KR20240001651A - 근력 운동 기기 - Google Patents

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허준영
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Abstract

본 발명은 근력 운동 기기에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 근력 운동 기기는 기기 제어부가 구동 모터를 운동 모드로 제어하는 과정에서, 와이어의 인출 위치가 기 등록된 안전 영역에 진입하는 것이 감지되는 경우, 구동 모터의 운동 부하가 감소되도록 구동 모터를 제어할 수 있다.
이를 통해, 와이어를 초기 위치, 예컨대 기기 본체에 완전히 진입시키지 않고, 안전 영역 내로 와이어가 인입되는 것이 감지되면 운동 부하가 감소되어, 기존의 거치부에 바벨 들의 운동 기구를 거치시켜 운동을 종료하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있다.

Description

근력 운동 기기{WEIGHT TRAINING APPARATUS}
본 발명은 근력 운동 기기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 와이어를 이용한 근력 운동 기기에 관한 것이다.
일반적으로, 근력 운동을 위해 사용되는 근력 운동 기기는 일정 단위의 무게를 가진 중량추와 연결된 레버를 밀거나 당기면서 근육의 이완 및 수축을 반복하도록 되어 있다.
이러한 운동 기기 중에는, 이두근 운동을 위한 암컬(Arm curl) 기기, 대흉근 등 가슴 운동을 위한 체스트 프레스(Chest press) 또는 버터플라이(Butterply) 기기, 근육의 운동을 위한 풀 업(Pull up) 기기 등 다양한 운동 기기가 존재한다.
근래에 자기관리의 일환으로 조깅이나 휘트니스 센터를 방문하지 않고, 나만의 케렌시아(Querencia)인 집에서 건강 관리를 위해 운동하는 홈 트레이닝이 이슈화되고 있다. 이와 같은 이슈에 맞추어 홈 트레이닝을 위한 다양한 운동 기기가 제안되고 있을 뿐만 아니라, 홈트-족(홈 트레이닝 족)이라는 신조어까지 생겼다.
홈 트레이닝을 위한 근력 운동 기기의 하나의 예로, 와이어를 이용한 근력 운동 기기가 이용되고 있다. 이러한 근력 운동 기기는 내부에 구동 모터가 설치되고, 구동 모터로부터 제공되는 운동 부하를 와이어를 통해 사용자에게 전달하고, 와이어를 당기거나 놓으면서 근력 운동을 수행하게 된다.
일반적으로 휘트니스 센터에 비치된 무게추를 이용한 근력 운동 기기의 경우, 무게추가 장착된 기기, 예를 들어, 바벨의 경우, 지면에 놓인 상태보다는, 근력 운동 기기의 일정 높이에 거치된 상태로 유지된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 근력 운동 기기의 거치대(1)에는 일정 높이(h)에 바벨(5) 등이 거치될 수 있는 거치부(3)가 형성되어, 바벨(5) 등의 운동 기구가 거치부(3)에 거치된 상태로 근력 운동이 준비된다. 일반적으로 바델(5)의 가로 바(B)가 거치부(3)에 거치되고, 무게추(W)가 거치부(3)의 양측에 위치하는 형태로 거치된다.
따라서, 사용자는 지면으로부터 일정 높이(h)에서부터 바벨(5) 등의 운동 기구를 들어 올린 후 자신이 원하는 운동을 수행하게 되고, 운동 종료시에도 해당 높이의 거치부(3)에 바벨 등의 운동 기구를 거치시키게 된다.
그러나, 구동 모터와 와이어를 이용한 근력 운동 기기의 경우, 초기 전원이 온(On)되는 상태에서는 와이어가 근력 운동 기기 내부에 최대로 인입된 상태로 위치하게 된다.
그리고, 근력 운동을 위한 운동 부하가 인가되는 경우, 예컨대 사용자가 입력한 목표 부하로 운동 부하가 인가되는 상태에서, 자신이 원하는 근력 운동의 준비 자세까지 와이어를 잡아당기게 된다. 이는 무게추를 이용한 통상적인 근력 운동 기기에서 바벨 등의 운동 기구를 지면으로부터 들어올리는 상황과 동일하게 된다.
마찬가지로, 목표 부하가 제공되는 상태에서 운동한 후 운동을 종료할 때, 와이어를 천천히 초기 위치까지 인입시키게 된다. 이 때, 와이어를 초기 위치까지 인입되는 과정에서 운동 부하가 계속 인가되면, 바벨 등의 운동 기구를 지면까지 내려놓은 상황과 동일하게 된다.
일 예로, 국제공개특허공보 WO2021/046596에 개시된 'Fitness training apparatus and system'에서는 핸들이 베이스에 걸릴 때까지 케이블이 베이스로 인입되는데, 케이블이 인입될 때까지 운동 부하가 공급되는 상태인 경우, 지면에 놓인 바벨을 들어올리거나, 지면까지 바벨을 내려놓는 것과 같은 상황이 된다.
이와 같은 상황은 사용자의 사용자의 신체, 예컨대 허리에 무리를 줄 수 있어, 바람직하지 않다.
