专利名称：具主被动功能的平衡训练机的制作方法
技术领域：
本发明与人体平衡训练的设备有关，更详而言之，系一种可产生水平往复移动、前 后倾斜、左右摇动的复合式动作的机具，使用者站立于该机具所提供的平衡板模组上，配合 上述复合式动作而调整身体重心，达到训练运动平衡感的目的。
背景技术：
一种关于平衡训练的设备，如中国台湾公告第547099号专利案。该案大致于一 底座上架设一板体，该板体以一板体架与该底座连结，该底座的一端枢接一摇杆，另一端则 设一枢轴，该枢轴由一驱动构件驱动而转动，该枢轴的两端分别连接一曲柄杆的一端，该曲 柄杆的另一端与该板体架的一端枢接；该板体架以线性移动的方式滑设于该底座的摇杆 中，而该板体架相对枢设于该枢轴的一端枢接有一回复装置，该回复装置具有二回复件，各 该回复件的一端分别枢接于该板体架，而另一端则枢接于该板体的底部；该板体的一端以 一万向构件与该板体架枢接。使用时运动者可踏于该板体上，先藉由本身的重力摇摆该板 体使该驱动构件转动，该驱动构件利用惯性而持续运转，使该曲柄杆带动该板体架前、后移 动，板体随的产生前、后、上、下摇摆的动作，同时该回复装置及万向构件使板体产生左、右 摇摆的动作。此案以组合式机构配合使用者的主动操作执行冲浪的模拟动作，系一种透过 使用者的主动控制而作动的训练机，该训练机可训练使用者的平衡能力。一种整合机电的平衡训练设备由本发明申请人提出，并申请发明专利在案(第 96120881号)。此专利机构可控制一运动板模拟出冲浪运动的前、后、左、右、上、下方向的 复合式动作。此专利技术涉及两组马达以及两组驱动控制机构，因此机构设计较为复杂，体 积较大，复合式动作的行程也较大，适用于运动或健身中心等商业级的场合。另一整合机电的模拟冲浪设备由本发明申请人提出，并申请发明专利在案(第 97109011号)，系以单一马达控制一水平运动装置及一摇动装置，该二装置控制一冲浪板 模组产生上下摇动、左右摆动、前后位移等模拟冲浪运动的复合式动作。与先前技术第 96120881号相较，此案机构体积缩小，复合式动作的行程也相对较小，是一种以家用型为主 要诉求的运动设备。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种具主被动功能的平衡训练机，该平衡训练机可使其 平衡板模组执行水平往复移动、前后倾斜、左右摇动的复合式动作，使用者站立于该平衡板 模组上，并依据该复合式动作调整身体重心位置，达到训练其运动平衡能力的目的。本发明的目的在于，提出一种具主被动功能的平衡训练机，使用者站立于该平衡 板模组上，依据该平衡板模组所提供的水平往复移动、前后倾斜等复合式动作调整身体重 心的外，亦需以自主的主动动作控制该平衡板模组保持左右平衡。因此，本发明平衡训练机 涵盖了主动式及被动式平衡训练的功能。本发明的目的在于，提出一种具主被动功能的平衡训练机，该系统配合电控及程控调整运动速度，使用者可依据自己的平衡能力及体力调整运动速度。该系统亦可模拟冲 浪运动的各种情境，增加趣味性，并可做为正式冲浪运动的训练准备。为实现上述目的，本发明一种具主被动功能的平衡训练机，包括一固定底座；一线性滑动单元，组装于该固定底座；一移动座，该移动座底部以一旋转接头连接于该线性滑动单元；一第一驱动装置，组装于该移动座，包括一马达以及与该马达的动力输出轴连结 的一曲柄，该曲柄以一旋转接头连接于该固定底座；一第二驱动装置，组装于该移动座，包括一马达以及一穿套于该马达的传动轴的 倾斜传动单元，该倾斜传动单元的轴心相对于该传动轴而倾斜一角度；一平衡板模组，连接于该倾斜传动单元外部。其中，该倾斜传动单元包括一等径圆柱形的倾斜圆柱，该倾斜圆柱连结于该第二 驱动装置的马达的传动轴，且该倾斜圆柱的轴心相对于该传动轴而倾斜一角度。其中，该第二驱动装置更包括，与该第二驱动装置的马达的传动轴连结的一减速 机构、藉由一连轴器而与该减速机构的动力输出轴连结的一延伸轴，该倾斜圆柱穿套固定 于该延伸轴外部，并相对于该延伸轴而倾斜一角度。