PL230352B1

PL230352B1 - Training device, preferably for inertion training and training device control and recording system

Info

Publication number: PL230352B1
Application number: PL418672A
Authority: PL
Inventors: Jarosław Arlet; Zdzisław Adach; Mariusz Naczak; Piotr Gramza; Arkadiusz Parus; Piotr Pawełko; Mirosław Pajor
Original assignee: Inerion Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia; Inerion Spólka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia
Priority date: 2016-09-12
Filing date: 2016-09-12
Publication date: 2018-10-31
Also published as: PL418672A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie treningowe, zwłaszcza do treningu inercyjnego, kształtującego siłę mięśniową oraz właściwości koordynacyjne, związane z funkcjonowaniem układu ruchu człowieka i układ sterująco-rejestrujący tego urządzenia treningowego.The subject of the invention is a training device, especially for inertial training, shaping muscle strength and coordination properties related to the functioning of the human musculoskeletal system, and the control and recording system of this training device.

Trening inercyjny polega na cyklicznym rozpędzaniu i wyhamowywaniu masy o stałej wartości przez siłę mięśni osoby ćwiczącej. Główną składową siły oddziałującej z osobą ćwiczącą, jest siła bezwładności, natomiast siła grawitacji i siły tarcia mają minimalny udział. Wskutek koncentrycznej pracy mięśni, element bezwładnościowy jest wprawiany w ruch i rozpędzany, po czym, w procesie ekscentrycznej fazy pracy mięśni następuje wyhamowanie elementu bezwładnościowego. Trening inercyjny kształtuje właściwości siłowo-szybkościowe ćwiczącego w wyniku zjawisk występujących podczas cyklu koncentrycznej i ekscentrycznej pracy mięśnia, zwłaszcza w końcowym odcinku fazy ekscentrycznej. W porównaniu do innych metod treningowych, zastosowanie oddziaływania o charakterze inercyjnym pozwala na: wykorzystanie krótszego czasu pracy mięśni w sesji treningowej, stosowanie mniejszych obciążeń układu ruchu przy porównywalnej skuteczności przyrostu siły mięśniowej oraz uzależnienie siły oddziaływania na grupę mięśni od jej możliwości siłowo-szybkościowych w bieżącym cyklu ruchu.Inertial training consists in cyclical acceleration and deceleration of the mass of a constant value by the strength of the muscles of the exercising person. The main component of the force interacting with the exercising person is the force of inertia, while the force of gravity and friction forces have a minimal share. As a result of the concentric work of the muscles, the inertial element is set in motion and accelerated, and then, in the process of the eccentric phase of the muscle work, the inertial element is decelerated. Inertial training shapes the strength and speed properties of the exerciser as a result of the phenomena occurring during the concentric and eccentric cycle of the muscle, especially in the final section of the eccentric phase. Compared to other training methods, the use of inertial interactions allows for: the use of shorter muscle work time in a training session, the use of lower loads on the musculoskeletal system with comparable effectiveness of muscle strength growth, and the dependence of the strength of the impact on the muscle group on its strength and speed capabilities in the current movement cycle.

Ćwiczenia wykonywane podczas treningu inercyjnego są bardzo podobne, pod względem struktury ruchu, do codziennej aktywności ruchowej człowieka i dlatego mogą być wykonywane nie tylko przez osoby w pełni sprawne fizycznie, ale także przez osoby starsze, czy osoby z upośledzeniem układu ruchu. Korzyścią wynikającą ze wspomnianego podobieństwa jest również możliwość łatwiejszego, w porównaniu do tradycyjnych metod treningowych, pokonywania bariery niechęci do podejmowania wysiłku fizycznego u osób ćwiczących.Exercises performed during inertial training are very similar, in terms of the structure of movement, to the daily physical activity of a human being and therefore can be performed not only by physically fit people, but also by elderly people or people with a motor system impairment. The advantage of the aforementioned similarity is also the possibility of easier, compared to traditional training methods, overcoming the barrier of reluctance to undertake physical effort in exercising people.