구동 모터와 와이어를 이용한 근력 운동 기기 중 일부 제품이, 사용자가 파지하는 파지용 봉 등에 부착 가능한 리모트 컨트롤러를 제공하고 있다. 그러나, 리모트 컨트롤러의 필요한 버튼을 찾아 누르는 동작이 불편할 단점이 있다. 특히, 운동 중 파지용 봉을 파지하고, 운동 부하가 인가된 상태에서, 운동 부하를 제거하기 위해서 어느 한 손을 파지용 봉으로부터 움직이게 되면, 운동 부하로 인해 자세가 흐트러질 우려가 있고, 자칫 안전 사고가 발생할 수도 있다.
본 발명은 근력 운동 기기에 있어서, 바벨 등의 운동 기구를 일정 높이의 거치부에 거치시키는 것과 같은 기능이 구현된 근력 운동 기기를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 사용자가 별도의 조작없이 일정 높이의 거치부에 거치시키는 것과 동일한 기능이 구현된 근력 운동 기기를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명은 별도의 하드웨어적인 구성의 추가없이, 일정 높이의 거치부에 거치시키는 것과 동일한 기능이 구현된 근력 운동 기기를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명은 다양한 운동 유형에 적합한 거치부의 거치 높이에 거치하는 것과 동일한 기능이 구현된 운동 기기를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명의 실시예에 따른 근력 운동 기기는 기기 제어부가 구동 모터를 운동 모드로 제어하는 과정에서, 와이어의 인출 위치가 기 등록된 안전 영역에 진입하는 것이 감지되는 경우, 구동 모터의 운동 부하가 감소되도록 구동 모터를 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 구동 모터는 기기 본체 내부에 설치되어, 운동 부하를 제공할 수 있다.
그리고, 와이어는 기기 본체로부터 외부로 인출되어, 구동 모터의 운동 부하를 외부로 전달할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 근력 운동 기기는 위치 측정부를 포함하여 구성될 수 있다. 위치 측정부는 와이어의 인출 위치를 감지할 수 있다.
일 실시예로, 기기 제어부는 운동 모드에서, 구동 모터의 운동 부하가 기 등록된 목표 부하로 유지되도록 구동 모터를 제어할 수 있다.
일 실시예로, 기기 제어부는 기 등록된 기본 부하가 운동 부하의 초기값으로 출력되도록 구동 모터를 제어할 수 있다. 그리고, 기기 제어부는 인출 위치가 상기 안전 영역으로 진입한 것이 감지될 때, 구동 모터의 운동 부하가 기본 부하로 감소되도록 구동 모터를 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 근력 운동 기기는 데이터 저장부 및 사용자 입력부를 포함하여 구성될 수 있다.
일 실시예로, 데이터 저장부에는 복수의 운동 유형과, 각각의 운동 유형에 대한 안전 영역이 저장될 수 있다. 그리고, 사용자 입력부를 통해 복수의 운동 유형 중 어느 하나를 선택할 수 있다.
여기서, 기기 제어부는 사용자 입력부를 통해 선택된 운동 유형에 대응하는 안전 영역에 기초하여, 구동 모터의 운동 부하를 제어할 수 있다.
일 실시예로, 데이터 저장부에는 상기 운동 유형 별로 운동 모드에서의 운동 영역이 저장될 수 있다. 운동 유형은 제1 운동 유형과 제2 운동 유형을 포함할 수 있다.
일 실시예로, 제1 운동 유형에서는 와이어의 인출 방향을 기준으로 안전 영역이 운동 영역 하부에 위치할 수 있다. 그리고, 제2 운동 유형에서는 안전 영역이 운동 영역 내에 위치할 수 있다.
일 실시예로, 기기 제어부는 제1 운동 유형에 따른 운동 모드로 동작할 때, 위치 측정부에 의해 감지된 인출 위치가 안전 영역으로 진입하는 것이 감지되는 경우, 구동 모터의 운동 부하가 감소되도록 구동 모터를 제어할 수 있다.
여기서, 제1 운동 유형에 대한 안전 영역은 와이어의 초기 위치로부터 운동 유형에 따라 등록되는 위치 상한값 사이로 설정될 수 있다.
일 실시예로, 기기 제어부는 제2 운동 유형에 따른 운동 모드로 동작할 때, 위치 측정부에 의해 감지된 인출 위치가 안전 영역으로 진입하는 것이 감지된 상태에서 기 등록된 운동 중단 조건이 만족하는 경우, 구동 모터의 운동 부하가 감소되도록 구동 모터를 제어할 수 있다.
여기서, 기기 제어부는 제2 운동 유형에 따른 운동 모드로 동작할 때, 위치 측정부에 의해 감지된 인출 위치가 안전 영역 내에서 기 설정된 유지 시간동안 유지되는 경우, 운동 중단 조건이 만족하는 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 기기 제어부는 초기 기동시, 기 설정된 운동 준비 조건이 만족되는 것이 감지되는 경우, 구동 모터의 운동 부하가 목표 부하에 도달하도록 구동 모터를 제어할 수 있다.
여기서, 기기 제어부는 위치 측정부에 의해 감지된 인출 위치가 안전 영역을 벗어나는 것이 감지된 경우, 운동 준비 조건이 만족한 것으로 판단할 수 있다.
