WO2015137566A1 - Electric muscular exercise apparatus and method for controlling same - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a muscle exercise mechanism, and more particularly, to a power exercise mechanism and a method for controlling the same, which is implemented in a small size and light weight and is easy to move and install.
- One or more weights may be connected to a wire, such as a steel wire, coupled to a series of pulleys to use a method of exercising muscles by applying force in a desired direction.
- these muscles provide several weights of unit weight, and each user can use all or only some of the weights, i.e. use only the desired load,
- the amount of weight is selected and the motion load is adjusted by manual operation by inserting a pin into the shaft connected to the wire and penetrating the weights.
- the weights included in the muscular exercise equipment are very large in size and weight, it can be very expensive and many people's efforts to carry and arrange the muscular exercise equipment. In addition, there is always a risk of an accident in the repeated process of lifting and lowering heavy weights, which may lead to serious injury or damage to objects.
- an exercise device capable of automatic load control using hydraulic or pneumatic control has been developed, but it has a limitation in replacing the existing muscle exercise device by giving a sense of movement different from actual load exercise. .
- exercise equipment is currently implemented in an analog manner, there is a difficulty in associating with a digital medium.
- Providing compatibility with digital media, such as converting manual operation of exercise loads into automatic control exercise equipment provides functions such as load setting according to electronic exercise prescriptions, exercise history recording, online communication, and dynamic load changes during exercise. It is possible to implement its own fitness club, which is fused with ICT.
- One aspect of the present invention is to provide an electric strength exercise device and a control method that can provide a sense of motion similar to the exercise device using a weight, while being implemented in a small size and light weight.
- Another aspect of the present invention is to provide an electric muscle exercise apparatus and a control method thereof that are compatible with a digital medium can provide a variety of services to the user.
- the gripping portion A wire having one end connected to the gripping portion; A winch drum to which the other end of the wire is wound and coupled; A drive configured to rotate the winch drum such that a predetermined load is applied to the gripping portion; And a tension sensor part for contacting a predetermined point of the wire to measure the tension of the wire, wherein the tension sensor part includes two outer pulleys arranged along the direction of the wire; An inner pulley disposed between the two outer pulleys and disposed to press a wire across the outer pulleys; And a sensor for measuring a stress applied to the inner pulley by the wire.
- the gripping portion A wire having one end connected to the gripping portion; A winch drum to which the other end of the wire is wound and coupled; A drive configured to rotate the winch drum such that a predetermined load is applied to the gripping portion; A tension sensor unit for measuring a tension of the wire by contacting a predetermined point of the wire; A control unit for controlling the operation of the drive unit such that the tension of the wire measured by the tension sensor unit matches a predetermined load; A casing accommodating at least one of a driving unit, a winch drum, a tension sensor unit, and a control unit; And a frame for mounting the casing at a predetermined position is provided.
- an electric muscle exercise mechanism comprising a wire connected to one end of the holding portion, the winch drum is wound and coupled to the other end of the wire, and a drive unit configured to rotate the winch drum Measuring the tension of the wire; Determining whether the measured tension of the wire corresponds to a predetermined load; When the tension of the wire is greater than the load, the torque of the driving unit is reduced, and if the tension of the wire is less than the load, the electric strength exercise device control method is provided, which includes increasing the torque of the driving unit.
- an electric strength exercise device and a control method thereof that can provide a sense of movement similar to the exercise device using a weight, while being implemented in a small size and light weight.
- FIG. 1 is a conceptual diagram showing a state of use of the electric strength exercise apparatus according to an embodiment of the present invention.
- Figure 2 is a perspective view showing a driver module of the electric muscle exercise apparatus according to an embodiment of the present invention.
- Figure 3 is a perspective view showing a tension sensor unit of the electric muscle exercise apparatus according to an embodiment of the present invention.
- Figure 4 is a side view showing the tension sensor unit of the electric muscle exercise apparatus according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 5 is a conceptual diagram showing a state of use of the electric strength exercise apparatus according to another embodiment of the present invention.
- Figure 6 is a flow chart showing a control method of the electric muscle exercise apparatus according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 7 is a flow chart showing a control method of the electric muscle exercise apparatus according to another embodiment of the present invention.
- FIG. 8 is a flow chart showing a control method of the electric muscle exercise apparatus according to another embodiment of the present invention.
- FIG. 1 is a conceptual diagram showing a state of use of the electric strength exercise apparatus according to an embodiment of the present invention. 1 illustrates an example in which the electric strength exercise device according to one embodiment of the present invention is used for a squat operation.
- the size and weight of the exercise apparatus can be significantly reduced by using an electric motor instead of a heavy weight.
- the user exercises by applying a force to the gripper 100 implemented in the form of a bar (bar) or the like.
- the wire part 200 is directly or indirectly connected to the gripping part 100, and the driving part 300 including the electric motor and the speed reducer may apply a force to the wire 200 to apply a load to the gripping part 100. have.
- the gripping portion 100 is illustrated as having a bar shape in FIG. 1, the gripping portion 100 may be implemented in the form of a ring, a handle, a strap, or the like, depending on the exercise method used. Of course.
- the casing 600 is fixed in a desired position to force the user during exercise It may be configured not to move even if applied.
- the wire 200 may extend through a predetermined through hole 601 formed in the casing 600.
- the casing 600 may be disposed in various orientations, so that one or more through holes 601 and 602 may be formed in the casing 600. In some cases, unused through-holes may be closed.
- the through hole 601 should be formed with an inner diameter more than the outer diameter of the wire 200.
- the wire 200 extends from the casing 600 and is connected to the gripping portion 100 along a desired direction by a series of pulleys 210. As in the embodiment illustrated in FIG. 1, the wire 200 may be connected to the gripping part 100 through the hollow tunnel parts 110 and 120.
- the first tunnel part 110 formed of a material such as metal may be connected to the grip part 100 and slidably coupled to the second tunnel part 120, and the first tunnel part 110 and the second tunnel may be coupled to each other.
- the wire 200 may move in an empty space inside the part 120.
- the configuration of the tunnel parts 110 and 120 may be used to arrange the grip part 100 at a location convenient for a user to use.
- the casing 600 may also be provided with means for various types of input and / or output, such as the power button 510 and the touch display 520.
- the user can prepare for the operation of the muscle exercise equipment by pressing the power button 510, and adjust the load to be used during the exercise, various settings during the operation through the touch display 520, and can check various statistics according to the exercise time have.
- FIG. 2 is a perspective view showing a driver module of the electric muscle exercise apparatus according to an embodiment of the present invention.
- the driver module 650 of the electric muscular exercise device includes a driving unit 300, a winch drum 350, a tension sensor unit 400, a control unit 500 and
- the power supply unit 700 may include a power line 750 connected to the power supply unit 700 and a wire 200 having the other end coupled to the winch drum 350 to penetrate from the inside of the driver module 650 to the outside. have.
- the wire 200 is a component that transmits the force of the driving unit 300 to the gripper 100, and may be implemented as a steel wire.
- One end of the wire 200 may be connected to the grip part 100, and the other end may be wound and coupled to the winch drum 350.
- the other end of the wire 200 may be fixed at a predetermined point on the winch drum 350, and in this state, the winch drum 350 may be rotated several times so that the wire 200 is at the other end side of the wire 200. A portion of the can be wound around the winch drum 350.
- the winch drum 350 may be connected to the driving unit 300 or extend as part of the driving unit 300 to serve as a winch for winding the other end of the wire 200.
- the driving unit 300 may include an electric motor and a speed reducer.
- the reducer serves to convert the rotational force of the electric motor into the rotational output of the desired rotational speed or torque.
- the electric motor can provide a relatively high rotational torque, by coupling a gear having a different rotation ratio to the shaft of the electric motor to convert to a rotation of another rotational speed or torque.
- it may be required for the driving unit 300 to provide a rotation of a high torque rather than a high rotational speed, and for this, an electric motor and a reducer of appropriate performance may be selected.
- the tension sensor unit 400 serves to measure the tension of the wire 200 in contact with a predetermined point on the wire 200.
- the tension sensor unit 400 will be described in more detail later with reference to FIGS. 3 and 4.
- the controller 500 may control the operation of the driving unit 300 such that the tension of the wire 200 measured by the tension sensor unit 400 matches a predetermined load.
