TWI397436B - A sports device adaptable to individual physical fitness and its control method - Google Patents

A sports device adaptable to individual physical fitness and its control method Download PDF

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Description

可適配個人體能之運動裝置及其控制方法
本發明係關於一種運動裝置，尤指一種可根據不同使用者之體能條件，而自動選定適合該使用者運動程度的運動裝置及其控制方法。
既有運動裝置的主機係內建有數種大眾化的運動模式，該運動模式係由運動裝置之製造廠商所設計，係以其內部動力源機構及其控制電路的配合設計，而由該控制電路控制動力源機構呈現出不同的作動機制。以跑步機而例，其跑步帶係由馬達組帶動，而馬達組受其控制電路加以驅動，因此該控制電路可藉由控制馬達組的轉速，而調整跑步帶的速度，可提供使用者調整其跑步的步伐，達到不同強弱的運動效果。
惟，相同運動模式對不同的人體會有相異的功效，因此，雖然一般運動裝置內設有不同運動模式，但並非適合所有的使用者。
又，一般運動裝置可進一步具備手動設定模式，供使用者自行編輯設定所需之運動模式，可較運動裝置本身預設的運動模式來得有彈性，然而，在缺乏專業或醫護級人員從旁指導，一般使用者可能在無法正確評估自身條件且無人從旁指示的情況之下，設定出自己無法負荷之運動模式，從而無法達到最佳之運動成效。
有鑑於上述既有運動裝置無法針對使用者自身條件提供其適當之運動強度範圍，是以，本發明的目的在於提供一種可適配個人體能之運動裝置及其控制方法，可根據使用者本身各項生理條件進而調整一運動裝置之運動強度，使該運動裝置於提供個人化的運動動作之時，尚能兼顧不同使用者的身體狀態，提供其合理之運動強度，使不同使用者均能獲得更具成效之運動效果。
欲達上述目的所使用的主要技術手段係令該可適配個人體能之運動裝置的控制方法包含以下步驟：設定個人生理條件資訊參數；接收一模式選擇指令；判斷是否進入自動模式，係根據該模式選擇指令判斷進入自動模式或手動模式；進入自動模式；接受一課程選擇指令，並根據該課程選擇指令讀取一對應的運動課程；判斷該個人生理條件資訊參數是否超出該運動課程之容許範圍，若超出該容許範圍則令運動裝置作動於一適宜條件下；產生一自動模式操作指令，係根據該個人生理條件資訊參數及該運動課程所產生，其中該自動模式操作指令係符合該容許範圍所決定之適宜條件； 輸出該自動模式操作指令，係將該自動模式操作指令輸出至運動裝置之控制端，以控制該運動裝置之作動。
此外，若進入非自動模式，則進行下列步驟：設定一可變運動參數組合；根據該可變運動參數組合產生一手動操作指令；將該手動操作指令輸出至一對應運動裝置之控制端，以控制該運動裝置之作動。
而該可適配個人體能之運動裝置係具有：一記憶單元，係儲存有複數運動課程，各運動課程分別具有複數組不同的運動參數組合；一記憶單元，係儲存有複數種不同的運動課程，各運動課程係由一連串不同的運動動作整體集合構成；一輸入單元，可設定個人生理條件資訊參數、可變運動參數及產生一模式選擇指令及一課程選擇指令，；一控制單元，係連結該輸入單元及記憶單元，可接收個人生理條件資訊參數、可變運動參數、模式選擇指令或課程選擇指令，並根據所接收之個人生理條件資訊參數搭配可變運動參數或搭配課程選擇指令所指定之運動課程進而產生一手動模式操作指令或自動模式操作指令，在產生該自動模式操作指令之前，控制單元係判斷該個人生理條件資訊參數是否超出該運動課程之容許範圍，若超出該容許範圍則令運動裝置作動於一適宜條件下；一動力單元，係透過一動力連接介面連結至該控制單元，係接收來自控制單元之操作指令，並根據該操作指令 作動；一電源供應單元，係連接該控制單元，可提供工作電源予該控制單元。