일 실시예로, 안전 영역은 와이어의 초기 위치로부터 운동 유형에 따라 등록되는 위치 상한값 사이로 설정될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 위치 측정부는 엔코더를 포함할 수 있다. 엔코더는 기기 본체 내부에 설치되어, 구동 모터의 회전을 직접 또는 간접적으로 감지할 수 있다.
여기서, 위치 측정부는 엔코더의 회전에 기초하여, 와이어의 인출 위치를 감지할 수 있다.
일 실시예로, 와이어에는 기 설정된 간격으로 인식 마크가 표시될 수 있다. 그리고, 위치 측정부는 인식 마크를 카운팅하여 와이어의 인출 위치를 감지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 안정 영역은 사용자의 설정에 따라 변경 가능하게 마련될 수 있다.
본 발명에 따른 근력 운동 기기는 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상이 있다.
첫째, 와이어를 초기 위치, 예컨대 기기 본체에 완전히 진입시키지 않고, 안전 영역 내로 와이어가 인입되는 것이 감지되면 운동 부하가 감소되어, 기존의 거치부에 바벨 들의 운동 기구를 거치시켜 운동을 종료하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있다.
둘째, 운동을 시작할 때, 와이어가 안전 영역을 벗어나는 것을 운동 개시로 인식하여 운동 부하를 증가시킴으로써, 바벨과 같은 운동 기구가 일정 높이의 거치부에 거치된 상태에서 근력 운동을 시작하는 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
셋째, 운동 유형별로 거치대의 높이에 대응하는 안전 영역을 설정해 두어, 하나의 근력 운동 기기로 다양한 유형의 근력 운동의 거치대 위치에 대응하는 높이로부터 근력 운동을 수행하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있다.
넷째, 와이어의 인출 위치를 기준으로 하여 안전 영역으로의 진입 여부를 판단함으로써, 사용자가 별도의 조작없이 운동 부하의 조절이 가능한 효과가 제공된다.
다섯째, 운동 개시시의 운동 부하를 증가시키거나 운동 종료시에 운동 부하를 감소시키는 제어를 사용자가 선택한 운동 유형에 따라 달리하여, 해당 운동 유형에 따른 실제 운동과 동일한 상황을 연출할 수 있다.
도 1은 기존의 근력 운동 기구의 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 근력 운동 기기의 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 근력 운동 기기의 제어 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 위치 측정부의 구성의 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 위치 측정부의 구성의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 근력 운동 기기의 제어 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 근력 운동 기기의 초기 운동 개시 과정의 예를 설명하기 위한 제어 흐름도이다.
도 8은 도 6 및 도 7에 도시된 실시예에 따른 근력 운동 기기의 제어 과정을 설명하기 위한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 근력 운동 기기의 제어 흐름도이다.
도 10은 도 9에 도시된 실시예에 따른 근력 운동 기기의 제어 과정을 설명하기 위한 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 근력 운동 기기(10)의 예를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 근력 운동 기기(10)는 기기 본체(110)를 포함하여 구성될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 기기 본체(110)가 매트 형태를 갖는 것을 예로 한다.
일 실시예로, 기기 본체(110)가 실내 또는 실외의 바닥에 안착된 상태로, 사용자가 기기 본체(110)의 상부에 올라가, 기기 본체(110)로부터 외부로 연장된 한 쌍의 와이어(120)를 이용하여 운동하는 것을 예로 한다.
여기서, 한 쌍의 와이어(120)에는 사용자가 파지하여 운동하기 위한 파지용 기구가 연결될 수 있다. 도 2에서는 양측 말단에 와이어(120)가 연결되는 파지용 바(130)가 설치되는 것을 예로 하고 있다. 이외에도, 양측 와이어(120) 각각에 D-그립 등과 같은 그립이 연결될 수 있으며, 운동을 위한 다양한 형태의 파지용 기구가 연결 가능함은 물론이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 근력 운동 기기(10)의 제어 블록도이다. 도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 근력 운동 기기(10)는 구동 모터(213)를 포함하여 구성될 수 있다. 구동 모터(213)는 기기 본체(110) 내부에 설치되어, 와이어(120)를 통해 전달될 운동 부하를 생성할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 기기 본체(110) 외부로 연장되는 한 쌍의 와이어(120) 각각에 개별적으로 운동 부하를 공급할 수 있도록 2개의 구동 모터(213)가 구비되는 것을 예로 한다. 이외에도, 하나의 구동 모터(213)가 차동기 메커니즘을 통해 한 쌍의 와이어(120)에 운동 부하를 제공하도록 구성될 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 근력 운동 기기(10)는 위치 측정부(212)를 포함하여 구성될 수 있다. 위치 측정부(212)는 와이어(120)의 인출 위치를 감지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정부(212)의 구성의 예를 나타낸 도면이다. 도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 위치 측정부(212)는 엔코터(212a)를 포함하는 것을 예로 한다.
도 4에 도시된 실시예에서는 엔코터(212a)가 구동 모터(213)와 출력 풀리(216)를 연결하는 타이밍 벨트(217)의 움직임을 감지하는 것을 예로 한다.
