WO2020234228A1 - Appareil d'exercice physique - Google Patents

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WO2020234228A1
WO2020234228A1 PCT/EP2020/063789 EP2020063789W WO2020234228A1 WO 2020234228 A1 WO2020234228 A1 WO 2020234228A1 EP 2020063789 W EP2020063789 W EP 2020063789W WO 2020234228 A1 WO2020234228 A1 WO 2020234228A1
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WO
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user
generator
cable
storage system
electrical energy
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Application number
PCT/EP2020/063789
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Inventor
Cyril GIOVALE
Original Assignee
Mescirowing Holding
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    • A63B2230/06—Measuring physiological parameters of the user heartbeat characteristics, e.g. ECG, blood pressure modulations heartbeat rate only
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Definitions

  • the present invention relates to the field of physical exercise devices, in particular those comprising a traction cable.
  • Application WO 2016/156590 describes a static bicycle comprising a system for converting mechanical energy into electrical energy as well as a system for storing the electrical energy produced.
  • This bike also features a control system configured to increase pedaling resistance when the pedals are at half height, to mimic the feeling of being on a real bike.
  • the invention aims to further improve physical exercise apparatus and to provide an apparatus that is both efficient and compact, overcoming all or part of the aforementioned drawbacks.
  • the invention achieves this goal by means of a physical exercise apparatus comprising:
  • a traction cable intended to be set in motion by a user
  • a cable return spring
  • an electric generator driven by the movement of the cable, an electric energy storage system,
  • a switching system to connect the generator selectively to the storage system and / or to the dissipation system, at the choice of
  • the device allows you to exercise while powering the storage system.
  • the stored electrical energy can then be used to power other equipment, or for the device's own operation, as detailed below.
  • the return spring allows the cable to be returned after the user has pulled on it, allowing it to string together several pulling movements in a row. This spring also enables the cable to be wound up and held inside the device in the rest position.
  • the mechanical resistance opposed to G user is obtained by the spring and the electric generator, the mechanical braking torque resulting from the generator drive being adjustable.
  • the user can choose the mode of use of the apparatus, depending for example on the exercises to be performed and on the need or not to store electrical energy.
  • the switching system is for example controlled by a three-position selector.
  • the generator offers no significant mechanical resistance, the electrical circuit at the output of the generator for example being open, so that the current delivered by the generator is zero or negligible.
  • the mechanical resistance to user effort is therefore practically, if not totally, linked only to the presence of the tension cable return spring.
  • This mode is particularly useful at the start of a physical exercise session to achieve a warm-up. This mode can also be used for stretching or stretching exercises.
  • the switching system is configured to connect the generator to the electrical energy dissipation system only.
  • the current delivered by the generator is maximum.
  • the resistance that opposes the user's effort is then dependent on the current generated, itself a function of the user's acceleration and / or speed of movement.
  • the value of the user's stress resistance increases with the acceleration and / or speed of the pulling movement.
  • This mode of use is the one with the highest value of resistance to effort. It is therefore the preferred mode when the user wants to exercise their muscles intensely during a physical exercise session.
  • the switching system is configured to connect the generator to the electrical energy storage system only. In this mode, the movement of the cable generates electrical energy, which is stored.
  • User stress resistance may vary with the charge current and / or the charge rate of the storage system. For example, the more the charge rate of the storage system increases, the more the user's stress resistance decreases, as the charge current becomes weaker.
  • the electrical energy dissipation system may include a shunt, directly at the output of the generator or alternatively at the output of a voltage rectifier to which the generator is connected. In the latter case, the rectifier components help dissipate energy in the form of heat.
  • the voltage rectifier comprises at least one diode bridge.
  • the generator is three-phase.
  • the device comprises an internal player for audio and / or video files or a connection to the Internet or to an accessory device connected to the device such as a mobile phone or a tablet, this player or this connection making it possible to broadcast audio or video sports instructions to the user.
  • the internal reader is for example an SD card reader or a USB key.
  • the sports instructions disseminated make it possible to advise the user and / or to motivate him during the session.
  • the user can therefore benefit from the advice of a coach without having to go to a gym or bring in the coach.
  • the device can integrate at least one ancillary electronic device chosen from one or more loudspeakers, a USB power socket, an inverter connected to a particularly international mains socket, a “cigarette lighter” type power socket, a video screen and / or a wireless communication circuit, in particular Bluetooth or WIFI, this equipment being powered by the electrical energy storage system.
  • This ancillary equipment can be powered during a physical exercise session or at any time later, as long as the storage system has the necessary energy.
  • the video screen can be used to indicate the charge rate of the storage system, to show the user's sports performance or to broadcast a video, for example explaining the physical exercise to be performed.
  • the speaker (s) can advantageously be used to broadcast advice from a sports coach to guide and / or motivate the user, during the physical exercise session.
  • the speaker (s) can also broadcast music or any other type of sound.
  • the device can be arranged to communicate with accessory equipment connected to the device, such as a smartphone, a tablet, an internet access point or a smartTV. Communication between the accessory equipment and the device can be done using a wireless communication protocol, including Bluetooth or WiFi. Alternatively, the accessory equipment communicates with the device by means of a physical connection, for example a USB cable.
  • the device may include at least one control circuit arranged to calculate sports magnitudes chosen from power, energy expended, rate of movement and / or heart or respiratory rate.
  • the control circuit is for example based on a microcontroller or microcomputer, and for example is based on a Raspberry Pi card or equivalent.
  • the control circuit is preferably designed to know the voltages at the terminals of each of the phases of the generator. The observation of the phases of the generator makes it possible to know its direction of rotation, therefore to know if the cable is pulled or recalled, and its frequency of rotation, therefore to know the speed at which the cable is pulled, which also makes it possible to calculate the duration of a cycle corresponding to a return trip of the traction cable.
  • This control circuit also makes it possible to maintain the device by measuring the internal temperature of the device and / or by monitoring the evolution of the degradation of the components of the electronic circuit and / or the storage system.
  • the calculated sport values can be transmitted to a remote site where they can be recorded for comparison and analysis of user performance. They can be transmitted, if necessary, in real time to the said site, so that a coach in return motivates the user during the session.
  • the calculated sports sizes can be communicated to the user via accessory equipment connected to the device and / or directly on the aforementioned video screen.
  • the calculated sports values can be recorded on the device and / or the equipment connected to it, and / or on a remote site.
