專利名稱：用于輔助進行健身運動的設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于輔助進行健身運動的設備和方法，以及用于輔助使用者進行自由體健身運動的設備。
背景技術：
現(xiàn)有技術中已知存在被設計成允許使用者能進行健身運動的健身工具。其中一些健身工具包括抵抗配重以及連接于該配重的可動元件，允許進行多種健身運動，用以鍛煉多種人體肌肉。其它工具限定約束條件，允許使用者能通過進行預定運動并且將身體用作抵抗負載來進行鍛煉。 例如，授予本發(fā)明同一申請人的歐洲專利EP1402925描述了一種健身機器，該健身機器包括框架、固定于該框架的多個滑輪、圍繞這些滑輪的纜索、成對的抵抗載荷以及可動元件，且纜索的相應端部連接于成對的抵抗載荷，而可動元件采用手持件形式，該手持件可滑動地與纜索相關聯(lián)，并被設計成由使用者抓持并沿用以進行健身運動的通路運動。以與本發(fā)明相同的申請人名字申請的專利文獻EP1506798描述了一種健身機器，該健身機器具有多個健身區(qū)域，每個健身區(qū)域設計成由進行健身運動的使用者所占據(jù)。在每個健身區(qū)域中，存在連接于抵抗載荷的纜索，允許使用者進行健身運動。即使上述健身機器是通用的，但無論是何種健身運動，重要的是，使用者能正確地進行健身運動，以便從健身運動中獲得最大的益處。實際上，不正確地進行健身運動，除了會減少與健身運動相關聯(lián)的益處(益處例如是提高體能以及強壯肌肉)以外，還存在使肌肉受損的風險，并且長期這樣的話還會導致脊柱發(fā)生嚴重的退化性疾病。諸如體育館之類的健身場所通常雇傭訓練員、也就是體育專業(yè)人員，這些專業(yè)人員會在健身設備使用者進行健身運動期間負責監(jiān)督這些使用者。如果訓練員相信使用者并未恰當?shù)剡M行健身運動，則他或她將為使用者提供應如何進行健身運動的指導和說明。然而，體育館具有的訓練員數(shù)量與健身設備使用者的數(shù)量相比相對較少。因此，每個訓練員不得不輪流注意不同的健身設備使用者，這意味著專用于監(jiān)督任何一個特定使用者的健身運動的注意力會不可避免地受到限制。此外，當在體育館之外時，健身設備的使用者通常會在沒有任何監(jiān)督的情形下進行健身運動。因此，健身設備的使用者(體育館內部或體育館外部)及其渴望能夠正確地進行體育鍛煉，使鍛煉得到的益處最佳化并且使得在進行健身運動過程中、來自于不正確姿勢的風險降至最小。在這點上，專利文獻EP0336030描述了一種用于監(jiān)測載荷抬升運動的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括連接于使用者肌肉的肌電描記(electromyographic)傳感器以及固定于使用者背部的傳感器，以便測量使用者背部相對于垂直方向的角度，并且該系統(tǒng)被構造成將所測得的生理參數(shù)值與預設閾值進行比較。然而，如果在進行健身運動過程中使用此種監(jiān)控系統(tǒng)的話，該監(jiān)控系統(tǒng)只能在所施加的肌力超過預定水平或強度時向使用者時發(fā)出警報。以西門子公司的名義申請的專利文獻EP0959956涉及一種矯正患者監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括運動傳感器、第一存儲器、第二存儲器、比較器以及顯示裝置，運動傳感器與身體的一部分相關聯(lián)并且設計成測量壓力和剪切力以及加速度，第一存儲器用于存儲從傳感器得到的信息，第二傳感器用于存儲預定信息模式，比較器用于將兩個存儲器的內容進行比較，而顯示裝置用于顯示比較結果。然而，比較器被構造成僅僅在健身獲得結束時、且來自傳感器的所有信號存在于第一存儲器中時將兩個存儲器中的內容進行比較。除了上述缺點以外，上述監(jiān)控系統(tǒng)的缺點還在于不愿意佩戴傳感器或監(jiān)控裝置。專利文獻US7018211、US2009/131225A1、US6148280以及 W02009/013679 揭示了過 程和方法，該過程和方法用于在使用者分別進行自由體健身運動、康復手臂和腿、利用高爾夫球棒進行運動以及健身運動過程中、監(jiān)控使用者的行為然而，該文獻并不考慮用于體力鍛煉的健身機器。然而，上述解決方案并不為利用體力健身機器進行健身運動的使用者提供有效的實時輔助。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于輔助使用體力健身機器(具體是功能機器)來進行健身運動的設備，該設備克服現(xiàn)有技術的上述缺點并能滿足上述需求。更確切地說，本發(fā)明的目的在于提供一種用于輔助進行健身運動的設備，該設備使得使用者能正確地進行健身運動，使得與健身運動相關聯(lián)的有益效果最優(yōu)化并且降低從在進行健身運動過程中可能被采用的不正確姿勢中得到的風險。這些目標完全由其特征限定在所附權利要求中的、用于輔助進行健身運動的設備所實現(xiàn)。更確切地說，根據(jù)本發(fā)明的設備裝備有健身工具，該健身工具構造成與使用者相互作用，以使使用者能克服抵抗載荷的力而沿預設通路(或者與身體應變(physicalstrain)相對應地保持于預定位置特定時間長度)進行運動。