本申请要求于2015年9月18日提交的名称为“用于锻炼设备的装置”的美国第14/859,085号专利申请以及于2016年4月29日提交的名称为“用于锻炼设备的装置”的美国第62/329,999号临时专利申请的优先权，其各自通过引用结合于此。
本发明涉及用于锻炼设备的装置。更具体地说，本发明涉及装置，其允许锻炼者在锻炼设备上的整个运动范围内的多个位置中的任何一个经历肌肉和相关动力链组织的高强度载荷，和/或提供锻炼者使用锻炼设备的实际载荷信息。
背景技术：
研究表明，最大载荷在骨骼肌发育和骨矿物质密度增加中很重要。在2004年，《外科主任关于骨健康和骨质疏松症的报告(surgeongeneral'sreportonbonehealthandosteoporosis)》(见第9章)指出：“骨矿物质密度增加，以防止或逆转骨质疏松症的影响，受到肌肉骨骼系统上的最大载荷的刺激。”zatsiorsky和kraemer，在他们于2006年出版的《力量训练科学与实践(scienceandpracticeofstrengthtraining)》(第50页)中解释了两种不同类型的肌肉生长之间的差异：“肌肉纤维的肌质肥大的特征在于肌质(半流体间纤维物质)和非收缩蛋白并不直接促进肌肉力量的产生。”换句话说，当一个人在施加载荷进行体能运动时发生肌质肥大。
然而，传统的锻炼或健身设备仅向用户提供固定或中等阻力。该阻力典型地来源于作用在一个或多个物体上的重力，或者在一些情况下由粘滞力限制可动元件在气缸内的行程的液压缸。在此类装置中，在锻炼开始之前设定施加在锻炼所作用的适用肌肉群的运动范围上的载荷量。而且，由于阻力大小是在锻炼之前确定的，所以通过该努力向用户提供的仅有的反馈仅仅是二元的。他们要么完成练习，要么发现练习太难了。在锻炼成功的情况下，用户认为他们在与锻炼相关联的肌肉群运动范围中的最弱点提供了满足所选难度设置所需的必要力量。在锻炼失败的情况下，用户认为他们在与锻炼相关联的肌肉群运动范围中的最弱点未能提供实现所选难度设置所需的必要力量。
这些结果都没有揭示出用户在该运动相关的肌肉群运动范围中的最弱点上可能施加的实际最大力量，或者就此而言，它们可以在与锻炼相关的运动范围内的任何其它点施加的力量。由于肌肉疲劳响应于高载荷，因此通过从小载荷开始并在不断增加的载荷下重复练习来确定人的最大运动能力是不可行的。经过多次尝试后，疲劳肌肉无法达到其以前的最大载荷。
此外，传统的锻炼或健身装置不向用户提供实际载荷信息，特别是在与特定锻炼相关联的用户运动范围内的任何点处的最大力施加。
因此，本领域需要的是这样一种装置，其能够允许锻炼者在与锻炼设备相关联的整个用户运动范围内的多个位置中的任何一个施加高载荷(例如力)或尽可能高的载荷，而不是首先通过运动范围中的弱点，并且可以为练习者提供关于此类练习的实际载荷信息。
技术实现要素：
本发明通过提供一种装置来解决现有技术的前述和其它缺点，所述装置可安装在锻炼设备中以将锻炼设备的载荷界面固定在载荷界面的功能范围中的多个功能位置中的任何一个，从而允许锻炼者在与锻炼相关联的整个运动范围内的多个位置中的任何一个施加高的或尽可能最高的载荷。
在一些方面，该装置(直接地或间接地)测量锻炼者在锻炼期间施加的载荷，并在锻炼期间或之后提供载荷信息。在一个方面，该装置配置为安装在各种锻炼设备中，包括但不限于腿部推蹬机、可调式缆绳机、坐姿胸推机、机器卧推、垂直推举机和核心机。
本发明的一个方面提供了一种用于锻炼设备的装置，其包括载荷界面以及联接到载荷界面用于进行锻炼的框架。装置包括线性调节系统，线性调节系统改变装置的长度以使锻炼设备的载荷界面移动到载荷界面的功能范围中的多个功能位置中的任何一个。线性调节系统具有第一端和第二端。线性调节系统的第一端配置为固定地连接到锻炼设备的载荷界面和框架中的一个。该装置还包括具有第一侧和第二侧的传感器。传感器的第一侧固定地联接到线性调节系统的第二端。传感器的第二侧配置为固定地连接到载荷界面和框架中的另一个。例如，如果线性调节系统的第一端固定地连接到载荷界面，则传感器的第二侧固定地连接到锻炼设备的框架。如果线性调节系统的第一端固定地连接到框架，则传感器的第二侧固定地连接到载荷界面。传感器测量施加在线性调节系统上的力，并根据施加在线性调节系统上的力输出信号。