  • the communication, to the user, of the sports values calculated by the control circuit allows him to follow the evolution of his performance over several exercise sessions.
  • This information can be accessible, for example, via a mobile application, which makes it possible to visually represent this development, for example using curve (s).
  • the application may allow G user to share their results with a community of users, if applicable.
  • the physical exercise machine can have two pivoting flaps, movable between two positions:
  • each flap is folded against a shell of the device, and an unfolded position, where each flap is in contact with the floor or a wall, the two pivoting flaps being located on each side of the device and being configured to allow the user to place their feet.
  • the traction cable has a gripping system which is interchangeable.
  • the interchangeability of the grip system allows the user to vary the exercises to work different parts of the body.
  • the gripping system is for example a handle or a strap.
  • the apparatus preferably comprises at least one handle for transporting the apparatus by the user.
  • This handle is used to move the device. This ease of transport is notably possible thanks to the limited weight of the device, the weight of which preferably does not exceed 10 kg.
  • the apparatus may include at least one strap for securing the apparatus to a pole or other support. This possibility of fixing in height makes it possible to carry out other exercises, including in particular movements up and down, allowing for example to strengthen the muscles of the upper back such as the trapezius.
  • Figure 1 shows an example of an apparatus according to the invention, seen from the side
  • Figure 2 shows the device seen from the front along II of Figure 1
  • Figure 3 shows the device seen from above, along III of Figure 1.
  • FIG 4 is a perspective view of the apparatus of Figures 1 to 3,
  • FIG 5 is an exploded view of the components present inside the apparatus of Figures 1 to 4,
  • Figure 6 illustrates an example of sports performance representation on a remote terminal, connected to the device.
  • FIG 7 schematically shows an electrical circuit of the apparatus according to the invention.
  • the device 10 comprises a shell 1 and a base 2.
  • the shell 1 is for example made of plastic or metal, in particular aluminum.
  • the shell 1 may be perforated and have openings 19 as illustrated in Figures 1 and 4.
  • the device 10 is provided with at least one carrying handle 13, present on the shell 1.
  • the weight of the device 10 is between 1 and 15 kg and more preferably between 7 and 10 kg-
  • the base 2 of the device 10 is for example made of metal, to serve as a radiator and to remove the heat produced.
  • the base 2 can be raised, for example by means of runners, to help the heat dissipation.
  • the apparatus 10 may include, as illustrated, two pivoting flaps 14a, 14b which are fixed to the base 2 by means of hinges, and which are located on the sides.
  • the flaps 14a, 14b are able to move from a folded position against the shell 1, to an unfolded position in contact with the ground or a wall, as illustrated in Figures 1 to 4. In the unfolded position, the flaps are located substantially in the same plane as the base 2.
  • the flaps are kept attached to the hull, for example by means of a pair of magnets, one being on the flap, the other on the hull.
  • the device 10 has a user interface 18 on its front face.
  • This user interface 18 can constitute a module which can be fixed in a removable manner by screws, and can be changed.
  • the user interface 18 has a three-position selector 15, which allows you to choose the desired mode of use of the apparatus 10.
  • the user interface 18 may include one or more speakers, a USB socket, a "cigarette lighter” type socket and a video screen 20.
  • the apparatus 10 has a traction cable 11 which is set in motion by the user during strength training exercises.
  • the cable 11 is made of a non-extensible material, to allow full transmission of the user's force to the device 10, preferably being made of steel, possibly coated with a plastic sheath.
  • the shell 2 has at the top an opening through which the cable 11 passes. This opening can be bordered by a metal reinforcement or by rubber, to prevent the shell 2 from being damaged by the sliding of the cable.
  • the cable 11 forms at its free end a loop, which allows the attachment of an accessory for gripping the cable 11.
  • the accessory can be screwed or snapped onto the cable I L
  • This accessory can be a 12 'handle or a 12' strap. Changing accessories makes it possible to perform different types of exercises and therefore to work on several parts of the body.
  • the cable 11 is wound inside the apparatus 10 around a pulley 110, shown in figure 5.
  • a centering device 123 is fixed, for example screwed.
  • the centralizer 123 has a notch 124 in which is placed one end of a spiral spring 111.
  • the spring 111 is kept fixed on the base 2 by means of a clip 118.
  • the spring 111 is placed inside a protective housing 120. This housing 120 also makes it possible to contain and guide the spring 111 during its release. deployment.
  • the spring 111 exerts a return force on the cable 11, which opposes the traction of the user. It also enables the cable 11 to be wound around the pulley 110.
  • the spring 111 makes it possible in particular to keep the cable 11 inside the shell 2 when the apparatus 10 is not being used for physical exercise.
  • the apparatus 10 comprises an electric generator 112.
  • the shaft of this generator 112 is for example a threaded shaft, coaxial with the pulley 110.
  • the latter has a tip which is screwed onto the shaft of the generator 112.
  • the latter is mounted. cantilevered.
  • the return movement of the cable 11 also causes the rotation of the generator 112, in the opposite direction.
  • the generator 112 is preferably a three-phase generator, with permanent magnets.
  • the generator 112 is fixed on a frame 119 which is linked to the base 2 by means for example of fixing screws 119 ’.
  • the maximum power generated by the electric generator is for example of the order of 700 W.
  • the apparatus 10 comprises a metal support 121, on which are fixed a rectifier 113 and a control circuit comprising for example two electronic cards 122, 122 '.
  • the rectifier 113 is screwed onto the base 2.
  • the electronic card 122 manages, for example, the operation of the device 10 and in particular the switching from one mode of use to another.
  • the other 122 ’electronic card measures, for example, the voltage at the terminals of the circuit components and the intensity of the current flowing through the circuit, to assess the user's sports performance.
  • This electronic card 122 ’ also makes it possible to calculate the duration of a cycle, corresponding to a round trip of the cable 11, by observing the phase inversions of the generator 112.
  • the 122 ’electronic card can be a nano-computer, for example a Raspberry Pi.
  • This 122’ card incorporates a wireless communication circuit, which allows communication with an accessory terminal.
  • the rectifier 113 makes it possible to rectify the alternating current delivered by the electric generator 112 into a direct current.
  • This rectifier 113 is, for example, with diode bridges, mounted on a radiator.
  • the rectified current is then adjusted in voltage by a voltage regulator 125, as illustrated in FIG. 7.
