WO2017065538A1 - 전동식 운동보조장치 - Google Patents

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WO2017065538A1
WO2017065538A1 PCT/KR2016/011517 KR2016011517W WO2017065538A1 WO 2017065538 A1 WO2017065538 A1 WO 2017065538A1 KR 2016011517 W KR2016011517 W KR 2016011517W WO 2017065538 A1 WO2017065538 A1 WO 2017065538A1
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exercise
safety bar
motor
power
movement
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PCT/KR2016/011517
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백준영
노치범
윤성민
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백준영
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    • A63B21/0058—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices using electromagnetic or electric force-resisters using motors

Definitions

  • the present invention relates to an exercise assisting device for assisting strength exercise, and more particularly, to an exercise assisting device for assisting muscle exercise with a motor driven by electronic control.
  • Weight training is a typical anaerobic exercise that lifts weight and stimulates muscles to strengthen muscle strength. As the interest in health and body increases, the popularity of weight training is also increasing.
  • Weight training requires barbell rods, barbell discs and weights such as dumbbells.
  • the rack can be largely divided into a power rack, a half rack, a multi rack, and the like. Since the basic functions and the configuration itself are simple items, the racks are slightly different in shape, but the overall functions are different. And the composition is much the same. However, since the racks are relatively expensive items and rarely cause problems such as failure, they are used for a long time in one installation.
  • the conventional technology has been developed for only one function of the strength exercise using a weight, or the exercise using the load generated by the electric force, there is no exercise aid mechanism that can perform two kinds of exercises at the same time.
  • One aspect of the present invention is to provide an electric exercise assisting apparatus that can be installed in addition to a rack for weight training.
  • Another aspect of the present invention is to provide an electric exercise assisting apparatus suitable for a sensitive reaction exhibited by a tired muscle.
  • Still another aspect of the present invention is to provide an electric exercise assisting apparatus capable of performing and assisting both muscular exercise using heavy materials and muscular exercise using a load generated by electric force.
  • the electric exercise assisting device to assist the exercise by driving the motor to assist the exercise
  • the first sensor for sensing the number of times and the speed of the movement
  • a sensor comprising a second sensor for detecting the safety bar approaching an object
  • a motor driven by a control signal to generate an external force and transmitting an encoder signal; According to the user information and the exercise intensity, the number of times and the speed of the exercise detected by the first sensor, and the encoder signal, the calculated values for the exercise assist time, the exercise assist intensity, and the exercise assist position are corrected for the driving friction force in the exercise assist device.
  • a microcomputer for deriving, calculating an external force value to be generated in the motor according to the calculated value, and sending a control signal to the motor;
  • a base rail fixed in parallel to the mount and guiding the movement of the safety bar;
  • the power transmission unit for transmitting the power of the motor to the safety bar;
  • it is fixed to the mounting method to the base rail, and includes a cradle for mounting the weight used in the exercise position in the exercise start position.
  • the rod-shaped mounting pin is installed to pass through the vertical frame of the rack (Rack) used for strength training;
  • a first mounting bracket having a shape of a U-shaped steel provided with a first locking groove that is caught by the mounting pin and a holder locking groove that is fastened to the holder;
  • the base rail is fixed, characterized in that it comprises a second mounting bracket of the shape of the U-shaped steel provided with a second locking groove that is caught on the mounting pin.
  • the base rail of the electric exercise assisting apparatus is characterized in that the rail groove for guiding the movement of the safety bar is formed in a square tube shape, perpendicular to the front surface.
  • the power transmission unit of the electric exercise assisting apparatus the motor connecting portion that is connected to the drive shaft of the motor for the first time to receive the power of the motor; Belt for transmitting the power transmitted to the motor connection to the safety bar; A safety bar connector fixed to the belt and coupled to the safety bar; Located at the top and bottom of the belt, the pulley to stabilize the drive of the belt; A weight which is fixed on the belt and which offsets the external force due to the weight of the safety bar and the exercise aid due to its own weight to facilitate the operation of the belt and the motor; And a weight rail installed in a direction parallel to the belt to guide the movement of the weight.
  • the power transmission unit of the electric exercise assisting apparatus the motor connecting portion that is connected to the drive shaft of the motor for the first time to receive the power of the motor;
  • it is located on the upper and lower parts of the ball screw, characterized in that it comprises a rotary support for forming a rotating shaft of the ball screw.
  • the safety bar of the electric exercise assisting device coupled to the power transmission unit receives the power of the motor and transmits the external force due to the muscle movement to the power transmission unit and the motor, the upper one side incision Is provided with a safety bar cap fixing groove, square bar shape safety bar body;
  • a safety bar cap which can be detachably attached to the safety bar cap fixing groove, and has a barbell rod fixing groove in which a barbell rod is used for strength training;
  • And installed on the upper surface of the safety bar including a shock absorber to mitigate the impact generated when the safety bar is in contact with the heavy material used for the strength movement, muscle strength movement using heavy materials and muscle power movement using the power of the motor, It is characterized by performing all.
  • the safety bar of the electric exercise assisting device the bar-shaped bar barge groove groove that the barbell rod is caught, so that the barbell rod is not moved on the safety bar; It characterized in that to perform a lift function, to move to the starting position for each type of strength training.
  • the cradle of the electric exercise assisting device the frame fixing portion for fixing the cradle to the mounting to the base rail in a locking manner; and a barbell rod mounting portion provided with a groove on which the barbell rod is mounted;
  • the barbell rod portion is rotated in the vertical direction, but is rotatable in the upper direction and includes a one-way hinge in which rotation is restricted by the hinged jaw in the lower direction.
  • the second sensor of the electric exercise assisting apparatus is fixed to the safety bar, detects that the upper side of the safety bar approaches the object, the safety bar is moved to the upper side of the safety bar to the object When approaching, it is characterized by reducing the moving speed of the safety bar.
  • the microcomputer of the electric exercise assisting apparatus in order to assist the muscle strength exercise using a heavy object, not only calculates the external force value to be generated in the motor, but also seats the barbell bar between the safety bar body and the safety bar cap.
  • the external force value to be generated in the motor is characterized.
  • the electric exercise assisting apparatus can be installed in addition to the rack for weight training.
  • the motorized exercise assisting apparatus is adapted to the sensitive reaction exhibited by the muscles in a tired state.
  • the electric exercise assisting apparatus it is possible to implement and assist both the muscle exercise using the weight and the muscle exercise using the load generated by the electric force.
  • FIG. 1 is a perspective view showing that the electric exercise assisting apparatus according to an embodiment of the present invention is attached to a rack for muscular exercise.
  • FIG. 2 is a perspective view showing that the electric exercise assisting apparatus according to another embodiment of the present invention is attached to a rack for strength exercise.
