本发明涉及体育运动机器，更具体地涉及运动器械，其能够使用户进行具有横向分量的模拟行走、跑步或其他往复腿部运动锻炼。
背景技术
目前已知的运动器械是用于模拟行走或跑步并且用于引导用户的腿和脚在各种重复的行进路径中运动。通常被称为椭圆路径机器的机器被设计为使脚踏板枢转，用户的脚放在踏板上使踏板和用户的脚在椭圆或弧形路径上行进。这种椭圆形或弧形机器中的脚踏板的枢转角度，随着脚踏板沿着用户脚的行进或平移路径从后向前和从前向后行进而改变，通常超过约3度并且更通常超过10-30度。除了改变椭圆的形状之外，脚踏板在这种机器中的行进路径是不可调节的。在这种椭圆形机器中，脚沿从前向后行进的路径不同于沿从后向前进行的路径。在先前的这类装置中并没有提供结合上半身进行运动。也没有提供与脚踏板互连的把手或手柄，其在相同的前或后方向上同时一起移动或枢转。此外，也没有提供沿行进路径结合引导横向运动。
技术实现要素：
根据本发明，提供了
根据本发明提供了一种运动装置，包括：
具有大体上垂直的平面轴(pa)的框架(10)，
通过第一连杆组件(18c、26c、26b)和第二连杆组件(18d、26a、26d)悬挂(suspend)在框架(10)上的第一脚支撑件和第二脚支撑件(24a、24b)，其中第一连杆组件(18c、26c、26b)和第二连杆组件(18d、26a、26d)分别设置在框架(10)上，使得第一脚支撑件和第二脚支撑件(24a、24b)通过从前往后的弧形行进路径(pt1、pt2)枢转，其中该从前往后的弧形行径路径(pt1、pt2)以相对于垂直平面轴(pa)的约五度到四十五度之间的选定角度(θ、θ')设置，
框架连杆组件中的一个或另一个或两者均互连至调节装置(55、56)，用户可选择性地调节调节装置(55、56)，以选择脚支撑件的主要或整个弧形行进路径(j)的多个离散区段(ap、p1、ap'、p2)中的一个，
其中多个离散区段(ap、ap'、p1、p2)中的每一个由包含在主要或整个弧形行进路径(j)内的唯一的最前位置(fm1、fm2)和唯一的最后位置(rm1、rm2)界定。
优选地，框架(10)和连杆组件设置为使得，当脚支撑件(24a、24b)设置在最后位置(rm1、rm2)时，脚支撑件(24a、24b)的纵轴(b)的前边缘(60)与垂直平面轴(pa)间隔一后横向距离(rld)，该后横向距离rld沿前边缘(60)和垂直平面轴(pa)之间的线测量，延伸四英寸至三英尺，其中该线与垂直平面轴(pa)垂直或90度相交，以及
当脚支撑件(24a、24b)设置在最前位置(fm1、fm2)时，脚支撑件(24a、24b)的纵轴(b)的前边缘(60)与垂直平面轴(pa)间隔一前横向距离(fld)，该前横向距离fld沿前边缘(60)和垂直平面轴(pa)之间的线测量，该前横向距离fld比后横向距离(rld)至少小三英寸，并且优选地少8英寸到3英尺，其中该线与垂直平面轴(pa)垂直或90度相交。
多个离散区段(ap、ap'、p1、p2)中的每一个通常限定了一完整的、可重现的运动行进或循环路径，其中脚支撑件从唯一的最后位置(rm1、rm2)行进到唯一的最前位置(fm1、fm2)并回到唯一的最后位置(rm1、rm2)，或者从唯一的最前位置(fm1、fm2)行进到唯一的最后位置(rm1、rm2)并回到唯一的最前位置(fm1、fm2)。
该器械进一步包括互连至连杆组件的横向调节装置(58a、58b)，其能够使用户选择性地调节选定角度(θ、θ')的角度。
脚支撑件(24a、24b)或连杆组件(18c、26c、26b、18d、26a、26d)通常沿着大体上垂直行进平面(lp1、lp2)内的路径行进，其中大体上垂直行进平面(lp1、lp2)相对于垂直框架轴平面(pa)以选定角度(θ、θ')设置。
优选地，整个或主要弧形路径(j)是围绕单个点(c)限定的循环路径。
阻力组件(55)可包括飞轮或滑轮(34)或曲柄(40a、40b)。
该器械还包括第一可手动抓握的输入臂和第二可手动抓握的输入臂(100a、100b)，其中每一个输入臂(100a、100b)都可枢转地互连至第一脚支撑件和第二脚支撑件(24a、24b)中对应的一个。
优选地，臂(100a、100b)以以下设置方式互连至脚支撑件：其中第一输入臂(100a)随第一脚支撑件(24a)的向前和向上运动一起向前枢转，第一输入臂(100a)随第一脚支撑件(23a)的向后和向下运动一起向后枢转，第二输入臂(100b)随第二脚支撑件(24b)的向前和向上运动一起向前枢转，并且第二输入臂(100b)随第二脚支撑件(24b)的向后和向下运动一起向后枢转。
阻力组件通常包括阻力装置，该阻力装置相对于一个或多个脚踏板(24a)、臂(100a、100b)或阻力组件(55)的运动部件的运动速度或速率的增加程度，指数地增加阻力。
运动装置还包括区段调节装置，所述区段调节装置以限定所述弧形区段的设置方式互连至阻力组件，使得每个弧形区段具有不同的倾斜度。
框架连杆组件通常具有第一端和第二端，其中框架连杆组件的第一端枢转地与框架接合，并且其中框架连杆组件的第二端枢转地与脚支撑件接合。
优选地，框架连杆组件包括四连杆机构。
运动装置还包括互连至曲柄的电机，该电机可操作以可控地移动曲柄的位置，从而可控地选择弧形区段。
脚支撑件通常包括连杆(62)或安装在连杆(62)上，其中连杆(62)包括四连杆机构的连杆。
