TWI753423B - 健身設備量測及管理系統 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種健身設備量測及管理系統，包含健身器材、阻力裝置、感測裝置及顯示裝置。阻力裝置連接健身器材及感測裝置。感測裝置包含阻力感測模組、訊號處理模組以及訊號傳輸模組。阻力感測模組感測使用者使用健身器材時，阻力裝置產生之阻力，並據以產生阻力值訊號。訊號處理模組根據出力角度及阻力值訊號處理使用者之出力值訊號。訊號傳輸模組傳輸出力值訊號。顯示裝置包含顯示介面、訊號傳輸單元以及訊號處理單元。訊號處理單元通過訊號傳輸單元接收及出力值訊號及阻力值訊號後，通過顯示介面顯示出力值及阻力值；其中出力角度為使用者使用健身器材的出力方向與阻力裝置產生阻力的方向之夾角。

Description

健身設備量測及管理系統

本發明係有關於一種量測及管理系統，特別是有關於一種健身設備量測及管理系統。

運動健身係為目前許多人熱愛的活動之一，其中利用健身設備進行運動健身係為許多使用者的運動方式。健身設備包含許多針對人體不同部位的訓練器材，例如胸部肌肉的訓練器材、腿部肌肉的訓練器材以及手臂肌肉的訓練器材等器材，該些訓練器材在傳統上必須藉由健身教練的指導才能得到最佳的訓練效果。然而，即使藉由健身教練的指導，仍無法精確地掌控使用者出力的力量而得到最佳的訓練效果。

請參閱圖1，其係為健身設備負重值與使用者出力力量值的示意圖。雖然健身設備可以藉由重塊的重量清楚地了解目前負重值的大小，然而實際上，重塊的重量並非完全等同於使用者必須出力的力量值大小。進一步而言，由圖1中可以看出當使用者在使用健身器材時，其出力的力量值與負重值將呈現一個角度，因此，依據基本數學向量公式可知，在已知負重值以及夾角的條件下，可以反三角函數計算cos θ而得知使用者實際出力的力量值，換句話說，使用者實際出力的力量值並非完全直接等同於負重值。

承上所述，在沒有測量及管理裝置的情況下，使用者往往只能藉由過去訓練的經驗調整健身器材的負重值，然而，除了現有的健身設備缺少提供即時訓練的資訊供使用者參考之外，使用者亦難以由此種方式直接藉由負 重值的大小得知其出力的力量值，因而無法針對使用者各個身體部位的訓練強度、出力大小以及健身效果進一步管理及分析，亦無法即時針對使用者出力的姿勢即時調整，而因為缺乏量測使用者真實的出力值，僅藉由健身設備的負重值大小並無法真實得知使用者真正的訓練效果，亦無法針對自己的姿勢或位置做即時改善及調整。例如，當使用者使用健身器材時，其出力的θ角度越大，其產生的虛功(縱座標向量值)將越大，使得使用者實際出力的力量值越無法被準確量測出來。

據此，如何提供一種健身設備的量測及管理系統已成為目前急需研究的課題。

有鑑於上述問題，本發明揭露一種健身設備量測及管理系統，包含健身器材、阻力裝置、感測裝置及顯示裝置。阻力裝置連接健身器材。感測裝置連接阻力裝置，包含阻力感測模組、訊號處理模組以及訊號傳輸模組。阻力感測模組感測一使用者使用健身器材時，阻力裝置產生之阻力，並據以產生阻力值訊號。訊號處理模組連接阻力感測模組並接收阻力值訊號，且根據使用者使用健身器材之出力角度及阻力值訊號處理使用者之出力值訊號，以產生出力值及阻力值。訊號傳輸模組連接訊號處理模組，並傳輸出力值訊號及阻力值訊號。顯示裝置包含顯示介面、訊號傳輸單元以及訊號處理單元。訊號處理單元連接訊號傳輸單元及顯示介面，且通過訊號傳輸單元接收出力值訊號及阻力值訊號，並於處理出力值訊號及阻力值訊號後，通過顯示介面顯示出力值及阻力值；其中出力角度為使用者使用健身器材出力的出力方向與阻力裝置產生阻力的阻力方向之夾角。

承上所述，本發明健身設備量測及管理系統藉由準確地量測出使用者的出力值，即時地提供使用者次數值、出力值、阻力值及出力角度等數值資訊，以便於使用者在沒有健身教練的指導下，仍然可以清楚了解在使用健身器材時，如何精確地掌控出力的力量而得到最佳的訓練效果，並針對自己的姿勢或位置做即時地改善及調整，以達到即時量測、分析及管理健身設備的功效。