- the controller 500 may be implemented in a very simple form or in a complex form including a digital processing device.
- the controller 500 may be connected to an input unit and an output unit.
- the input unit may be used to receive predetermined input information from the user. For example, the load to be applied to the holding unit 100, the number of reps, the number of sets, the exercise time, the target calorie consumption, etc. may be input. Can be.
- the output unit may be used to provide the user with predetermined output information, for example, the load currently applied to the holding unit 100, the current level, the current set number, the model exercise posture, the exercise time, the exercise history, and the present. Calorie consumption, other user's exercise statistics, etc. may be output in the form of guide letters, pictures, charts, videos, voice messages.
- the number of reps and the number of sets referred to in the present specification are terms used to express the number of times of exercise as commonly used in the field of strength training.
- Rep is a term that refers to the number of repetition of the exercise, and refers to the process of exercise until the force is returned to its original position once.
- a set refers to the course of movement from the first to the last reps for a given number of reps. For example, if you perform 3 sets of 10 reps, squats are repeated 10 times without rest, followed by a break of about 1 minute, and 10 more squats in each of the two sets in the same manner.
- the input unit may have various forms such as a dial, a switch, a button, a keypad, a touch pad, and a touch display.
- a communication module for communicating with other devices in a wired or wireless manner a device receiving information from another device will be included in the range of the input unit.
- the input unit according to an embodiment of the present invention may be connected to a user's smartphone by short-range communication or the like, and may receive various exercise programs through an app installed in the smartphone.
- the output unit may be implemented in various forms such as a display, a touch display, an acoustic speaker, and provide the output information to the user visually and / or audibly.
- the output unit may also be implemented as a device for providing information to other devices. For example, in addition to visually outputting information on the current exercise state to the user, the output unit according to an embodiment of the present invention may transmit and store the exercise record to a server in a remote location, and the like to be stored and managed.
- the input unit and the output unit are integrated in the form of the touch display 520, but the input unit and the output unit may be implemented in various forms as described above.
- the electric strength exercise device does not need to be fixed to the load used by the user for exercise. For example, if a user exercises using a barbell with a weight of 20 kg according to a conventional exercise method, the user generally works with a barbell with the same weight of 20 kg throughout the set. There is a hassle to change to a barbell with a different weight.
- the load applied to the gripper 100 is changed by the drive unit 300 under the control of the control unit 500, so that the user exercise It is possible to change the load during the process.
- the user may input a predetermined exercise program through the input unit to change the load to 10 kg up to the third level of the set, 15 kg for the next 5 levels, and 12 kg for the last 2 levels.
- the user may input a setting related to the squat exercise so that the load may be changed so that a load of 10 kg is applied when the user sits down and a load of 20 kg is applied when it occurs.
- a predetermined load instead of setting a predetermined load as a fixed constant, it may be set as a function according to time, thereby changing the load in one set, and even in one level. It is possible to do
- control unit 500 operates the driving unit 300 such that the tension of the wire 200 measured by the tension sensor unit 400 matches a predetermined load, that is, the driving unit 300 is the winch drum 350. ) And the tension applied to the wire 200 can be controlled. This will be described in more detail later with reference to FIGS. 6 to 8.
- the power supply unit 700 may receive power from the outside through the power line 750 and supply the power to the driving unit 300, the tension sensor unit 400, and the control unit 500.
- the power supply 700 is not necessarily to be implemented as a separate component, and may be integrally included in each component according to the needs of the driving unit 300, the tension sensor unit 400, and the control unit 500.
- FIG 3 is a perspective view showing a tension sensor unit of the electric muscle exercise apparatus according to an embodiment of the present invention
- Figure 4 is a side view showing the tension sensor unit of the electric muscle exercise apparatus according to an embodiment of the present invention.
- the tension sensor unit 400 has two outer pulleys 410 and two outer pulleys 410 arranged along the traveling direction of the wire 200. It may include one inner pulley 420 disposed between the (). One side of the inner pulley 420 may be provided with a sensor 430 for sensing a pressure, such as a load cell, so that the wire 200 across the inner pulley 420 and the outer pulley 410 to press each other Can be arranged.
- a pressure such as a load cell
- the inner pulley 420 is disposed at the exact center between the two outer pulleys 410, and the direction in which the wire 200 presses the inner pulley 420 is the two outer pulleys 410. Orthogonal to the imaginary straight line connecting them. If the tension applied to the wire 200 is T and the angle between the upper surface of the inner pulley 410 and the wire 200 is ⁇ in FIG. 4, the force applied to the inner pulley 410 by a simple static calculation is ( 2T * sin ⁇ ), and the tension of the wire 200 can be obtained by calculating this with respect to T.
- the inner pulley 410 does not necessarily have to be disposed at the center of the center between the outer pulleys 420 or in the orthogonal direction, and it is possible to obtain a tension T of the wire 200 by performing a static calculation on the angle. Can be.
- FIG. 5 is a conceptual diagram showing a state of use of the electric strength exercise apparatus according to another embodiment of the present invention.
- the casing 600 in which the components of the electric muscle exercise apparatus according to the embodiment of the present invention are accommodated may be coupled to a predetermined frame 800.
- the casing 600 may include a coupling part (not shown) used to mount the frame 800.
- the coupling part may be implemented in various forms to firmly fix the casing 600 to the frame 800.
- the casing 600 may be mounted to the frame 800 in the correct position, or may be mounted upside down inverted.
- the casing 600 is provided with a plurality of through holes 601 and 602 through which the wire 200 passes, the through hole 601 through which the wire 200 passes according to various arrangements of the casing 600. , 602 may be different.
- a series of pulleys may be provided to allow the wires 200 to align and penetrate through the plurality of through holes 601 and 602, respectively.
- components such as the winch drum 350 and the driver 300 may be included in one driver module 650, and the casing 600 may include a plurality of through holes 601 and 602.
- Couplings may be included to secure the driver module 650 in a particular arrangement and orientation so that the wires 200 are aligned and penetrating for each of the plurality of wires.
- the frame 800 may include various parts that allow the user to conveniently move.
- the frame 800 may include a foot support 810, a chair 820, and the like so that the user may perform a rowing motion.
- components such as the support 810 may be provided in the casing 600.
- FIG. 5C shows an embodiment of the arrangement for the user to do a squat exercise.
- two wires extend from one casing 600, while in the embodiment shown in FIG. 5C the wires 200 extend one by one from the two casing 600.
- the driving unit 300, the tension sensor unit 400, and the control unit 500 are each included one by one, whereas in FIG. 5C, these components are provided for each wire 200. have.
- the user can analyze whether the body balances right and left during exercise, and can acquire data for posture correction.
- Figure 6 is a flow chart showing a control method of the electric muscle exercise apparatus according to an embodiment of the present invention.
- a load for the user's exercise may be set in the electric strength exercise apparatus according to the embodiment of the present invention (S900).
- This process may be a process in which a user inputs a load through another device such as a touch display 520 or a smartphone provided in the exercise equipment, or may be a process of selecting a specific specific load value by using a dial or the like. It may also be the process of setting the load value used for general purpose to the default value.
- the control unit 500 of the muscular exercise device may measure the tension of the wire 200 (S910), and determine whether the tension of the wire 200 is equal to the set load (S960).
- the tension of the wire 200 is equal to the set load, the current state may be maintained.
- the tension of the wire 200 equal to the predetermined load includes not only the case where the numerical value is exactly the same but also the case where the tension is within a predetermined error range from the set load.
- the control unit 500 may determine whether the tension of the wire 200 is greater or smaller than the set load (S970), and the tension is greater than the set load. In this case, the driving unit 300 may reduce the torque applied to the wire 200 (S980), and when the tension is smaller than the set load, the driving unit 300 may increase the torque applied to the wire 200 (S990).
- FIG. 7 is a flow chart showing a control method of the electric muscle exercise apparatus according to another embodiment of the present invention.
- S900 Setting the load of this embodiment (S900), measuring the tension of the wire 200 (S910) and adjusting the torque of the drive unit 300 so that the tension of the wire 200 is substantially the same as the set load.
- S960 to S990 may be similar to the steps of the control method described with reference to FIG. 6, and redundant descriptions thereof will be omitted.
