TWI687251B

TWI687251B - 運動器材之跑步與推力互換訓練方法

Info

Publication number: TWI687251B
Application number: TW106143029A
Authority: TW
Inventors: 羅秋香
Original assignee: 東庚企業股份有限公司
Priority date: 2017-12-08
Filing date: 2017-12-08
Publication date: 2020-03-11
Also published as: TW201924746A

Abstract

一種運動器材，保留馬達驅動循環裝置單向循環運動的跑步模式，添加推力訓練的方法。所述的推力訓練方法，採用不隨時間變化的恆定磁場。即使在通電情況下，該恆定磁場限制馬達連帶循環裝置在運動器材停止不動，該循環裝置可驅使馬達轉動，提供比先前技術更加安全的環境，利於使用者進行推力訓練。

Description

運動器材之跑步與推力互換訓練方法

本發明涉及運動器材的領域，特別是指一種在相同的運動器材變換為跑步訓練或推力訓練的方法。

在美國第7,063,647號專利案中，跑步機有一框架，在框架配置一跑步帶與一訓練裝置。該訓練裝置在跑步帶旁邊，將一假人與框架連在一起。該假人有一感測器，用來偵測使用者抗衡假人的阻力值。

該跑步機還有一可程式化自動控制的評估系統，測量使用者在跑步機行進的距離以及抗衡假人的反應時間、阻力值等評估項目。通常會以跑步帶的長度與轉動圈數的乘積，充當使用者在跑步機行進距離值。

但是，轉動的跑步帶，造成使用者的重心不穩。就推力訓練來說，移動的跑步帶不利於使用者朝向假人施予推力，甚至會發生跌倒的弊端。

因此，如何在運動器材安全地進行跑步與推力互換訓練，就成為本發明亟待解決的課題。

鑒於此，本發明提供的跑步與推力互換訓練方法，主要目的在於：採用不隨時間變化的恆定磁場，即使在通電情況下，該恆定磁場限制馬達連帶循環裝置在運動器材停止不動，該循環裝置可驅使馬達轉動，提供比先前技術更加安全的環境，利於使用者進行推力訓練。

緣於上述目的之達成，本發明提及運動器材之跑步與推力互換訓練方法，依序進行下列步驟：開始：該運動器材是通電的，以操作模組選擇跑步與推力二訓練模式之一；跑步模式：經由控制系統供應一定電壓和頻率的電力予馬達，該馬達處於電動機狀態，能夠傳動主動件旋轉，該主動件配合從動件支持循環裝置在運動器材單向循環運動；以及推力模式：該控制系統決定馬達在發電機狀態，並輸出恆定電流至馬達產生恆定磁場，限制馬達連帶循環裝置在運動器材停止不動，該循環裝置可驅使馬達轉動。

如此，本發明的方法保留馬達驅動循環裝置單向循環運動，完成跑步訓練；即使在通電情況下，以恆定磁場限制馬達連帶循環裝置在運動器材停止不動，只有循環裝置能驅動馬達旋轉，提供較於美國第7,063,647號專利案更加安全的環境，利於使用者進行推力訓練。

為使本發明之上述目的、構造、特徵和優點，更加淺顯易懂，茲舉一個或以上較佳的實施例，配合所附的圖式詳細說明如下。

10:運動器材

11:基座

12:馬達

13:傳動機構

14:主動件

15:從動件

16:循環裝置

17:控制系統

18:電力線

19:電線

20:架體

21:扶手

22:操作模組

221:揚升調節鈕

222:轉速調節鈕

223:遞增鈕

224:遞減鈕

225:推力模式燈

226:跑步模式燈

227:左向鈕

228:右向鈕

23:顯示單元

231:預留部分

24:訓練模式選鈕

25:輸入鈕

26:啟動鈕

27:終止鈕

28:空調/降溫鈕

29:喚醒鈕

30:開始

31:啟動畫面

32:選擇訓練模式

33:跑步模式

34:選擇環境條件

35:揚升/下降至指定位置

36:加速/減速至指定速度

37、45:產生資料

38、46:儲存資料

39:決定馬達啟動

40:跑步訓練

41、48:停止訓練

42:推力模式

43:選擇推力強度

44:改變馬達阻力程度

47:推力訓練

U:使用者

第1圖是本發明運動器材一較佳實施例的跑步訓練示意圖。

第2圖是本發明運動器材的推力訓練示意圖。

第3圖是操作模組啟動畫面的示意圖。

第4圖是運動器材關於跑步與推力互換訓練的流程圖。

如第1~4圖所示，是運動器材10較佳的實施例。圖中，該運動器材10是電動的，通過一電力線18供應運動器材10所需的電力。此處所稱的運動器材10，泛指跑步機，也可以是其他的綜合訓練設備。