上述本發明可適配個人體能之運動裝置及其控制方法係根據一對應使用者本身身體條件之參數並搭配運動課程而產生一控制命令，進而輸出至該運動裝置之控制端，使運動裝置除了提供該運動課程所設定之作動機制之外，還能調整其運動強度以符合目前使用者身體狀態。
此外，前述記憶單元之運動課程可進一步包含複數動作示範資料，各運動參數組合係分別對應不同的動作示範資料，各動作示範資料係提供一個人化運動的動作顯示，而該運動裝置可進一步設有一顯示單元以顯示該動作示範資料。
由上述說明可知，本發明係藉由所輸入之個人生理條件資訊參數作為調整運動裝置運動強度之依據，當不同使用者使用本發明之運動裝置時，即使皆令該運動裝置於同一運動課程下作動，各使用者仍會因為其所對應設定之身體資訊參數使該運動裝置之運動強度有所差異，使不同使用者能各自獲得對自身健康較有幫助之運動效果。
此外，上述運動裝置更可進一步搭配一顯示單元，以提供圖形顯示使用者之運動動作示範，使用者可同時藉由顯示單元觀看所提示的運動動作，讓整體運動動作更為正確。是以，該運動裝置能兼顧不同使用者的身體狀態，提供其合理之運動強度，使不同使用者均能獲得對身體健康 較佳之運動效果，還能提供個人化的運動示範動作的呈現。
請參閱第一圖所示，係本發明運動裝置(10)一較佳實施例的系統方塊圖，其包含：一記憶單元(11)，係儲存有複數種不同的運動課程及多筆動作示範資料，各運動課程係由一連串不同的運動動作整體集合構成，該運動動作係分別對應不同的動作示範資料，各動作示範資料可為動態/靜態的圖案或影像，係展示該運動動作，於本實施例中，每個運動動作係對應一時間、一頻率及一動作等參數，該時間及該頻率等參數係代表當使用者以該運動動作實施於該運動裝置時，該運動裝置將持續作動的時間及其運作的頻率，而該動作參數係用以決定前述單筆的動作示範資料；一輸入單元(12)，可供使用者操作而設定個人生理條件資訊參數、可變運動參數及輸出一模式選擇指令及一課程選擇指令，該個人生理條件資訊參數可為體重、身高、年齡、性別等參數，本實施例中，該可變運動參數可包含一振幅、一時間、一頻率及一動作等參數，該可變運動參數係使用者欲依其喜好自行設定運動動作時所需設定之參數，即使用者在選定該運動動作下，運動裝置所需維持之振幅、時間、頻率及對應顯示該運動動作之動作示範資料；一控制單元(13)，係連結該輸入單元(12)及 記憶單元(11)，其接收來自輸入單元(12)之個人生理條件資訊參數、可變運動參數、模式選擇指令或課程選擇指令，並根據所接收之個人生理條件資訊參數搭配可變運動參數或搭配課程選擇指令進而產生一手動模式操作指令或自動模式操作指令；一動力單元(14)，其透過一動力連接介面(141)連結至該控制單元(13)，可接收來自控制單元(13)之操作指令，並根據該操作指令作動；一電源供應單元(15)，係連接該控制單元(13)，可提供工作電源予該控制單元(13)。
本發明可進一步包含以下任一種或複數裝置：一顯示單元(16)，連接該控制單元(13)，可播放記憶單元(11)內的動作示範資料，以提供使用者個人化運動的動作示範顯示；一揚聲裝置(17)，係連接該控制單元(13)，可於運動課程之運動動作開始執行或執行完畢時，發出聲響作為提示；一通訊介面(18)，係連接該控制單元(13)，可經由該通訊介面(18)與一外部電子裝置進行訊號傳輸，該通訊介面(18)可為有線的RS-232/USB連接介面或紅外線、射頻或藍芽模組；一顯示連結介面(19)，係連接該控制單元(13)，可經由該顯示連結介面(19)連接一外部顯示器，以提供更清楚的運動動作示範予使用者。