本发明的另一方面提供了一种用于锻炼设备的装置，其包括载荷界面以及联接到载荷界面用于进行锻炼的框架。装置包括线性调节系统，线性调节系统沿纵向方向改变装置的长度，从而将锻炼设备的载荷界面固定在载荷界面的功能范围内的多个功能位置中的任何一个上。线性调节系统包括第一端和第二端。装置还包括联接到线性调节系统的传感器。传感器配置为测量施加在线性调节系统上的力。传感器具有第一侧和第二侧，第一侧固定地联接到线性调节系统的第二端。装置还包括第一连接器和第二连接器。第一连接器配置为将线性调节系统的第一端固定地连接到锻炼设备的载荷界面和框架中的一个。第二连接器配置为将传感器的第二侧固定地连接到锻炼设备的载荷界面和框架中的另一个。例如，如果第一连接器固定地连接到载荷界面，则第二连接器固定地连接到锻炼设备的框架。如果第一连接器固定连接到框架，则第二连接器固定连接到载荷界面。在一些此类实施例中，装置包括相关机构，相关机构将施加在线性调节系统上的力与施加在锻炼设备的载荷界面上的力相关联。锻炼设备是多种不同类型的锻炼设备中的任何一种。
将装置安装在锻炼设备中，锻炼使受试者的一个或多个肌肉群贯穿关联(表征为)锻炼的运动范围。运动范围包括第一子范围，其表征为可以由受试者施加的第一最大力。运动范围还包括第二子范围，该第二子范围的表征为可以由受试者施加的第二最大力。第二最大力大于第一最大力。在一些实施例中，运动范围可以包括在第一子范围和第二子范围整个和之上的任何数量的子范围。在一些实施例中，装置或者具体地说装置的线性调节系统将载荷界面固定在载荷界面的功能范围中的位置，允许受试者在第二子范围内的运动范围中的点用肌肉群在载荷界面上施加力，而不需要通过第一子范围。
根据下面的详细描述，本发明的前述和其它特征将变得更加明显。这样的描述伴随着一组附图。附图中的数字对应于书面描述的数字，在书面描述和附图中，相同的数字指代相同的特征。
附图说明
图1a是示出根据本发明的实施例的安装在第一锻炼设备中的装置的透视图。
图1b是图1a的局部放大图，示出了图1a中描绘的装置的更多细节。
图1c是图1a的左前侧透视图，示出了锻炼者进行锻炼。
图1d是图1a的左后侧透视图，示出了锻炼者进行锻炼。
图1e是图1a的右后侧透视图。
图1f是图1a的右前侧透视图。
图1g是图1a的左前侧透视图。
图1h是图1a的左侧视图。
图1i是图1a的右侧视图。
图1j是图1a的前视图。
图1k是图1a的后视图。
图1l是图1a的俯视图。
图1m是图1a的仰视图。
图2a是示出根据本发明的实施例的安装在第二锻炼设备中的装置的透视图。
图2b是根据本发明的一些实施例的图2a的装置的主要系统部件的透视图。
图2c是根据本发明的一些实施例的与图2a和图2b中描绘的装置相关联的用户界面的描绘。
图2d示出了根据本发明的实施例的计算机系统。
图3是示出根据本发明的实施例的安装在第三锻炼设备中的装置的透视图。
图4是示出根据本发明的实施例的安装在第四锻炼设备中的装置的透视图。
图5是示出根据本发明的实施例的安装在第五锻炼设备中的装置的透视图。
图6是示出根据本发明的实施例的装置的透视图。
图7是示出根据本发明的另一实施例的装置的透视图。
图8是示出根据本发明的又一实施例的装置的透视图。
图9是示出根据本发明的实施例的装置的传感器的示意图。
图10是示出根据本发明的实施例的嵌入式电子系统的示意图。
具体实施方式
本发明提供了用于锻炼设备的装置。当制造锻炼设备时，装置可以构建到锻炼设备中，或将其改装到现有锻炼设备中。本发明的装置允许锻炼者在与运动相关联的整个运动范围内的多个位置中的任何一个经历肌肉的高强度载荷，而不首先经过运动范围中的弱位置或弱位置。因此，这些装置能够施加被认为有益的大量力量，而没有与锻炼设备上的锻炼相关联的运动范围中的最弱位置的传统约束。在一些实施例中，本发明的装置还在锻炼期间或之后提供载荷/力测量数据和/或用于显示或收集的信息。这些数据可以用于在锻炼期间指导和鼓励锻炼者，或用于设计更好的锻炼计划，以提高他们的力量、健康和健美。如本文所使用的，“锻炼者”、“用户”、“受试者”和“对象”是可互换的。
在下面的段落中解释本发明的示例性实施例。参照图1a至图1m，其中示出了本发明的装置102安装(例如，内置或改装)在锻炼设备中。作为说明，图1a至图1m中的锻炼设备是腿部推蹬机104。腿部推蹬机104包括载荷界面106(例如压板)以及联接到载荷界面106的框架108。在腿部推蹬锻炼期间，锻炼者110通常定位在座位150中并使用手柄152。锻炼者110将他/她的腿放置在载荷界面106上并推蹬载荷界面106，如图1c和1d所示。