在結構方面，所述的運動器材10有一基座11，在基座11配置一馬達12、一主動件14、一從動件15、一控制系統17與一揚升裝置(若有的話)。該馬達12和主動件14被一傳動機構13連在一起，該傳動機構13將馬達12的旋轉動能傳遞到主動件14。該主動件14配合從動件15支撐一循環裝置16，當主動件14轉動，該循環裝置16在基座11循環運動。該控制系統17以電線19連接馬達12、一操作模組22與揚升裝置。該操作模組22被一架體20配置在運動器材10上。該揚升裝置通常是揚升馬達，揚升馬達負責抬起主動件14在基座11的高度，改變循環裝置16和基座11相夾角度。

此處所稱的傳動機構13，是指齒輪與皮帶組成的機械結構。當然，齒輪嚙合齒輪、鏈條咬住齒輪或其他傳動構造，亦可充當傳動機構13來使用。

此處所稱的循環裝置16，是指連續的皮帶或履帶。因應皮帶或履帶的結構差異性，該主動件14與從動件15可以是滾筒、桿體、齒輪軸或其他的轉動元件。

所述的控制系統17佈局所需的電子電路，能夠電性連接如交流/直流轉換單元、變頻/變壓單元、收發單元、處理單元、儲存單元以及其他的電子/電機單元。舉例來說，該處理單元依邏輯負責相關的演算或執行程序，譬如收發訊號、儲存更新資料、改變揚升角度、調節馬達轉速、改變電壓/頻率等。該變頻/變壓單元可以是變頻器，所述的變頻器具備絕緣柵雙極電晶體(Insulated Gate Bipolar Transistor，縮寫為IGBT)，對輸出至馬達12的電流具備電壓與頻率調節作用。

原則上，該架體20固定在基座11上，其結合操作模組22與一對供使用者U緊握的扶手21。某些實施例中，以縱趕或橫桿取代扶手；甚至於，將縱趕、橫桿牢固在牆面與其他的支撐物上，亦在本發明的允許範圍。

所述的運動器材10依序進行下列步驟，選擇跑步與推力二模式之一進行訓練。

簡單的說：開始30步驟中，該運動器材10是通電的，以操作模組22選擇跑步與推力二訓練模式之一。在跑步模式33方面，經由控制系統17供應一定電壓和頻率的電力予馬達12，該馬達12處於電動機狀態，當然能夠傳動主動件14旋轉，該主動件14配合從動件15支持循環裝置16在運動器材10單向循環運動。在推力模式42方面，該控制系統17決定馬達12在發電機狀態，並輸出恆定電流至馬達12產生恆定磁場，限制馬達12連帶循環裝置16在運動器材10停止不動，該循環裝置16可驅使馬達12轉動。

具體而言，開始30步驟：該運動器材10開啟電源。在通電的情況下，該操作模組22會出現啟動畫面31。該畫面(見第3圖)的中央是空調/降溫鈕28，在空調/降溫鈕28四周分佈一顯示單元23與若干(觸控式)按鍵，譬如喚醒鈕29、訓練模式選鈕24、啟動鈕26、輸入鈕25與終止鈕27。另外，該顯示單元23分成上、下二區域，充當電子數位顯示與預留部分231。視需要，在預留部分231出現圖表或是圖案，讓使用者U清楚運動器材10的使用狀態。