Na rynku znajduje się kilka rozwiązań wykorzystujących inercyjny model oddziaływania treningowego. Ćwiczenie na urządzeniu Impulse Training System, w skrócie ITS, polega na naprzemiennym rozpędzaniu i wyhamowywaniu za pomocą linki, wózka z obciążnikami poruszającego się na poziomej szynie. Siła, rozwijana w fazie koncentrycznej czynności mięśni, wprawia w ruch i przyspiesza poruszającą się masę, natomiast w fazie ekscentrycznej powoduje jej wyhamowanie, pokonując działającą na mięśnie siłę bezwładności. System ten zakłada stosowanie stosunkowo niewielkiej masy przy niewielkich zakresach ruchu. Dzięki temu uzyskuje się duże prędkości wózka, przy krótkim okresie cyklu podczas ćwiczeń. Trening z wykorzystaniem ITS ukierunkowany jest przede wszystkim na kształtowanie mocy mięśniowej. Zastosowany moduł pomiarowy pozwala rejestrować wielkość rozwijanej podczas ćwiczeń siły mięśniowej. Trenażer inercyjny Yo-Yo, w odróżnieniu od przyrządu ITS, zamiast masy w ruchu liniowym, wykorzystuje się moment bezwładności koła zamachowego ruchu obrotowym. W fazie rozpędzania koncentryczna para mięśni osoby ćwiczącej wprawia koło w ruch obrotowy, po czym w fazie hamowania ekscentryczna praca mięśni hamuje ruch obrotowy koła aż do początku następnego cyklu. Urządzenie pomiarowe rejestruje drogę i czas, w jakim została ta droga pokonana. Nie pozwala on jednak na dokładną analizę sygnału siły, a jedynie szacunkowy, ilościowy pomiar ocenianych wartości. W innym rozwiązaniu lina nawijana jest na stożek mechanicznie sprzężony z kołem zamachowym, pełniącym funkcję elementu inercyjnego. Posiada ono podobne właściwości treningowe i pomiarowe jak opisany wyżej trenażer Yo-Yo. Inercyjne urządzenie treningowe, znane z amerykańskiego opisu patentowego WO 02/13911, przeznaczone do treningu siłowego oraz rehabilitacyjnego treningu siły mięśni, wykorzystuje ruch wahadłowy masy. Ćwiczący, za pośrednictwem linki, wprawia w ruch obrotowy i wyhamowuje ramię wahadła, osadzone obrotowo na jednym końcu pionowej ramy, umożliwiającej obrót ramienia wahadła w płaszczyźnie poziomej, prostopadłej do osi ramy. Drugi koniec ramienia wahadła jest połączony poprzez wahacz z drugim końcem linki pociąganej i zwalnianej przez ćwiczącego. Obciążenie jest regulowane poprzez zmianę położenia obciążnika zamocowanego suwliwie na ramieniu wahadła. Ograniczeniem opisanego urządzenia jest trudność jego stosowania przy mniejszych zakresach ruchu.There are several solutions on the market that use the inertial model of training impact. Exercise on the Impulse Training System device, ITS for short, consists in alternating acceleration and deceleration by means of a rope, a trolley with weights moving on a horizontal rail. The force developed in the concentric phase of muscle activity sets in motion and accelerates the moving mass, while in the eccentric phase it causes it to slow down, overcoming the force of inertia acting on the muscles. This system assumes the use of relatively low weight with small ranges of movement. This results in high wheelchair speeds with a short cycle time during exercise. Training with the use of ITS is aimed primarily at shaping muscle power. The used measuring module allows you to record the size of the muscle strength developed during exercise. The Yo-Yo inertial trainer, unlike the ITS device, uses the moment of inertia of the rotational flywheel instead of mass in linear motion. In the acceleration phase, the concentric pair of muscles of the exerciser sets the wheel in rotation, and then in the braking phase, the eccentric work of the muscles inhibits the rotation of the wheel until the beginning of the next cycle. The measuring device records the distance and the time in which this path has been covered. However, it does not allow for a precise analysis of the force signal, but only an estimated, quantitative measurement of the evaluated values. In another solution, the rope is wound on a cone mechanically coupled to a flywheel that acts as an inertial element. It has similar training and measurement properties as the Yo-Yo trainer described above. An inertial training device, known from the American patent description WO 02/13911, intended for strength training and rehabilitative muscle strength training, uses the pendulum movement of the mass. The practitioner uses a rope to rotate and brake the pendulum arm, rotatably mounted at one end of the vertical frame, enabling the pendulum arm to rotate in a horizontal plane, perpendicular to the frame axis. The other end of the pendulum arm is connected via a rocker to the other end of the cord pulled and released by the exerciser. The load is regulated by changing the position of the weight slidably attached to the pendulum arm. The limitation of the described device is the difficulty of its use with smaller ranges of motion.

Znane rozwiązania do treningu inercyjnego są konstrukcjami mechanicznymi, a tylko niektóre z nich są wyposażone w systemy pomiarowe, przy czym możliwość zbierania informacji o parametrach wykonywanego treningu takich jak: rozwijana siła i moc mięśniowa, praca wykonana podczas ćwiczeń jest ograniczona. To z kolei utrudnia opracowanie metodyki treningu inercyjnego. Ponadto wszystkie opisane wyżej rozwiązania wymagają mechanicznej ingerencji użytkownika w stan przyrządu, w celu doboru parametrów oddziaływania. Nie posiadają też możliwości modyfikacji modelu oddziaływania, ani nie posiadają zintegrowanego z urządzeniem systemu współbieżnej rejestracji sygnałów siły i pozycjiKnown solutions for inertial training are mechanical structures, and only some of them are equipped with measuring systems, and the possibility of collecting information about the parameters of the training performed, such as: developed muscle strength and power, work performed during exercises is limited. This, in turn, makes it difficult to develop a methodology for inertial training. Moreover, all the solutions described above require a mechanical intervention by the user in the condition of the device in order to select the interaction parameters. They also do not have the possibility of modifying the impact model, nor do they have a system of concurrent recording of force and position signals integrated with the device

PL 230 352 Β1 elementu inercyjnego. Poza tym możliwości nadzorowania treningu są ograniczone, ponieważ nie jest możliwe zdalne programowanie i monitorowanie przebiegu ćwiczeń.PL 230 352 Β1 of the inertial element. In addition, the possibilities of training supervision are limited as it is not possible to remotely program and monitor the course of exercises.