- the controller 500 may determine whether the tension of the wire 200 is greater than a predetermined upper threshold value (S920). This step may be prepared in the case where abnormally excessive tension is applied to the wire 200, and the upper threshold may be set to an appropriate value accordingly. When excessive tension is applied to the wire 200, it may be evidence of a malfunction of the device, and may cause a situation that may cause damage to the exercise equipment or the user. Therefore, the tension of the wire 200 is greater than the upper threshold.
- the winch drum 350 freely It may be controlled to rotate (S930).
- the controller 500 may also determine whether the tension of the wire 200 is smaller than a predetermined lower threshold (S940). While the user is using the electric strength exercise apparatus according to an embodiment of the present invention, the user may place the gripper 100 due to fatigue or other special circumstances. When the user applies the force and thus removes the force, the tension applied to the wire 200 may be close to zero. Even in this case, if the driving unit 300 applies a torque to match the tension of the wire 200 to the set load, the unsupported holding unit 100 may move and may cause damage or injury to a nearby object or person. Dangerous situations may result.
- a predetermined lower threshold S940
- control part 500 may stop the operation of the driving part 300 (S950) and control the gripping part 100 to stop at the current position.
- the lower threshold may be set to an appropriate value in consideration of this purpose.
- the control unit 500 may rotate the winch drum 350 until the gripper 100 reaches a predetermined position or until the distance to the winch drum 350 is within a predetermined range. For this reason, the gripper 100 may be wound around the wire 200 so that the unsupported gripper 100 may be supported by the casing 600 or a separate supporter, and the gripper 100 may be disposed at a specific position.
- FIG. 8 is a flow chart showing a control method of the electric muscle exercise apparatus according to another embodiment of the present invention.
- the electric strength exercise apparatus may be set the load and the number of reps for the user's exercise (S900). As described above, this process may be a process of directly inputting by the user, a process of inputting through another device, or a process set during manufacturing.
- the number of reps here represents the number of reps to repeat when the user exercises.
- the user may further input the number of sets, and the user may input or select a more specific exercise program.
- the step of measuring the tension of the wire 200 and maintaining the same as the set load (S1010) is such that the tension of the wire 200 is substantially the same as the set load in the control method described with reference to FIG. 6. It may be similar to the step (S960 ⁇ S990) of adjusting the torque of the driving unit 300, and a redundant description will be omitted.
- Electric strength exercise apparatus can also provide a more various types of services in conjunction with the digital medium.
- the controller 500 controls the driving unit 300 to maintain the tension of the wire 200.
- the wire 200 may be wound around the winch drum 350 by the torque of the driving unit 300 when the user does not apply the force, and when the user applies the force, the wire 200 may be released from the winch drum 350. Can be.
- the controller 500 may determine whether the wire 200 is wound by a predetermined length during exercise of the user (S1020).
- the length over which the wire 200 is wound may be calculated using, for example, the angle or number of times the winch drum 350 is rotated.
- the controller 500 may then determine whether the wire 200 is unwound by a predetermined length (S1030). The length of the wire 200 is released may be the same as the length of the wire 200 is wound.
- the controller 500 may increase the number of reps by 1 (S1040).
- the number of reps is represented by R.
- the controller 500 may then determine whether the number of reps R matches the predetermined number of reps (S1050). When R reaches the set number of reps, the control unit 500 may output the corresponding information to the user through the touch display 520 or a voice message for guidance, and in some cases, stop the operation of the driving unit 300. have.
- the predetermined length value with respect to the length of the wire 200 is wound may be set corresponding to the length of the grip 100 is moved when the user is exercising. Since the movement distance of the gripper 100 may vary according to the fatigue level of the user during the strength exercise, the set length may be preferably set to be less than or equal to the movement distance of the gripper 100.
- the preset length value with respect to the length of the wire 200 may be input by the user, or may be set by the controller 500 using data analyzed during the exercise of the user. This may be set at the time of manufacture.
- the number of reps is increased by 1 when the wire 200 is wound by the set length and then unwound by the set length. In some cases, such as a) and (b), the number of reps may be increased by 1 when the wire 200 is unwound and then rewound.
- control method for tracking the number of reps as shown in FIG. 8 is just one example for various exercise programs possible in the present invention. Since the electric strength exercise apparatus according to an embodiment of the present invention is linked with a digital medium, it is possible to collect various kinds of information related to the user's exercise, and can provide a very wide range of exercise programs using the same.
- the electric strength exercise apparatus when the user inputs the set number as well as the number of the reps, the electric strength exercise apparatus according to an embodiment of the present invention can track both the reps number and the set number in response thereto and output various guide messages. And it can be possible for the user to enjoy the exercise program conveniently.
- an electric strength exercise device and a control method thereof which are significantly smaller and lighter than the existing strength exercise device, and can provide a similar feeling of movement. Since the electric strength exercise device is portable, one device can be utilized in various arrangements, so that the user can perform a wide range of exercises anywhere.
- Electric strength exercise apparatus may also provide a variety of exercise programs in conjunction with devices such as a communication network, such as the Internet and smart phones. It is possible to record and manage statistics related to exercise, and to provide an intelligent exercise program optimized for the user.
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Abstract
Description
본 발명은 근력운동기구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 작은 크기 및 가벼운 무게로 구현되어 이동 및 설치가 간편한 전동식 근력운동기구 및 이를 제어하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a muscle exercise mechanism, and more particularly, to a power exercise mechanism and a method for controlling the same, which is implemented in a small size and light weight and is easy to move and install.
현재 시판되는 근력운동기구로는 무게추의 하중을 이용한 저항 운동기구가 흔히 사용된다. 하나 이상의 무게추들은 강선 등의 와이어에 연결될 수 있으며, 일련의 풀리에 결합되어 사용자가 원하는 방향으로 힘을 가하여 근육을 운동시키는 방식을 이용하는 것이다.Commercially available strength exercise devices are commonly used resistance exercise devices using weight loads. One or more weights may be connected to a wire, such as a steel wire, coupled to a series of pulleys to use a method of exercising muscles by applying force in a desired direction.
각기 근력이 상이한 다양한 사용자가 이용할 수 있도록, 이러한 근력운동기구는 단위 중량의 무게추를 여러 개 제공하고, 각 사용자는 무게추들을 모두 사용하거나 그 중 일부만을 사용하도록, 즉 원하는 하중만을 이용하도록, 무게추의 양을 선정하여 와이어에 연결되어 무게추들을 관통하는 샤프트에 핀을 꼽는 등의 방식으로 수동 조작에 의해 운동 부하를 조절한다.In order to be available to a variety of users with different muscle strengths, these muscles provide several weights of unit weight, and each user can use all or only some of the weights, i.e. use only the desired load, The amount of weight is selected and the motion load is adjusted by manual operation by inserting a pin into the shaft connected to the wire and penetrating the weights.
근력운동기구에 포함되는 무게추들은 각각의 크기 및 중량이 매우 크기 때문에, 이러한 근력운동기구를 운반 및 배치하는 데에는 매우 큰 비용과 여러 인원의 노력이 소요될 수 있다. 또한, 육중한 무게추가 들어 올려지고 내려지는 반복과정에는 사고의 위험성이 항상 내재되어 있으며, 자칫 심각한 부상 또는 물건의 손상으로 이어질 수도 있다.Since the weights included in the muscular exercise equipment are very large in size and weight, it can be very expensive and many people's efforts to carry and arrange the muscular exercise equipment. In addition, there is always a risk of an accident in the repeated process of lifting and lowering heavy weights, which may lead to serious injury or damage to objects.
무게추의 사용을 대체하기 위해 유압식 또는 공압식 제어를 활용하여 자동 부하 제어가 가능한 운동기구가 개발된 바 있지만, 이는 실제 하중 운동과 다른 운동감을 주어 기존의 근력운동기구를 대체하는 데에는 다소 한계가 있다.In order to replace the use of weights, an exercise device capable of automatic load control using hydraulic or pneumatic control has been developed, but it has a limitation in replacing the existing muscle exercise device by giving a sense of movement different from actual load exercise. .
