KR20110008949A - 직선 운동과 회전 운동이 함께 가능한 근력 운동 및 계측 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 근력 운동 및 계측 시스템에 관한 것으로, 프로그램된 부하로 근력을 발달시키는 운동 기구에 있어서, 운동자가 제1힘을 가하면 미리 정해진 제1경로를 따라 직선 이동하는 제1몸체와; 운동자가 제3힘을 가하면 미리 정해진 제3경로를 따라 회전 이동하는 제3몸체와; 제1몸체 및 제3몸체와 선택적으로 연결되어 미리 프로그램된 부하를 작용시키는 제1모터와; 상기 제1모터에 프로그램된 부하를 지령하는 서보 제어 회로를; 포함하여 구성되어, 상기 제1모터에 의하여 제1몸체가 직선 운동 궤적의 제1경로로 이동하는 것에 프로그램된 부하를 도입할 수 있을 뿐만 아니라 제2몸체가 회전 운동 궤적의 제2경로로 이동하는 것에 대해서도 프로그램된 부하를 도입할 수 있게 되므로, 1대의 근력 운동 시스템에 의해 직선 운동 뿐만 아니라 회전 운동을 하나의 부하 수단에 의해 구현할 수 있는 근력 운동 및 계측 시스템을 제공한다.

직선 운동, 회전 운동, 근력, 재활, 프로그램 부하, 근력 측정, 취약 근육

Description

직선 운동과 회전 운동이 함께 가능한 근력 운동 및 계측 시스템 {MUSCLE EXERCISE AND MEASUREMENT SYSTEM CAPABLE OF LINER MOTION AND ROTATIONAL MOTION}

본 발명은 근력 운동 및 계측 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하나의 부하 수단에 의하여 직선 운동과 회전 운동 중 어느 하나를 선택하여 운동할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 왼쪽과 오른쪽 운동을 독립적으로 행하면서도 운동 중에 양쪽 힘의 차이로 균형을 잃어 안전 사고가 발생되는 것을 예방할 수 있는 근력 운동 및 계측 시스템에 관한 것이다.

성인 인체는 약 650여개의 근육으로 이루어진다. 따라서, 인체의 어느 하나의 행동은 일반적으로 널리 알려진 이두박근, 삼두박근, 흉근 등의 근육에 의해서만 이루어지는 것이 아니라, 그 주변의 미세한 수 많은 근육에 의해 이루어진다. 이 때문에, 인체의 어느 하나의 근육이 손상되면, 손상된 근육으로 인하여 특정한 동작으로 움직일 수 없는 장애로 발전하기도 한다.

따라서, 손상된 근육으로 인하여 장애로 발전하는 것을 방지하거나 운동 장 애를 치유하기 위해서는, 손상된 근육이 정확히 어느 부위의 근육이며, 그 근육의 근력이 어느정도 되는지를 정확하게 측정하여, 손상된 근육에 근력을 차츰 부가하여 근력을 회복시키는 재활 운동이 필요하다.

재활 운동과 마찬가지로, 특정한 동작에 큰 힘을 싣는 것이 필요한 역도, 야구, 축구, 유도 등의 운동 선수들은 그 동작에 필요한 모든 근육을 골고루 자극시켜 발달시킴으로써 보다 훌륭한 경기 성적을 얻고자 노력하고 있다. 따라서, 운동 선수들의 운동을 보다 과학적이고 체계적으로 행하도록 하기 위해서는, 운동 선수의 운동 패턴에 사용되는 근육이 어떤 것인지와, 그 근육의 근력이 어느정도 되는지, 그리고 나아가, 해당 근육을 발달시키기 위한 근력 운동 중에 해당 근육의 운동 부하를 차츰씩 높이는 근력 운동이 필요하다.

이를 위하여, 팔이나 다리 등 검사하고자 하는 근육을 사용하는 특정 패턴의 운동을 하도록 한 상태에서 전체 운동 경로에 걸쳐 근력을 측정하여, 근력이 상대적으로 약한 영역을 찾아 그 영역에서 사용되는 근육을 조사하여, 취약한 근육의 위치와 그 근력을 정확하게 측정하는 것이 선행되어야 한다. 그리고, 측정된 근력을 기초로 취약한 근육이 사용되는 순간에 운동 부하를 조금씩 높여나감으로써 취약해진 근육을 발달시킬 수 있다.

이를 위하여, 종래에는 인체의 어느 한쪽만 움직이는 운동을 하도록 한 상태에서 취약한 근육과 그 근력을 찾은 후, 이를 고려하여 부하를 도입하여 취약한 근육의 근력을 단련시키도록 부하를 도입하도록 운동 시스템이 구성되어 있었다. 그 러나, 이 운동 시스템은 가격이 1대에 수억원 이상의 고가인데 반하여, 취약한 근육을 찾은 후 이를 단련하여 발달시키기 위한 운동 패턴은 어느 하나에 국한되지 않음에 따라, 운동 시스템을 구축하는 데 막대한 비용이 소요되는 문제점이 있었다. 따라서, 어느 하나의 운동 패턴에 국한되지 않고 2개 이상의 운동 패턴에 대하여 전동 모터 등에 의하여 프로그램된 부하를 도입하는 것이 가능한 근력 운동 시스템의 필요성이 절실히 대두되고 있다.

한편, 종래에는 취약한 근육을 찾고 그 취약한 근육의 근력을 측정하는 방법이 어느 한쪽 팔이나 다리의 운동 중에 근력을 측정하거나, 또는 양팔이나 양발이 함께 움직이는 운동 중에 근력을 측정하는 것에 그쳤기 때문에, 근본적으로 양 팔이나 양 다리가 함께 반대로 움직이는 경우에는 정확하게 근력을 측정하지 못하는 한계가 있었다.

다시 말하면, 걷기, 도보 중 팔동작과 같이 명시적으로 양쪽 팔이나 다리가 서로 반대로 움직이는 경우 뿐만 아니라, 발차기(태권도), 공차기(축구), 엎어치기(유도) 등의 동작도 어느 한쪽 팔이나 다리만을 사용하는 것이 아니라 양쪽 팔이나 다리가 모두 사용되는 점에 비추어 보면, 인체의 운동은 항상 양쪽 팔이나 다리를 사용한다는 것을 알 수 있다. 그리고, 동일한 운동 패턴으로 보일 지라도, 태권도의 정권 지르기 동작을 예를 들면, 한쪽 주먹만을 지르는 동작과 양쪽 주먹을 함께 지르는 동작은 등과 가슴 부분에 사용되는 근육이 서로 다르게 된다. 즉, 양 다리나 양 팔이 서로 교차되어 상호 반대방향으로 운동을 하는 경우에 사용되는 근육 과, 양 다리나 양 팔이 서로 동일한 방향으로 함께 움직이는 운동을 하는 경우에 사용하는 근육이 서로 다르다.

이와 같이, 인체의 운동 패턴은 대부분 양쪽이 함께 움직이는 경우가 대부분이고, 따라서 인체의 근육을 단력시키거나 재활하고자 하는 경우에도 이와 같은 양쪽 운동 패턴이 고려되어야 함에도 불구하고, 종래에는 어느 한쪽의 운동 패턴에 의해 얻어진 근력 데이터를 기초로 재활이나 근력 단련 훈련을 해 옴에 따라, 운동 패턴에 따라 취약한 근육과 그 근력을 정확하게 측정하지 못하여, 취약한 근육을 단련하기 위하여 프로그램된 부하가 부정확한 문제점이 있었다.

또한, 어느 일측의 팔이나 다리의 근력만을 천편일률적으로 측정한 후 그 근력 데이터를 기초로 특정 부위의 근력을 보완하는 운동을 실시하도록 하므로, 양 팔의 상호 작용에 따른 근력 데이터를 근본적으로 얻을 수 없는 한계가 있었다.

이에 따라, 부정확한 근력 측정 데이터로 재활이나 근력 단련 훈련을 행함에 따라, 운동자의 노력에 비하여 근력이 향상되는 것이 더디고 경우에 따라서는 취약한 근육을 발견하지 못하게 되는 심각한 문제점도 있었다.

따라서, 이와 같은 인체의 특성을 고려하여 어느 한쪽 팔이나 다리의 근력만을 측정하거나 양 팔이나 양 다리가 같은 방향으로 함께 이동하는 운동 중의 근력만을 측정하는 것이 아니라, 양 팔이나 양 다리가 서로 다른 방향으로 이동하는 운동에 대해서도 근력을 측정할 수 있도록 하는 방안이 절실히 요구되고 있다.

한편, 근력 운동 시스템에 있어서 양 팔이나 양 다리 등 양쪽 지체를 사용하 여 동시에 서로 반대 방향으로 움직이는 운동 패턴을 통해 근력을 발달시키는 운동을 구현하는 운동 기구가 있다. 그러나, 이 운동 기구에서 부여하는 왼쪽과 오른쪽의 부하에 대하여 운동자의 왼쪽 근력과 오른쪽 근력의 불균형에 의하여 근력 운동 중에 균형을 잃어 허리나 목 등이 심하게 다치는 안전 사고가 발생할 가능성도 있었다.

따라서, 근력 운동 기구에 있어서도 왼쪽과 오른쪽의 운동이 서로 다르게 이루어지더라도 운동자의 균형을 잃지 않는 근력 운동 시스템의 필요성이 절실히 요구되고 있다.