W celu usunięcia tych niedogodności, w rozwiązaniu według wynalazku, element inercyjny został zastąpiony silnikiem elektrycznym sterowanym przez układ automatyki, odtwarzającym właściwości treningu inercyjnego na zasadzie emulowania zachowania się masy o zadanej wartości, poruszającej się pod wpływem siły oddziaływania osoby ćwiczącej. Znane są urządzenia do ćwiczeń siłowych, wykorzystujące silniki do bezpośredniego wytworzenia siły działającej na ćwiczącego, ale konstrukcja tych urządzeń opiera się na innych założeniach treningowych niż przedmiot niniejszego wynalazku. Urządzenie według amerykańskiego opisu patentowego US2011165997, wyposażone w silnik i konfigurowane przy pomocy komputera, dostosowuje opór lub siłę działającą na interaktywny element użytkownika w odpowiedzi na interakcję użytkownika z systemem treningowym. Z polskiego opisu zgłoszeniowego P.407592 znane jest urządzenie do ćwiczeń siłowych o sterowalnym profilu obciążenia, wyposażone w grawitacyjny mechanizm obciążający i uchwyt służący do podnoszenia obciążenia grawitacyjnego oraz wyposażone jest w sterowalny silnik elektryczny, który za pomocą cięgna jest połączony z obciążeniem grawitacyjnym w taki sposób, że siła wytwarzana przez silnik elektryczny powoduje zmniejszanie siły obciążenia oddziałującej na osobę ćwiczącą. Jednocześnie chwilowa wartość siły odciążającej wytwarzanej przez silnik elektryczny zadawana jest przez sterownik elektroniczny.In order to eliminate these inconveniences, in the solution according to the invention, the inertial element has been replaced by an electric motor controlled by the automation system, reproducing the properties of inertial training by emulating the behavior of a mass of a given value, moving under the influence of the exercising person. There are known strength training devices that use motors to directly generate a force on the exerciser, but the design of these devices is based on training principles different from the subject of the present invention. The device according to US2011165997, equipped with a motor and configurable by computer, adjusts the resistance or force acting on the user's interactive component in response to the user's interaction with the training system. From the Polish application description P.407592 there is known a device for strength exercises with a controllable load profile, equipped with a gravity loading mechanism and a handle for lifting the gravitational load, and equipped with a controllable electric motor, which is connected to the gravitational load by means of a cable. that the force generated by the electric motor reduces the load force on the exercising person. At the same time, the instantaneous value of the relieving force generated by the electric motor is set by the electronic controller.

Urządzenie treningowe, zwłaszcza do treningu inercyjnego, według wynalazku, zawiera silnik przetwarzający energią elektryczną na mechaniczną, sterująco-rejestrujący układ podzespołów oraz linę, za pośrednictwem której przekazywana jest siła oddziaływania pomiędzy osobą ćwiczącą a urządzeniem treningowym. Właściwości oddziaływania siłowo-prędkościowego elementu inercyjnego emulowane są programowo w układzie sterująco-rejestrującym, który steruje pracą silnika i przekazywane za pośrednictwem liny umocowanej jednym końcem do bębna, osadzonego na wale silnika. Układ sterująco-rejestrujący zawiera cyfrowy przetwornik kąta obrotu, układ pomiarowy siły naprężenia liny, układ sterujący pracą silnika i lokalny komputer z graficznym interfejsem użytkownika. Silnik z liną umocowaną jednym końcem do bębna, osadzonego na wale silnika, układ sterujący pracą silnika, cyfrowy przetwornik kąta obrotu oraz tor prowadzenia liny, są umieszczone w zamkniętej obudowie. Tor prowadzenia liny składa się z zespołu rolek o osiach równoległych do osi bębna, ułożonych blisko siebie w jednej płaszczyźnie, symetrycznie względem punktu umocowania liny do bębna oraz zespołu złożonego z przetwornika naprężenia i rolki, której oś obrotu jest prostopadła do osi bębna. Przez otwór w ścianie czołowej i rolkę końcową stanowiącą jednocześnie prowadnicę liny, sprzęgającą mechanizm urządzenia z potencjalnie różnymi elementami zewnętrznymi, zamocowaną w sąsiedztwie otworu na zewnątrz obudowy, wyprowadzony jest drugi, swobodny koniec liny zakończony uchwytem. Lokalny komputer z graficznym interfejsem użytkownika jest zamocowany bezpośrednio na obudowie bądź na wysięgniku.A training device, in particular for inertial training, according to the invention, comprises a motor converting electrical energy into mechanical one, a control and recording system of components, and a rope through which the force of interaction between the exercising person and the training device is transmitted. The properties of the force-speed interaction of the inertial element are programmed in the control and recording system, which controls the engine operation and transmitted via a rope attached at one end to the drum, mounted on the engine shaft. The control and recording system includes a digital converter of the angle of rotation, a cable tension measuring system, an engine control system and a local computer with a graphical user interface. The motor with the rope attached at one end to the drum, mounted on the motor shaft, the motor control system, the digital converter of the angle of rotation and the rope guiding path are housed in a closed housing. The rope routing consists of a set of rollers with axes parallel to the axis of the drum, arranged close to each other in one plane, symmetrically to the point of attachment of the rope to the drum, and a set of tension transducer and roller, the axis of rotation of which is perpendicular to the axis of the drum. A second, free end of the rope terminating in a handle is led out through an opening in the head wall and an end roller, which serves as a rope guide, which connects the device's mechanism with potentially different external elements, fixed adjacent to the opening to the outside of the casing. The local computer with a graphical user interface is mounted directly on the housing or on the arm.

Korzystnym jest, że urządzenie treningowe jest wyposażone w co najmniej drugą, zewnętrzną prowadnicę liny, usytuowaną nad pierwszą prowadnicą liny, zamocowaną suwliwie na pionowym wysięgniku, przymocowanym do czołowej ściany obudowy i usytuowanym w taki sposób, że pierwsza i druga prowadnica liny leżą na prostej prostopadłej do podstawy. Zmiana położenia drugiej, zewnętrznej prowadnicy liny umożliwia trening wielu różnych grup mięśni.It is preferred that the training device is provided with at least a second, outer rope guide, positioned above the first rope guide, slidably mounted on a vertical boom, attached to the face of the housing, and positioned such that the first and second rope guides lie on a perpendicular straight line. to the base. By repositioning the second, outer rope guide, many different muscle groups can be trained.

Korzystnym jest również, że podstawa urządzenia treningowego i platforma do ćwiczeń są zabudowane na wspólnej ramie, co pozwala na zredukowanie lub całkowite wyeliminowanie elementów mocujących urządzenie do podłoża.It is also advantageous that the base of the training device and the exercise platform are built on a common frame, which allows for the reduction or complete elimination of the fastening elements of the device to the ground.