일 실시예로, 타이밍 벨트(217)는 구동 모터(213)와 출력 풀리(216)를 연결하여 상호 연동시켜 회전시킬 수 있다. 즉, 구동 모터(213)의 출력 부하에 따라 구동 모터(213)가 음의 방향, 즉 와이어(120)를 인입 위치로 잡아당기는 방향으로 회전할 때 출력 풀리(216)를 음의 방향으로 회전시킬 수 있다. 그리고, 사용자가 구동 모터(213)의 출력 부하를 극복하여 와이어(120)를 잡아당겨 와이어(120)가 기기 본체(110) 외부로 인출되면, 출력 풀리(216)의 양의 방향으로의 회전을 구동 모터(213)에 전달하게 된다.
본 발명의 실시예에서는 출력 풀리(216)에 와이어(120)가 권취된 보빈이 동축 결합되어, 출력 풀리(216)의 회전과 동기되어 회전함으로써, 구동 모터(213)와 와이어(120)의 연동이 가능하게 된다.
도 4에 도시된 실시예에서는 엔코터(212a)가 구동 모터(213)와 출력 풀리(216)를 연결하는 타이밍 벨트(217)의 움직임을 감지하여, 구동 모터(213)의 회전을 간접적으로 감지하는 것을 예로 한다. 다른 예로, 엔코터(212a)가 구동 모터(213)의 회전에 동기되어 회전하여, 구동 모터(213)의 회전을 직접적으로 감지하도록 마련될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 측정부(212)의 구성의 예를 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 실시예에서, 와이어(120)에는 기 설정된 간격으로 인식 마크(M)가 표시될 수 있다. 그리고 위치 측정부(212)는 기기 본체(110) 내부에 설치되어, 인식 마크(M)를 카운팅하여 와이어(120)의 인출 위치를 감지하는 것을 예로 한다. 일 예로, 인식 마크(M)의 인식을 위한 이미지 센서(212b)가 위치 측정부(212)로 적용될 수 있다. 여기서, 인식 마크(M)의 인출입 방향에 따라 (+)와 (-)로 인식 마크(M)를 카운팅함으로써, 와이어(120)의 인출 위치를 감지할 수 있다.
다시, 도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 근력 운동 장치는 기기 제어부(215)를 포함하여 구성될 수 있다. 기기 제어부(215)는 본 발명의 실시예에 따른 근력 운동 기기(10)의 각 구성요소의 전반적인 기능을 제어할 수 있다. 여기서, 기기 제어부(215)는 프로세서와 같은 하드웨어적인 구성과 팜웨어 등의 소프트웨어적인 구성을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 기기 제어부(215)가 구동 모터(213)로부터 출력되는 운동 부하를 제어할 수 있다. 일 실시예로, 본 발명의 실시예에 따른 기기 제어부(215)는 임피던스 제어를 통해 구동 모터(213)를 제어하는 것을 예로 한다.
임피던스 제어에 있어, 기기 제어부(215)는 시스템을 질량(Mass)-감쇠기(Damper)-스프링(Spring) 시스템으로 모델링하여 제어할 수 있다. 일 실시예로, 임피던스 제어에 있어, 기기 제어부(215)가 모의하고자 하는 힘, 즉 운동 부하는 [수학식 1]과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 1]
[수학식 1]에서 F d 는 모의하고자 하는 힘, 즉 운동 부하이고, m ref 는 무게이고, g는 중력 가속도이고, a는 와이어(120)가 당겨지는 가속도이고, v는 와이어(120)가 당겨지는 속도이고, J m 은 시스템의 관성 계수이고, B m 은 시스템의 댐핑 계수이고, F f 는 시스템의 마찰 계수이다.
본 발명의 실시예에서는, 기기 제어부(215)가 위치 측정부(212)에 의해 감지되는 와이어(120)의 인출 위치를 기반으로 하여, 와이어(120)가 당겨지는 속도 및 가속도를 산출하는 것을 예로 한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 기기 제어부(215)는 구동 모터(213)를 운동 모드로 제어할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 운동 모드에서, 기기 제어부(215)는 구동 모터(213)의 운동 부하가 기 등록된 목표 부하(LT)로 유지되도록 구동 모터(213)를 제어할 수 있다.
사용자는, 운동 부하가 목표 부하(LT)로 인가되는 상태에서, 파지용 봉을 잡고 와이어(120)를 잡아당겼다가 기기 본체(110) 측으로 놓아주는 동작을 반복하면서, 근력 운동을 진행하게 된다. 이 때, 운동 부하는 와이어(120)가 기기 본체(110) 측으로 인입되는 방향으로 제공되어, 사용자가 와이어(120)를 잡아당길 때 운동 부하를 느끼게 된다.
일 실시예로, 본 발명의 실시예에 따른 기기 제어부(215)는 구동 모터(213)를 운동 모드로 제어하는 과정에서, 위치 측정부(212)에 의하 감지된 인출 위치가, 기 등록된 안전 영역(SA)으로 진입하는 것이 감지되는 경우, 구동 모터(213)의 운동 부하가 감소되도록 구동 모터(213)를 제어할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 근력 운동 기기(10)의 제어 흐름도이다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 근력 운동 기기(10)의 초기 운동 개시 과정의 예를 설명하기 위한 제어 흐름도이다.