  • FIG. 3 is an assembled perspective view of the motorized exercise assisting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is an assembled perspective view of the electric exercise assisting apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is an assembled perspective view of the mounting of the electric exercise assisting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an assembled perspective view of the base rail and the power transmission unit and the safety bar of the electric exercise assisting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an assembled perspective view of the base rail and the power transmission unit and the safety bar of the electric exercise assisting apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is an assembled perspective view of the safety bar of the electric exercise assisting apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of a lift function of the motorized exercise assisting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of a lift function of the motorized exercise assisting apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG 11 is an explanatory diagram showing the operation of the second sensor of the motor assisted motion assist device according to the embodiment of the present invention.
  • ... unit means a unit for processing at least one function or operation, which means hardware or software or hardware and It can be implemented in a combination of software.
  • FIG. 1 is a perspective view showing that the electric exercise assisting apparatus according to an embodiment of the present invention is attached to a rack for strength exercise
  • Figure 2 is a motor exercise assisting apparatus according to another embodiment of the present invention for strength training It is a perspective view showing what is attached to a rack.
  • the motor assisted exercise device 300 As shown in Figures 1 and 2, the motor assisted exercise device 300 according to an embodiment of the present invention, it is possible to attach to the vertical frame of the rack 10 used for muscle strength.
  • FIG 3 is an assembled perspective view of the electric exercise assisting apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is an assembled perspective view of the electric exercise assisting apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the motor assisted exercise device 300 detects the first sensor 311 and the safety bar approaching an object to detect the number of movements and the movement speed.
  • a sensor 310 including a second sensor 312;
  • a motor 320 driven by a control signal to generate an external force and transmitting an encoder signal;
  • the calculated values for the exercise assist time and the exercise assist intensity and the exercise assist position according to the encoder signal is corrected to drive friction force in the exercise assist device
  • a microcomputer (not shown) for deriving, calculating an external force value to be generated in the motor 320 according to the calculated value, and sending a control signal to the motor 320;
  • a mounting bracket 340 detachable to a vertical frame of the rack 10 used for strength training;
  • a base rail 350 fixed in parallel to the mounting table 340 to guide the movement of the safety bar 370; Is located in the interior of the base rail 350, the power transmission unit 360 for transmit
  • the motor assisted exercise device 300 it is possible to assist the muscle exercise through the safety bar 370 received the electric force by the motor 320.
  • the microcomputer receives a signal of the first sensor 311 that detects the number of times of exercise and the speed of exercise, an encoder signal transmitted from the motor 320, and user information and intensity of exercise. By receiving information on a variety of detailed exercise conditions than when receiving only a signal from a sensor, the microcomputer can recognize the exercise situation more accurately and in detail. By eliminating additional sensing devices such as load cells and using an encoder built into the motor 320, additional devices can be reduced and the movement situation can be immediately understood.
  • the microcomputer corrects the driving friction in the exercise assisting device to derive the calculated values for the exercise assisting time point, the exercise assisting intensity, and the exercise assisting position.
  • the frictional force generated inside the motor 320 and the power transmission unit 360 is a smaller amount than the muscular force required for the exercise or the electric force generated in the motor 320, but the effect on the exercise effect in a state where the muscle is extremely tired is It is considerable.
  • the effect of exercise is also important, and the feeling of exercise is also very important. If heterogeneity in the assisting device is caused by a small difference in assisting power, the utility of the device will be very poor.
  • the microcomputer of the motorized motion assisting apparatus calculates perturbation value using SMCSPO (Sliding Mode Control with Sliding Perturbation Observer) algorithm based on the signal of the encoder, and subtracts the driving friction force from the calculated perturbation value.
  • the external force is calculated, and the final external force tracking value obtained by applying the low pass filter to the calculated external force to solve the error is determined, thereby determining the more accurate size of the auxiliary external force, a more suitable auxiliary time point, and an auxiliary position. Therefore, the exercise aid by the electric force in the embodiment of the present invention is matched to the user's exercise situation, the exercise effect is doubled and the heterogeneity caused by the assist device is reduced.
  • the microcomputer of the electric exercise assisting apparatus in order to assist the muscular exercise using a heavy object, not only calculates the external force value to be generated in the motor 320, but also a barbell rod (370) 21, and then to secure the external force value to be generated in the motor 320 in order to assist the muscular strength movement is performed by generating a load for the muscular strength by the power of the motor 320 to the barbell rod 21 by seating and fixing 21). It is characterized by.
  • the motorized exercise assisting apparatus it is possible to implement and assist both the muscle exercise using the weight and the muscle exercise using the load generated by the electric force.
  • Figure 5 is an assembled perspective view of the mounting of the electric exercise assisting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the mounting table 340 of the electric motor assisting apparatus 300 As shown in Figure 5, the mounting table 340 of the electric motor assisting apparatus 300 according to an embodiment of the present invention, the rod-shaped to be installed through the vertical frame of the rack 10 used for the muscle exercise Mounting pins 341, and the first mounting groove 343, which is caught by the mounting pins 341, and the mounting brackets 344, which is mounted on the holder 380, the first mounting of the U-shaped steel shape ( And, the base rail 350 is fixed, the second mounting groove 346 is provided with a second locking groove 346 that is caught on the mounting pin 341, the second mounting bracket 345 of the shape of the U-shaped steel; including, It features.
  • the electric motor assisting apparatus as long as the mounting pins 341 to the hole to pass through the vertical frame of the rack 10 used for muscle strength, correlated with the type of the existing rack It can be attached to existing racks without
  • Figure 6 is a perspective view of the base rail and the power transmission unit and the safety bar of the electric exercise assisting apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 7 is a base rail and power of the electric exercise assisting apparatus according to another embodiment of the present invention It is an assembled perspective view of a transmission part and a safety bar.
  • the base rail 350 of the motor assisted exercise device 300 is fixed to the mounting table 340, having a first leg of a U-shaped steel shape ( And a second leg body 352 having a U-shaped steel shape, in which a rail groove 353 for guiding the movement of the safety bar 370 is formed vertically.
  • the motor connecting portion 361 is connected to the drive shaft of the motor 320 for the first time to receive the power of the motor 320 );
  • a weight rail 366 installed in a direction parallel to the belt 362 to guide the movement of the weight 365.
  • Safety bar 370 of the electric exercise assisting device 300 to the vertical movement along the rail groove 353 formed in the base rail 350 to assist the muscle strength movement.
  • the power transmission unit 360 is positioned inside the base rail 350, and the power transmission unit 360 transmits the power generated from the motor 320 to the safety bar 370.
  • the power transmission unit 360 includes a weight 365 and a weight rail 366 in order to offset the external force due to the weight of the safety bar 370 and the movement assistance.
  • the weight weight 365 and the weight rail 366 if the surface on which the safety bar 370 is installed is the front of the power transmission unit 360, it is preferable to be installed on the rear side of the power transmission unit 360. .