術語“健身工具”用于表示“健身機器”。根據(jù)本發(fā)明的用于輔助進行健身運動的設備裝備有健身工具(該健身工具構造成與使用者相互作用，以使使用者能克服抵抗載荷的力而沿預設通路進行運動)，該健身工具包括框架；配重堆，該配重堆可動地與框架相關聯(lián)，以便構成抵抗載荷；至少一個可動元件，該可動元件籍由纜索連接于抵抗載荷，并可通過使用者克服抵抗載荷而沿預設通路運動。較佳地是，在健身工具中，纜索圍繞多個滑輪，且可動元件包括與纜索相關聯(lián)的手持件，該健身工具使得使用者能進行多種健身運動，以便鍛煉使用者身體的多種肌肉。因此，健身工具構成“功能機器”。有利地是，所提出的設備使得使用者能被提供有考慮健身運動正確性的反饋。事實上，感測裝置驅動代表使用者運動的信號，且處理器將該信號與參照型式進行比較。處理器通過反饋裝置將反饋發(fā)送給使用者，也就是說為使用者提供考慮健身運動正確性的實時反饋。因此，使用者能獲得關于應如何進行健身運動的指示和/或信息。此外，由于這些指示，如果使用者的運動不正確的話，該使用者能矯正他或她的運動。更確切地說，該設備組合地包括感測裝置，該感測裝置被設置成提供代表使用者運動的信息，并包括攝影機，該攝影機用于捕獲使用者在進行健身運動過程中的圖像；反饋 裝置，該反饋裝置用于在健身運動過程中將信號傳遞給使用者，并包括設置成顯示圖像的屏幕；處理器，該處理器連接于感測裝置并且連接于反饋裝置，從而根據(jù)代表使用者運動的信號和預定參照型式之間的比較、為使用者提供關于健身運動正確性的實時反饋，且預定參照型式代表使用者與正確地進行健身運動相對應的理想運動型式。該目標還由其特征限定在所附權利要求中的、用于輔助使用者進行健身運動的方法所實現(xiàn)。具體地說，該方法是在使用上述健身工具進行健身運動的情形下、輔助使用者進行健身運動的方法。根據(jù)本發(fā)明，該方法包括以下步驟當使用者進行健身運動時，感測代表使用者運動的信號；將代表使用者運動的信號與預設參照型式進行實時比較，而該預設參照型式代表使用者與正確地進行健身運動相對應的理想運動型式；根據(jù)比較的結果，將關于健身運動正確性的信號實時傳遞給使用者。因此，有利地是，所提出的方法使得使用者能甚至在沒有訓練員的情形下正確地進行健身運動。應注意到地是，本發(fā)明較佳地設想設定一標準和公差范圍，該標準用于將實際上如何進行健身運動與應如何進行健身運動所進行的比較，以根據(jù)比較結果來確定實際健身運動與理想健身運動的差異量是大于還是小于所設定的公差范圍。鑒于此，本發(fā)明設想為使用者顯示代表使用者身體和運動的圖像(使用者具象)，但并不同時顯示代表身體根據(jù)應如何理想地進行健身運動的運動的另一圖像(訓練員具象(avatar))，直到實際運動情況與理想運動情況的差異量大于預設公差范圍為止。根據(jù)本發(fā)明，以更改的或修改的方式來顯示代表使用者身體和運動的圖像，從而僅僅當實際健身運動與理想健身運動的差異量大于預設公差范圍時，在圖像上指示使用者所犯的錯誤(在與理想健身運動的不同方面)。因此，預設公差范圍用于僅僅在使用者的錯誤超出公差范圍時、為使用者提供反饋、示出所犯的錯誤并且指示正確的運動。這有利地避免在使用者進行健身運動的同時不必要地分散他或她的注意力。


參照附圖，從對本發(fā)明的較佳、非限制示例實施例的以下詳細說明中，本發(fā)明的這些和其它特征會更清楚，附圖中-圖I是根據(jù)本發(fā)明的、用于輔助進行健身運動的設備的一較佳實施例的后視示意圖；-圖2A和2B分別是用于輔助進行健身運動的設備的又一較佳實施例的后視示意圖和側視意圖；-圖3示意性地說明在根據(jù)本發(fā)明的健身機器中為使用者提供反饋的模式；-圖4示意性地說明在根據(jù)本發(fā)明的健身機器中為使用者提供反饋的另一模式；-圖5示意性地說明在根據(jù)本發(fā)明的健身機器中為使用者提供反饋的又一模式。
具體實施方式
參見圖I或2，附圖標記I表示根據(jù)本發(fā)明的用于輔助進行健身運動的設備，下文中還稱作為設備I。術語“使用者”代表使用本發(fā)明的設備進行健身運動的人。此外，表達“正確的健身運動”、“正確地進行健身運動”以及類似表達在此用于指代、已根據(jù)被體育領域的專業(yè)人員或訓練員認為是較佳的姿勢和/或運動順序而進行健身運動。鑒于此，術語“運動”(稱為由設備所提供的反饋)用于代表由使用者身體在進行健身運動過程中所占據(jù)的位置。一般而言，在健身運動過程中(至少在所有的動態(tài)健身運動過程中，但等距健身運動(isometric exercises)除外)，使用者身體的一些部分相對于其它部分的運動。已進行假定的是，術語“運動”用于代表不僅由在健身運動過程中應發(fā)生運動的部分所占據(jù)的位置，而且由那些應保持靜止的部分所占據(jù)的位置。根據(jù)本發(fā)明用于輔助健身運動的設備I包括健身工具2。根據(jù)本發(fā)明，健身工具2被構造成與使用者3相互作用，以便允許使用者能克服抵抗載荷7的力而沿預設通路進行運動。更確切地說，健身工具2包括框架(在圖2A和2B中標為31而在圖I中并未示出，但具有已知的類型)；配重堆，該配重堆可動地與框架相關聯(lián)，以便構成抵抗載荷7 ；至少一個可動元件8，該可動元件籍由纜索19、33連接于抵抗載荷7，并且可通過使用者克服抵抗載荷7而沿預設通路運動。因此，圖I所示的健身工具2包括抵抗載荷7以及連接于該抵抗載荷7的可動元件8。借助非限制性示例，如圖I所示，下文描述涉及用于輔助進行健身運動的設備I的較佳實施例?？蓜釉?是與連接于抵抗載荷7的纜索19相關聯(lián)的手持件18。較佳地是，可動元件8是與連接于抵抗載荷7的纜索19可滑動地相關聯(lián)的手持件18,或者也可是帶條。為了進行健身運動，使用者3使手持件18響應于使用者3的運動、克服由抵抗載荷7所施加的力而沿預定通路運動。