调节装置能够由用户可以手动地致动，以使用户手动地将该调节器移动到多个不同的固定机械位置中的任何可选择的一个，其中固定机械位置通过与弧形区段选择装置的互连，将脚支撑件的行程固定或限制到多个不同弧形区段(ap、ap')的对应的一个，用户通过在调节装置上施加选定量或程度的手动力来选择多个不同弧形区段(ap、ap')中的一个，其中选定量或程度的手动力对应于多个不同的固定机械位置中选定的一个。
优选地，第一脚支撑件和第二脚支撑件(24a、24b)可通过从前往后的弧形行进路径(pt1、pt2)枢转，其中从前往后弧形行径路径(pt1、pt2)以相对于垂直平面轴(pa)的约十度到二十五度之间的选定角度(θ、θ')设置。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于实施运动的方法，该方法包括将用户的左脚和右脚放置在根据任何前述装置的运动装置的第一脚支撑件和第二脚支撑件中，并且当放置在第一脚支撑件和第二脚支撑件中时来回移动用户的脚。
根据本发明的另一方面，提供了一种运动装置，包括：
具有大体上垂直的平面轴(pa)的框架(10)，
第一脚支撑件和第二脚支撑件(24a、24b)，其悬挂在框架(10)上，并且可枢转地安装在第一连杆组件(18c、26c、26b、62)和第二连杆组件(18d、26a、26d、62)的远端上，其中第一连杆组件(18c、26c、26b、62)和第二连杆组件(18d、26a、26d、62)可枢转地安装在框架(10)上，所述框架(10)和连杆组件适配为使得第一脚支撑件和第二脚支撑件(24a、24b)可通过从前往后的弧形行进路径(pt1、pt2)枢转，
框架连杆组件中的一个或另一个或两者均互连至调节装置(55)，用户可选择性地调节调节装置(55)，以选择脚支撑的主要或整个弧形行进路径(j)的多个离散区段(ap、p1、ap'、p2)中的一个，
其中多个离散区段(ap、ap'、p1、p2)中的每一个由包含在主要或整个弧形行进路径(j)内的唯一的最前位置(fm1、fm2)和唯一的最后位置(rm1、rm2)界定，
其中框架(10)和连杆组件设置为使得，当脚支撑件(24a、24b)设置在最后位置(rm1、rm2)时，脚支撑件(24a、24b)的纵轴(b)的前边缘(60)与垂直平面轴(pa)间隔一后横向距离(rld)，该后横向距离rld沿前边缘(60)和垂直平面轴(pa)之间的线测量，延伸从四英寸到三英尺，其中该线与垂直平面轴(pa)垂直或90度相交，以及
当脚支撑件(24a、24b)设置在最前位置(fm1、fm2)时，脚支撑件(24a、24b)的纵轴(b)的前边缘(60)与垂直平面轴(pa)间隔一前横向距离(fld)，该前横向距离(fld)沿前边缘(60)和垂直平面轴(pa)之间的线测量，该前横向距离(fld)比后横向距离(rld)至少小三英寸，并且优选地小8英寸到3英尺，其中该线与垂直平面轴(pa)垂直或90度相交。
在该装置中，优选地，第一脚支撑件、第二脚支撑件和连杆组件设置在框架上，使得第一脚支撑件和第二脚支撑件(24a、24b)可通过从前往后的弧形行进路径(pt1、pt2)枢转，其中从前往后的弧形行进路径(pt1、pt2)以相对于垂直平面轴(pa)的约五度到四十五度之间的选定角度(θ、θ')设置。
该装置还包括第一可手动抓握的输入臂和第二可手动抓握的输入臂(100a、100b)，其中每一个输入臂(100a、100b)都可枢转地互连至第一脚支撑件和第二脚支撑件(24a、24b)中对应的一个。
臂(100a、100b)通常以以下设置方式互连至脚支撑件：其中第一输入臂(100a)随第一脚支撑件(24a)的向前和向上运动一起向前枢转，第一输入臂(100a)随第一脚支撑件(23a)的向后和向下运动一起向后枢转；第二输入臂(100b)随第二脚支撑件(24b)的向前和向上运动一起向前枢转，并且第二输入臂(100b)随第二脚支撑件(24b)的向后和向下运动一起向后枢转。
优选地，阻力组件通常包括一装置，其相对于一个或多个脚踏板(24a)、臂(100a、100b)或阻力组件(55)的运动部件的运动速度或速率的增加程度，指数地增加阻力。
该装置包括区段调节装置，该区段调节装置以限定所述弧形区段的设置方式互连至阻力组件，使得每个弧形区段具有不同的倾斜度。
框架连杆组件通常包括四连杆机构。
该装置还包括互连至曲柄的电机，该电机可操作以可控地移动曲柄的位置，从而可控地选择弧形区段。
脚支撑件通常包括连杆或安装在连杆上，其中该连杆包括四连杆机构的连杆。
用户可以手动地致动调节装置，以使用户手动地将调节器移动到多个不同的固定机械位置中的任何可选择的一个，其中固定机械位置通过与弧形区段选择装置的互连，将脚支撑件的行程固定或限制到多个不同弧形区段(ap、ap')的对应的一个，用户通过在调节装置上施加选定量或程度的手动力来选择多个不同弧形区段(ap、ap')中的一个，其中选定量或程度的手动力对应于多个不同的固定机械位置中选定的一个。
多个离散区段(ap、ap'、p1、p2)中的每一个通常限定了一完整的、可重现的运动行进或循环路径，其中脚支撑件从唯一的最后位置(rm1、rm2)行进到唯一的最前位置(fm1、fm2)并回到唯一的最后位置(rm1、rm2)，或者从唯一的最前位置(fm1、fm2)行进到唯一的最后位置(rm1、rm2)并回到唯一的最前位置(fm1、fm2)。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于实施运动的方法，所述方法包括将用户的左脚和右脚放置在根据权利要求19-29中任一项的运动装置的第一脚支撑件和第二脚支撑件中，并且当用户的脚放置在第一脚支撑件和第二脚支撑件中时来回移动用户的脚。
