TWI517875B - 步態分析裝置與應用其之跑步運動設備 - Google Patents

步態分析裝置與應用其之跑步運動設備 Download PDF

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TWI517875B
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Description

步態分析裝置與應用其之跑步運動設備
本發明係關於一種步態分析裝置與應用其之跑步運動設備,特別係指可提升降低干擾的步態分析裝置與應用其之跑步運動設備。
隨著人類對於健康的重視逐漸提升,現代社會已發展出多種跑步運動設備,其中,跑步機為基本且常見的裝置,以供一般人健身或運動使用,不僅可達到維持體態之目的,更具有紓緩生活壓力的用途。而隨著科技的進步,跑步機的應用領域已拓展至專業運動員的訓練,或甚至是醫學復健上的用途,而不僅限於運動使用。也因此,為了因應上述之用途,配備於跑步機上且與獲取運動狀態或資料相關的裝置,已成為跑步機目前的主流研發方向。
現有之跑步機裝置,無論是應用於運動健身或者復健之用途,皆已配備有可分析使用者的步態資訊的元件,透過該些元件所蒐集到的步態資訊,例如步頻,有利使用者了解自己的運動狀況;更佳地,對於復健醫療而言,可更清楚地掌握患者的復健情況,以提升復健的效果。該些元件係例如於使用者身上,特別是足部,裝設發射器或者反光標誌,並於跑步機上裝設對應的接收器,以接收來自使用者配戴的裝置所發出的訊號;或是於跑步帶兩側裝設複數個偵測裝置,該些偵測裝置係以一發射端與一接收端為一組,分別設置在跑步帶之左、右相對應側,並利用光遮斷方式,以使用者足部遮斷發射端與接收端之間的通訊來偵測使用者的運動狀況。
然而,關於上述之偵測方式,前者必須額外於使用者身上配戴或黏貼配件,對於使用者在運動或是復健上皆為一額外之負擔,造成使 用上的不便;而後者雖無須於在使用者身上加裝任何配件,然為搜集到更貼近使用者真實的跑步狀態的資料,較高的設置密度係為必要的,然而,目前用於分析使用者的步態資訊的偵測裝置,多以紅外線收發技術為主,當相鄰地紅外線發射端的設置距離過近時,則其所發出的光線可能會互相受到干擾,進而降低訊號的精確度,導致分析結果的誤差產生。
因此,如何提供一種應用於跑步運動設備的步態分析裝置,能夠防止在偵測過程中產生的干擾,進而搜集到貼近使用者真實的運動狀態的步態資訊,並且不額外加使用者的負擔,已成為課題之一。
有鑑於上述課題,本發明之目的為提供一種應用於跑步運動設備的步態分析裝置,能夠防止在偵測過程中產生的干擾,進而搜集到貼近使用者真實的運動狀態的步態資訊,並且不額外加使用者的負擔。
為達上述目的,依據本發明之一種步態分析裝置,其係與一跑步運動設備配合應用,步態分析裝置包括複數個紅外線發射單元、複數個紅外線接收單元、複數個支撐單元以及一處理單元。紅外線發射單元之一端分別套設有一不透光元件。紅外線接收單元與紅外線發射單元交錯設置。紅外線接收單元與紅外線發射單元分別設置於支撐單元。處理單元耦接紅外線接收單元。
在一實施例中,各紅外線發射單元、各紅外線接收單元或各支撐單元具有一角度,且角度係與跑步運動設備之至少一周緣配合。
在一實施例中,步態分析裝置更包括一連接單元。連接單元係連接支撐單元。
在一實施例中,紅外線發射單元係為調變式紅外線發射單元,且紅外線接收單元係為調變式紅外線接收單元。
在一實施例中,相鄰之紅外線發射單元與紅外線接收單元其中之一之距離為3~5公分。
在一實施例中,相對之紅外線發射單元與紅外線接收單元其中之一之距離為55~80公分。
在一實施例中,步態分析裝置更包括一加速規。加速規係耦接處理單元。
為達上述目的,依據本發明之一種跑步運動設備包括一本體以及一步態分析裝置。步態分析裝置配合本體設置,步態分析裝置包括複數個紅外線發射單元、複數個紅外線接收單元、複數個支撐單元及一處理單元。紅外線發射單元之一端分別套設有一不透光元件。紅外線接收單元與紅外線發射單元交錯設置。紅外線接收單元與紅外線發射單元分別設置於支撐單元。處理單元耦接些紅外線接收單元。
