踏板调整结构及调整步态的调整方法
【专利摘要】本发明的实施例揭露了一种踏板调整结构及调整步态的调整方法。该踏板调整结构包括：一本体，用以固定于该步态训练机上；一踏板；一调整模组，设于该本体与该踏板之间，藉由该调整模组让该踏板相对于该本体的角度或/及高度进行调整，以使得该步态训练机的步态实质上呈现出一较接近正常的踏步运动。
【专利说明】踏板调整结构及调整步态的调整方法
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种运动健身器材，特别是指一种具有补偿踏板的角度或/及高度的踏板调整结构及调整步态的调整方法。
【背景技术】
[0002]一般的步态训练装置(stepping training device),如踏步机，划步机或椭圆机等，可让使用者在上面做出踏步的运动，成为常见的健身运动器材。其中椭圆机(Elliptical)更因踩踏轨迹类似椭圆形运动而得名。步态训练机具有一踏板，该踏板可以是固定在一运动杆件上、或是该踏板连结在一基板上而具有可调角度功能。图1所显示为一种应用于运动器材上的可调角度功能的踏板的示意图。如图1所示，该踏板I的一端连结在底座(或称为基板)11可被转动。该踏板I的另一端具有三圆孔14的调节部13，利用定位栓15与此调节部13可让踏板I相对于底座11呈现角度产生变化。然而，无论是该踏板是否具有可调角度功能，在操作(运动)期间，该踏板的角度相对于基板是固定不变的。
[0003]然而，人在正常走路或跑步时，踝关节膝关节与髋关节依照所处的时期不同，会有特定的角度变化，这些角度变化在多数人身上均类似，称为“正常步态”。让使用者在运动或复健时可以处于正常步态是一个重要的目标。然而，传统的步态训练机，如踏步机，划步机或椭圆机(Elliptical)等，虽然可让使用者在上面做出踏步的运动，但其踝关节的运动角度与正常步态差异甚大，因此，该步态非属于正常步态。
[0004]此外，在行走时身体重心大致上会有垂直运动。然而，传统的步态训练装置(例如:椭圆机与踏步机)，对于垂直高度没有任何补偿的功能，导致身体重心在踏步运动时有过多且轨迹异于正常步态的垂直运动，此则为另外一项待改进之处。
[0005]由于传统步态训练装置存在着一些问题点。所以，本发明提出一种踏板调整结构、其调整方法及具有踏板调整结构的步态训练装置，以克服上述的至少一个问题点。
【发明内容】
[0006]本发明解决的技术问题是提供一种踏板调整结构及调整步态的调整方法，以使得步态训练机的步态实质上呈现出一较接近正常的踏步运动(stepping exercise)。
[0007]本发明的技术解决方案是:
[0008]本发明的实施例揭露了一种踏板调整结构，设置于一步态训练机上，该踏板调整结构包括有:一本体，用以固定于该步态训练机上；一踏板；以及一调整模组，设于该本体与该踏板之间，藉由该调整模组调整该踏板相对于该本体的角度。
[0009]本发明的实施例揭露了一种调整步态的调整方法，应用于一步态训练机上，其中，该步态训练机包括一踏板，该调整方法包含有:得出一调整步态曲线信息，其中，该调整步态曲线信息与该步态训练机的一步态曲线有关；以及依据该调整步态曲线信息，以调整该踏板的角度及高度的至少其中之一。
[0010]一较佳实施例，本发明的实施例揭露了一种具有踏板调整结构的步态训练装置，设置于一步态训练机上。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1所显示为一种应用于运动器材上的可调角度功能的踏板的示意图。
[0012]图2为在一个步态周期中，正常步态与传统的步态训练机中踝关节所呈现出的角度变化的比较意图。
[0013]图3A为在一个步态周期中本发明欲对踝关节进行的第一种实施方式下(理想的)踏板角度控制的示意图。
[0014]图3B为本发明欲对踝关节进行的第二种实施方式下角度控制的示意图。
[0015]图3C为本发明的第二种实施方式下角度控制(实线)与正常步态下踝关节角度变化情形(虚线)的比较图。
[0016]图4A为在1/2个步态周期中，正常步态与传统步态训练机中踏板所呈现出的高度变化的比较意图。
[0017]图4B为一个步态周期中踏板高度控制的示意图。
[0018]图5为本发明的踏板调整结构的一实施例。
[0019]图6为图5的实施例采用第三种实施方式的在各个不同步态周期中所呈现出角度、高度的变化情形(角度控制:D — E — F — A — B ;升降控制:B — C — D)。