한편, 상기 종래 기술에서 설명한 장치 등의 구성은 오로지 본 발명의 기술적 배경을 이해하기 위하여 기술한 것으로서, 본 발명의 기술 분야의 당업자에게 이미 알려진 선행 기술을 의미하는 것은 아니다

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 하나의 부하 수단에 의하여 직선 운동과 회전 운동 중 어느 하나를 선택하여 운동할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 왼쪽과 오른쪽 운동을 독립적으로 행하면서도 운동 중에 양쪽 힘의 차이로 균형을 잃어 안전 사고가 발생되는 것을 예방할 수 있는 근력 운동 및 계측 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은 어느 한 쪽의 근력만을 측정하거나 또는 어느 한 방향으 로의 운동 패턴에 대한 근력을 측정하는 것에 그치지 않고, 양측의 근육이 서로 다르게 운동하더라도 서로 다른 양측의 근력을 정확하게 측정하여, 이를 기초로 프로그램된 부하를 도입함으로써 취약한 근육을 보다 효과적으로 발달시키는 것을 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 양팔이나 양 다리와 같이 양측이 서로 다른 방향으로 움직이는 운동 중에, 어느 일측 지체의 근력이 타측 지체의 근력과 차이가 발생되어도, 운동자가 균형을 잃지 않도록 제어함으로써, 양측 지체의 근력차이에 의하여 균형이 무너져 안전 사고가 발생되는 것을 방지하는 근력 운동 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 프로그램된 부하로 근력을 발달시키는 운동 기구에 있어서, 운동자가 제1힘을 가하면 미리 정해진 제1경로를 따라 직선 이동하는 제1몸체와; 운동자가 제3힘을 가하면 미리 정해진 제3경로를 따라 회전 이동하는 제3몸체와; 제1몸체 및 제3몸체와 선택적으로 연결되어 미리 프로그램된 부하를 작용시키는 제1모터와; 상기 제1모터에 프로그램된 부하를 지령하는 서보 제어 회로를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 근력 운동 및 계측 시스템을 제공한다.

이는, 종래에 프로그램된 부하를 도입하여 운동자의 특정 근육을 단련시키거나 재활하는 근력 운동 시스템은 하나의 모터가 하나의 운동 패턴을 제어하는 데에 만 사용되었으므로, 직선 운동과 회전 운동을 통해 특정 근육을 단련하기 위해서는 고가의 근력 운동 시스템을 여러대를 구비해야 하는 부담이 있었던 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 상기 제1모터에 의하여 제1몸체가 직선 운동 궤적의 제1경로로 이동하는 것에 프로그램된 부하를 도입할 수 있을 뿐만 아니라 제2몸체가 회전 운동 궤적의 제2경로로 이동하는 것에 대해서도 프로그램된 부하를 도입할 수 있게 되므로, 1대의 근력 운동 시스템에 의해 직선 운동 뿐만 아니라 회전 운동을 하나의 부하 수단에 의해 구현할 수 있도록 하기 위함이다.

이 때, 상기 제1몸체가 제1경로를 따라 이동하면서 상기 제1몸체에 작용하는 상기 제1힘을 측정하는 제1측정부와; 상기 제3몸체가 제3경로를 따라 이동하면서 상기 제3몸체에 작용하는 상기 제3힘을 측정하는 제3측정부와; 추가적으로 포함하고, 상기 제1측정부, 상기 제3측정부에서 측정된 값은 상기 서보 제어 회로의 메모리에 저장되어, 운동자가 상기 근력 운동 시스템을 이용하여 근력 운동을 하는 도중에도 운동자의 근력을 지속적으로 측정하여 운동자의 근력의 변화에 따라 프로그램된 부하의 크기도 조절하기 위함이다.

이 때, 상기 제1몸체와 상기 제3몸체는 양팔이나 양발에 의해 힘이 가해져 직선 운동이나 회전 운동될 수도 있지만, 운동자의 어느 한쪽 지체(팔이나 다리)에 의해 힘이 가해져 직선 운동이나 회전 운동이 되며, 운동자의 다른 한쪽 지체에 의해 힘이 가해져 제1몸체 및 제3몸체와 독립적으로 직선 운동이나 회전 운동되는 제2몸체와 제4몸체를 추가적으로 구성될 수 있다. 즉, 운동자의 타측 지체로 제2힘을 가하면 미리 정해진 제2경로를 따라 직선 이동하는 제2몸체와; 운동자의 타측 지체로 제4힘을 가하면 미리 정해진 제4경로를 따라 회전 이동하는 제4몸체와; 제2몸체 및 제4몸체와 선택적으로 연결되어 미리 프로그램된 부하를 작용시키는 제2모터를; 추가적으로 포함하고, 상기 서보 제어 회로는 상기 제2모터에 프로그램된 부하를 지령한다.

그리고, 직선 운동 궤적을 따라 이동하는 제1몸체 및 제2몸체와 회전 운동 궤적을 따라 이동하는 제3몸체 및 제4몸체를 동시에 사용하여 근력 운동을 하는 것은 불가능하므로, 상기 근력 운동 및 계측 시스템은 상기 제1몸체 및 상기 제2몸체를 직선 이동시키는 운동과 상기 제3몸체 및 상기 제4몸체를 회전 이동시키는 운동 중 어느 하나를 선택할 수 있도록 구성된다.

마찬가지로, 상기 제2몸체가 제2경로를 따라 이동하면서 상기 제2몸체에 작용하는 상기 제2힘을 측정하는 제2측정부와; 상기 제4몸체가 제4경로를 따라 이동하면서 상기 제4몸체에 작용하는 상기 제4힘을 측정하는 제4측정부를; 추가적으로 포함하고, 상기 제2측정부, 상기 제4측정부에서 측정된 값은 상기 서보 제어 회로의 메모리에 저장된다.

한편, 상기 근력 운동 및 계측 시스템은 상기 제1몸체, 상기 제3몸체 중 어느 하나의 이동 거리를 측정하도록 상기 제1모터에 장착된 제1엔코더와; 상기 제2몸체, 상기 제4몸체 중 어느 하나의 이동 거리를 측정하도록 상기 제2모터에 장착된 제2엔코더를; 추가적으로 포함하여, 상기 제1몸체의 이동거리는 상기 제1모터의 회전수로부터 역산하여 상기 제1몸체의 이동거리를 산출하고, 상기 제2몸체의 이동 거리는 상기 제2모터의 회전수로부터 역산하여 상기 제2몸체의 이동거리가 산출되어, 상기 서보 제어 회로에 의하여, 상기 제1경로를 따라 이동하는 상기 제1몸체와 상기 제2경로를 따라 이동하는 상기 제2몸체의 이동 거리의 차이가 미리 정해진 값을 초과하면, 상기 제1몸체와 상기 제2몸체 중 선행하는 것에 저항력을 도입하여 상기 제1몸체와 상기 제2몸체의 이동 거리를 일정한 범위로 유지시킨다. 이를 통해, 운동자가 상기 근력 운동 및 계측 시스템을 사용하여 양 팔이나 양 다리가 서로 독립적인 운동을 할 때에 어느 한쪽의 지체에 의해 가해지는 힘이 다른 한쪽의 지체에 의해 가해지는 힘보다 커서, 상기 제1몸체와 상기 제2몸체의 이동 거리의 차이가 미리 정해진 값보다 커지면 선행하는 몸체에 대하여 그 몸체가 이동하는 방향과 반대 방향으로 저항력이 도입되어, 제1몸체와 제2몸체의 이동 거리를 일정한 범위 내로 유지시켜, 운동 중에 운동자의 균형이 흩뜨러져 허리 등이 삐는 등의 안전 사고를 예방할 수 있게 된다.

또한, 이와 같이 제1몸체와 제2몸체의 이동 거리를 일정한 간격으로 유지함으로써, 운동자의 일측 근력과 타측 근력에 의해 서로 독립적으로 제1몸체와 제2몸체를 이동시키면서 제1몸체 및 제2몸체에 가해지는 제1힘과 제2힘을 각각 측정함으로써 운동자의 양측 근력을 각각 독립적으로 측정할 수 있으며, 무엇보다도 운동자의 양측의 근육에 의해 제1몸체와 제2몸체를 반복적으로 이동시키는 과정에서 어느 측의 근력이 다른 측의 근력보다 큰 경우에도, 큰 근력에 의해 이동하는 몸체의 이동 거리를 다른 하나의 몸체의 이동 거리와 일정 거리를 유지시킴으로써, 일측 근력과 타측 근력을 제대로 가할 수 있게 되어, 운동자가 근력 측정 중에 균형을 잃 는 것을 방지할 뿐만 아니라 보다 정확하게 근력을 측정할 수 있게 된다.

한편, 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 "미리 정해진 제1경로" 및 "미리 정해진 제2경로" 등의 용어는 어느 하나의 물리적인 경로로 정확하게 정해졌다는 의미로 사용된 것이 아니라, 일반적인 운동 패턴에 따라 사용자 별로 약간의 차이가 있을 수 있는 편차를 포함하는 경로를 의미하는 것이다. 예를 들어, 운동자가 와이어에 매달린 덤 웨이트를 어깨 근육을 주로 사용하여 와이어와 연결된 손잡이를 하방으로 잡아당기는 운동 패턴으로 운동한다면 (반드시 덤웨이트에 매달린 것을 의미하는 것이 아니라, 덤웨이트를 들어올리는 형태로 부하가 작용하는 운동 패턴을 모두 포함함), 운동자는 어깨 근육을 사용한 운동 패턴으로 매번 다른 경로로 손잡이(몸체)를 이동시키는 운동을 할 수 있다. 이와 같이 매번 다른 경로로 이동할 수 있지만 일정한 운동 패턴을 갖는 것이라면 본 발명에 따른 "미리 정해진 경로"로 정의하기로 한다.