圖I所示的健身工具2允許進行多種健身運動，用以鍛煉使用者3的身體20的多種肌肉(例如，肩部、胸部等)。因此，健身工具2 (在圖I所示的實施例中)構成為功能機器。更確切地說，健身工具2的纜索19圍繞多個滑輪，且可動元件8包括與纜索相關聯(lián)的手持件。用于輔助進行健身運動的設備I包括攝影機9，該攝影機9被構造成在使用者3進行健身運動時對使用者進行拍攝。攝影機9被構造成對使用者3和/或可動元件8在健身運動過程中空間體積的一部分、較佳地對整個空間體積進行拍攝。根據(jù)本發(fā)明，攝影機9構成感測裝置4，該感測裝置被設置成提供代表使用者3運 動的信號。設備I還包括被設置成顯示圖像的屏幕10。借助非限制性示例，屏幕10是IXD屏幕。相對于健身工具2，屏幕10被定位成允許使用者能在健身運動過程中獲得顯示在該屏幕上的圖像。根據(jù)本發(fā)明，屏幕10構成反饋裝置5，該反饋裝置用于在健身運動過程中將信號傳遞給使用者3。根據(jù)本發(fā)明，設備I還包括處理器6，該處理器6連接于感測裝置4并連接于反饋裝置5，也就是說參照圖I所示的非限制性示例的實施例、連接于攝影機9并且連接于屏幕10。此外，根據(jù)本發(fā)明，處理器6被構造成實時地將代表使用者3運動的信號與預設參照型式進行比較，而該預設參照型式代表使用者與正確地進行健身運動相對應的理想運動型式。較佳地是，預定參照型式被存儲在處理器6中。下文是對圖I所示設備的較佳非限制性示例操作模式的描述。下文還將描述圖I所示設備的其它變型。當使用者3通過使手持件18沿預定通路運動來進行健身運動時，攝影機9捕獲使用者3的圖像。較佳地是，處理器6接收由攝影機9所捕獲的圖像并驅動屏幕10，以使該屏幕10顯示由攝影機9所捕獲的圖像。因此，屏幕10構成一種“鏡子”，其中使用者能獲得他或她自身在進行健身運動過程中的運動。使用者3的身體20的圖像在屏幕10上限定代表使用者的圖形元件12。該圖形元件12根據(jù)使用者3的實際位置定位在屏幕10上。實際上，使用者3的身體20在所顯示圖像中的位置與由使用者3在進行健身運動過程中所實際采用的位置相關聯(lián)。處理器6較佳地被構造成在屏幕10上還顯示另一圖形元件11，該圖形元件11根據(jù)預定參照型式進行定位。較佳地是，另一圖形元件11定位在圖形元件12的旁邊，或者也可疊置在該圖形元件12上。由于圖形元件11是一種“訓練員具象”，或者代表顯示在屏幕10上圖像中的訓練員的元件。另一圖形元件11或者“訓練員具象”較佳地具有人的外觀。另一圖形元件11動態(tài)地在屏幕10上運動，并且進行正確地運動，也就是說該圖形元件相對于預定參照型式運動。換言之，在進行健身運動的同時，使用者3觀看屏幕10并且獲得代表他或她的圖形元件12(也就是他或她自身身體20的圖像)的運動以及代表訓練員或者“訓練員具象”的另一圖形元件11的運動，以便確定他或她在健身過程中的自身運動是否是正確地運動。有利地是，簡單地獲得顯示在屏幕10上的圖像，這樣允許使用者3能快速且容易地矯正他或她在進行健身運動中可能犯的任何錯誤，從而為使用者3提供考慮所進行健身 運動正確性的實時反饋此外，設備I還可提供對正確地進行健身運動不可缺少的其它有用信息。例如，對于許多健身運動而言，使用者3必須保持預定位置以預定時間長度、通常是幾秒，以使某些肌肉保持收縮。此外，當使用者連續(xù)地進行多種健身運動時，通常在一種健身運動和下一種健身運動之間存在停頓，也就是說存在肌肉并不收縮的恢復時間。根據(jù)本發(fā)明的該方面，處理器6還可構造成驅動反饋裝置5，以提供如下指令這些指令考慮預定位置的正確保持時間和/或一種健身運動和另一種健身運動之間的正確恢復時間。術語“正確的保持時間”以及“正確的恢復時間”用于表示體育界的專業(yè)人員會考慮的、分別適合于保持特定位置和用于肌肉恢復的時間間隔。在上述圖I所示設備的第一變型中，處理器6被構造成使得另一圖形元件11或“訓練員具象”根據(jù)預定參照型式定位，并且還根據(jù)代表使用者3運動的信號定位。根據(jù)該變型，另一圖形元件11或“訓練員具象”在屏幕10上還相對于圖形元件12的位置而運動。有利地是，這樣允許使用者3能夠在健身運動的正確性方面具有有效的反饋，而無需考慮他或她在進行健身運動過程中的速度。實際上，即使使用者3緩慢地進行健身運動，另一圖形元件11在屏幕10上的運動與圖形元件12的運動協(xié)調，也就是說，另一圖形元件11在屏幕10上的運動并且以與圖形元件12基本上相同的速度正確地進行健身運動。