請配合參閱第二圖及第三圖所示，係為前述可適配個人體能之運動裝置的控制方法流程圖，其包含有：設定個人生理條件資訊參數(100)，使用者係以該輸入單元(12)設定其生理條件，可包含體重、身高、年齡、性別等等參數；接收一模式選擇指令(101)，使用者係以該輸入單元(12)輸入一模式選擇指令，並由控制單元(13)接收該模式選擇指令；判斷是否進入自動模式(102)，控制單元(13)係根據該模式選擇指令判斷進入自動模式或手動模式；進入自動模式(103)；接受一課程選擇指令(104)，使用者係以該輸入單元(12)輸入一課程選擇指令至控制單元(13)，該控制單元(13)並根據該課程選擇指令讀取一對應的運動課程；產生一自動模式操作指令(105)，係由控制單元(13)根據該個人生理條件資訊參數及該運動課程所產生；輸出自動模式操作指令(106)，係由控制單元(13)將該自動模式操作指令輸出至運動裝置之控制端以控制該運動裝置之作動；運動裝置開始運作(111)。
前述流程係本發明能依據使用者所輸入的條件，自動控制運動裝置以最適配的運動強弱程度提供予使用者，此外，本發明在設計上為具有更高的靈活度及友善操作介面，更進一步提供手動操作模式供使用者自行任意規劃運 動方案，詳細說明如後：若控制單元(13)判斷進入手動模式，則進行下列步驟：進入手動模式(107)；設定一可變運動參數組合(108)，使用者係以該輸入單元(12)輸入一可變運動參數組合至控制單元(13)；產生一手動模式操作指令(109)，係控制單元(13)根據該可變運動參數組合所產生；輸出手動模式操作指令(110)，係由控制單元(13)將該手動模式操作指令輸出至運動裝置之控制端，以控制該運動裝置之作動；運動裝置開始運作(111)。
本實施例中，該個人生理條件資訊參數可包含體重、身高、年齡、性別等參數，是以，前述設定個人生理條件資訊參數(100)步驟中，可進一步包含：系統初始化(1001)；設定體重(1002)；設定身高(1003)；設定年齡(1004)；設定性別(1005)。
於前述設定接受一課程選擇指令(104)步驟中，可進一步包含：設定運動等級(1041)，係透過輸入單元(12)輸入一振幅參數至控制單元(13)；選擇內定運動課程(1042)，係透過輸入單元(12)輸 入一課程選擇指令至控制單元(13)。
本實施例中，前述可變運動參數組合可包含振幅、時間、頻率、動作等參數，各參數係為使用者欲自行編輯一運動動作時設定之參數，以界定該運動裝置運作的振幅、維持時間、頻率及其顯示的動作示範，是以，於前述設定一可變運動參數組合(108)步驟中，可進一步包含：設定震幅(1081)；設定時間(1082)；設定頻率(1083)；設定動作(1084)。
本實施例中，如第二圖所示，於產生一手動模式操作指令(109)步驟之後，可進一步包含：產生一警告訊號(1091)，係由控制單元(13)判斷若運動裝置根據手動模式操作指令作動時，是否會造成使用者生理不適，換言之，即判斷可變運動參數組合是否超出一容許範圍，如果超出該容許範圍則由該控制單元(13)產生一警告訊號；反之則進行下一步驟。該容許範圍可對應不同的生理條件而有對應的合適界限。
請參考第四圖所示，係以震動機(2)作為實現上述方法及系統方塊圖的運動裝置，其包含：一底座(20)，前述動力單元(14)係設於該底座(20)內部，於本實施例中係為一馬達組，可使底座(20)表面產生震動；一支撐部(21)，係自該底座(20)一側邊向上 延伸而具有一頂部；一操作面板(22)，係設於該頂部上，前述輸入單元(12)及顯示單元(16)分別設於該操作面板(22)上，本實施例中，該輸入單元(12)為複數按鍵；該顯示單元(16)為一顯示屏幕；一把手組(23)，係為兩對稱把手，分別架設於該支撐部(21)靠近頂部之相對兩側。
本實施例中，當使用者使用該震動機(2)時，係先於該操作面板(22)該輸入個人生理條件資訊(如身高、體重、性別及年齡等)，接著選擇自動或手動運動模式，如選擇自動運動模式後，則進一步設定運動等級(本實施例係為震幅大小)，再接著選擇該震動機(2)內定的運動課程(本實施例中該運動課程係包含動作示範資料、震動頻率及時間)，隨後震動機(2)即開始啟動；或者，選擇手動運動模式，使用者則進一步設定一運動動作所必須輸入之震幅、頻率、時間及所欲實施之動作示範資料，隨後震動機(2)即開始啟動，此外，若使用者所設定之運動動作與其個人生理條件資訊比較下，可能在運動過程作造成身體不適，則操作面板(22)的顯示單元(16)將顯示一警告訊息提醒使用者。