그리고, 상기 "미리 정해진 값"이란 제1몸체와 제2몸체의 이동 거리의 편차로 인하여 운동자의 자세가 흩뜨러져 운동자가 가하고자 하는 힘이 제1몸체와 제2몸체에 충분히 가해지지 않을 정도의 '거리 편차'를 말하는 것으로서, 운동자의 신체 조건이나 연령, 성별 등과 운동 성향 등을 고려하여 개별적으로 결정된다.

또한, 본 명세서 및 특허청구범위에서 사용된 "프로그램된 부하"라는 용어는 서보제어회로에서 프로그램되어 인가되는 운동 부하로서, 부하가 일정하게 도입되는 등장 운동이나, 운동자가 어느 정도 이상으로 힘을 가하더라도 제1몸체 등이 일정한 속도로 이동하도록 하는 등속 운동이나, 그 밖에 등척 운동에 적용할 수 있도 록 제1몸체 등에 도입되는 의미로 정의된다. 따라서, 본 발명에서 제1몸체 등에 도입되는 프로그램된 부하는 미리 정해진 대로 도입되는 것에 한정되지 않으며, 제1몸체 등의 위치나 속도를 조절하기 위해 변동 가능하게 결과치로 도입되는 부하를 모두 포함한다.

그리고, 상기 제1몸체와 상기 제2몸체는 동일한 방향으로 이동할 수도 있다. 또한, 상기 변위 제한 수단의 상기 미리정해진 값은 0으로 설정되어, 상기 제1몸체와 상기 제2몸체는 함께 이동하도록 하여 종래와 마찬가지 기능을 구현할 수도 있지만, 상기 제1몸체와 상기 제2몸체는 서로 독립적으로 반대 방향으로 이동하여 다양한 운동 패턴에 대해 근력 단련 운동을 함과 동시에 근력 측정을 정확하게 할 수 있게 된다.

이 때, 상기 제1몸체 및 제2몸체에 대한 상기 저항력은 상기 제1몸체와 상기 제2몸체가 물리적으로 제1경로 및 제2경로를 따라 이동하는 것을 제한할 수도 있지만, 기전력을 인가하여 상기 제1몸체의 상기 제1경로를 따라 이동하는 것을 저항하는 제1모터와; 기전력을 인가하여 상기 제1몸체의 상기 제1경로를 따라 이동하는 것을 저항하는 제2모터를; 포함하여, 상기 제1몸체의 이동 거리와 상기 제2몸체의 이동 거리의 차이에 따라 상기 제1모터, 상기 제2모터 중 어느 하나 이상에 저항력을 부여하여 상기 제1몸체 및 상기 제2몸체의 이동 거리의 차이를 일정한 범위 이내로 유지시키는 것이 구성 부품의 수를 줄일 수 있으므로 바람직하다.

전술한 바와 마찬가지로, 상기 제1몸체, 상기 제3몸체 중 어느 하나의 이동 거리를 측정하도록 상기 제1모터에 장착된 제1엔코더와; 상기 제2몸체, 상기 제4몸체 중 어느 하나의 이동 거리를 측정하도록 상기 제2모터에 장착된 제2엔코더를; 추가적으로 포함하여, 상기 제3몸체의 이동거리는 상기 제1모터의 회전수로부터 역산하여 상기 제3몸체의 이동거리를 산출하고, 상기 제4몸체의 이동거리는 상기 제2모터의 회전수로부터 역산하여 상기 제4몸체의 이동거리가 산출되어, 상기 서보 제어 회로에 의하여, 상기 제3경로를 따라 이동하는 상기 제3몸체와 상기 제4경로를 따라 이동하는 상기 제4몸체의 이동 거리의 차이가 미리 정해진 값을 초과하면, 상기 제3몸체와 상기 제4몸체 중 선행하는 것에 저항력을 도입하여 상기 제3몸체와 상기 제4몸체의 이동 거리를 일정한 범위로 유지시킨다.

이 때, 상기 제3몸체에 대한 상기 저항력은 상기 제3모터에 의해 도입되고, 상기 제4몸체에 대한 상기 저항력은 상기 제4모터에 의해 도입된다.

한편, 상기와 같은 구성에 의하여 제1측정부 내지 제4측정부에서 측정된 근력이 증가하면, 제1모터 내지 제4모터에서 도입되는 프로그램된 부하는 실시간으로 조금씩 증가되고, 제1측정부 내지 제4측정부에서 측정된 근력이 감소하면, 제1모터 내지 제4모터에서 도입되는 프로그램된 부하는 실시간으로 조금씩 감소되어, 운동자의 근력 상태에 따라 피드백 제어에 의하여 실시간으로 운동 부하를 조절하여 운동자에게 무리한 운동이 되는 것을 방지하고 효율적인 운동이 되도록 한다.

한편, 제1모터에 의해 직선 운동을 하는 제1몸체와 회전 운동을 하는 제3몸체에 선택적으로 프로그램된 부하를 도입하기 위하여, 본 발명에 따른 근력 운동 및 측정 시스템은, 상기 제1모터에 의해 연동되어 회전하는 제1구동 풀리와; 상기 제1몸체와 연동되어 회전하고 내주면에 제1요홈이 형성된 제1풀리와; 상기 제3몸체와 연동되어 회전하고 내주면에 제3요홈이 형성된 제3풀리와; 상기 제1구동 풀리와 연동되어 회전하고 상기 제1풀리와 상기 제3풀리를 관통하며, 축방향을 따라 외주면에 제1구동요홈이 형성된 제1회전축과; 상기 제1구동요홈을 따라 상기 제1회전축 상을 이동하여 상기 제1요홈과 상기 제3요홈 중 어느 하나에 삽입되는 제1걸림핀을; 추가적으로 포함한다.

이를 통해, 제1걸림핀이 제1요홈에 삽입된 경우에는 제1모터의 토크는 제1구동풀리와 제1회전축을 거쳐 제1걸림핀에 의해 제1풀리가 회전 구동되며, 이에 따라 제1풀리와 연동되어 회전하는 제1몸체에 프로그램된 부하가 전달되어 작용한다. 그리고, 제1걸림핀이 제3요홈에 삽입된 경우에는 제1모터의 토크는 제1구동풀리와 제1회전축을 거쳐 제1걸림핀에 의해 제3풀리가 회전 구동되며, 이에 따라 제3풀리와 연동되어 회전하는 제3몸체에 프로그램된 부하가 전달되어 작용한다.

이 때, 일단 직선 운동이나 회전 운동 중 어느 하나를 선택하면 어느 정도 오랫동안 해당 근력 운동을 하게 되므로, 상기 제1걸림핀은 수동으로 상기 제1요홈과 상기 제3요홈에 선택적으로 삽입될 수도 있으며, 조작의 편의를 위하여 제1걸림핀이 자동으로 제1요홈과 제3요홈에 선택적으로 삽입될 수도 있다. 이 때, 제1걸림핀이 자동으로 제1회전축의 축방향으로 이동시키기 위하여, 제1회전축의 위치를 감 지하는 위치 센서가 구비되고, 위치 센서로부터 감지된 제1회전축의 회전 위치가 서보 제어 회로에 전송되어, 서보 제어 회로에 의해 상기 제1회전축이 항상 일정한 자세로 멈춰질 수 있도록 피드백 위치 제어된다. 그리고, 제1회전축이 정지된 상태에서 끝단에 자석이 부착된 리니어 모터의 축이 상기 제1걸림핀과 정렬되도록 설치되어, 상기 리니어 모터의 축이 제1회전축의 축방향으로 이동함에 따라, 상기 제1걸림핀이 리니어 모터의 동작에 따라 제1회전축의 축방향으로 이동되어 제1걸림핀이 제1요홈과 제3요홈 중 어느 하나에 삽입되도록 하는 구성을 자동화할 수도 있다.

여기서, 제1걸림핀이 제1요홈이나 제3요홈 중 어느 하나에 삽입된 상태에서는 제1회전축이 회전하더라도 제1걸림핀이 삽입된 요홈으로부터 이탈되지 않도록 하기 위하여 (제1회전축의 회전에 따른 원심력에 의하여 이탈되려는 방향으로 힘이 작용하지는 않지만), 제1회전축의 축방향으로 이동하는 데에 작은 크기의 마찰력이 작용하도록 제1걸림핀의 외면은 거칠게 기계가공되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제1모터와 제1구동풀리, 상기 제1풀리와 제1몸체, 상기 제3풀리와 상기 제3몸체는 벨트에 의하여 연동되어 회전하도록 구성될 수도 있고, 그 밖에 기어의 맞물림이나 체인, 랙 앤드 피니언 등 다양한 동력전달방법으로 연동 회전하도록 구성될 수 있다.

마찬가지 원리로, 제2모터에 의해 직선 운동을 하는 제2몸체와 회전 운동을 하는 제4몸체에 선택적으로 프로그램된 부하를 도입하기 위하여, 본 발명에 따른 근력 운동 및 측정 시스템은, 상기 제2모터에 의해 연동되어 회전하는 제2구동 풀리와; 상기 제2몸체와 연동되어 회전하고 내주면에 제2요홈이 형성된 제2풀리와; 상기 제4몸체와 연동되어 회전하고 내주면에 제4요홈이 형성된 제4풀리와; 상기 제2구동 풀리와 연동되어 회전하고 상기 제2풀리와 상기 제2풀리를 관통하며, 축방향을 따라 외주면에 제2구동요홈이 형성된 제2회전축과; 상기 제2구동요홈을 따라 상기 제2회전축 상을 이동하여 상기 제2요홈과 상기 제4요홈 중 어느 하나에 삽입되는 걸림핀을; 추가적으로 구비한다.