在一實施例中,各紅外線發射單元、各紅外線接收單元或各該支撐單元具有一角度,且該角度係與該該本體之至少一周緣配合。
在一實施例中,跑步運動設備更包括一連接單元。連接單元係連接支撐單元。
在一實施例中,紅外線發射單元係為調變式紅外線發射單元,且紅外線接收單元係為調變式紅外線接收單元。
在一實施例中,相鄰之紅外線發射單元與紅外線接收單元其中之一之距離為3~5公分。
在一實施例中,相對之紅外線發射單元與紅外線接收單元其中之一之距離為55~80公分。
在一實施例中,步態分析裝置更包括一加速規。加速規係耦接處理單元。
承上所述,本發明之步態分析裝置及應用其之跑步運動設備係藉由將紅外線模組排列設置於跑步運動設備的二側,並透過將相鄰之紅外線模組內的紅外線發射單元及紅外線接收單元交錯設置,使紅外線模組之間的設置距離為最小的基礎上,而可增加各紅外線接收單元之間的設置距離,有效地降低彼此之間的干擾;另一方面,本發明之紅外線發射單元之發射端套設有不透光元件,不透光元件可防止紅外線發射單元所發出的紅外線發生散射之現象,從而提升步態分析裝置所擷取到的光源訊號之精確度以及分析結果的正確性,有助於使用者了解運動時的各項步態資訊。
以往為避免紅外線模組之間的干擾,多數跑步運動設備必須 應用成本及技術門檻皆較高的調變式紅外線技術。而本發明由於具有將元件交錯排列,及將不透光元件設置於紅外線發射單元的特徵,因此可選用具有非調變式紅外線技術的步態分析裝置,其可有效地降低非調變式紅外線技術所產生的干擾,進而降低跑步運動整體設備的製造成本。
1‧‧‧本體
11‧‧‧轉動部
12‧‧‧顯示部
13‧‧‧握持部
2‧‧‧步態分析裝置
21‧‧‧紅外線發射單元
211‧‧‧發射端
22‧‧‧紅外線接收單元
23‧‧‧支撐單元
231‧‧‧凹槽
24‧‧‧連接單元
25‧‧‧不透光元件
251、252‧‧‧端面
253‧‧‧開孔
26‧‧‧處理單元
27‧‧‧加速規
B‧‧‧鞋跟
D‧‧‧距離
H‧‧‧發射距離
R‧‧‧跑步運動設備
S0~S15‧‧‧編號
T‧‧‧鞋尖
圖1為應用本發明較佳實施例之一種步態分析裝置之跑步運動設備的外觀示意圖。
圖2為圖1之跑步運動設備的部分俯視示意圖。
圖3為圖1之跑步運動設備的步態分析裝置的部分外觀示意圖。
圖4為圖1之跑步運動設備的部分放大示意圖。
圖5為圖1之跑步運動設備的電路方塊圖。
圖6A為應用圖1之跑步運動設備進行步態分析之足部狀態示意圖。
圖6B為對應圖6A之足部狀態之偵測結果圖。
圖7A為應用圖1之跑步運動設備進行步態分析之足部狀態示意圖。
圖7B為對應圖7A之足部狀態之偵測結果圖。
以下將參照相關圖式,說明依本發明較佳實施例之一種步態分析裝置及應用其之跑步運動設備,其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。
需先說明的是,本發明所提供之跑步運動設備可應用於與其使用者有關之步態分析,所稱之步態分析係為有系統測量、描述及評估有關人類行動能力的量化參數。經由步態分析,關於足部的時空參數、運動學、動力學計算出來並藉以分析步態的基本組成特性,以提供改正使用者之錯誤步態,或是用於協助臨床或復健的病患做為治療參考。
圖1為應用本發明較佳實施例之一種步態分析裝置之跑步運動設備的外觀示意圖,圖2為圖1之跑步運動設備的部分俯視示意圖,請參考圖1及圖2所示,跑步運動設備R包括一本體1以及一步態分析裝 置2,步態分析裝置2係配合本體1設置。特別須說明地是,本發明所指之跑步運動設備R的本體1係指運動、訓練、或復健用之跑步機,且本體1具有多數與現有之跑步機相同之結構,諸如轉動部11、用於顯示資訊之顯示部12以及供使用者握持之握持部13,其中,轉動部11實際上為一帶狀結構,其可例如由馬達(圖未示)驅動而不斷地進行位移,以帶動使用者的足部移動,然而,關於本體1之其他結構及其運作方式係為本發明所屬技術領域具有相關知識者所能理解,於此不再贅述,以下將針對步態分析裝置2之結構及應用方式進行詳細描述。
