기 (n+1)번째 주기의 주행벨트 구동속도를 비교하는 단계와,

e) 상기 d) 단계의 비교 결과에 상응하여 상기 주행벨트의 구동속도를 제어하여 상기 주행벨트 상에서의 주행위치를 실질적으로 일정하게 유지하도록 하는 단계와,

f) 상기 스위치 어레이의 주행위치 감지 주기를 상기 주행벨트의 구동속도에 실질적으로 반비례하여 설정하는 단계를 포함하는 러닝머신의 주행벨트 구동속도 제어방법.
제 13 항에 있어서,

상기 c) 단계에서, 다음의 수학식에 의해

, 상기 주행속도를 산출하는 것을 특징으로 하는 러닝머신의 주행벨트 구동속도 제어방법.
제 14 항에 있어서,

e1) 상기 d) 단계에서, 상기 산출된 주행속도가 상기 주행벨트 구동속도보다 크면 (n+2)번째 주기의 주행벨트 구동속도를 실질적으로 상기 산출된 주행속도와 주행벨트 구동속도의 차이만큼 증가시키는 단계와,

e2) 상기 d) 단계에서, 상기 산출된 주행속도가 상기 주행벨트 구동속도보다 작으면 (n+2)번째 주기의 주행벨트 구동속도를 실질적으로 상기 산출된 주행속도와 주행벨트 구동속도의 차이만큼 감소시키는 단계와,

e3) 상기 d) 단계에서, 상기 산출된 주행속도가 상기 주행벨트 구동속도와 실질적으로 일치하면 상기 구동속도를 일정하게 유지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 러닝머신의 주행벨트 구동속도 제어방법.
제 15 항에 있어서,

상기 스위치 어레이로부터 수신된 일련의 상기 제3 위치 데이터의 비트 값 중 첫 펄스 값에 해당하는 스위치의 위치를 상기 제3 주행위치로 설정하고, 상기 스위치 어레이로부터 수신된 일련의 상기 제4 위치 데이터의 비트 값 중 마지막 펄스 값에 해당하는 스위치의 위치를 상기 제4 주행위치로 설정하는 것을 특징으로 하는 러닝머신의 주행벨트 구동속도 제어방법.