본 발명에 따른 근력 운동 및 계측 시스템은 상기 제1몸체, 상기 제2몸체, 상기 제3몸체, 상기 제4몸체에 도입되는 프로그램된 부하를 조절하여 등장(isotonic) 운동, 등척(isometric) 운동, 등속 운동(isokinetic) 중 어느 하나 이상을 구현할 수 있다. 그리고, 본 발명에 따른 상기 근력 운동 및 계측 시스템은 재활 용도로 사용될 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 프로그램된 부하로 근력을 발달시키는 운동 기구에 있어서, 운동자가 제1힘을 가하면 미리 정해진 제1경로를 따라 직선 이동하는 제1몸체와; 운동자가 제3힘을 가하면 미리 정해진 제3경로를 따라 회전 이동하는 제3몸체와; 제1몸체 및 제3몸체와 선택적으로 연결되어 미리 프로그램된 부하를 작용시키는 제1모터와; 상기 제1모터에 프로그램된 부하를 지령하는 서보 제어 회로를; 포함하여 구성되어, 상기 제1모터에 의하여 제1몸체가 직선 운동 궤적의 제1경로로 이동하는 것에 프로그램된 부하를 도입할 수 있을 뿐만 아니라 제2몸체가 회전 운동 궤적의 제2경로로 이동하는 것에 대해서도 프로그램된 부하를 도입할 수 있게 되므로, 1대의 근력 운동 시스템에 의해 직선 운동 뿐만 아니라 회전 운동을 하나의 부하 수단에 의해 구현할 수 있는 근력 운동 및 계측 시스템을 제공한다.

그리고, 본 발명은, 운동자에 의해 제1몸체와 제2몸체의 이동 거리가 미리 정해진 값을 초과하여 편차가 커지면, 제1몸체 및 제2몸체의 이동 거리를 일정한 범위 내로 유지시킴으로써, 운동자가 상기 근력 운동 기구를 사용하여 양측 팔이나 다리 운동을 하는 동안에 균형을 잃지 않고 안전하게 운동할 수 있도록 하는 근력 운동 및 계측 시스템을 제공한다.

이 때, 본 발명은 운동자의 일측 근력과 타측 근력에 의해 서로 독립적인 제1몸체/제3몸체와 제2몸체/제4몸체를 이동시키면서 제1몸체/제3몸체 및 제2몸체/제4몸체에 가해지는 힘을 각각 측정함으로써, 운동자의 양측 근력을 각각 독립적으로 측정할 수 있으며, 무엇보다도, 상기 제1몸체와 상기 제2몸체의 이동 거리의 차이가 미리 정해진 값을 초과하면 선행하는 몸체에 저항력을 도입하여 운동자가 운동 중에 균형을 잃지 않도록 하여 운동 중의 근력을 보다 정확하게 측정할 수 있다.

그리고, 본 발명은 이와 같이 운동 중에 측정된 근력을 기초로 실시간으로 제1몸체/제3몸체 및 제2몸체/제4몸체에 도입되는 프로그램된 부하를 조절함으로써, 운동 중에 근력이 소진되더라도 운동자가 무리한 운동에 의해 근육이 손상되는 것을 방지하고, 최적의 운동 효율로 근력을 증진시킬 수 있도록 한다.

즉 본 발명은 상기 근력 측정 장치에 의해 정확하게 측정된 근력 데이터를 이용하여 운동자에게 맞는 운동 프로그램을 자동으로 설정하여 효율적으로 취약한 근력을 단련, 발달시키는 근력 운동이 가능해질 뿐만 아니라, 부상의 위험이 없고 운동자의 신체 상태를 지속적으로 모니터링 및 관리할 수 있게 된다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근력 운동 및 계측 시스템의 외관을 도시한 사시도, 도2는 근력 운동 및 계측 시스템에 왼발과 오른발에 의한 힘이 도입되는 상태를 도시한 사시도, 도3은 도2의 커버를 분리한 상태를 도시한 사시도, 도4은 도3의 정면도, 도5는 도2의 평면도, 도6은 제1몸체의 직선 운동 구조를 도시한 도면, 도7 및 도8은 제2모터에 의해 제2몸체와 제4몸체 중 어느 하나에 선택적으로 동력이 전달되도록 하는 구성을 도시한 도면이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 근력 운동 및 계측 시스템(100)는, 측정 장치의 구성 요소들을 지지하도록 지면에 거치되는 베이 스(110)와, 운동자가 편안하게 앉을 수 있도록 베이스의 일측에 높이 조절이 가능하고 전후 이동이 가능하게 설치된 시트(120)와, 시트(120)의 전방에 설치되어 운동자의 발로 힘을 가하여 전후 방향으로 서로 독립적인 직선 이동이 가능하게 설치된 직선 구동부(130)와, 시트(1)의 전방 하부에 설치되어 운동자의 발을 끼워 전후 방향으로 서로 독립적인 회전 이동이 가능하게 설치된 회전 구동부(140)와, 직선 구동부(130)의 제1몸체(131)와 회전 구동부(140)의 제3몸체(141)에 프로그램된 부하를 도입하도록 회전 구동되는 제1모터(160)와, 직선 구동부(130)의 제2몸체(132)와 회전 구동부(140)의 제4몸체(142)에 프로그램된 부하를 도입하도록 회전 구동되는 제2모터(170)와, 제1몸체(131) 및 제3몸체(141)의 이동 거리를 산출하도록 제1모터(160)의 회전수를 측정하는 제1엔코더(165)와, 제2몸체(132) 및 제4몸체(142)의 이동 거리를 산출하도록 제2모터(170)의 회전수를 측정하는 제2엔코더(175)와, 제1몸체(131) 내지 제4몸체(142)에 미리 프로그램된 부하를 시간이나 이들 몸체(131-142)의 이동에 따라 도입하고, 동시에 제1몸체(131)/제3몸체(141)와 제2몸체(132)/제4몸체(142) 사이의 이동 거리의 차이가 미리 정해진 값보다 커지면 선행하는 몸체와 함께 회전하는 모터에 선행하는 몸체의 이동을 저항하는 저항력(Fc)이 도입되도록 제어하는 서보제어회로(180)와, 제1몸체(131) 및 제3몸체(141)에 가해지는 제1힘(FL)을 측정하는 제1측정부(1,101)와, 제2몸체(132) 및 제4몸체(142)에 가해지는 제2힘(FR)을 측정하는 제2측정부(2,102)로 구성된다.

도2 내지 도4에 도시된 바와 같이, 상기 직선 구동부(130)는 운동자의 왼발에 의해 도면부호 131d로 표시된 방향으로 직선 이동하는 제1몸체(131)와, 운동자 의 오른발에 의해 직선 이동하는 제2몸체(132)과, 이들 몸체(131,132)을 각각 회동 가능하게 고정하는 지지대(133a)와, 베이스(110)에 대하여 지지대(133a)를 4절 링크 형태로 연결하는 한 쌍의 연결 링크(133b)와, 연결 링크(133c)에 연결되어 제1모터(160) 및 제2모터(170)에 의해 작용하는 부하 및 저항력(Fc)을 전달하는 2절 부하전달링크(134)로 구성된다.

이 때, 도6에 도시된 바와 같이, 제1몸체(131)와 제2몸체(132)는 베이스(110)에 대하여 동일한 길이로 평행하게 배열된 연결 링크(133b)로 연결되어 4절 링크의 상측에서 항상 수평 상태를 유지하며 직선 이동한다. 이 때, 운동자가 힘을 가하면 제1몸체(131)와 연결된 연결 링크는 131d로 표시된 방향으로 회전하며, 제2몸체(132)과 연결된 연결 링크는 132d로 표시된 방향으로 회전하면서, 제1몸체(131) 및 제2몸체(132)는 4절링크의 상부 링크(133a)에 의해 약간의 곡률을 갖지만, 인체가 허용할 수 있는 직선의 범위 내에서 움직이므로, 운동자에 의해 직선 운동 패턴으로 인식될 수 있다. 이 때, 필요에 따라 한 쌍의 연결 링크(133b)의 길이를 약간 차이를 두어, 운동하고자 하는 영역에서의 운동 궤적이 보다 직선에 가깝게 조절할 수 있다. 예를 들어, 운동자에게 가까운 연결 링크의 길이를 멀리 떨어진 연결 링크보다 더 짧게 구성하여 제1몸체(131)와 함께 이동하는 지지대(133a)는 운동자로부터 멀어질 수록 상방으로 올라가는 경사를 갖도록 구성할 수도 있으며, 운동자에게 가까운 연결 링크의 길이를 멀리 떨어진 연결 링크보다 더 길게 구성하여 제1몸체(131)와 함께 이동하는 지지대(133a)는 운동자로부터 멀어질 수록 하방으로 내려가는 경사를 갖도록 구성할 수도 있다.

상기 회전 구동부(140)는 운동자의 왼발목을 걸어 왼발의 힘으로 회전 이동하는 제3몸체(141)와, 운동자의 오른발목을 걸어 오른발의 힘으로 회전 이동하는 제4몸체(142)로 구성되어, 제3몸체(141) 및 제4몸체(142)는 제1모터(160) 및 제2모터(170)에 의해 작용하는 프로그램된 부하와 저항력(Fc)이 선택적으로 전달된다.

상기 제1모터(160) 및 제2모터(170)는 직선 구동부(130)의 제1몸체(131) 및 제2몸체(132)의 직선 이동 또는 회전 구동부(140)의 제3몸체(141) 및 제4몸체(142)의 회전 이동에 따라 프로그램된 부하를 도입하며 함께 회전한다. 즉, 제1몸체(131) 및 제2몸체(132)의 직선 이동은 직선 구동부(130)의 연결 링크(133b) 중 하나와 일체로 회전하는 풀리(77)에 회전 변위로 전달되고, 풀리(77)의 회전 변위는 벨트(162)에 의하여 연결 풀리(88)에 회전 변위로 전달되며, 연결 풀리(88)의 회전 변위는 벨트(162)에 의하여 제1모터(160) 및 제2모터(170)의 회전 변위로 전달되어 함께 회전된다. 그리고, 제3몸체(141) 및 제4몸체(142)의 회전 이동은 벨트(161)을 통해 연결 풀리(88)에 전달되고, 연결 풀리(88)의 회전 변위는 벨트(162) 또는 체인에 의하여 제1모터(160) 및 제2모터(170)의 회전 변위로 전달되어 함께 회전된다.