Układ sterująco-rejestrujący urządzenia treningowego zawierający cyfrowy przetwornik kąta obrotu, przetwornik siły naprężenia liny, układ sterujący pracą silnika i lokalny komputer z graficznym interfejsem użytkownika charakteryzuje się tym, że lokalny komputer wysyła sygnały określające konfigurację rodzaju i parametrów ćwiczenia do układu sterującego pracą silnika, w następstwie czego silnik oddziałuje na osobę ćwiczącą za pośrednictwem liny nawijanej i odwijanej zwału silnika siłą o chwilowej wartości zgodnej z zadanym modelem oddziaływania, przy czym do układu sterującego są przekazywane: sygnał siły, jako funkcji naprężenia, z przetwornika naprężenia oraz sygnał pozycji wysunięcia liny, jako funkcji kąta obrotu, z cyfrowego przetwornika kąta obrotu, z kolei komputer lokalny wysyła sygnały określające konfigurację rodzaju i parametrów ćwiczenia do układu sterującego, zapisuje dane pomiarowe, rejestruje przebieg ćwiczenia i przetwarza na graficzną reprezentację przebiegu ćwiczenia, dzięki czemu osoba ćwicząca otrzymuje na bieżąco informację zwrotną na panelu sterowania, dotyczącą przebiegu ćwiczenia.The control and recording system of the training device, which includes a digital converter of the angle of rotation, a converter of rope tension, an engine control system and a local computer with a graphical user interface, is characterized by the fact that the local computer sends signals specifying the configuration of the type and parameters of the exercise to the engine control system, in As a result, the motor exerts a force on the exercising person through the rope wound and unwound the motor shaft with a momentary value consistent with the preset model of impact, while the control system receives: a force signal as a function of tension, from a stress transducer and a rope extension position signal as rotation angle function, from the digital converter of the angle of rotation, in turn, the local computer sends signals specifying the configuration of the type and parameters of the exercise to the control system, saves the measurement data, records the course of the exercise and converts it into a graphical representation of the course of the exercise, thanks to which the exercising person receives real-time feedback on the course of the exercise on the control panel.

PL 230 352 Β1PL 230 352 Β1

Korzystnym jest, że konfiguracja ćwiczenia jest możliwa z poziomu graficznego interfejsu użytkownika zlokalizowanego zarówno na komputerze lokalnym, jak i na zewnętrznym komputerze, wyposażonym w przeglądarkę internetową, sprzęgniętym z komputerem lokalnym przez sieć Wi-Fi. Obsługa urządzenia za pomocą przeglądarki internetowej zwalnia użytkownika od konieczności instalowania dedykowanego oprogramowania obsługowego i uniezależnia od systemu operacyjnego posiadanego komputera.It is advantageous that the configuration of the exercise is possible from the level of the graphical user interface located both on the local computer and on an external computer, equipped with a web browser, connected to the local computer via a Wi-Fi network. Operating the device via a web browser frees the user from the need to install dedicated operating software and makes it independent of the operating system of the computer.

Korzystnym jest, że klient graficznego interfejsu użytkownika wyświetla przynajmniej dwie pary wskaźników złożonych z pól cyfr i przyporządkowanych im graficznych prezentacji, przedstawiających wartości wybranych wskaźników opisujących stan treningu, przy czym graficznej prezentacji każdego ze wskaźników przyporządkowany jest graficznie prezentowany zakres tolerancji wartości wskaźnika.It is preferred that the graphical user interface client displays at least two pairs of indicators composed of digit fields and associated graphical representations representing the values of selected indicators describing the training status, the graphical display of each indicator being associated with a graphically displayed tolerance range of the indicator values.

Korzystnym jest, że dane pomiarowe są zapisywane w formacie tekstowym, nadającym się do przetwarzania programami do numerycznego przetwarzania liczb i zawierają kolumny liczb reprezentujących chwilowe wartości: siły, pozycji liny oraz fazy ćwiczenia - hamowania bądź rozpędzania.It is preferred that the measurement data is saved in a text format suitable for processing with numerical processing programs and that they contain columns of numbers representing the instantaneous values of force, rope position and the phase of the exercise - braking or acceleration.

Urządzenie treningowe, zwłaszcza do treningu inercyjnego, według wynalazku, może być stosowane do treningu i pomiaru oddziaływania siłowo-szybkościowego układu ruchu człowieka, treningu i pomiaru niektórych właściwości koordynacyjnych: czucia siły, czasu, przestrzeni, ruchu oraz treningu i oceny integracji sensorycznej, wspomagania terapii pourazowej w fizjoterapii, kształtowania siły fizycznej oraz koordynacji nerwowo-mięśniowej według wytycznych funkcjonalnych. Urządzenie może być wykorzystywane zarówno przez osoby starsze i osoby niepełnosprawne ruchowo do fizjoterapii i treningu zdrowotnego, jak i osoby aktywne zawodowo do fizjoterapii, treningu zdrowotnego i fitnessu, a także przez sportowców do fizjoterapii i treningu sportowego.The training device, especially for inertial training, according to the invention, can be used for training and measuring the force-speed interaction of the human movement system, training and measuring some coordination properties: feeling strength, time, space, movement and training and evaluation of sensory integration, therapy support trauma in physiotherapy, physical strength development and neuromuscular coordination according to functional guidelines. The device can be used by elderly people and people with physical disabilities for physiotherapy and health training, as well as professionally active people for physiotherapy, health training and fitness, as well as by athletes for physiotherapy and sports training.