步態分析裝置2係設置於本體1之外緣,且為了確保使用者之使用安全,步態分析裝置2以不接觸到轉動部11為設置原則。於本實施例中,步態分析裝置2具有複數組紅外線模組及複數個支撐單元23,其中,該些紅外線模組係分別由一紅外線發射單元21及一紅外線接收單元22組成,紅外線發射單元21與紅外線接收單元22係分別設置於支撐單元23,並透過將支撐單元23配置於本體1之周緣,使紅外線發射單元21與紅外線接收單元22可對應地設置於轉動部11的二側。
詳細而言,支撐單元23可例如但不限於具有一凹槽231,凹槽231可供紅外線發射單元21與紅外線接收單元22穩固地設置,而無須其他固定之手段,如黏著劑的使用;當然,支撐單元23之結構非本發明限制性者,於實際應用時,支撐單元23亦可具有其他可固定紅外線發射單元21與紅外線接收單元22之結構,或是透過黏著劑之使用以固定上述各元件,本發明於此不限。
於本實施例中,支撐單元23具有一角度,且該角度係與本體1之至少一周緣配合。詳細而言,由於本實施例的支撐單元23為L型之結構,此時,支撐單元23因具有一接近90度之角度,其可透過該角度貼合於本體1的周緣,以達到固定之效果。於實際應用中,各紅外線發射單元21或各紅外線接收單元22亦可具有與本體1至少一周緣配合的角度,以達到更佳之固定效果。惟上述之紅外線發射單元、紅外線接收單元及支撐單元之形狀皆非本發明限制性者,當於實際應用時,上述三者係以可相互設置配合,並可穩定地設置於本體1為原則,本發明於此不限。
圖3為圖1之跑步運動設備的步態分析裝置的部分外觀示意圖,請同時參考圖1、圖2及圖3所示,於本實施例中,步態分析裝置2更包括一連接單元24,連接單元24係連接各支撐單元23並固定於本體1。詳細而言,連接單元24為一框架結構,其係可配合並安裝於跑步運動設備R之本體1之周緣,使支撐單元23無須個別進行組裝,而可系統化地一併安裝及拆卸,進而減少其所乘載之紅外線模組的設置位置產生誤差的情形。惟連接單元24之形狀及結構非本發明限制性者,於實際應用中,連接單元24可為二件式的結構,並分別連接設置於轉動部11二側之各支撐單元23,當需安裝於跑步運動設備R時,僅需自跑步運動設備R之二側進行設置,從而具有可配合各種尺寸之跑步運動設備R之優勢。
然,連接單元24之設置非限制性者,於其他實施例中,步態分析裝置亦可不具有連接單元或類似之連接結構,此時,步態分析裝置的複數個支撐單元則分別固定於跑步運動設備,從而可具有方便調整各支撐單元的位置及數目,進而提升安裝及拆卸的便利性之優勢,本發明於此不限。
透過上述的配置,各紅外線模組內的紅外線發射單元21與紅外線接收單元22可分別做為發射端與接收端,並利用光遮斷的方式,透過使用者足部遮斷發射端與接收端之間的通訊,來達到偵測使用者的步態資訊的目的,惟關於利用紅外線模組進行步態分析之詳細方式將搭配後方實施例描述,於此先不贅述。
同樣請參考圖2所示,於本實施例中,紅外線發射單元21與紅外線接收單元22係交錯設置,亦即,相鄰之紅外線模組的紅外線發射單元21係位於轉動部11的相異側,同樣地,相鄰之紅外線模組的紅外線接收單元22亦位於轉動部11的相異側,如此,相較於習知的跑步運動設備只能透過將各紅外線模組設置的較為稀疏以防止干擾的產生,本發明透過上述的交錯配置,可擴大相鄰之紅外線模組之間的紅外線接收單元22之間的距離,使其不受相鄰的紅外線模組所產生的光線產生干擾的問題,進而可更密集地設置各紅外線模組,並取得足夠且精細的步態資料,以得到有意義的分析結果。
另外,為簡化後續處理各紅外線接收單元22所接收到之訊號的運算及分析,於本實施例中,各相鄰之紅外線模組之間的距離D亦實質上相同,透過上述的配置,可於轉動部11的二側形成複數組平均分布的紅外線模組,惟上述各單元之設置位置非限制性者,於實際應用中,各相鄰之紅外線模組之間的距離亦可能存在誤差。