한편, 대부분의 운동기구는 현재 아날로그 방식으로 구현된 것으로서, 디지털 매체와 연관시키는 데 어려움이 있다. 운동 부하의 수동 조작을 자동 제어로 변환하는 등 디지털 매체와의 호환성을 제공하면, 운동기구는 전자 운동 처방전에 따른 하중 세팅, 운동 이력 기록, 온라인 통신, 운동 중 동적인 하중 변화 등의 기능을 제공하며 정보통신기술(ICT)과 융합된 형태의 자체 피트니스 클럽을 구현할 수 있다.On the other hand, most exercise equipment is currently implemented in an analog manner, there is a difficulty in associating with a digital medium. Providing compatibility with digital media, such as converting manual operation of exercise loads into automatic control, exercise equipment provides functions such as load setting according to electronic exercise prescriptions, exercise history recording, online communication, and dynamic load changes during exercise. It is possible to implement its own fitness club, which is fused with ICT.
본 발명의 일측면은 작은 크기 및 가벼운 무게로 구현되면서도 기존의 무게추를 사용하는 운동기구와 유사한 운동감을 제공할 수 있는 전동식 근력운동기구 및 그 제어방법을 제공하려는 것이다.One aspect of the present invention is to provide an electric strength exercise device and a control method that can provide a sense of motion similar to the exercise device using a weight, while being implemented in a small size and light weight.
본 발명의 다른 일측면은 디지털 매체와 호환가능하여 사용자에게 보다 다양한 서비스를 제공할 수 있는 전동식 근력운동기구 및 그 제어방법을 제공하려는 것이다.Another aspect of the present invention is to provide an electric muscle exercise apparatus and a control method thereof that are compatible with a digital medium can provide a variety of services to the user.
본 발명의 일측면에 따르면, 파지부; 파지부에 일단이 연결된 와이어; 와이어의 타단이 권취되어 결합되는 윈치드럼; 파지부에 사전설정된 하중이 가해지도록 윈치드럼을 회전시키도록 구성된 구동부; 및 와이어의 소정 지점에 접촉하여 와이어의 장력을 측정하는 장력센서부를 포함하되, 장력센서부는 와이어의 방향을 따라 배열된 두 개의 외측 풀리; 두 개의 외측 풀리 사이에 배치되며 외측 풀리들에 걸쳐지는 와이어를 가압하도록 배치된 내측 풀리; 및 와이어가 내측 풀리에 가하는 응력을 측정하는 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 근력운동기구가 제공된다.According to one aspect of the invention, the gripping portion; A wire having one end connected to the gripping portion; A winch drum to which the other end of the wire is wound and coupled; A drive configured to rotate the winch drum such that a predetermined load is applied to the gripping portion; And a tension sensor part for contacting a predetermined point of the wire to measure the tension of the wire, wherein the tension sensor part includes two outer pulleys arranged along the direction of the wire; An inner pulley disposed between the two outer pulleys and disposed to press a wire across the outer pulleys; And a sensor for measuring a stress applied to the inner pulley by the wire.
본 발명의 다른 일측면에 따르면, 파지부; 파지부에 일단이 연결된 와이어; 와이어의 타단이 권취되어 결합되는 윈치드럼; 파지부에 사전설정된 하중이 가해지도록 윈치드럼을 회전시키도록 구성된 구동부; 와이어의 소정 지점에 접촉하여 와이어의 장력을 측정하는 장력센서부; 장력센서부에 의해 측정된 와이어의 장력이 사전설정된 하중과 일치하도록 구동부의 작동을 제어하는 제어부; 구동부, 윈치드럼, 장력센서부 및 제어부 중 적어도 하나를 수용하는 케이싱; 및 케이싱을 소정의 위치에 장착하는 프레임을 포함하는 전동식 근력운동기구가 제공된다.According to another aspect of the invention, the gripping portion; A wire having one end connected to the gripping portion; A winch drum to which the other end of the wire is wound and coupled; A drive configured to rotate the winch drum such that a predetermined load is applied to the gripping portion; A tension sensor unit for measuring a tension of the wire by contacting a predetermined point of the wire; A control unit for controlling the operation of the drive unit such that the tension of the wire measured by the tension sensor unit matches a predetermined load; A casing accommodating at least one of a driving unit, a winch drum, a tension sensor unit, and a control unit; And a frame for mounting the casing at a predetermined position is provided.
본 발명의 또 다른 일측면에 따르면, 파지부에 일단이 연결된 와이어, 와이어의 타단이 권취되어 결합되는 윈치드럼, 및 윈치드럼을 회전시키도록 구성된 구동부를 포함하는 전동식 근력운동기구를 제어하는 방법으로서, 와이어의 장력을 측정하는 단계; 측정된 와이어의 장력이 사전설정된 하중에 대응하는지 여부를 판단하는 단계; 와이어의 장력이 하중보다 크면 구동부의 토크를 감소시키고 와이어의 장력이 하중보다 작으면 구동부의 토크를 증가시키는 단계를 포함하는 전동식 근력운동기구 제어방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, as a method for controlling an electric muscle exercise mechanism comprising a wire connected to one end of the holding portion, the winch drum is wound and coupled to the other end of the wire, and a drive unit configured to rotate the winch drum Measuring the tension of the wire; Determining whether the measured tension of the wire corresponds to a predetermined load; When the tension of the wire is greater than the load, the torque of the driving unit is reduced, and if the tension of the wire is less than the load, the electric strength exercise device control method is provided, which includes increasing the torque of the driving unit.
본 발명의 일측면에 따르면, 작은 크기 및 가벼운 무게로 구현되면서도 기존의 무게추를 사용하는 운동기구와 유사한 운동감을 제공할 수 있는 전동식 근력운동기구 및 그 제어방법이 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided an electric strength exercise device and a control method thereof that can provide a sense of movement similar to the exercise device using a weight, while being implemented in a small size and light weight.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구의 사용상태를 나타내는 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing a state of use of the electric strength exercise apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구의 구동기 모듈을 나타내는 사시도이다.Figure 2 is a perspective view showing a driver module of the electric muscle exercise apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구의 장력센서부를 나타내는 사시도이다.Figure 3 is a perspective view showing a tension sensor unit of the electric muscle exercise apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구의 장력센서부를 나타내는 측면도이다.Figure 4 is a side view showing the tension sensor unit of the electric muscle exercise apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동식 근력운동기구의 사용상태를 나타내는 개념도이다.5 is a conceptual diagram showing a state of use of the electric strength exercise apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구의 제어방법을 나타내는 순서도이다.Figure 6 is a flow chart showing a control method of the electric muscle exercise apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구의 제어방법을 나타내는 순서도이다.7 is a flow chart showing a control method of the electric muscle exercise apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구의 제어방법을 나타내는 순서도이다.8 is a flow chart showing a control method of the electric muscle exercise apparatus according to another embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 자세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the drawings, similar reference numerals are used for similar elements.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구의 사용상태를 나타내는 개념도이다. 도 1에는 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구가 스쿼트(squat) 동작에 사용되는 예가 도시되어 있다.1 is a conceptual diagram showing a state of use of the electric strength exercise apparatus according to an embodiment of the present invention. 1 illustrates an example in which the electric strength exercise device according to one embodiment of the present invention is used for a squat operation.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구에서는 육중한 무게추 대신 전동모터를 이용함으로써 운동기구의 크기와 중량을 현저히 감소시킬 수 있다.As shown in FIG. 1, in the electric strength exercise apparatus according to an embodiment of the present invention, the size and weight of the exercise apparatus can be significantly reduced by using an electric motor instead of a heavy weight.