根據(jù)圖I所示設備的第二變型，處理器6被構造成從由攝影機9所捕獲的圖像中獲得可動元件8和/或使用者3的身體20的位置，也就是說，從由攝影機9所捕獲的圖像中抽析出代表可動元件8和/或使用者3的身體20的位置的信號。較佳地是，處理器6裝備有圖像分析識別軟件。借助非限制性示例，處理器6可被構造成識別可動元件8的重心和/或使用者身體20的輪廓，以便形成代表使用者3的運動的信號。根據(jù)該變型，處理器6被構造成驅動屏幕10，以便重現(xiàn)圖形元件12、即一種“使用者具象”，代表使用者3的運動和/或可動元件8的運動，并且較佳地具有他們的外觀。圖形元件12類似于結合圖I所示設備的較佳操作模式所描述的一種圖形元件在屏幕10上相對于使用者3的運動進行運動，也就是說，當使用者運動以進行健身運動時，圖形元件12在屏幕10上進行相對應的運動。根據(jù)該變型，處理器6被構造成在屏幕10上顯示代表訓練員的另一圖形元件11、也就是“訓練員具象”，該圖形元件11具有與參照圖I所示設備的較佳操作模式所描述的一個圖形元件或者與圖I所示設備的第一變型的一個圖形元件相類似的技術特征。較佳地是，健身工具2包括框架，配重堆，該配重堆可動地與框架相關聯(lián)，以便構成抵抗載荷7 ;至少一個可動元件8，該可動元件由纜索19、33連接于抵抗載荷7，并可通過使用者克服抵抗載荷7而沿預設通路運動。應當注意到地是，根據(jù)本發(fā)明，健身工具2是健身機器。較佳地是，健身機器2是功能訓練機器(具有帶有可動元件8的類型，或者其手持件以固定或可滑動方式插在纜索的伸展中或者連接于纜索自身的一端)。 感測裝置4較佳地包括三維運動傳感器(例如，照相機和紅外發(fā)射源)，以便感測與使用者在空間中的位置相關的信號(所感測的信號)。根據(jù)本發(fā)明的設備還包括存儲器，該存儲器具有包含與待進行健身運動相關的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫。鑒于此，對于每種健身運動，存儲有與使用者正確地進行健身運動相對應的參照信號。正確的運動被限定成在預定時間間隔中交替發(fā)生的一系列正確位置。除了參照位置以外，對于每種健身運動來說在存儲器中還存儲有正確的運動速度和幅值數(shù)據(jù)(參照速度和幅值)。應當注意到地是，正確地進行健身運動考慮以下健身運動的方面運動的順序(例如，手臂和腿的正確運動)以及使用者運動的速度和幅值。根據(jù)本發(fā)明的健身機器還包括處理器6 (也就是，中央單元)，該處理器6接收由感測裝置4所感測出的信號、對這些信號進行處理并且將它們與參照信號進行比較，以在預定的容許參數(shù)內識別在運動的順序、速度和/或幅值方面的任何不同。根據(jù)所感測出的信號，中央單元6還(從所感測的位置中)建立使用者的圖像，并且根據(jù)與存儲在存儲器中參照信號的前述比較產(chǎn)生關于運動正確性的反饋信號。中央單元6將所感測出的位置與參照位置進行比較，并且考慮預定的位置和速度公差。更確切地說，中央單元(也就是處理器6)根據(jù)使用者的數(shù)據(jù)(例如，年齡、體重指數(shù)以及其它的使用者參數(shù)，不管是輸入的還是所感測出的)、或者基于預定運動情況(與校準程序相對應，且在該校準程序中使用者進行預定運動，而中央單元6可從預定運動中得到公差)來自動地計算公差。例如，可通過對處理器6進行編程來獲取公差，從而處理器認為使用者身體根據(jù)參照信號限定的各個部分(腿部、手臂等)(也就是，根據(jù)代表其理想運動情況的參照健身運動、來在連續(xù)的時間點處計算出的使用者身體各部分的位置)比根據(jù)所感測出的信號而限定的相對應部分大(預設因子)，使得所感測出的位置無需精確地位于參照位置上方、來使反饋信號限定已被正確進行的健身運動(或者至少防止在使用者的圖形表征上實時顯示出錯誤)。
顯然，預定公差值與健身運動的難度有關。參照顯示裝置10、較佳地是健身機器的顯示裝置包括用于顯示由中央單元6所處理圖像的屏幕。這些由中央單元6所處理的圖像與由中央單元6所產(chǎn)生的反饋信號相對應，并且根據(jù)下文所描述的方法進行顯示。因此，圖像在屏幕上的顯示構成告知使用者健身運動是否被正確地進行的反饋。具體地說，應當注意到地是，實時提供該反饋。下文是對不同反饋方法的描述，這些方法可在根據(jù)本發(fā)明的設備中(彼此交替地或組合地)實施。

如圖3所示，在稱為“單顯示”方法的第一方法中，使用者在屏幕10上看到由連續(xù)的使用者位置而產(chǎn)生的對于他或她身體的單個表征。此種表征由中央單元(也就是，處理器6)基于來自感測裝置(例如，由攝影機所產(chǎn)生)的信號并且基于存儲器中的數(shù)據(jù)而產(chǎn)生，以遵循進行健身運動的實際使用者的運動。在該情形中，如果使用者并未正確地進行健身運動，則圖像會在與已進行錯誤運動的身體部分相對應的部分中改變顏色(例如，轉為紅色)。或者，(如果在實際進行的健身運動和應被進行的理想健身運動之間的差異保持低于公差容許限度的話)，則使用者圖像中沒有部分會改變顏色(或者經(jīng)受其它變化)。例如，如果使用者在健身運動過程中、使右臂而非左臂運動時，右臂變紅?；蛘撸绻褂谜咦蟊鄣倪\動速度和/或幅值與參照速度和/或幅值相比過高的話，則左臂變紅。