  • the current delivered by the electric generator 112 and then rectified can power an energy storage system 117.
  • This storage system is for example fixed on the base 2 of the device 10, as illustrated in FIG. 5.
  • the storage system 117 is for example composed of lead-acid, LiPo, lithium-ion, LiLeP04, NiMh or super batteries. capacitors.
  • the electronic circuit also includes a system for controlling the charge of the storage system 117, to limit the charge and discharge current, and to control its temperature.
  • the device 10 comprises electromechanical or electronic relays 115 and 116, shown in Figure 7, which are driven by the control circuit to operate the device 10 according to the following three modes of use, as mentioned above:
  • the user selects the desired operating mode using the selector 15.
  • the relay 115 makes it possible to short-circuit the rectifier 113.
  • the relays 116 make it possible to connect or not the energy storage system 117 to the rectifier 113.
  • the electronic circuit of the apparatus 10 also comprises a shunt 114, in series with the output of the voltage regulator 125. By measuring the electric voltage across this shunt 114, it is possible to determine the intensity of the electric current delivered by the generator.
  • the relays 115 and 116 are open.
  • the output of electric generator 112 is open circuit.
  • the resistance to the force of the user is therefore mainly due to the mechanical resistance of the spring 111.
  • the relay 115 When the selector 15 is positioned in this mode, the relay 115 is closed and the relay 116 is open.
  • the generator 112 debits on the rectifier 113 which is short-circuited.
  • the resistance to the effort of the user depends on the acceleration of the cable 11. The more the acceleration and / or the speed of the movement of the cable 11 increases, the more the resistance to the effort of the user. increases.
  • the value of the resistance to user effort is, for example, between 400 and 700 N.
  • the electrical energy produced by the user's effort is dissipated in the form of heat.
  • This heat is evacuated by the base 2 by convection and through the openings 19 of the shell.
  • a temperature probe can be installed inside the device 10.
  • the resistance to user effort depends on the load level of the storage system 117.
  • the resistance decreases as the load level increases. It is in particular less than 400 N.
  • the charge control system limits the current to the storage system 117. Thus, even with a large user effort, the charge current of the storage system 117 remains below a predefined limit.
  • the electricity stored in the storage system 117 can be used to power ancillary electrical equipment.
  • the user can switch to the mode of use where the rectifier 113 is bypassed.
  • the user can also consume the electricity accumulated in the storage system 117, for example by plugging a device into the USB port or into the "cigarette lighter" type socket.
  • the charge level of the storage system 117 can be communicated to G user through the video screen 20.
  • the charge level of the storage system 117 can be indicated by an indicator light which can take on different colors depending on the charge level.
  • the speakers 17 are suitable for broadcasting the advice of a sports trainer. These tips can be saved in advance. Alternatively this advice is given by the coach live. In this case, the trainer is in a different location from the device user and communicates with the latter through a telecommunications network or the Internet.
  • the electronic card 122 ′ can be arranged to calculate the energy expended and the power developed by the user. This power and energy calculation can be done by measuring the electrical voltage across storage system 117 or regulator 113, and measuring the current flowing through the circuit using shunt 114. There is a link enter here electric power supplied by generator 112 and the power developed by G user during an exercise. There is also a link between the electrical energy which is stored or dissipated by the apparatus 10, and the energy expended by the user during exercise.
  • Voltage and current measurements can be sampled to calculate power and electrical energy.
  • the sampling of measurements can be done with a time interval between each sample less than the duration of a return cycle of cable 11. For example, the sampling is done every 20 ms.
  • the value retained as a result of sampling may be the maximum value of the current strength or the electrical voltage during a cable round trip. From these maximum values, one can calculate a power and an electrical energy.
  • This information can be transmitted to G user, for example in the form of a curve showing the evolution of the power developed and the energy expended as a function of time. The user can thus follow the evolution of his performance. These curves are possibly smoothed.
  • the curve 201 represents the evolution of the power developed by G user during the exercise.
  • Curve 202 represents the change in the total energy expended by the user during the exercise.
  • This information concerning the power and energy supplied by the user during sports exercise can be communicated to him by means of the video screen 20 integrated into the device 10.
  • this information is transmitted to an accessory device, such as for example a smartphone, a tablet or a smart TV. They are notably accessible via a mobile application. Communication between the device 10 and the accessory equipment takes place, for example, by means of a Bluetooth or Wi-Fi connection.
  • the communication of information to the user can be done in real time, in order to allow him to know in real time or almost real time his sports performance.
  • the information transmitted to the user can also be saved in order to be able to follow the progress during the different sessions.
  • the data can be saved locally, either on the device 10 or on the accessory equipment connected to the device 10.
  • the backup can be done for example on a hard drive, USB key or memory card.
  • these data are saved on a remote server and are accessible via a data network, such as for example the Internet network, or a telephone network.
  • a data network such as for example the Internet network, or a telephone network.
  • the invention is not limited to what has just been described.
  • the device can also be fixed at a height, for example on the rung of a ladder, on a post or on the trunk of a tree. Fixing is done, for example, by means of straps which pass through one or more holes located under the device.
  • the user can operate the cable 11 with his feet to exercise the lower body. In this case, he can lean on device 10 to keep it stationary.
  • the user fixes the cable 11 and sets the apparatus 10 in motion.
  • the accessories for gripping the cable 11 are not limited to a handle or a strap. This can be any type of accessory that can be used to exert a pulling movement on the cable 11.
  • User interface 18 can be customized, if necessary. For example, the user can choose how many USB outputs they want to have. He can also choose the number and arrangement of indicator lights he wants to have during exercise sessions.
  • the changes in their heart or respiratory rate can be communicated to the user, for example measured using a belt or a bracelet connected to the device.

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Abstract

Appareil d'exercice physique compact et générateur d'énergie Appareil d'exercice physique (10) comportant : - un câble de traction (11) destiné à être mis en mouvement par un utilisateur, - un ressort de rappel (111) du câble (11), - un générateur électrique (112) entraîné par le mouvement du câble, - un système de stockage d'énergie électrique (117), - un système de dissipation d'énergie électrique (113), et - un système de commutation (15) pour relier le générateur sélectivement au système de stockage (117) et/ou au système de dissipation d'électricité (113) au choix de l'utilisateur.