[0020]主要元件标号说明:
[0021]1...踏板
[0022]11...底座
[0023]12...杆件
[0024]13...调节部
[0025]14...圆孔
[0026]15...定位栓
[0027]510...本体
[0028]520...踏板
[0029]530...调整模组
[0030]531、532...伸缩杆
【具体实施方式】
[0031]为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照【专利附图】
【附图说明】本发明的【具体实施方式】。
[0032]说明书中所例举的本发明的多个实施例，皆为本发明的较佳实施例，其目的用于说明本发明可以许多方式来加以实施以及非用来限定本发明实施的范围。换言之，熟知此项技艺者当可藉由此些实施例的描述而得知本发明的细节，故在此不再赘述。
[0033]在行走或跑步时，由第一脚跟着地，重心位移至第一脚，踝关节做推进动作，第一脚离开地面，向前迈步，到脚跟着地，为一个步态周期。图2为在一个步态周期中，正常步态与传统的步态训练机中踝关节所呈现出的角度变化的比较意图。如图2所示，其中，在图2中的虚线为在行走或跑步(即为正常步态)中，踝关节在一个步态周期中所呈现出的角度变化的情形；在图2中的实线为在传统步态训练机中，踝关节在一个步态周期中所呈现出的角度变化的情形。如图2所示，在正常步态周期时，踝关节会随者所处的步态时期不同，分别做两次的背屈(dorsiflexion)与妬屈(plantar flexion)。如图2的虚线所示。
[0034]然而，传统的步态训练机(例如:椭圆机、划步机)，在操作期间(运动期间)该踏板是固定不可变的。因此传统的步态训练机无法有效引导踝关节的运动角度接近正常步态，所走出的步态仅会出现一次的背屈(dorsiflexion)与妬屈(plantar flexion)。如图2的实线所示。
[0035]换言之，藉由本发明的步态训练机相较于传统步态训练机，可使得踝关节在一个步态周期中所呈现出的角度变化较接近于正常步态。请注意，本发明的步态训练机并不要求必须完全地或相当接近于一个正常步态。而是在整个步态周期中，希望通过踏板角度的控制，以改善传统步态训练机所走出的不正常的步态。
[0036]由于本发明的步态训练机欲改善传统步态训练机所走出的不正常的步态。进一步而言，本发明的步态训练机可使得踝关节在一个步态周期中所呈现出的角度变化较接近于正常步态。故，在本发明的众多实施例中的至少其一实施例中，本发明的步态训练机具有踝关节角度(即，踏板的角度)的控制机制。
[0037]以下说明如何得出一个步态周期中，如何控制踏板的角度变化以改善传统步态训练机所走出的不正常的步态的实施方式:
[0038]第一实施方式:
[0039]通过正常步态与传统步态训练机的角度进行相减，可得两者的角度差异，如图3A所示。图3A为在一个步态周期中本发明欲对踝关节进行的理想的踏板角度控制的示意图。当然，还存在许多不同的控制踏板的实施方式皆可改善传统步态训练机所走出的不正常的步态。故本说明书还揭露其他实施方式:
[0040]第二实施方式:
[0041]从图3A所示可知，其较大的差异为在步态周期56%以后的角度变化。而从步态周期10%至步态周期56%之间的差异较少，因此可将差异简化为图3B。图3B为本发明欲对踝关节进行的第二种角度控制的示意图。换言之，在图3B中的B点到D点之间不进行角度的调整，故可简化整个步态训练机控制机制。图3C为本发明的第二种实施方式下角度控制(实线)与正常步态下踝关节角度变化情形(虚线)的比较图。请注意，依据图3B的实施方式，依然会使得踝关节在一个步态周期中所呈现出的角度变化具有两次的背屈(dorsiflexion)与妬屈(plantar flexion)(请参阅图3C的实线)。换言之,仍然可改善传统步态训练机的问题。由第二个实施方式可知，在整个步态周期中，仅调整一部分的步态周期的角度差异，但并不限于此段的差异。由于在第二实施方式中，可将整个步态周期进行简化，而区分成至少二段不同的调整模式，一为作用区间(即是D-E-F-A-B区间)，另一为不作用区间(即是B-C-D区间)。换言之，在一个步态周期的第一部分期间，该踏板与该本体的相对角度被调整，以及在该步态周期的第二部分期间，该踏板与该本体的相对角度不被调整。经过简化后，便可利用纯机械原理完成整个结构。
[0042]第三实施方式:
[0043]此外，由于行走时重心有固定的垂直运动的情形。然而，市售的椭圆机与踏步机，对于重心垂直高度没有校正的功能。换言之，传统步态训练机除了具有踝关节步态与正常步态不同外，还存在有行走时重心没有进行高度补偿的设计。所以，本发明的第三实施方式，将上述任一个实施方式再加上垂直高度调整。此外，由于行走与跑步的重心的垂直运动并不相同，换言的，其高度补偿应不相同。所以，在此实施方式中，使用者可自行决定是否要启动垂直高度调整或是依据使用者欲进行行走(第一操作模式)或是跑步(第二操作模式)的不同，而决定出垂直高度调整的不同。另一实施例，或是依据步态训练机的速度的不同(行走或是跑步)而自动地给与适当的高度补偿。换言的，控制模组具有多数个不同的可调整高度量，且控制模组可依据步态训练机的速度或是不的操作模式来从多数个可调整高度量中选取一个作为调整的依据。图4A为在1/2个步态周期中，正常步态与传统的步态训练机中踏板所呈现出的高度变化的比较意图。如图4A所示，其中，在图4A中的虚线为正常步态中，在一个步态周期中所呈现出的高度变化的情形；在图4A中的实线为在传统步态训练机中，踏板在1/2个步态周期中所呈现出的高度变化的情形。(由于左右脚的步态相似，所以仅显示1/2个步态周期，而左脚与右脚的步态差1/2步态周期)。依据图4A中的正常步态与步态训练机的步态进行相减，可得出图4B中一个步态周期中踏板高度的补偿情形。
[0044]特别是在进行复健训练的应用上，传统步态训练机亦同时使用悬吊系统，在复健训练过程中，将使用者进行悬吊，以防止使用者跌倒。然而，过去的步态训练机无法在步行时，调整重心的水平高度，会造成悬吊系统需要更复杂的高度补偿设计。所以，本发明的第三实施方式，更可改进先前步态训练机需搭配较复杂昂贵的悬吊系统来使用的缺点。
[0045]本发明的踏板调整结构尚存在有许多的实施例，可以从机械相关领域的书藉即可轻易完成。亦可利用常见的控制套件来实现，例如:利用步进马达即可达到角度的控制，利用公知技术中常见的伸缩杆即可达到高度的控制。
[0046]依据上述实施内容可轻易得出本发明的一种调整步态的调整方法。该调整步态方法应用于一步态训练机上。其中，该步态训练机包括一踏板，该调整方法包含有:
[0047]步骤一:得到一预先决定步态曲线(例如:正常步态数据、或是接近于正常步态的数据)以及相对于该步态训练机的一步态曲线(例如:该步态训练机未被进行角度或高度调整前所测量出的步态数据)；其一实施例中，一检测器被用来检测未被进行角度或高度调整的踏板目前的相对位置、角度、高度，即可得到相对于该步态训练机的步态曲线。当然，该预先决定步态曲线以及该相对于该步态训练机的一步态曲线皆可被储存在存储装置(例如:存储体)内。所以，可读取该存储装置，便可得到这二者信息。
[0048]步骤二:依据该预先决定步态曲线以及相对于该步态训练机的该步态曲线，以得出一调整步态曲线信息；例如:二步态曲线相减即可得出该调整步态曲线信息。当然还可进行简化后得出该调整步态曲线信息。其一实施例中，该调整步态曲线信息包括有欲调整的角度信息与欲调整的高度信息中的至少其一的信息。当然，当该存储装置直接储存该调整步态曲线信息，便可直接省略步骤一，而是直接得出该调整步态曲线信息。
[0049]步骤三:依据该调整步态曲线信息，以调整该踏板的角度及高度的至少其中之一。
[0050]由上述实施例说明，已可轻易得知整个调整方法的各个步骤中的内容，故，在此不再赘述。
[0051]图5为本发明提出的踏板调整结构的另一种实施方式，该踏板调整结构500可调整角度与高度的至少其中之一，当然也可同时调整角度与高度。图5的踏板调整结构500可用以实现上述至少一个的实施方式。图5的踏板调整结构500包括有:一本体510，用以固定于该步态训练机上；一踏板520，用以；以及一调整模组530，设于该本本体与该踏板之间，藉由该调整模组530让该踏板520相对于该本体510的角度进行调整，以使得该步态训练机的步态实质上呈现出一踏步运动(stepping exercise)的正常步态或是接近正常的步态。一实施例中，该调整模组530包括有第一伸缩杆(或称前杆)531以及第二伸缩杆(或称后杆)532。利用来自一控制模组(未绘不出)的一控制信号控制该伸缩杆531、532的长度，即可调整该踏板520相对于该本体510的角度、高度的变化。例如:当第一伸缩杆531进行伸长(缩短)且第二伸缩杆532进行缩短(伸长)时，即是调整该踏板520相对于该本体510的角度；又，当第一伸缩杆531进行伸长(缩短)且第二伸缩杆532进行伸长(缩短)时，即是调整该踏板520相对于该本体510的高度。