承上述,因應所搭配之跑步運動設備的尺寸,各紅外線模組之間,以及紅外線模組所包含之元件的設置距離係相互配合並進行調整,例如於實際應用中,當各相鄰之紅外線模組的距離D為3公分,則各紅外線模組內的紅外線發射單元21與紅外線接收單元22之間的發射距離H為55公分,然此非限制性者,各相鄰之紅外線模組的距離D可介於3~5公分,而上述之發射距離則可介於55~80公分,然此非限制性者,紅外線模組之設置距離端視所搭配之跑步運動設備而定。
承上述,因本發明之紅外線發射單元21與紅外線接收單元22具有上述交錯排列之特徵,因此應用本發明之步態分析裝置2的跑步運動設備R更適合搭配非調變式紅外線(Unmodulated IR signal)使用,而無須為了解決干擾之問題,而應用生產成本及生產技術皆較高的調變式紅外線(Modulated IR signal)技術。因此本發明之跑步運動設備R更具有降低成本及簡化生產技術之優勢。然而,此非限制性者,於實際應用上,本發明之跑步運動設備R亦可搭配調變式紅外線技術使用,亦即,本發明之紅外線發射單元21與紅外線接收單元22皆可為調變式的態樣,以在此技術基礎上,進一步地消彌干擾的問題。惟關於調變式紅外線技術或非調變式紅外線技術之選用,或是其應用之細節係為本發明所屬技術領域具有通常知識者所能理解者,於此不再贅述。
圖4為圖1之跑步運動設備的部分放大示意圖,請參考圖2及圖4所示,為進一步提升紅外線模組的偵測效果,各紅外線發射單元21之一端分別套設有一不透光元件25。其中,該不透光元件25係為一黑色不透光的套管,紅外線發射單元21之發射端211係透過不透光元件25之一端面251穿設於其內,使至少部分的紅外線發射單元21不外露地設置於不透光元件25內。不透光元件25於另一端面252設置有一開孔253,以供紅 外線發射單元21所發出的紅外線可經由開孔253射出以進行後續的偵測。透過不透光元件25的設置,可降低紅外線的散射並防止干擾。
為使紅外線發射單元21之光線在不透光元件25所降低的低散射基礎上,仍可正常的經由開孔253發出定量之光線,本實施例之開孔253之孔徑係配合紅外線發射單元21的尺寸設計,實際應用時,可例如將開孔253與紅外線發射單元21之外徑以1:1設置,然此非本發明限制性者。整體而言,當開孔253之直徑越小,其防干擾效果則越佳。
此外,當不透光元件25的長度越長,其包覆紅外線發射單元21的範圍亦較大,而可有效地防止紅外線的散射。
圖5為圖1之跑步運動設備的電路方塊圖,請參考圖5所示,跑步運動設備R另具有一處理單元26,處理單元26耦接該些紅外線接收單元22,以處理來自紅外線接收單元22所接收到之光源訊號,惟關於紅外線模組所輸出之訊號,以及處理單元26針對訊號之分析將於後方實施例描述。
另外,本發明又提供一種步態分析裝置。惟此步態分析裝置的技術內容、實施細節與特徵同樣可參考上述之跑步運動設備R之特徵,並同時還可參考下述實驗例,故於此不再贅述。
以下,將以一實施例代表說明本發明之步態分析裝置應用於跑步運動設備之細節,以及進行步態分析的實際操作方式。然需注意的是,以下之說明是用來詳述本發明以使熟習該項技術者能夠據以實現,但並非用以限定本發明之範圍。
本實施例係透過一跑步運動設備測量一受測者之步態資料,其中包括有步頻、步長以及其著地策略。其中,此處所應用之跑步運動設備係以前述實施例之跑步運動設備R為例說明,因此可參酌圖1至圖4,及上方之描述以協助理解。惟為清楚說明實施細節,本實施例之跑步運動設備R的步態分析裝置2係以複數組紅外線模組相互平行排列於本體1的二側,並將各紅外線模組進行編號後(由靠近顯示部12之側開始編號,由小至大依序編號S0~S15.如圖6A及圖7A即示意部分編號排列),即可使受測者站立於轉動部11上,並由轉動部11帶動其足部進行移動。