因此，在健身運動進行中引導使用者，也就是說通過此種顯示方法，為使用者提供考慮健身運動正確性的指示。此外，為了在運動的速度和幅值方面對健身運動提供更精確的參照，在使用者圖像的旁邊顯示兩個側條15a和15b、用于右側的一個側條15b和用于左側的一個側條15a，而在進行健身運動的過程中，逐漸地充填這些側條。充填側條的速度限定正確的運動速度，同時被充填部分的范圍代表正確的運動幅值。較佳地是，側條15a和15b呈弧形，這是由于手臂的端部沿弧形軌跡運動所致。每個側條15a和15b的旁邊可存在又一側條15c、15d，這兩個側條根據(jù)所感測出的使用者運動而充填。于是，在每一側上存在兩個側條(15a和15c用于左手側，而15b和15d用于右手側)，以便精確地比較他或她的運動在速度和幅值方面的正確性。圖3代表如果使用者與正確的運動相比使他或她的臂過快地運動、而為他或她提供的反饋(較佳地提供在屏幕10上)。如圖所示，以便與身體的剩余部分不同的顏色顯示手臂。在顯示方法的又一變型中，通過改變圖像中手臂顏色而提供的反饋考慮手臂運動的順序(例如，是右臂而不是左臂被抬升)。在該情形中，處理器6使用代表由使用者所進行的健身運動規(guī)律的參數(shù)。根據(jù)該變型，如果使用者的運動在速度和/或幅值方面是不正確的，則顯示在屏幕10上的圖像并不改變(也就是，并不通過改變顏色來提供反饋)，而是處理器6考慮使用者運動的速度和幅值與正確參數(shù)之間的差異、計算并顯示健身運動結束時的分數(shù)。如圖4所示，下文描述的是第二反饋方法，該方法是對上述方法的替代或附加。在該情形中，中央單元6處理感測裝置4的信號并且產(chǎn)生使用者的表征或者“所感測出的”圖像，并且使用存儲在存儲器中的參照位置，顯示裝置10顯示兩個疊置圖像，即所感測出的圖像和參照圖像。因此，如圖4所示，在任何時候都在屏幕10上顯示兩個圖像一個標為附圖標記12的圖像是所感測出的圖像，而標為附圖標記11的另一個圖像是參照圖像(由處理器6根據(jù)存儲在存儲器中的數(shù)據(jù)而得到的)。因此，如果使用者在順序、速度以及幅值方面正確地進行運動的話，則僅僅顯示一個圖像(與稱為參照圖像和所感測出的圖像的兩個圖像“較佳地”重疊相對應)，然而如果使用者不正確地進行運動(再次根據(jù)預設公差限度)，則圖像在已不正確地進行運動的身體部分分開(例如，如果使用者將他或她的右臂抬升得比參照速度快，則屏幕10顯示具有 兩個右臂的圖像，一個右臂屬于參照圖像，而一個右臂屬于所感測出的圖像，所感測出的圖像的手臂不再精確地疊置在參照圖像的手臂上方)。在該情形中，也存在側條15a、15b、15c、15d，從而以與上述相同的方法提供對于運動速度和幅值的參照。圖4示出如果手臂被抬升地比它們應被抬升得快、為使用者提供的反饋(也就是，使用者在屏幕上所看到的圖像)。如圖5所示，下文描述為使用者提供反饋的又一方法。根據(jù)該反饋方法，使用者的表征(在屏幕10上的圖像)是示意性的，且使用者的手臂和腿由線段所表示。在該情形中，也存在側條15a、15b、15c、15d，以便提供對于運動速度和幅值的參照(參見上述方法I)。圖5示出如果手臂被抬升地比它們應被抬升得快、為使用者提供的反饋(也就是，顯示在屏幕上的圖像)。不管情形如何，不考慮顯示進行健身運動中錯誤的方法(構成實時反饋)，處理器6構造成在健身運動結束時為使用者計算和顯示如下信息和數(shù)據(jù)該信息和數(shù)據(jù)考慮與健身運動應被如何理想地進行相比、該健身運動實際進行地如何，因此構成用于評價健身運動的比較型式。感測裝置4被構造成感測代表進行健身運動使用者的位置的信號。較佳地是，該信號代表使用者(在他或她進行健身運動的同時)在一系列連續(xù)時間點的位置。例如，感測裝置4包括攝影機9，該攝影機9被構造成在使用者3進行健身運動時對使用者進行拍攝。替代地(或附加地)，感測裝置4包括三維運動傳感器，該三維運動傳感器構造成在健身運動過程中感測使用者的位置和運動。較佳地是，反饋裝置5包括用于根據(jù)由處理器6所產(chǎn)生的驅動信號來顯示圖像的
屏幕10。對處理器6進行編程，以便根據(jù)由代表健身運動型式的至少一個預定評估參數(shù)(在連續(xù)的時間點中)所采用的數(shù)值、將所感測出的信號與預定參照型式進行比較，
更確切地說，進行比較，以便計算用于所感測出的信號的評估參數(shù)的數(shù)值與用于參照型式的評估參數(shù)的相對應數(shù)值之間的差異。該差異與參照量(預定的并且存儲在設備的存儲器中)相關，以便限定預定公差范圍。對處理器6進行編程，以產(chǎn)生驅動信號，使得該驅動信號替代地包括使用者的圖形表征(具象12)，該圖形表征與使用者的實際位置相對應，并且如果(或者只要)差異(用于所感測出的信號的評估參數(shù)的數(shù)值與用于參照型式的評估參數(shù)的相對應數(shù)值之間的差異)小于或者等于預定公差范圍，則不具有根據(jù)參照型式的圖形元件；以及由基于參照型式的圖形元件所修改的使用者圖形表征，該圖形表征用以指代(如果差異大于預定公差范圍的話)發(fā)生差異的身體部分。因此，并不同時顯示使用者的圖形表征和被修改的使用者圖形表征。
