跑步机上的位置传感器的制作方法

本申请要求于2014年7月25日提交的题为“Position Sensor on a Treadmill”的美国专利申请第62/029,375号的优先权。美国专利申请第62/029,375号通过引用以其公开的所有内容合并于此。

背景技术：

因为当户外骑自行车不可行或非所欲时缺乏用于竞赛的骑自行车部分的有效锻炼选项，所以竞争铁人三项的跑步者面临着准备竞赛的困难。各种锻炼自行车以不同程度的成功来模拟自然的或户外的骑自行车，但由于铁人三项运动员是在他自己的自行车而非锻炼器材上竞争，因此固定的自行车训练在发展肌肉群、平衡、姿势及其他在骑着他自己的自行车的同时可影响竞赛员的效率及舒适的元素方面是不太有效的。

已设计各种系统以允许骑车者在环形跑步带上骑车，但皆附带显著的限制。一种此类系统公开于Papadopoulos的美国专利案号7,220,219中。在此参考文献中，一种跑步机组装件包括框架及跑步机带。此外，传感器产生代表用户相对框架上的至少一个点的位置的态样的信号。带旋转组装件使该带以与该信号相关的速度回转。在一个较佳实施例中，带的速度与用户及跑步机的前方间的距离成反比。在另一较佳实施例中，跑步机按一定尺寸制作以支持自行车。其他系统公开于Papadopoulos的美国专利案号7,618,353、Charles F.Lind的美国专利案号4,925,183及Edward E.Trotter的美国专利案号5,743,835中。这些参考文献均通过引用以其全部内容合并于此。

技术实现要素：

在本发明的一个实施例中，一种跑步机系统包括：步道板；环形跑步带，该环形跑步带覆盖该步道板的至少一部分；位置传感器，当用户在该跑步带上时该位置传感器感测该用户的位置；以及控制模块，该控制模块响应于该位置传感器的输出而调整该跑步带的速度。

该控制模块可以响应于该位置传感器的输出而确定该用户是在步行还是在骑自行车。

该控制模块可以响应于位置传感器的输出而调整跑步带的速度。

该位置传感器可包括可附接至用户或自行车的系绳。

该系绳可缠绕在线轴中。

该位置传感器可检测该系绳的位移。

该位置传感器可检测该系绳上的张力。

该控制模块可响应于该张力而调整跑步带的速度。

该位置传感器可包括无线收发器，当用户或自行车在跑步带上时，该收发器接收无线信号，其中该控制模块响应于用该无线收发器所接收的信号来确定用户或自行车相对于跑步带的位置。

该无线信号可包括用户或自行车的所述位置。

该无线信号可包括自行车的齿轮设定。

该控制模块可响应于用该位置传感器所感测的用户的竖直位置来确定在跑步带上执行的锻炼的类型。

该控制模块可至少部分基于由用户执行的锻炼的类型来确定由用户做的功。

该控制模块可以在用户执行自行车锻炼时比在用户执行步行锻炼时更慢地调整跑步带的速度。

在本发明的一个实施例中，一种跑步机系统包括：步道板；环形跑步带，该环形跑步带覆盖该步道板的至少一部分；位置传感器，当用户在该跑步带上时该位置传感器感测该用户的位置；以及处理器和存储器。该存储器包括由该处理器可执行的程序化指令，以执行以下动作：基于该位置传感器的输出，调整该跑步带的速度；基于该位置传感器的该输出，确定该用户是在步行锻炼还是在骑自行车；以及至少部分基于由该用户执行的锻炼的类型，确定由该用户做的功的数量。

该程序化指令可由该处理器执行以便在该用户执行自行车锻炼时比在该用户执行步行锻炼时更慢地调整该跑步带的速度。

该位置传感器可包括可附接至用户或自行车的系绳。

该系绳可缠绕在线轴中。

该位置传感器可检测该系绳的位移。

在本发明的一个实施例中，一种跑步机系统包括：步道板；环形跑步带，该环形跑步带覆盖该步道板的至少一部分；以及位置传感器，当用户在该跑步带上时，该位置传感器感测该用户的位置。该位置传感器包括可附接至用户或自行车的系绳，该系绳缠绕在线轴中，且该位置传感器检测该系绳的位移。该跑步机系统也包括处理器及存储器。该存储器包括由该处理器可执行的程序化指令，以执行以下动作：基于该位置传感器的输出，调整该跑步带的速度；基于该位置传感器的该输出，确定该用户是在步行锻炼还是在骑自行车；至少部分基于由该用户执行的锻炼的类型，确定由该用户做的功；以及在该用户执行自行车锻炼时比在该用户执行步行锻炼时更慢地调整该跑步带的速度。

附图说明

附图示出了本设备的各种实施例，并且是说明书的一部分。图示的实施例仅为本设备的示例，并不限制其范围。

图1是根据本公开的跑步机系统的示例的方框图。

图2是根据本公开的跑步机的示例的方框图。

图3是根据本公开的跑步机系统的示例的侧视图。

图4是根据本公开的跑步机系统的示例的侧视图。

图5是根据本公开的主控台的示例的侧视图。

图6是根据本公开的跑步机系统的示例的侧视图。

图7A是根据本公开的用于确定用户在跑步机上所做的功的方法的示例的流程图。

图7B是根据本公开的用于确定用户在跑步机上所做的功的方法的示例的流程图。

图8是根据本公开的用于确定用户在跑步机上所做的功的方法的示例的流程图。

图9描绘了适用于实施本公开的各个实施例的计算机系统的示例的方框图。

图10描绘了根据本公开的自行车附件的示例的透视图。

图11描绘了根据本公开的自行车附件的示例的透视图。

在所有的附图中，相同的参考数字指代类似但不一定完全相同的元件。

具体实施方式

如本文所用，无线信号的“属性”可包括信号的物理属性，例如信号强度或信号传播的方向；并且该无线信号的属性可包括编码属性，诸如被调制成信号本身的实体组分的数值。

如本文所用，“收发器”被广泛地定义为包括信号发射器、信号传感器以及发射器/传感器。收发器可包括有源可检测装置(例如，有源Wi-Fi天线)或无源可检测装置(例如，射频识别(RFID)标签)。

如本文所用，物体的“位移”可意指线性位移、角位移或与该物体相关的另一物体的位移，诸如线所缠绕的线轴的角位移(因为线轴的位移与线的末端的线性位移相关)。

本说明书提供示例且并不限制权利要求中所阐述的范畴、适用性或配置。因此，将理解的是，在没有背离本发明的精神及范畴的情况下，可对所讨论的元件的功能及布置做出改变；并且各个实施例可视情况省略、取代或新增其他程序或组件。例如，可用不同于所描述顺序的顺序执行所描述的方法，并且可新增、省略或结合各个步骤。此外，关于某些实施例所描述的特征可被合并到其他实施例中。

现在特别地转向附图，图1为具有跑步机102的跑步机系统100的方框图，该跑步机102具有踏面基座104、换能器110以及控制模块112。在一些实施例中，跑步机102也可具有额外组件。跑步机102可允许用户在踏面基座104上锻炼。踏面基座104可具有步道板106以及跑步带108。