Description

Description
Titre : Appareil d’exercice physique
Domaine technique
La présente invention concerne le domaine des appareils d’exercice physique, notamment ceux comportant un câble de traction.
Technique antérieure
On connaît des appareils d’exercice physique utilisant un système de poids pour moduler la résistance mécanique opposée à l’effort de l’utilisateur. La résistance est ajustée par l’ajout ou le retrait de masses en métal ou en plastique, qui sont soulevées par G utilisateur via un mécanisme à poulie. Ces appareils sont généralement encombrants et lourds.
La demande WO 2016/156590 décrit un vélo statique comportant un système de conversion de l’énergie mécanique en énergie électrique ainsi qu’un système de stockage de l’énergie électrique produite. Ce vélo comporte également un système de contrôle configuré pour augmenter la résistance au pédalage quand les pédales sont à mi-hauteur, afin de reproduire la sensation d’être sur un vrai vélo.
Il existe également des systèmes comportant un câble de traction et capables de charger une batterie. Un exemple d’un tel système est décrit dans la demande EP 2666524. L’énergie stockée peut être utilisée pour de l’éclairage intérieur ou des applications domestiques. Le système décrit est relativement lourd et encombrant.
D’autre part, il existe des appareils d’exercice physique compacts et légers, par exemple une corde à sauter ou un « stepper », mais qui permettent uniquement de faire travailler une zone précise du corps.
Il existe donc un besoin pour bénéficier d’un appareil d’exercice physique polyvalent permettant de réaliser plusieurs types d’exercices, qui soit compact et capable de générer de l’énergie électrique à partir de l’énergie mécanique fournie par G utilisateur.
De plus, si G utilisateur de l’appareil souhaite être conseillé lors de la séance, il doit faire appel à un coach sportif. Cette solution est souvent chère et nécessite de se déplacer dans une salle de sport ou de faire venir le coach. P y a donc un intérêt pour disposer d’un appareil d’exercice physique permettant d’obtenir des conseils pour réaliser des exercices et de suivre ses performances sans avoir nécessairement besoin de se déplacer dans une salle de sport.
Exposé de l’invention
L’invention vise à perfectionner encore les appareils d’exercice physique et à proposer un appareil à la fois efficace et compact, remédiant à tout ou partie des inconvénients précités.
Résumé de l’invention
L’invention atteint ce but grâce à un appareil d’exercice physique comportant :
un câble de traction destiné à être mis en mouvement par un utilisateur, un ressort de rappel du câble,
un générateur électrique entraîné par le mouvement du câble, un système de stockage d’énergie électrique,
un système de dissipation d’énergie électrique, et
un système de commutation pour relier le générateur sélectivement au système de stockage et/ou au système de dissipation, au choix de
G utilisateur.
L’appareil permet de réaliser un exercice physique tout en alimentant le système de stockage. L’énergie électrique stockée peut ensuite servir pour alimenter d’autres équipements, ou pour le propre fonctionnement de l’appareil, comme détaillé plus loin.
Le ressort de rappel permet de rappeler le câble après que l’utilisateur ait tiré dessus, lui permettant ainsi d’enchaîner plusieurs mouvements de traction à la suite. Ce ressort permet également d’enrouler le câble et de le maintenir à l’intérieur de l’appareil en position de repos.
La résistance mécanique opposée à G utilisateur est obtenue par le ressort et le générateur électrique, le couple de freinage mécanique résultant de l’entrainement du générateur étant réglable.
Grâce au système de commutation, l’utilisateur peut choisir le mode d’utilisation de l’appareil, en fonction par exemple des exercices à effectuer et du besoin ou non de stocker de l’énergie électrique. Le système de commutation est par exemple commandé par un sélecteur à trois positions. Préférentiellement, il existe au moins deux, mieux trois, modes d’utilisation différents, décris ci-après.
Dans un premier mode d’utilisation, le générateur n’offre aucune résistance mécanique notable, le circuit électrique en sortie du générateur étant par exemple ouvert, de sorte que le courant débité par le générateur est nul ou négligeable. La résistance mécanique à l’effort de l’utilisateur est donc pratiquement, voire totalement, liée seulement à la présence du ressort de rappel du câble traction. Ce mode est notamment utile au début d’une séance d’exercice physique pour réaliser un échauffement. Ce mode peut aussi servir à réaliser des exercices d’étirement ou d’assouplissement.
Dans un deuxième mode d’utilisation, le système de commutation est configuré pour relier le générateur au système de dissipation d’énergie électrique uniquement. Dans ce cas, le courant débité par le générateur est maximal. La résistance qui s’oppose à l’effort de l’utilisateur est alors dépendante du courant généré, lui-même fonction de l’accélération et/ou de la vitesse du mouvement de l’utilisateur. La valeur de la résistance à l’effort de l’utilisateur augmente avec l’accélération et/ou la vitesse du mouvement de traction. Ce mode d’utilisation est celui qui présente la plus haute valeur de résistance à l’effort. Il est donc le mode privilégié lorsque l’utilisateur veut faire travailler intensément ses muscles lors d’une séance d’exercice physique.
Dans un troisième mode d’utilisation, le système de commutation est configuré pour relier le générateur au système de stockage d’énergie électrique uniquement. Dans ce mode, le mouvement du câble permet de générer de l’énergie électrique, qui est stockée. La résistance à l’effort de l’utilisateur peut varier avec le courant de charge et/ou le taux de charge du système de stockage. Par exemple, plus le taux de charge du système de stockage augmente, plus la résistance à l’effort de l’utilisateur diminue, car le courant de charge devient plus faible.
Le système de dissipation d’énergie électrique peut comporter un shunt, directement en sortie du générateur ou en variante en sortie d’un redresseur de tension auquel le générateur est relié. Dans ce dernier cas, les composants du redresseur participent à la dissipation de l’énergie sous forme de chaleur.
Avantageusement, le redresseur de tension comporte au moins un pont de diode.
De préférence, le générateur est triphasé. Avantageusement, l’appareil comporte un lecteur interne de fichiers audio et/ou vidéo ou une connexion à internet ou à un équipement accessoire connecté à l’appareil tel qu’un téléphone portable ou une tablette, ce lecteur ou cette connexion permettant de diffuser des consignes sportives audio ou vidéo à l’utilisateur.
Le lecteur interne est par exemple un lecteur de cartes SD ou de clés USB.