도 6을 참조하여 설명하면, 먼저, 운동이 개시되면, 기기 제어부(215)는 구동 모터(213)를 운동 모드로 제어한다(S10). 여기서, 근력 운동 기기(10)의 전원이 온되고, 운동 모드로 동작하는 과정은 도 7을 참조하여 설명한다.
도 7을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 근력 운동 기기(10)의 전원이 온(ON)된 상태(S11)에서, 운동 유형이 선택될 수 있다(S12). 이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 근력 운동 기기(10)는, 도 2에 도시된 바와 같이 데이터 저장부(211)를 포함하여 구성될 수 있다.
일 실시예로, 데이터 저장부(211)에는 복수의 운동 유형과, 각각의 운동 유형에 대한 안전 영역(SA)이 저장될 수 있다. 통상적으로 운동 유형에 따라 거치대의 높이가 달라지거나, 운동 유형에 따라 운동 거리, 즉 근력 운동 과정에서 와이어(120)의 최대 인출 거리와 최소 인출 거리가 달라질 수 있다.
이에, 본 발명의 실시예에서는 각각의 운동 유형에 따라 상이한 안전 영역(SA)을 설정하여 저장해 두어, 사용자가 운동 유형을 선택하고, 이에 적합한 안전 영역(SA)으로 기기 제어부(215)가 구동 모터(213)의 운동 부하를 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 근력 운동 기기(10)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 운동 유형의 선택을 위한 사용자 입력부(214)를 포함하여 구성될 수 있다.
일 실시예로, 사용자 입력부(214)는 기기 본체(110)의, 예컨대 상부 판면 측에 사용자의 조작부 형태로 마련될 수 있다. 다른 예로, 사용자 입력부(214)는 리모컨 형태로 마련될 수도 있다.
또 다른 예로, 사용자 입력부(214)는 스마트폰과 같은 스마트 디바이스 형태로 마련될 수 있다. 이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 근력 운동 기기(10)는 블루투스 등의 근거리 통신을 지원하는 통신 모듈이 내장될 수 있으며, 스마트 디바이스에 설치되는 앱과의 통신을 통해 다양한 입력 신호가 스마트 디바이스에서 근력 운동 기기(10)로 전송될 수 있다.
다시, 도 7을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 근력 운동 기기(10)의 제어 과정은 목표 부하(LT)를 입력하는 과정(S13)이 포함될 수 있다. 사용자는 자신이 선택한 운동 유형에 적합한 목표 부하(LT)를 사용자 입력부(214)를 통해 입력할 수 있다.
다른 예로, 목표 부하(LT)는 사용자가 각각의 운동 유형에 대해 미리 등록한 상태로 유지하고, 운동 개시 과정에서 사용자가 별도로 변경하지 않는 경우 해당 운동 유형에 대해 등록된 목표 부하(LT)가 기본 값으로 설정될 수 있다.
상기와 같이, 운동 유형이 선택되고(S12), 목표 부하(LT)가 입력되면(S13), 기기 제어부(215)는 운동 준비 조건이 만족하는지 여부를 판단할 수 있다(S15).
사용자가 목표 부하(LT)를 입력한 후, 근력 운동 준비가 되지 않은 상태에서 구동 모터(213)를 통해 운동 부하가 목표 부하(LT)로 인가되는 경우, 사용자는 와이어(120)를 초기 위치, 즉 와이어(120)가 기기 본체(110)에 완전히 인입된 상태에서부터 와이어(120)를 잡아당기게 된다.
이와 같은 상황은, 바벨 등과 같은 운동 기구를 바닥에 놓은 상태에서 들어올리는 상황과 동일하게 되어, 자칫 사용자의 허리에 무리를 줄 수 있다.
이에 본 발명에서는 사용자가 운동 시작을 위해 일정한 준비 자세가 완료된 상태인 경우를 위치 측정부(212)에 의해 측정된 와이어(120)의 인출 위치(S14)를 기반으로 운동 준비 조건이 만족하는지 여부를 판단하는 것을 예로 한다(S15).
도 8은 도 6 및 도 7에 도시된 근력 운동 기기(10)의 제어 과정을 설명하기 위한 그래프이다. 도 8의 (a)는 위치 측정부(212)에 의해 감지되는 와이어(120)의 인출 위치이고, 도 8의 (b)은 구동 모터(213)에 의해 출력되는 운동 부하이다.
도 8에 도시된 실시예에서의 운동 유형은 와이어(120)의 인출 방향을 기준으로 안전 영역(SA)이 사용자가 운동을 반복하는 운동 영역(TA)의 하부에 위치하는 유형(이하, '제1 운동 유형'이라 함)을 예로 한 것이다. 일 예로, 바벨을 이용하는 운동 중 사용자가 서서 운동하는 숄더 프레스, 바벨 컬 등이 이에 속할 수 있다.
그리고, 사용자가 바벨 등을 거치하기 위한 거치대 역할(도 1 참조)을 수행할 수 있는 안전 영역(SA)이 운동 영역(TA)보다 하부 측에 위치하게 된다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 데이터 저장부(211)에는 운동 유형별로 운동 모드에서의 운동 영역(TA)이 저장될 수 있다. 이를 통해, 기기 제어부(215)는 운동 유형이 선택되면, 해당 운동 영역(TA)에서의 운동 영역(TA)과 안전 영역(SA)을 구분할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 기기 제어부(215)는 S12 단계에서 제1 운동 유형이 선택된 상태에서, 도 8에 도시된 바와 같이, 와이어(120)의 인출 위치가 안전 영역(SA)을 벗어나는 경우(시간 t1), 운동 준비 조건의 만족하는 것으로 판단하는 것을 예로 한다.
