用于训练腹肌的装置及方法

专利名称：用于训练腹肌的装置及方法
专利说明腹部肌群的训练包括这些肌肉的正确激活，同时逐步弯曲脊柱，优选地克服受控 的反力以使这些肌肉能够受控负载。已知仅有几种用于训练腹肌的装置，其沿身体上部的 恰当的弯曲路径来恰当地引导使用者的身体。这几种装置中的大多数装置计划将使用者自 身的重量用作反力。这几种装置中没有一种装置旨在于直立位置或就座位置进行操作。因 此，当于躺下位置使用大多数的已知装置时，使用者不得不克服诸如使用者自身体重之类 的相当强的反力。然而对于多数使用者而言，这是一种不可能被克服的限制，因此-这种使 用者实际上无法使用这几种已知的装置。此外，于直立位置在没有克服弯曲身体的反力的 情况下来训练腹肌几乎是无效的。因为当身体向下弯曲时，所需施加的力基本上为零乃至 是负的。如果使用本领域已知的训练装置，将不会引导使用者的身体表现出如脊柱所需的 那样的适当的弯曲轨迹。

发明内容
公开了一种根据本发明的装置及方法，其中，使用者可以于直立位置适当地训练 他的腹肌，由此使用者不会被迫克服大于训练实际所需的初始反力，如利用用于在躺下位 置训练的装置或在进行仰卧起坐锻炼时的情况一样。根据本发明的实施方式，公开了一种 装置和方法，其中，带有特殊机械枢转系统的装置可接收使用者的手臂，这种装置和方法能 够提供可控的反力并能够引导使用者的身体以适当的方式弯曲，从而在将训练力施加在装 置上的同时，使脊柱适当地弯曲并且使腹肌得到适当地训练。此外，根据本发明的其它实施 方式，公开了一种装置和方法，其中，具有特种弹簧或一组弹簧的系统可被例如使用者的手 臂握住，该装置和方法能够提供可控的反力并且能够引导使用者的身体在适当且健康的轨 迹中弯曲，从而在将训练力施加在装置上的同时，使脊柱适当地弯曲并且使腹肌得到适当 的训练。


作为本发明的主题在说明书的结束部分中得到特别指出并得到明确主张。然而， 当结合附图进行研读时，本发明的构造和操作方法连同其目的、特征以及优点均可通过参 考下文的详细描述而得到更好地理解，其中图1是分别在直立位置中和在弯曲位置中使用根据本发明的实施方式的用于训 练腹肌的装置时所表现出的预期轨迹的示意图；图2是根据本发明的实施方式的训练装置的示意图；图3A、3C及3D是分别示出为持握组件处于30°、60°及90°的角度中的根据本 发明的实施方式的训练装置的示意图，而图3B是根据本发明的实施方式的枢转组件的细 节示意图；图4是根据本发明的实施方式的用于腹肌的训练装置的示意图；图5是根据本发明的另一实施方式的训练装置的示意图6是分别在直立位置中和在弯曲位置中使用图5中所示的根据本发明的实施方式的用于训练腹肌的装置时所表现出的预期轨迹的示意图；图7是根据本发明的又一实施方式的训练装置的示意图；图8是根据本发明的又一实施方式的训练装置的示意图；图9示出了用于使用根据本发明的实施方式的训练装置的方法的流程图。将会理解的是，出于简化说明和说明的清晰性的目的，图中示出的元件无需按比 例绘制。例如，出于清晰的目的，可相对于其它元件来夸大一些元件的尺寸。另外，在认为 适当的情况下，附图标记可在视图之间重复以指示相应的或类似的元件。
具体实施例方式在下文的详细描述中，阐述了许多具体的细节以便详尽地理解本发明。然而，本领 域技术人员将会理解到的是，在没有这些具体细节的情况下也可实施本发明。在其它的示 例中，并未详细描述公知的方法、步骤、以及部件以免难于理解本发明。参见图1，其是分别在直立位置中和在弯曲位置中使用根据本发明的实施方式的 用于训练腹肌的装置时所表现出的预期轨迹的示意图。图1描述了示例性的骨架100，在 这里其用于呈现预期轨迹或由身体100的头顶所画出的轨迹所呈现的人体100的弯曲曲线 104的差异。