步道板106可以是跑步机102的基座，该基座稳定跑步机102和跑步带108。跑步带108可具有在跑步带108下面的支持表面；并且在一些情况中，该跑步带108可包括用于整体跑步机102的基座支撑结构。在一些实施例中，该跑步机包括框架，该框架支持跑步机102的主控台和其他组件。步道板106可使得用于用户的运动表面(例如，跑步带108)上倾或下倾。步道板106可具有导热材料(例如铝和其他导热材料)、复合材料、陶瓷以及聚合物。典型的跑步机步道板及跑步带(诸如涂覆有酚醛树脂的那些)可能不能承受所负荷的自行车及跑步带108在骑自行车速度下所施加的热，因此导热材料可以防止由跑步带108上的温度上升所导致的融化或其他难题。

跑步带108可以是由一个或多个辊、飞轮和/或马达驱动的环形跑步带。优选地，跑步带108可具有当用户在跑步机104上锻炼时向后移动的上表面。因此，用户可以通过在跑步带108上走动而在踏面基座104上执行步行锻炼。踏面基座104也可被确定尺寸以在跑步带108上接收自行车。因此，用户可通过在跑步带108上骑自行车而执行骑自行车锻炼。相较于仅从事步行锻炼的跑步机的典型踏面基座而言，踏面基座104可以被扩大。跑步带108也可以比典型的跑步机更刚硬以适应由骑自行车所引入的压力。在一些实施例中，踏面基座104可具有大约96英寸长且大约48英寸宽的跑步带108。可使用对本领域技术人员而言显而易见的其他尺寸，这些尺寸可完成舒适地骑自行车所需的空间及限制跑步机102的大小及成本之间的平衡。

跑步机102可具有换能器110。换能器110可以是检测和/或测量跑步带108的运动的位置传感器或运动换能器。例如，换能器110可具有编码器或用于追踪跑步带108上的点随着时间行进的距离的其他类型的传感器。换能器110也可以或替代地确定跑步带108的运动的速度。在一些实施例中，换能器110测量马达的输出或驱动跑步带108的飞轮的移动，诸如通过测量马达、辊子、飞轮或跑步机102的其他组件的角位移或速度。因此，可用感测跑步带108本身或具有与跑步带108的运动相关的移动属性和位置属性的其他组件的运动的换能器来传感跑步带108的移动。

在换能器110充当位置传感器的实施例中，换能器110可传感用户、自行车或与其接触的其他组件相对于踏面基座104的位置的态样。例如，换能器110可使用无线测距仪感测用户相对于踏面基座104的位置或速度，该无线测距仪例如是朝向用户发射红外放射线的红外线发射器以及感测该放射线的反射的红外线传感器。换能器110也可感测如来自发射器的信号中的来自用户或自行车的信号，该发射器例如是智能手机、发射器装置或其他可无线通信的电子发射器。也可用换能器110检测能够无线检测的无源装置，如射频识别(RFID)标签、近场通信(NFC)标签或其他无源可检测装置，以确立用户或自行车的相对位置。

在另一示例中，换能器110可通过感测附接于用户或自行车的装置的位置来感测用户的位置。该装置可为附接于用户的衣服、器材或个人或者附接于自行车的一部分的系绳。换能器110可感测系绳的张力，以确定用户关于踏面基座104的相对位置。该装置可为线轴上的系绳(诸如图5中所示)，其中换能器110可检测卷绕的系绳的位移(例如，系绳的线性位移或线轴的角位移)或随着系绳被从线轴拉出和/或系绳卷绕在线轴上的系绳的张力，这些被检测到的测量值可对应于用户或自行车相对于踏面基座104的位置。

换能器110可提供输出给控制模块112。控制模块112被编程以确定由用户执行的锻炼的类型。可用单个因子或多个因子来确定锻炼类型。此类因子可包括跑步带108的速度、用户的位置、用户的竖直位置、来自自行车上的传感器的输出、来自被并入用户的服装和/或鞋子中的传感器的输出、来自由用户携带的传感器的输出、另一类型输出、在主控台处接收到的用户输入、另一类型机制或上述各项的结合。在一些示例中，可建立主控台，使得用户可在步行锻炼模式与骑自行车锻炼模式之间转换。

在一些示例中，换能器110可输出传感器检测到的运动类型或该传感器检测到的其他类型信息至处理器。部分地或全部地基于此类输出，可确定锻炼类型。例如，可将换能器110的输出与预定义值进行比较，并且换能器输出与预定义值之间的关系可确定在踏面基座104上执行的锻炼类型。在一个示例中，如果换能器110的输出为跑步带108的速度，则可基于该速度是否高于预定义阈值水平来检测或确定所执行的锻炼，该预定义阈值水平指示骑自行车正在发生(而不是步行锻炼)。如果换能器110的输出包括重量测量，则控制模块112可基于除了用户的体重外所感测到的自行车的重量而区分步行锻炼与骑自行车。

控制模块112可包括能够接收换能器110的输出、确定所执行的锻炼类型以及针对所执行的特定锻炼类型而将信息转换成用户所做的功的计算机、计算模块或另一控制逻辑设备。控制模块112可被连接到用于显示用户所做的功的数量的机构，该机构例如为跑步机102的主控台上的显示器(例如，液晶显示器(LCD))。在一些实施例中，控制模块112可以以各种度量来显示所做的功，这些度量例如为焦耳(J)、千卡(kcal)、卡路里(Cal)、牛顿-米(N.m)、英呎-磅、其他类型的度量或上述各项的结合。

因此，跑步机系统100可通过追踪在步行锻炼中以及骑自行车锻炼中所做的功来提供所做功的被改善的追踪。在一些情况下，用户不必肯定地做出动作以使跑步机系统100辨认并调整到所执行的每种锻炼类型。在一些实施例中，跑步机系统100可提供踏面基座104，该踏面基座104主要基于用户的位置和所执行的锻炼类型智能地调整跑步带108的速度。相较于现有的解决方案，这允许骑自行车的高速度以更好地仿真类似道路的条件，例如通过相较于训练辊将提供的条件在跑步带108上提供更平坦的骑乘表面。跑步机102也可动态地且自动地增大或减小跑步带108的速度，以维持骑车者在跑步机102上。因此，骑车者掌控他或她在跑步机102上所体验到的阻力水平，并且当该骑车者开始和停止骑自行车时可以更容易地保持正确地定位。在一些示例中，没有对骑乘者或自行车做硬性连接。因此，骑车者可使用他自己的器材(例如，自行车)。此外，用户可在跑步或骑乘的同时自然地改变在自行车上的位置或改变相对于跑步带108的左侧或右侧的位置，就像他或她会在一般的户外道路条件中所做的那样。当骑车者从骑自行车锻炼转变到步行锻炼时，系统100可快速地从提供骑自行车的特定特征重新调整至提供步行锻炼的特征。可通过按压按钮或以锻炼类型已变化的自动辨认来执行此类转变。整体言之，这些实施例可改善用户体验及他的训练质量，并且这些实施例可减少多种训练类型所需的锻炼器材(特别是在铁人三项竞赛的情况中)。

图2示出本发明的跑步机系统200的另一示例。系统200包括具有踏面基座104的跑步机202。踏面基座104可以是如结合图1描述并展示的相同的踏面基座104，诸如包括步道板106和跑步带108。可用运动换能器204测量踏面基座104的运动，该运动换能器204将其输出馈送给控制模块112。锻炼检测模块206也可发送输出给控制模块112。在一些实施例中，生理传感器208也可发送输出给控制模块112。在一些实施例中，控制模块112可提供控制和指令给驱动踏面基座104的一个或多个元件(例如，跑步带108)的马达210；并且在一些实施例中，用运动换能器204测量马达输出。在一些布置中，控制模块112也可输出控制和指令给用户接口212。