Les consignes sportives diffusées permettent de conseiller l’utilisateur et/ou de le motiver lors de la séance. L’utilisateur peut donc bénéficier de conseils d’un coach sans avoir besoin de se déplacer dans une salle de sport ni de faire venir le coach.
L’appareil peut intégrer au moins un équipement électronique annexe choisi parmi un ou plusieurs haut-parleurs, une prise d’alimentation USB, un onduleur relié à une prise secteur notamment internationale, une prise d’alimentation de type « allume-cigare », un écran vidéo et/ou un circuit de communication sans fil, notamment Bluetooth ou WIFI, cet équipement étant alimenté par le système de stockage d’énergie électrique. Ces équipements annexes peuvent être alimentés lors d’une séance d’exercice physique ou à tout moment ultérieur, tant que le système de stockage dispose de l’énergie nécessaire.
L’écran vidéo peut permettre d’indiquer le taux de charge du système de stockage, de présenter les performances sportives de G utilisateur ou encore de diffuser une vidéo, par exemple expliquant l’exercice physique à effectuer.
Le ou les hauts parleurs peuvent avantageusement servir à diffuser des conseils venant d’un coach sportif pour guider et/ou motiver G utilisateur, lors de la séance d’exercice physique. Le ou les hauts parleurs peuvent également diffuser de la musique ou tout autre type de son. L’appareil peut être agencé pour communiquer avec des équipements accessoires connectés à l’appareil, comme par exemple un smartphone, une tablette, un point d’accès à internet ou une smartTV. La communication entre l’équipement accessoire et l’appareil peut se faire grâce à un protocole de communication sans fil, notamment le protocole Bluetooth ou WiFi. En variante, l’équipement accessoire communique avec l’appareil au moyen d’une connexion physique, par exemple un câble USB.
L’appareil peut comporter au moins un circuit de contrôle agencé pour calculer des grandeurs sportives choisies parmi une puissance, une énergie dépensée, une cadence de mouvement et/ou la fréquence cardiaque ou respiratoire.
Le circuit de contrôle est par exemple à base de microcontrôleur ou de micro-ordinateur, et par exemple repose sur une carte Raspberry Pi ou équivalente. Le circuit de contrôle est de préférence agencé pour connaître les tensions aux bornes de chacune des phases du générateur. L’observation des phases du générateur permet de connaître son sens de rotation, donc de savoir si le câble est tiré ou rappelé, et sa fréquence de rotation, donc de savoir la vitesse à laquelle le câble est tiré, ce qui permet également de calculer la durée d’un cycle correspondant à un aller/retour du câble de traction.
Ce circuit de contrôle permet également d’assurer la maintenance de l’appareil en mesurant la température interne de l’appareil et/ou en surveillant l’évolution de la dégradation des composants du circuit électronique et/ou du système de stockage.
Les grandeurs sportives calculées peuvent être transmises à un site distant où elles peuvent être enregistrées en vue de permettre une comparaison et d’analyser l’évolution des performances de l’utilisateur. Elles peuvent être transmises le cas échéant en temps réel audit site, pour qu’un coach motive en retour l’utilisateur lors de la séance.
Par « coach » on entend ici une personne physique ou un agent virtuel.
Les grandeurs sportives calculées peuvent être communiquées à G utilisateur via un équipement accessoire connecté à l’appareil et/ou directement sur l’écran vidéo précité.
Les grandeurs sportives calculées peuvent être enregistrées sur l’appareil et/ou l’équipement qui lui est connecté, et/ou sur un site distant.
La communication, à G utilisateur, des grandeurs sportives calculées par le circuit de contrôle lui permet de suivre l’évolution de ses performances sur plusieurs séances d’exercices. Ces informations peuvent être accessibles par exemple via une application mobile, qui permet de représenter visuellement cette évolution, par exemple à l’aide de courbe(s). L’application peut permettre à G utilisateur de partager ses résultats avec une communauté d’utilisateurs, le cas échéant.
L’appareil d’exercice physique peut comporter deux volets pivotants, mobiles entre deux positions :
une position repliée, où chaque volet est rabattu contre une coque de l’appareil, et une position dépliée, où chaque volet est en contact avec le sol ou un mur, les deux volets pivotants étant situés de chaque côté de l’appareil et étant configurés pour permettre à l’utilisateur d’y placer les pieds.
La présence des volets permet de stabiliser l’appareil et d’éviter que celui-ci ne glisse lors de la séance. Avantageusement, le câble de traction possède un système de préhension qui est interchangeable. L’interchangeabilité du système de préhension permet à G utilisateur de varier les exercices pour faire travailler différentes parties du corps. Le système de préhension est par exemple une poignée ou une sangle.
L’appareil comporte de préférence au moins une poignée pour le transport de l’appareil par G utilisateur. Cette poignée permet de déplacer l’appareil. Cette facilité de transport est notamment possible grâce au poids limité de l’appareil, dont le poids, préférentiellement, ne dépasse pas 10 kg.
L’appareil peut comporter au moins une sangle de fixation de l’appareil sur un poteau ou autre support. Cette possibilité de fixation en hauteur permet de réaliser d’autres exercices, incluant notamment des mouvements de haut en bas, permettant par exemple de muscler les muscles du haut du dos comme les trapèzes.
Brève description des dessins
L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d’un exemple de mise en œuvre non limitatif de celle-ci, et à l’examen du dessin annexé, sur lequel :
[Fig 1] La figure 1 représente un exemple d’appareil selon l’invention, vu de côté,
[Fig 2] la figure 2 représente l’appareil vu de face selon II de la figure 1,
[Fig 3] la figure 3 représente l’appareil vu du dessus, selon III de la figure 1.
[Fig 4] la figure 4 est une vue en perspective de l’appareil des figures 1 à 3,
[Fig 5] la figure 5 est une vue éclatée des composants présents à l’intérieur de l’appareil des figures 1 à 4,
[Fig 6] la figure 6 illustre un exemple de représentation des performances sportives sur un terminal distant, connecté à l’appareil, et
[Fig 7] la figure 7 représente de façon schématique un circuit électrique de l’appareil selon l’invention.
Description détaillée
On a représenté sur les figures 1 à 5 un exemple d’appareil 10 selon l’invention.