사용자는 바(bar) 등의 형태로 구현된 파지부(100)에 힘을 가하여 운동을 한다. 파지부(100)에는 와이어(200)가 직접적으로 또는 간접적으로 연결되며, 전동모터와 감속기 등을 포함하는 구동부(300)는 와이어(200)에 힘을 가하여 파지부(100)에 하중을 가할 수 있다. The user exercises by applying a force to the
도 1에는 파지부(100)가 바 형태를 가지는 것으로 도시되어 있으나, 이용되는 운동 방법에 따라 파지부(100)는 링(ring), 핸들, 스트랩(strap) 등의 형태로 구현될 수 있음은 물론이다.Although the
도 1에서와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구의 일부 구성요소들은 케이싱(600) 내에 수용될 수 있고, 이 케이싱(600)은 원하는 위치에 고정되어 사용자가 운동시 힘을 가하더라도 움직이지 않도록 구성될 수 있다.As shown in Figure 1, some of the components of the electric strength training apparatus according to an embodiment of the present invention can be accommodated in the
와이어(200)는 케이싱(600)에 형성된 소정의 관통홀(601)을 통과하여 연장될 수 있다. 도 5에 예시된 실시예에서와 같이 케이싱(600)은 다양한 배향으로 배치될 수 있으므로, 케이싱(600)에는 하나 이상의 관통홀(601, 602)이 형성될 수 있다. 경우에 따라 사용되지 않는 관통홀은 폐쇄될 수도 있다. 관통홀(601)은 와이어(200)의 외경 이상의 내경으로 형성되어야 할 것이다.The
와이어(200)는 케이싱(600)으로부터 연장되어 일련의 풀리(210)들에 의해 원하는 방향을 따라 파지부(100)로 연결된다. 도 1에 도시된 실시예에서와 같이 와이어(200)가 속이 빈 터널부(110, 120)를 통과하여 파지부(100)에 연결될 수도 있다. 금속 등의 재료로 형성되는 제1 터널부(110)는 파지부(100)에 연결되고 제2 터널부(120)에 슬라이딩 가능하도록 결합될 수 있고, 제1 터널부(110)와 제2 터널부(120) 내부의 빈 공간에서 와이어(200)가 이동할 수 있다. 이와 같은 터널부(110, 120)의 구성은 파지부(100)를 사용자가 사용하기에 편리한 위치에 배치할 수 있도록 사용될 수 있다.The
케이싱(600)에는 또한 전원버튼(510), 터치 디스플레이(520) 등 다양한 형태의 입력 및/또는 출력을 위한 수단이 형성될 수 있다. 사용자는 전원버튼(510)을 눌러 근력운동기구의 작동을 준비할 수 있고, 터치 디스플레이(520)를 통하여 운동시 사용할 하중, 작동중의 다양한 설정 등을 조절하고 운동시간에 따른 다양한 통계치를 확인할 수 있다.The
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구의 구동기 모듈을 나타내는 사시도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구의 구동기 모듈(650)은 구동부(300), 윈치드럼(350), 장력센서부(400), 제어부(500) 및 전원부(700)를 포함할 수 있고, 전원부(700)에 연결된 전원선(750) 및 윈치드럼(350)에 타단이 결합된 와이어(200)가 구동기 모듈(650)의 내부에서 외부로 관통할 수 있다.Figure 2 is a perspective view showing a driver module of the electric muscle exercise apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the
와이어(200)는 전술한 바와 같이 구동부(300)의 힘을 파지부(100)에 전달하는 구성요소로서, 강선(steel wire) 등으로 구현될 수 있다. 와이어(200)의 일단은 파지부(100)에 연결되고, 타단은 윈치드럼(350)에 권취되어 결합될 수 있다. 예를 들어, 와이어(200)의 타단은 윈치드럼(350) 상의 소정 지점에 고정될 수 있고, 이 상태에서 윈치드럼(350)이 수 차례 회전하여 와이어(200)의 타단 측에서 와이어(200)의 일부가 윈치드럼(350)에 권취되게 할 수 있다. As described above, the
윈치드럼(350)은 구동부(300)에 연결되거나 구동부(300)의 일부로 연장되어 와이어(200)의 타단을 권취하는 윈치(winch) 역할을 할 수 있다. The
와이어(200)가 팽팽해진 상태에서 윈치드럼(350)이 와이어(200)를 감는 방향으로 구동부(300)가 토크를 가하면, 와이어(200)에 가해지는 장력이 증가할 것이며 이에 따라 파지부(100)를 이용하여 운동하는 사용자에게는 더 큰 하중이 가해질 것이다. 반대로, 윈치드럼(350)이 와이어(200)를 감는 방향으로의 토크가 감소되면, 와이어(200)에 가해지는 장력이 감소할 것이며 이에 따라 파지부(100)를 이용하여 운동하는 사용자에게는 더 가벼운 하중이 가해질 것이다. When the
구동부(300)는 전동모터 및 감속기를 포함하여 구성될 수 있다. 감속기는 전동모터의 회전력을 원하는 회전수 또는 토크의 회전 출력으로 변환시키는 역할을 한다. 예를 들어, 전동모터가 상대적으로 높은 회전수의 회전력을 제공할 수 있는데, 전동모터의 샤프트에 상이한 회전비를 가지는 기어 등을 결합하여 다른 회전속도 또는 토크의 회전으로 변환하는 것이다. 본 발명의 실시예들에서는 구동부(300)가 높은 회전속도보다는 높은 토크의 회전을 제공하는 것이 요구될 수 있으며, 이를 위해 적절한 성능의 전동모터 및 감속기가 선택될 수 있다. The
장력센서부(400)는 와이어(200) 상의 소정 지점에 접촉하여 와이어(200)의 장력을 측정하는 역할을 한다. 장력센서부(400)에 대해서는 이후 도 3 및 도 4를 참조하여 더 자세히 설명하기로 한다.The
제어부(500)는 장력센서부(400)에 의해 측정된 와이어(200)의 장력이 사전설정된 하중과 일치하도록 구동부(300)의 작동을 제어할 수 있다. 수행하는 기능에 따라 제어부(500)는 매우 단순한 형태로 구현될 수도 있고, 디지털 처리장치 등을 포함한 복잡한 형태로 구현될 수도 있다.The
제어부(500)는 입력부 및 출력부와 연결될 수 있다. 입력부는 사용자로부터 소정의 입력 정보를 수신하는 데 사용될 수 있는데, 예를 들어 파지부(100)에 가해질 하중, 렙(rep) 횟수, 세트(set) 횟수, 운동 시간, 목표 칼로리 소모량 등이 입력될 수 있다. 출력부는 사용자에게 소정의 출력 정보를 제공하는 데 사용될 수 있는데, 예를 들어 현재 파지부(100)에 가해진 하중, 현재 렙 수, 현재 세트 수, 모범 운동 자세, 운동 시간, 운동 이력, 현재까지의 칼로리 소모량, 타사용자의 운동 통계 수치 등이 안내문자, 그림, 도표, 동영상, 음성 메시지 등의 형태로 출력될 수 있다.The
본 명세서에서 언급되는 렙 횟수 및 세트 횟수는 운동의 횟수를 표현하기 위한 용어로서 근력운동 분야에서 통용되어 사용되는 용어이다. 렙(rep, repetition)은 운동의 반복 횟수를 지칭하는 용어로서, 한 번 힘을 가하고 원위치로 돌아오기까지의 운동 과정을 가리킨다. 세트(set)는 정해진 렙 횟수를 위해 첫번째 렙으로부터 마지막 렙까지의 운동 과정을 가리킨다. 예를 들어, 스쿼트를 10 렙의 3 세트를 수행한다고 하면, 10 번의 스쿼트를 쉬지 않고 반복한 후, 약 1분 간의 휴식을 취하고 같은 방식으로 두 세트 각각 10 번의 스쿼트를 더 수행하는 것이다.The number of reps and the number of sets referred to in the present specification are terms used to express the number of times of exercise as commonly used in the field of strength training. Rep (repetition) is a term that refers to the number of repetition of the exercise, and refers to the process of exercise until the force is returned to its original position once. A set refers to the course of movement from the first to the last reps for a given number of reps. For example, if you perform 3 sets of 10 reps, squats are repeated 10 times without rest, followed by a break of about 1 minute, and 10 more squats in each of the two sets in the same manner.
입력부는 다이얼, 스위치, 버튼, 키패드, 터치패드, 터치 디스플레이 등 다양한 형태를 가질 수 있다. 또한, 타기기와 유선 또는 무선으로 통신하는 통신모듈로서 타기기로부터 정보를 입력받는 장치도 입력부의 범위에 포함된다 할 것이다. 예를 들어, 본 발명의 일실시예에 따른 입력부는 근거리 통신 등에 의하여 사용자의 스마트폰과 연결될 수 있고, 스마트폰에 설치된 앱(app)을 통해 다양한 운동 프로그램을 입력받을 수 있다.The input unit may have various forms such as a dial, a switch, a button, a keypad, a touch pad, and a touch display. In addition, as a communication module for communicating with other devices in a wired or wireless manner, a device receiving information from another device will be included in the range of the input unit. For example, the input unit according to an embodiment of the present invention may be connected to a user's smartphone by short-range communication or the like, and may receive various exercise programs through an app installed in the smartphone.