运动换能器204可传感踏面基座104或马达210的元件的移动。例如，运动换能器204可检测踏面基座104的线性位移或马达210的角位移。运动换能器204还可检测踏面基座104或马达210的速度。在一些实施例中，运动换能器204可同时地监控马达210和踏面基座104以通过这些元件彼此之间的比较来改善准确率。运动换能器204可以是线性编码器或角度编码器或用于检测马达210或踏面基座104的运动的其他数字或模拟机构。在一些实施例中，运动换能器204可检测用户或自行车在踏面基座104上的运动，诸如相对于步道板106向前或向后的移动。运动换能器204可直接连接至控制模块112，或通过接口元件(例如数字/模拟转换器(DAC))连接至控制模块112。

锻炼检测模块206可包括确定用户要在跑步机202上执行的锻炼类型的开关或传感器。例如，锻炼检测模块206可以是用户接口(例如，用户接口212)上的开关或其他用户互动元件，该开关或用户互动元件允许用户在跑步机202上选择步行锻炼或骑自行车锻炼。此元件可以是电子开关或实体开关(诸如按钮)，但此元件也可以具有其他传感器元件(诸如可由用户访问的触摸屏的一部分)。用户可操纵或触摸该开关或其他元件以选择步行锻炼模式、骑自行车模式或其他类型的模式。

在其中锻炼检测模块206为传感器的布置中，模块206可基于用户动作或用户的位置来检测用户设定。例如，锻炼检测模块206可具有感测当要执行步行锻炼或骑自行车锻炼时用户放置在跑步机202上的附接至跑步机202的磁铁的线圈，并且磁铁的感测指示用户已选择这些设定之一。类似地，锻炼检测模块206可检测正在使用自行车系绳或仅在一种锻炼类型中使用或仅以某种方式在一种锻炼类型中使用的其他定位元件，从而通过推论检测正在跑步机202上执行的锻炼类型。例如，如果跑步机202包括可伸缩系绳，则锻炼检测模块206可基于保持系绳的线轴被解绕了某一数量而检测系绳正在使用中，并且基于正在使用系绳的判断可检测正在执行骑自行车(在系绳仅被用于骑自行车的情况中)。在另一示例中，锻炼检测模块206可确定某些元件正被使用的方式，诸如通过检测系绳相对于线轴正被往上拉或往下拉，从而确定所执行的锻炼。在此类情况中，如果系绳被往上拉，则检测模块206可指示用户正在骑自行车而非步行锻炼，因为用户在自行车上时经常是较高的。诸如检测高度的设定可以是可调整的或可定制的，以防止或限制检测到错误判断。

可使用其他传感器来检测指示正在执行的锻炼类型的其他元件。例如，感应线圈可被放置于跑步机202上以检测踏面基座104上的金属物体(诸如自行车)，从而检测是否正在跑步机202上执行骑自行车。在一些布置中，自行车或其他与骑自行车相关的器材(例如，安全帽、手套、水瓶及夹式卡子(clip-incleats)等)可以被配备一种特征，该特征被配置成一旦被放置在跑步机202上就被锻炼检测模块206检测到。例如，该特征可以是无线射频(RFID)标签、近场通信(NFC)装置或附接至与骑自行车相关的器材或自行车的其他无源可检测的元件。因此锻炼检测模块206可以是RFID、NFC或其他读取器，其检测自行车或其他器材的存在并引导该信息至控制模块112以做出针对骑自行车的适当设定。在此类元件未被检测到接近或处于跑步机202上的操作位置的情况下，控制模块112可以调整速度设定和针对步行锻炼的其他控件。用于特定锻炼类型(例如，自行车)的项目可被称为特定锻炼器材。

在另一实施例中，锻炼检测模块206可具有检测用户或自行车上的有源无线收发器以确定所执行的锻炼类型的传感器。例如，用户可在他自己身上具有无线收发器，该无线收发器发射可用锻炼检测模块206检测到的无线信号。无线信号本身(或该无线信号不存在)可指示正在执行的锻炼类型。在一些布置中，无线收发器可以是能够发射期望的无线信号的在跑步机202上或在跑步机202周围的智能手机或其他小型电子装置。

锻炼检测模块206可具有基于当跑步机正运行时所感测到的重量或锻炼的冲击性质而确定正在跑步机202上执行步行锻炼还是骑自行车锻炼的载荷单元或振动传感器。例如，检测离散载荷信号(或另一个周期性模式)的载荷单元可指示用户正在跑步带108上跑步(因为每只脚撞击跑步带108的离散或周期性冲击)，这与骑自行车形成对比，由于自行车轮与跑步带108持续接触，因此骑自行车可在载荷单元上产生相对连续的载荷。在一些示例中，当载荷变化超过表示足部与步道板之间的冲击的预定阈值时，载荷单元确定在步行锻炼期间发生踏步。在一些情况下，小的载荷变化(诸如低于预定阈值的那些载荷)可能不指示踏步，而是用户在骑自行车锻炼期间转移重量。在其他情况下，步道板上的载荷的位置可以是用于确定锻炼类型的因子。例如，如果两个位置是步道板上类似于自行车轮胎的负荷，则系统可确定正在发生骑自行车锻炼。类似地，如果施加到步道板上的载荷以反映用户跑步移动的交替模式发生，则系统可确定正在发生步行锻炼。

生理传感器208可以具有测量用户在其正使用跑步机202时的生理特征的传感器。因此，生理传感器208可包括具有被引导至控制模块112的输出的心率监控器或温度传感器。然后控制模块112可使用此信息来改善用户在跑步机202上所做的功的计算。例如，如果生理传感器208是心率监控器(例如，ECG)，则可将用户的心率作为因素而计入他的训练强度中(不论是步行还是在自行车上)，并且可使用他的这一劳累指标来计算是否有额外的卡路里在锻炼中被消耗掉。然后控制模块112的输出可更准确地反映用户的训练量。在一些实施例中，生理传感器208可被附接至用户；但在其他实施例中，生理传感器208可被附接至跑步机202。例如，可将心率监控电极合并到自行车的把手及或跑步机202的手握柄中。在其他实施例中，可修改自行车把手以取得心率测量值。心率监控跑步机把手或自行车把手的使用可以是锻炼检测模块206中用以确定正在跑步机202上执行的锻炼类型的指标。在一些实施例中，生理传感器208可以是用于检测用户的体重的重量测量装置。身体脂肪分析仪也可被并入作为生理传感器208的一部分。通过把用户的体重和/或身体脂肪作为因素计入所做的功的计算，该计算可考虑用户行进某一距离所需要的努力量，并相应地调整被估计的所做的功。在一些实施例中，没有生理传感器208被包括在跑步机系统中。

马达210可以是电子马达，该电子马达驱动踏面基座104的锻炼表面(例如，跑步带208)的运动。可以根据正在执行的锻炼类型用控制模块112来控制马达210；例如当正在执行骑自行车时，增加锻炼表面的速度。如下面结合图8更详细描述的，在一些布置中，也可以控制马达210响应于关于用户的位置的测量值而增加或减少速度。马达210的输出可以是带有运动换能器204的反馈环的一部分，以监控由马达210驱动的踏面基座104的元件的速度和运动。在一些实施例中，可不使用马达210，诸如当通过用户或自行车的运动驱动踏面基座104时或当踏面基座104包括飞轮时。