L’appareil 10 comporte une coque 1 et un socle 2. La coque 1 est par exemple en matière plastique ou en métal, notamment en aluminium. Pour aider à l’évacuation de la chaleur liée au fonctionnement de l’appareil 10, la coque 1 peut être ajourée et présenter des ajours 19 comme illustré aux figures 1 et 4.
L’appareil 10 est pourvu d’au moins une poignée de transport 13, présente sur la coque 1. Le poids de l’appareil 10 est compris entre 1 et 15 kg et plus préférentiellement entre 7 et 10 kg-
Le socle 2 de l’appareil 10 est par exemple en métal, pour servir de radiateur et évacuer la chaleur produite.
Le socle 2 peut être surélevé, par exemple au moyen de patins, pour aider à l’évacuation de la chaleur.
L’appareil 10 peut comporter, comme illustré, deux volets pivotants 14a, 14b qui sont fixés au socle 2 au moyen de charnières, et qui se situent sur les côtés.
Les volets 14a, 14b sont aptes à passer d’une position repliée contre la coque 1, à une position dépliée en contact avec le sol ou un mur, comme illustré aux figures 1 à 4. En position dépliée, les volets se trouvent sensiblement dans le même plan que le socle 2.
Afin d’éviter que l’appareil ne glisse, il est possible de recouvrir d’une matière antidérapante la face des volets 14a, 14b qui est en contact avec le sol.
En position repliée, les volets sont maintenus fixés à la coque, par exemple au moyen d’un couple d’aimants, l’un étant sur le volet, l’autre sur la coque.
L’appareil 10 comporte une interface utilisateur 18, sur sa face avant.
Cette interface utilisateur 18 peut constituer un module qui peut être fixé de manière amovible par des vis, et peut être changé.
L’interface utilisateur 18 comporte un sélecteur 15 à trois positions, qui permet de choisir le mode d’utilisation de l’appareil 10 souhaité.
L’interface utilisateur 18 peut comporter un ou plusieurs haut-parleurs, une prise USB, une prise de type « allume-cigare » et un écran vidéo 20.
L’appareil 10 comporte un câble de traction 11 qui est mis en mouvement par l’utilisateur lors d’exercices de musculation.
Le câble 11 est en un matériau non extensible, pour permettre la transmission intégrale de l’effort de l’utilisateur à l’appareil 10, étant de préférence en acier, éventuellement revêtu d’une gaine plastique. La coque 2 possède en partie supérieure une ouverture à travers laquelle passe le câble 11. Cette ouverture peut être bordée par un renfort métallique ou par du caoutchouc, pour éviter que la coque 2 ne soit soit endommagée par le glissement du câble.
Le câble 11 forme à son extrémité libre une boucle, qui permet la fixation d’un accessoire de préhension du câble 11. En variante l’accessoire peut être vissé ou encliqueté sur le câble I L
Cet accessoire peut être une poignée 12 ou une sangle 12’. Le changement d’accessoire permet de réaliser différents types d’ exercices et donc de travailler plusieurs parties du corps. Le câble 11 est enroulé à l’intérieur de l’appareil 10 autour d’une poulie 110, représentée figure 5.
On voit sur cette figure que, sur l’un des flasques de la poulie 110, un centreur 123 est fixé, par exemple vissé. Le centreur 123 comporte une encoche 124 dans laquelle est placée l’une des extrémités d’un ressort spirale 111.
Le ressort 111 est maintenu fixé sur le socle 2 au moyen d’une attache 118. Le ressort 111 est placé à l’intérieur d’un boîtier de protection 120. Ce boîtier 120 permet également de contenir et guider le ressort 111 lors de son déploiement.
Le ressort 111 exerce sur le câble 11 une force de rappel, qui s’oppose à la traction de G utilisateur. Elle permet également d’enrouler le câble 11 autour de la poulie 110. Le ressort 111 permet notamment de maintenir le câble 11 à l’intérieur de la coque 2 lorsque l’appareil 10 n’est pas utilisé pour réaliser un exercice physique.
L’appareil 10 comporte un générateur électrique 112. L’arbre de ce générateur 112 est par exemple un axe taraudé, coaxial à la poulie 110. Cette dernière présente un embout qui est vissé sur l’arbre du générateur 112. Ce dernier est monté en porte à faux.
Ainsi, la force de traction produite par l’utilisateur et exercée sur le câble 11 met en mouvement la poulie 110, qui entraîne le générateur électrique 112 en rotation.
Le mouvement de rappel du câble 11 provoque également l’entrainement en rotation du générateur 112, en sens inverse.
Le générateur 112 est de préférence un générateur triphasé, à aimants permanents.
Le générateur 112 est fixé sur un châssis 119 qui est lié au socle 2 au moyen par exemple de vis de fixation 119’.
La puissance maximale générée par le générateur électrique est par exemple de l’ordre de 700 W. L’appareil 10 comporte un support métallique 121, sur lequel sont fixés un redresseur 113 et un circuit de contrôle comportant par exemple deux cartes électronique 122, 122’. En variante, le redresseur 113 est vissé sur le socle 2.
La carte électronique 122 gère par exemple le fonctionnement de l’appareil 10 et en particulier le basculement d’un mode d’utilisation à un autre.
L’autre carte électronique 122’ réalise par exemple des mesures de tension aux bornes des composant du circuit et d’intensité du courant parcourant le circuit, pour évaluer les performances sportives de l’utilisateur. Cette carte électronique 122’ permet également de calculer la durée d’un cycle, correspondant à un aller/retour du câble 11, en observant les inversions de phases du générateur 112.
La carte électronique 122’ peut être un nano-ordinateur, par exemple un Raspberry Pi. Cette carte 122’ intègre un circuit de communication sans fil, qui permet de communiquer avec un terminal accessoire.
Le redresseur 113 permet de redresser le courant alternatif délivré par le générateur électrique 112 en un courant continu. Ce redresseur 113 est par un exemple à ponts de diode, montés sur radiateur.
Le courant redressé est ensuite adapté en tension par un régulateur de tension 125, comme illustré à la figure 7.
Le courant délivré par le générateur électrique 112 puis redressé peut alimenter un système de stockage d’énergie 117.
Ce système de stockage est par exemple fixé sur le socle 2 de l’appareil 10, comme illustré figure 5. Le système de stockage 117 est par exemple composé de batteries au plomb, LiPo, lithium-ion, LiLeP04, NiMh ou de super-condensateurs.