한편, 본 실시예에서는 모터(160, 170)로부터 직선 구동부(130) 및 회전 구동부(140)에 동력이 전달되는 것을 벨트(161, 162)에 의한 것을 예로 들었지만, 본 발명에 따른 직선 구동부 및 회전 구동부는 벨트(161, 162) 이외에도 체인, 기어, 랙 앤 피니언 등의 다양한 동력 전달 수단을 이용하여 동력이 전달되도록 구성될 수 있다.

여기서, 제1모터(160) 및 제2모터(170)는 연결 풀리(88)와 벨트에 의해 함께 회전하지만, 연결 풀리(88)가 직선 구동부(130)나 회전 구동부(140) 중 어느 하나와 선택적으로 연결되는 것에 의하여, 제1모터(160)는 직선 구동부(130)의 제1몸체(131)의 직선 이동에 따라 함께 회전할 수도 있고 회전 구동부(140)의 제3몸체(141)의 회전 이동에 따라 함께 회전할 수도 있다.

이 때, 도7 및 도8에 도시된 바와 같이, 제2모터(170)에 의해 직선 운동을 하는 제2몸체(132)와 회전 운동을 하는 제4몸체(142)에 선택적으로 프로그램된 부하를 도입하기 위하여, 제2모터(170)에 의해 연동되어 회전하는 제2구동 풀리(55')와, 제2몸체(132)와 연동되어 회전하고 내주면에 제2요홈이 형성된 제2풀리(66')와, 제4몸체(142)와 연동되어 회전하고 내주면에 제4요홈(88x)이 형성된 제4풀리(88')와, 제2구동 풀리(55')와 연동되어 회전하고 제2풀리(66')와 제4풀리(88')를 관통하며, 축방향을 따라 외주면에 제2구동요홈(88g')이 형성된 제2회전축(88a')과, 제2구동요홈(88g')을 따라 제2회전축(88a') 상을 도면부호 44d'로 표시된 방향으로 이동하여 제2요홈과 제4요홈(88x) 중 어느 하나에 삽입되는 제2걸림핀(44')을 구비한다.

이를 통해, 제2걸림핀(44')이 제2요홈에 삽입된 경우에는 도7에 도시된 바와 같이 제2모터(170)의 토크는 제2구동풀리(55')와 제2회전축(88a')을 거쳐 제2걸림핀(44')에 의해 제2풀리(66')가 회전 구동되며, 이에 따라 제2풀리(66')와 연동되어 회전하는 제2몸체(132)에 프로그램된 부하가 제2모터(170)로부터 전달되어 작용한다. 그리고, 제2걸림핀(44')이 제4요홈(88x)에 삽입된 경우에는 제2모터(170)의 토크는 제2구동풀리(55')와 제2회전축(88a')을 거쳐 제1걸림핀(44')에 의해 제4풀리(88')가 회전 구동되며, 이에 따라 제4풀리(88')와 연동되어 회전하는 제4몸체(142)에 프로그램된 부하가 전달되어 작용한다.

이 때, 일단 직선 운동이나 회전 운동 중 어느 하나를 선택하면 어느 정도 오랫동안 해당 근력 운동을 하게 되므로, 상기 제2걸림핀(44')은 수동으로 제2요홈과 상기 제4요홈(88x)에 선택적으로 삽입될 수도 있으며, 조작의 편의를 위하여 제2걸림핀(44')이 자동으로 제2요홈과 제4요홈(88x)에 선택적으로 삽입될 수도 있다.

여기서, 제2걸림핀(44')이 제2요홈이나 제4요홈(88x) 중 어느 하나에 삽입된 상태에서는 제2회전축(88a')이 회전하더라도 제2걸림핀(44)이 삽입된 요홈으로부터 이탈되지 않도록 하기 위하여, 제2회전축(88a')의 축방향으로 이동하는 데에 작은 크기의 마찰력이 저항할 수 있도록 제2걸림핀(44')의 외면은 거칠게 기계가공된다.

마찬가지로, 제1모터(160)에 의해 직선 운동을 하는 제1몸체(131)와 회전 운동을 하는 제3몸체(141)에 선택적으로 프로그램된 부하를 도입하기 위하여, 제1모터(160)에 의해 연동되어 회전하는 제1구동 풀리(55)와, 제1몸체(131)와 연동되어 회전하고 내주면에 제1요홈이 형성된 제1풀리(66)와, 제3몸체(141)와 연동되어 회전하고 내주면에 제3요홈이 형성된 제3풀리(88)와, 제1구동 풀리(55)와 연동되어 회전하고 제1풀리(66)와 제3풀리(88)를 관통하며, 축방향을 따라 외주면에 제1구동요홈(미도시: 도7로부터 추론 가능함)이 형성된 제1회전축(88a)과, 제1구동요홈을 따라 제1회전축(88a) 상을 축방향으로 이동하여 제1요홈과 제3요홈 중 어느 하나에 삽입되는 제1걸림핀(미도시: 도7로부터 추론 가능함)을 구비한다.

이를 통해, 제1걸림핀이 제1요홈에 삽입된 경우에는 제1모터(160)의 토크는 제1구동풀리(55)와 제1회전축(88a)을 거쳐 제1걸림핀에 의해 제1풀리(66)가 회전 구동되며, 이에 따라 제1풀리(66)와 연동되어 회전하는 제1몸체(131)에 프로그램된 부하가 제1모터(160)로부터 전달되어 작용한다. 그리고, 제1걸림핀이 제4요홈에 삽입된 경우에는 제1모터(160)의 토크는 제1구동풀리(55)와 제1회전축(88a)을 거쳐 제1걸림핀에 의해 제3풀리(88)가 회전 구동되며, 이에 따라 제3풀리(88)와 연동되어 회전하는 제3몸체(141)에 프로그램된 부하가 전달되어 작용한다.

이 때, 일반적으로 운동자가 회전 운동을 하는 힘에 비하여 직선 운동을 하는 힘이 훨씬 크다. 즉, 도1에 도시된 제1몸체(131) 및 제2몸체(132)를 발로 미는 프레스 운동은 제3몸체(141) 및 제4몸체(142)를 회전시키는 운동에 비하여 약 10배정도 큰 힘을 발휘할 수 있다. 따라서, 제1모터(160)에 의해 회전 구동되는 제1회전축(88a) 및 제2모터(170)에 의해 회전 구동되는 제2회전축(88a')으로부터 선택적으로 연결되어 직선 운동에 부하를 전달하는 풀리(77,77')는 회전 운동에 부하를 전달하는 풀리(99,99')에 비하여 그 직경이 크게 형성되어, 동일한 제1모터(160) 및 제2모터(170)로부터 전달되지만, 감속비의 조절에 의하여 직선 운동에 전달하는 부하는 회전 운동에 전달하는 부하에 비하여 크게 조절된다.

도12에 도시된 바와 같이, 제1모터(160)에는 제1엔코더(165)가 설치되어 제1모터(160)의 회전수가 감지되어, 제1몸체(131)의 직선 이동 거리 또는 제3몸 체(141)의 회전 이동 거리가 산출된다. 마찬가지로, 제2모터(170)에는 제2엔코더(175)가 설치되어 제2모터(170)의 회전수가 감지되어, 제2몸체(132)의 직선 이동 거리 또는 제4몸체(142)의 회전 이동 거리가 산출된다.

상기 서보 제어 회로(180)는 도12에 도시된 바와 같이 제1엔코더(165)에 의해 감지된 제1몸체(131)이나 제3몸체(141)의 이동 거리(Δx1)에 대한 정보와 제2엔코더(175)에 의해 감지된 제2몸체(132)이나 제4몸체(142)의 이동 거리(Δx2)에 대한 정보를 수신하여 이들의 차이(Δx1-Δx2)를 산출한다.

이 때, 운동자의 신체 조건 등이 미리 입력되어 운동자의 신체 조건 등에 의하여 운동자의 왼발에 의해 이동하는 제1몸체(131)이나 제3몸체(141)의 이동 거리(Δx1)와 제2몸체(132)이나 제4몸체(142)의 이동 거리(Δx2)의 차이를 제한하는 설정치(A)가 자동적으로 정해진다. 일반적으로 다리의 길이가 짧은 사람은 제1몸체(131, 141)와 제2몸체(132,142)의 이동 거리의 차이(Δx1-Δx2)의 한계값(A)이 작게 설정된다.

이에 따라, 서보 제어 회로(180)는, 운동자가 의자에 앉아 왼발로 제1몸체(131)이나 제3몸체(141)를 이동시키는 이동 거리(Δx1)가 오른발로 제2몸체(132)이나 제4몸체(142)를 이동시키는 이동 거리(Δx2)의 편차(Δx1-Δx2)가 미리 정해진 값(A)보다 커지면, 운동자의 균형이 흩트러져 운동자가 가하고자 하는 힘을 몸체(131, 132, 141, 142)에 충분히 가할 수 없는 상태로 보고, 이동 거리가 더 큰 몸체에 대하여 이동하는 방향의 반대 방향으로 제1모터(160) 또는 제2모터(170)에 의하여 저항력(Fc)을 도입하여, 제1몸체(131, 141)와 제2몸체(132, 142)의 이동 거 리의 차이를 미리 정해진 값(A)보다 항상 작게 유지시킨다.