用户接口212可链接至控制模块112。用户接口212可具有显示器、控制特征、按钮、条件指示器(例如，LED或蜂鸣器)以及其他交互或显示特征。因此，用户接口212可在用户与控制模块112之间交换信息。在一些实施例中，用户接口212可具有从踏面基座104延伸的主控台。该主控台可包括显示器、开关以及用户接口212的其他元件。锻炼检测模块206可从用户接口212接收关于用户所选择的锻炼的信息，或者锻炼检测模块206可因此被包括作为用户接口212的一部分。例如，用户可以通过操纵开关、按钮或在用户接口212上所发现的其他元件来选择用跑步机202执行的锻炼类型。如下面结合图3和图5所描述的，用户接口212的元件可被放置在主控台上，并且一些元件可被放置在跑步机202的侧面栏杆上。

图3是根据本发明的一个实施例的跑步机系统300的图示。跑步机302可包括踏面基座304，该踏面基座304可具有步道板306和跑步带308。踏面基座304也可包括支撑框架310，该支撑框架310可搁置在支撑表面(例如，地板)上。框架310可具有连接至主控台314、侧面栏杆316和直立把手318的一个或多个直立支撑件312。骑车者320可被定位于在跑步带308上骑乘的自行车322上。自行车322可通过系绳324而被连接至跑步机302。自行车322也可具有从其至少一个车轮延伸到与踏面基座304接触的一个或多个附加轮326。这些附加轮可在任何时候都接触踏面基座304，或者这些附加轮可从踏面基座304升起以便仅当自行车倾斜至某一角度时接触踏面基座304。因此，可以以类似于传统训练轮的方式配置附加轮326，其中一个轮被定位成从扩展杆328延伸至自行车322的每一侧。使用附加轮322可以在系绳324被使用时为骑车者改善自行车322的稳定性。附加轮322可被设计为当与跑步带308接触导致损坏时具有低摩擦，以防止在使用时对跑步带308的热致损害。

系绳324可以可移除地附接至自行车322或用户320。系绳324可以是运动或位置感测系统的一部分或者作为锻炼检测模块的一部分，诸如通过与换能器110、运动换能器204和/或锻炼检测模块206连接。在此类情况中，可使用系绳324的张力或位移(例如，系绳的线性位移或系绳收缩线轴的角位移)以及跑步机302的相关位置来确定用户320或自行车322的位置。然后可使用用户320或自行车322的位置来控制跑步带308的速度或确定所执行的锻炼类型。踏面基座304可包括马达(未展示)以驱动跑步带308，并且可以能够上倾和下倾。可使用该马达或另一马达(例如，图4的马达402)来上倾和下倾步道板306及跑步带308。因此，步道板306和跑步带308可以以上倾角或下倾角被用于骑自行车或步行锻炼。

图4展示跑步机系统300的图示，其中步道板306和跑步带308是上倾的，并且跑步用户400正在该上倾表面上从事步行锻炼。此视图也展示了马达402被使用以上倾或下倾踏面基座304。这些示例实施例中的踏面基座304在步道板306的后端处是可枢转的，但在其他实施例中步道板306可在中点或前端处枢转。

跑步机302的侧面栏杆316可沿着踏面基座304的长度延伸。侧面栏杆316也可包括用于跑步机302的速度、上倾和其他特征的控件(例如，预先编程的例程的控件或机载视频/音频系统的控件)。通过在侧面栏杆316上布置至少一些控件，这些控件可以在骑自行车时是易接近的。由于骑车者320在自行车322的车把和前轮后方，因此要在骑自行车时碰触和控制(例如在主控台314上的)其他控件可能过于困难。延伸的侧面栏杆316也可以为将自行车安装在跑步带308上的骑车者提供额外的稳定性点，并且可以帮助保持自行车在跑步带308上的适当位置处。

图5是根据结合步行锻炼和骑自行车的跑步机的实施例的主控台314的图示。主控台314可以是结合图3和图4所描述的主控台314。可用直立支撑件312和侧面栏杆316来支撑主控台314。主控台314可被定位于直立把手318附近。主控台314可包括屏幕500、互动按钮502和504、扬声器506、安全夹508、系绳附接点510(其可包括系绳附接线轴512)、通风口514以及储存空间516。直立把手318可具有诸如心率传感器或身体脂肪传感器等传感器518，以收集在用户锻炼时关于用户的数据。侧面栏杆控件520可方便地允许当用户正在骑自行车时控制跑步机的至少一些设定，而碰触其他按钮502、504可能是困难的。

按钮502、504可被用于控制跑步机的速度、上倾、视频、音频、通风口514的输出以及其他设定。在一些实施例中，按钮502、504可包括用于指定在跑步机上所执行的锻炼类型的特征，例如锻炼类型切换按钮或选择开关。

安全夹508可被附接至从主控台314延伸的系绳，以在骑乘跑步机的同时系着用户或其自行车。此系绳可作为安全机构，因为当安全夹508将系绳拉得足够远时，安全夹508可被移除并使跑步机立即或逐渐地停止锻炼表面(例如，跑步带)的运动。

定位系绳可从附接点510延伸至用户或自行车。该定位系绳可被用于相对于跑步机定位用户或自行车，诸如相对于主控台314定位用户或自行车。附接至定位点510的定位系绳可从主控台314悬垂，并且可基于定位系绳的重量以及附接点510与用户或自行车之间的距离测量该定位系绳中的张力以检测用户的位置。在这些实施例中，定位系绳可具有不会从主控台延伸或伸缩的固定长度。一些布置可具有带有弹性性质的定位系绳，其中该定位系绳的长度可以不是固定的，但用户或自行车与主控台314之间的定位系绳中的张力可响应于用户或自行车相对于主控台314的移动而增加或减少。在另一实施例中，定位系绳可缠绕系绳附接线轴512，该系绳附接线轴512随着用户或自行车朝向主控台314移动或远离主控台314移动时解绕和重绕定位系绳。因此，线轴512的角位移或定位系绳的线性位移可与用户或自行车的位置相关联。在附接点510处的运动换能器或位置换能器可读取系绳或线轴512的位移并且发送该信息至控制模块，以确定所执行的锻炼或控制踏面基座的速度。

图6是跑步机系统300的图示，其中可使用位置收发器600来控制跑步机302的设定。位置收发器600可被附接至自行车或用户。位置收发器600可以是如结合先前附图所详细描述的有源可检测装置或无源可检测装置(诸如信号发射器或RFID标签)。

可使用位置收发器600作为基准点来确定用户的位置或自行车的位置。例如，可在预定位置处将位置收发器600附接到用户或自行车，该预定位置诸如是在用户或自行车的皮带环、衣领、前车把、前叉或其他部分上。因此，可建立位置收发器600相对于跑步带308的标称位置。在图示的实施例中，位置收发器600被附接到自行车322的车把。边界框602的中心可以是用于位置收发器600的示例性标称位置。当跑步者或骑车者在踏面基座304上锻炼时，位置收发器600的位置可以被监控。如果位置收发器600朝向边界框602的前端604向前移动，则跑步带308的速度可以被增加。类似地，位置收发器的朝向边界框602的后端606的向后移动可以导致跑步带308的速度被减少。这些及其他控制跑步带308的方法在图8中进一步阐述。通过控制跑步带308的速度，位置收发器600可基于操作者的自然加速和减速而被自动地重新定位以停留在边界框602内的标称位置处或其周围。因此，步行的加速或在自行车上的加速使跑步带308加速，并且位置收发器600(以及被连接的用户或自行车)被防止从踏面基座304的前方跌落或与直立支撑件312或主控台314碰撞。