其中，该倾斜传动单元更包括结合在该倾斜圆柱两端的轴承；该平衡板模组的底 部以一支架组设一套环，该套环穿套结合于该二轴承的外部。其中，更包括结合于该移动座的滚动装置，该固定底座具有一接触面，该滚动装置 接触于该接触面。其中，该滚动装置包括数个万向滚珠，分别藉由一固定板组装于该移动座的边缘， 所述万向滚珠与该接触面接触。其中，更包括至少二支撑单元，分别组设于该移动座的左右两侧且相对于该平衡 板模组的底面。其中，该二支撑单元可由直立的弹簧、包含有直立弹簧的组件、或由具有弹性缓冲 能力的材料制成的柱状体所构成。其中，更包含一电控系统，控制该第一驱动装置和该第二驱动装置的作动速度和 启动时间。其中，更包括一位置感测模组，用以感测该平衡板模组的运动方向及角度；该位置 感测模组所测得的方向及角度处理成特定讯号，该讯号经由一特定系统电路或程式转换而 输出至一互动单元。本发明相对于先前案第97109011号和第96120881号而言，具有机构设计更为精 简、体积缩小，复合式动作的行程加大等优点。
图1为本发明的立体外观图。图2为本发明的立体分解图之一。图3为本发明的立体分解图之二。图4为本发明第一和第二驱动装置、移动座与固定底座的组合俯视图，并以虚线描绘平衡板模组。图5是沿续图4表现平衡板模组执行水平的类似「8」字形的往复移动。图6利沿续图5表现平衡板模组执行水平的类似「8」字形的往复移动。图7为本发明第一和第二驱动装置、移动座与固定底座的组合侧视图，并以虚线 描绘平衡板模组前后倾斜浮动。图8是以侧视和局部的剖面表现第二驱动装置和倾斜传动单元的结构，并以虚线 描绘平衡板模组向前倾斜。图9是以侧视和局部的剖面表现第二驱动装置和倾斜传动单元的结构，并以虚线 描绘平衡板模组向后倾斜。图10为本发明第一和第二驱动装置、移动座与固定底座的组合俯视图，并以虚线 描绘平衡板模组左右摇动。
具体实施例方式为便于说明本发明于上述发明内容一栏中所表示的中心思想，兹以具体实施例表 达。实施例中各种不同物件系按适于说明的比例、尺寸、变形量或位移量而描绘，而非按实 际元件的比例予以绘制，合先叙明。且以下的说明中，类似的元件是以相同的编号来表示。如图1，本发明平衡训练机，从外观上可见一矩形的机座外框10和一平衡板模组 20。该机座外框10的高度H显然的小于其长度L和宽度W，所以该机座外框10是以低矮的 高度呈现。该平衡板模组20组装于该机座外框10内部的驱动模组上，供一使用者站立其 上。所述的驱动模组可驱动该平衡板模组20，而站立其上者必需机动的调整身体重心以达 到平衡。如图2、图3、图4，为详细表现上述的驱动模组，因此图面中移除了该机座外框10。 上述的驱动模组系组构于一固定底座11上。该平衡板模组20系以支架21组装于该驱动 模组。该固定底座11的周边装设数个把手13，以便于使用者施力提握该处而搬移本发明平 衡训练机。所述的驱动模组包含一移动座30、一使该移动座30以平行于该固定底座11并 相对于该固定底座11的前后方向而呈「8」字形的往复移动的第一驱动装置40、以及一使该 平衡板模组20以相对于该固定底座11的前后方向而倾斜浮动的第二驱动装置50。兹将该 驱动模组的具体实施样态说明如下该移动座30底部的前端以一旋转接头31连接一线性滑动单元32，该线性滑动单 元32设于该固定底座11。该线性滑动单元32包括一滑轨321和结合于该滑轨321上的一 滑动件322，该旋转接头31连接该滑动件322。该第一驱动装置40组装于该移动座30上，包括一马达41、与该马达41传动轴连 结的一蜗轮减速机构42、以及与该蜗轮减速机构42的动力输出轴连结的一曲柄43，该曲柄 43以一连座轴承44连接于该固定底座11。请参考图5和图6，该马达41启动，其旋转动力 经由该蜗轮减速机构42输出而使该曲柄43以该连座轴承44为圆心而旋转运动。