KR20130097212A - 스포츠 트레이닝 장치 - Google Patents

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호세 산초 가르시아
호세 페르난도 가르시아 체카
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비쿨, 에스.엘.
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Abstract

본 발명은 트레이닝 세션을 공유하는 동안에 서로 떨어져 위치하는 다수의 사용자들을 연결할 수 있는 통신 네트워크에 연결되어 실내 및 실외 트레이닝 세션 모두에 사용가능한 트레이닝 장치에 관한 것이다. 본 발명의 장치는 사용자에 의해 가해진 힘에 대하여 변화가능한 저항을 나타내는 트레이닝 수단과, 사용자의 육체적 상태에 대한 데이타와 트레이닝 수단의 기계적 상태에 대한 데이타의 모니터링 및 제어 장치와, 시뮬레이션 및 제어장치와, 사용자의 육체적 상태와 트레이닝 수단의 기계적 상태 및 사용자의 환경에 대한 정보의 획득을 위한 다수의 센서를 포함하여 구성된다.

Description

스포츠 트레이닝 장치{SPORTS TRAINNING DEVICE}
본 발명은 트레이닝 세션(training sessions, 훈련)을 공유하는 다수의 서로 떨어져 위치하는 사용자들을 연결할 수 있는 통신 네트워크에 연결되어 실내 및 실외 트레이닝 세션 모두에 사용가능한 트레이닝 장치에 관한 것이다.
종래 기술로서 실내 트레이닝 장치는 잘 알려져 있으며, 전문적인 사용자들뿐만 아니라 스포츠 애호가들에 의해서 일반적으로 사용되고 있다. 한편 상기의 장치들은 실외 트레이닝에 대한 대안으로서 여겨지고 있는바, 예를 들면 실외의 기상조건에 따라 또는 집에서 운동하는 것의 안락함이나 특정한 트레이닝 훈련을 다른 스포츠 실행과 결합시켜 동일한 실내 장소에서 행함에 따른 편의성 등의 이유에 따라 스포츠 활동을 위해 실내 공간을 벗어나려 하지 않는 사용자들의 경우가 이에 해당된다. 널리 알려져 있는 여러 많은 장치 중에서 널리 알려진 예로는 체육관이나 스포츠 센타에서 매우 일반적인 트레드밀을 들 수 있으며, 그 외 고정식 자전거 또는 로윙 머신(rowing machine)이 알려져 있다
실내 트레이닝 시스템의 상기 예들이 여러 사용자에게 적절한 솔류션을 제공함에도 불구하고, 상기의 장치들은 종래 기술에서 아직 해결되지 않는 여러 단점들을 지니고 있는바, 상기 실내 장치가 실외에서 운동을 하는 것에 비해서 가장 큰 단점으로 지적되고 있는 것는 그 활동이 수행될 수 있는 곳의 자연스러운 환경(도시 또는 시골)의 부족이라 할 것인바, 이로 인해서 사용자들은 종종 반복적이거나 지겹다고 하는 기분이 들게 되고 또한 그러한 활동(운동)에 대한 흥미를 잃게 되는 일이 종종 있게 되어 급기야는 스포츠 활동의 포기로 이어지기도 한다. 실내 트레이닝 장치로부터 초래되는 다른 문제점은, 상기 장치들이 실행된 운동(주행거리, 속도, 사용자가 입력한 바에 따라 장치에 적용된 저항력 등)에 의해서 작성되는 전자적인 분석을 가능하게 하는 경우, 실외 운동의 동시 일정(simultaneous planning)과의 불화합성(incompatibility)인바, 그 이유는 상기 두 가지 트레이닝을 자연스럽게 통합하여 사용자에게 통합된 훈련계획으로 두 가지 모두를 결합시켜 (공통의 데이타 확보 및 분석 시스템을 통해서) 보여주는 공통된 참조 프레임워크 (reference framework)를 제공하는 툴(tool)이 없기 때문이다. 이와 같은 불화합성으로 인해서 사용자는 실내 트레이닝이 실외 트레이닝에 비해서 덜 효과적이라고 인식할 수 있고, 또한 실외 트레이닝은 실내 트레이닝과는 별개로만 수행될 수 있다고 생각하게 된다.
본 발명은 상기의 단점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 장치는 사용이 편리한 트레이닝 장치에 실내 및 실외 모드 모두에서의 스포츠 실행에 대한 상이한 구성요소를 통합시킴과 아울러 주문형 트레이닝 시스템을 포함하는 웹 애플리케이션 (Web application)에 의해 생성된 정보에 의거해서 처리되는 시뮬레이터를 함께 구비하며, 이에 더하여 본 발명의 장치에서는 스포츠 실행 동안에 사용자에 의해 생성된 데이터의 복구 및 분석이 이루어지게 된다. 상기의 시스템은 사용자들의 요구에 따라 트레이닝 루틴을 변화시키는 설정이 가능한 프로세스를 통해서 훈련의 질과 운동 수행능력을 향상시킬 수가 있다. 또한, 본 발명은 다수의 사용자들이 동시에 실행할 수 있으며, 경쟁 모드로 설정하여 훈련 느낌을 고조시킬 수 있고, 실외에서 행해진 실제 훈련과정을 통합해서 나중에 장치에 장착된 시뮬레이터를 이용하여 실내 훈련과정 중에 재생시킬 수 있거나 웹 애플리케이션 수단에 의해 멀리 떨어져 있는 사용자들과 공유할 수 있다. 상기 장치는 사용자의 육체적인 상태(심장 박동수, 혈압, 소모 칼로리 등)에 대한 정보를 기록할 수 있고, 또한 실내나 실외 구분없이 스포츠 활동의 전체 기간 동안에 걸쳐 사용된 트레이닝 장치의 기계적인 파라메타(속도, 가속도, 회전수 등)를 기록할 수 있다.