출력부는 디스플레이, 터치 디스플레이, 음향 스피커 등 다양한 형태로 구현되어 시각적으로 및/또는 청각적으로 사용자에게 상기 출력 정보를 제공할 수 있다. 출력부 역시 타기기로 정보를 제공하는 장치로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일실시예에 따른 출력부는 사용자에게 현재의 운동 상태에 관한 정보를 시각적으로 출력하는 것에 더하여 운동 기록을 원격 위치에 있는 서버 등으로 전송하여 보관 및 관리되도록 할 수 있다.The output unit may be implemented in various forms such as a display, a touch display, an acoustic speaker, and provide the output information to the user visually and / or audibly. The output unit may also be implemented as a device for providing information to other devices. For example, in addition to visually outputting information on the current exercise state to the user, the output unit according to an embodiment of the present invention may transmit and store the exercise record to a server in a remote location, and the like to be stored and managed.
도 1에 예시된 실시예에서는 입력부와 출력부가 터치 디스플레이(520)의 형태로 통합되어 있으나, 입력부와 출력부는 전술한 바와 같이 매우 다양한 형태로 구현될 수 있다.In the embodiment illustrated in FIG. 1, the input unit and the output unit are integrated in the form of the
한편, 기존의 무게추를 이용하는 운동 방식과는 달리, 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구에서는 사용자가 운동에 사용하는 하중이 고정될 필요가 없다. 예를 들어, 사용자가 기존의 운동 방식에 따라 20kg의 무게추를 장착한 바벨을 사용하여 운동하는 경우, 사용자는 한 세트 내내 동일한 20kg의 무게추를 장착한 바벨로 운동하는 것이 일반적이며, 하중을 변경하기 위해서는 다른 양의 무게추를 장착한 바벨로 교체해야 하는 번거로움이 있다.On the other hand, unlike the conventional exercise method using a weight, in the electric strength exercise device according to an embodiment of the present invention does not need to be fixed to the load used by the user for exercise. For example, if a user exercises using a barbell with a weight of 20 kg according to a conventional exercise method, the user generally works with a barbell with the same weight of 20 kg throughout the set. There is a hassle to change to a barbell with a different weight.
이에 반해, 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구를 사용하는 경우, 파지부(100)에 가해지는 하중은 제어부(500)의 제어 하에 구동부(300)에 의해 변경되는 것이므로, 사용자가 운동을 하는 도중에 하중을 변경하는 것이 가능하다.On the contrary, in the case of using the electric strength exercise device according to an embodiment of the present invention, the load applied to the
예를 들어, 사용자는 입력부를 통해 소정의 운동 프로그램을 입력하여 한 세트 중에 3번째 렙까지는 10kg로, 그 다음 5번의 렙은 15kg로, 그리고 마지막 2번의 렙은 12kg으로 하중을 변경할 수 있다. 또 다른 예를 들면, 사용자가 스쿼트 운동과 관련된 설정을 입력하여 사용자가 앉을 때에는 10kg의 하중이 가해지고 일어날 때에는 20kg의 하중이 가해지도록 하중을 변경할 수 있다. For example, the user may input a predetermined exercise program through the input unit to change the load to 10 kg up to the third level of the set, 15 kg for the next 5 levels, and 12 kg for the last 2 levels. As another example, the user may input a setting related to the squat exercise so that the load may be changed so that a load of 10 kg is applied when the user sits down and a load of 20 kg is applied when it occurs.
이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면, 사전설정된 하중을 고정된 상수로 정하는 대신 시간에 따른 함수로 설정할 수도 있으며, 이에 따라 한 세트 중에도 하중을 변경할 수 있고, 심지어는 한 렙 중에도 하중을 변경하는 것이 가능하다.As such, according to one embodiment of the present invention, instead of setting a predetermined load as a fixed constant, it may be set as a function according to time, thereby changing the load in one set, and even in one level. It is possible to do
전술한 바와 같이, 제어부(500)는 장력센서부(400)에 의해 측정된 와이어(200)의 장력이 사전설정된 하중과 일치하도록 구동부(300)의 작동, 즉 구동부(300)가 윈치드럼(350)에 가하는 토크 및 와이어(200)에 가하는 장력을 제어할 수 있다. 이에 대해서는 이후 도 6 내지 8을 참조하여 더 자세히 설명하기로 한다.As described above, the
전원부(700)는 외부로부터 전원선(750)을 통해 전원을 공급받아 이를 구동부(300), 장력센서부(400) 및 제어부(500) 등에 공급할 수 있다. 물론, 전원부(700)가 반드시 별도의 구성요소로 구현되어야 하는 것은 아니며, 구동부(300), 장력센서부(400) 및 제어부(500) 각각의 필요에 따라 각 구성요소에 일체형으로 포함될 수도 있다.The
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구의 장력센서부를 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구의 장력센서부를 나타내는 측면도이다.3 is a perspective view showing a tension sensor unit of the electric muscle exercise apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a side view showing the tension sensor unit of the electric muscle exercise apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 장력센서부(400)는 와이어(200)의 진행 방향을 따라 배열된 두 개의 외측 풀리(410)와 두 외측 풀리(410) 사이에 배치된 하나의 내측 풀리(420)를 포함할 수 있다. 내츨 풀리(420)의 일측에는 로드셀 등과 같이 압력을 감지하기 위한 센서(430)가 구비될 수 있으며, 내측 풀리(420)와 외측 풀리(410)들에 걸쳐지는 와이어(200)가 서로를 가압하도록 배치될 수 있다.3 and 4, the
와이어(200)가 팽팽해진 상태에서 윈치드럼(350)이 와이어(200)를 감는 방향으로 구동부(300)가 토크를 가하면, 와이어(200)에 가해지는 장력이 증가할 것이며 이에 따라 파지부(100)를 이용하여 운동하는 사용자에게는 더 큰 하중이 가해질 것이다. 반대로, 윈치드럼(350)이 와이어(200)를 감는 방향으로의 토크가 감소되면, 와이어(200)에 가해지는 장력이 감소할 것이며 이에 따라 파지부(100)를 이용하여 운동하는 사용자에게는 더 가벼운 하중이 가해질 것이다. When the
도 4에 도시된 실시예에서는, 내측 풀리(420)가 두 외측 풀리(410) 사이의 정중앙에 배치되어 있고, 와이어(200)가 내측 풀리(420)를 가압하는 방향은 두 외측 풀리(410)를 연결하는 가상의 직선과 직교한다. 와이어(200)에 가해진 장력을 T라 하고 도 4에서 내측 풀리(410)의 상면과 와이어(200) 사이의 각도를 θ라 하면, 간단한 정역학 계산에 의해 내측 풀리(410)에 가해지는 힘은 (2T * sin θ) 임을 알 수 있으며, 이를 T에 대하여 계산함으로써 와이어(200)의 장력을 구할 수 있다.In the embodiment shown in FIG. 4, the
물론, 내측 풀리(410)가 반드시 외측 풀리(420)들 사이의 정중앙에 배치되거나 직교한 방향으로 배치될 필요는 전혀 없으며, 해당 각도에 대하여 정역학 계산을 수행하여 와이어(200)의 장력 T를 구할 수 있다.Of course, the
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전동식 근력운동기구의 사용상태를 나타내는 개념도이다.5 is a conceptual diagram showing a state of use of the electric strength exercise apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 5의 (a)와 (b)에 도시된 실시예에서와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구의 구성요소들이 수용된 케이싱(600)은 소정의 프레임(800)에 결합될 수 있고, 이를 위해 케이싱(600)에는 프레임(800)에 장착하는 데 사용되는 결합부(미도시)가 포함될 수 있다. 결합부는 케이싱(600)을 프레임(800)에 견고히 고정시키기 위한 다양한 형태로 구현될 수 있다.As in the embodiment shown in (a) and (b) of FIG. 5, the