当然，踏板调整结构500还包括有一控制模组(未绘示出)，用以控制该调整模组。该控制模组包括有一微控制器(或微处理器(例如是8051))以及相关固件(FIRMWARE)，该微处理器可执行上述的调整步态调整方法。该控制模组在步态周期中控制该伸缩杆531、532的长度，以达到本发明的功效。该控制模组还包括有一存储体用以储存上述的实施方式，并依据该实施方式以产生该控制信号以控制该踏板的角度或/及高度的变化。该控制模组还包括有一踏板位置感测器用以检测出该踏板所处的位置，例如:该踏板位置感测器为一编码器，装置该椭圆机的转轴上；又例如，该踏板位置感测器为一倾斜器，装置于该椭圆机的连杆上。当然，该存储体用以储存多种实施方式(例如是:上述的不同的实施方式、或适用于不同使用者的相同实施方式)，使用者可依据其需求选出适合的实施方式。一实施例，该本体510包括有一固定模组(未绘示出)，该固定模组用以用以将该本体510固定于该步态训练机上。该固定模组能够以一些常见可固定物品的元件，例如是:为螺丝或/及螺帽等。该固定模组为熟知此项技艺者当可轻易得知思及的装置，故在此不再赘述。
[0052]图6为图5的实施例采用多种实施方式的在各个不同步态周期中所呈现出角度的变化情形。因此，本发明利用踏板下可调整的支撑装置，在不同步态时期，调整踏板的角度或/及高度。如图6所示，当步态到达A、B、C、D、E、F等不同点时，通过调整该第一伸缩杆531、第二伸缩杆532以达到踏板角度与高度的变化。以让踝关节在适当周期产生出正确的步态。一实施例，图6利用踏板下可调整的支撑装置的角度控制可为:D — E — F — A — B;升降控制可为:B —C —D。
[0053]另一实施例，本发明的踏板调整结构500可以是传统步态训练机的套件。也就是说，本发明的踏板调整结构500的该本体510包括有一固定模组(未绘示出)，用以固定于传统步态训练机的踏板或是其他相关位置。又，或是直接将传统步态训练机的踏板进行置换。当然，本发明的固定模组可以采用多种常见的固定机制以进行固定。
[0054]以上所述仅为本发明示意性的【具体实施方式】，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
【权利要求】
1.一种踏板调整结构，其特征在于，设置于一步态训练机上，该踏板调整结构包含有:一本体，用以固定于该步态训练机上；一踏板；一调整模组，设于该本体与该踏板之间，在该步态训练机操作期间，藉由该调整模组来调整该踏板与该本体的相对角度与相对高度的至少其中之一。
2.如权利要求1所述的踏板调整结构，其特征在于，该步态训练机的步态为一踏步运动的正常步态或接近于正常步态。
3.如权利要求1所述的踏板调整结构，其特征在于，该步态训练机的步态在一个步态周期中呈现出两次的背屈与跖屈。
4.如权利要求1、2或3所述的踏板调整结构，其特征在于，该本体更包含有:一固定模组，用以固定该本体于该步态训练机上。
5.如权利要求1、2或3所述的踏板调整结构，其特征在于，该调整模组还包括有:二伸缩器，分别位于该踏板的二端，用以接收一伸缩控制信号以调整该二伸缩器的长度。
6.如权利要求1、2或3所述的踏板调整结构，其特征在于，还包括有:一检测器，用来产生一检测信号，该检测信号为相对应于该踏板的相对位置；以及一控制模组，依据该检测信号来控制该调整模组的操作。
7.如权利要求1、2或3所述的踏板调整结构，其特征在于，在一个步态周期的第一部分期间，该踏板与该本体的相对角度被调整，以及在该步态周期的第二部分期间，该踏板与该本体的相对角度不被调整。
8.—种调整步态的调整方法，应用于一步态训练机上，其特征在于，该步态训练机包括一踏板，该调整方法包含有:得出一调整步态曲线信息，其中，该调整步态曲线信息与该步态训练机的一步态曲线有关；以及依据该调整步态曲线信息，在该步态训练机的操作期间调整该踏板的角度及高度的至少其中之一。
9.如权利要求8所述的调整方法，其特征在于，该步态训练机的步态在一步态周期中呈现出两次的背屈与跖屈。
10.如权利要求8所述的调整方法，其特征在于，该调整步态曲线信息为相对应于一正常步态曲线以及相对于该步态训练机的步态曲线的差值。
【文档编号】A63B22/04GK103566534SQ201310336495
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年8月5日 优先权日:2012年8月3日
【发明者】张雅如, 陈鸿彬 申请人:张雅如