基于该 移动座30以该旋转接头31连接于该线性滑动单元32，因此该曲柄43旋转运动360度，可 使该移动座30产生类似「8」字形的水平往复移动。一滚动装置35结合于该移动座30，该滚动装置35包括数个万向滚珠33，分别藉由一固定板34组装于该移动座30的边缘。所述万向滚珠33与该固定底座11所提供的接 触面12相对接触，据以辅助该移动座30使之得以平衡顺畅的移动。关于该第二驱动装置50，请同时参考图7至图9，该第二驱动装置50组装于该移 动座30，包括一马达51、与该马达51传动轴连结的一减速机构52、藉由一连轴器55而与该 减速机构52的动力输出轴连结的一延伸轴53、以及枢套固定于该延伸轴53外部的一倾斜 传动单元58，该倾斜传动单元58的轴心相对于该延伸轴53而倾斜一角度。该倾斜传动单 元58 —包括一倾斜圆柱54和结合在该倾斜圆柱54两端的轴承56，57。该倾斜圆柱54本 体是一个等径的圆柱结构，该延伸轴53是从该倾斜圆柱54第一端541的第一偏心位置穿 入，从该倾斜圆柱54第二端542的第二偏心位置穿出，该第一偏心位置和该第二偏心位置 不对等，从而使该圆柱结构呈倾斜的状态枢套于该延伸轴53外部。该延伸轴53的两端各 架接于一固定在该移动座30的轴承座59中。一与上述平衡板模组20的支架21结合的套 环22套接在该二轴承56，57的外部。该马达51启动，该延伸轴53及该倾斜圆柱54同步 旋转，枢套于该倾斜圆柱54头尾两端的二轴承56，57因此产生位差变化，使该套环22和该 支架21前倾或后倾以及左右倾斜，从而使与该支架21连接的平衡板模组20产生前后以及 左右倾斜浮动。基于该平衡板模组20以套环22及轴承56，57与该倾斜圆柱54穿套结合，因此， 该平衡板模组20可受站立其上的使用者的重心控制而左右摇晃的，如图10所示。至少二 支撑单元60分别组设于该移动座30的左右两侧且相对于该平衡板模组20的底面，当该平 衡板模组20向左或向右倾斜达一预定角度时，可被其中一支撑单元60支持，而达到限制该 平衡板模组20左右摇晃角度的目的。该二支撑单元60可由直立的弹簧、包含有直立弹簧 的组件、或由具有弹性缓冲能力的材料制成的柱状体所构成，使该平衡板模组20下压该支 撑单元60时能有缓冲，避免两者产生硬性的碰撞。复如图1，上述驱动模组的实施例可知，该平衡板模组20可以产生主动的、水平 的、类似「8」字形的往复移动(如箭头A所示)以及前后方向的倾斜浮动(如箭头B所示)， 而左右方向的摇晃运动(如箭头C所示)则受使用者的控制而被动产生。这三种动作复合 起来构成模拟冲浪运动的动作，使用者站立于该平衡板模组20上，配合该复合动作不断地 变换调整重心保持平衡，达到训练运动平衡感的目的。一电控系统70 (表现于图2和图3)控制该第一驱动装置40和该第二驱动装置50 的作动速度及时间，使该平衡板模组20可呈现多段速度的复合式动作。该电控系统70亦 可配合程式控制使该该平衡板模组20产生多种特定的动作模式，更真实的模拟冲浪运动 的各种情境。一遥控器可控制该电控系统70，使用者可于训练过程中依据自己的平衡能力 及体力，以该遥控器控制本发明平衡训练机的动作速度及时间。位置感测模组71可进一步应用于本发明平衡训练机，用以感测该平衡板模组20 的运动方向及角度，所测得的方向及角度处理成特定讯号，该讯号经由特定系统电路或程 式转换而输出至一互动单元72。该互动单元以适合的程式接收并处理该等讯号，该程式并 同时将一模拟画面显示于一显示器73供使用者观看，关于该平衡板模组20的倾斜角度及 倾斜方向等讯号可经由该程式的处理而成为该模拟画面中的一标的物，该模拟画面提供冲 浪的视觉情境，增加视觉效果及娱乐性。上述互动单元的程式亦可透过上述的电控系统而控制本发明冲浪机的多向运动机构，使本发明冲浪机配合其模拟画面产生特定的动作模式。 虽然本发明是以一个最佳实施例做说明，但精于此技艺者能在不脱离本发明精神 与范畴下做各种不同形式的改变。以上所举实施例仅用以说明本发明而已，非用以限制本 发明的范围。举凡不违本发明精神所从事的种种修改或变化，俱属本发明申请专利范围。