도 5의 (a)와 (b)를 비교하면, 케이싱(600)은 프레임(800)에 정위치로 장착될 수도 있고, 상하반전하여 거꾸로 장착될 수도 있다. 또한, 케이싱(600)에 와이어(200)가 통과하기 위한 관통홀(601, 602)이 여러 개 구비되어 있는 경우, 케이싱(600)의 다양한 배치에 따라 와이어(200)가 통과하는 관통홀(601, 602)이 상이할 수 있다.Comparing (a) and (b) of Figure 5, the
케이싱(600) 내에는 복수의 관통홀(601, 602) 각각에 대하여 와이어(200)가 정렬되어 관통할 수 있도록 일련의 풀리가 구비될 수 있다. 대안적으로는, 도 2에서와 같이 윈치드럼(350), 구동부(300) 등의 구성요소들이 하나의 구동기 모듈(650) 내에 포함되고, 케이싱(600) 내에는 복수의 관통홀(601, 602) 각각에 대하여 와이어(200)가 정렬되어 관통할 수 있도록 구동기 모듈(650)을 특정 배치 및 배향으로 고정하기 위한 결합부(미도시)가 포함될 수도 있다.In the
도 5의 (b)를 참조하면, 프레임(800)에는 사용자가 편리하게 운동할 수 있게 하는 다양한 부품들이 포함될 수 있다. 예를 들어, 도 5의 (b)에서와 같이 사용자가 로잉(rowing) 운동을 할 수 있도록, 프레임(800)에는 발 지지대(810), 체어(820) 등이 구비될 수 있다. 물론, 지지대(810) 등의 부품이 케이싱(600)에 구비될 수도 있다.Referring to FIG. 5B, the
도 5의 (c)에는 사용자가 스쿼트 운동을 하기 위한 배치의 실시예가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 실시예에서는 두 개의 와이어가 하나의 케이싱(600)으로부터 연장되는 반면, 도 5의 (c)에 도시된 실시예에서는 두 개의 케이싱(600)으로부터 와이어(200)가 하나씩 연장된다. 도 1의 경우에는 구동부(300), 장력센서부(400), 제어부(500) 등이 각각 하나씩 포함되는 반면, 도 5의 (c)에서는 이들 구성요소들이 와이어(200) 하나마다 구비됨을 볼 수 있다. 이로 인해 사용자는 운동시 신체가 좌우로 올바른 균형을 이루는지 분석할 수 있고, 자세 교정을 위한 자료를 획득할 수 있음은 물론이다.FIG. 5C shows an embodiment of the arrangement for the user to do a squat exercise. In the embodiment shown in FIG. 1 two wires extend from one
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구의 제어부(500) 등이 와이어(200)의 장력을 측정하여 전동식 근력운동기구를 제어하는 방법에 대하여 더 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of controlling the electric strength exercise device by controlling the tension of the
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구의 제어방법을 나타내는 순서도이다.Figure 6 is a flow chart showing a control method of the electric muscle exercise apparatus according to an embodiment of the present invention.
우선, 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구에는 사용자의 운동을 위한 하중이 설정될 수 있다(S900). 이 과정은 사용자가 운동기구에 구비된 터치 디스플레이(520) 또는 스마트폰 등의 타기기를 통해 하중을 입력하는 과정일 수도 있고, 다이얼 등을 이용하여 지정된 특정 하중 값을 선택하는 과정일 수도 있으며, 제조시 범용으로 사용되는 하중 값을 기본값으로 설정하는 과정일 수도 있다.First, a load for the user's exercise may be set in the electric strength exercise apparatus according to the embodiment of the present invention (S900). This process may be a process in which a user inputs a load through another device such as a
근력운동기구의 제어부(500)는 와이어(200)의 장력을 측정할 수 있고(S910), 와이어(200)의 장력이 설정 하중과 동일한지 여부를 판단할 수 있다(S960).The
와이어(200)의 장력이 설정된 하중과 동일하면 현재 상태를 유지하면 된다. 여기서 와이어(200)의 장력이 사전설정된 하중과 동일하다 함은 수치가 정확히 동일한 경우뿐만 아니라 설정 하중으로부터 소정의 오차 범위 내에 있는 경우도 포함한다.If the tension of the
만일 와이어(200)의 장력이 설정된 하중과 동일하지 않은 경우, 제어부(500)는 와이어(200)의 장력이 설정된 하중에 비해 큰지 또는 작은지를 판단할 수 있으며(S970), 장력이 설정 하중보다 큰 경우 구동부(300)가 와이어(200)에 가하는 토크를 감소시킬 수 있고(S980), 장력이 설정 하중보다 작은 경우 구동부(300)가 와이어(200)에 가하는 토크를 증가시킬 수 있다(S990).If the tension of the
도 7은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구의 제어방법을 나타내는 순서도이다.7 is a flow chart showing a control method of the electric muscle exercise apparatus according to another embodiment of the present invention.
본 실시예의 하중을 설정하는 단계(S900), 와이어(200)의 장력을 측정하는 단계(S910) 및 와이어(200)의 장력이 설정 하중과 실질적으로 동일하도록 구동부(300)의 토크를 조절하는 단계(S960~S990)는 도 6을 참조하여 설명한 제어방법의 단계들과 유사할 수 있으며 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Setting the load of this embodiment (S900), measuring the tension of the wire 200 (S910) and adjusting the torque of the
와이어(200)의 장력을 측정한 후(S910), 제어부(500)는 와이어(200)의 장력이 소정의 상위 임계치보다 큰지 여부를 판단할 수 있다(S920). 이 단계는 와이어(200)에 비정상적으로 과도한 장력이 가해지는 경우에 대비한 것일 수 있으며, 상위 임계치는 이에 따라 적절한 값으로 설정될 수 있다. 와이어(200)에 과도한 장력이 가해지고 있는 경우는 기기의 오작동의 증거일 수 있고, 운동기구 또는 사용자에게 피해를 입힐 수 있는 상황을 초래할 수 있으므로, 와이어(200)의 장력이 상위 임계치보다 큰 것으로 판단되면 제어부(500)는 구동부(300)의 작동을 중지시키고 임계치의 장력을 유지하게 하거나 구동부(300)와 윈치드럼(350) 사이의 결합을 해지시키는 등의 방법으로 윈치드럼(350)이 자유로이 회전하도록 제어할 수 있다(S930). After measuring the tension of the wire 200 (S910), the
제어부(500)는 또한 와이어(200)의 장력이 소정의 하위 임계치보다 작은지 여부를 판단할 수도 있다(S940). 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구를 사용자가 이용하는 도중, 사용자가 피로로 인해 또는 기타 특수한 상황으로 인해 파지부(100)를 놓을 수 있다. 사용자가 이와 같이 힘을 가하다가 갑자기 가하던 힘을 제거하면 와이어(200)에 가해지는 장력은 0에 가까워질 수 있다. 이 경우에도 와이어(200)의 장력을 설정 하중으로 일치시키기 위해 구동부(300)가 토크를 가한다면 지지되지 않은 파지부(100)가 이동하면서 오히려 주변의 물건 또는 사람이 손상 또는 부상을 입을 수 있는 위험한 상황이 초래될 수도 있다.The
따라서 와이어(200)의 장력이 소정의 하위 임계치보다 작은 것으로 판단되면 제어부(500)는 구동부(300)의 작동을 중지시켜(S950) 파지부(100)가 현재 위치에 정지하도록 제어할 수 있다. 하위 임계치는 이러한 목적을 고려하여 적절한 값으로 설정될 수 있다.Therefore, when it is determined that the tension of the
도시되지는 않았지만, 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구 제어방법에서, 장력센서부(400)에 의해 측정된 와이어(200)의 장력이 사전설정된 하위 임계치 미만인 상태가 소정 시간 동안 유지되면, 제어부(500)는 파지부(100)가 소정 위치에 다다를 때까지 또는 윈치드럼(350)까지의 거리가 소정의 범위 내에 이를 때까지 윈치드럼(350)을 회전시킬 수 있다. 이로 인해, 지지되지 않은 파지부(100)가 케이싱(600) 또는 별도의 지지대에 의해 지지될 수 있도록, 와이어(200)를 감아 파지부(100)를 특정 위치로 배치시킬 수 있다.Although not shown, in the electric strength exercise device control method according to an embodiment of the present invention, if the tension of the
도 8은 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구의 제어방법을 나타내는 순서도이다.8 is a flow chart showing a control method of the electric muscle exercise apparatus according to another embodiment of the present invention.