由於本發明應用之紅外線模組係屬於光遮斷型,亦即,當受測者的足部在轉動部11上移動時,紅外線發射單元21所發出的光源訊號即會被使用者的足部以間斷的方式遮蔽,於此情況下,紅外線接收單元22即會接收到來自紅外線發射單元21所發出的間斷式光源訊號,透過將該些間斷式光源訊號傳輸至處理單元,即可有效地分析光源訊號被足部遮斷的時間、頻率、或位置等訊息。
其中,關於步頻之測量,本實施例係以單腳之步頻資料為測量目標,因此,擷取每兩次最靠近面板的某一組紅外線被遮斷時,即可認定此間格時間為單腳著地的週期,將週期取倒數即可得知步頻,而平均步頻則可透過擷取一段時間內的步頻平均值得知,惟關於週期資料的分析,及週期與頻率的換算為本發明所屬技術領域具有通常知識者可理解,於此不再贅述。
而關於步長之測量,則需透過將使用者維持在一定的跑步速度下運動方可進行,詳細而言,當上述之步頻資料已取得時,即可透過速度與步頻之比值而取得步長的資訊。同樣地,關於上述之計算為本發明所屬技術領域具有通常知識者可理解,於此不再贅述。
此外,於步態分析中,與運動傷害、人體健康、甚至是復健效果最具有高度相關的分析資料係為受測者的著地策略。透過著地策略的分析結果可有效地得知受測者之足部著地的情形,其包括例如係以足跟先行著地,或是以足尖先行著地等方式。以下就本發明實施著地策略的測量進行較詳細的描述,其中,由於受測者皆係穿著鞋子進行測量,因此以下所稱之「鞋跟B」及「鞋尖T」係分別包含足跟及足尖之相對位置。
於本實施例中,由於靠近顯示部12之一側的紅外線模組編號較小,因此,當受測者係以鞋跟B先行著地時(如圖6A所示),因鞋跟B較鞋尖T先接觸運轉中的轉動部11,因此經由落地時所遮斷之紅外線模組的順序為編號由大至小(如圖6B所示),換言之,當以鞋跟B先著地時,遮斷標記會由後側向前側分布(由編號S12至S5),並隨著轉動部11的帶動再由前向後分布(由編號S5至S12);反之,當使用者係以鞋尖T先行著地時(如圖7A所示),則所遮斷之紅外線模組的順序為編號由小至大(如圖 7B所示),亦即,遮斷標記會由前側向後側分布(由編號S3至S15)。因此,藉由紅外線接收單元22所接收到之遮斷順序,可判斷並區別兩種著地策略,以進一步改善受測者之運動習慣;更佳地,當受測者為足部復健之病患時,可經由著地策略去分析其需注意之肌群或關節,以收更佳之復健效果。
進一步而言,為了能夠更準確的判斷著地策略,於本實施例中,跑步運動設備R的步態分析裝置2更包括一加速規27,加速規27係耦接處理單元26(如圖5所示),並用於測量X、Y、Z三軸方向上的加速度,且根據所測量到X、Y、Z三軸方向上的加速度而個別產生並輸出訊號。於受測者的運動過程中,由於加速規27會在受測者的足部著地的瞬間在Z軸上測量到瞬間產生的加速度而產生極大的峰值(Z軸強烈訊號),藉由此極大的峰值可判斷足部的精確著地時間;更佳地,由於本實施例之處理單元26係同步接收來自紅外線接收單元22及加速規27的訊號,故可有效地排除因紅外線模組的設置位置較低,致使足部在運動過程中產生擺盪而遮斷紅外線發射單元21,而導致錯誤訊號產生的情形,亦即,加速規27能夠有效地過濾掉因足部在擺盪過程中產生的錯誤訊號。惟,加速規27之設置位置並非本發明所限制性者,其可設置於在跑步運動設備R上任何不會影響受測者運動的位置。
此外,特別須說明的是,上述之步態分析的項目並非限制性者,透過公式的轉換,或是搭配後端之分析元件的應用,步態分析裝置2亦可針對其它所需之步態資訊進行擷取並分析。
綜上所述,本發明之步態分析裝置及應用其之跑步運動設備係藉由將紅外線模組排列設置於跑步運動設備的二側,並透過將相鄰之紅外線模組內的紅外線發射單元及紅外線接收單元交錯設置,使紅外線模組之間的設置距離為最小的基礎上,而可增加各紅外線接收單元之間的設置距離,有效地降低彼此之間的干擾;另一方面,本發明之紅外線發射單元之發射端套設有不透光元件,不透光元件可防止紅外線發射單元所發出的紅外線發生散射之現象,從而提升步態分析裝置所擷取到的光源訊號之精確度以及分析結果的正確性,有助於使用者了解運動時的各項步態資訊。