이를 통해, 운동자는 왼발과 오른발의 근력 운동 중에 어느 한쪽의 근력이 더 세기 때문에 발생되는 제1몸체(131, 141)와 제2몸체(132, 142)의 이동 거리의 차이(Δx1-Δx2)를 미리 정해진 범위 이내로 제한할 수 있게 되므로, 운동자는 근력 운동 및 계측 과정에서 어느 한 쪽 발이 더 이동함에 따라 균형을 잃어 안전 사고가 발생되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 제1몸체(131, 141) 및 제2몸체(132, 142)에 자신이 가하고자 하는 힘을 왼발과 오른발을 통해 정확하게 가할 수 있으므로, 운동자의 자세가 흩어지지 않은 상태로 근력을 보다 정확하게 단련하거나 측정할 수 있게 된다.

상기 제1측정부(1,101)는, 제1토크 트랜스듀서(11)와 제1다이나모미터(12)를 제1모터(160)에 연결하여, 제1모터(160)에 의해 전달되는 토크를 통해 제1몸체(131, 141)를 이동시키는 왼발의 제1힘(FL)을 측정할 수도 있고, 제1몸체(131, 141)에 가해지는 제1힘(FL)이 전달되는 시트 측 연결 부재(133c)에 제1힘측정소자(21)로서 스트레인게이지를 부착하고 스트레인게이지의 변형량에 따른 저항의 변화로부터 제1힘(FL)을 산출하는 제1힘 산출회로(26)에 의해 제1힘(FL)을 측정할 수도 있다.

상기 제2측정부(2,102)는, 제2토크 트랜스듀서(12)와 제2다이나모미터(17)를 제2모터(170)에 연결하여, 제2모터(170)에 의해 전달되는 토크를 통해 제2몸체(132, 142)를 이동시키는 오른발의 제2힘(FR)을 측정할 수도 있고, 제2몸체(132, 142)에 가해지는 제2힘(FR)이 전달되는 시트 측 연결 부재(133c)에 제2힘측정소 자(22)로서 스트레인게이지를 부착하고 스트레인게이지의 변형량에 따른 저항의 변화로부터 제2힘(FR)을 산출하는 제2힘 산출회로(27)에 의해 제2힘(FR)을 측정할 수도 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 근력 운동 및 계측 시스템(100)의 작동 원리를 제1몸체(131)과 제2몸체(132)이 동일한 방향으로 이동하는 경우를 예로 들어 도1 및 도9a 내지 도9d를 참조하여 이하에서 상술한다.

단계 1: 운동하고자 하는 운동자를 시트(120)에 앉히고, 운동자의 신상 정보 및 신체 조건, 운동 성향을 서보 제어 회로(180)에 입력하면, 이전에 근력 운동을 행하면서 측정된 운동자의 근력 정보로부터 운동자의 취약한 근력을 발달시키는 프로그램이 자동으로 생성된다. 이와 동시에, 운동자의 신체 조건에 따라 운동자가 왼발과 오른발에 따라 제1몸체(131)과 제2몸체(132)의 이동 거리의 차이(Δx1-Δx2)의 한계값(A)이 자동적으로 설정된다.

그리고, 운동자가 왼발과 오른발로 같은 방향으로 직선 이동하는 근력 운동을 선택하면, 제1걸림핀과 제2걸림핀(44')이 제1풀리(66) 및 제2풀리(66')의 요홈에 삽입되도록 위치시킨다.

단계 2: 이에 따라, 도5a에 도시된 바와 같이, 운동자가 왼발로 제1몸체(131)을 밀어 이동시키고 오른발로 제2몸체(132)을 밀어 이동시키면, 제1몸 체(131)의 이동 거리(Δx1)에 따라 변동되는 프로그램된 부하가 제1모터(160)로부터 제1구동풀리(55)와 제1회전축(88a) 및 제1풀리(66)를 통해 제1부하전달링크(134)가 운동자를 향하여 잡아당기는 부하가 제1몸체(131)에 작용하며, 이와 동시에, 제2몸체(132)의 이동 거리(Δx2)에 따라 변동되는 프로그램된 부하가 제2모터(170)로부터 제2구동풀리(55')와 제2회전축(88a') 및 제2풀리(66')를 통해 제2부하전달링크(134')가 운동자를 향하여 잡아당기는 부하가 제1몸체(131)에 작용한다.

이 때, 왼발에 의해 제1힘(FL)이 가해진 제1몸체(131)은 프로그램된 부하를 이겨내고 제1이동거리(Δx1)만큼 이동하며, 오른발에 의해 제2힘(FR)이 가해진 제2몸체(132)도 프로그램된 부하를 이겨내고 제2이동거리(Δx2)만큼 이동한다.

이와 같이, 운동자의 근력 측정값에 기초하여 근육에 무리가 되지 않으면서 근력을 발달시키는 데 최적의 부하가 미리 프로그램되어 제1몸체(131) 및 제2몸체(132)의 이동에 따라 작용하므로, 운동자는 자신의 취약한 근육의 근력을 효과적으로 단련하거나 재활시킬 수 있다.

이와 동시에, 제1측정부(1,101)와 제2측정부(2,102)는 제1몸체(131) 및 제2몸체(132)에 가해지는 제1힘(FL) 및 제2힘(FR)을 측정하여 서보 제어 회로(180)의 메모리(미도시)에 저장한다. 그리고, 제1모터(160)의 회전수를 감지하는 제1엔코더(165)와 제2모터(170)의 회전수를 감지하는 제2엔코더(175)에 의하여 제1몸체(131)의 제1이동거리(Δx1)와 제2몸체(132)의 제2이동거리(Δx2)가 측정된다.

단계 3: 한편, 운동자가 제1몸체(131)에 도입되는 부하를 이기고 왼발로 밀 어 이동하는 제1이동거리(Δx1)가 제2몸체(132)에 도입되는 부하를 이기고 오른발로 밀어 이동하는 제2이동거리(Δx2)보다 큰 경우에는, 서보 제어 회로(180)에서 측정된 왼쪽과 오른쪽의 제1힘(FL)과 제2힘(FR)을 고려하여 부하가 보상되지만, 순간적으로 어느 한쪽의 힘이 과도하여 제1이동거리(Δx1)와 제2이동거리(Δx2)의 차이가 커지면 운동자의 균형이 흐트러져 허리 등의 부위에 안전 사고의 위험이 있게 된다.

따라서, 서보 제어 회로(180)는 엔코더(165, 175)를 통해 감지되는 제1몸체(131) 및 제2몸체(132)의 이동 거리(Δx1, Δx2)를 감지하여, 그 편차(Δx1-Δx2)가 미리 정해진 한계치(A)에 도달하였는지를 항상 감시한다.

단계 4: 서보 제어 회로(180)에서 산출된 제1몸체(131)의 제1이동거리(Δx1)와 제2몸체(132)의 제2이동거리(Δx2)의 편차(Δx1-Δx2; c)가 미리 정해진 한계치(A)에 도달하면, 도9c에 도시된 바와 같이 선행하는 제1몸체(131)의 이동 방향에 반대 방향으로 저항력(Fc)이 제1모터(160)에 의해 도입된다. 이 때, 저항력(Fc)은 선행하는 몸체에 도입되는 프로그램된 부하를 순간적으로 낮추는 것에 의해 이루어진다.

보다 구체적으로는, 도10에 도시된 바와 같이, 운동자의 왼발에 의하여 제1몸체(131)에 제1힘(FL)이 크고 급작스럽게 작용하는 경우에, 제1몸체(131)의 이동 거(Δx1)를 제2몸체(132)의 이동 거리(Δx2)와 차이가 설정치(A)보다 커지지 않도 록 제한할 필요가 있다. 이를 위하여, 제1모터(160)에는 기전력이 인가되어 저항 토크(Tc)가 도입되고, 이 저지 토크(Tc)는 벨트(162)를 통해 풀리(77)에 전달되어, 전달된 저항 토크(Tc')는 부하전달링크(134)를 통해 연결 링크(133c)에 제1힘(FL)의 반대 방향으로 저항력(Fc')이 전달되어, 상기 제1몸체(131)에는 도면부호 Fc로 표시된 저항력이 작용하게 된다.

단계 5: 선행하는 제1몸체(131)에 이동 방향의 반대 방향으로 저항력(Fc)이 작용함에 따라, 도9d에 도시된 바와 같이, 제1몸체(131)과 제2몸체(132)의 이동 거리의 차(Δx1-Δx2; c')가 미리 정해진 값(A)보다 작아지게 되고, 제1몸체(131)과 제2몸체(132)의 이동 거리가 같아지면 도입되었던 저항력(Fc)은 제거되어, 원래 도입하려고 했던 프로그램된 부하가 작용된다.

한편, 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 근력 운동 및 계측 시스템(100)의 작동 원리는 제1몸체(131, 141)와 제2몸체(132, 142)가 180도의 위상차를 갖고 서로 다른 방향으로 이동하는 경우에도 적용될 수 있다. 이를 도11a 내지 도11d를 참조하여 이하에서 상술한다.

단계 1: 운동하고자 하는 운동자를 시트(120)에 앉히고, 운동자의 신상 정보 및 신체 조건, 운동 성향을 서보 제어 회로(180)에 입력하면, 이전에 근력 운동을 행하면서 측정된 운동자의 근력 정보로부터 운동자의 취약한 근력을 발달시키는 프 로그램이 자동으로 생성된다. 이와 동시에, 운동자의 신체 조건에 따라 운동자가 왼발과 오른발에 따라 제3몸체(141)과 제4몸체(142)의 이동 거리의 차이(Δx1-Δx2)의 한계값(A)이 자동적으로 설정된다.