根据本发明的另一方面，提供了一种运动器械，包括：
设置在框架上的脚支撑件，用于支撑站在脚支撑件上的用户，所述脚支撑件沿着相对于框架的纵轴以一角度横向偏离的弧形路径移动，以及
将脚支撑件耦合至阻力组件的连杆组件，该连杆组件是可调节的，从而选定多个弧形路径的区段中的一个，用于脚支撑件来回运动，所述选定区段由脚支撑件的向前位置和脚支撑件的向后位置界定，连杆组件和阻力组件配合以允许脚支撑件通过所述选定区段来回移动，从而使用户每次连续地来回移动脚支撑件。
脚支撑件的水平方向相对于框架的纵轴是可调节的。脚支撑件的纵轴可与框架的纵轴保持平行，以供用户每次连续地来回移动脚支撑件。
优选地，弧形路径的角度相对于框架的纵轴是横向可调节的，并且脚支撑件的纵轴在调节角度期间保持与框架的纵轴平行。
连杆组件可包括可移动地与框架接合的框架连杆，其中脚支撑件可移动地与框架连杆接合。
框架连杆可具有第一端和第二端，其中框架连杆的第一端枢转地与框架接合，并且其中框架连杆的第二端枢转地与脚支撑件接合。框架连杆还包括相对的连杆对，该连杆对包括前框架连杆和后框架连杆，所述前框架连杆枢转地耦合至脚支撑件的前部区域，且所述后框架连杆枢转地耦合至脚支撑件的后部区域。
脚支撑件可由框架连杆以悬臂式设置支撑。
框架连杆通常包括四连杆机构。在某些情况下，四连杆机构包括底部连杆和前框架连杆，其中底部连杆和前框架连杆可枢转地互连至后框架连杆以用于来回移动，脚支撑件以悬臂设置方式后向安装在或安装至后框架连杆的底部连杆。
连杆组件还包括驱动连杆，其中驱动连杆在其第一端连接至框架连杆，并且在其相对端连接至阻力组件。
优选地，阻力组件包括摩擦机构、空气阻力机构和机电制动装置中至少一个。阻力组件包括飞轮和耦合至飞轮的曲柄臂，其中驱动连杆在其第一端连接至框架连杆，并在其相对端连接至曲柄臂。
运动器械还包括可手动抓握的输入臂，其枢转地互连至脚支撑件，使得臂随脚支撑件的向前和向上运动一起向前枢转并且随脚支撑件的向后和向下运动一起向后枢转。输入臂可调节以便以选定的枢转度的枢转路径移动。
脚支撑件可以支撑在沿着弧形路径延伸的斜坡的曲面上。
还提供了一种运动装置，包括：
从框架上悬挂的脚支撑件，该框架具有从前到后大体上垂直的平面纵轴，脚支撑件通过可枢转的连杆悬挂在框架上，用户的脚放在脚支撑件上，脚支撑件支撑用户处于大体上直立的姿势，其中当用户处于大体上直立的姿势时，大体上垂直的平面纵轴与用户的上部躯体的中线处大体上相交。
可枢转的连杆设置在框架上以沿着主要的弧形行进路径引导脚支撑件，该行进路径相对于大体上垂直的平面纵轴以选定的横向角度定向，其中主要的弧形行进路径在最前的向上横向位置和最后的向下横向位置之间延伸。
调节装置互连至可枢转的连杆或脚支撑件，所述调节装置可控地致动以将脚支撑件的行进限制到多个完整的、可重现的主要弧形行进路径的不同区段中可选定的一个，每个区段包括主要弧形行进路径的不同部分。
每个不同的区段被限定使得脚支撑件在区段特定最前的向上横向位置和区段特定最后的向下横向位置之间行进。
脚支撑件可枢转地安装至连杆，以在大体上垂直于大体上垂直的平面纵轴的平面中旋转。
该连杆形成四连杆机构的连杆之一，四连杆机构还包括底部连杆和前部连杆，其中底部连杆和前部连杆可枢转地互连至连杆，该连杆支撑用户处于大体上直立的姿势。
脚支撑件以悬臂式设置方式可枢转地安装至连杆。
调节装置通过一个或多个其他连杆可调节地互连至悬臂式连杆，用户可以操作调节装置，以选择多个不同区段中的任一个，多个不同区段中的每一个单独的区段是可重现的、并且具有单独的倾斜度和具有由倾斜选择器确定的单独的最后位置和最前位置。
该连杆可形成四连杆机构中的连杆之一，四连杆机构还包括后连杆和前连杆，其中后连杆和前连杆可枢转地互连至连杆以来回运动，脚支撑件以悬臂设置方式可枢转地后向安装在或安装至后连杆的连杆。
四连杆机构的前部连杆可以连接至臂，该臂随前部连杆的来回运动一起往复旋转，并且该臂互连到阻力机构。
阻力机构可以是轮机构。
该臂可枢转地互连至连杆(link)，该连杆可枢转地互连至阻力机构。
运动装置还包括枢转地互连至脚支撑件的可手动抓握的输入臂，使得臂随脚支撑件的向前和向上运动一起向前枢转，并且随脚支撑件的向后和向下运动一起向后枢转。
脚支撑件可以支撑在连杆上，所述连杆支撑在具有选定的弯曲行进路径的斜坡的曲面上，用户沿着斜坡的曲面在最后位置和最前位置之间来回驱动连杆，并且脚支撑件随连杆一起沿着斜坡的选定的弯曲行进路径从最后位置行进到最前位置并沿着相同的路径从每个选定弧形区段的最前位置返回到最后位置。
连杆可以在选定的枢轴点处可枢转地互连至安装到框架的臂，用于围绕选定的枢轴点在前后方向枢转，用户可以在枢轴点的一侧上很容易地手动抓握所述臂，以在向前或向后方向施加力，迫使臂枢转，臂和连杆之间的互连设置为使得用户在向前或向后方向施加在臂上的力驱动后连杆沿着斜坡行进。
用户直立在脚支撑件上时，通过用户沿前后方向强制驱动用户的脚，以沿着斜坡上的行进路径来回驱动连杆。