轨迹104不同于例如轨迹106，该轨迹106基本上是圆的一部分，在通过诸如 现有技术中已知的装置之类的枢转点靠近骨盆102的装置来训练腹肌时由身体所表现出。参见图2，其是根据本发明的实施方式的训练装置200的示意图。装置200可包 括安装协调单元204、机械枢转组件206以及持握组件208。装置200可安装在基本上竖直 的诸如壁或梁之类的支撑件202上。根据本发明的一些实施方式，协调单元204可以是简 易安装板以将组件206与持握组件208连接至壁。根据本发明的其它实施方式，协调单元 204可被构建为使得能够将组件206和持握组件208能够被设置于位于地板上方的预期高 度处，以适合使用者的身材资料。例如可通过允许将组件206在动态运动范围内于任意期 望点处锁定在协调单元204上的装备有预先设定的锁定位置及锁定机构(未示出)的竖 直滑轨或带有锁定机构的自由运行的轨道，将组件206连接到协调单元204上。组件206 可包括专门设计的枢转机构，其在这种迫使脊柱的下部适当弯曲的路径中，将持握组件208 从例如它们的最上部位置(基本上竖直的位置)引导至较低的位置，从而导致脊柱中的弯 曲点随着弯曲角度的增加而从较低的脊柱部分逐渐移动至脊柱的上部。持握组件208可 提供易于使用的设计。当例如通过使用者的手将训练力施加于持握组件208的远端点209 时，持握组件208的运动以持握组件208A、208B、208C和208D的虚线图像表示，而实线208 表示持握组件208在处于特定时间点处的瞬时位置。装置200还可包括反力单元210 (由 单头弧形箭头示意性地表示)。反力单元210可基于在持握组件208被迫向下时必须延伸 的简易弹簧，或基于被修改为在持握组件208的动态操作范围中提供作为使用者所施加的 力、运动速度的变化率、使用者的重量等.· ·的函数的力的预期分布的气动/液压致动器 (诸如活塞)。对于本领域技术人员而言显而易见的是，上述给定的用于反力单元210的实 施方式的示例不是限制性的，并且可控反力单元的多种其它的构造均可以是适合的。应当强调的是，可以多种方式实现组件206，但是，在其所有不同的实施方式中，它 被构建为确保在使用者将他的手臂放在持握组件208上并将它们抵抗反力单元210而向下推时，确保持握组件208相对于使用者的背部倾斜所倚靠的协调单元204的运动导致脊柱 以预期的方式沿弯曲路径逐渐弯曲，从而确保腹肌得到适当的锻炼。现在参见图3A、3C和3D和图3B，图3A、3C和3D分别是根据本发明的实施方式的 训练装置300在持握组件308的倾角为30°、60°及90°时的示意图，而图3B是根据本发 明的实施方式的枢转组件306的细节示意图。装置300可包括协调板304、枢转组件306、 装置持握组件308以及反力单元310。现参见图3B，根据本发明的实施方式的组件306可 包括背部306A、短接合部分306B和长接合部分306D，该背部306A于每个接合部分的第一 端处连接至短接合部分306B和长接合部分306D。 短接合部分306B和长接合部分306D还 在它们的第二端处连接至持握组件连接接合件306C，如图所示。如从图3B中可清楚地看 到的那样，接合件部分306C的上下移动也包括当接合件部分306C指向上时的接合件部分 306C朝向背部306A的平稳移动以及当接合件部分306C水平指向(如图3B中所示)时的 接合件部分306C远离背部306A的平稳运动，并且之后，随着接合件部分306C转为向下指 向，它朝背部306A向后移动。图3C及3D分别呈现出持握组件308处于60°及90°位置 时的装置300。现参见图4，其是根据本发明的实施方式的带有持握组件的用于腹肌的训练装置 400的示意图。