在一些实施例中，可以不存在附接至用户或自行车的位置收发器600。在此类实例中，可以用通过其他手段所感测的跑步者、骑车者或自行车的位置来替换位置收发器600，诸如通过使用系绳(例如，系绳324)或另一定位系统(例如，红外线或激光测距)来感测位置。在这些实施例中，如结合位置收发器600所描述，边界框602内的被感测位置的移动可能影响跑步带308的速度。例如，当测距仪感测到自行车的位置正接近边界框602的前端604时，跑步带308可以加速。

边界框602可具有可调整的尺寸。例如，一些布置可具有针对跑步相较于针对骑自行车为更大的边界框602。这可能是有利的，因为骑自行车相较于跑步的高速度将允许速度调整中的较少误差裕量，以维持骑车者在与跑步相比时处于预定标称位置中。因此，当在用于骑自行车的设定或用于步行锻炼的设定之间切换时，可调整边界框602尺寸参数。基于正在执行的锻炼类型，关于在边界框602内的运动的速度调整量也可变化。例如，相较于步行锻炼，就骑自行车而言，跑步带308可以在边界框602内的每英寸移动内加速/减速更多。

在一些实施例中，在边界框602的诸如相对于上边缘608和下边缘610的竖直尺寸内可以检测到位置收发器600。可使用此竖直位置确定所执行的锻炼类型(诸如较高的记录器对应于骑自行车，而较低的记录器对应于跑步，或反之亦然)。个别实施方式可因此改变边界框602的竖直尺寸，以适合每个用户的需求。

图7A是根据本发明用于确定用户在跑步机上所做的功的方法的示例的流程图。可以利用控制模块(例如，图1和图2的控制模块112)执行程序701。在方框702处，从运动换能器接收输出。此类输出可指示用户的运动、跑步带的运动、跑步带的速度、其他参数或其组合。

在方框703处，确定在跑步带上执行的锻炼类型。可以至少部分根据运动换能器的输出作出该确定。在一个特定示例中，运动换能器确定跑步带的速度。如果跑步带的速度足够高，则可以确定锻炼类型是骑自行车锻炼。另一方面，如果速度低于典型的骑自行车速度，则可以确定锻炼类型是步行锻炼。然而，锻炼类型的确定可以基于不同于来自运动换能器的输出的信息。例如，位置传感器可提供指示当用户正骑着自行车时该用户通常位于竖直位置处的信息。在其他示例中，锻炼类型是基于用户输入确定的。在一些情况下，可考虑多个因素以确定锻炼类型。此外，可使用学习机构来分析准确地确定锻炼类型的成功率。在错误地确定锻炼类型的情况下，此类学习机构可回想起状态以便在未来情况中准确地确定锻炼类型。

在方框704处，基于运动换能器的输出计算用户在跑步带上所做的功的数量。骑自行车锻炼与步行锻炼相比可允许用户以较少劳累行进更大的距离。因此，该系统可应用不同的方程来确定所做的功，或者该系统可执行缩放程序以基于锻炼类型计算所做的功。

图7B是根据本发明用于确定用户在跑步机上所做的功的方法的示例的流程图。可以利用控制模块(例如，图1和图2的控制模块112)执行程序700。在方框705处，确定用户是正在跑步机上执行步行锻炼还是骑自行车。这可以使用锻炼检测模块206、边界框602或本文先前所讨论的其他相关锻炼检测元件来执行。例如，确定用户是正在执行步行锻炼还是骑自行车的步骤可包括以下步骤：确定用户相对于跑步机的位置或检测来自于用户的无线信号或来自于用户或自行车上的装置(例如，位置收发器600)的无线信号。

在方框710处，接收跑步机的踏面表面的移动属性。踏面表面可以是跑步带(例如，跑步带108)或在其上执行锻炼的跑步机的其他移动表面。移动属性可为使用换能器的输出，该换能器如换能器110或运动换能器204。移动属性可以是踏面表面的位移、踏面表面的位移的速率或诸如(例如在马达210上的)马达输出轴或飞轮的被连接至踏面表面的组件的位移。可以用控制模块存储移动属性(例如，所行进的距离)。

在方框715处，控制模块可计算用户所行进的距离。这可能涉及读取所存储的数据(包括在方框710处接收到的移动属性)，以确定在某一时间段内(或所有时间内)所行进的总距离。在一些布置中，移动属性本身可以是积累属性，因此可能没有行进距离的计算，或者该计算可以是将(例如，来自于编码器的)“计数”或其他积累测量结果简单地转变为方框720和/或方框725中可用的距离。

在方框720处，基于所行进的距离计算用户所做的功。此计算可包括确定用户(或平均用户)在如方框715中所计算的(或如方框710中所提供的)行进距离上的能量输出。例如，对于平均用户来说，行进一公里所需的能量输出可以是已知量，因此在方框720中，所做的功可以与该已知量成比例。在其他实施例中，该计算可包括确定具有如受益于本发明的本领域技术人员将了解的在跑步机上的用户的体重、尺寸、性别以及其他特性的用户的每单位距离的能量输出。在执行方框720时，控制模块可使用在方框705中所做出的关于正在执行的锻炼的判断来确定所做的功。例如，由于骑自行车相较于步行锻炼通常在每单位距离是较不劳动密集的，因此方框720的计算可以针对每种类型的锻炼使用不同的已知量。

在一些实施例中，也可执行方框725，其中可根据所执行的锻炼类型缩放所做的功，例如通过应用缩放因子，该缩放因子将通过骑自行车在给定距离上所做的功转换成通过步行锻炼所做的功，或反之亦然。由于上倾或下倾可能影响沿着跑步带经过单位距离移动所需的努力，因此可以基于步道板的上倾或下倾来计算所做的功。因此，步道板的上倾或下倾可以是缩放因子的一部分或有效行进距离的确定。如上文所详细讨论的，(例如，来自生理传感器208的)生理传感器输出也可被整合到所做的功中。

在计算了所做的功(例如，方框720和/或方框725)之后，控制模块可输出所做的功。这可包括在显示器(例如，屏幕500)上指示所做的功或通过另一类型的机构将所做的功的数量呈现给用户。这也可包括发送所做的功的数值给计算机或网络位置(例如，互联网)。通过在程序700中确定正在执行的锻炼类型，用户可更好地追踪他所做的功(不论他或她正在跑步机上执行何种锻炼)。

图8是根据本发明用于确定用户在跑步机上所做的功的方法的示例的流程图。可用跑步机(例如，跑步机102、202)的控制模块(例如，控制模块112)执行程序800。在方框805中，控制模块接收锻炼指标，该锻炼指标指示是否正在跑步机上执行步行锻炼或骑自行车。该锻炼指标可来自于锻炼检测模块206、运动换能器204、位置收发器600或能够区分步行锻炼和骑自行车的与跑步机相关的其他传感器。例如，该锻炼指标可基于用户输入(例如，来自于被按压的按钮或其他手动选择操作)。