Korzystne skutki zastosowania układu sterująco-rejestrującego urządzenia do ćwiczeń inercyjnych według wynalazku to przede wszystkim: szeroki zakres wyboru wartości oddziałującej masy, łatwość precyzyjnego zadania wartości masy elementu inercyjnego, możliwość odtworzenia właściwości treningu większości istniejących trenażerów inercyjnych obecnych na rynku, możliwość odtworzenia właściwości niektórych urządzeń treningowych o oddziaływaniu innym niż inercyjne, jak również wdrażanie algorytmów oddziaływania specjalnego, na przykład w fizjoterapii do wspomagania treningowego osób niepełnosprawnych koordynacyjnie. Poza tym układ sterująco-rejestrujący urządzenia do ćwiczeń inercyjnych według wynalazku umożliwia cyfrową rejestrację sygnałów siły, pozycji i fazy ruchu oraz lokalną lub zdalną akwizycję danych. Pozwala również na współpracę z innymi urządzeniami pomiarowymi w celu realizacji pomiarów współbieżnych oraz wykorzystanie układu do analizy i rozwijania zdolności koordynacyjnych poprzez dostarczanie ćwiczącemu informacji zwrotnej o parametrach ćwiczenia takich jak rozwijana siła, moc mięśni i tym podobne. Urządzenie treningowe, zwłaszcza do treningu inercyjnego, według wynalazku, umożliwia świadczenie usług zdalnej opieki treningowej użytkownikowi ćwiczącemu w domu.The beneficial effects of the use of the control and recording system of the inertial exercise device according to the invention include: a wide range of selection of the value of the influencing mass, the ease of precise determination of the mass value of the inertial element, the ability to recreate the training properties of most of the existing inertial trainers available on the market, the ability to recreate the properties of some training devices impacts other than inertial, as well as the implementation of special impact algorithms, for example in physiotherapy for training support for people with coordination disabilities. In addition, the control and recording system of the inertial exercise device according to the invention enables digital recording of force, position and phase signals as well as local or remote data acquisition. It also allows you to work with other measuring devices to carry out concurrent measurements and use the system to analyze and develop coordination skills by providing the trainee with feedback on exercise parameters such as developed strength, muscle power and the like. The training device, in particular for inertial training, according to the invention makes it possible to provide remote training services to the user exercising at home.

Przedmiot wynalazku jest bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia ogólny widok urządzenia treningowego, fig. 2 przedstawia uproszczony schemat konstrukcji urządzenia treningowego, fig. 3 ilustruje tor prowadzenia liny wewnątrz urządzenia, widziany z boku, fig. 4 ilustruje tor prowadzenia liny wewnątrz urządzenia, widziany od góry, fig. 5 przedstawia schemat blokowy zasadniczych powiązań funkcjonalnych układu sterująco-rejestrującego, a fig. 6 przedstawia wygląd interfejsu użytkownika.The subject of the invention is explained in more detail in the embodiment in the drawing, in which fig. 1 shows a general view of the training device, fig. 2 shows a simplified structure diagram of the training device, fig. 3 illustrates the rope path inside the device, seen from the side, fig. 4 illustrates The cable path inside the device, seen from above, Fig. 5 shows a block diagram of the essential functional relationships of the control and recording system, and Fig. 6 shows the appearance of the user interface.

W przykładzie wykonania urządzenia treningowego, przedstawionego schematycznie na fig. 2, wnętrze obudowy 304 urządzenia treningowego podzielono na trzy komory. Pionowa ścianka 305 oddziela układy elektroniczne od układów mechanicznych i elektromechanicznych. W komorze układów elektronicznych zlokalizowane są: układ sterujący 106, falownik 302, sprzęgający układ sterujący 106 z silnikiem 101, i układ zabezpieczeń 107. Pozioma ścianka 306 jest elementem konstrukcyjnym podtrzymującym silnik 101 wraz z przetwornikiem kąta obrotu 104 i oddzielającym te elementy od toru prowadzenia liny. Tor prowadzenia liny 103 wewnątrz obudowy 304 został zaprojektowany w sposób zapewniający symetrię oddziaływania bębna silnika 102 podczas nawijania i rozwijania liny 103 z bębna 102 oraz minimalizujący opory cierne rolek 201, 202 i 203 oraz liny 103. Koniec liny 103 jest zamocowany na obwodzie bębna 102. Ruch bębna 102 powoduje nawijanie lub odwijanie liny 103 pod wpływem siły wywieranej przez osobę ćwiczącą 114 z prędkością o wartości chwilowej kontrolowanej przez układ sterujący 106, ustalonej przez rodzaj i nastawę parametrów wybranego modelu oddziaływania. Zespół rolek 201, 202, ułożonych symetrycznie względem bębna 102, przekazuje ruch liny 103 na rolkę 203 zespołu przetwornika siły naprężenia liny 105, zmieniając jednocześnie charakter poruszania się liny z nieliniowego na liniowy. Rolki 201 i 202 pracują na przemian, zależnie od kierunku nawijania liny 103In the embodiment of the training device shown schematically in Fig. 2, the inside of the housing 304 of the training device is divided into three chambers. A vertical wall 305 separates the electronics from the mechanical and electromechanical systems. The electronics compartment houses: the control system 106, the inverter 302, the coupling of the control system 106 to the motor 101, and the safety system 107. The horizontal wall 306 is a structural element supporting the motor 101 with the angle of rotation converter 104 and separating these elements from the cable path. . The rope guide 103 within housing 304 is designed to symmetrically interact with the motor drum 102 when winding and unwinding the rope 103 from the drum 102 and to minimize the frictional resistance of the rollers 201, 202 and 203 and the rope 103. The end of the rope 103 is secured around the circumference of the drum 102. Movement of the drum 102 causes the rope 103 to wind or unwind under the force exerted by the exerciser 114 at a speed with an instantaneous value controlled by the control system 106, determined by the type and parameter setting of the selected interaction model. A set of rollers 201, 202, symmetrically aligned with the drum 102, conveys the movement of the cable 103 to the roller 203 of the cable strain transducer 105 while changing the nature of the cable movement from non-linear to linear. The rollers 201 and 202 alternate depending on the winding direction of the rope 103