所述臂具有一手柄，该手柄设置在选定枢轴点的一侧上，用于通过用户抓握手柄并在手柄上施加向前或向后的力来手动使该臂围绕选定枢轴点枢转，并且臂可以通过臂连杆连接到连杆，其中臂连杆可枢转地连接至选定枢轴点的一侧上的臂。
所述臂通过第一曲柄连接至阻力机构，并且第一曲柄可以通过第二曲柄枢转地互连至阻力机构。
连杆可通过第一曲柄连接至阻力机构，并且第一曲柄可以通过第二曲柄枢转地互连至阻力机构。
连杆可互连至前连杆，前连杆通过曲柄互连至阻力机构。
臂可连接至前连杆，其中前连杆互连至连杆。
连杆可互连至前连杆，并且前连杆可连接至臂连杆和曲柄。
第一曲柄可互连至第二曲柄。
阻力机构可互连至调节装置，调节装置可操作以枢转阻力机构，以限定主要弧形行进路径的用户选定区段。
脚支撑件可以以悬臂式设置方式支撑在后连杆上，调节机构通过一个或多个其他连杆可调节地互连至悬臂式后连杆，用户可以操作调节机构以选择主要弧形行进路径的多个不同区段中的任一个。
后连杆可形成四连杆机构中的连杆之一，四连杆机构还包括底部连杆和前部连杆，其中底部连杆和前部连杆可枢转地互连至后连杆以进行来回运动，脚支撑件以悬臂设置方式后向安装在或安装至后连杆的底部连杆。
四连杆机构的前部连杆可以连接至臂，该臂随前部连杆的来回运动一起往复旋转，并且该臂互连到阻力机构。
阻力机构可包括轮机构。
该臂可枢转地互连至连杆(link)，该连杆可枢转地互连至阻力机构。
可手动抓握的输入臂枢转地互连至脚支撑件，使得臂随脚支撑件的向前和向上运动一起向前枢转并且随脚支撑件的向后和向下运动一起向后枢转。
调节装置通过双臂曲柄连接至脚支撑件。
可手动抓握的输入臂枢转地互连至脚支撑件，使得臂随脚支撑件的向前和向上运动一起向前枢转并且随脚支撑件的向后和向下运动一起向后枢转，其中脚支撑件以悬臂式设置方式支撑在连杆上。
框架连杆包括彼此枢转地互连的左右前部、底部和后部连杆的设置，脚支撑件后向安装在后连杆的底部连杆上。
脚支撑件通过双臂曲柄互连至阻力组件。
附图说明
本发明的上述和进一步优势，参考以下描述结合附图可以更好地理解，其中：
图1为根据本发明的装置的后透视图；
图2为图1中装置的前透视图；
图3为图1中装置的前视图；
图4为图1中装置的后视图；
图5为图1中装置的侧视图；
图6为图1中装置的顶视图；
图7为根据本发明的示例性实施例具有悬臂式脚支撑件的器械的侧视图；
图8为图7中装置的侧视图，其中该装置调整为具有更大倾斜的弧形区段路径；
图9为根据本发明的另一示例性实施例的装置的侧视图，其具有弯曲的斜波(ramp)；
图10为根据本发明的器械的子组件的侧视图，其示出了连杆组件调整以限定脚支撑件的沿着整个或主要区段j的第一选定弧形区段ap的行进，该选定的区段ap将脚支撑件的行进限制在第一最前位置fm1和第一最后位置rm1之间；
图11为类似于图10的视图，其示出了连杆组件脚支撑件调整以限制脚支撑件沿着整个或主要区段j的第二选定弧形区段ap’的行进，该选定的区段ap'将脚支撑件的行进限制在第二最前位置fm2和第二最后位置rm2之间；
图12为类似于图1的器械的右视图，其示出了没有外壳并具有带有手柄的可手动致动的弧形区段选定装置(例如螺杆)的阻力组件55；
图12a为图12的一部分的放大的右视图，其示出了相对于图12所示的阻力组件的位置处于向前枢转位置的阻力组件；
图12b为由风机轮(fanwheel)施加的对用户施加输入力的反作用力程度与风机的旋转速度之间的非线性增加关系的曲线图。
具体实施方式
图1为根据本发明的运动装置的透视图。该装置包括框架10，其具有前部区域12、后部区域14、“腿部”16a、16b、16c和16d以及上部支撑件18a、18b、18c和18d。上部支撑件18c和18d包括一对四连杆机构(包括在器械右侧的，例如，顶杆18c、可枢转连杆26a、26c和脚支撑件安装板62，其中脚支撑件安装板62安装到从连杆26a、26c的远端延伸的安装杆74)的上连接部和框架的一部分弧形部分，其中上部支撑件18c和18d分别终止于腿部16c和16b并且是框架10的组成部分。显示/控制面板20和手柄22a、22b、22c和22d固定至框架10。
框架10包括从前至后大体上垂直平面pa的轴a，其从前向后纵向地延伸。当用户在该装置上处于大体上直立的姿势时，大体上垂直的平面pa和纵轴a大体上与用户的上部躯体的中线相交。如图6所示，设置在框架10上的可枢转的连杆，沿着主要弧形行进路径引导脚支撑件24a、24b，其中主要弧形行进路径相对于大体上垂直的平面pa和纵轴a以选定横向角度定向，其中主要弧形行进路径在最前向上横向位置和最后向下横向位置之间延伸。
脚支撑件24a和24b的尺寸设计为容纳用户的脚。脚支撑件24a和24b可移动地连接至前连杆或腿部26a、26b和后连杆26c、26d并由其支撑。连杆26a-26d通过上支撑件或连杆18d和18c可移动地连接至框架10的后部区域14。尽管该装置示为具有支撑每个脚支撑件的、相对的连杆对，但是可以想到其他实施例具有更少或更多的连杆，这些连杆支撑和控制与连杆关联的脚支撑件24a和24b的运动范围和路径。
脚支撑件24a和24b在尺寸和形状上近似于穿鞋的人的脚。脚支撑件包括防滑表面并且由一个或多个低唇形件界定，以助于在使用期间将鞋子保持在脚支撑件上的适当位置。可替代地，缚带可以将每只脚保持在脚支撑件内以进一步保持用户的脚在使用时处于适当位置。然而，这里所用的“脚支撑件”也包括任意特指的支撑件，例如踏板、衬垫、踏脚套或其他本领域已知的脚/脚趾/腿和装置接口结构。