본 발명의 스포츠 트레이닝 장치는:
사용자에 의해 가해진 물리적인 힘에 대하여 변화가능한 저항을 갖는 적어도 하나의 회전부재를 구비한 트레이닝 수단;
사용자의 육체적 상태 및 트레이닝 수단의 기계적 상태에 관한 데이터의 모니터링 및 통신 장치; 및
상기 모니터링 및 통신 장치에 연결된 트레이닝 시뮬레이션 및 제어 장치;로 이루어지고, 이때 상기 시뮬레이션 및 제어 장치는 상기 트레이닝 수단의 회전부재에 의해 가해진 저항의 변화를 제어하는 하나 또는 그 이상의 시스템을 포함하여 구성되고 , 상기 변화는 무선 통신을 통해서 모니터링 및 통신 장치와의 무선통신을 통해서 달성되며, 상기 모니터링 및 통신 장치는 사용자의 육체적 상태에 대한 하나 또는 그 이상의 센서 및 트레이닝 수단의 기계적 상태에 대한 하나 또는 그 이상의 센서에 연결되어 구성된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 상기 트레이닝 수단은 자전거로 이루어진다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 상기 트레이닝 수단의 회전부재는 한쪽 자전거 휠에 부착가능한 롤러로 이루어진다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 상기 회전부재는 회전부재에 대한 브레이킹 시스템을 포함하여 이루어진다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 상기 회전부재의 브레이킹 시스템은 메탈 디스크와 상기 디스크에 대해 변화가능한 위치에 부착가능한 적어도 두 개의 영구자석으로 이루어진다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 상기 브레이킹 시스템의 영구자석은 네오디뮴으로 이루어지고, 상기 메탈 디스크는 알루미늄으로 이루어진다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 상기 영구자석은 액츄에이터에 의해서 이동가능하게 구성되어 메탈 디스크에 대향하는 자석의 표면 위치가 변화된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 상기 액츄에이터는 그 내부에 마그네트가 장착된 캐리지를 이동시키는 스핀들에 너트를 통해서 부착된 전기 스텝모터로 이루어진다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 상기 회전부재의 브레이킹 시스템은 롤러와 함께 회전되는 원심 벤틸레이터를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 상기 브레이킹 시스템은 두 개의 베어링에 안내되는 축과 이들 두 베어링 사이에 위치하여 자전거 휠에 의해 드래그되는 (dragged; 저항회전하는) 롤러를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 상기 트레이닝 수단은 적어도 지면 상에 지지되며 스크류, 클램프, 브레이크 또는 이와 유사한 디바이스 등 중에서 하나 또는 그 이상의 결합수단을 통해서 자전거에 부착가능한 프레임으로 이루어진 안정화 시스템(stabilisation system)을 포함하여 구성됨으로써 실행 중에 자전거의 수평 및 수직 방향으로의 움직임이 제한된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 상기 트레이닝 수단은 트래드밀로 이루어진다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 사용자의 육체적 상태 및 트레이닝 수단의 기계적 상태의 모니터링 및 통신 장치는 하나 또는 그 이상의 다음과 같은 연결을 갖는 통신 네트워크에 대한 무선 액세스로 이루어진다: 와이-파이(Wi-Fi)(이는 모든 무선 근거리 통신망을 의미한다.), 이더넷 표준망(Ethernet standard network), 블루투스, 무선주파수 시스템(radio frequency systems), 이동전화 통신망, 적외선(infrared), TPC/IP(Transmission control/Internet protocol), HTTP(Hypertext transfer protocol), 피어투피어(a "peer to peer") 프포토콜, FTP(File transfer protocol), RTP(Real-time transport protocol), RTSP(Real-time streaming protocol), SSH(Secure shell), VOIP(voice over IP) 또는 USB(Universal serial bus).
본 발명의 바람직한 실시예에서 모니터링 및 통신 장치는 트레이닝 동안 센서에 의해 측정된 데이타에 대한 디지털 저장수단을 포함하여 이루어진다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 사용자의 육체적 상태를 감지하는 센서는 다음과 같은 하나 또는 그 이상의: 심장 박동수 센서, 혈압 센서, 산소 포화도 센서, 포도당 농도 센서, 칼로리 센서, 체질량 지수 센서, 온도 센서로 이루어진다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 트레이닝 수단의 기계적 상태 측정을 위한 센서는 다음과 같은 하나 또는 그 이상의: 회전부재의 회전속도 센서, 회전부재의 가속도미터, 사용자의 보폭(stride)에 대한 카덴스 센서(cadence sensor), 사용자의 페달링(pedalling)에 대한 카덴스 센서, 사용자에 의해 가해진 힘에 대한 센서, 사용자 활동도 센서(user activity sensor), 사용자 위치 센서로 이루어진다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 모니터링 및 통신 장치는 사용자의 환경에 대한 정보를 제공하기 위한 GPS(Global positioning system) 네트워크와의 통신수단을 포함하여 이루어진다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 시뮬레이션 및 제어 장치는 사용자로 하여금 트레이닝 세션을 디자인할 수 있도록 하는 프로그램 수단과 그 프로그램 수단을 구동시키는 제어 시스템으로 이루어지며, 이때 상기 트레이닝 세션은 실행 과정의 시간 동안에 회전부재의 저항력 변화가 가능하게 설정되도록 구성됨에 기술적 특징이 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 시뮬레이션 및 제어 장치는 센서를 통해 얻어진 데이타 및/또는 회전부재에 가해진 저항력을 보여주는 모니터를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 모니터 상에 보여지는 회전부재에 가해진 저항력에 대한 데이타는 표면 경사도 데이타(surface inclination data)로 모니터상에 표현된다.