PL 230 352 Β1 na bęben 102. Powierzchnie zewnętrzne rolek 201, 202 są oddalone od siebie w stopniu uniemożliwiającym wypadnięcie liny 103 z wyżłobień w powierzchniach zewnętrznych rolek 201,202, w których spoczywa lina 103. Oś obrotowa rolki 203 jest ustawiona prostopadle względem osi obrotowych rolek 201, 202 co sprawia, że wartość kąta naprężenia liny 103 na rolce 203 nie zależy od kierunku nawijania liny 103 na bęben 102. Dzięki temu także czułość zespołu przetwornika naprężenia liny 203,105 nie zależy od kierunku nawijania liny 103 na bęben 102. Rolka 204 wraz z osłoną 303 zapobiegającą wypadnięciu liny poza przestrzeń ograniczoną płaszczyznami boków rolki 204, zlokalizowana na zewnętrznej stronie obudowy 304, sprawia, że kąt naprężenia liny w zespole przetwornika naprężenia liny 203, 105 nie zależy od oddziaływania kąta osoby ćwiczącej 114.PL 230 352 Β1 per drum 102. The outer surfaces of the rollers 201, 202 are spaced apart to the extent that the rope 103 does not fall out of the grooves in the outer surfaces of the rollers 201,202 in which the rope 103 rests. The axis of rotation of the roller 203 is perpendicular to the axis of the rotating rollers 201 202 which makes the value of the tension angle of the rope 103 on roller 203 independent of the direction of winding the rope 103 onto the drum 102. Thus, the sensitivity of the cable strain transducer assembly 203, 105 is not dependent on the direction of winding the rope 103 onto the drum 102. Roller 204 with shield 303 preventing the rope from falling out of the space bounded by the planes of the sides of the roller 204, located on the outer side of the housing 304, ensures that the rope tension angle in the rope strain transducer assembly 203, 105 is not affected by the angle of the subject 114.

Umiejscowienie toru prowadzenia liny w dolnej części obudowy 304 umożliwia wyprowadzenie liny przez rolkę 204, stanowiącą pierwszą prowadnicę zewnętrzną liny 103 w możliwie najniższej pozycji, co pozwala na dopasowanie urządzenia do różnych wymagań mechanicznych możliwych zewnętrznych układów pośredniczących w przekazywaniu ruchu liny osobie ćwiczącej 114. Kołnierz 301 zapobiega wypadnięciu liny poza przestrzeń ograniczoną płaszczyzną dolnego boku bębna 102 poprzez naprowadzenie chwilowo nienaprężonej liny 103 spoczywającej na dolnej, wewnętrznej powierzchni obudowy 304 poprzez umożliwienie jej wślizgnięcia się po powierzchni kołnierza 301 z powrotem na obręb bębna 102. Do przedniej ściany obudowy 304 jest zamocowany wysięgnik 307, prowadzący linę 103, na którym jest zamocowana suwliwie rolka 308, stanowiąca drugą prowadnicę zewnętrzną liny 103, przy pomocy elementu mocującego 309. Sposób mocowania rolki 308 pozwala na jej pozycjonowanie wzdłuż wysięgnika 307 na wybranej wysokości. W przykładzie wykonania wynalazku wysięgnik prowadzący linę 307 ma w przekroju poprzecznym kształt ceownika z wycięciami pozwalającymi na schowanie liny 103 i rolek 204 oraz 308 w jego wnętrzu. Zapobiega to ewentualnym nadmiernym drganiom poprzecznym liny w trakcie wykonywania ćwiczeń, mogącym zakłócić realizację wybranego modelu oddziaływania. Wspornik 311, połączony jednym końcem z wysięgnikiem 307, a drugim końcem z podstawą obudowy 304, usztywnia całość konstrukcji. Podstawa obudowy 304 urządzenia treningowego i platforma do ćwiczeń 310 są zabudowane na wspólnej ramie 312, co pozwala na zredukowanie lub całkowite wyeliminowanie elementów mocujących urządzenie do podłoża. Komputer lokalny 108 jest zamocowany na wysięgniku 307, na wysokości dogodnej dla obserwacji przez osobę ćwiczącą 114.The location of the rope path in the lower part of the housing 304 allows the rope to be led out through the roller 204, which is the first outer rope guide 103, in the lowest possible position, which allows the device to be adapted to the various mechanical requirements of possible external intermediates in transmitting the rope movement to the subject 114. Collar 301 prevents the rope from falling out of the space bounded by the plane of the lower side of the drum 102 by guiding the temporarily untensioned rope 103 resting on the lower, inner surface of the casing 304 by allowing it to slide over the surface of the flange 301 back onto the drum 102. A boom 307 is attached to the front wall of the casing 304. guiding the rope 103 on which the roller 308 is slidably mounted, constituting the second outer guide of the rope 103, by means of the fastening element 309. The method of fixing the roller 308 allows it to be positioned along the boom 307 at a selected height. In an embodiment of the invention, the cable guiding boom 307 has a U-shaped cross-sectional shape with notches allowing the rope 103 and the rollers 204 and 308 to be hidden inside it. This prevents possible excessive transverse vibrations of the rope during the exercises, which could disrupt the implementation of the selected model of impact. A bracket 311, connected at one end to the boom 307 and the other end to the base of the housing 304, stiffens the entire structure. The base of the training device housing 304 and the exercise platform 310 are built on a common frame 312, which allows for the reduction or complete elimination of the fastening elements of the device to the ground. The local computer 108 is mounted on an arm 307 at a height convenient for observation by the subject 114.