實際上，當正確地(或者根據(jù)設定公差可接受地)進行健身運動時，顯示未修改的使用者圖形表征(也就是，僅僅具有使用者具象的一個圖形，或者如果存在兩個具象，則一個是使用者具象而另一個是訓練員具象，迫使這兩個體現(xiàn)重疊，意思是訓練員具象也根據(jù)所感測出的信號而非根據(jù)參照型式運動)，然而當不正確地(或者，根據(jù)設定公差不可接受地)進行健身運動時，顯示被修改的使用者圖形表征，其中使用者能清除地看到所犯的錯誤(通過根據(jù)參照型式在圖形上改變使用者體現(xiàn)，或者通過疊置根據(jù)參照型式運動的訓練員具象或訓練員具象的一部分)。較佳地是，處理器6根據(jù)從代表由使用者所采用位置的第一評估參數(shù)開始、在連續(xù)時間點中所采用的數(shù)值而(在所感測出的信號和預定參照型式之間)進行比較。較佳的是，處理器6還根據(jù)從代表使用者運動情況的速度的第二評估參數(shù)開始、在連續(xù)時間點中所采用的數(shù)值而(在所感測出的信號和預定參照型式之間)進行比較。公差范圍可設定成使得兩個評估參數(shù)是獨立的(兩個參數(shù)中的一個超過公差范圍，就足以啟動被修改的使用者圖形表征)或者組合的(根據(jù)預定表征，兩個參數(shù)都須超過相對應的公差范圍，來啟動被修改的使用者圖形表征)。較佳的是，被修改的使用者圖形表征包括在發(fā)生差異的身體部分(也就是，所感測出的位置或運動速度與理想型式相差的量值超過預設公差范圍的身體部分)上(在使用者具象12上)進行上色或加亮。替代地或附加地，被修改的使用者圖形表征至少在發(fā)生差異的使用者身體部分處、除了使用者表征以外包括代表使用者根據(jù)參照型式所具有理想位置的圖形元件。較佳地是，處理器構造成根據(jù)以下方面產(chǎn)生驅動信號。較佳地是，驅動信號包括右手充填條15c和左手充填條15d(也就是包括充填條的圖形顯示的信息)，這兩個充填條構造成在視覺上分別指示使用者左右手向前運動的狀態(tài)和向前運動的速度。除了右充填條15c和左充填條15d以外，驅動信號較佳地還包括右手參照充填條15a和左手參照充填條15b (也就是還包括充填條的圖形顯示的信息)，這兩個充填條構造成在視覺上分別指示、使用者左右手根據(jù)參照型式而向前運動的理想狀態(tài)和向前運動的理想速度。此外，感測裝置4設置成提供代表可動元件8的位置的信號。
鑒于此，使用者3的理想運動型式包括可動元件與正確地進行健身運動相對應的理想通路。在本發(fā)明的一實施例中，感測裝置4包括攝影機9、圖形元件12以及另一圖形元件11，該攝影機9構造成在進行健身運動時對使用者3進行拍攝，圖形元件12包括由攝影機9所拍攝的使用者表征，而對處理器6進行編程，以在屏幕10上根據(jù)預設參照型式顯示另一圖形表征，并構成對于健身運動正確性的實時反饋。鑒于此，對處理器6進行編程，以根據(jù)代表使用者3運動的信號而在屏幕上顯示另一圖形元件11。在本發(fā)明的另一實施例中，感測裝置4包括至少一個光學屏蔽件13，這些光學屏蔽件13設置成產(chǎn)生光束F并且提供指示光束F中斷的信號，對處理器6進行編程以根據(jù)中斷信號來啟動反饋裝置5。
該設備I還包括至少一個控制裝置16，這些控制裝置可由使用者操作，以將反饋裝置5打開或關閉。上述描述也限定了用于在進行健身運動中輔助使用者的方法，該方法包括以下步驟當使用者3進行健身運動時，感測代表使用者3運動的信號；將代表使用者3運動的信號與預設參照型式進行實時比較，而該預設參照型式代表使用者3與正確地進行健身運動相對應的理想運動型式；以及根據(jù)比較結果，將關于健身運動正確性的信號實時傳遞給使用者3。較佳的是，感測代表使用者3運動的信號的步驟包括對代表使用者3的身體的位置和/或由使用者3為進行健身運動而使用的健身工具2的可動元件8的位置的信號進行捕獲，且使用者3的理想運動型式包括使用者3的身體和/或可動元件8與正確地進行健身運動相對應的理想通路。較佳地是，感測步驟包括捕獲使用者3的一系列圖像。有利地是，所提出的方法通過提供使用者能用于矯正他或她的運動順序的實時反饋、而使得使用者能在進行健身運動時受到輔助。這使得使用者能正確地進行健身運動。較佳地是，感測(代表使用者3的運動的信號)的步驟包括捕獲代表使用者3的身體20的位置和運動的信號。鑒于此，使用者3的理想運動型式包括使用者3的身體20的理想通路(或者瞬時位置)。替代地或附加的，存在對代表由使用者3為進行健身運動而使用的健身工具2 (也就是，健身機器2)的可動元件8的位置和運動的信號進行捕獲的步驟。鑒于此，使用者3的理想運動型式包括可動元件8與正確地進行健身運動相對應的理想通路(或者瞬時位置)。感測代表使用者3的運動的信號的步驟包括對代表使用者在他或她進行健身運動的同時、在一系列連續(xù)時間點的位置的信號進行捕獲。例如，通過捕獲使用者的一系列圖像或者借助三維運動傳感器(其操作是本身已知的)來執(zhí)行感測步驟。