在方框810中，控制模块接收来自位置换能器的信号。该信号指示用户或自行车相对于跑步机的位置。例如，位置换能器可指示用户或自行车相对于跑步机的跑步带(例如，跑步带308)的位置。位置换能器可具有结合其他附图所讨论的位置检测器和换能器，例如系绳324、换能器110、运动换能器204、锻炼检测模块206、其他类似组件以及其组合。如结合位置换能器600及上述其他组件所讨论的，位置换能器可指示正在跑步机上执行步行锻炼还是骑自行车。例如，锻炼指示可指示用户或自行车的竖直位置并且该竖直位置可指示正在执行的锻炼类型。无线信号可被接收作为方框810的一部分，并且该无线信号可具有指示用户或自行车相对于跑步机的位置的属性。

在方框815中，控制器响应于该位置大于上阈值(例如，与标称位置相比，位置收发器600更接近前端604)或小于下阈值(例如，与标称位置相比，位置收发器600更接近后端606)而调整跑步机的锻炼表面(例如，跑步带108、308)的速度。在一些实施例中，上阈值和下阈值可个别是前端604和后端606，或反之亦然。速度的调整可以与诸如在方框805中确定或接收的在跑步机上执行的锻炼类型成比例。因此，相较于当锻炼指标指示步行锻炼并且位置接近上限时，当锻炼指标指示骑自行车并且位置接近上限时，控制模块可以更快地加速跑步带。在一些布置中，对于每种锻炼类型来说，上阈值和下阈值也可以不同。在一些实施例中，方框815中的调整速度可包括以下步骤：当用户或自行车的位置大于上阈值或小于下阈值时，停止跑步机的跑步带。

在其他布置中，上阈值和下阈值仅用于一种锻炼类型并且在其他锻炼类型中被忽略。这可以用在其中跑步者意欲以特定速率训练且不想跑步机调适到他们筋疲力尽或努力冲刺的情况中。另一方面，通常以较高的跑步机速度执行骑自行车，并且用户可更简单地在加速、刹车或滑行时停留于跑步带表面的范围内。此外，用于骑自行车的自适应速度控制可以更好地模拟实际道路条件。

图9描绘适用于实施本系统和方法的一些实施例的计算机系统900的方框图。例如，计算机系统900可适用于实施本文所描述的在跑步机上的控制模块(例如，图1的控制模块112)。计算机系统900包括总线905，该总线905互连计算机系统900的主要子系统，诸如中央处理器910、系统存储器915(通常为RAM，但其也可包括ROM、闪存RAM等等)、输入/输出控制器920、外部音频装置(如通过音频输出接口930连接的扬声器系统925)、外部装置(如通过显示适配器940连接的显示屏幕935(例如图5的屏幕500)、键盘945(与键盘控制器950接合)(或其他输入设备，例如图5的按钮502、504)、多个通用串行总线(USB)装置955(与USB控制器960接合)以及储存接口965)。也包括通过串行端口980以及(直接耦合于总线905的)网络接口985接合的鼠标975(或其他点击装置)。在一些实施例中，这些元件中仅有一些或一部分被呈现并连接到总线905。

总线905允许中央处理器910与系统存储器915之间的数据通信，如前所述，系统存储器915可包括只读存储器(ROM)或闪存(均未示出)以及随机存取存储器(RAM)(未示出)。RAM通常是在其中加载了操作系统和应用程序的主存储器。ROM或闪存可包括除了其他代码外的基本输入-输出系统(BIOS)，该BIOS控制诸如与外围组件或装置交互的基本硬件操作。例如，实施本系统和方法的控制模块912可被存储在系统存储器915中。控制模块912可以是结合图1所描述的控制模块112以及本文所讨论的各种计算模块或控制器的一部分。常驻于计算机系统900的应用程序一般被存储在非瞬时计算机可读介质上并且利用其进行存取，该非瞬时计算机可读介质例如为硬盘驱动器(例如，固定磁盘970)或其他存储介质。此外，当通过接口985进行存取时，这些应用程序可以呈现为根据应用程序和数据通信技术所调制的电子信号的形式。

如同计算机系统900的其他存储接口一样，存储接口965可连接至用于储存和/或检索信息的标准计算机可读介质(诸如固定磁盘驱动器970)。固定磁盘驱动器970可以是计算机系统900的一部分或者可以是分离的并通过其他接口系统来存取。网络接口985可通过经由POP(存在点)至互联网的直接网络链路提供至远程服务器(例如，上述的服务器)的直接连接。网络接口985可使用无线技术提供此类连接，这些无线技术包括数字蜂窝电话连接、蜂窝数字封包数据(CDPD)连接、数字卫星数据连接或诸如此类。

可以用类似的方式连接很多其他装置或子系统(未示出)(例如，文件扫描器和数字相机等)。相反，不需要呈现图9中示出的所有装置以执行本系统及方法。这些装置和子系统可以用不同于图9中所示的方式彼此连接。如图9中所示的计算机系统的操作在所属技术领域中是简单已知的，且不在本申请中详细讨论。实施本发明的代码可被储存在非瞬时计算机可读介质中，诸如一个或多个系统存储器915或固定磁盘970。在计算机系统900上提供的操作系统可以是MAC OS 或其他类似的操作系统。

虽然上述公开使用特定方框图、流程图及示例阐述各个实施例，但仍可使用众多硬件、软件或固件(或其任何组合)配置来个别地和/或总体地实施每个方框图组件、流程图步骤、操作和/或本文所描述和/或图示的组件。此外，因为可实施众多其他架构以完成相同的功能，因此任何包括于其他组件内的组件的公开应被视为本质上是示例性的。

本文所描述和/或所图示(例如，结合图7及图8)的步骤的处理参数及顺序仅以示例方式给出并且可根据需要发生变化。例如，虽然可能以特定顺序展示或讨论了本文图示和/或描述的步骤，但这些步骤不是必须以图示或讨论的顺序执行。本文所描述和/或图示的各种示例性方法也可以省略一个或多个本文所描述或图示的步骤或者包括除了公开的这些步骤以外的附加步骤。

此外，虽然本文已在全功能计算系统的背景中描述和/或图示了各个实施例，但这些示例性实施例中的一个或多个可被发布为各种形式的程序产品，而不论用以实际实施该发布的计算机可读取媒体的特定类型如何。也可使用执行特定任务的软件模块而实施本文所公开的实施例。这些软件模块可包括脚本、批处理或可储存于计算机可读取存储介质或计算系统中的其他可执行文件。在一些实施例中，这些软件模块可配置计算系统以执行本文公开的一个或多个示例性实施例。

图10描绘了根据本发明的自行车附件1000的示例的透视图。在此示例中，自行车附件1000包括从一个侧面栏杆316横跨到另一个侧面栏杆316的杆1002。杆1002被定位成沿着侧面栏杆316的长度，以允许自行车322的车把1004穿过在跑步机的杆1002与主控台314之间形成的缝隙。在车把穿过缝隙后，自行车322可被向后移动，使得车把的一部分抵靠着杆1002。

在自行车的前轮和后轮都接触跑步带并且使用图10的自行车附件的一些示例中，由于自行车连接不是刚性的，因此自行车可具有在有限范围内倾斜的能力。此外，利用这种非刚性连接，自行车可在有限范围内从一侧移动至另一侧，并且还可在有限范围内向前和向后移动。