如第五圖所示，當該震動機(2)啟動後，顯示單元(16)即顯示運動動作的示範影像，且本實施例中，該顯示單元(16)可進一步顯示實施該運動動作使用者將運用的肌群，再如第六圖所示，使用者可根據該顯示單元 (16)所展示的示範影像同步運動，當完成一項運動動作之後，顯示單元(16)即切換至下一動作，如第七圖所示，使用者即跟著變換動作繼續運動，直到所設定之運動課程或運動時間結束為止。
在自動模式下，本發明為了能依據使用者輸入之個人生理條件資訊參數，加以控制運動裝置，使其能提供使用者最適配的運動強弱程度，是以，需令各預設運動課程係對應一合適的生理條件資訊參數容許範圍。當使用者選擇一預設的運動課程時，先前輸入之個人生理條件資訊參數若超出該運動課程對應的容許範圍，該運動裝置將只操作在該適當的條件下，以確保使用者身體不致無法負荷。
以前述震動機(2)為例，使用者在選擇運動課程前係先選擇運動強度，該運動強度即對應一振幅參數，該振幅參數係決定該震動機(2)之振動強度；而該運動課程當中的各個運動動作皆預設有一時間、一頻率及一動作等參數，例如第六圖所示之運動動作，其對應預設的時間、頻率及動作係為15秒、30赫茲及第五圖顯示單元(16)所顯示之示範動作，表示該震動機(2)將於15秒鐘內顯示該示範動作並維持頻率30赫茲的震動。
前述的15秒及30赫茲係對應至適當的生理條件範圍，比如該運動動作適合體重介於45~60公斤、身高介於150~165公分、年齡介於18~30及性別為女性的使用者。當個人生理條件資訊參數超出該合理範圍時，震動機(2)即判斷該運動動作可能會造成使用者身體不適，於是進行 內部微調，將運作時間減少為10秒或者振動頻率減至25赫茲，抑或是降低振動強度。
綜上所述，本發明係藉由所輸入之個人生理條件資訊參數作為調整運動裝置運動強度之依據，當不同使用者使用本發明之運動裝置時，即使皆令該運動裝置於同一運動課程下作動，各使用者仍會因為其所對應設定之個人生理條件資訊參數使該運動裝置之運動強度有所差異，使不同使用者能各自獲得對自身健康較有幫助之運動效果。
(10)‧‧‧運動裝置
(11)‧‧‧記憶單元
(12)‧‧‧輸入單元
(13)‧‧‧控制單元
(14)‧‧‧動力單元
(141)‧‧‧動力連結介面
(15)‧‧‧電源開關
(16)‧‧‧顯示單元
(17)‧‧‧揚聲裝置
(18)‧‧‧通訊介面
(19)‧‧‧顯示連結介面
(2)‧‧‧震動機
(20)‧‧‧底座
(21)‧‧‧支撐部
(22)‧‧‧操作面板
(23)‧‧‧把手組
第一圖：係本發明運動裝置一較佳實施例的系統方塊圖。
第二圖：係本發明控制方法一流程方塊圖。
第三圖：係本發明控制方法另一流程方塊圖。
第四圖：本發明運動裝置一較佳實施例之外觀示意圖。
第五圖：係第四圖之面板顯示示意圖。
第六圖：係本發明應用於一第四圖之實施例的示意圖。
第七圖：係本發明應用於一第四圖之實施例的另一示意圖。

Claims (17)

  1. 一種可適配個人體能之運動裝置的控制方法，係包含有：設定個人生理條件資訊參數；接收一模式選擇指令；判斷是否進入自動模式，係根據該模式選擇指令判斷進入自動模式或手動模式；進入自動模式；接受一課程選擇指令，並根據該課程選擇指令讀取一對應的運動課程；判斷該個人生理條件資訊參數是否超出該運動課程之容許範圍，若超出該容許範圍則令運動裝置作動於一適宜條件下；產生一自動模式操作指令，係根據該個人生理條件資訊參數及該運動課程所產生，其中該自動模式操作指令係符合該容許範圍所決定之適宜條件；輸出該自動模式操作指令，係將該自動模式操作指令輸出至運動裝置之控制端，以控制該運動裝置依據該自動模式操作指令而運作。
  2. 如申請專利範圍第1項所述運動裝置之個人體能適配化設定方法，若判斷進入手動模式，則進行下列步驟：進入手動模式；設定一可變運動參數組合；產生一手動模式操作指令，係根據該可變運動參數組 合所產生；輸出手動模式操作指令，係將該手動模式操作指令輸出至運動裝置之控制端以控制該運動裝置之作動。