  • the base rail 350 of the electric exercise assisting apparatus 300 has a rail groove 353 for guiding the movement of the safety bar 370 perpendicular to the front surface thereof. It is formed in a square tube shape.
  • the motor connecting portion 361 is connected to the drive shaft of the motor 320 to receive the power of the motor for the first time;
  • a ball screw 367 connected vertically to the motor connection part 361 and rotating according to the driving of the motor 320;
  • a ball screw nut 368 positioned on a thread of the ball screw 367 and coupled to the safety bar 370;
  • a rotation support 369 positioned at an upper portion and a lower portion of the ball screw 367 to form a rotation axis of the ball screw 367.
  • Safety bar 370 of the electric exercise assisting device 300 is to vertical movement along the rail groove 353 formed in the base rail 350 to assist the muscle strength movement.
  • the power transmission unit 360 is located inside the base rail 350, and the power transmission unit 360 includes a ball screw 367 and a ball screw nut 368 to screw the power generated from the motor 320. It will be delivered to the safety bar 370 in a manner. Screw type power transmission has the advantage of transmitting power more accurately and precisely.
  • FIG. 8 is an assembled perspective view of the safety bar of the electric exercise assisting apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • the safety bar 370 of the electric exercise assisting apparatus 300 is coupled to the power transmission unit 360 to receive the power of the motor 320 and receive the muscular exercise.
  • the external force is transmitted to the power transmission unit 360 and the motor 320, the upper one side is cut off the safety bar body 371 having a safety bar cap fixing groove 372 is provided;
  • Safety bar cap fixing groove 372 can be attached and detached, but the lower bar bar bar 371 is provided with a bar bar bar fixing groove 374 is seated in the lower barbell bar 21 is used for strength training; and, safety bar 370 Shock absorber is installed on the upper surface of the shock absorber to mitigate the impact generated when the safety bar 370 is in contact with the heavy material used for muscle strength;
  • a release preventing jaw 377 at the end of the safety bar 370 to prevent the barbell rod 21 from falling out of the safety bar 370 and falling down, and the muscular strength using the power of the motor and the power of the motor. Characterized by performing both exercises.
  • the electric exercise assisting apparatus 300 the barbell bar 21 is fixed to the safety bar 370, it is possible to implement and assist the muscle exercise using the load generated by the electric force.
  • the safety bar 370 may serve to assist the strength exercise using heavy materials, and when the barbell rod 21 is fixed to the safety bar 370, the strength bar using the load generated by the electric force may also be implemented and assisted. Will be.
  • the safety bar cap 373 is provided with a safety bar cap latching device 375 so that the safety bar cap 373 can be easily detached from the safety bar body 371.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of a lift function of the motorized exercise assisting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the safety bar 370 of the electric exercise assisting device 300 according to an embodiment of the present invention, the barbell bar 21, so that the barbell bar 21 is not moved on the safety bar 370, 21) further comprises a groove-shaped barbell rod groove (376), characterized in that to perform a lift function to move the heavy material used for strength training to the movement start position for each type of strength training.
  • Lift function of the motorized exercise assisting device 300 shown in Figure 9, ⁇ A> initial weight position- ⁇ B> lift the safety bar- ⁇ C> change the position of the cradle- ⁇ D> can be implemented through the process of descent of the safety bar.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of a lift function of the motorized exercise assisting apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • the cradle 380 of the motor assisted exercise device 300 is fixed to the mounting bracket 380 to the base rail 350 in a locking manner.
  • Barbell rod mounting portion 382 is provided with a mounting groove on which the barbell rod 21 is mounted;
  • Lift function of the electric exercise assisting device 300 the position shown in Figure 10, ⁇ a> change the position to the start position- ⁇ b> barbell rod according to the rise of the safety bar
  • Upward rotation of the negative ⁇ -> raises the barbell to the top of the cradle- ⁇ D> can be carried out through the process of mounting the barbell bar according to the lowering of the safety bar and the downward rotation of the barbell rod mounting.
  • Such a lift function is caused by the difference of the initial position of a heavy object according to the kind of various muscular exercise.
  • FIG 11 is an explanatory diagram showing the operation of the second sensor of the motor assisted motion assist device according to the embodiment of the present invention.
  • the second sensor 312 of the motor assisted exercise device 300 is fixed to the safety bar 370, and the upper side of the safety bar 370 is an object. Sensing to approach, when the safety bar 370 is moved to the upper side of the safety bar 370 approaches the object, it characterized in that the moving speed of the safety bar 370 is reduced.
  • the second sensor 312 of the electric exercise assisting apparatus 300 when the safety bar 370 is moved so that the upper side of the safety bar 370 comes into contact with the object Reduce the impact caused.
  • the deceleration of the safety bar 370 by the second sensor 312 may be more decelerated later than the initial deceleration.
  • the present invention essentially aims to reduce the heterogeneity that occurs when assisting muscular exercise with electric power.
  • this heterogeneity occurs when the electric device directly contacts the exercise device that the user or the user uses.
  • the first contact occurs, the first external stimulus causes the greatest heterogeneity.
  • the second sensor 312 of the electric exercise assisting device 300 according to an embodiment of the present invention, for this reason, is installed for the purpose of reducing the heterogeneity generated when the exercise assisting device is in direct contact with the user. will be.
  • the motor assisted exercise device comprising a first sensor and a second sensor; A motor driven by a control signal to generate an external force; Based on the user information and the exercise intensity, the number of exercise and the speed of the motion detected by the first sensor, and the encoder signal, the calculated values for the exercise assist time, the exercise assist intensity, and the exercise assist position are obtained by correcting the driving friction in the exercise assist device.
  • Micom A mount detachable to a vertical frame of a rack used for strength exercise; A base rail for guiding the movement of the safety bar; A power transmission unit for transmitting the power of the motor to the safety bar; Safety bar is to act on the external force required for exercise assistance and exercise, the bar bar can be attached and detached for strength training; And a cradle for mounting a weight used for strength training at the start position, which can be installed in a rack for weight training, and is suitable for a sensitive reaction exhibited by a tired muscle. It can be seen that the basic technical idea is to provide an exercise assisting device that can perform and assist all the strength exercise using the load generated by

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Abstract

본 발명은 전자제어에 의해 구동되는 모터로 근력운동을 보조하는 운동보조장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 전동식 운동보조장치는, 제1센서와 제2센서를 포함하는 센서; 제어신호에 의해 구동되어 외력을 발생시키는 모터; 사용자 정보 및 운동 강도와, 제1센서에서 검출된 운동 횟수 및 운동 속도와, 엔코더신호에 따라, 운동 보조 시점 및 운동 보조 강도 및 운동 보조 위치에 대한 계산값을 운동보조장치 내의 구동 마찰력을 보정하여 도출하는 마이컴; 근력운동에 사용되는 랙(Rack)의 수직 프레임에 탈부착되는 장착대; 안전바의 이동을 안내하는 베이스레일; 모터의 동력을 안전바에 전달시키는 동력전달부; 운동 보조 및 운동에 소요되는 외력을 작용시키게 되되, 근력운동을 위한 바벨봉의 탈부착이 가능한 안전바; 및 근력운동에 사용되는 중량물을 운동 시작 위치에 거치시키는 거치대를 포함하는 것이다.