在一些示例中，杆1002具有如图10所描绘的笔直形状。然而，在其他示例中，杆1002至少具有曲线部分、弯曲部分或协助相对于跑步机102定位自行车的另一类型的部分。在一些示例中，杆1002通过杆附件1000支撑自行车的至少一部分重量。在此类示例中，杆1002可以被定位，使得自行车322的前轮被提离跑步带。在一些示例中，仅有后轮接触到跑步带可减少影响自行车的稳定性的力的数量。

图11描绘自行车附件1000的另一示例的透视图。在此示例中，夹具1100在第一端处附接到自行车322的车把。在夹具1100的第二端上，夹具1100被连接到杆1002，该杆1002连接到跑步机的侧面栏杆316。在此示例中，夹具1100将自行车322刚性地附接到跑步机，使得自行车的车把不能相对于跑步机移动。

虽然已具体参考带有特定形状和布置的夹具描述了此示例，但仍可使用任何合适类型的夹具和/或其他类型的附件。例如，两个独立夹具可被附接至每个车把，以将车把连接至跑步机的侧面栏杆。此外，附接机构可将车把或自行车框架的一部分连接至跑步机中不同于侧面栏杆的一部分。例如，附接机构可被附接至主控台或接近该主控台的跑步机部分。此外，附接机构可包括不同类型的附接特征，诸如螺旋夹具、弹性材料、压缩配件、沟槽及舌槽、钩子、缆绳、紧固件、其他类型的附接特征或它们的组合。

为了解释的目的，已参考特定实施例描述上述内容。然而，以上说明性讨论并不意欲为详尽的或限制本发明为所公开的具体形式。鉴于上述教导，众多修改和变化是可能的。这些实施例被选择和描述是为了最好地解释本系统和方法的原则及这些系统和方法的实际应用，从而让本领域技术人员能最好地使用本系统和方法以及带有各种可适用于可预想的特定用途的修改的各种实施例。

除非以其他方式记载，不然如在说明书及权利要求范围中所使用的术语“一”或“一个”应被解释为意指“...中的至少一者”。此外，为易于使用，诸如在说明书及权利要求范围中所使用的术语“包括”和“具有”是可互换的，且这些术语与术语“包含”具有相同的意义。此外，诸如在说明书及权利要求范围中所使用的术语“基于”应被解释为意指“至少基于”。贯穿本发明，术语“示例”或“示例性”是指示示例或实例，且并不暗示或要求对所提到示例的任何偏好。因此，本发明并不局限于本文所描述的示例及设计，而是应赋予本发明与本文所公开的原则及新颖特征一致的最广范围。

本发明的一般描述

一般来说，本文所公开的发明可向用户提供一种具有用于横跨多种锻炼类型(诸如步行锻炼、骑自行车锻炼及其他)的训练的自然感觉的跑步机。本文的跑步机系统的实施例可允许用户在室内训练以及在受控条件下时使用她自己的自行车或其他器材。因此，可更有效率地训练肌肉群、平衡、姿势以及其他元素。此外，跑步机系统的实施例可向用户提供所做的功的估计(不论是步行还是骑自行车)，以允许她追踪进度并且在每种锻炼类型之间可互换地增加运动效率。锻炼类型之间的变化可允许用户在同一件器材上使用步行锻炼和骑自行车锻炼进行训练，潜在地减少用户的储存空间需求。此外，用于铁人三项的用户训练可用上文所述的跑步机系统来训练骑自行车与跑步之间的转变。

在一些情况下，因为跑步机系统可确定用户所执行的锻炼类型并相应地调整跑步机的参数以考虑不同锻炼的变化，所以上述系统也可允许用户聚焦于训练而无需确定跑步机系统是否被设定为正确的锻炼模式。例如，当用户在跑步机上执行步行锻炼时，跑步机的跑步机速度和其他参数可自动地调整以用于步行锻炼。另一方面，当用户正在骑自行车时，跑步机系统可自动地调整到适于骑自行车的速度。

骑自行车锻炼和步行锻炼可能要求不同的劳累等级以移动给定的距离。因此，本文所描述的跑步机系统可基于所执行的锻炼类型来计算用户所做的功。例如，在一些情况下，该系统可追踪步行锻炼所做的功相较于骑自行车期间所做的功的成比例的较高的比率。此外，此类系统可识别每种锻炼类型的最佳生理测量值，诸如识别不同于骑自行车的步行锻炼的最佳心率或步速。步行锻炼与骑自行车之间的差别也可通过允许视频显示器在取决于所执行的锻炼的视频中模拟不同锻炼类型的条件而在具有模拟训练场景视频的跑步机中提供更逼真的锻炼体验。

结合步行锻炼和骑自行车的跑步机的实施例可使用接收运动换能器的输出的控制模块来确定用户所做的功，该运动换能器追踪跑步带的移动(诸如位移或速度)。此类控制模块可包括处理器和存储器以确定所做的功的数量。此类控制模块可基于用户的体重、典型用户的平均体重、自行车的重量以及其他因素或其组合来确定所做的功的数量。也可基于所执行的锻炼类型、所使用的自行车的档位设定和/或用户的生理特征或其组合来缩放所做的功。

可使用位置传感器来确定用户或自行车相对于跑步机的位置。在一些实施例中，位置传感器可包括被附接至用户或自行车的系绳，并且可感测该系绳的张力或位移以确定用户在跑步机上的位置。此外或可替代地，位置传感器可具有接收来自用户或自行车的信号的无线收发器。该信号可具有指示用户或自行车的位置的属性，或者可用直接指定用户的位置的信息进行编码。在其他示例中，位置传感器包括能够确定用户相对跑步带的竖直位置的相机。此类相机可确定自行车是否位于跑步带上、用户是否位于跑步带上、用户是否位于跑步带上且无自行车、其他判断或其组合。

通过确定用户或自行车在跑步机上的位置，控制模块可调整跑步带的速度以反应性地仿真非踏板表面上的运动。例如，当骑自行车时，控制模块可以在自行车的位置接近跑步机的前方时增大跑步带的速度，或者可以在自行车向后漂移时减小跑步带的速度，从而将自行车保持在跑步机的大致中心处。这允许骑车者自然地改变其在跑步机上的速度而无需移出跑步机。此外，对自行车进行制动可被用于减缓跑步机的速度并且允许骑车者的基本上“无碰触”的骑乘体验，其中跑步带运动独立于用户与控制按钮或控制主控台的其他输入机构的互动。根据用户的需要，这些基于位置的特征对于步行锻炼而言可以被禁用或可以不被禁用。当对于步行锻炼而言被启用时，调整特征和跑步带速度设定可被校正，以更紧密地跟随标准步行锻炼的速度和速度变化率，这些标准步行锻炼速度及速度变化率可显著地与骑自行车的速度及速度变化率不同。因此，一个跑步机可快速无缝地提供多种锻炼活动。铁人三项竞赛者会发现此快速变化能力对于在受控环境中实践步行赛跑与骑自行车之间的转变是有利的。

在一些实施例中，可通过从用户或自行车上的无线发射器接收信号来确定用户的位置。这些实施例可包括发射器，诸如智能手机、发射器装置或其他可无线通信的电子发射器。也可以用跑步机检测能够进行无线检测的无源装置(诸如射频识别(RFID)标签、近场通信(NFC)标签或其他无源可检测的装置)来建立定位。