以往為避免紅外線模組之間的干擾,多數跑步運動設備必須應用成本及技術門檻皆較高的調變式紅外線技術。而本發明由於具有將元件交錯排列,及將不透光元件設置於紅外線發射單元的特徵,因此可選用具有非調變式紅外線技術的步態分析裝置,其可有效地降低非調變式紅外線技術所產生的干擾,進而降低跑步運動整體設備的製造成本。
以上所述僅為舉例性,而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇,而對其進行之等效修改或變更,均應包含於後附之申請專利範圍中。
1‧‧‧本體
11‧‧‧轉動部
12‧‧‧顯示部
13‧‧‧握持部
2‧‧‧步態分析裝置
21‧‧‧紅外線發射單元
22‧‧‧紅外線接收單元
23‧‧‧支撐單元
R‧‧‧跑步運動設備

Claims (14)

  1. 一種步態分析裝置,其係與一跑步運動設備配合應用,該跑步運動設備包括一本體,該步態分析裝置包括:複數個紅外線模組,各包括:一紅外線發射單元,該紅外線發射單元之一端套設有一不透光元件;及一紅外線接收單元;複數個支撐單元,該些紅外線模組的各該紅外線接收單元與各該紅外線發射單元分別設置於該些支撐單元;以及一處理單元,耦接該些紅外線接收單元,其中,相鄰之該紅外線模組的該紅外線發射單元係位於該本體的相異側,且相鄰之該紅外線模組的該紅外線接收單元亦位於該本體的相異側。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之步態分析裝置,其中各該紅外線發射單元、各該紅外線接收單元或各該支撐單元具有一角度,且該角度係與該跑步運動設備之至少一周緣配合。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之步態分析裝置,更包括:一連接單元,其係連接該些支撐單元。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之步態分析裝置,其中該些紅外線發射單元係為調變式紅外線發射單元,且該些紅外線接收單元係為調變式紅外線接收單元。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之步態分析裝置,其中相鄰之該些紅外線發射單元與該些紅外線接收單元其中之一之距離為3~5公分。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之步態分析裝置,其中相對之該些紅外線發射單元與該些紅外線接收單元其中之一之距離為55~80公分。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之步態分析裝置,更包括:一加速規,其係耦接該處理單元。
  8. 一種跑步運動設備,包括:一本體;以及 一步態分析裝置,配合該本體設置,該步態分析裝置包括:複數個紅外線模組,各該紅外線模組分別包括:一紅外線發射單元,該紅外線發射單元之一端套設有一不透光元件;及一紅外線接收單元;複數個支撐單元,該些紅外線模組的各該紅外線接收單元與各該紅外線發射單元分別設置於該些支撐單元;及一處理單元,耦接該些紅外線接收單元,其中,相鄰之該紅外線模組的該紅外線發射單元係位於該本體的相異側,且相鄰之該紅外線模組的該紅外線接收單元亦位於該本體的相異側。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之跑步運動設備,其中各該紅外線發射單元、各該紅外線接收單元或各該支撐單元具有一角度,且該角度係與該該本體之至少一周緣配合。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之跑步運動設備,更包括:一連接單元,其係連接該些支撐單元。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之跑步運動設備,其中該些紅外線發射單元係為調變式紅外線發射單元,且該些紅外線接收單元係為調變式紅外線接收單元。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之跑步運動設備,其中相鄰之該些紅外線發射單元與該些紅外線接收單元其中之一之距離為3~5公分。