1~9:健身設備量測及管理系統

11:感測裝置

111:阻力感測模組

112:訊號處理模組

113:訊號傳輸模組

114:次數感測模組

115:儲存模組

116:供電模組

12:顯示裝置

121:顯示介面

122:訊號處理單元

123:訊號傳輸單元

124:供電單元

125:記憶單元

126:身分感應器

13,23,33,43,53,63,73,83,93:健身器材

14:阻力裝置

15:雷射感應器

16:工作站

17:雲端網路平台

圖1係為健身設備負重值與使用者出力力量值的示意圖；圖2係為本發明健身設備量測及管理系統的立體圖；圖3係為本發明健身設備量測及管理系統的感測裝置方塊示意圖；圖4係為本發明健身設備量測及管理系統的顯示裝置方塊示意圖；圖5係為使用者使用拉桿健身器材的出力與阻力角度示意圖；以及圖6係為本發明健身設備量測及管理系統連接工作站及雲端網路平台的示意圖。

請一併參閱圖2、圖3及圖4，其係為本發明健身設備量測及管理系統的立體圖、感測裝置的方塊示意圖及顯示裝置的方塊示意圖。健身設備量測及管理系統1包含感測裝置11、顯示裝置12、健身器材13及阻力裝置14。阻力裝置14連接健身器材13。感測裝置11連接阻力裝置14，包含阻力感測模組111、訊號處理模組112以及訊號傳輸模組113。阻力感測模組111感測一使用者使用健身器材13時，阻力裝置14產生之阻力，並據以產生阻力值訊號。訊號處 理模組112連接阻力感測模組111並接收阻力值訊號，且根據使用者使用健身器材13之出力角度及阻力值訊號處理使用者之出力值訊號，以產生出力值及阻力值。訊號傳輸模組113連接訊號處理模組112，並傳輸出力值訊號及阻力值訊號。顯示裝置12包含顯示介面121、訊號處理單元122以及訊號傳輸單元123。訊號處理單元122連接訊號傳輸單元123及顯示介面121，且通過訊號傳輸單元123接收出力值訊號及阻力值訊號，並於處理出力值訊號及阻力值訊號後，通過顯示介面121顯示出力值及阻力值，其中出力角度為使用者使用健身器材13出力的出力方向與阻力裝置產生阻力的阻力方向之夾角。

於本發明之一實施例中，阻力感測模組111包含應變規，連接阻力裝置14，以將產生之應變量訊號傳送至訊號處理模組112，使訊號處理模組112根據應變量訊號處理阻力裝置14產生之阻力值。感測裝置11除了藉由重量感測模組111感測使用者使用健身器材13時，阻力裝置14產生的阻力值，更包含次數感測模組114，用於感測使用者使用健身器材13的次數，據以產生一次數值訊號，並於訊號處理模組112處理後產生一次數值。於本發明之一實施例中，次數感測模組114包含計數器、三軸加速規或雷射感應器，於本發明中並不限定。此外，感測裝置11更包含儲存模組115，連接訊號處理模組112，儲存次數值、阻力值、出力值以及出力角度，並可透過訊號傳輸模組113將次數值、阻力值、出力值以及出力角度的資訊即時傳輸到顯示裝置12上，以即時提供使用者該些數值資訊。再者，感測裝置11更包含供電模組116，電性連接重量感測模組111、次數感測模組114、訊號處理模組112以及訊號傳輸模組113，以提供該些元件電力。

於本發明之一實施例中，顯示裝置12設置於健身設備13上，更包含身分感應器126、供電單元124以及記憶單元125。身分感應器126連接訊號處理單元122，感應該使用者之身分訊號，並於訊號處理單元122接收及處理身 分訊號後，顯示及紀錄出力值、次數值、阻力值及出力角度。使用者藉由隨身攜帶的電子裝置或者感應卡片感應身分感應器126，以讀取顯示裝置12顯示的次數值、出力值、阻力值及出力角度。身分感應器126包含無線射頻辨識(RFID)感應器、近距離無線通訊(NFC)感應器、條碼感應器(QR CODE)或者影像感測器。隨身攜帶的電子裝置包含智慧穿戴裝置、智慧型手機、平板電腦。隨身攜帶的電子裝置與身分感應器126之間感應的方式包含條碼感應、藍牙、無線射頻辨識、近距離無線通訊或者條碼掃描等方式，於本發明中並不限定。實際使用時，由於隨身電子裝置上皆具有身分辨識(ID)的功能，因此，當使用者攜帶的隨身電子裝置靠近顯示裝置12的身分感應器126時，顯示裝置12的身分感應器126藉由上述的感應方式讀取隨身電子裝置上的身分辨識，並顯示目前使用者在先前使用健身設備13的運動記錄，以及記錄此次使用者運動的各項數值資料。此外，顯示裝置12係於訊號處理單元122處理次數值訊號、阻力值訊號、出力值訊號以及出力角度之後，以動態方式顯示次數值、阻力值、出力值以及出力角度之數值，以在顯示介面121上即時提供使用者該些數值資訊。訊號傳輸單元123無線連接感測裝置11的訊號傳輸模組113，用於接收訊號傳輸模組113產生的訊號，並由訊號處理單元122計算處理後產生次數值、出力值、阻力值及出力角度，且顯示於顯示介面121上，並儲存在記憶單元125中。供電單元124電性連接身分感應器126、訊號處理單元122、訊號傳輸單元123以及顯示介面121，以提供該些元件電力。