본 발명의 목적 하나는 인터넷 접속수단에 의해 시뮬레이션 및 제어 장치에 연결되는 원격 트레이닝 플래닝 시스템을 부가적으로 포함하는 스포츠 트레이닝 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 원격 트레이닝 플래닝 시스템은 모니터링 및 통신 장치에 무선 접속되도록 구성된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 원격 트레이닝 플래닝 시스템은 센서들로부터 얻어진 데이타의 디지탈 저장 및 분석을 위한 프로그램 수단을 포함하여 이루어진다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 모니터링 및 통신 장치는 휴대폰에 무선접속된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 모니터링 및 통신 장치는 비디오 카메라에 무선접속된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 트레이닝 수단과 사용자의 수는 1 과 64 사이로 이루어진다.
본 발명의 실시예에 관한 설명은 주로 싸이클링 실행과 관련하여 기술되고 있으나, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 전반적인 기재로부터 다른 스포츠 활동에 대해서도 동일하게 적용될 것임은 자명하다 할 것이다.
도1은 본 발명에 따른 주요 구성요소들의 개략을 통신망 내에서의 구성요소들간 연결 구성과 함께 보여주고 있다.
도2은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 트레이닝 수단의 브레이킹 시스템에 대한 사시도로서, 주요 내부 구성요소들을 보여주고 있다.
도3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 트레이닝 시스템에 대한 평면도로서, 자전거의 뒷바퀴 축에 부착가능한 프레임을 보여주고 있다.
도4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 트레이닝 시스템에 대한 사시도로서, 자전거의 뒷바퀴 축에 부착가능한 프레임을 보여주고 있다.
도1 내지 도4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 스포츠 트레이닝 장치는 아래의 구성요소들로 이루어진다:
-A) 트레이닝 수단(1): 본 구성요소는 사용자가 실내에서 육체적 활동을 수행하는데 사용되는 모든 시스템을 포함하여 구성된다. 바람직하기로는, 트레이닝 수단은 실내 또는 실외에서의 싸이클링을 위해 설계된 자전거로 이루어지는바, 프로그래밍 가능한 트래드밀, 로윙 머신, 스텝퍼 머신, 고정식 또는 "스피닝" 자전거, 피트니스 머신이나 이와 유사한 특성을 갖는 여타의 시스템 등과 같은 다른 형태의 시스템으로 이루어질 수도 있다.
상기 트레이닝 수단(1)은 스포츠 활동의 실행중에 사용자에 의해 가해진 힘에 대항하여 변화가능한 저항을 나타내는 적어도 하나의 회전 부재(2)를 구비한다. 상기 힘은, 예를 들면 페달링 동안에 다리나 발에 의해 가해진 힘, 런닝 동안에 다리나 발에 의해 가해진 힘이거나 노를 움직이기 위한 팔이나 손의 힘이 될 수 있다 . 본 발명의 다른 실시예에서 회전 부재(2)는 예를 들면 자전거 휠, 트래드 밀 롤 상의 하나 또는 그 이상의 롤러, 또는 로윙 머신에 있어서의 노 회전부 상의 축을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 트레이닝 수단(1)은 자전거로 이루어지며, 회전 부재(2)의 하나는 자전거의 뒷바퀴에 부착가능한 롤러(9)이며, 이때 사용자가 자전거 페달을 통해서 가하는 힘에 의해 회전하는 휠의 이동이 전달되어 롤러 (9)를 회전시키게 된다. 다른 힘이 가해지지 않은 경우, 롤러(9)는 자전거 휠에 의해 전달되는 이동과 함께 자유롭게 회전하게 된다. 사용자에 의해 가해지는 힘에 대하여 가변저항을 제공하는 관점에서 보면, 트레이닝 수단(1)은 롤러(9)의 브레이킹 시스템(8)과 동시에 구성되어 저항력과 관련하여 실제와 흡사한 상황을 재현하는 것이 가능한바, 예를 들어 사용자로 하여금 오르막 경사로 인식되도록 함으로써 길 위에서 페달링하는 기분이 들도록 할 수가 있다. 바람직하기로는, 롤러 (9)의 브레이킹 시스템(8)은 적어도 아래의 구성요소로 이루어진다:
- 바람직하기로는 알루미늄으로 이루어져 롤러(9)와 함께 회전하는 메탈 디 스크(10)
- 상기 메탈 디스크(10)에 대향하여 N극과 S극이 메탈 디스크에 양 극성을 제공하며 메탈 디스크(10)에 대한 상대적인 거리의 변화가 가능하도록 위 치하며, 바람직하기로는 액츄에이터(12)에 의해 메탈 디스크(10)에 대향 하는 마그네트(11)의 표면이 이동가능한 적어도 두 개의 영구자석(11). 상기 액추에이터의 구동에 의해 상기 메탈 디스크(10)를 향하는 상기 마 그네트(11)의 극들(poles)은 메탈 디스크의 영역으로부터 완전히 외측으 로 벗어나거나(이에 따라 최소의 브레이킹 파워가 생성된다) 메탈 디스크 영역의 깊숙한 안쪽으로 위치할 수 있다. 