  3. 如申請專利範圍第2項所述運動裝置之個人體能適配化設定方法，於產生一手動模式操作指令步驟之後，係進一步包含：產生一警告訊號，係判斷該可變運動參數組合是否超出一容許範圍，如果超出則產生一警告訊號，該容許範圍可對應不同的生理條件而有對應的合適界限。
  4. 如申請專利範圍第1、2或3項所述運動裝置之個人體能適配化設定方法，該個人生理條件資訊參數可包含體重、身高、年齡、性別等參數。
  5. 如申請專利範圍第2或3項所述運動裝置之個人體能適配化設定方法，該可變運動參數組合可包含有震幅、時間、頻率、動作等參數。
  6. 如申請專利範圍第1、2或3項所述運動裝置之個人體能適配化設定方法，該運動課程包含一連串的運動動作，各運動動作分別對應一預設的時間參數及頻率參數。
  7. 如申請專利範圍第1、2或3項所述運動裝置之個人體能適配化設定方法，該運動課程包含一連串的運動動作，各運動動作分別對應一預設的時間參數、頻率參數及示範圖形參數。
  8. 一種可適配個人體能之運動裝置，係包含有：一記憶單元，係儲存有複數種不同的運動課程，各運 動課程係由一連串不同的運動動作整體集合構成；一輸入單元，可設定個人生理條件資訊參數、可變運動參數及產生一模式選擇指令及一課程選擇指令；一控制單元，係連結該輸入單元及記憶單元，可接收個人生理條件資訊參數、可變運動參數、模式選擇指令或課程選擇指令，並根據所接收之個人生理條件資訊參數搭配可變運動參數或搭配課程選擇指令進而產生一手動模式操作指令或自動模式操作指令，在產生該自動模式操作指令之前，控制單元係判斷該個人生理條件資訊參數是否超出該運動課程之容許範圍，若超出該容許範圍則令運動裝置作動於一適宜條件下；一動力單元，係透過一動力連接介面連結至該控制單元，係接收來自控制單元之操作指令，並根據該操作指令作動；一電源供應單元，係連接該控制單元，可提供工作電源予該控制單元。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之運動裝置，該記憶單元進一步包含多筆動作示範資料，各動作示範資料係展示該運動動作。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之運動裝置，每個運動動作係對應一時間及一頻率等參數，該時間及該頻率等參數係代表該運動裝置將持續作動的時間及其運作的頻率。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之運動裝置，該個 人生理條件資訊參數可為體重、身高、年齡或性別等參數。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之運動裝置，該可變運動參數可包含一振幅、一時間、一頻率及一動作等參數，各參數係代表運動裝置將運作之振幅、時間、頻率。
  13. 如申請專利範圍第9項所述之運動裝置，係進一步包含一顯示單元，連接該控制單元，可播放記憶單元內的動作示範資料，以提供使用者個人化運動的動作示範顯示。
  14. 如申請專利範圍第8至13項中任一項所述之運動裝置，係進一步包含一揚聲裝置，係連接該控制單元，可於運動課程之運動動作開始執行或執行完畢時，發出聲響作為提示。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之運動裝置，係進一步包含一通訊介面，係連接該控制單元，可經由該通訊介面與一外部電子裝置進行訊號傳輸。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之運動裝置，該通訊介面可為有線的RS-232/USB連接介面或紅外線、射頻或藍芽模組。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之運動裝置，係進一步包含一顯示連結介面，係連接該控制單元，可經由該顯示連結介面連接一外部顯示器。
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