該畫面周圍規劃其他的(觸控式)按鍵或顯示區域，如推力模式燈225、揚升調節鈕221、轉速調節鈕222、跑步模式燈226、遞增鈕223、遞減鈕224、左向鈕227和右向鈕228等。其中，該推力模式燈225與跑步模式燈226是閃爍的，等待使用者U做出決定。倘若選擇推力模式，該推力模式燈225恆亮，而跑步模式燈226會熄滅。相反的，該跑步模式燈226恆亮，而推力模式燈225卻熄滅，代表運動器材10處於跑步模式。

從跑步模式33的流程來看，按照使用者U的需求，改變選擇環境條件34，譬如揚升/下降至指定位置35或是加速/減速至指定速度36。環境確定後，會產生資料37。此刻，該控制系統17與操作模組22之一既能儲存資料38，也能經由通用序列匯流排等串列埠(Universal Serial Bus，縮寫：USB)輸出至外界。下一次使用運動器材10進行跑步訓練，只要插入USB，就能省下選擇環境條件34步驟，快速取得適合使用者U跑步的訓練環境。

在揚升/下降至指定位置35方面，該揚升調節鈕221被觸壓，該控制系統17供應揚升裝置所需的電力，該揚升裝置驅動主動件14位移，改變循環裝置16和基座11相夾角度。

在加速/減速至指定速度36方面，該轉速調節鈕222被觸壓，該操作模組22傳輸一加速/減速訊號至控制系統17，變更電壓與頻率。

按下啟動鈕26，決定馬達啟動39後，使用者U就能像第1圖在單向循環運動的循環裝置16上面進行跑步訓練40，直到停止訓練41為止。在終止鈕27被觸發或下壓時，該控制系統17不再供應電力至馬達12，以致循環裝置16依慣性減緩速度，最後不迴轉而靜止不動。此刻，該操作模組22會回到啟動畫面31。

切入推力模式42的流程，按照使用者U的需求，選擇推力強度43的決定因素，控制系統17調節恆定電流的強弱，從而改變馬達阻力程度44。

在選擇推力強度43步驟，通過數字鍵(圖未繪)或是揚升、轉速二調節鈕221、222，使用者U可以輸入想要的等級或數據。

在改變馬達阻力程度44步驟，該控制系統17根據操作模組22的訊號，調節恆定電流強、弱的程度。

恆定電流不隨時間變化，產生不隨時間變化的恆定電場和恆定磁場。因此，該馬達12(通常是定子)的恆定磁場就像一把扳手般夾鉗著轉子不轉動，連帶循環裝置16在運動器材10停止不動。只要轉子不轉動，該循環裝置16的反作用力就能穩定地支持使用者U(見第2圖)持續對扶手21進行推力訓練47，直到停止訓練48為止。

換句話說，使用者U的雙腳輪流踩踏循環裝置16施予一作用力，當作用力大於發電機狀態限制轉子旋轉的阻力，該循環裝置16就會被使用者U推動，驅使馬達12在運動器材10轉動，取得推力的訓練效果。至於發電機狀態下，馬達12致生的電流，既能以電阻消耗，也可以導入充電電池，顯非本案的技術核心，故不予贅述。

該扶手21(亦即架體20)接收的作用力因人而異，譬如體格壯碩者的推力，會比瘦小者的推力還要強。因此，壯碩型使用者U適合強的恆定電流，瘦小型使用者U搭配弱的恆定電流，更能符合節流的環保概念。因此，恆定電流的調節作用，不僅讓循環裝置16合乎使用者U的需求，還能避免無謂的電力消耗，節省使用成本。換句話說，恆定電流強，相對增加扭矩；恆定電流弱，相對降低扭矩。

在終止鈕27被觸發或下壓時，該控制系統17中斷恆定電流的供應，以致馬達12的轉子回復原來的狀態，連帶循環裝置16不迴轉，等待下次的使用。當然，該操作模組22還是回到啟動畫面31。

另外，在推力模式42的流程中，因應選擇推力強度43與改變馬達阻力程度44等步驟所產生資料45，該控制系統17與操作模組22之一既能儲存資料46，也能通過USB輸出外界。

如此，本發明的方法保留馬達12驅動循環裝置16單向循環運動，完成跑步訓練。即使在通電情況下，以恆定磁場限制馬達12不轉動，連帶循環裝置16在運動器材10停止不動，提供比美國第7,063,647號專利案更安全的環境，利於使用者進行推力訓練。