較佳地是，基于由代表健身運動型式的至少一個預定評估參數(shù)(在連續(xù)的時間點中)所采用的數(shù)值、將所感測出的信號與預定參照型式進行比較，較佳地是，傳遞信號的步驟包括根據(jù)比較結果來顯示圖像，使得這些圖像替代地包括使用者的圖形表征，該圖形表征與使用者的實際位置相對應，并且如果(或者只要)用于所感測出的信號的評估參數(shù)的數(shù)值與用于參照型式的評估參數(shù)的相對應數(shù)值之間的差異小于或者等于預定公差范圍，則不具有根據(jù)參照型式的圖形元件；以及由基于參照型式的圖形元件所修改的使用者圖形表征，該圖形表征用以指代如果差異大于預定公差范圍的話、會發(fā)生差異的身體部分。較佳地是，根據(jù)第一評估參數(shù)和第二評估參數(shù)、通過對由用于所感測出的信號的評估參數(shù)在連續(xù)時間點所采用的數(shù)值與由用于預定參照型式的評估參數(shù)在連續(xù)時間點所 采用的相對應數(shù)值進行比較、來進行在所感測出的信號和預定參照型式之間的比較，其中第一評估參數(shù)代表由使用者所采用的位置，而第二評估參數(shù)代表使用者的運動速度。關于組合地或相關聯(lián)地使用兩個評估參數(shù)，對設備的上述描述進行參照。較佳的是，該方法包括根據(jù)比較結果來處理所感測出的信號和參照型式的步驟，以顯示被修改的使用者表征，該方法(替代地或組合地)包括在所發(fā)生的差異超過預設公差范圍的身體部分上進行上色或加亮；除了使用者表征以外(例如，部分地疊置在其上)、代表使用者根據(jù)參照型式所具有理想位置的圖形元件，且至少在發(fā)生差異的使用者身體部分處。較佳地是，該方法包括除了顯示(修改過的或未修改過的)使用者圖形表征以夕卜，還顯示右手充填條15c和左手充填條15d，這兩個充填條構造成在視覺上分別指示使用者左右手向前運動的狀態(tài)和向前運動的速度。除了右充填條15c和左充填條15d以外(并且可替代的是)，該方法包括顯示右手參照充填條15a和左手參照充填條15b，這兩個充填條構造成在視覺上分別指示、使用者左右手根據(jù)參照型式而向前運動的理想狀態(tài)和向前運動的理想速度。較佳地是，充填條(較佳地呈弧形)(在所顯示的圖像中)位于使用者表征12的各側上。這些充填條用于為使用者提供關于所進行運動正確性的實時反饋，從而在使用者進行健身運動的同時、給予他或她明白應如何進行健身運動的機會。應注意到的是，充填條能由用于相同功能的任何其它圖形元件所替代，例如瞬時改變顏色的多個圖形元件。填充條位于使用者具象12各側處的事實有利地不會分散使用者的注意。
權利要求
1.一種用于輔助進行健身運動的設備(I)，所述設備裝備有健身工具(2)，所述健身工具被構造成與使用者(3)相互作用，以使所述使用者能夠克服抵抗載荷(7)的力而沿預設通路進行運動，所述健身工具(2)包括 框架； 配重堆，所述配重堆可動地與所述框架相關聯(lián)，以便構成所述抵抗載荷(7)； 至少一個可動元件(8)，所述可動元件籍由纜索(19，33)連接于所述抵抗載荷(7)，并可通過所述使用者克服所述抵抗載荷(7)而沿通路運動， 其特征在于，所述設備組合地包括 感測裝置(4)，所述感測裝置(4)被設置成提供代表所述使用者(3)運動的信號； 反饋裝置(5)，所述反饋裝置(5)用于在健身運動過程中將信號傳遞給所述使用者(3)； 處理器(6)，所述處理器(6)連接于所述感測裝置(4)并連接于所述反饋裝置(5)，以便根據(jù)代表所述使用者運動的信號和預定參照型式之間的比較、為所述使用者(3)提供關于所述健身運動的正確性的實時反饋，且所述預定參照型式代表所述使用者與正確地進行所述健身運動相對應的理想運動型式。
2.如權利要求I所述的設備，其特征在于， 所述感測裝置(4)被構造成感測代表進行所述健身運動的使用者在一系列連續(xù)時間點中的位置的信號； 所述反饋裝置(5)包括屏幕(10)，所述屏幕(10)用于根據(jù)由所述處理器(6)所產(chǎn)生的驅動信號來顯示圖像； 對所述處理器(6)進行編程，以便根據(jù)由代表健身型式的至少一個預定評估參數(shù)在連續(xù)的時間點中所采用的數(shù)值、將所感測出的信號與所述預定參照型式進行比較，并對所述處理器(6)進行編程以產(chǎn)生所述驅動信號，使得所述驅動信號包括 使用者圖形表征，所述使用者圖形表征與使用者的實際位置相對應，并且如果用于所感測出的信號的評估參數(shù)的數(shù)值與用于所述參照型式的評估參數(shù)的相對應數(shù)值之間的差異小于或者等于預定公差范圍，則不具有基于所述參照型式的圖形元件；以及 被修改的使用者圖形表征，所述被修改的使用者圖形表征由基于所述參照型式的圖形元件所修改，用以指代如果所述差異大于所述預定公差范圍的話、會發(fā)生所述差異的身體部分。
3.如權利要求2所述的設備，其特征在于，對所述處理器(6)進行編程，以便根據(jù)由第一評估參數(shù)和第二評估參數(shù)在連續(xù)的時間點所采取的數(shù)值、將所感測出的信號與所述預定參照型式進行比較，且所述第一評估參數(shù)代表由所述使用者所采用的位置，而所述第二評估參數(shù)代表所述使用者進行所述健身運動的速度。
4.如權利要求2或3所述的設備，其特征在于，所述被修改的使用者表征包括在發(fā)生所述差異的身體部分上上色或加亮。
5.如權利要求2至4中任一項所述的設備，其特征在于，所述被修改的使用者圖形表征至少在發(fā)生所述差異的使用者身體部分處、除所述使用者表征以外包括圖形元件，且所述圖形元件代表所述使用者根據(jù)所述參照型式的理想位置。