虽然本发明到目前为止主要针对铁人三项训练的领域，但受益于本发明的本领域技术人员将了解的是本文所公开的元件及原则可应用于其他领域和场景中，这些领域及场景包括(但不限于)一般跑步及骑自行车锻炼、针对不同于铁人三项的跑步或骑自行车事件的训练、身体适应性、健身、复健、走路、健步走等等。类似地，虽然本发明特别地与使用自行车的锻炼相关，但应当了解的是，除了自行车外，其他人力驱动的轮式车辆(例如，三轮车或独轮车)也可被使用或受益于本发明。此外，本发明应被解释为延伸至所有种类的这些轮式车辆，而不论它们是否特别为竞赛或道路上使用所设计。

在一些情况下，跑步机可包括踏面基座，该踏面基座可具有步道板和跑步带。踏面基座也可包括支撑框架，该支撑框架可搁置在支撑表面上。框架可具有连接至主控台、侧面栏杆及直立把手的一个或多个直立支撑件。骑车者可被定位于在跑步带上所骑乘的自行车上。自行车可通过系绳而被连接至跑步机。自行车也可包括一个或多个附加轮，这些附加轮从自行车的至少一个车轮延伸到与踏面基座接触。这些附加轮可在任何时候都接触踏面基座，或者这些附加轮可以从踏面基座升起以便仅当自行车倾斜至某一角度时接触踏面基座。因此，可以以类似于传统训练轮的方式配置附加轮，其中一个轮被定位成从扩展杆延伸至自行车的每一侧。使用附加轮可以在系绳被使用时为骑车者改善自行车的稳定性。附加轮可被设计为当与跑步带接触导致损坏时具有低摩擦，以防止在使用时对跑步带的热致损害。

系绳可以可移除地附接至自行车或用户。系绳可以是运动或位置感测系统的一部分或者是锻炼检测模块的一部分，诸如通过与换能器、运动换能器和/或锻炼检测模块连接。在这些情况下，系绳和跑步机的相关部分的张力或位移可被用于确定用户或自行车的位置。然后用户或自行车的位置可被用于控制跑步带的速度或确定所执行的锻炼类型。踏面基座可包括马达以驱动跑步带并且可以能够上倾和下倾。该马达可被用于使步道板和跑步带上倾及下倾。因此，步道板和跑步带可以以上倾角或下倾角被用于骑自行车或步行锻炼。

在一些情况下，跑步机的侧面栏杆可沿着踏面基板的长度延伸。侧面栏杆也可包括用于跑步机的速度、上倾和其他特征的控件。通过在侧面栏杆上布置至少一些控件，这些控件可以在骑自行车时是易接近的。由于骑车者在自行车的车把和前轮后方，因此要在骑自行车时碰触和控制其他控件可能过于困难。延伸的侧面栏杆316也可以为将自行车安装在跑步带308上的骑车者提供额外的稳定性点，并且可以帮助保持自行车在跑步带上的适当位置处。

可用直立支撑件和侧面栏杆来支撑主控台。主控台可被定位于直立把手附近。主控台可包括屏幕、互动按钮、扬声器、安全夹、系绳附接点、通风口以及储存空间。直立把手可包括诸如心率传感器或身体脂肪传感器等传感器，以收集在用户锻炼时关于用户的数据。侧面栏杆控件可方便地允许当用户正在骑自行车时控制跑步机的至少一些设定，而碰触其他按钮可能是困难的。

按钮可被用于控制跑步机的速度、上倾、视频、音频、通风口的输出以及其他设定。在一些实施例中，按钮可包括用于指定在跑步机上所执行的锻炼类型的特征，例如锻炼类型切换按钮或选择开关。

安全夹可被附接至从主控台延伸的系绳，以在骑乘跑步机的同时系着用户或其自行车。此系绳可作为安全机构，因为当安全夹将系绳拉得足够远时，安全夹可被移除并使跑步机立即或逐渐地停止锻炼表面的运动。

定位系绳可从附接点延伸至用户或自行车。定位系绳可被用于相对于跑步机定位用户或自行车，诸如相对于主控台定位用户或自行车。附接至定位点的定位系绳可从主控台悬垂，并且可基于定位系绳的重量以及附接点与用户或自行车之间的距离测量该定位系绳中的张力以检测用户的位置。在这些实施例中，定位系绳可具有不会从主控台延伸或伸缩的固定长度。一些布置可具有带有弹性性质的定位系绳，其中该定位系绳的长度可以不是固定的，但用户或自行车与主控台之间的定位系绳中的张力可响应于用户或自行车相对于主控台的移动而增加或减少。在另一实施例中，定位系绳可缠绕系绳附接线轴，该系绳附接线轴随着用户或自行车朝向主控台移动或远离主控台移动时解绕和重绕定位系绳。因此，线轴的角位移或定位系绳的线性位移可与用户或自行车的位置相关联。在附接点处的运动换能器或位置换能器可读取系绳或线轴的位移并且发送该信息至控制模块，以确定所执行的锻炼或控制踏面基座的速度。

位置收发器可被附接至自行车或用户。位置收发器可以是如结合先前附图所详细描述的有源可检测装置或无源可检测装置(诸如信号发射器或RFID标签)。

可使用位置收发器作为基准点来确定用户的位置或自行车的位置。例如，可在预定位置处将位置收发器附接到用户或自行车，该预定位置诸如是在用户或自行车的皮带环、衣领、前车把、前叉或其他部分上。因此，可建立位置收发器相对于跑步带的标称位置。在图示的实施例中，位置收发器被附接到自行车的车把。边界框的中心可以是用于位置收发器的示例性标称位置。当跑步者或骑车者在踏面基座上锻炼时，位置收发器的位置可以被监控。如果位置收发器朝向边界框的前端向前移动，则跑步带的速度可以被增加。类似地，位置收发器的朝向边界框的后端的向后移动可以导致跑步带的速度被减少。通过控制跑步带的速度，位置收发器可基于操作者的自然加速和减速而被自动地重新定位以停留在边界框内的标称位置处或其周围。因此，步行的加速或在自行车上的加速使跑步带加速，并且位置收发器(以及被连接的用户或自行车)被防止从踏面基座的前方跌落或与直立支撑件或主控台碰撞。

在一些实施例中，可以不存在附接至用户或自行车的位置收发器。在此类实例中，可以用通过其他手段所感测的跑步者、骑车者或自行车的位置来替换位置收发器，诸如通过使用系绳或另一定位系统来感测位置。在这些实施例中，如结合位置收发器所描述，边界框内的被感测位置的移动可能影响跑步带的速度。例如，当测距仪感测到自行车的位置正接近边界框的前端时，跑步带可以加速。

边界框可具有可调整的尺寸。例如，一些布置可具有针对跑步相较于针对骑自行车为更大的边界框。这可能是有利的，因为骑自行车相较于跑步的高速度将允许速度调整中的较少误差裕量，以维持骑车者在与跑步相比时处于预定标称位置中。因此，当在用于骑自行车的设定或用于步行锻炼的设定之间切换时，可调整边界框尺寸参数。基于正在执行的锻炼类型，关于在边界框内的运动的速度调整量也可变化。例如，相较于步行锻炼，就骑自行车而言，跑步带可以在边界框内的每英寸移动内加速/减速更多。

在一些实施例中，在边界框的诸如相对于上边缘和下边缘的竖直尺寸内可以检测到位置收发器。可使用此竖直位置确定所执行的锻炼类型(诸如较高的记录器对应于骑自行车，而较低的记录器对应于跑步，或反之亦然)。个别实施方式可因此改变边界框的竖直尺寸，以适合每个用户的需求。