일 실시예로, 안전 영역(SA)은 와이어(120)의 초기 위치로부터 기 등록된 위치 상한값(Pmax) 사이로 설정될 수 있다. 따라서, 사용자가 운동 준비를 위해, 와이어(120)를 잡아당긴 후, 와이어(120)의 인출 위치가 위치 상한값(Pmax)을 벗어나 안전 영역(SA)을 벗어나게 되면, 기기 제어부(215)가 이를 운동 준비 조건이 만족하는 것으로 판단하여, 운동 부하를 증가시킬 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시예에서는 기기 제어부(215)는 기 등록된 기본 하부로 운동 부하의 초기값이 출력되도록 구동 모터(213)를 제어하는 것을 예로 한다. 여기서, 기본 부하(LR)는 본 발명의 실시예에 따른 근력 운동 기기(10)의 전원이 온되면 구동 모터(213)가 기본적으로 출력하는 운동 부하이다. 기본 부하(LR)의 인가를 통해 와이어(120)가 저항없이 쉽게 인출되는 것을 방지하게 된다.
상기 구성에 따라, 사용자가 운동 유형을 선택하고, 목표 부하(LT)를 입력한 후, 와이어(120)를 잡아당기게 되면, 사용자에게는 기본 부하(LR)가 제공되는 상태가 된다. 그리고, 기기 제어부(215)는 위치 측정부(212)의 측정된 와이어(120)의 인출 위치(14)가 안전 영역(SA)을 벗어나는 것이 감지되면, 이를 운동 준비 조건이 만족하는 것으로 판단하여(S15) 구동 모터(213)의 운동 부하를 기본 부하(LR)에서 목표 부하(LT)로 점진적으로 증가시키게 된다(S16).
상기와 같은 과정을 통해, 운동 부하가 목표 부하(LT)에 도달하게 되면, 기기 제어부(215)는 구동 모터(213)로부터 출력되는 운동 부하가 목표 부하(LT)로 유지되도록, 앞서 설명한 바와 같은 임피던스 제어를 통해 구동 모터(213)를 제어하는 운동 모드로 동작하게 된다(S17). 여기서, 사용자는 운동 부하가 목표 부하(LT)로 도달하기 전에도 운동을 시작할 수 있음은 물론이다.
도 7 및 도 8에 도시된 실시예에서는 와이어(120)의 인출 위치가 안전 영역(SA)을 벗어날 때, 운동 준비 조건이 만족하는 것으로 인식하는 것을 예로 하였다. 다른 예로, 사용자가 운동 영역(TA) 내까지 와이어(120)를 인출시킨 후 해당 위치에서 기 설정된 시간, 예컨대, 3초 동안 와이어(120)의 위치를 유지시키는 경우를 운동 준비 조건을 만족하는 것으로 인식할 수 있다.
다시, 도 6을 참조하여 설명하면, 상술한 바와 같은 과정을 통해, 운동이 개시되고 운동 모드로 동작하는 과정에서, 위치 측정부(212)에 의해 와이어(120)의 인출 위치가 측정된다(S20). 여기서, 기기 제어부(215)는 와이어(120)의 인출 위치에 기반하여, 와이어(120)의 속도 및 가속도를 산출하고, 이를 이용하여 임피던스 제어를 통해 구동 모터(213)를 제어한다.
그리고, 기기 제어부(215)는 위치 측정부(212)에 의해 측정된 와이어(120)의 인출 위치가 안전 영역(SA)으로 진입하는 것이 감지되는 경우(S30), 구동 모터(213)의 운동 부하가 감소되도록 구동 모터(213)를 제어한다(S40).
도 8에서는 t2 시간에 와이어(120)의 인출 위치가 안전 영역(SA)의 위치 상한값(Pmax) 이하로 진입하는 것이 감지되어, 구동 모터(213)가 운동 부하를 감소시키는 것을 예로 하고 있다.
본 발명의 실시예에서는 기기 제어부(215)가 와이어(120)의 인출 위치가 안전 영역(SA)으로 진입하는 것이 감지되는 경우, 운동 부하를 목표 부하(LT)로부터 기본 부하(LR)로 감소시키는 것을 예로 한다.
상기 구성에 따라, 운동 개시를 위해 와이어(120)를 초기 위치로부터 인출할 때, 와이어(120)의 인출 위치가 위치 상한값(Pmax)이 될 때까지 운동 부하를 증가시키지 않고, 위치 상한값(Pmax)을 넘어설 때 운동 부하를 증가시켜, 위치 상한값(Pmax)의 위치에서 바벨 등의 운동 기구를 들어올리는 것과 같은 효과를 얻을 수 있다.