前连杆或腿部26a和26b可移动地连接至驱动连杆28a和28b；并且驱动连杆依次连接至其他元件。在其他实施例中，驱动连杆28a和28b直接连接至脚支撑件24a和24b。此外，“脚支撑件”可以位于前连杆或连接到框架的一个或多个连杆上，或与前连杆或与连接到框架的一个或多个连杆成为一体。
如图1所示，典型的可移动连接器31a、31b、31c和31d包括本领域已知的枢轴组件，其通过由枢轴组件连接的元件提供非常平稳且容易的相对旋转或往复运动。可移动连接器31b和31d可旋转地将前连杆或腿部26b和26d分别耦合至上支撑件或连杆18c和18d。可移动连接器31c和31a可旋转地将后连杆26c和26d分别耦合至上支撑件或连杆18c和18d。本发明考虑了允许类似运动的其他连接组件。可移动连接器允许脚支撑件24a和24b在弧形路径中平稳且受控的摆动。通过图6中所示的可调节铰链58a和58b，弧形路径能够相对于框架10的纵轴以一角度横向偏离。
图2为图1中装置的前透视图，其示出了阻力组件55的内部元件。如图所示，驱动连杆28a和28b的前端附接至曲柄臂40a和40b，该曲柄臂40a和40b连接至曲柄轴32，曲柄轴32转动安装在其上的滑轮34。如图3所示，容纳曲柄轴32的上轴承36a和36b被固定至安装件38。如本领域已知的，曲柄臂40a和40b固定至曲柄轴32的每一端，并且分别可移动地耦合至驱动连杆28a和28b。可旋转地安装在固定轴44上的第二滑轮42利用带50耦合至滑轮34，其中固定轴44安装至框架构件38。第二带52将第二滑轮42耦合至制动组件54，制动组件54包括固定至安装件的可旋转的块(mass)，例如飞轮(flywheel)或机电制动器(例如涡流制动器)。
如图2所示，安装件38围绕底部轴承46a和46b枢转以便可前后旋转。响应于显示/控制面板20的输入的电机56(如图4所示)或补充电机(未示出)可以作为倾斜致动器来使安装件38和与其固定的元件倾斜。在一个实施例中，电机56或补充电机(未示出)可以适配为响应于用户界面或显示/控制面板20的输入，其中电机56用于驱动诸如气动或液压或电动致动器56a的倾斜致动器，该倾斜致动器具有由电机56驱动的可控可伸展的活塞或螺杆56p，该可伸展的活塞或螺杆56p伸长或缩回，以使安装件38以及与其固定的元件来回倾斜，从而根据安装件38和关联的滑轮34和第二滑轮42的倾斜角度调节弧形区段的选择。因而，电机56的可控操作实现了安装件38的可控和选择性倾斜，并且伴随着阻力机构55的向前或向后倾斜或枢转位置，导致选择一具有独特可选择的高度h1和h2、行进路径ap和ap’、最前位置fm1和fm2以及最后位置rm1和rm2的弧形区段，该选择方式与图10和11中所示和描述的方式相同。可替代地，电机56和相关组件可以由手动弧形选定机构来替代，例如图12和12a中描述的螺杆225。
如图所示，滑轮34、第二滑轮42和包括制动器54的阻力组件55围绕与框架10的纵轴pa正交的轴旋转。从驱动系统的上述描述应该清楚，脚支撑件24a和24b通过曲柄轴32的运动一起同步。还应理解到，曲柄轴32和制动组件54之间没有离合器。这样做是为了允许制动组件54在阻力组件55内的惯性从而协助脚支撑件24a和24b穿过用户的腿的运动范围中较弱的部分。
尽管制动组件54是阻力组件55中的优选组件，诸如本领域技术人员已知的各种其他制动装置也可以与可旋转的元件相关联，从而抑制其旋转。制动装置包括但不限于以下任一种：诸如风机的摩擦和空气阻力装置、气动或液压装置以及各种其他类型的机电制动装置。该列举不意味着穷举，并且仅代表可以结合到本发明中的阻力机构的几个例子。本文所公开的一种配置使用飞轮和涡流制动器，其促进了装置用户容易维持平稳的双向往复运动。此外，可以将阻力组件55封闭在外壳内以保护用户免受阻力组件55的内部元件的影响。可替代的阻力组件包括风机54a，在图10和11中，随着风机54a的旋转速度的增加，其阻力以指数地增加。
阻力或制动机构54、54a包括一机构，随着脚支撑件24a、24b的行进速度或速率的增加程度，或随着阻力机构本身的运动速度或速率的增加程度，该机构指数地增加阻力。
图4为图1中装置的后视图。图4中所示的是用户所看到的一经安装的装置。脚支撑件24a和24b被定位以允许用户将他或她的脚放在脚支撑件上。如上所述，可以使用夹子或缚带将用户的脚牢牢的固定在他们相应的脚支撑件内。驱动连杆28a和28b耦合至阻力组件55的两侧。曲柄轴32通过曲柄臂40a和40b连接至驱动连杆中的每一个。手柄22a、22b、22c和22d允许用户的腿在弧形运动路径中移动时平衡自身。
监控器20包括显示器和控制器，以允许用户控制阻力的强度，从而创建更简单或更难的锻炼程序，并且将脚支撑件的运动路径调整为更倾斜或更不倾斜的运动路径。
图5为图1中装置的侧视图。在该视图中，从一允许看到脚支撑件24a和24b及用户的脚的行进路径的视角呈现了脚支撑件24a和24b、前连杆或腿部26a和26b以及后连杆或腿部26c和26d，在该行进路径中，用户的脚随悬挂于前、后连杆的脚支撑件的来回移动而来回移动。应理解到，当脚支撑件24a和24b前后移动时，运动的前后界限并不被限制。相反，运动的范围由曲柄臂40a和40b(图2中所示)的长度限定，其提供了合适的步幅长度。此外，因为脚支撑件24a和24b枢转地连接至前连杆26a、26b和后向连杆26c、26d并随其摆动，所以脚支撑件不是沿椭圆形路径行进，而是沿弯曲或弧形路径行进，从而提供更有利的运动生物力学特征。