상기 액추에이터(12)는 내부에 마그네트(11)가 장착되는 캐리지(15)를 이동시키는 스핀들에 너트를 통해 서 결합된 전기 스텝모터(13)로 구성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에서 기술되고 있는 브레이킹의 원리는 마그네트(10)에 의해 생성된 자기장이 자전거에 이끌려 회전하는 롤러(9)와 결합되어 회전하는 메탈 디스크(10)을 통과시키는 것에 기초를 두고 있는바, 자기장과의 관계에서 상기 디스크(10)가 회전함에 따라 푸코전류(Foucault current, 와전류)가 생성됨으로써 상기 전류와 자기장의 상호작용에 의해 브레이크 토크가 생성됨과 아울러 주울 효과 (Joule effect)를 통해 열전류가 발생되어 그에 상응하는 브레이킹 파워가 얻어지게 된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서 자기장은 네오디뮴(다른 실시예에서는 다른 자석이 사용될 수도 있다)으로 이루어진 두 개의 자석(11)에 의해서 생성되며, 그 자기장은 메탈 디스크(10)의 돌출된 표면 공간을 통과한다. 마그네트(11)의 위치를 변화시켜 결과적으로 메탈 디스크(10)에 영향을 미치는 자기장을 변화시킴으로써 상기 디스크(11)를 가로지르는 자기 흐름(magnetic flow)를 조절하는 것이 가능함으로써 브레이크 파워는 롤러(9)의 회전속도가 빨라질수록 커지게 될 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 디스크(10)에서 발생된 열을 제거하기 위하여 롤러(9) 자체의 회전에 의해 함께 회전되는 원심 벤틸레이터(16)가 사용되어 브레이킹 시스템(8)의 내부로 에어를 유입시키게 된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 브레이킹 시스템(8)은 두 개의 베어링(18)에 의해 안내되는 축(17)과 상기 두 베어링 사이에 위치하여 자전거 바퀴에 의해 이끌려 회전되는 롤러(9)로 이루어진다. 상기 축(17)의 일측 단부에는 페달링이 보다 규칙적으로 이루어지도록 하기 위한 목적으로 플라이휠(19)이 결합됨으로써 싸이클리스트의 체중에 자전거의 무게가 합해져서 실제의 도로를 달릴 때의 관성효과 (inertia effect)를 흉내 내게 된다. 상기 플라이휠(19)은 또한 가속 시에 싸이클리스트와 자전거의 질량에 기인하는 관성력의 존재를 시뮬레이팅하는 역할을 한다.
운동 중에 자전거가 원래의 위치를 벗어나서 움직이는 것을 방지하기 위해서 본 발명은 바닥면 상에 지지되고 스크류, 클램프, 브레이크 또는 이와 유사한 구성 등 중 하나 또는 그 이상의 결합수단을 통해서 자전거에 부착가능한 프레임(20)을 포함하여 구성됨으로써 프레임은 운동을 하는 기간 내내 수평방향이나 수직방향으로 이동하지 않는다. 자전거의 뒷바퀴에 축에 의해서 프레임(20)에 결합되는바, 이때 앞바퀴는 앞뒤 바퀴들의 높이를 일치시키는 베이스 상에서 지지되도록 함으로써 자전거가 넘어지는 것을 방지함과 아울러 어셈블리의 안정성을 도모하게 된다. 상기 브레이킹 시스템(8)은 프레임(20)의 뒤쪽 부위에 위치한다. 상기 프레임(20)은 틸팅 타입(tilting type)으로서 싸이클리스트의 체중이 뒷바퀴를 거쳐 롤러(9)로 전해짐으로써 싸이클리스트의 체중에 비례해서 접촉력이 가해지게 된다. 이와 같은 틸팅 디자인의 타입을 통해서 하나의 프레임으로 다양한 크기와 형태의 자전거에 사용이 가능하게 된다.
본 발명의 다른 기술적 특징은, 트레이닝 수단(1)에 트레이닝 수단의 기계적 상태를 측정할 수 있는 하나 또는 그 이상의 센서가 장착될 수 있다는데 있는바, 그와 같은 장착 가능한 센서의 예로는 회전부재(2)의 속도 센서, 회전부재(2)의 가속도계, 경사계, 사용자 보폭에 대한 카덴스 센서(cadence sensor), 사용자의 페달링에 대한 카덴스 센서, 사용자에 의해 가해진 힘에 대한 파워 센서, 사용자의 활동도에 대한 센서, 사용자의 위치 센서 또는 기존에 알려진 바의 실내나 실외 트레이닝 장치에서 사용되는 여타의 유사한 센서를 들 수 있다.
이와 유사한 형태로, 본 발명에서는 사용자의 육체적 상태에 대한 정보를 획득하기 위한 하나 또는 그 이상의 센서(6)가 장착될 수 있는바, 그와 같은 센서의 예로는 심장 박동이나 맥박 센서, 혈압 센서, 혈중 산소포화도 센서, 혈중 글루코스 농도 센서, 칼로리 센서, 체질량 지수 센서, 온도 센서 또는 스포츠 실행 중에 사용되는 여타의 이와 유사한 센서를 들 수 있다.
-B) 트레이닝 시뮬레이션 및 제어 장치(4): 본 장치는 한편으로는 상기 트레이닝 수단(1) 및 사용자에게 장착된 다양한 센서(6,7)에 의해서 검출된 정보를 받아들이고, 다른 한편으로는 사용자에 의해 가해진 힘에 대항하여 트레이닝 수단(1)의 회전부재(2)에 의해 주어지는 저항력의 변화를 제어하도록 설계되어 있다. 상기 시뮬레이션 및 제어 장치는 프로그램 가능한 소프트웨어와 하드웨어 사이에 대화가 가능하도록 구성된 제어 시스템과 더불어 센서(6, 7)에 의해 얻어진 데이타를 수신함과 함께 트레이닝 장치(1), 바람직하기로는 상기 회전부재(2)상에 결합된 롤러 (6)의 브레이킹 시스템(8)에 지시를 할 수 있는 통신 트로토콜이 구비된 컴퓨터가 바람직하다. 본 발명의 다른 실시예에서는, 테블렛 장치(tablet device), 노트북, 휴대폰 또는 종래의 다른 아날로그 시스템 등과 같은 처리 수단이 구비된 다른 형태의 장치가 시뮬레이션 및 제어 장치(4)로 사용될 수 있다. 이에 따라 시뮬레이션 및 제어 장치(4) 내에 트레이닝 과정을 프로그래밍하여 설정하는 것이 가능함과 아울러 사용자로 하여금 회전부재(2)의 가변 저항력 조합을 통해서 사용자가 경사의 변화를 갖는 루트로 인식한 가운데 트레이닝 과정을 수행하도록 하는 것이 가능하다.