Le circuit électronique comporte aussi un système de contrôle de la charge du système de stockage 117, pour limiter le courant de charge et de décharge, et pour contrôler sa température.
L’appareil 10 comporte des relais électromécanique ou électronique 115 et 116, représentés figure 7, qui sont pilotés par le circuit de contrôle pour faire fonctionner l’appareil 10 selon les trois modes d’utilisation suivants, comme mentionné plus haut :
- le mode dans lequel seul le système de résistance mécanique s’oppose à l’effort de traction de l’utilisateur. - le mode dans lequel la résistance est dépendante de l’accélération et/ou de la vitesse du mouvement de utilisateur.
- le mode dans lequel le mouvement de utilisateur permet de stocker de l’énergie.
L’utilisateur sélectionne le mode de fonctionnement voulu au moyen du sélecteur 15.
Il est possible d’utiliser l’appareil suivant deux ou trois modes successivement, au cours d’une même session.
Le relais 115 permet de court-circuiter le redresseur 113. Les relais 116 permettent de relier ou non le système de stockage d’énergie 117 au redresseur 113. Le circuit électronique de l’appareil 10 comporte également un shunt 114, en série avec la sortie du régulateur de tension 125. En mesurant la tension électrique aux bornes de ce shunt 114, il est possible de déterminer l’intensité du courant électrique délivrée par le générateur.
Figure imgf000011_0001
Lorsque le sélecteur 15 est positionné dans ce mode, les relais 115 et 116 sont ouverts. La sortie du générateur électrique 112 est en circuit ouvert. La résistance à l’effort de l’utilisateur est donc principalement issue de la résistance mécanique du ressort 111.
Figure imgf000011_0002
câble
Lorsque le sélecteur 15 est positionné dans ce mode, le relais 115 est fermé et le relais 116 est ouvert. Le générateur 112 débite sur le redresseur 113 qui est court-circuité.
Dans cette configuration, la résistance à l’effort de l’utilisateur dépend de l’accélération du câble 11. Plus l’accélération et/ou la vitesse du mouvement du câble 11 augmente, plus la résistance à l’effort de l’utilisateur augmente. La valeur de la résistance à l’effort de l’utilisateur est par exemple comprise entre 400 et 700 N.
L’énergie électrique produite par l’effort de G utilisateur est dissipée sous forme de chaleur. Cette chaleur est évacuée par le socle 2 par convection et à travers les ajours 19 de la coque
1.
Afin de vérifier que l’appareil ne s’échauffe pas trop, une sonde de température peut être installée à l’intérieur de l’appareil 10.
Mode de fonctionnement avec stockage d’énergie Lorsque le sélecteur 15 est positionné dans ce mode, le relais 115 est ouvert et le relais 116 est fermé. Le générateur 112 débite dans le système de stockage d’énergie 117.
Dans ce mode d’utilisation, la résistance à l’effort de l’utilisateur dépend du niveau de charge du système de stockage 117. La résistance diminue lorsque le niveau de charge augmente. Elle est notamment inférieure à 400 N.
Le système de contrôle de la charge limite le courant vers le système de stockage 117. Ainsi, même avec un effort important de G utilisateur, le courant de charge du système de stockage 117 reste inférieur à une limite prédéfinie.
L’électricité stockée dans le système de stockage 117 peut servir à alimenter des équipements électrique annexes.
Plus le système de stockage 117 est chargé, plus l’intensité du courant de charge diminue, et ainsi plus la résistance opposée à G utilisateur diminue.
Afin de ne pas dégrader le système de stockage 117, et de poursuivre la séance d’exercice physique avec une résistance suffisante, G utilisateur peut basculer vers le mode d’utilisation où le redresseur 113 est court-circuité. L’utilisateur peut également consommer l’électricité accumulée dans le système de stockage 117, par exemple en branchant un équipement sur le port USB ou sur la prise de type « allume-cigare ».
Le niveau de charge du système de stockage 117 peut être communiqué à G utilisateur par l’écran vidéo 20.
En variante, le niveau de charge du système de stockage 117 peut être indiqué par un voyant lumineux qui peut prendre des couleurs différentes en fonction du niveau de charge.
Les haut-parleurs 17 sont aptes à diffuser les conseils d’un entraîneur sportif. Ces conseils peuvent être enregistrés à l’avance. En variante ces conseils sont donnés par l’entraîneur en direct. Dans ce cas l’entraîneur se trouve dans un lieu différent de celui de l’utilisateur de l’appareil et communique avec ce dernier par le biais d’un réseau de télécommunication ou le réseau internet.
Transmission de données sportives à l’utilisateur
La carte électronique 122’ peut être agencée pour calculer l’énergie dépensée et la puissance développée par l’utilisateur. Ce calcul de puissance et d’énergie peut se faire en mesurant la tension électrique aux bornes du système de stockage 117 ou du régulateur 113, et en mesurant l’intensité parcourant le circuit à l’aide du shunt 114. Il y a un lien entre la puissance électrique fournie par le générateur 112 et la puissance développée par G utilisateur lors d’un exercice. Il y a également un lien entre l’énergie électrique qui est stockée ou dissipée par l’appareil 10, et l’énergie dépensée par l’utilisateur lors de l’exercice.
On peut réaliser un échantillonnage des mesures de tension et d’intensité afin de calculer la puissance et l’énergie électrique. Par exemple, l’échantillonnage des mesures peut se faire avec un intervalle de temps entre chaque échantillon inférieur à la durée d’un cycle d’aller/retour du câble 11. Par exemple, l’échantillonnage se fait toutes les 20 ms.
La valeur conservée suite à l’échantillonnage peut être la valeur maximale de l’intensité du courant ou de la tension électrique au cours d’un cycle d’aller/retour du câble. A partir de ces valeurs maximales, on peut calculer une puissance et une énergie électrique.
On peut transmettre ces informations à G utilisateur, par exemple sous forme de courbe présentant l’évolution de la puissance développée et de l’énergie dépensée en fonction du temps. L’utilisateur peut ainsi suivre l’évolution de ses performances. Ces courbes sont éventuellement lissées.
Un exemple d’une telle représentation est illustré figure 6.
La courbe 201 représente l’évolution de la puissance développée par G utilisateur au cours de l’exercice.
La courbe 202 représente l’évolution de l’énergie totale dépensée par l’utilisateur au cours de l’exercice.