还可以通过调节安装件38的位置来改变脚支撑件24a和24b的运动路径。如上所述，安装件38可枢转地安装至框架构件并根据命令前后枢转。参考附图明显发现，向前枢转安装件38使得直接或间接与其固定的组件也向前运动。同样地，向后枢转安装件38使得直接或间接与其固定的组件也向后移动。这种重新定位使得脚支撑件24a和24b的运动路径，以由前连杆和后连杆或腿部26a、26b、26c和26d所确定的距离，沿着围绕旋转点“p”的弧形路径移动到不同位置，这里所示旋转点“p”位于枢轴组件31b和31c之间。因此，用户可选择弧或弧形区段(“运动路径”)上的特定位置以从用户可选择的多个点或围绕旋转点限定的弧形区段p1、ap、p2、ap’中增加或减少步幅角度和位置。此外，如图6所示，运动路径相对于框架10的纵轴a、ap以一角度θ、θ’横向偏离，该角度可通过枢轴机构来调节，其中连杆组件18c、26b、26c、24b和18d、26a、26d、24a的上连杆18c、18d的前端通过枢轴机构(例如铰链58a和58b)横向地可枢转地连接至框架。
操作时，用户从后部区域14靠近装置，抓握手柄22a和22b，然后将脚放置在每一个脚支撑件24a和24b上。用户的脚和腿开始以舒适的步伐前后移动。用户选择锻炼程序或通过显示/控制面板20输入命令手动调节装置。响应于所输入的命令，通过阻碍滑轮34、42或飞轮的旋转，可以改变脚支撑件24a和24b前后运动的阻力。此外，响应于所输入的命令，安装件38前后移动。如图所示，当安装件38向前移动时，脚支撑件的运动路径位于更倾斜或垂直限定的弧形区段上。为了中断使用装置，用户仅仅停止跨步即可，从而使装置的运动停止，并从脚支撑件下来。
图6为图1中装置的顶视图。如图所示，脚支撑件24a可以沿着路径pt1以弧形运动的形式来回移动。类似地，脚支撑件24b可以沿着路径pt2以弧形运动的形式来回移动。路径pt1、pt2中的每一个可以相对于框架的纵轴a以一角度横向偏离。例如，图6示出了路径pt1偏离角度θ，且路径pt2偏离角度θ'。优选地，角度θ、θ'相等，使得路径pt1、pt2在框架的纵轴a上成镜像。还可以分别通过可调节的铰链58a、58b来调节角度θ、θ'。采用这种方式，角度θ、θ'以及因此沿着路径pt1和pt2的弧形运动可以在0°(即平行于纵轴a)到35°之间变化。
当脚支撑件24a、24b沿着路径pt1、pt2移动时，最好是保持脚支撑件的纵轴b与框架的纵轴a平行。因此，每个脚支撑件24a、24b的水平定向可以手动或自动的调节，以补偿横向偏离角度θ、θ’。例如，图6示出了路径pf，沿着该路径pf脚支撑件24b可以旋转以保持纵轴b平行于框架的纵轴a。
尽管图6描述了本发明的具体实施例，在不脱离本公开的精神的情况下，进行各种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的。例如，可调节铰链58a和58b沿着框架设置在不同位置处。此外，其他构造，例如可调节的脚支撑件，可以与铰链58a、58b一起使用或代替铰链58a、58b使用，以在脚支撑件24a、24b的弧形运动中产生横向偏移角θ、θ'。此外，尽管路径pt1和pt2在俯视弧形运动时描述了一直线路径，应理解到，可以引入一定程度的向内弯曲(即，朝向纵轴b弯曲)或向外弯曲(即，远离纵轴b弯曲)。
如图6所示，脚支撑件24a、24b在前边缘或点60处可枢转地安装至脚支撑板62，其中脚支撑板62将可枢转连杆26b、26c的远端连接在一起以形成四连杆机构。前边缘或点60沿着脚支撑件24a、24b的纵轴b设置并与其相交。框架10和连杆组件设置为使得，当脚支撑件置于最后rm1、rm2位置时，脚支撑件纵轴b的前边缘或点60与该装置的垂直平面轴pa距离一后横向距离rld，沿与垂直平面轴(pa)垂直或90度相交的线测量该后横向距离rld，其延伸四英寸到三英尺。
仍然如图6所示，当脚支撑件24a、24b置于最前位置fm1、fm2时，脚支撑件24a、24b的纵轴b的前边缘或点60与垂直平面轴pa间隔一前横向距离fld，沿与垂直平面轴(pa)垂直或90度相交的线测量该前横向距离fld，其比后横向距离rld至少小三英寸，通常少3英寸到3英尺，并且优选地少8英寸到3英尺。
图6a、6b示出了四连杆机构的一个实施例，其中支撑板62形成四连杆机构的最底部的连杆，其中该四连杆机构由上连杆18c、一对可枢转的腿连杆26b、26c和支撑板62形成。如图所示，脚支撑件24b可枢转地安装在支撑板62的上表面上，用于围绕安装孔60枢转。支撑板62为刚性结构使得其可以用作四连杆机构内的连杆。通常，一对安装管70通过焊接附接至板62的底面，并且包括一对可旋转的轴承72，从腿部26b、26c的远端延伸的安装杆74可插入通过该轴承72，使得板62可以可旋转地安装至腿部26b、26c的远端并形成四连杆机构的下连杆。在所示的实施例中，支撑板62设置有用于容纳销24p的定位调节孔68，其中销24p从脚支撑件24b的底面开始延伸，当销24p插入其中一个孔68时，其相对于支撑板62固定支撑件24b的角位置或定向，使得脚支撑件不会围绕孔60自由旋转。图6a中示出了用于调节脚支撑件的角度的典型装置，图6b中示出了图6a中脚支撑件的爆炸透视图。如图6a和6b所示，脚支撑件24a、24b可以通过大约25°的角度范围pf来调节。脚支撑件24a、24b枢转地安装60至底板62。螺纹柱64设置在脚支撑件24a、24b的下面，可以通过翼螺帽66来松开或夹紧脚支撑件24a、24b，从而允许通过分度装置68将脚支撑件24a、24b选择性地转位到期望的角度pf。底板62具有固定在其下面的轴承管70。轴承管具有安装在每一端的轴承72，轴承72继而支撑在主轴或轴74上，其中主轴或轴74固定在连杆26a-26d的下端，使得当连杆从前向后和从后向前来回枢转时，底板62保持大体上平行于地面。脚支撑件相对于底板62的角固定是优选的，从而最小化用户失去平衡或他们的脚失去控制的风险。