본 발명의 시뮬레이션 및 제어 장치(4)의 제어 시스템으로 사용되는 통신 프로토콜은 ANT+ 프로토콜(2.4Ghz에서의 무선주파수 전달 기술에 근거한 무선 네트워크 프로토콜)이 바람직한바, 이는 스포츠 애플리캐이션용 센서 모니터링에 속하는 종래기술 분야에서 널리 사용되고 있다. 한편, 다른 통신 프로토콜이 상기의 시뮬레이션 및 통신 장치에 사용될 수도 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 시뮬레이션 및 제어 장치(4)는 센서 (6,7)에 의해 얻어진 데이터 및/또는 사용자에 의해 가해진 힘에 대항하여 회전부재(2)에 가해진 저항력을 보여주는 모니터(21)를 포함하여 구성된다. 이와 같은 화면표시는 시뮬레이션 및 제어 장치(4)에 프로그램된 하드웨어와 소프트웨어 수단에 의해서 표현되는바, 그 구체적인 표현 예는 회전부재(2)에 저항력에 따른 상이한 경사를 갖는 표면의 연속적인 펼침(stretches)을 들 수 있다. 에에 따라 사용자는 자신이 마치 다양한 경사를 갖는 지형을 지나는 실제 루트를 따라가는 것과 같은 트레이닝으로 인식하게 된다.
-C) 사용자의 육체적 상태에 대한 데이터와 트레이닝 수단(1)의 기계적 상태에 대한 데이타의 모니터링 및 통신 장치(3): 동 장치는 소형의 휴대용 장치로서 트레이닝 수단(1)과 시뮬레이션 및 제어 수단(4) 사이에 통신 네트워크를 구축해서 상기 시뮬레이션 및 제어 장치(4)에 사용된 통신 프로토콜을 통해서 전해진 신호를 수신 및 전달함과 아울러 상기 센서(6, 7)로부터 전해진 데이타를 수신 및 전달하게 된다.
통신 네트워크의 구축은 무선 네트워크가 바람직하다. 상기 네트워크는, 단거리 또는 장거리 프로토콜 수단에 의해 접속이 가능한 모든 장치 시스템, 회로 또는 이들의 조합(통신탑이나 통신 서버 등과 같은 무선 통신의 모든 기반시설을 포함하여)을 통해서 구축될 수 있다. 상기 통신 네트워크는 일예로 와이파이 연결(Wi-Fi connection)(이는 모든 근거리 통신망을 지칭하는 것으로 이해된다), 와이-파이(Wi-Fi)(이는 모든 무선 근거리 통신망을 의미한다.), 이더넷 표준망(Ethernet standard network), 블루투스, 무선주파수 시스템(radio frequency systems), 이동전화 통신망, 적외선(infrared), TPC/IP(Transmission control/Internet protocol), HTTP(Hypertext transfer protocol), 피어투피어(a "peer to peer") 프로토콜, FTP(File transfer protocol), RTP(Real-time transport protocol), RTSP(Real-time streaming protocol), SSH(Secure shell), VOIP(voice over IP), USB(Universal serial bus) 또는 이들의 조합으로 이루어진다.
본 발명의 장치에서 상기 모니터링 및 통신 장치(3)가 제공하는 중요한 장점은 휴대가능하면서도 무선이라는 특성에 기인하여 야외에서도 이용할 수 있다는데 있다. 본 발명의 다른 실시예에서 상기 모니터링 및 통신 장치는 소형으로 제작되어 사용자가 포켓 내부에 넣고 다닐 수도 있다.
특히 트레이닝 수단(1)이 자전거인 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 자전거를 지지하는데 사용되는 프레임과 트레이닝 롤러(9)로부터 자전거를 분리해 내는 것이 가능하여 상기 통신 네트워크를 모니터링 및 통신 장치(3)와 연결시킨 상태에서 센서(6,7)에 의해 얻어진 데이터를 수신하는 한편 후속되는 처리 및 분석을 위해 그 데이터를 시뮬레이션 및 제어 장치(4)로 전달하면서 하나 또는 그 이상의 야외 훈련활동을 행할 수가 있다. 얻어진 상기의 데이타는 예를 들면 야외 훈련과정중에 얻어진 실제 데이터(난이도, 속도, 경사, 가속도 등에 대한 데이타)에 근거한 실내 훈련루트를 설정하는데 이용될 수 있다. 상기의 바람직한 실시예에서 자전거의 뒷바퀴는 트레이닝 수단(1)의 회전부재(2)로서 작용한다.