装置400可包括背部协调板402、枢转组件406和持握组件408，该背部协调 板402能够安装在支撑壁或梁404上，枢转组件406安装在协调板402上，该持握组件408 连接于枢转组件406以提供上下的枢转移动。装置400还可包括反力单元410以便为使用 者提供反力。根据本发明的实施方式，组件406可包括附连于协调板402的第一嵌齿部分 406A以及适于在第一嵌齿部分406A上以可接合的方式滚动的第二嵌齿部分406C。第一嵌 齿部分406A以及第二嵌齿部分406C可通过连杆406B可移动地彼此紧固。持握组件408 可固定附连于第二嵌齿部分406C，并且当该第二嵌齿部分406C在第一嵌齿部分406A上滚 动时，可与该第二嵌齿部分406C —起移动和转动。将会注意到的是，图2、图3A-3D以及图4的持握组件的具体运动路径可以是作为 个体适于符合使用者的外形尺寸或使用者的生理需要。例如，接合部分306B和306D的实 际尺寸以及所包含的枢转连接306E之间的距离可根据具体使用者的需要进行改变，以控 制持握组件308的实际运动路径。同样，可改变图4的嵌齿部分406A及406C的半径，来控 制持握组件408的实际运动路径以适合具体使用者的需要。同样将会注意到的是，由反力单元310、410施加的力可以是可调节的以能够满足 使用者的训练需要。此外，由反力单元310、410施加的力的性质也可被控制成提供相对于 手臂的运动量、相对于手臂的运动速度等的若干力的分布中的一种力的分布。现参见图5，其是根据本发明的另外的实施方式的训练装置500的示意图。装置500可包括基座502，支撑空心柱504基本上垂直地附连于该基座502。插入 件506可被制成紧密地装配到柱504的内部尺寸中并且使插入件506能够在柱504的内部 容易地移动。柱504可至少于其面510中的一个处并且优选地也在相应的相对面(未示 出)处具有一个或多个孔508。可在插入件506中制成内径与孔508的相同的一个或多个 孔，以使插入件506能够在若干位置之一中固定在柱504的内部，以便调节插入件506伸出 柱504的量。然而，可使用用于允许对插入件506伸出柱504的量进行调节的其它方法及配 置，诸如使用活塞，例如液压活塞或气动活塞等。对于本领域技术人员而言显而易见的是，任何已知的装置和方法均可用于调节插入件506伸出柱504的延伸量以及并将插入件506 固定于柱504。板簧514、516、518、520...构成的弹簧组512可附连于插入件506的上端以使弹 簧形成级联布置，其中，第二板簧516邻近地附连于第一板簧514并且仅与第一板簧514局 部重叠，以使板簧514的一定长度并不附连于板簧516。同样，第三板簧518邻近地附连于 所述第二板簧516并且仅与第二板簧516局部重叠，等等。弹簧组512可包括一个或多个 板簧。板簧514、516...可被布置成使板簧516在板簧514上的重叠量以及板簧518在板 簧516上的重叠量等可以是可调节的。持握组件522可大致于弹簧组512的端部处连接， 从而当被 使用者的手握住时，能够由使用者握住并施加弯曲力。插入件506在柱504内的 延伸量调节使装置500的总高度能够调节为适合使用者的具体高度。当使用者站在基座502上，并且他/她的背部邻接柱504并且他/她把握住持握 组件522时，在将它调节为适合他/她的高度后，前后拉动持握组件可在弹簧组512上产 生弯曲力以首先使带有较小反力的板簧，也就是弹簧514弯曲。当使用者施加的力在特定 点处变大时，板簧516开始弯曲，从而将它的反力添加至弹簧组512的总反力。同样，弹簧 518,520等可加入板簧的活动组并且提供它们相应的反力。由此，由使用者施加于持握组 件522的弯曲力可产生反力，其是沿轨迹518所表现出的路径的函数，该轨迹518已经被制 出，以便由于在操作各个单一弹簧的情况下的性质并且由于于轨迹的各点处改变已激活的 弹簧的数量而使反力变大。