权利要求
一种具主被动功能的平衡训练机，其特征在于，包括一固定底座(11)；一线性滑动单元(32)，组装于该固定底座(11)；一移动座(30)，该移动座(30)底部以一旋转接头(31)连接于该线性滑动单元(32)；一第一驱动装置(40)，组装于该移动座(30)，包括一马达(41)以及与该马达(41)的传动轴连结的一曲柄(43)，该曲柄(43)以一连座轴承(44)连接于该固定底座(11)；一第二驱动装置(50)，组装于该移动座(30)，包括一马达(51)以及一连结于该马达(51)的传动轴的倾斜传动单元(58)，该倾斜传动单元(58)的轴心相对于该传动轴而倾斜一角度；一平衡板模组(20)，连接于该倾斜传动单元(58)。
2.如权利要求1所述具主被动功能的平衡训练机，其中，该倾斜传动单元(58)包括一 等径圆柱形的倾斜圆柱(54)，该倾斜圆柱(54)连结于该第二驱动装置(50)的马达(51)的 传动轴，且该倾斜圆柱(54)的轴心相对于该传动轴而倾斜一角度。
3.如权利要求2所述具主被动功能的平衡训练机，其中，该第二驱动装置(50)更包括， 与该第二驱动装置(50)的马达(51)的传动轴连结的一减速机构(52)、藉由一连轴器(55) 而与该减速机构(52)的动力输出轴连结的一延伸轴(53)，该倾斜圆柱(54)穿套固定于该 延伸轴(53)外部，并相对于该延伸轴(53)而倾斜一角度。
4.如权利要求2所述具主被动功能的平衡训练机，其中，该倾斜传动单元(58)更包括 结合在该倾斜圆柱(54)两端的轴承(56，57)；该平衡板模组(20)的底部以一支架(21)组 设一套环(22)，该套环(22)穿套结合于该二轴承(56，57)的外部。
5.如权利要求1所述具主被动功能的平衡训练机，其中，更包括结合于该移动座(30) 的滚动装置(35)，该固定底座(11)具有一接触面(12)，该滚动装置(35)接触于该接触面 (12)。
6.如权利要求5所述具主被动功能的平衡训练机，其中，该滚动装置(35)包括数个万 向滚珠(33)，分别藉由一固定板(34)组装于该移动座(30)的边缘，所述万向滚珠(33)与 该接触面(12)接触。
7.如权利要求1所述具主被动功能的平衡训练机，其中，更包括至少二支撑单元(60)， 分别组设于该移动座(30)的左右两侧且相对于该平衡板模组(20)的底面。
8.如权利要求7所述具主被动功能的平衡训练机，其中，该二支撑单元(60)可由直立 的弹簧、包含有直立弹簧的组件、或由具有弹性缓冲能力的材料制成的柱状体所构成。
9.如权利要求1所述具主被动功能的平衡训练机，其中，更包含一电控系统(70)，控制 该第一驱动装置(40)和该第二驱动装置(50)的作动速度和启动时间。
10.如权利要求1所述具主被动功能的平衡训练机，其中，更包括一位置感测模组(71)，用以感测该平衡板模组(20)的运动方向及角度；该位置感测模组(71)所测得的方 向及角度处理成特定讯号，该讯号经由一特定系统电路或程式转换而输出至一互动单元(72)。
全文摘要
一种具主被动功能的平衡训练机，系以一第一驱动装置和一第二驱动装置控制一平衡训练板产生前后方向的水平往复移动和前后左右方向的倾斜浮动，而左右方向的摇晃运动则受使用者的控制而被动产生；这三种动作构成模拟冲浪运动的复合动作，使用者站立于该平衡板模组上，配合该复合动作不断地变换调整重心保持平衡，达到训练运动平衡感的目的。
文档编号A63B22/00GK101856550SQ20091013117
公开日2010年10月13日 申请日期2009年4月7日 优先权日2009年4月7日
发明者徐志宏, 徐正会, 曾仁迪, 谢豪昇, 陈淳和 申请人:财团法人自行车暨健康科技工业研究发展中心