Description

전동식 운동보조장치
본 발명은 근력 운동을 보조하는 운동보조장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 전자제어에 의해 구동되는 모터로 근력 운동을 보조하는 운동보조장치에 관한 것이다.
웨이트 트레이닝(Weight Traning)은 대표적 무산소 운동으로써, 중량물을 들어올려 근육에 자극을 주어 근력을 강화시키는 운동이다. 건강과 몸매에 대한 관심이 높아짐에 따라 웨이트 트레이닝의 인기도 높아지고 있는 추세이다.
웨이트 트레이닝을 하기 위해서는 바벨봉 및 바벨원판 및 덤벨 등의 중량물이 필요하다. 보다 체계적인 트레이닝을 위해서는 상기 중량물들을 무게별로 보관할 수 있고, 상기 중량물들을 운동 시작 위치에 거치시킬 수 있는 랙(Rack)이 더 필요하게 된다. 상기 랙은 크게 파워랙(Power Rack), 하프랙(Half Rack), 멀티랙(Multi Rack) 등으로 나뉠 수 있는데, 기본적 기능과 구성 자체가 단순한 물품이기 때문에 종류별로 형상이 약간씩 상이하나 전체적 기능과 구성은 대동소이하다. 그러나 상기 랙들은 비교적 고가의 물품이고, 고장 등의 문제가 거의 발생하지 않기 때문에 한번 설치시 오랜기간 동안 사용되게 된다.
종래, 웨이트 트레이닝 등의 근력운동을 전동식으로 보조하거나 시행시키는 기술들이 다수 개시되어 있다. 종래 기술들은 웨이트 트레이닝을 위한 랙과 유사한 외관 및 하우징을 바탕으로 그 내외부에 부가적 요소를 더해 구성된다. 그러나 상기한 바와 같이 웨이트 트레이닝을 위한 랙은 고가이고 오랜 기간 동안 사용되는 특성이 있다. 근력운동을 전동식으로 보조받기 위해서는 기존의 랙을 상기 기술이 적용된 기구로 대체해야 해서 비용적 문제가 발생하게 된다.
또한, 웨이트 트레이닝 등의 근력운동은 계속적으로 근육에 자극을 주어 근육이 피로한 상태로 운동을 지속해야 운동의 효과를 볼 수 있는데, 피로가 누적된 근육은 미세한 외력의 변화에도 민감하게 반응하게 된다. 따라서 전동식 보조기구에서 전해지는 외력의 미세한 강도에 따라 운동의 효과가 증대되거나 반감될 수 있는 것이다. 그러나 종래의 기술들은 외부 센서를 통한 정보만을 수용하는 단순한 알고리즘을 적용시켜, 운동에 의해 발생되는 반력에 대한 정보 및 장치 자체에서 발생되는 마찰력 등의 미세한 힘의 변화는 고려하지 않기 때문에, 피로한 상태의 근육이 나타내는 민감한 반응에 적합한 트레이닝 보조 시스템은 제공하지 못하고 있다.
또한, 종래의 기술은 중량물을 이용한 근력운동이나, 전동력에 의해 발생한 부하를 이용한 근력운동 중 하나의 기능만을 위해 개발되어 있어서, 두 종류의 운동을 동시에 수행할 수 있는 운동보조기구는 없는 실정이다.
본 발명의 일 측면은, 웨이트 트레이닝을 위한 랙에 부가해 설치시킬 수 있는 전동식 운동보조장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 측면은, 피로한 상태의 근육이 나타내는 민감한 반응에 적합한 전동식 운동보조장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 측면은, 중량물을 이용한 근력운동과 전동력에 의해 발생한 부하를 이용한 근력운동을 모두 시행 및 보조할 수 있는 전동식 운동보조장치를 제공하는 것에 있다.
모터에 의해 구동하여 운동을 보조하는 안전바가 구비되어, 근력운동을 보조하는 운동보조장치에 있어서, 본 발명의 실시예에 따른 전동식 운동보조장치는, 운동 횟수 및 운동 속도를 감지하는 제1센서와 안전바가 물체에 접근하는 것을 감지하는 제2센서를 포함하는 센서; 제어신호에 의해 구동되어 외력을 발생시키고, 엔코더신호를 송출시키는 모터; 사용자 정보 및 운동 강도와, 제1센서에서 검출된 운동 횟수 및 운동 속도와, 엔코더신호에 따라, 운동 보조 시점 및 운동 보조 강도 및 운동 보조 위치에 대한 계산값을 운동보조장치 내의 구동 마찰력을 보정하여 도출하고, 계산값에 따라 모터에서 발생시킬 외력치를 산출하여, 모터로 제어신호를 송출시키는 마이컴; 근력운동에 사용되는 랙(Rack)의 수직 프레임에 탈부착되는 장착대; 장착대에 평행으로 고정되되, 안전바의 이동을 안내하는 베이스레일; 베이스레일의 내부에 위치되되, 모터의 동력을 안전바에 전달시키는 동력전달부; 모터에서 발생한 동력을 전달받아, 운동 보조 및 운동에 소요되는 외력을 작용시키게 되되, 근력운동을 위한 바벨봉의 탈부착이 가능한 안전바; 및 장착대 내지 베이스레일에 걸림방식으로 고정되되, 근력운동에 사용되는 중량물을 운동 시작 위치에 거치시키는 거치대를 포함하는 것이다.