这引导使用者执行适当的脊柱弯曲运动并且因此执行腹肌的适 当活化及训练。为了调节训练力以及针对使用者的具体轨迹，可对各个板簧在其相邻板簧 上的重叠进行单独且唯一的调节。作为替代或此外，唯一的弹簧力函数也可通过指定弹簧 的厚度和/或制成弹簧的材料来控制。根据本发明的实施方式，装置500可包括用于提供训练时将要使用的后部较低的 支撑的后部支撑件524。该支撑件可由任何合适的材料、尺寸及形状制成。后部支撑件524 可固定附连到插入件506上，或者是可移动的以在使装置500适用于具体使用者的方面提 供更多的自由度。现参见图6，其是分别在直立位置和弯曲位置中使用根据本发明的实施方式的用 于训练腹肌的训练装置500(图5)时所表现出的预期轨迹的示意图。图6描述了使用者的身体600，当在弯曲位置中时其使用装置500 (其已在上文中 详细呈现)，该使用者的身体表现出适当的曲线或轨迹602。现参见图7，其是根据本发明的另外的实施方式的训练装置700的示意图。训练装 置700可包括基座702、柱704和插入件708，该柱704基本上垂直地附连于基座702，插入 件708以相似于图5的插入件506的方式起作用并且允许以相似于参照图5的柱504和插 入件506所述的方式调节其插入或伸出柱704的量。装置700还可包括接合件组710，其包 括两个或更多个附连于插入件708的上端的接合件712、714、716...。接合件712、714、716 可枢转地彼此连接并且它们的枢轴可基本上彼此平行，当使用者未将力施加于该装置的持 握组件720时，这些接合件712、714、716可被设置在大致竖立延伸的图腾柱型的布置中。 枢转连接形成为允许在其中包括柱704与交叉的基座702在内的大致居于中间的假想平面 中沿虚线703进行自由枢转运动。接合件712、714、716等可连接于插入件708并且一个接 合件与其相邻的接合件还在脊柱状的结构中分别带有弹簧711、713、715，其中接合件712、714、716的枢转与人体脊椎外的软骨相关联，并且，弹簧711、713、715与脊柱的肌肉及肌腱 相关联。最上面的接合件、图7的示例中的接合件716也可包括或附连于持握组件720，从 而使使用者的手能够握住装置700并且使使用者能够施加弯曲力。当使用者将弯曲力施加 于持握组件720时，施加牵引力，从而起作用以逐个延伸弹簧711、713、715等。可将各个接 合件712、714、716的长度以及各个弹簧711、713、715等的弹簧力系数选择为适于具体使 用者的需要，以便在使用装置700时，迫使使用者表现出适当的弯曲轨迹并且使使用者能 够选择适当的弯曲力。可将弹簧711、713、715等的具体参数选择为当将力施加于持握组件 720时导致例如弹簧715首先延伸，并且仅在已经施加一定的力之后，使弹簧713等开始延 伸，由此控制由装置700的使用者所表现出的具体轨迹。根据本发明的实施方式，装置700可包括用于提供在训练时将要使用的后部较低 的支撑的后部支撑件(未示出)。该支撑件可由任何合适的材料、尺寸及形状制成。后部支 撑件可固定附 连到插入件708上，或是可以是可移动的以在使装置700适于具体使用者的 方面提供更多的自由度。现参见图8，其是根据本发明的另外的实施方式的训练装置800的示意图。训练装 置800可包括基座802、柱804和插入件808，该柱804基本上垂直地附连于基座802，插入 件808以分别相似于图5的插入件506及图7的插入件708的方式起作用，并且允许以相 似于分别参照图5的柱504和插入件506以及图7的柱704和插入件708所述的方式调节 其插入或伸出柱804的量。