마찬가지로, 목표 부하(LT)로의 운동 과정, 즉 운동 모드로의 운동 과정에서 운동을 종료하기 위해 와이어(120)를 기기 본체(110) 측으로 인입시킬 때, 와이어(120)의 인출 위치가 위치 상한값(Pmax) 이하로 내려가게 되면 운동 부하가 감소되어, 위치 상한값(Pmax)의 위치에 바벨 등의 운동 기구를 거치한 후 운동을 종료하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 근력 운동 기기(10)의 제어 방법을, 도 9 및 도 10을 참조하여 설명한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 근력 운동 기기(10)의 제어 흐름도이고, 도 10에 도시된 실시예에 따른 근력 운동 기기(10)의 제어 과정을 설명하기 위한 그래프이다. 도 10의 (a)는 위치 측정부(212)에 의해 감지되는 와이어(120)의 인출 위치이고, 도 10의 (b)은 구동 모터(213)에 의해 출력되는 운동 부하이다.
도 9 및 도 10에 도시된 제어 과정에서의 운동 유형은 안전 영역(SA)이 운동 영역(TA) 내에 위치하는 유형(이하, '제2 운동 유형'이라 함)을 예로 한다. 일 예로, 바벨을 이용한 벤치 프레스의 경우, 거치대의 위치가 사용자가 바벨을 상하로 움직이는 영역 내에 위치할 수 있다.
이에, 제2 운동 유형에서의 안전 영역(SA)은, 제1 운동 유형과는 달리, 위치 상한값(Pmax)과, 0 또는 와이어(120)의 초기 위치가 아닌 위치 하한값(Pmin)의 범위로 설정될 수 있다.
도 9 및 도 10을 참조하여 설명하면, 먼저, 기기 제어부(215)는 운동 모드로 동작할 때(S50), 앞서 설명한 바와 같이, 구동 모터(213)의 출력 부하가 목표 부하(LT)로 유지되도록 임피던스 제어를 통해 구동 모터(213)를 제어할 수 있다.
여기서, 근력 운동 기기(10)의 전원이 온된 후 운동 모드로의 동작하기까지의 과정은 도 7에 도시된 실시예에 대응할 수 있다.
반면, 기기 제어부(215)는 운동 준비 조건이 만족하는지 여부를 위치 측정부(212)에 의해 측정된 인출 위치가 안전 영역(SA) 내로 진입하는지 여부에 따라 판단할 수 있다.
일 실시예로, 기기 제어부(215)는 위치 측정부(212)에 의해 측정된 인출 위치가 안전 영역(SA)의 위치 하한값(Pmin)을 넘어설 때(도 10의 시간 t1)를 운동 준비 조건이 만족하는 것으로 판단하여, 운동 부하를 증가시킬 수 있다.
다른 예로, 기기 제어부(215)는 위치 측정부(212)에 의해 측정된 인출 위치가 안전 영역(SA)의 위치 하한값(Pmin)을 넘어선 상태에서 일정 시간 동안(t1에서 t2) 유지되는 상태를 운동 준비 조건이 만족하는 것으로 판단할 수 있다.
도 10에 도시된 실시예에서는, 기기 제어부(215)가 와이어(120)의 인출 위치가 위치 하한값(Pmin)을 넘어선 상태에서 일정 시간이 경과한 시간 t2에 구동 모터(213)의 운동 부하를 증가시키는 것을 예로 하고 있다.
상술한 바와 같은 과정을 통해, 운동이 개시되고 운동 모드로 동작하는 과정에서, 위치 측정부(212)에 의해 와이어(120)의 인출 위치가 측정된다(S51). 여기서, 기기 제어부(215)는 와이어(120)의 인출 위치에 기반하여, 와이어(120)의 속도 및 가속도를 산출하고, 이를 이용하여 임피던스 제어를 통해 구동 모터(213)를 제어한다.
그리고, 기기 제어부(215)는 위치 측정부(212)에 의해 측정된 와이어(120)의 인출 위치가 안전 영역(SA)으로 진입하는지 여부를 감지한다(S52).
도 10에 도시된 바와 같이, 제2 운동 유형에 따른 운동에서 안전 영역(SA)이 운동 영역(TA) 내에 위치하게 되는 바, 사용자의 운동 과정에서 와이어(120)의 인출 위치가 안전 영역(SA)을 진입하고 벗어나는 과정이 반복된다.
이에, 본 발명의 실시예에서는 제2 운동 유형에 따른 근력 운동 과정에서는, 기기 제어부(215)가 와이어(120)의 인출 위치가 안전 영역(SA)에 진입된 상태에서 운동 중단 조건이 만족하는지 여부를 판단하는 것을 예로 한다(S53).
일 실시예로, 기기 제어부(215)는 위치 측정부(212)에 의해 감지된 인출 위치가 안전 영역(SA) 내에서 기 설정된 유지 시간, 예컨대, 시간 t3에서 t4동안 유지되는 경우, 운동 중단 조건이 만족하는 것으로 판단할 수 있다.
그리고, 기기 제어부(215)는 시간 t4에서 운동 부하를 목표 부하(LT)로부터 기본 부하(LR)로 감소시킬 수 있다.