또한, 본 발명의 하나의 실시 양태에 따른 전동식 운동보조장치의 장착대는, 근력운동에 사용되는 랙(Rack)의 수직 프레임을 통과하여 설치되는 막대형상의 장착핀; 장착핀에 걸리는 제1걸림홈과, 거치대가 걸리는 거치대걸림홈이 구비되는, ㄷ자 형강의 형상의 제1장착대; 베이스레일이 고정되되, 장착핀에 걸리는 제2걸림홈이 구비되는 ㄷ자 형강의 형상의 제2장착대를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시 양태에 따른 전동식 운동보조장치의 베이스레일은, 안전바의 이동을 안내하는 레일홈이 전면에 수직으로 형성되는, 사각관 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시 양태에 따른 전동식 운동보조장치의 동력전달부는, 모터의 구동축이 연결되어 모터의 동력을 최초로 수용하게 되는 모터연결부; 모터연결부에 전달된 동력을 안전바에 전달시키는 벨트; 벨트상에 고정되고, 안전바와 결합되는 안전바연결부; 벨트의 상부 및 하부에 위치하여, 벨트의 구동을 안정화시키는 풀리; 벨트상에 고정되고, 자중(自重)으로 인해 안전바의 무게 및 운동보조로 인한 외력을 상쇄시켜 벨트 및 모터의 구동을 원활하게 하는 무게추; 및 무게추의 이동을 안내하기 위해 벨트와 평행한 방향으로 설치되는 무게추레일을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시 양태에 따른 전동식 운동보조장치의 동력전달부는, 모터의 구동축이 연결되어 모터의 동력을 최초로 수용하게 되는 모터연결부; 모터연결부에 수직으로 연결되어 모터의 구동에 따라 회전하게 되는 볼스크류; 볼스크류의 나사산 상에 위치되고, 안전바와 결합되는 볼스크류너트; 및 볼스크류의 상부 및 하부에 위치하여, 볼스크류의 회전축을 형성시키는 회전서포트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시 양태에 따른 전동식 운동보조장치의 안전바는, 동력전달부에 결합되어 모터의 동력을 전달받고 근력운동으로 인한 외력을 동력전달부 및 모터로 전달시키되, 상부 일측면이 절개되어 안전바캡고정홈이 구비되는, 사각관 형상의 안전바본체; 안전바캡고정홈에 탈부착이 가능하되, 하부에 근력운동에 이용되는 바벨봉이 안착되는 바벨봉고정홈이 구비되는 안전바캡; 및 안전바의 상부면에 설치되되, 안전바가 근력운동에 이용되는 중량물에 접촉할 시 발생하는 충격을 완화시키는 충격완화재를, 포함하여, 중량물을 이용한 근력운동 및 모터의 동력을 이용한 근력운동, 모두를 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시 양태에 따른 전동식 운동보조장치의 안전바는, 바벨봉이 안전바 상에서 이동되지 않도록, 바벨봉이 걸리는 홈형상의 바벨봉거치홈;을, 더 포함하여, 근력운동에 이용되는 중량물을 근력운동의 종류별 운동시작위치로 이동시키는, 리프트 기능을 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시 양태에 따른 전동식 운동보조장치의 거치대는, 장착대 내지 베이스레일에 거치대를 걸림방식으로 고정시키는 프레임고정부;와, 바벨봉이 거치되는 홈이 구비되는 바벨봉거치부;와, 프레임고정부에서 바벨봉거치부를 수직방향으로 회전시키되, 상부방향으로는 회전이 가능하고 하부방향으로는 힌지걸림턱에 의해 회전이 제한되는 일방향힌지를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시 양태에 따른 전동식 운동보조장치의 제2센서는, 안전바에 고정되어, 안전바의 상측면이 물체에 접근하는 것을 감지하여, 안전바가 이동되어 안전바의 상측면이 물체에 접근하게 될 시, 안전바의 이동속도를 저감시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시 양태에 따른 전동식 운동보조장치의 마이컴은, 중량물을 이용한 근력운동을 보조하기 위하여, 모터에서 발생시킬 외력치를 산출할 뿐만 아니라, 안전바본체와 안전바캡 사이에 바벨봉을 안착시켜 고정시킨 후 모터의 동력에 의해 근력운동을 위한 부하를 바벨봉에 생성시켜 수행되는 근력운동을 보조하기 위해서도, 모터에서 발생시킬 외력치를 산출하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 전동식 운동보조장치는, 웨이트 트레이닝을 위한 랙에 부가해 설치시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 전동식 운동보조장치는, 피로한 상태의 근육이 나타내는 민감한 반응에 적합하게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 전동식 운동보조장치는, 중량물을 이용한 근력운동과 전동력에 의해 발생한 부하를 이용한 근력운동을 모두 시행 및 보조할 수 있게 된다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 운동보조장치가 근력운동용 랙(Rack)에 부착된 것을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동식 운동보조장치가 근력운동용 랙(Rack)에 부착된 것을 나타낸 사시도이다.
도 3은는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 운동보조장치의 조립 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동식 운동보조장치의 조립 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전동식 운동보조장치의 장착대의 조립 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 운동보조장치의 베이스레일 및 동력전달부 및 안전바의 조립 사시도이다.
도 7은는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동식 운동보조장치의 베이스레일 및 동력전달부 및 안전바의 조립 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 운동보조장치의 안전바의 조립 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 운동보조장치의 리프트 기능의 설명도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동식 운동보조장치의 리프트 기능의 설명도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 운동보조장치의 제2센서의 작동을 나타낸 설명도이다.
본 발명의 실시예를 설명하기에 앞서, 본 발명은 청구범위에 기재된 범위에서 이하의 실시예에 대한 다양한 변경과 변형 및 구성 요소의 부가가 가능하고, 이하에서 설명하는 실시예는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명은 그 청구범위에 기재한 범위에 포함되는 모든 변경과 변형, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 한 개 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 운동보조장치가 근력운동용 랙(Rack)에 부착된 것을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동식 운동보조장치가 근력운동용 랙(Rack)에 부착된 것을 나타낸 사시도이다.
도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전동식 운동보조장치(300)는, 근력운동에 사용되는 랙(10)의 수직 프레임에 부착이 가능하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 운동보조장치의 조립 사시도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동식 운동보조장치의 조립 사시도이다.
도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전동식 운동보조장치(300)는, 운동 횟수 및 운동 속도를 감지하는 제1센서(311)와 안전바가 물체에 접근하는 것을 감지하는 제2센서(312)를 포함하는 센서(310); 제어신호에 의해 구동되어 외력을 발생시키고, 엔코더신호를 송출시키는 모터(320); 사용자 정보 및 운동 강도, 제1센서(311)에서 검출된 운동 횟수 및 운동 속도, 엔코더신호에 따라 운동 보조 시점 및 운동 보조 강도 및 운동 보조 위치에 대한 계산값을 운동보조장치 내의 구동 마찰력을 보정하여 도출하고, 계산값에 따라 모터(320)에서 발생시킬 외력치를 산출하여, 모터(320)로 제어신호를 송출시키는 마이컴(미도시); 근력운동에 사용되는 랙(10)의 수직 프레임에 탈부착되는 장착대(340); 장착대(340)에 평행으로 고정되되, 안전바(370)의 이동을 안내하는 베이스레일(350); 베이스레일(350)의 내부에 위치되되, 모터(320)의 동력을 안전바(370)에 전달시키는 동력전달부(360); 모터(320)에서 발생한 동력을 전달받아, 운동 보조 및 운동에 소요되는 외력을 작용시키게 되되, 근력운동을 위한 바벨봉(21)의 탈부착이 가능한 안전바(370); 및 장착대(340) 내지 베이스레일(350)에 걸림방식으로 고정되되, 근력운동에 사용되는 중량물을 운동 시작 위치에 거치시키는 거치대(380)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 전동식 운동보조장치(300)는, 모터(320)에 의한 전동력을 전달받은 안전바(370)를 통하여 근력운동을 보조하는 것이 가능하게 된다.