装置800还可包括附连于插入件808的上端的弹簧810，其沿 其纵向尺寸可具有区域，诸如区域812及814，每个区域812及814均具有不同的弹性因子 或系数，由此对弯曲力提供不同的响应。持握组件820可基本上连接于弹簧810的上端处， 从而在被使用者的手握住时，使使用者能够握住并施加弯曲力。当处于使用中时，使用者可 站在基座802上，调节插入件808插入或伸出柱804的量，以使持握组件820的高度适于使 用者的需要。当使用者通过持握组件820施加弯曲力时，弹簧810可根据弹簧810的各个 区域处、例如区域812、814的具体弯曲因子与力的关系而弯曲。例如，弹簧810可被设计成 当将增大中的弯曲力施加于持握组件810时将要弯曲的第一部分是上部，并且在它弯曲之 后，与第一部分的下部相邻的部分弯曲等。对弹簧810进行的适当设计将为使用者提供所 需的弯曲反力并将导致弹簧弯曲以使使用者的身体将跟随预期的且适当的弯曲轨迹而行， 从而使腹肌能够得到适当地做工和锻炼。根据本发明的实施方式，装置800可包括用于提供在训练时将要使用的用于提供 后部较低的支撑的后部支撑件(未示出)。该后部支撑件可由任何合适的材料、尺寸及形状 制成。后部支撑件可固定附连到插入件808上，或可以是可移动的以在使装置800适于具 体使用者的方面提供更多的自由度。现参考图9，其示出了用于使用根据本发明的实施方式的训练装置的方法的流程 图。该方法可包括在使用者的背部邻接训练装置的竖直支撑装置的情况下站立(方框 902)，握住持握组件(方框904)，并且在持握组件的一端上施加弯曲力以使持握组件沿具 有不同半径的轨迹向下移动(方框906)。尽管这里已经说明并描述了本发明的某些特征，但本领域技术人员现将会想到多 种修改、替代、改变以及等同物。因此，将会理解到的是，，由于所有的这种修改及改变均落 入本发明的真实精神内，因此所附权利要求意图涵盖所有的这种修改及改变。
权利要求
一种装置，包括持握组件，所述持握组件能够由使用者操作，所述使用者于一端处操作所述持握组件；以及反力单元；其中，所述反力单元适于为所述持握组件的向下运动提供能够调节的反力；并且响应于所述使用者施加的力的所述持握组件的一端的向下运动沿半径随所述持握组件移动而改变的弯曲路径进行。
2.根据权利要求1所述的装置，进一步包括基本上竖直的支撑装置以支撑所述持握组 件和所述反力单元。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述基本上竖直的支撑装置包括背部协调板，其 以能够调节的方式连接于所述竖直的支撑装置以便调节所述持握组件的高度。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述持握组件进一步包括于第一侧面处连接至 所述协调部分板的枢转组件，所述枢转组件用以沿所述弯曲路径将所述持握组件从其最高 位置引导至较低位置。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述反力单元连接于所述枢转组件或连接于所 述持握组件以便为所述持握组件的向下运动提供能够调节的反力。
6.根据权利要求2所述的装置，进一步包括插入件，所述插入件能够被插入到柱中并且能够以预期的插入量附连于所述柱；以及板簧组，所述板簧组附连于所述插入件的顶部处，所述板簧组包括至少两个板簧，所述 至少两个板簧彼此并排附连成使得一个板簧仅与其相邻的板簧局部重叠，其中，至少一个所述板簧在其相邻的板簧上的局部重叠量是能够调节的，并且所述持握组件附连于所述板簧组的上端处以允许将弯曲力施加于所述板簧组。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述板簧被选择成当将力施加于所述持握组件 时，使具有较小反力的最上部的板簧首先弯曲，并且当所施加的力逐渐变大时，所述其它的 板簧将要开始弯曲。