图7和图8示出了本发明的另一实施例。在该实施例中，手柄100c、100d和100a、100b随着脚支撑件24a、24b的前后运动，从前向后或从后向前地枢转运动。即，当右边的脚支撑件24a向前移动时，右边的手柄100c和臂100a向前枢转或移动；以及当右边的脚支撑件24a向后移动时，右边的手柄100c和臂100a向后枢转或移动。类似地，当左边的脚支撑件24b向前移动时，手柄100d和臂100b向前枢转或移动，以及当左边的脚支撑件24a向后移动时，手柄100d和臂100b向后枢转或移动。如图所示，框架连杆组件大体上与输入手柄和臂的向前和向后运动一起向前和向后移动。臂100a、100b的前后枢转的程度，至少可以通过枢轴关节108a、108b、110a、110b的选择性定位、底座104的选择性定位以及连杆臂102a、102b的长度选择来预先确定。
在所示的实施例中，用户可以通过在前后运动期间向前推动臂100a、100b的上端，减少或转移用户的腿和/或脚所需的能量或力量，以使脚支撑件从后向前沿着弧形路径p1、p2行进。并且，用户可以通过这样的推动增加向前运动的速度，或通过拉动减少速度并增加实现向前运动腿部所需的力量或能量。相反地，用户可以通过向后拉动臂的上端，减少或转移所需的能量或力量，以使脚支撑件从前向后移动。并且，用户可以通过这样的拉动增加向后运动的速度，或通过推动减少速度，或通过推动减少速度并增加实现向后运动腿部所需的力量或能量。
通过连杆102a、102b可枢转地连接至可枢转安装臂100a、100b的连杆和脚支撑件24a-b、26a-d、18e-f配置为：通过适当地预先选定连杆26a-d、18e-f中的每一个或任一个的长度，使脚支撑件和鞋底所在的平面不旋转或在前后运动期间旋转/枢转到任意期望的程度，从而实现期望的旋转/枢转程度。
如图7和8所示，根据轴32的旋转中心和制动器54的曲柄臂40a、40b，驱动连杆28a和28b以相对的180°圆位置40c、40d互连至制动器54，即，连杆分别在最大向前驱动位置和最大向后驱动位置处连接。该180°相对互连使得脚支撑件24a、24b总是沿相反的方向来回行进，即，当右边的脚支撑件向前行进时，左边的脚支撑件向后行进，反之亦然。类似地，可枢转安装臂100a、100b互连至制动器54使得当右臂向前移动时左臂向后移动，反之亦然。
无论如何，脚支撑件24a、24b和输入臂100a、100b连接至阻力组件，使得当左侧组件(即，左边的脚支撑件和相关的输入臂)向前行进，右侧组件(即，右边的脚支撑件和相关的输入臂)至少在大多数行进路径中向后行进，反之亦然。
以同样的方式如上所述的安装构件38的向前或向后枢转改变脚支撑件24a、24b的倾斜程度、高度和/或行进路径，安装构件38的向前或向后枢转还会改变臂100a、100b的前后枢转的程度和/或行进路径的程度。因而，同样地，类似于用户能选择脚支撑件的行进路径(例如弧形路径p1、p2)的倾斜度，用户能够通过调节连杆102a、102b的前后枢转位置，来选择输入臂100a、100b的从后往前和从前往后的枢转冲程或行进路径的行程程度、长度和路径。
如图所示，四连杆机构的垂直设置的连杆26a-d枢转地连接并支撑在上枢轴点，例如框架构件18e-f上的点527、529，并且在下枢轴点(例如点535、537)枢转地连接至下连杆525a-b。
如图7所示，脚支撑件24a、24b的纵向长度l延伸超出下四连杆机构525a、525b的下内部长度x，并向后延伸，从而即超出枢轴点535的后方，在该点处下连杆525a-b枢转地连接至后连杆26c-d。通过这种设置，脚支撑件24a和24b在其结构、功能和相对于四杆连杆组件围绕下枢轴点535的运动中是悬臂式的。如图所示用户施加在脚支撑件24a-b上的载荷do主要是由的后连杆26c、d在枢轴连接点535处支撑。
可以通过可变地选择总距离，来改变可支撑的杠杆力或悬臂力的程度，该力为围绕枢轴点535施加在脚支撑件24a和24b上的下向力do，该总距离为脚支撑件24a、24b延伸超出四连杆组件的下枢轴点535，或往四连杆组件的下枢轴点535后方延伸向的距离。如图7所示，脚支撑件24a、24b的后端距枢轴点535的距离为l。如图所示，脚支撑件24a、24b的前末端连接至下杆或连杆525a、525b的后末端，图7的实施例中最大悬臂式距离基本上是脚支撑件24a、24b的长度l。可以很容易想象到，可以通过改变脚支撑件向枢轴点535的后方延伸的距离来选择性地改变杠杆/悬臂式杠杆力。