본 발명 장치에서의 모니터링 및 통신 장치(3)의 존재와, 트레이닝 수단(1)과 센서(6,7)를 비롯한 시뮬레이션 및 제어 장치(4) 사이의 무선연결을 통해서, 본 발명의 장치는 상기한 바와 같이 실내 훈련과정을 실외 훈련과정과 동일한 운영 맥락(operating context)으로 결합시킬 수 있게 되어 상기 트레이닝 모두 각각의 장점들 사이의 시너지 효과를 제공하게 된다. 에너지 소모와 관련하여 실외에서 행해지는 훈련과정과 매우 유사하게 재현가능한 시뮬레이션 및 제어 장치(4)의 유효성에 기인하여 사용자는 실내 훈련과정을 행함에 있어서 덜 인위적인 것으로 인식하게 되며, 다른 한편으로는 실외 훈련과정이 실내 훈련과정을 설정하기 위한 데이터 소스로 활용되어 사용자로 하여금 그들의 필요에 따라 실내 훈련과정을 반복적으로 수행하는 것이 가능하도록 함으로써 그 실내 훈련과정을 일예로 실외 레이스 이전의 트레이닝 루틴으로 이용할 수 있고, 경우에 따라서는 실외 훈련과정에 대한 데이타를 다른 사용자들과 공유함으로써 장치의 사회적인 영역을 확대시킬 수가 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 모니터링 및 통신 장치(3)는 독립적인 전원 시스템으로 구성되는바, 이때 상기 전원은 충전가능한 배터리가 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 모니터링 및 통신 장치(3)는 센서(6,7)에 의해서 측정된 데이타의 디지탈 저장수단을 부가적으로 포함하여 구성되는바, 이때 상기 저장수단으로는 USB 메모리, 플래시 메모리 카드, 가입자 인식 모듈 카드 (SIM: Subscriber identity module card), 하드 디스크 또는 여타의 동등한 장치가 바람직하다. 이에 따라 얻어진 데이타를 곧바로 모니터링 및 통신 장치(3)로 전송할 수 있음과 아울러 스포츠 활동 후의 어느 때라도 그 데이타를 시뮬레이션 및 제어 장치(4)로 이송시킬 수 있다. 상기 디지탈 저장 수단과 시뮬레이션 및 제어 장치(4) 사이의 연결은 무선 통신이나 케이블(예를 들면 USB 연결 수단에 의해서) 달성될 수 있다. 상기 케이블 연결은 모니터링 및 통신 장치(3)의 전원공급 시스템을 충전하는 데에도 사용된다.
본 발명의 다른 실시예에서 모니터링 및 통신 장치(3)는 GPS (Global positioning system) 네트워크에 기반한 통신수단을 포함하여 이루어진다. 이에 따라 상기 센서(6,7)에 의해 얻어진 데이타에 부가하여 실외 훈련 동안의 사용자 위치정보에 관한 데이타를 전송할 수 있게 되며, 이와 같은 데이타는 시뮬레이션 및 제어 장치(4)를 이용하여 실내 트레이닝 과정에 대한 설계시에 보충자료로 이용할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서 모니터링 및 통신 장치(3)는 트레이닝 수단(1)에 장착되어 실외 훈련과정 동안에 사용자에 의해 사용될 수 있는 비디오 카메라에 연결되는 무선 또는 케이블 연결을 포함하여 구성된다. 상기 카메라에 의해 얻어진 이미지는 시뮬레이션 및 제어 장치(4)에 이용되어 기 프로그램된 트레이닝 트레이닝 과정에 통합되어 {모니터 화면(21)을 통해서 그 이미지를 보여주거나}, 그 이미지를 GPS 통신수단이나 장치 중에서 사용되는 센서(6,7)를 통해서 얻어진 데이타와 결합시켜서 다른 사용자들과 이미지를 비교할 수 있다. 또한 유선 또는 무선 연결을 통해서 상기 카메라를 시뮬레이션 및 통신 장치(4)에 연결하는 것이 가능하다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 GPS 통신 수단, 비디오 수단 및 경사계 사이의 링크를 통해서 실내 시뮬레이션 세션의 차기 생성을 위한 정보가 얻어지게 된다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 모니터링 및 통신 장치(3)는 동 장치의 환경을 설정함으로써 기본적인 기능으로서의 센서(6,7)의 활성화 또는 불활성화, 획득된 정보의 저장 또는 획득된 정보를 시뮬레이션 및 제어 장치(4)로 전달하는 등의 기능들이 수행될 수 있도록 프로그래밍된 키보드를 포함하여 구성된다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 모니터링 및 통신 장치(3)는 운반 가능한 휴대전화 및 프로그램된 소프트웨어에의 무선 접속을 포함하여 구성되는바, 상기 휴대전화를 이용하여 모니터링 및 통신 장치(3)에서의 기본적인 기능으로서의 센서 (6,7)의 활성화 또는 불활성화, 획득된 정보의 저장 또는 획득된 정보를 시뮬레이션 및 제어 장치(4)로 전달하는 등의 기능들을 수행할 수 있게 된다. 이에 더하여, 하드웨어와 휴대전화에 프로그램 가능한 소프트웨어의 결합을 통해서 각 장치에 적합한 통신과 더불어 휴대전화 그 자체가 모니터링 및 통신 장치(3)가 되도록 하는 것도 가능하다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 공통된 통신 프로토콜을 사용하는 다수의 모니터링 및 통신 장치(3)를 통해서 다수의 사용자는 단일 시뮬레이션 및 제어 장치 (4)에의 접속이 가능하다.