우선, 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구에는 사용자의 운동을 위한 하중 및 렙 횟수가 설정될 수 있다(S900). 전술한 바와 같이, 이 과정은 사용자가 직접 입력하는 과정일 수도 있고, 타기기를 통하여 입력하는 과정일 수도 있으며, 제조시 설정되는 과정일 수도 있다.First, the electric strength exercise apparatus according to an embodiment of the present invention may be set the load and the number of reps for the user's exercise (S900). As described above, this process may be a process of directly inputting by the user, a process of inputting through another device, or a process set during manufacturing.
여기서의 렙 횟수는 사용자가 운동할 때 반복할 렙 횟수를 나타낸다. 물론, 필요에 따라 사용자는 세트 횟수를 더 입력할 수도 있고, 이를 포함하여 보다 구체적인 운동 프로그램을 입력 또는 선택할 수 있다.The number of reps here represents the number of reps to repeat when the user exercises. Of course, if necessary, the user may further input the number of sets, and the user may input or select a more specific exercise program.
본 실시예에서 와이어(200)의 장력을 측정하여 설정 하중과 실질적으로 동일하도록 유지하는 단계(S1010)는 도 6을 참조하여 설명한 제어방법에서 와이어(200)의 장력이 설정 하중과 실질적으로 동일하도록 구동부(300)의 토크를 조절하는 단계(S960~S990)와 유사할 수 있으며 중복되는 설명은 생략하기로 한다.In the present embodiment, the step of measuring the tension of the
본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구는 또한 디지털 매체와 연동하여 보다 다양한 종류의 서비스를 제공할 수 있다. Electric strength exercise apparatus according to an embodiment of the present invention can also provide a more various types of services in conjunction with the digital medium.
사용자가 운동기구를 이용하여 운동함에 따라 제어부(500)는 와이어(200)가 팽팽한 상태를 유지하도록 구동부(300)를 제어한다. 사용자가 힘을 가하지 않는 상태에서는 구동부(300)의 토크에 의해 와이어(200)가 윈치드럼(350)에 감겨질 수 있고, 사용자가 힘을 가하면 와이어(200)가 윈치드럼(350)으로부터 풀려질 수 있다.As the user exercises using the exercise device, the
이를 이용하여, 제어부(500)는 사용자의 운동시 와이어(200)가 사전설정된 길이만큼 감겨지는지 여부를 판단할 수 있다(S1020). 와이어(200)가 감겨지는 길이는 예를 들어 윈치드럼(350)가 회전한 각도 또는 횟수를 이용하여 계산될 수 있을 것이다.Using this, the
와이어(200)가 감겨진 길이가 설정 길이에 도달하면, 제어부(500)는 이어서 와이어(200)가 사전설정된 길이만큼 다시 풀려지는지 여부를 판단할 수 있다(S1030). 와이어(200)가 풀려지는 길이는 와이어(200)가 감겨진 길이와 동일할 수 있다.When the length on which the
와이어(200)가 풀려진 길이가 설정 길이에 도달하면, 제어부(500)는 렙 횟수를 1만큼 증가시킬 수 있다(S1040). 도 8에는 렙 횟수를 R로 표현하였다. When the length of the
제어부(500)는 이어서 렙 횟수 R이 사전설정된 렙 수와 일치하는지 여부를 판단할 수 있다(S1050). R이 설정된 렙 횟수에 도달하였으면, 제어부(500)는 터치 디스플레이(520) 또는 안내용 음성 메시지 등을 통해 해당 정보를 사용자에게 출력할 수 있고, 경우에 따라 구동부(300)의 작동을 정지시킬 수도 있다.The
와이어(200)가 감겨지는 길이와 관련하여 사전설정된 길이 값은 사용자가 운동할 때 파지부(100)가 움직여지는 길이에 대응하여 설정될 수 있다. 근력운동시 사용자의 피로도에 따라 파지부(100)의 이동 거리가 달라질 수 있으므로, 설정 길이는 파지부(100)의 이동 거리 이하로 설정되는 것이 바람직할 수 있다.The predetermined length value with respect to the length of the
이와 같이 와이어(200)가 감겨지는 길이와 관련하여 사전설정된 길이 값은 사용자가 입력하도록 할 수도 있고, 사용자의 운동시 분석되는 데이터를 이용하여 제어부(500)에서 설정될 수도 있고, 범용으로 표준 값이 제조시 설정될 수도 있다. As described above, the preset length value with respect to the length of the
도 8에는 도 5의 (c)에 도시된 스쿼트 운동을 가정하여 와이어(200)가 설정 길이만큼 감겨진 후 설정 길이만큼 다시 풀려질 때 렙 횟수를 1만큼 증가시키도록 한 것이며, 도 5의 (a) 및 (b)와 같이 경우에 따라서는 와이어(200)가 풀려진 후 다시 감겨질 때 렙 횟수를 1만큼 증가시킬 수도 있다.In FIG. 8, assuming the squat motion shown in FIG. 5C, the number of reps is increased by 1 when the
도 8과 같이 렙 횟수를 추적하는 제어방법은 본 발명에서 가능한 여러 가지 운동 프로그램을 위한 한 가지 예에 불과함을 당업자는 이해할 것이다. 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구는 디지털 매체와 연동하므로, 사용자의 운동과 관련하여 여러 가지 종류의 정보를 수집할 수 있고, 이를 이용하여 매우 광범위한 운동 프로그램을 제공할 수 있다.Those skilled in the art will understand that the control method for tracking the number of reps as shown in FIG. 8 is just one example for various exercise programs possible in the present invention. Since the electric strength exercise apparatus according to an embodiment of the present invention is linked with a digital medium, it is possible to collect various kinds of information related to the user's exercise, and can provide a very wide range of exercise programs using the same.
예를 들어, 사용자가 렙 횟수뿐만 아니라 세트 횟수를 입력한 경우, 본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구는 이에 대응하여 렙 횟수와 세트 횟수 모두를 추적할 수 있고, 다양한 안내 메시지를 출력하며 사용자가 편리하게 운동 프로그램을 즐기는 것을 가능하게 할 수 있다. For example, when the user inputs the set number as well as the number of the reps, the electric strength exercise apparatus according to an embodiment of the present invention can track both the reps number and the set number in response thereto and output various guide messages. And it can be possible for the user to enjoy the exercise program conveniently.
전술한 본 발명의 여러 실시예에 따르면, 기존의 근력운동기구에 비해 현저히 작고 가벼우면서도 유사한 운동감을 제공할 수 있는 전동식 근력운동기구 및 그 제어방법이 제공된다. 이러한 전동식 근력운동기구는 휴대가 가능하므로 하나의 기구를 다양한 배치로 활용하여 사용자가 광범위한 종류의 운동을 어디에서든지 수행할 수 있게 한다.According to various embodiments of the present invention described above, there is provided an electric strength exercise device and a control method thereof, which are significantly smaller and lighter than the existing strength exercise device, and can provide a similar feeling of movement. Since the electric strength exercise device is portable, one device can be utilized in various arrangements, so that the user can perform a wide range of exercises anywhere.
본 발명의 일실시예에 따른 전동식 근력운동기구는 또한 인터넷 등의 통신망 및 스마트폰 등의 기기와 연동하여 다양한 운동 프로그램을 제공할 수도 있다. 운동과 관련된 통계치들을 기록하고 관리할 수 있으며, 사용자에게 최적화된 인텔리전트한 방식의 운동 프로그램을 제공할 수 있다.Electric strength exercise apparatus according to an embodiment of the present invention may also provide a variety of exercise programs in conjunction with devices such as a communication network, such as the Internet and smart phones. It is possible to record and manage statistics related to exercise, and to provide an intelligent exercise program optimized for the user.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.In the present invention as described above has been described by the specific embodiments, such as specific components and limited embodiments and drawings, but this is provided to help a more general understanding of the present invention, the present invention is not limited to the above embodiments. Those skilled in the art will appreciate that various modifications and variations can be made from these descriptions. Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and all the things that are equivalent to or equivalent to the claims as well as the following claims will belong to the scope of the present invention. .
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