그리고, 운동자가 왼발과 오른발로 같은 방향으로 직선 이동하는 근력 운동을 선택하면, 제1걸림핀과 제2걸림핀(44')이 제3풀리(88) 및 제4풀리(88')의 요홈에 삽입되도록 위치시킨다.

단계 2: 그리고 나서, 도11a에 도시된 바와 같이, 운동자가 왼발로 제3몸체(141)을 밀어 상방 이동시키고 오른발로 제4몸체(142)을 끌어 하방 이동시키면, 제3몸체(141)의 이동 거리(Δx1)에 따라 변동되는 프로그램된 부하가 제1모터(160)로부터 제1구동풀리(55)와 제1회전축(88a) 및 제3풀리(88)를 통해 제3몸체(141)의 힌지축에 위치한 풀리(99)에 운동하고자 하는 반대 방향의 부하가 제3몸체(141)에 작용하며, 이와 동시에, 제4몸체(142)의 이동 거리(Δx2)에 따라 변동되는 프로그램된 부하가 제2모터(170)로부터 제2구동풀리(55')와 제2회전축(88a') 및 제4풀리(88')를 통해 제4몸체(142)의 힌지축에 위치한 풀리(99')에 운동하고자 하는 반대 방향의 부하가 제4몸체(142)에 작용한다.

이 때, 왼발에 의해 제1힘(FL)이 가해진 제1몸체(131)은 프로그램된 부하를 이겨내고 제1이동거리(Δx1)만큼 이동하며, 오른발에 의해 제2힘(FR)이 가해진 제2몸체(132)도 프로그램된 부하를 이겨내고 제2이동거리(Δx2)만큼 이동한다.

이와 같이, 운동자의 근력 측정값에 기초하여 근육에 무리가 되지 않으면서 근력을 발달시키는 데 최적의 부하가 미리 프로그램되어 제1몸체(131) 및 제2몸체(132)의 이동에 따라 작용하므로, 운동자는 자신의 취약한 근육의 근력을 효과적으로 단련하거나 재활시킬 수 있다.

이와 동시에, 제3측정부(101)와 제4측정부(102)에서는 제3몸체(141) 및 제4몸체(142)에 가해지는 제1힘(FL) 및 제2힘(FR)을 측정한다. 그리고, 제1모터(160)의 회전수를 감지하는 제1엔코더(165)와 제2모터(170)의 회전수를 감지하는 제2엔코더(175)에 의하여 제3몸체(141)의 제1이동거리(Δx1)와 제4몸체(132)의 제2이동거리(Δx2)가 회전각으로 측정된다(S130).

단계 3: 이 때, 운동자의 왼발로 미는 제1힘(FL)이 오른발로 잡아당기는 제2힘(FR)보다 큰 경우에는 도7b에 도시된 바와 같이 제3몸체(141)의 제1이동거리(Δx1)와 제4몸체(142)의 제2이동거리(Δx2)의 편차(Δx1-Δx2)는 더욱 더 커진다. 이에 따라, 제3몸체(141)의 제1이동거리(Δx1)와 제4몸체(142)의 제2이동거리(Δx2)의 편차(Δx1-Δx2)가 미리 정해진 한계치(A)에 도달하였는지를 서버 제어 회로(180)에서 감시한다(S140).

단계 4: 서보 제어 회로(180)에서 산출된 제1몸체(131)의 제1이동거리(Δx1)와 제4몸체(142)의 제2이동거리(Δx2)의 편차(Δx1-Δx2)가 미리 정해진 한계치(A)에 도달하면, 도11c에 도시된 바와 같이 선행하는 제3몸체(141)의 이동 방향에 반 대 방향으로 저항력(Fc)이 제1모터(160)에 의해 도입된다. 이 때, 저항력(Fc)은 선행하는 몸체에 도입되는 프로그램된 부하를 순간적으로 낮추는 것에 의해 이루어진다.

단계 5: 선행하는 제3몸체(141)에 이동 방향의 반대 방향으로 저항력(Fc)이 작용함에 따라, 도11d에 도시된 바와 같이, 제3몸체(141)와 제4몸체(142)의 이동 거리의 차(Δx1-Δx2)가 미리 정해진 값(A)보다 작아지게 되고, 제3몸체(141)와 제4몸체(142)의 이동 거리가 같아지면 도입되었던 저항력(Fc)은 제거된다.

한편, 약한 부위의 근력을 증강시키도록 도입되는 부하의 크기는 제1측정부(101) 및 제2측정부(102)를 통해 얻어진 제1힘(FL)과 제2힘(FR)을 기초로 도12에 도시된 바와 같이 정해진다. 예를 들어, 제2몸체(132)를 미는 직선 운동 중에 측정된 제2힘(FR)이 도13a에 도시된 바와 같다면, 운동의 1궤적에 소요되는 시간 중 t1 내지 t2 동안에 작용하는 근력이 약한 것이고, 이 근력에 보다 높은 부하를 작용시키는 것이 필요하므로, 도13b에 도시된 바와 같이 t1 내지 t2동안에는 평소보다 더 큰 부하로 저항력(FRC)을 자동으로 프로그램화하여 작용시킨다. 마찬가지로, 제3몸체(141)를 이동시키는 회전 운동 중에 측정된 제1힘(FL)이 도13c에 도시된 바와 같다면, 운동의 1궤적에 소요되는 시간 중 t3 내지 t4 동안에 작용하는 근력이 약한 것이고, 이 근력에 보다 높은 부하를 작용시키는 것이 필요하므로, 도13d에 도시된 바와 같이 t3 내지 t4동안에는 지속적으로 부가하던 부하보다는 높아진 크기의 부 하를 저항력(FRC)으로 자동 프로그램화하여 작용시킨다.

이를 통해, 정해진 운동 궤적을 움직이는 동안에 약한 부위의 근육에 국부적으로 t1 내지 t2, t3 내지 t4 동안에만 보다 큰 부하를 이겨내어야 하므로, 운동자의 약한 근육의 발달이 극대화되며, 운동자에게 맞는 운동 프로그램을 자동으로 설정하여 운동이 가능할 뿐만 아니라, 부상의 위험이 없고 운동자의 신체 상태를 지속적으로 모니터링 및 관리할 수 있게 된다.

무엇보다도, 본 발명에 따른 근력 운동 및 측정 시스템은 하나의 시스템에 직선 운동과 회전 운동을 행할 수 있으며, 이들 운동 중에 작용하는 근육의 근력도 실시간으로 측정하여 피드백 제어에 의해 그 다음 사이클의 근력 운동을 반영할 수도 있고, 인체의 양팔이나 양다리의 운동을 각각 독립적인 궤적으로 실시하는 것을 가능하게 하므로 다양한 근육 부위를 단련하거나 계측하는 것이 가능해지는 장점이 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구 범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다. 즉, 본 발명의 실시예에서는 근력을 측정하거나 특정 부위의 근육을 단련하는 것을 예로 들어 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 재활용도나 스포츠 선수의 단련을 위한 것이거나 일반인이 일반적으로 이용하는 운동 기구 등도 모두 포함하는 것이다.

그리고, 전술한 실시예에서는 운동자의 발에 의한 하지 근력 운동 시스템을 예로 들었지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 전술한 실시예의 제3몸체 및 제4몸체를 180도만큼 회전시켜 팔 근력 운동에도 적용될 수 있다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 근력 운동 및 계측 시스템의 외관을 도시한 사시도

도2는 근력 운동 및 계측 시스템에 왼발과 오른발에 의한 힘이 도입되는 상태를 도시한 사시도

도3은 도2의 커버를 분리한 상태를 도시한 사시도

도4은 도3의 정면도

도5는 도2의 평면도

도6은 제1몸체의 직선 운동 구조를 도시한 도면

도7 및 도8은 제2모터에 의해 제2몸체와 제4몸체 중 어느 하나에 선택적으로 동력이 전달되도록 하는 구성을 도시한 도면

도9a 내지 도9d는 운동자의 왼발과 오른발로 각각 제1발판과 제2발판을 같은 방향으로 미는 운동을 하는 동안에 제1발판과 제2발판의 이동 거리의 차이에 따라 이를 제한하는 저항력이 도입되는 구성을 도시한 개략도

도10은 도9c의 저항력이 도입되는 구성을 도시한 정면 개략도

도11a 내지 도11d는 운동자의 왼발과 오른발로 각각 제1발판과 제2발판을 서로 다른 방향으로 이동시키는 운동을 하는 동안에 제1발판과 제2발판의 이동 거리의 차이에 따라 이를 제한하는 저항력이 도입되는 구성을 도시한 개략도

도12은 도1의 작동을 구현하기 위한 제어 구성을 도시한 블록도

도13a는 운동자가 가하는 제2힘의 측정 분포를 도시한 도면

도13b는 제2몸체에 도입되는 프로그램된 부하 분포를 도시한 도면

도13c는 운동자가 제3몸체에 가하는 제3힘의 측정 분포를 도시한 도면

도13d는 제3몸체 도입되는 프로그램된 부하 분포를 도시한 도면

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

100: 근력 측정 장치 110: 베이스

120: 시트 131: 제1발판

132: 제2발판 141: 제3몸체

142: 제4몸체 160: 제1모터

165: 제1엔코더 170: 제2모터

175: 제2엔코더 1, 101: 제1측정부

2, 102: 제2측정부 FL: 제1힘

FR: 제2힘 Fc: 저항력

Claims (18)

1. 프로그램된 부하로 근력을 발달시키는 운동 기구에 있어서,

   운동자가 제1힘을 가하면 미리 정해진 제1경로를 따라 직선 이동하는 제1몸체와;