Układ sterująco-rejestrujący urządzenia treningowego zawiera cyfrowy przetwornik kąta obrotu 104, przetwornik siły naprężenia liny 105, układ zabezpieczeń 107, układ sterujący 106 pracą silnika 101 i lokalny komputer 109 z modułem komunikacji i przetwarzania danych 110, programem serwera danych 111 oraz graficznym interfejsem użytkownika składającym się z programu serwera 112 i programu klienta 113, zlokalizowanego w komputerze lokalnym 108 lub zdalnym 109. Lina 103 jest nawijana i odwijana z wału 102 silnika 101, oddziałującego siłą i prędkością o wartościach chwilowych odpowiadających przyjętemu modelowi oddziaływania. Sygnał siły, jako funkcji siły naprężenia liny, uzyskany z przetwornika naprężenia 105 oraz sygnał pozycji wysunięcia liny, jako funkcji kąta obrotu, uzyskany z cyfrowego przetwornika kąta obrotu 104 są przekazywane do układu sterującego 106 i lokalnego komputera 108. Lokalny komputer 108 wysyła sygnały określające konfigurację rodzaju i parametrów ćwiczenia do układu sterującego 106, który steruje pracą silnika 101. Układ sterujący 106 wysyła również impulsy synchronizacji do innych, zewnętrznych przyrządów pomiarowych podczas realizacji pomiarów współbieżnych. Moduł komunikacji i przetwarzania danych 110 lokalnego komputera 108 rejestruje sygnały reprezentujące przebieg ćwiczenia i przetwarza je do postaci wymaganych przez serwer graficznego interfejsu użytkownika 112 i serwer danych 111 i w przetworzonej postaci przekazuje je tym modułom. Moduł komunikacji i przetwarzania danych 110 lokalnego komputera 108 pośredniczy również w przekazywaniu zgromadzonych danych pomiarowych z serwera danych do sieci teleinformatycznej oraz informacji administracyjnych i obsługowych od i do serwera graficznego interfejsu użytkownika 112. Serwer graficznego interfejsu użytkownika 112 przetwarza dane otrzymane z modułu komunikacji i przetwarzania danych 110 na postać opisującą graficznie aktualny stan ćwiczenia wykonywanego przez osobę ćwiczącą 114, według przyjętego standardu reprezentacji oraz formy obrazowania i przekazuje przetworzone dane do programu klienta graficznego interfejsu użytkownika 113 zlokalizowanego w komputerze lokalnym 108 lub zdalnym 109, skomunikowanym z komputerem lokalnym 108 za pośrednictwem sieci teleinformatycznej. Klient graficznego interfejsu użytkownika obrazuje przebieg ćwiczenia na ekranie komputera lokalnego 108 lub zdalnego 109. Klient graficznego interfejsu użytkownika 113 pośredniczy również w przekazywaniu informacji o typie i parametrach wykonywanego ćwiczenia oraz informacji związanych z czynnościami administracyjnymi i obsługowymi układu, takich jak kalibracje lub nazwy plików danych do zapisania, pomiędzy osobą ćwiczącą 114 a układem sterującymThe training device control and recording system comprises a digital angle of rotation transducer 104, a cable tension transducer 105, a safety circuit 107, an engine control 106 and a local computer 109 with a communication and data processing module 110, a data server program 111 and a graphical user interface consisting of from the server program 112 and the client program 113 located on the local computer 108 or remote 109. The rope 103 is wound and unwound from the shaft 102 of the motor 101, exerting a force and speed with instantaneous values corresponding to the adopted model of interaction. The force signal as a function of the cable tension force obtained from the strain transducer 105 and the rope extension position signal as a function of the angle of rotation obtained from the digital encoder 104 are transmitted to the control system 106 and local computer 108. Local computer 108 outputs configuration specifying signals. The type and parameters of the exercise to the control circuit 106, which controls the operation of the motor 101. The control circuit 106 also sends synchronization pulses to other, external measuring devices during the concurrent measurements. The communication and data processing module 110 of the local computer 108 records the signals representing the course of the exercise and converts them into the forms required by the graphical user interface server 112 and the data server 111 and communicates them to these modules in a processed form. The communication and data processing module 110 of the local computer 108 also mediates the transfer of the collected measurement data from the data server to the ICT network and administrative and service information from and to the graphical user interface server 112. The graphical user interface server 112 processes the data received from the communication and data processing module. 110 in a form that graphically describes the current state of the exercise performed by the exercising person 114, according to the adopted representation standard and the form of imaging, and transfers the processed data to the graphic user interface client 113 located in the local computer 108 or remote 109, communicated with the local computer 108 via the ICT network . The graphical user interface client shows the course of the exercise on the screen of the local computer 108 or remote 109. The graphical user interface client 113 also mediates the transfer of information about the type and parameters of the exercise being performed and information related to the administration and maintenance of the system, such as calibrations or names of data files to between the subject 114 and the control system