因而，通过将脚支撑件24a和24b安装或连接至下杆/连杆，使得脚支撑件的一部分长度或全部长度向后延伸到或超出四连杆机构的下后枢轴点535，参考图7，当用户的腿和/或脚放在脚支撑件24a、24b的上表面，向下推动do或向前推动fo时，用户能够施加杠杆力或悬臂力。可以通过预选长度l或脚支撑件与枢轴点535的安装距离来选择这种杠杆作用的程度。悬臂距离越长，用相同量的do力能够施加的悬臂力或杠杆力就越大。
图9示出了本发明的另一个实施例，在该实施例中，脚支撑件224沿着相应斜波或轨道230限定的弧形路径移动，在该弧形路径上，脚支撑件224通常可滚动地(例如在安装至脚支撑件224的下面的轮225上)或可滑动地安装，以用于沿着斜波230来回、上下往复运动。脚支撑件224在斜波/轨道230上或沿斜波/轨道230的路径是弧形的，并且优选地相对于器械200的纵轴以一角度横向偏离。此外，优选地，弧形路径是在器械200的用户的锻炼周期过程中从前到后与从后到前相同的弧形路径。
在图9中的实施例中，运动器械200包括固定框架240、与框架240枢转地/可移动地接合的框架连杆组件250、与框架连杆组件250枢转地接合的一个或多个脚支撑件224。该器械包括枢转地与框架连杆250接合的曲柄机构260。曲柄机构260通常连接有机电和机械阻力机构255，可以向脚支撑件的来回运动提供阻力。
脚支撑件224具有大体上平面的支撑表面242，其用于容纳目标用户的鞋底。脚支撑件224具有前后中心轴x并且枢转地互连至驱动连杆，该驱动连杆具有前后中心轴y。在脚支撑件224和驱动连杆从后x1、y1向前x2、y2和从前x2、y2向后x1、y1行进期间，轴x和y保持大体上平行于固定参考(例如地面)。
参考图9，操作时，用户从器械的后部区域靠近装置，然后朝向器械的前部区域移动并抓握输入臂270的手柄271，其中输入臂270在枢轴点275处可枢转地安装至框架，用于来回277b、277f运动。然后用户将脚放在每个脚支撑件224上，在向前223f和向后223b运动中移动用户的脚。用户可以通过用力地在支撑件224上移动脚和腿，或通过来回移动手柄271和臂270来在锻炼过程中施加力。由于脚支撑件224和臂270之间的连杆和其他互连件的设置，当用户向前推动右边的臂271并向后拉动左臂271时，相应的右边的脚支撑件224同时受迫向前移动，并且相应的左边的脚支撑件224同时受迫向后移动。类似地，当用户向前推动右边的脚支撑件224并向后拉动左边的脚支撑件224时，相应的右边的臂270同时受迫向前移动，并且相应地左边的臂270同时受迫向后移动。
图10和11清楚地示出了先前所描述的，当安装构件38及其相关控制组件30(例如飞轮54a、致动器和曲柄元件)从一个方向向另一个方向枢转或倾斜时弧形区段的可选择性。如图10所示，可枢转的安装构件38定位成其纵轴x设置在大约垂直方向。在该方向中，脚踏板24b的最后位置24b’和脚踏板24b的最前位置24b”之间的高度或倾斜度h1的最大差距小于图11中的高度或倾斜度h2的最大差距，其中在图11中，安装构件38及其相关组件30的轴已经从图10中的位置以一角度a向前倾斜或枢转。如图所示，图10中踏板24b的从位置24b’到24b”的弧形路径ap，比图11中踏板从位置24b”’到24b””的弧形路径ap’更不陡峭或更不向上倾斜。因而，如图所示，用户可以通过选择组件30倾斜的位置来选择踏板的弧形行进的程度，其中连杆条28b附接至组件30。
仍然如图10和11所示，踏板从前向后并从后向前沿着相同的路径ap或ap’行进。
如图12和12a所示，弧形区段选择装置包括不同于电机56的手动驱动装置，例如螺杆225，该弧形区段选择装置具有连接至螺杆225的近端的可手动接合和驱动的曲柄或轮手柄227，其优选地安装成易于由位于器械10的用户配置区域14中的用户手动接近和接合。手柄可以由普通的人类用户用手轻易地旋转或转动，以便使用户能够在手动接合时，快速且立即地使螺杆225旋转t，以实现任何所需的旋转角度。在图12中，螺杆225在远端位置处与螺杆容纳支架或螺帽38a可旋动地接合，支架或螺帽38a附接至安装支架或臂38使得当螺杆225顺时针或逆时针旋转时，支架或臂38将根据螺杆的旋转t程度以可选择的距离来回fb枢转。下面参考电机驱动调节实施例以相同方式进行描述，由螺杆225的旋转t的程度和方向确定的支架或臂38的来回fn枢转的程度，使用户能够选择性的改变特定弧形区段ap、ap’的特性，该弧形区段ap、ap’为，当踏板在最前向上位置fm1、fm2和最后向下位置rm1、rm2之间被驱动时，脚踏板24a、24b行进经过的弧形区段。参考如上所述的弧形区段选择装置驱动的电机，根据用户选择的特定弧形区段，脚踏板的倾斜程度以及由此导致的来回驱动脚踏板24a、24b的困难程度将会变化。如图12所示，支架或臂38设置在类似于图10中所示的第一大体上垂直配置处。如图12a所示，螺杆已经转动t使得支架或臂38现在相对于图12a的位置以一角度a设置(类似于图10和图11之间臂与脚踏板位置差距)，并且驱动脚踏板24a、24b经过与支架或臂38的新枢转的位置a相关联的新的弧形区段所需的力的水平分量已经相对于图12中臂的位置改变了，从而用户已经选择性地改变了执行锻炼周期所需的力f的难度。
本领域技术人员还将理解到，本发明并不限于在此特别示出并描述的内容，并且附图并不是按比例绘制。在不脱离本发明的范围和精神的情况下，根据上述教导可以进行各种修改和变化，本发明的范围和精神仅受所附权利要求的限制。