마이컴은 운동 횟수 및 운동 속도를 감지하는 제1센서(311)의 신호와, 모터(320)에서 송출되는 엔코더신호와, 사용자 정보 및 운동 강도를 입력받는다. 센서로부터의 신호만을 수신하는 경우보다 다양하고 자세한 운동 상황에 관한 정보를 수신함으로써, 마이컴은 운동상황에 대해 보다 정확하고 자세하게 인지할 수 있게 된다. 로드셀과 같은 부가적인 센싱 장치를 배제하고 모터(320)에 내장된 엔코더를 이용함으로써, 부가적인 장치를 줄일 수 있고 운동상황에 대한 즉시적인 파악이 가능하다.
그리고 마이컴은 운동보조장치 내의 구동 마찰력을 보정하여 운동 보조 시점 및 운동 보조 강도 및 운동 보조 위치에 대한 계산값을 도출시킨다. 모터(320)와 동력전달부(360) 내부에서 발생하는 마찰력은 운동에 소요되는 근력이나 모터(320)에서 발생되는 전동력에 비해 작은 량이지만, 근육이 극도로 피로해진 상태에서 운동효과에 미치는 영향은 상당하다 할 수 있다. 특히 운동이란 취미활동이기 때문에 운동의 효과도 중요하거니와, 운동을 시행할 때의 기분 또한 매우 중요하다. 작은 보조력의 차이로 인해 보조장치에 대한 이질감이 발생한다면, 장치의 효용은 매우 떨어질 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 전동식 운동보조장치의 마이컴은, 엔코더의 신호를 바탕으로 SMCSPO(Sliding Mode Control with Sliding Perturbation Observer) 알고리즘을 이용하여 섭동값을 산출하고, 산출된 섭동값에서 구동 마찰력을 감하여 외력을 산출하고, 산출된 외력을 저역통과필터를 적용하여 오차를 해소한 최종 외력 추종값을 산출하는 단계를 거쳐, 보다 정확한 보조 외력의 크기와 보다 적절한 보조 시점 및 보조 위치를 결정하게 된다. 따라서 본 발명의 실시예에 전동력에 의한 운동보조는 사용자의 운동상황에 부합하게 되어, 운동효과는 배가되고 보조장치로 인한 이질감은 저감되게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 전동식 운동보조장치의 마이컴은, 중량물을 이용한 근력운동을 보조하기 위하여, 모터(320)에서 발생시킬 외력치를 산출할 뿐만 아니라, 안전바(370)에 바벨봉(21)을 안착시켜 고정시킨 후 모터(320)의 동력에 의해 근력운동을 위한 부하를 바벨봉(21)에 생성시켜 수행되는 근력운동을 보조하기 위해서도, 모터(320)에서 발생시킬 외력치를 산출하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 전동식 운동보조장치는, 중량물을 이용한 근력운동과 전동력에 의해 발생한 부하를 이용한 근력운동을 모두 시행 및 보조할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전동식 운동보조장치의 장착대의 조립 사시도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전동식 운동보조장치(300)의 장착대(340)는, 근력운동에 사용되는 랙(10)의 수직 프레임을 통과하여 설치되는 막대형상의 장착핀(341);과, 장착핀(341)에 걸리는 제1걸림홈(343)과, 거치대(380)가 걸리는 거치대걸림홈(344)이 구비되는, ㄷ자 형강의 형상의 제1장착대(342);와, 베이스레일(350)이 고정되되, 장착핀(341)에 걸리는 제2걸림홈(346)이 구비되는, ㄷ자 형강의 형상의 제2장착대(345);를,포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 전동식 운동보조장치는, 근력운동에 사용되는 랙(10)의 수직 프레임에 장착핀(341)이 통과될 구멍을 천공하기만 하면, 기존의 랙의 종류에 상관없이 기존의 랙에 부착이 가능하게 된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 운동보조장치의 베이스레일 및 동력전달부 및 안전바의 조립 사시도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동식 운동보조장치의 베이스레일 및 동력전달부 및 안전바의 조립 사시도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 운동보조장치(300)의 베이스레일(350)은, 장착대(340)에 고정되는, ㄷ자 형강의 형상의 제1레일본체(351);와, 안전바(370)의 이동을 안내하는 레일홈(353)이 수직으로 형성되는, ㄷ자 형강의 형상의 제2레일본체(352);를, 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 운동보조장치(300)의 동력전달부(360)는, 모터(320)의 구동축이 연결되어 모터(320)의 동력을 최초로 수용하게 되는 모터연결부(361); 모터연결부(361)에 전달된 동력을 안전바(370)에 전달시키는 벨트(362); 벨트(362)상에 고정되고, 안전바(370)와 결합되는 안전바연결부(363); 벨트(362)의 상부 및 하부에 위치하여, 벨트의 구동을 안정화시키는 풀리(364); 벨트(362)상에 고정되고, 자중(自重)으로 인해 안전바(370)의 무게 및 운동보조로 인한 외력을 상쇄시켜 벨트(362) 및 모터(320)의 구동을 원활하게 하는 무게추(365); 및 무게추(365)의 이동을 안내하기 위해 벨트(362)와 평행한 방향으로 설치되는 무게추레일(366)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 운동보조장치(300)의 안전바(370)는 베이스레일(350)에 형성된 레일홈(353)를 따라 수직운동을 하며 근력운동을 보조하게 된다. 베이스레일(350)의 내부에는 동력전달부(360)가 위치하는데, 동력전달부(360)는 모터(320)에서 발생한 동력을 안전바(370)로 전달시키게 된다. 또 동력전달부(360)는 안전바(370)의 무게 및 운동보조로 인한 외력을 상쇄하여 구동을 원활히 하기 위해, 무게추(365)와 무게추레일(366)을 포함한다. 