6.如權利要求2至5中任一項所述的設備，其特征在于，所述驅動信號包括右手充填條(15c)和左手充填條(15d)，所述充填條被構造成在視覺上分別指示所述使用者左右手向前運動的狀態(tài)和向前運動的速度。
7.如權利要求6所述的設備，其特征在于，所述驅動信號還包括右手參照充填條(15a)和左手參照充填條(15b)，所述參照充填條被構造成在視覺上分別指示所述使用者左右手根據(jù)所述參照型式而向前運動的理想狀態(tài)和向前運動的理想速度。
8.如前述權利要求中任一項所述的設備，其特征在于，所述處理器(6)被設置成對代表所述使用者(3)與以較佳方式進行所述健身運動相對應的運動的信號進行存儲，以便將所述信號存儲為所述參照型式。
9.一種對使用健身工具(2)進行健身運動的使用者(3)提供輔助的方法，所述健身工具(2)包括框架、配重堆以及至少一個可動元件(8)，所述配重堆可動地與所述框架相關聯(lián)，以便構成抵抗載荷(7)，而所述可動元件(8)通過纜索(19，33)連接于所述抵抗載荷(7)，并可通過所述使用者(3)克服所述抵抗載荷(7)而沿預設通路運動， 其特征在于，所述方法包括以下步驟 當所述使用者(3)進行所述健身運動時，感測代表所述使用者(3)運動的信號； 將代表所述使用者(3)運動的信號與預設參照型式進行實時比較，所述預設參照型式代表所述使用者與正確地進行所述健身運動相對應的理想運動型式； 根據(jù)所述比較的結果，將關于所述健身運動的正確性的信號實時傳遞給所述使用者⑶。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于， 感測代表所述使用者(3)運動的信號的步驟包括對代表所述使用者在他或她進行所述健身運動的同時、在一系列連續(xù)時間點的位置的信號進行捕獲， 基于由代表健身運動型式的至少一個預定評估參數(shù)在連續(xù)的時間點中所采用的數(shù)值、將所感測出的信號與所述預定參照型式進行比較， 傳遞信號的步驟包括根據(jù)所述比較結果顯示圖像，以便所述圖像包括 使用者圖形表征，所述使用者圖形表征與所述使用者的實際位置相對應，并且如果(或者只要)用于所述所感測出的信號的評估參數(shù)的數(shù)值與用于所述參照型式的評估參數(shù)的相對應數(shù)值之間的差異小于或者等于預定公差范圍，則所述使用者圖形表征不具有根據(jù)所述參照型式的圖形元件，以及 被修改的使用者圖形表征，所述被修改的使用者圖形表征由基于所述參照型式的圖形元件所修改，用以指代如果所述差異大于所述預定公差范圍的話、會發(fā)生所述差異的身體部分。
11.如權利要求10所述的方法，其特征在于，根據(jù)第一評估參數(shù)和第二評估參數(shù)、通過對由用于所述所感測出的信號的評估參數(shù)在連續(xù)時間點所采用的數(shù)值與由用于所述預定參照型式的評估參數(shù)在連續(xù)的時間點所采用的相對應數(shù)值進行比較、來進行在所述所感測出的信號和所述預定參照型式之間的比較，其中所述第一評估參數(shù)代表由所述使用者所采用的位置，而所述第二評估參數(shù)代表所述使用者的運動速度。
12.如權利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述方法包括根據(jù)所述比較結果來處理所述所感測出的信號和所述參照型式的步驟，以便顯示被修改的使用者圖形表征，所述被修改的使用者圖形表征包括在所發(fā)生的差異超過所述預設公差范圍的身體部分上進行上色或加亮； 代表所述使用者根據(jù)所述參照型式所具有理想位置的圖形元件，且所述圖形元件至少在發(fā)生所述差異的使用者身體部分處、基本上疊置在所述使用者圖形表征上。
13.如權利要求10到12中任一項所述的方法，其特征在于，所述方法包括除所述使用者圖形表征以外還顯示 右手充填條(15c)和左手充填條(15d)，所述充填條被構造成在視覺上分別指示所述使用者左右手向前運動的狀態(tài)和向前運動的速度，和/或 右手參照充填條(15a)和左手參照充填條(15b)，所述參照充填條被構造成在視覺上分別指示所述使用者左右手根據(jù)所述參照型式而向前運動的理想狀態(tài)和向前運動的理想速度。
全文摘要
一種用于輔助進行健身運動的設備(1)，該設備裝備有健身工具(2)，且該健身工具被構造成與使用者(3)相互作用，以使使用者能夠克服抵抗載荷(7)的力而沿預設通路進行運動，該健身工具包括感測裝置(4)，該感測裝置被設置成提供代表使用者(3)運動的信號；反饋裝置(5)，該反饋裝置用于在健身運動過程中將信號傳遞給使用者(3)；處理器(6)，該處理器連接于感測裝置(4)且連接于反饋裝置(5)，以便根據(jù)代表使用者運動的信號和預定參照型式之間的比較、為使用者(3)提供關于健身運動正確性的實時反饋，且該預定參照型式代表使用者與正確地進行健身運動相對應的理想運動型式。
文檔編號A63B24/00GK102755714SQ20111035508
公開日2012年10月31日 申請日期2011年10月26日 優(yōu)先權日2011年4月28日
發(fā)明者F·范托利, J·圭迪, N·埃萊傘德里 申請人:泰諾健股份公司