상기 구성에 따라, 사용자는 운동을 종료하고자 할 때, 와이어(120)의 위치를 안전 영역(SA)에 위치시킨 상태에서 유지 시간 동안 유지시키는 동작으로 근력 운동의 종료나 운동 부하를 제거시킬 수 있게 된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10 : 근력 운동 기기 110 : 기기 본체
120 : 와이어 130 : 파지용 바
211 : 데이터 저장부 212 : 위치 측정부
213 : 구동 모터 214 : 사용자 입력부
215 : 기기 제어부

Claims (15)

  1. 기기 본체와;
    상기 기기 본체 내부에 설치되어, 운동 부하를 제공하는 적어도 하나의 구동 모터와;
    상기 기기 본체로부터 외부로 인출되어, 상기 구동 모터의 운동 부하를 외부로 전달하는 와이어와;
    상기 와이어의 인출 위치를 감지하는 위치 측정부와;
    상기 구동 모터를 운동 모드로 제어하는 과정에서, 상기 위치 측정부에 의해 감지된 상기 인출 위치가 기 등록된 안전 영역으로 진입하는 것이 감지되는 경우, 상기 구동 모터의 운동 부하가 감소되도록 상기 구동 모터를 제어하는 기기 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 근력 운동 기기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기기 제어부는 상기 운동 모드에서, 상기 구동 모터의 운동 부하가 기 등록된 목표 부하로 유지되도록 상기 구동 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 근력 운동 기기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기기 제어부는
    기 등록된 기본 부하가 운동 부하의 초기값으로 출력되도록 상기 구동 모터를 제어하며;
    상기 인출 위치가 상기 안전 영역으로 진입한 것이 감지될 때, 상기 구동 모터의 운동 부하가 상기 기본 부하로 감소되도록 상기 구동 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 근력 운동 기기.
  4. 제2항에 있어서,
    복수의 운동 유형과, 각각의 상기 운동 유형에 대한 안전 영역이 저장된 데이터 저장부와,
    복수의 상기 운동 유형 중 어느 하나를 선택하기 위한 사용자 입력부를 더 포함하며;
    상기 기기 제어부는 상기 사용자 입력부를 통해 선택된 운동 유형에 대응하는 안전 영역에 기초하여, 상기 구동 모터의 운동 부하를 제어하는 것을 특징으로 하는 근력 운동 기기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 데이터 저장부에는 상기 운동 유형 별로 상기 운동 모드에서의 운동 영역이 저장되며;
    상기 운동 유형은
    상기 와이어의 인출 방향을 기준으로 상기 안전 영역이 상기 운동 영역 하부에 위치하는 제1 운동 유형과,
    상기 안전 영역이 상기 운동 영역 내에 위치하는 제2 운동 유형을 포함하는 것을 특징으로 하는 근력 운동 기기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기기 제어부는 상기 제1 운동 유형에 따른 상기 운동 모드로 동작할 때, 상기 위치 측정부에 의해 감지된 상기 인출 위치가 상기 안전 영역으로 진입하는 것이 감지되는 경우, 상기 구동 모터의 운동 부하가 감소되도록 상기 구동 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 근력 운동 기기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 운동 유형에 대한 상기 안전 영역은 상기 와이어의 초기 위치로부터 상기 운동 유형에 따라 등록되는 위치 상한값 사이로 설정되는 것을 특징으로 하는 근력 운동 기기.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 기기 제어부는 상기 제2 운동 유형에 따른 상기 운동 모드로 동작할 때, 상기 위치 측정부에 의해 감지된 상기 인출 위치가 상기 안전 영역으로 진입하는 것이 감지된 상태에서 기 등록된 운동 중단 조건이 만족하는 경우, 상기 구동 모터의 운동 부하가 감소되도록 상기 구동 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 근력 운동 기기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기기 제어부는 상기 제2 운동 유형에 따른 상기 운동 모드로 동작할 때, 상기 위치 측정부에 의해 감지된 상기 인출 위치가 상기 안전 영역 내에서 기 설정된 유지 시간동안 유지되는 경우, 상기 운동 중단 조건이 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 근력 운동 기기.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 기기 제어부는 초기 기동시, 기 설정된 운동 준비 조건이 만족되는 것이 감지되는 경우, 상기 구동 모터의 운동 부하가 상기 목표 부하에 도달하도록 상기 구동 모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 근력 운동 기기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 기기 제어부는 상기 위치 측정부에 의해 감지된 상기 인출 위치가 상기 안전 영역을 벗어나는 것이 감지된 경우, 상기 운동 준비 조건이 만족한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 근력 운동 기기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 안전 영역은 상기 와이어의 초기 위치로부터 상기 운동 유형에 따라 등록되는 위치 상한값 사이로 설정되는 것을 특징으로 하는 근력 운동 기기.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 위치 측정부는 상기 기기 본체 내부에 설치되어, 상기 구동 모터의 회전을 직접 또는 간접적으로 감지하는 엔코더를 포함하며;
    상기 위치 측정부는 상기 엔코더의 회전에 기초하여, 상기 와이어의 상기 인출 위치를 감지하는 것을 특징으로 근력 운동 기기.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 와이어에는 기 설정된 간격으로 인식 마크가 표시되며;
    상기 위치 측정부는 상기 인식 마크를 카운팅하여 상기 와이어의 상기 인출 위치를 감지하는 것을 특징으로 하는 근력 운동 기기.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 안정 영역은 사용자의 설정에 따라 변경 가능하게 마련되는 것을 특징으로 하는 근력 운동 기기.
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