무게추(365)와 무게추레일(366)은, 안전바(370)가 설치되는 면을 동력전달부(360)의 전면이라고 한다면, 동력전달부(360)의 후면측에 설치되는 것이 바람직하다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동식 운동보조장치(300)의 베이스레일(350)은, 안전바(370)의 이동을 안내하는 레일홈(353)이 전면에 수직으로 형성되는, 사각관 형상으로 형성된다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동식 운동보조장치(300)의 동력전달부(360)는, 모터(320)의 구동축이 연결되어 모터의 동력을 최초로 수용하게 되는 모터연결부(361); 모터연결부(361)에 수직으로 연결되어 모터(320)의 구동에 따라 회전하게 되는 볼스크류(367); 볼스크류(367)의 나사산 상에 위치되고, 안전바(370)와 결합되는 볼스크류너트(368); 및 볼스크류(367)의 상부 및 하부에 위치하여, 볼스크류(367)의 회전축을 형성시키는 회전서포트(369)를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전동식 운동보조장치(300)의 안전바(370)는 베이스레일(350)에 형성된 레일홈(353)를 따라 수직운동을 하며 근력운동을 보조하게 된다. 베이스레일(350)의 내부에는 동력전달부(360)가 위치하는데, 동력전달부(360)는 볼스크류(367)와 볼스크류너트(368)를 포함하여, 모터(320)에서 발생한 동력을 스크류 방식으로 안전바(370)로 전달시키게 된다. 스크류 방식의 동력전달은 보다 정확하고 정밀하게 동력을 전달시킬 수 있는 장점이 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 운동보조장치의 안전바의 조립 사시도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전동식 운동보조장치(300)의 안전바(370)는, 동력전달부(360)에 결합되어 모터(320)의 동력을 전달받고 근력운동으로 인한 외력을 동력전달부(360) 및 모터(320)로 전달시키되, 상부 일측면이 절개되어 안전바캡고정홈(372)이 구비되는 사각관 형상의 안전바본체(371); 안전바캡고정홈(372)에 탈부착이 가능하되, 하부에 근력운동에 이용되는 바벨봉(21)이 안착되는 바벨봉고정홈(374)이 구비되는 안전바캡(373);과, 안전바(370)의 상부면에 설치되되, 안전바(370)가 근력운동에 이용되는 중량물에 접촉할 시 발생하는 충격을 완화시키는 충격완화재; 및 안전바(370)의 말단에 바벨봉(21)이 안전바(370) 밖으로 이탈하여 추락하는 것을 방지하기 위한 이탈방지턱(377)을 포함하여, 중량물을 이용한 근력운동 및 모터의 동력을 이용한 근력운동 모두를 수행하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 전동식 운동보조장치(300)는, 안전바(370)에 바벨봉(21)이 고정되어, 전동력에 의해 발생한 부하를 이용한 근력운동을 시행 및 보조할 수 있게 된다. 안전바(370)는 중량물을 이용한 근력운동을 보조하는 역할을 수행할 수도 있고, 안전바(370)에 바벨봉(21)이 고정되면 전동력에 의해 발생한 부하를 이용한 근력운동 또한 시행 및 보조할 수 있게 되는 것이다. 안전바캡(373)에는 안전바캡걸림장치(375)가 구비되어 안전바본체(371)에서 안전바캡(373)을 손쉽게 탈착시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 운동보조장치의 리프트 기능의 설명도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 운동보조장치(300)의 안전바(370)는, 바벨봉(21)이 안전바(370) 상에서 이동되지 않도록, 바벨봉(21)이 걸리는 홈형상의 바벨봉거치홈(376)을 더 포함하여, 근력운동에 이용되는 중량물을 근력운동의 종류별 운동시작위치로 이동시키는 리프트 기능을 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 운동보조장치(300)의 리프트 기능은, 도 9에 도시된, <A> 초기 중량물 위치 - <B> 안전바의 상승 - <C> 거치대의 위치변경 - <D> 안전바의 하강의 과정을 거쳐 실시될 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동식 운동보조장치의 리프트 기능의 설명도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전동식 운동보조장치(300)의 거치대(380)는, 장착대(340) 내지 베이스레일(350)에 거치대(380)를 걸림방식으로 고정시키는 프레임고정부(381); 바벨봉(21)이 거치되는 거치홈이 구비되는 바벨봉거치부(382); 및 프레임고정부(381)에서 바벨봉거치부(382)를 수직방향으로 회전시키되, 상부방향으로는 회전이 가능하고 하부방향으로는 힌지걸림턱에 의해 회전이 제한되는 일방향힌지(383)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전동식 운동보조장치(300)의 리프트 기능은, 도 10에 도시된, <가> 거치대를 운동시작 위치로 위치변경 - <나> 안전바의 상승에 따른 바벨봉거치부의 상방향 회전 - <다> 거치대의 상부로 바벨봉을 상승시킴 - <라> 안전바의 하강 및 바벨봉거치부의 하방향 회전 제한에 따른 바벨봉의 거치의 과정을 거쳐 실시될 수 있다.
이와 같은 리프트 기능은, 각종 근력 운동의 종류에 따라 중량물의 초기 위치가 상이한 점에 기인하게 된다. 예를 들면, 벤치 프레스는 허리 높이에 중량물이 거치된 상태에서 운동을 시작하는 것이 유리하고, 스쿼트는 어께 높이에 중량물이 거치된 상태에서 운동을 시작하는 것이 유리하다. 혼자서 운동시작 위치에 중량물을 이동시키는 것은 힘들고 복잡한 과정을 거쳐야 하기 때문에 전동력으로 중량물을 이동시키는 것은 운동의 종류를 전환할 때 운동의 효율을 증진시키게 된다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 운동보조장치의 제2센서의 작동을 나타낸 설명도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전동식 운동보조장치(300)의 제2센서(312)는, 안전바(370)에 고정되어, 안전바(370)의 상측면이 물체에 접근하는 것을 감지하여, 안전바(370)가 이동되어 안전바(370)의 상측면이 물체에 접근하게 될 때, 안전바(370)의 이동속도를 저감시키는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 전동식 운동보조장치(300)의 제2센서(312)는, 안전바(370)가 이동되어 안전바(370)의 상측면이 물체와 접촉하게 될 때 접촉으로 인한 충격을 저감시키게 된다. 제2센서(312)에 의한 안전바(370)의 감속은 감속 초기보다 감속 후기에 더 많은 감속이 이루어지는 것이 바람직할 것이다.