- D) 원격 트레이닝-플래닝 시스템(22): 본 시스템은 바람직하기로는 인터넷을 통해서 시뮬레이션 및 제어 장치(4)와 모니터링 및 통신 장치(3)에 연결된다. 상기 시스템은 실내 훈련과정용 데이터의 형태로 시뮬레이션 및 제어 장치(4)에 의해서 사용가능한 콘텐츠의 원격 생성을 가능하게 하는 한편, "쇼셜 네트워크"의 형태로 서로 떨어져 위치하고 있는 사용자들 사이의 통신수단으로서도 이용이 되도록 한다. 상기 원격 트레이닝-플래닝 시스템은 서버-클라이언트 시스템, 데이타베이스 , 콘트롤러, 통신 프로토콜 및 웹 애플리케이션 등과 같은 구성들로 이루어진 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 조합을 포함하여 이루어진다. 상기 원격 트레이닝-플래닝 시스템과 본 발명의 다른 구성 부분 사이의 통신은 기존에 일반적으로 사용되고 있는 통신 프로토콜과 하이퍼미디어(hypermedia)를 이용함으로써 이루어지게 된다. 본 발명의 일실시예에서 사용되는 통신 프로토콜은 REST 프로토콜 (Representation al State Transfer)이다. 원격 트레이닝-플래닝 시스템(22)의 목적은 사용자의 스포츠 실행을 보조하는 수단을 제공하는 한편으로 사용자들 사이의 통신과 대화가 이루어지도록 하는데 있다. 본 발명의 다른 실시예에서 원격 트레이닝-플래닝 시스템(22)은 다음과 같은 기능성을 포함하여 이루어진다:
- 원격 전문가의 지원에 의한 맞춤형(customized) 트레이닝 루팅의 설계
- 트레이닝 데이타의 시계열적 기록 창출
- 사용자들에 의해 형성된 스포츠 그룹의 관리
- 개인 훈련 과정의 창출
- 개인별 경쟁 과정의 창출
- 복수 사용자 훈련 과정의 창출
- 복수 사용자 경쟁 과정의 창출
원격 트레이닝-플래닝 시스템(22)의 다른 중요한 기능은, 상기 시스템에 프로그램된 다수의 프로세스를 이용한 사용자의 스포츠 트레이닝에 대한 설계 및 모니터링에 있는 것으로, 이에 따라 일면으로는 각 사용자의 육체적 상태에 대해 구체적으로 특징을 파악해 냄{사용자의 체중, 신장, 육체적 활동도 수준, 최대 심박수, 안정상태 심박수, 체질량 지수, 유효 파워 역치(FPT: functioning power threshold) 등에 관한 파라메타를 연구함으로써}과 아울러 다른 측면으로는 사용자의 육체적 상태에 대하여 얻어진 정보에 따라 개인별 트레이닝 플랜(상기 플랜은 바람직하기로는 일별/주별 훈련과정, 달성하고자 하는 목표, 활동 주기, 실내나 실외 또는 이들이 결합된 훈련과정 계획을 포함하여 이루어진다)을 마련할 수 있다.
복수 사용자 훈련 과정과 관련하여서는 웹 사이트를 통한 원격 접속에 의해 복수의 사요자들에 대해 동시에 훈련 과정이 수행되도록 할 수가 있다. 본 발명의 바람직할 실시예에서, 동시에 훈련 과정을 수행할 수 있는 사용자의 수는 1명에서 64명까지이다. 한편, 다른 실시예에서는 그 보다 많은 사용자 숫자도 가능하다.
이상 바람직한 실시예들을 예시한 가운데 본 발명에 대하여 설명을 하였으나, 이들 실시예들이 본 발명의 기술적 사상이나 목적을 변경하지 않는 범위 내에서 의 설계의 변경이나 장치를 구성하는 구성요소들의 조합을 제한하는 것으로 이해되어서는 안 될 것이다.
((도면의 주요부분에 대한 부호의 설명))
1. 트레이닝 수단
2. 회전 부재
3. 모니터링 및 통신 장치
4. 시뮬레이션 및 제어 장치
5. 제어 시스템
6. 사용자 육체적 상태에 대한 센서
7. 트레이닝 장치의 기계적 상태에 대한 센서
8. 브레이킹 시스템
9. 롤러
10. 메탈 디스크
11. 영구자석
12. 액츄에이터
13. 전기 스텝모터
14. 스핀들
15. 캐리지
16. 벤틸레이터
17. 축
18. 베어링
19. 플라이휠
20. 프레임
21. 모티터
22. 원격 플래닝 시스템

Claims (28)

  1. 사용자에 의해 가해진 물리적인 힘에 대하여 변화가능한 저항을 갖는 적어도 하나의 회전부재(2)를 구비한 트레이닝 수단(1);
    사용자의 육체적 상태 및 트레이닝 수단(1)의 기계적 상태에 관한 데이터의 모니터링 및 통신 장치(3);
    상기 모니터링 및 통신 장치(3)에 연결된 트레이닝 시뮬레이션 및 제어 장치(4);로 이루어지고, 이때 상기 시뮬레이션 및 제어 장치(4)는 상기 트레이닝 수단(1)의 회전부재(2)에 의해 가해진 저항의 변화를 제어하는 하나 또는 그 이상의 제어 시스템(5)을 포함하여 구성되고, 상기 변화는 모니터링 및 통신 장치(3)와의 무선통신을 통해서 달성되며, 상기 모니터링 및 통신 장치(3)는 사용자의 육체적 상태에 대한 하나 또는 그 이상의 센서(6) 및 트레이닝 수단(1)의 기계적 상태에 대한 하나 또는 그 이상의 센서(7)에 연결되어 구성됨을 특징으로 하는 스포츠 트레이닝 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 트레이닝 수단(1)은 자전거로 이루어짐을 특징으로 하는 스포츠 트레이닝 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 트레이닝 수단(1)의 회전 부재(2)는 상기 자전거의 어느 한 바퀴에 부착가능한 롤러(9)로 이루어짐을 특징으로 하는 스포츠 트레이닝 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 회전부재(2)는 롤러(9)의 브레이킹 시스템(8)을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 스포츠 트레이닝 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 회전부재(2)의 브레이킹 시스템(8)은 메탈 디스크(10)와 상기 메탈 디스크(10)에 대하여 변화가능한 부착위치를 갖는 적어도 두 개의 영구자석(11)을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 스포츠 트레이닝 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 브레이킹 시스템(8)의 영구자석(11)은 네오디뮴으로 이루어지고 상기 메탈 디스크(10)는 알루미늄으로 이루어짐을 특징으로 하는 스포츠 트레이닝 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 영구자석(11)은 메탈 디스크(10)에 대향하는 영구자석(11)의 표면이 위치가 변화하도록 액츄에이터(12)에 의해서 이동가능한 것을 특징으로 하는 스포츠 트레이닝 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 액츄에이터(12)는 내부에 영구자석(11)이 장착된 캐리지(15)를 이동시키는 스핀들(14)에 부착된 전기 스텝모터(13)로 구성됨을 특징으로 하는 스포츠 트레이닝 장치.