  13. 如申請專利範圍第8項所述之跑步運動設備,其中相對之該些紅外線發射單元與該些紅外線接收單元其中之一之距離為55~80公分。
  14. 如申請專利範圍第8項所述之跑步運動設備,該步態分析裝置更包括:一加速規,其係耦接該處理單元。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI657848B (zh) * 2017-12-14 2019-05-01 眾成工業股份有限公司 間歇跑步訓練總成

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106310588A (zh) * 2015-06-16 2017-01-11 杭州启望科技有限公司 一种跑步机步频和冲击检测方法及其装置
CN105999621A (zh) * 2016-06-16 2016-10-12 上海电机学院 一种自适应多级变速及紧急制停装置
CN106691455A (zh) * 2016-12-23 2017-05-24 山西澳瑞特健康产业股份有限公司 一种步态分析评价系统
CN110755807A (zh) * 2019-11-18 2020-02-07 广州卓远虚拟现实科技有限公司 一种基于智能算法的步态自适应万向跑步机

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7359750B2 (en) * 2003-02-22 2008-04-15 Chul Gyu Song Apparatus and method for analyzing motions using bio-impedance
US7572206B2 (en) * 2003-06-18 2009-08-11 Scott & Wilkins Enterprises, Llc Exercise device having position verification feedback
US20050015002A1 (en) * 2003-07-18 2005-01-20 Dixon Gary S. Integrated protocol for diagnosis, treatment, and prevention of bone mass degradation
US20080119337A1 (en) * 2006-10-20 2008-05-22 Wilkins Larry C Exercise device with features for simultaneously working out the upper and lower body
US8622873B2 (en) * 2009-07-27 2014-01-07 Rhoderick Euan MCGOWN Exercise equipment usage monitoring method and apparatus
US9470763B2 (en) * 2010-02-25 2016-10-18 James C. Solinsky Systems and methods for sensing balanced-action for improving mammal work-track efficiency

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI657848B (zh) * 2017-12-14 2019-05-01 眾成工業股份有限公司 間歇跑步訓練總成

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