8.根据权利要求6所述的装置，其中，所述支撑装置包括所述支撑柱以及基座，所述支 撑柱基本上垂直于所述基座。
9.根据权利要求6所述的装置，其中，所述插入件及所述柱中的每个均包括多个孔，以 使所述插入件能够在多个高度位置之一中被固定在所述柱的内部，以便调节所述插入件伸 入或伸出所述柱的延伸量。
10.根据权利要求6所述的装置，进一步包括后部支撑件，所述后部支撑件固定附连在 所述插入件上，或者是能够移动的以使所述装置适合于具体使用者。
11.根据权利要求2所述的装置，进一步包括插入件，所述插入件能够被插入到柱中并且能够以预期的插入量附连于所述柱；以及接合件组，所述接合件组包括至少两个接合件，所述至少两个接合件于一侧处彼此枢 转连接，并且进一步地于另一侧处利用弹簧彼此连接，其中，所述接合件组的最下面的接合件附连于所述插入件的上端，并且所述接合件组 的最上面的接合件连接于所述持握组件。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述弹簧被选择为使最上面的弹簧具有较小的反力，并且当所施加的力逐渐变大时，其它的弹簧将会延伸。
13.根据权利要求11所述的装置，其中，所述支撑装置包括所述支撑柱以及基座，所述 支撑柱基本上垂直于所述基座。
14.根据权利要求11所述的装置，其中，所述插入件及所述柱中的每个均包括多个孔， 以使所述插入件能够在多个高度位置之一中被固定在所述柱的内部，以便调节所述插入件 伸入或伸出所述柱的延伸量。
15.根据权利要求11所述的装置，进一步包括后部支撑件，所述后部支撑件固定附连 在所述插入件上，或者是能够移动的以使所述装置适于具体使用者。
16.根据权利要求2所述的装置，进一步包括插入件，所述插入件能够被插入到柱中，并且能够以预期的插入量附连于所述柱；以及弹簧，所述弹簧的一侧附连于所述插入件的上端，并且所述弹簧的另一侧连接于所述 持握组件，所述弹簧沿其纵向尺寸包括多个区域，所述区域均具有不同的弹性。
17.根据权利要求16所述的装置，其中，所述弹簧被选择成使其最上面的区域具有较 小的反力，并且其接下来的区域随着相应的区域更接近于所述弹簧的最下端而具有逐渐增 加的弹性系数。
18.根据权利要求16所述的装置，其中，所述支撑装置包括所述支撑柱及基座，所述支 撑柱基本上垂直于所述基座。
19.根据权利要求16所述的装置，其中，所述插入件及所述柱中的每个均包括多个孔， 以使所述插入件能够在多个高度位置之一中被固定在所述柱的内部，以便调节所述插入件 伸入或伸出所述柱的延伸量。
20.根据权利要求16所述的装置，进一步包括后部支撑件，所述后部支撑件固定附连 在所述插入件上，或是能够移动的以使所述装置适于具体使用者。
21.一种方法，包括在使用者的背部邻接竖直的支撑装置的情况下站立；握住持握组件的一端；通过使用者的手臂在所述持握组件的所述一端上施力以使得所述持握组件向下移动， 所述持握组件连接于反力单元；其中，响应于所述使用者施加的力的所述持握组件的所述一端的向下运动沿半径变化 的弯曲路径进行，所述半径随着所述持握装置向下移动而增加。
全文摘要
公开一种用于在直立位置中训练使用者的腹肌的装置及方法。该装置及方法被构造成在使用者的上身沿优选路径弯曲的同时引导使用者的上身，以使脊柱以适当的方式弯曲，从而使腹肌得到适当的训练。
文档编号A63B26/00GK101951995SQ200980106023
公开日2011年1月19日 申请日期2009年1月22日 优先权日2008年1月23日
发明者尼尔·丹尼尔 申请人:尼尔·丹尼尔