  9. 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전부재(2)의 브레이킹 시스템(8)은 롤러(9)와 함께 회전되는 원심 벤틸레이터(16)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 스포츠 트레이닝 장치.
  10. 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 브레이킹 시스템(8)은 두 개의 베어링(18)에 안내되며 이들 베어링 사이에는 자전거 바퀴에 의해 회전되는 롤러(9)가 안착되고 일측으로는 플라이휠(19)이 장착되는 축(17)을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 스포츠 트레이닝 장치.
  11. 제2항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 트레이닝 수단(1)은 지면 상에 지지됨과 아울러 하나 또는 그 이상의 결합수단을 통해서 자전거에 부착가능한 프레임으로 이루어져 실행 중에 자전거의 수평 및 수직 방향으로의 움직임이 제한되도록 하는 안정화 시스템을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 스포츠 트레이닝 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 트레이닝 수단(1)은 트래드밀인 것을 특징으로 하는 스포츠 트레이닝 장치.
  13. 제1항 내지 12항 중 어느 한 항에 있어서, 사용자의 육체적 상태 및 트레이닝 수단(1)의 기계적 상태의 모니터링 및 통신 장치(3)는 하나 또는 그 이상의 다음과 같은 연결을 갖는 통신 네트워크에 대한 무선 액세스: 와이-파이(Wi-Fi), 이더넷(Ethernet), 블루투스, 무선주파수 시스템(radio frequency systems), 이동전화 통신망, 적외선(infrared), TPC/IP(Transmission control/Internet protocol), HTTP(Hypertext transfer protocol), BitTorrent, FTP(File transfer protocol), RTP(Real-time transport protocol), RTSP(Real-time streaming protocol), SSH(Secure shell), VOIP(voice over IP), USB(Universal serial bus)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 스포츠 트레이닝 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모니터링 및 통신 장치(3)는 트레이닝 동안에 센서(6,7)에 의해 측정된 데이터를 디지탈 저장하기 위한 수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 스포츠 트레이닝 장치.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 사용자의 육체적 상태에 대한 센서(6)는 다음과 같은 하나 또는 그 이상의:심박/맥박 센서, 혈압 센서, 혈중 산소포화도 센서, 포도당 농도 센서, 칼로리 센서, 체질량 지수 센서, 온도 센서를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 스포츠 트레이닝 장치.
  16. 제1항 내제 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 트레이닝 수단(1)의 기계적 상태의 센서(7)는 다음과 같은 하나 또는 그 이상의: 회전부재(2)의 회전속도 센서, 회전부재(2)의 가속도 센서, 경사계, 사용자 보폭의 카덴스 센서, 사용자 페달링의 카덴스 센서, 사용자에 의해 가해지는 힘에 대한 파워센서, 사용자 활동도 센서, 사용자 위치 센서를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 스포츠 트레이닝 장치.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모니터링 및 통신 장치(3)는 GPS 네트워크상의 통신수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 스포츠 트레이닝 장치.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시뮬레이션 및 통신 장치(4)는 사용자가 설정할 수 있고 상기 제어 시스템(5)으로 구동시킬 수 있는 트레이닝 세션 설계를 위한 프로그램 가능한 수단을 포함하여 구성되되, 이때 상기 세션은 트레이닝의 전체 구간에 걸쳐서 회전부재(2)의 저항에 대해 변화가능한 설정이 이루어지도록 구성됨을 특징으로 하는 스포츠 트레이닝 장치.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시뮬레이션 및 제어 장치(4)는 센서(6,7)에 의해 얻어진 데이타 및/또는 회전부재(2)에 가해진 저항력을 보여주는 모니터(21)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 스포츠 트레이닝 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 모니터(21)상에 보여지는 회전부재(2)에 가해진 저항력에 관한 데이타는 표면 경사도 데이타로 표시되는 것을 특징으로 하는 스포츠 트레이닝 장치.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 인터넷 접속에 의해 시뮬레이션 및 제어 장치(4)에 연결되는 원격 트레이닝 플래닝 시스템(22)을 부가적으로 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 스포츠 트레이닝 장치.
  22. 제21항에 있어서, 상기 원격 트레이닝 플래닝 시스템(22)은 모니터링 및 통신 장치(3)에 무선 접속됨을 특징으로 하는 스포츠 트레이닝 장치.
  23. 제21항 또는 제22항에 있어서, 상기 원격 트레이닝 시스템(22)은 센서(6,7)에 의해 얻어진 데이타의 디지탈 저장 및 분석을 위한 프로그램가능한 수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 스포츠 트레이닝 장치.
  24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모니터링 및 통신 장치는 휴대폰에 무선접속됨을 특징으로 하는 스포츠 트레이닝 장치.
  25. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모니터링 및 통신 장치(3)는 휴대폰에 통합됨을 특징으로 하는 스포츠 트레이닝 장치.
  26. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모니터링 및 통신 장치(3)는 비디오 카메라에 무선 또는 유선 접속됨을 특징으로 하는 스포츠 트레이닝 장치.
  27. 제1항 내지 제26항에 있어서, 상기 시뮬레이션 및 제어 장치(4)는 비디오 카메라에 무선 또는 유선 접속됨을 특징으로 하는 스포츠 트레이닝 장치.
  28. 제1항 내지 제27항에 있어서, 트레이닝 수단(1) 및/또는 사용자의 수는 1 내지 64인 것을 특징으로 하는 스포츠 트레이닝 장치.
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