   운동자가 제3힘을 가하면 미리 정해진 제3경로를 따라 회전 이동하는 제3몸체와;

   제1몸체 및 제3몸체와 선택적으로 연결되어 미리 프로그램된 부하를 작용시키는 제1모터와;

   상기 제1모터에 프로그램된 부하를 지령하는 서보 제어 회로를;

   포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 근력 운동 및 계측 시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제1몸체가 제1경로를 따라 이동하면서 상기 제1몸체에 작용하는 상기 제1힘을 측정하는 제1측정부와;

   상기 제3몸체가 제3경로를 따라 이동하면서 상기 제3몸체에 작용하는 상기 제3힘을 측정하는 제3측정부와;

   추가적으로 포함하고, 상기 제1측정부, 상기 제3측정부에서 측정된 값은 상기 서보 제어 회로의 메모리에 저장되는 것을 특징으로 하는 근력 운동 및 계측 시 스템.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 제1힘과 상기 제3힘은 상기 운동자의 일측 지체에 의해 가해지고;

   운동자의 타측 지체로 제2힘을 가하면 미리 정해진 제2경로를 따라 직선 이동하는 제2몸체와;

   운동자의 타측 지체로 제4힘을 가하면 미리 정해진 제4경로를 따라 회전 이동하는 제4몸체와;

   제2몸체 및 제4몸체와 선택적으로 연결되어 미리 프로그램된 부하를 작용시키는 제2모터를;

   추가적으로 포함하고, 상기 서보 제어 회로는 상기 제2모터에 프로그램된 부하를 지령하는 것을 특징으로 하는 근력 운동 및 계측 시스템.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 제1몸체 및 상기 제2몸체를 직선 이동시키는 운동과 상기 제3몸체 및 상기 제4몸체를 회전 이동시키는 운동 중 어느 하나를 선택할 수 있는 것을 특징으로 하는 근력 운동 및 계측 시스템.
5. 제 3항에 있어서,

   상기 제2몸체가 제2경로를 따라 이동하면서 상기 제2몸체에 작용하는 상기 제2힘을 측정하는 제2측정부와;

   상기 제4몸체가 제4경로를 따라 이동하면서 상기 제4몸체에 작용하는 상기 제4힘을 측정하는 제4측정부를;

   추가적으로 포함하고, 상기 제2측정부, 상기 제4측정부에서 측정된 값은 상기 서보 제어 회로의 메모리에 저장되는 것을 특징으로 하는 근력 운동 및 계측 시스템.
6. 제 3항에 있어서,

   상기 제1몸체, 상기 제3몸체 중 어느 하나의 이동 거리를 측정하도록 상기 제1모터에 장착된 제1엔코더와;

   상기 제2몸체, 상기 제4몸체 중 어느 하나의 이동 거리를 측정하도록 상기 제2모터에 장착된 제2엔코더를;

   추가적으로 포함하여, 상기 서보 제어 회로에 의하여, 상기 제1경로를 따라 이동하는 상기 제1몸체와 상기 제2경로를 따라 이동하는 상기 제2몸체의 이동 거리의 차이가 미리 정해진 값을 초과하면, 상기 제1몸체와 상기 제2몸체 중 선행하는 것에 저항력을 도입하여 상기 제1몸체와 상기 제2몸체의 이동 거리를 일정한 범위 로 유지시키는 것을 특징으로 하는 근력 운동 및 계측 시스템.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 제1몸체에 대한 상기 저항력은 상기 제1모터에 의해 도입되고, 상기 제2몸체에 대한 상기 저항력은 상기 제2모터에 의해 도입되는 것을 특징으로 하는 근력 시스템.
8. 제 3항에 있어서,

   상기 제1몸체, 상기 제3몸체 중 어느 하나의 이동 거리를 측정하도록 상기 제1모터에 장착된 제1엔코더와;

   상기 제2몸체, 상기 제4몸체 중 어느 하나의 이동 거리를 측정하도록 상기 제2모터에 장착된 제2엔코더를;

   추가적으로 포함하여, 상기 서보 제어 회로에 의하여, 상기 제3경로를 따라 이동하는 상기 제3몸체와 상기 제4경로를 따라 이동하는 상기 제4몸체의 이동 거리의 차이가 미리 정해진 값을 초과하면, 상기 제3몸체와 상기 제4몸체 중 선행하는 것에 저항력을 도입하여 상기 제3몸체와 상기 제4몸체의 이동 거리를 일정한 범위로 유지시키는 것을 특징으로 하는 근력 운동 및 계측 시스템.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 제3몸체에 대한 상기 저항력은 상기 제3모터에 의해 도입되고, 상기 제4몸체에 대한 상기 저항력은 상기 제4모터에 의해 도입되는 것을 특징으로 하는 근력 시스템.
10. 제 5항에 있어서,

    상기 제1측정부에서 측정된 근력이 커지면 상기 제1몸체에 도입되는 프로그램된 부하도 커지고, 상기 제1측정부에서 측정된 근력이 작아지면 상기 제1몸체에 도입되는 프로그램된 부하도 작아지며;

    상기 제2측정부에서 측정된 근력이 커지면 상기 제2몸체에 도입되는 프로그램된 부하도 커지고, 상기 제2측정부에서 측정된 근력이 작아지면 상기 제2몸체에 도입되는 프로그램된 부하도 작아지며;

    상기 제3측정부에서 측정된 근력이 커지면 상기 제3몸체에 도입되는 프로그램된 부하도 커지고, 상기 제3측정부에서 측정된 근력이 작아지면 상기 제3몸체에 도입되는 프로그램된 부하도 작아지며;

    상기 제4측정부에서 측정된 근력이 커지면 상기 제4몸체에 도입되는 프로그램된 부하도 커지고, 상기 제4측정부에서 측정된 근력이 작아지면 상기 제4몸체에 도입되는 프로그램된 부하도 작아지는 것을 특징으로 하는 근력 운동 및 계측 시스템.
11. 제 1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    바닥에 회동 가능하게 연결되고 서로 길이가 같고 평행한 한 쌍의 연결 링크의 상측에 회동 가능하게 고정된 지지체에 의해 4절 링크 구조를 이루고, 상기 제1몸체는 상기 지지체에 회동 가능하게 고정된 것을 특징으로 하는 근력 운동 및 계측 시스템.
12. 제 1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    바닥에 회동 가능하게 연결된 한 쌍의 연결 링크의 상측에 회동 가능하게 고정된 지지체에 의해 4절 링크 구조를 이루고, 상기 제1몸체는 상기 지지체에 회동 가능하게 고정되며, 상기 한 쌍의 연결 링크 중 상기 운동자에게 가까운 연결 링크는 상기 운동자로부터 멀리 떨어진 연결 링크보다 그 길이가 긴 것을 특징으로 하는 근력 운동 및 계측 시스템.
13. 제 1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    바닥에 회동 가능하게 연결된 한 쌍의 연결 링크의 상측에 회동 가능하게 고정된 지지체에 의해 4절 링크 구조를 이루고, 상기 제1몸체는 상기 지지체에 회동 가능하게 고정되며, 상기 한 쌍의 연결 링크 중 상기 운동자에게 가까운 연결 링크는 상기 운동자로부터 멀리 떨어진 연결 링크보다 그 길이가 짧은 것을 특징으로 하는 근력 운동 및 계측 시스템.
14. 제 1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제1모터에 의해 연동되어 회전하는 제1구동 풀리와;

    상기 제1몸체와 연동되어 회전하고 내주면에 제1요홈이 형성된 제1풀리와;

    상기 제3몸체와 연동되어 회전하고 내주면에 제3요홈이 형성된 제3풀리와;

    상기 제1구동 풀리와 연동되어 회전하고 상기 제1풀리와 상기 제3풀리를 관통하며, 축방향을 따라 외주면에 제1구동요홈이 형성된 제1회전축과;

    상기 제1구동요홈을 따라 상기 제1회전축 상을 이동하여 상기 제1요홈과 상기 제3요홈 중 어느 하나에 삽입되는 제1걸림핀을;

    추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 근력 운동 및 계측 시스템.
15. 제 1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제2모터에 의해 연동되어 회전하는 제2구동 풀리와;

    상기 제2몸체와 연동되어 회전하고 내주면에 제2요홈이 형성된 제2풀리와;

    상기 제4몸체와 연동되어 회전하고 내주면에 제4요홈이 형성된 제4풀리와;

    상기 제2구동 풀리와 연동되어 회전하고 상기 제2풀리와 상기 제2풀리를 관통하며, 축방향을 따라 외주면에 제2구동요홈이 형성된 제2회전축과;

    상기 제2구동요홈을 따라 상기 제2회전축 상을 이동하여 상기 제2요홈과 상기 제4요홈 중 어느 하나에 삽입되는 걸림핀을;

    추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 근력 운동 및 계측 시스템.
16. 제 1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제1몸체, 상기 제2몸체, 상기 제3몸체, 상기 제4몸체에 도입되는 프로그램된 부하는 등장(isotonic) 운동, 등척(isometric) 운동, 등속 운동(isokinetic) 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 근력 운동 및 계측 시스템.
17. 제 1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 근력 운동 및 계측 시스템은 재활 용도로 사용되는 것을 특징으로 하는 근력 운동 및 계측 시스템.
18. 제 1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제1모터로부터 상기 제1몸체에 전달되는 부하의 감속비는 상기 제1모터로부터 제3몸체에 전달되는 부하의 감속비보다 커서, 직선 운동을 하는 상기 제1몸체에 회전 운동을 하는 상기 제3몸체보다 더 큰 부하가 작용할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 근력 운동 및 계측 시스템.

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