請參閱圖5，其係為使用者使用拉桿健身器材13的出力與阻力角度示意圖。如圖5所示，當使用者使用拉桿時，其出力角度的方向往下，與阻力裝置14產生阻力的方向係為同樣往下的方向，因此出力角度為180度。此外，由於拉桿係透過拉繩(未圖示)連接阻力裝置14，並由滑輪(未圖示)支撐拉繩，因此，在忽略拉繩與滑輪摩擦力的情況下，健身設備量測及管理系統 1可計算出使用者使用拉桿的出力值係等於阻力裝置14產生的阻力值。相似地，本發明健身設備量測及管理系統1係根據出力角度與阻力值，計算使用者使用其它健身器材13的出力值，於此不再贅述。

阻力裝置14包含重塊阻力裝置、氣壓阻力裝置、油壓阻力裝置或電控阻力裝置。重塊阻力裝置係藉由使用者自行調整重塊重量。除了由使用者自行調整阻力裝置14的阻力值之外，健身設備量測及管理系統1更包含控制裝置(未圖示)，連接於阻力裝置14及顯示裝置12之間，其中顯示裝置12設置於健身設備上，顯示裝置12具有一使用介面供使用者輸入阻力值大小，並由控制裝置根據阻力值大小調整控制阻力裝置14之阻力，以便於使用者透過健身設備上的顯示裝置12輸入阻力值大小，並透過控制裝置調整控制阻力裝置14之阻力值。再者，健身設備量測及管理系統1更包含一雷射感應器15，用於感應阻力裝置14的移動距離。感應阻力裝置14所產生移動距離的數值亦可儲存在顯示裝置12的記憶單元125中。

請參閱圖6，其係為本發明健身設備量測及管理系統連接工作站及雲端網路平台的示意圖。在本發明的實施例中，使用者除了可以使用前述的健身設備量測及管理系統1之外，亦可使用圖6中的各種健身設備量測及管理系統2,3,4,5,6,7,8,9，而除了使用的健身器材23,33,43,53,63,73,83,93不同以外，各種健身設備量測及管理系統2,3,4,5,6,7,8,9同樣包含有上述健身設備量測及管理系統1的所有元件，因此，當使用者使用健身設備量測及管理系統2,3,4,5,6,7,8,9時，同樣可以儲存並記錄次數值、阻力值、出力值以及出力角度，相同的動作與原理如上所述，於此不再贅述。此外，實際上在圖6中所顯示的健身設備量測及管理系統亦包含上述圖2中的健身設備量測及管理系統1，但由於圖面空間有限，因而省略而未繪示。於圖6的實施例中，顯示裝置12可設置於工作站16上，無線連接各種健身設備量測及管理系統1,2,3,4,5,6,7,8, 9感測裝置11的訊號傳輸模組113，並分別由顯示裝置12之訊號傳輸單元123及訊號處理單元122接收及處理出力值訊號、次數值訊號、阻力值訊號及出力角度之後，顯示次數值、阻力值、出力值以及出力角度。在另一實施例中，顯示裝置12亦可設置在健身設備量測及管理系統1,2,3,4,5,6,7,8,9的健身器材13,23,33,43,53,63,73,83,93上，亦便於使用者觀看，於本發明中並不限定。健身設備量測及管理系統1,2,3,4,5,6,7,8,9更包含雲端網路平台17，無線連接感測裝置11的訊號傳輸模組113，於接收及處理出力值訊號、次數值訊號、阻力值訊號及出力角度後，供一電子裝置連接雲端網路平台17並讀取出力值、次數值、阻力值及出力角度，以便於使用者藉由智慧穿戴裝置、智慧型手機或者平板電腦從雲端網路平台17接收次數值、出力值、阻力值及出力角度等數值資訊。此外，工作站16與雲端網路平台17之間亦使用上述無線連接的技術，於本發明中並不限定使用者使用智慧穿戴裝置、智慧型手機或者平板電腦透過連線工作站16，再連接雲端網路平台17，或是直接連接雲端網路平台17。再者，由於每一種健身設備量測及管理系統1,2,3,4,5,6,7,8,9皆與工作站16及雲端網路平台17連線，因此，工作站16及雲端網路平台17可記錄使用者使用過每一種健身設備量測及管理系統1,2,3,4,5,6,7,8,9的各種數據，形成一健身設備量測及管理系統紀錄表，統計使用者使用各種健身設備量測及管理系統1,2,3,4,5,6,7,8,9的狀況。據此，使用者則可以清楚地了解在使用各種健身設備量測及管理系統1,2,3,4,5,6,7,8,9的次數值、出力值、阻力值及出力角度等數值資訊。