Ces informations concernant la puissance et l’énergie fournie par l’utilisateur lors de l’exercice sportif peuvent lui être communiquées au moyen de l’écran vidéo 20 intégré à l’appareil 10.
En variante ces informations sont transmises à un équipement accessoire, comme par exemple un smartphone, une tablette ou une smart TV. Elles sont notamment accessibles via une application mobile. La communication entre l’appareil 10 et l’équipement accessoire se fait par exemple au moyen d’une liaison Bluetooth ou Wi-Fi.
La communication des informations à l’utilisateur peut se faire en temps réel, afin de lui permettre de connaître en temps réel ou quasiment réel sa performance sportive.
Les informations transmises à l’utilisateur peuvent également être sauvegardées afin de pouvoir suivre la progression au cours des différentes séances. Les données peuvent être sauvegardées localement, soit sur l’appareil 10 soit sur l’équipement accessoire connecté à l’appareil 10. La sauvegarde peut se faire par exemple sur un disque dur, clé USB ou carte mémoire.
En variante ces données sont sauvegardées sur un serveur distant et sont accessibles via un réseau de données, comme par exemple le réseau Internet, ou un réseau de téléphonie.
Il est également possible d’avoir accès, le cas échéant, aux données des autres personnes qui utilisent un même appareil 10, afin que G utilisateur compare ses résultats avec ceux d’autres membres d’une communauté.
L’invention n’est pas limitée à ce qui vient d’être décrit.
L’appareil peut aussi être fixé en hauteur, par exemple sur le barreau d’une échelle, sur un poteau ou sur le tronc d’un arbre. La fixation se fait par exemple au moyen de sangles qui passent par un ou plusieurs trous situés sous l’appareil.
En variante, l’utilisateur peut actionner le câble 11 avec ses pieds afin de faire travailler le bas du corps. Dans ce cas, il peut s’appuyer sur l’appareil 10 afin de le maintenir fixe.
En variante, pour réaliser un exercice, l’utilisateur fixe le câble 11 et met l’appareil 10 en mouvement.
Les accessoires de préhension du câble 11 ne sont pas limités à une poignée ou une sangle. Il peut s’agir de tout type d’accessoire utilisable pour exercer un mouvement de traction sur le câble 11.
L’interface utilisateur 18 peut être personnalisée, le cas échéant. Par exemple, l’utilisateur peut choisir le nombre de sorties USB qu’il désire avoir. Il peut également choisir le nombre et la disposition des voyants lumineux qu’il désire avoir lors des séances d’exercice physique.
Il est possible de relever des données sportives autres que la puissance et l’énergie. Il peut être communiqué à l’utilisateur l’évolution de sa fréquence cardiaque ou respiratoire, laquelle est par exemple mesurée à l’aide d’une ceinture ou d’un bracelet connecté à l’appareil.

Claims

Revendications
1. Appareil d’exercice physique (10) comportant :
un câble de traction (11) destiné à être mis en mouvement par un utilisateur, un ressort de rappel (111) du câble (11),
un générateur électrique (112) entraîné par le mouvement du câble, un système de stockage d’énergie électrique (117),
un système de dissipation d’énergie électrique (113), et
un système de commutation (15) pour relier le générateur sélectivement au système de stockage (117) et/ou au système de dissipation d’électricité (113) au choix de G utilisateur.
2. Appareil selon la revendication 1, le courant débité par le générateur étant nul ou négligeable, la résistance mécanique à l’effort de G utilisateur étant alors pratiquement, voire totalement, liée seulement à la présence du ressort de rappel (111) du câble de traction (11).
3. Appareil selon la revendication 1, le système de commutation (15) étant configuré pour relier le générateur (112) au système de dissipation d’énergie électrique (113) uniquement.
4. Appareil selon la revendication 1, le système de commutation (15) étant configuré pour relier le générateur (112) au système de stockage d’énergie électrique (117) uniquement.
5. Appareil selon l’une quelconque des revendications précédentes, le système de dissipation d’énergie électrique (113) comportant un shunt (114), directement en sortie du générateur ou en sortie d’un redresseur de tension auquel le générateur est relié.
6. Appareil selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant un lecteur interne de fichiers audio et/ou vidéo ou une connexion à internet ou à un équipement accessoire connecté à l’appareil tel qu’un téléphone portable ou une tablette, ce lecteur ou cette connexion permettant de diffuser des consignes sportives audio ou vidéo à l’utilisateur.
7. Appareil selon l’une quelconque des revendications précédentes, intégrant au moins un équipement électronique annexe choisi parmi un ou plusieurs haut-parleurs (17), une prise d’alimentation USB, un onduleur relié à une prise secteur notamment internationale, une prise d’alimentation de type « allume-cigare », un écran vidéo (20), et/ou un circuit de communication sans fil, notamment Bluetooth ou WIFI, cet équipement étant alimenté par le système de stockage d’énergie électrique (117).
8. Appareil selon l’une quelconque des revendications précédentes, étant agencé pour communiquer avec des équipements accessoires connectés à l’appareil, par exemple un smartphone, une tablette, un point d’accès à internet ou une smart TV, grâce à un protocole de communication sans fil, notamment le protocole Bluetooth ou WiFi.
9. Appareil selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant au moins un circuit de contrôle agencé pour calculer des grandeurs sportives choisies parmi une puissance développée, une énergie dépensée, une cadence de mouvement, une fréquence cardiaque ou respiratoire.
10. Appareil selon la revendication précédente, les grandeurs sportives calculées étant communiquées à l’utilisateur via un équipement accessoire connecté à l’appareil et/ou directement sur l’écran vidéo.
11. Appareil selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant deux volets pivotants (14a, 14b), mobiles entre deux positions :
une position repliée, où chaque volet est rabattu contre une coque (1) de l’appareil, et
une position dépliée, où chaque volet est en contact avec le sol ou un mur, les deux volets (14a, 14b) étant situés de chaque côté de l’appareil (10) et étant configurés pour permettre à l’utilisateur d’y placer les pieds.
12. Appareil selon l’une quelconque des revendications précédentes, le câble de traction (11) possédant un système de préhension (12,12’) qui est interchangeable.
13. Appareil selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant au moins une poignée (13) pour le transport de l’appareil (10) par l’utilisateur.
14. Appareil selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant au moins une sangle de fixation de l’appareil sur un poteau ou autre support.
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