PL 230 352 Β1PL 230 352 Β1

106, poprzez serwer graficznego interfejsu użytkownika 112 oraz moduł komunikacji 110. Graficzny interfejs użytkownika 112, 113 wyświetla dwie pary wskaźników. Każda para wskaźników składa się z pola cyfr 115 i przyporządkowanego mu pola z graficznym słupkiem 116, reprezentującymi wartości wybranych wskaźników wielkości opisujących aktualny stan ćwiczenia. Dodatkowo wyświetlone jest są pole cyfr 118 reprezentujące aktualną liczbę cykli ruchu oraz pole cyfr 119 reprezentujące czas ćwiczenia. W przykładzie stanu ćwiczenia, przedstawionym na fig. 7, interfejs użytkownika wyświetla wartość średnią siły w całym cyklu oraz czas cyklu. Każdemu ze słupków 116 jest przyporządkowany zakres tolerancji wartości, w którym osoba ćwicząca 114 powinna utrzymywać odwzorowywaną przez ten słupek wartość. W przykładzie wykonania wynalazku, zakres tolerancji wartości jest reprezentowany graficznie jako ramka 117 w polu z graficznym słupkiem. Przekroczenie zakresu tolerancji wartości sygnalizowane jest dźwiękowo i graficznie przez podświetlenie jednego z obszarów znajdujących się poza obrębem ramki, adekwatnie do kierunku przekroczenia wartości. W podobny sposób, przez sygnał dźwiękowy i podświetlenie tła wyświetlacza 118 lub 119, sygnalizowany jest fakt przekroczenia skonfigurowanych dla danego ćwiczenia limitów czasu bądź liczby cykli ćwiczenia. W przykładzie stanu ćwiczenia, przedstawionym na fig. 6, przekroczona została dolna granica zakresu tolerancji dla siły średniej w całym cyklu i górna granica zakresu tolerancji czasu cyklu. Dodatkowo założony limit ilości 100 cykli ćwiczenia został przekroczony, co spowodowało automatyczne zakończenie ćwiczenia.106, via a graphical user interface server 112 and a communication module 110. Graphical user interface 112, 113 displays two pairs of indicators. Each pair of indicators consists of a digit field 115 and an associated field with a graphic bar 116 representing the values of selected quantity indicators describing the current state of the exercise. Additionally, a digit field 118 representing the current number of cycles of movement is displayed and a digit field 119 representing the exercise time. In the exercise state example shown in Fig. 7, the user interface displays the average force value over the entire cycle and the cycle time. Each bar 116 is associated with a value tolerance range within which the exerciser 114 should maintain the value represented by that bar. In an embodiment of the invention, the value tolerance range is graphically represented as a box 117 in a graphic bar field. Exceeding the value tolerance range is signaled acoustically and graphically by highlighting one of the areas outside the frame, adequately to the direction of exceeding the value. Similarly, an audible signal and the background illumination of the display 118 or 119 indicate that the time limits configured for the exercise or the number of exercise cycles have been exceeded. In the exercise state example shown in FIG. 6, the lower limit of the cycle time mean force tolerance range and the upper limit of the cycle time tolerance range have been exceeded. In addition, the assumed limit of 100 exercise cycles was exceeded, which resulted in the automatic termination of the exercise.

Claims

Patent claims

1. Training device, especially for inertial training, comprising a motor, a control and recording system of components and a rope, characterized in that one end of the rope (103) is wound on a drum (102), mounted on the motor shaft (101), and the control system the recorder comprises a digital angle of rotation converter (104). Cable Tension Transducer (105). an engine control system (106); and a local computer (108) with a graphical user interface, the motor (101) with a cable (103) wound on one end on the drum (102), a digital angle converter (104). cable tension transducer (105) and motor control system (106) and cable guide (103), consisting of a set of rollers (201, 202) symmetrically arranged with the drum (102) and an assembly consisting of a cable tension transducer (105) ) and a roller (203) whose axis of rotation is perpendicular to the axis of rotation of the roller assembly (201, 202) are housed in a closed housing (304), and through an opening in the face of the housing (304) and a cable guide (204). attached adjacent to the opening to the outside of the housing, a second, free end of the rope (103) terminated with a handle extends, while the local computer (108) is mounted directly on the housing or on a boom.

Training device, in particular for inertial training, according to claim 1. 4. The apparatus of claim 1, characterized in that it is provided with at least a second, outer rope guide (308) positioned above the first guide (204), slidably mounted on a vertical boom (307) attached to the front wall of the housing (304) and so disposed. that the first and second cable guides (204 and 308) lie on a straight line perpendicular to the base.

Training device, in particular for inertial training, according to claim 1. The apparatus of claim 1, wherein the exercise platform (310) is provided, the exercise platform (310) and the training device housing base (304) are mounted on a common frame (311).

Training device, in particular for inertial training, according to claim 1. The apparatus of claim 2, characterized in that it is equipped with an exercise platform (310), the exercise platform (310) and the base of the training device housing (304) being built on a common frame (312).

5. A training device controlling and recording system comprising a digital angle of rotation converter (104). a cable tension transducer (105), an engine control system (106) and a local computer (108) with a graphical user interface, characterized in that the local computer (108) sends signals specifying the configuration of the type and parameters of the exercise to the engine control system ( 106), as a result of which the motor (101) exerts a force on the exercising person (114), through the rope (103), wound and unwound from the motor shaft (102), with a force with an instantaneous value consistent with the given model of impact, while the system control unit (106) are transmitted: the force signal as a function of the tension from the cable tension force transducer (105) and the rope extension position signal as a function of the angle of rotation from the digital angle of rotation transducer (104), and the local computer (108) sends the signals specifying

EN 230 352 Β1 configuration of the exercise type and parameters to the control system (106), saves the measurement data, records the exercise progress and converts it into a graphical representation of the exercise progress.

6. The control and recording system of the training device, according to claim 1, 5. The method of claim 5, characterized in that the configuration of the exercise is possible from the level of a graphical user interface located both on the local computer (108) and on an external computer (109), equipped with a web browser, coupled to the local computer (108), via a Wi-Fi network. Fi.

7. The control and recording system of the training device, according to claim 1, 4. The method of claim 4, characterized in that the graphical user interface client displays at least two pairs of indicators consisting of digit fields (115) and associated graphical presentations (116), representing the values of selected indicators describing the course (state) of training, the graphical presentation of each indicator assigned to is the graphical tolerance range of the indicator (117).

8. A control and recording system for a training device, according to claim 1, 5. The method according to claim 5, characterized in that the measurement data are stored in a text format suitable for processing with numerical processing programs and include: force value, rope positions and the training phase - braking or acceleration.