綜上所述，本發明健身設備量測及管理系統藉由準確地量測出使用者的出力值，即時地提供使用者次數值、出力值、阻力值及出力角度等數值資訊，以便於使用者在沒有健身教練的指導下，仍然可以清楚了解在使用各種健身器材時，如何精確地掌控出力的力量而得到最佳的訓練效果，並針對自 己的姿勢或位置做即時地改善及調整，以達到即時量測、分析及管理健身設備的功效。

1:健身設備量測及管理系統 11:感測裝置 12:顯示裝置 13:健身器材 14:阻力裝置 15:雷射感應器

Claims (10)

1. 一種健身設備量測及管理系統，包含： 一健身器材； 一阻力裝置，連接該健身器材； 一感測裝置，連接該阻力裝置，包含： 一阻力感測模組，感測一使用者使用該健身器材時，該阻力裝置產生之一阻力，並據以產生一阻力值訊號；及 一訊號處理模組，連接該阻力感測模組並接收該阻力值訊號，且根據該使用者使用該健身器材之一出力角度及該阻力值訊號處理該使用者之一出力值訊號，以產生一出力值及一阻力值；以及 一訊號傳輸模組，連接該訊號處理模組，並傳輸該出力值訊號及該阻力值訊號；以及 一顯示裝置，包含： 一顯示介面； 一訊號傳輸單元；以及 一訊號處理單元，連接該訊號傳輸單元及該顯示介面，且通過該訊號傳輸單元接收該出力值訊號及該阻力值訊號，並於處理該出力值訊號及該阻力值訊號後，通過該顯示介面顯示該出力值及該阻力值； 其中該出力角度為該使用者使用該健身器材出力的一出力方向與該阻力裝置產生阻力的一阻力方向之夾角。
2. 如請求項1所述之健身設備量測及管理系統，其中該感測裝置更包含一供電模組，電性連接該訊號處理模組。
3. 如請求項1所述之健身設備量測及管理系統，其中該感測裝置更包含一次數感測模組，感測該使用者使用該健身器材之次數，據以產生一次數值訊號，並於該訊號處理模組處理後產生一次數值。
4. 如請求項3所述之健身設備量測及管理系統，其中該感測裝置更包含一儲存模組，連接該訊號處理模組，儲存該次數值、該阻力值、該出力值以及該出力角度。
5. 如請求項3所述之健身設備量測及管理系統，其中該顯示裝置設置於該健身設備上，更包含： 一身分感應器，連接該訊號處理單元，感應該使用者之一身分訊號，並於該訊號處理單元接收及處理該身分訊號後，顯示及紀錄該出力值、該次數值、該阻力值及該出力角度。
6. 如請求項5所述之健身設備量測及管理系統，其中該使用者藉由一電子裝置或者一感應卡片感應該身分感應器，以讀取該顯示裝置顯示之該出力值、該次數值、該阻力值及該出力角度。
7. 如請求項5所述之健身設備量測及管理系統，其中該身分感應器包含一RFID/NFC感應器、一條碼感應器或者一影像感測器。
8. 如請求項3所述之健身設備量測及管理系統，更包含一工作站，無線連接該感測裝置之該訊號傳輸模組，且該顯示裝置係設置於該工作站上，並分別由該顯示裝置之該訊號傳輸單元及該訊號處理單元接收及處理該出力值訊號、該次數值訊號、該阻力值訊號及該出力角度之後，顯示該次數值、該阻力值、該出力值以及該出力角度。
9. 如請求項3所述之健身設備量測及管理系統，更包含一雲端網路平台，無線連接該感測裝置之該訊號傳輸模組，於接收及處理該出力值訊號、該次數值訊號、該阻力值訊號及該出力角度後，供一電子裝置連接該雲端網路平台並讀取該出力值、該次數值、該阻力值及該出力角度。
10. 如請求項3所述之健身設備量測及管理系統，其中該顯示裝置係於該訊號處理單元處理該次數值訊號、該阻力值訊號、該出力值訊號以及該出力角度之後，以動態方式顯示該次數值、該阻力值、該出力值以及該出力角度之數值。

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