본 발명은 본질적으로 근력운동을 전동력으로 보조할 때 발생하는 이질감을 감소시키 위한 목적을 갖는다. 그런데 이러한 이질감은 전동장치가 사용자 혹은 사용자가 이용하고 있는 운동기구에 직접적으로 접촉할 때 발생하게 된다. 특히 최초 접촉이 일어나는 시점은 최초의 외부 자극으로 가장 큰 이질감을 일으키게 된다. 본 발명의 실시예에 따른 전동식 운동보조장치(300)의 제2센서(312)는, 이러한 이유에 기인하여, 운동보조장치가 사용자와 직접적으로 접촉할 때 발생하는 이질감을 줄이기 위한 목적으로 설치되는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전동식 운동보조장치는, 제1센서와 제2센서를 포함하는 센서; 제어신호에 의해 구동되어 외력을 발생시키는 모터; 사용자 정보 및 운동 강도와, 제1센서에서 검출된 운동 횟수 및 운동 속도와, 엔코더신호에 따라 운동 보조 시점 및 운동 보조 강도 및 운동 보조 위치에 대한 계산값을 운동보조장치 내의 구동 마찰력을 보정하여 도출하는 마이컴; 근력운동에 사용되는 랙(Rack)의 수직 프레임에 탈부착되는 장착대; 안전바의 이동을 안내하는 베이스레일; 모터의 동력을 안전바에 전달시키는 동력전달부; 운동 보조 및 운동에 소요되는 외력을 작용시키게 되되, 근력운동을 위한 바벨봉의 탈부착이 가능한 안전바; 및 근력운동에 사용되는 중량물을 운동 시작 위치에 거치시키는 거치대를 포함하여, 웨이트 트레이닝을 위한 랙에 부가해 설치시키는 것이 가능하고 피로한 상태의 근육이 나타내는 민감한 반응에 적합하며 중량물을 이용한 근력운동과 전동력에 의해 발생한 부하를 이용한 근력운동을 모두 시행 및 보조할 수 있는 운동보조장치를 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (8)

  1. 모터에 의해 구동하여 운동을 보조하는 안전바가 구비되어, 근력운동을 보조하는 운동보조장치에 있어서,
    운동 횟수 및 운동 속도를 감지하는 제1센서와, 상기 안전바가 물체에 접근하는 것을 감지하는 제2센서를 포함하는 센서;
    제어신호에 의해 구동되어 외력을 발생시키고, 엔코더신호를 송출시키는 모터;
    사용자 정보 및 운동 강도와, 상기 제1센서에서 검출된 운동 횟수 및 운동 속도와, 상기 엔코더신호에 따라, 운동 보조 시점 및 운동 보조 강도 및 운동 보조 위치에 대한 계산값을 상기 운동보조장치 내의 구동 마찰력을 보정하여 도출하고, 상기 계산값에 따라 상기 모터에서 발생시킬 외력치를 산출하여, 상기 모터로 상기 제어신호를 송출시키는 마이컴;
    근력운동에 사용되는 랙(Rack)의 수직 프레임에 탈부착되는 장착대;
    상기 장착대에 평행으로 고정되되, 안전바의 이동을 안내하는 베이스레일;
    상기 베이스레일의 내부에 위치되되, 상기 모터의 동력을 상기 안전바에 전달시키는 동력전달부;
    상기 모터에서 발생한 동력을 전달받아, 운동 보조 및 운동에 소요되는 외력을 작용시키게 되되, 근력운동을 위한 바벨봉의 탈부착이 가능한 상기 안전바; 및
    상기 장착대 내지 상기 베이스레일에 걸림방식으로 고정되되, 근력운동에 사용되는 중량물을 운동 시작 위치에 거치시키는 거치대
    를 포함하되,
    상기 장착대는, 근력운동에 사용되는 상기 랙(Rack)의 상기 수직 프레임을 통과하여 설치되는 막대형상의 장착핀, 상기 장착핀에 걸리는 제1걸림홈, 상기 거치대가 걸리는 거치대걸림홈이 구비되는 ㄷ자 형강의 형상의 제1장착대, 및 상기 베이스레일이 고정되되 상기 장착핀에 걸리는 제2걸림홈이 구비되는 ㄷ자 형강의 형상의 제2 장착대를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 운동보조장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 베이스레일은 상기 안전바의 이동을 안내하는 레일홈이 전면에 수직으로 형성되는, 사각관 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전동식 운동보조장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 동력전달부는, 상기 모터의 구동축이 연결되어 상기 모터의 동력을 최초로 수용하게 되는 모터연결부, 상기 모터연결부에 전달된 동력을 상기 안전바에 전달시키는 벨트, 상기 벨트상에 고정되고 상기 안전바와 결합되는 안전바 연결부, 상기 벨트의 상부 및 하부에 위치하여 상기 벨트의 구동을 안정화시키는 풀리, 상기 벨트 상에 고정되고 자중(自重)으로 인해 상기 안전바의 무게 및 운동보조로 인한 외력을 상쇄시켜 상기 벨트 및 상기 모터의 구동을 원활하게 하는 무게추, 및 상기 무게추의 이동을 안내하기 위해 상기 벨트와 평행한 방향으로 설치되는 무게추레일을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 운동보조장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 동력전달부는, 상기 모터의 구동축이 연결되어 상기 모터의 동력을 최초로 수용하게 되는 모터연결부, 상기 모터연결부에 수직으로 연결되어 상기 모터의 구동에 따라 회전하게 되는 볼스크류, 상기 볼스크류의 나사산 상에 위치되고, 상기 안전바와 결합되는 볼스크류너트, 및 상기 볼스크류의 상부 및 하부에 위치하여 상기 볼스크류의 회전축을 형성시키는 회전서포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 운동보조장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 안전바는,
    상기 동력전달부에 결합되어 상기 모터의 동력을 전달받고 근력운동으로 인한 외력을 상기 동력전달부 및 상기 모터로 전달시키되, 상부 일측면이 절개되어 안전바캡고정홈이 구비되는, 사각관 형상의 안전바본체;
    상기 안전바캡고정홈에 탈부착이 가능하되, 하부에 근력운동에 이용되는 상기 바벨봉이 안착되는 바벨봉고정홈이 구비되는 안전바캡; 및
    상기 안전바의 상부면에 설치되되, 상기 안전바가 근력운동에 이용되는 중량물에 접촉할 시 발생하는 충격을 완화시키는 충격완화재
    를 포함하여 중량물을 이용한 근력운동 및 모터의 동력을 이용한 근력운동 모두를 수행하고,
    상기 바벨봉이 상기 안전바 상에서 이동되지 않도록, 상기 바벨봉이 걸리는 홈형상의 바벨봉거치홈을 더 포함하여, 근력운동에 이용되는 중량물을 근력운동의 종류별 운동시작위치로 이동시키는, 리프트 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 전동식 운동보조장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 거치대는, 상기 장착대 내지 상기 베이스레일에 상기 거치대를 걸림방식으로 고정시키는 프레임고정부, 상기 바벨봉이 거치되는 홈이 구비되는 바벨봉거치부, 및 상기 프레임고정부에서 상기 바벨봉거치부를 수직방향으로 회전시키되, 상부방향으로는 회전이 가능하고 하부방향으로는 힌지걸림턱에 의해 회전이 제한되는 일방향힌지를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 운동보조장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2센서는, 상기 안전바에 고정되어 상기 안전바의 상측면이 물체에 접근하는 것을 감지하여, 상기 안전바가 이동되어 상기 안전바의 상측면이 물체에 접근하게 될 시, 상기 안전바의 이동속도를 저감시키는 것을 특징으로 하는 전동식 운동보조장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 마이컴은, 중량물을 이용한 근력운동을 보조하기 위하여, 상기 모터에서 발생시킬 상기 외력치를 산출할 뿐만 아니라, 상기 안전바본체와 상기 안전바캡 사이에 상기 바벨봉을 안착시켜 고정시킨 후 상기 모터의 동력에 의해 근력운동을 위한 부하를 상기 바벨봉에 생성시켜 수행되는 근력운동을 보조하기 위해서도, 상기 모터에서 발생시킬 상기 외력치를 산출하는 것을 특징으로 하는 전동식 운동보조장치.
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