如图所示，在一些实施例中，装置102包括线性调节系统112。在一些实施例中，装置112还包括手动或机械机构，例如拨盘、把手、旋钮、手柄和、按钮，用于调节线性调节系统的长度。作为实例，图1a至图1m示出了具有从转盘130突出的手柄132的转盘130，用于手动调节线性调节系统的长度。
线性调节系统112允许装置102在线性(例如纵向)方向上调节其长度并且根据需要锁定在不同的长度。每个此类不同长度用于将锻炼设备的载荷界面106固定在载荷界面106的功能范围内的多个功能位置中的不同功能位置处。例如，在一些实施例中，存在线性调节系统112可被调节和锁定的十种或更多种不同的长度，且存在相对应载荷界面106的十个或不同的功能位置。因此，一旦装置102安装在诸如腿部推蹬机104的选定锻炼设备中，装置102允许锻炼者110在载荷界面106上施加高的载荷或尽可能最高的载荷，并且在与锻炼设备(例如腿部推蹬设备)相关的锻炼相关联的整个运动范围内的多个位置中的任何一个中使用百分之百肌肉纤维宣告失败。
例如，参照图1c，在一些实施例中，锻炼者110执行通过一定范围的运动来施加肌肉群的锻炼。在一些实施例中，运动范围包括第一子范围，该第一子范围表征为可以由锻炼者施加的第一最大力。运动范围还包括第二子范围，该第二子范围表征为可以由锻炼者施加的第二最大力。第二最大力大于第一最大力。装置或装置的线性调节系统可将载荷界面106固定在载荷界面106的功能范围内的功能位置处。例如，装置或线性调节系统可将载荷界面106固定在第二子范围内，用户不必通过第一子范围到达第二子范围。在此类位置上，锻炼者可以在第二子范围内的运动范围中的点处用肌肉群在载荷界面106上施加力，而不需要通过第一子范围。
参照图1a，当载荷或力施加在载荷界面106上时，载荷界面106相应地在线性调节系统112上施加载荷或力。为了测量施加在线性调节系统上的力，装置102包括传感器114，其固定地联接到线性调节系统112。在一些实施例中，传感器114根据施加在线性调节系统112上的力输出信号(例如模拟或数字信号)。
参照图1a和图1b，在一些实施例中，线性调节系统112具有第一端116和第二端118。第一端116配置为固定地连接到锻炼设备的载荷界面106和框架108中的一个。传感器114具有第一侧120和第二侧122。在一些实施例中，如图1b所示，传感器114的第一侧120固定地联接到线性调节系统112的第二端118。传感器114的第二侧122配置为固定地连接到锻炼设备的载荷界面106和框架108中的另一个。例如，在图1a至图1m所示所示的实施例中，线性调节系统112的第一端116可以固定地连接到锻炼设备的载荷界面106，而传感器114的第二侧122固定地连接到锻炼设备的框架108。
应该理解的是，本发明中装置102相对于腿部推蹬机104或任何其它锻炼设备的放置是示例性和非排他性的。由于装置102的长度可以根据需要进行调节和锁定，因此装置102可以在不同位置安装在锻炼设备中并连接到锻炼设备的不同构件，只要装置102能够将载荷界面106固定在不同的功能位置并且可以(直接或间接地)测量施加在载荷界面106上的载荷。例如，线性调节系统的第一端可以固定地连接到框架而不是载荷界面106或者连接到锻炼设备的不同杆或板或其它结构部件。
还可以理解的是，线性调节系统的第一端116和传感器114的第二侧122可以直接或间接地连接到锻炼设备的载荷界面106或框架。例如，线性调节系统的第一端和传感器114的第二侧可以通过诸如连接器、板、托架或杆之类的其它部件间接地连接到锻炼设备的载荷界面106或框架。作为说明，图1a至图1m示出线性调节系统112的第一端116通过一个或多个板140和杆142间接地连接到锻炼设备的载荷界面106。
将进一步理解的是，本发明中的锻炼设备是示例性和非排他性的。由于线性调节系统112允许装置102在线性(例如纵向)方向上调节装置的总体尺寸，装置102可以安装在各种不同类型的锻炼设备中。作为实例，图2a示出了与不同的腿部推蹬机一起使用的装置，并且锻炼是腿部推蹬锻炼。在该实施例中，装置102包括线性致动器502和力传感器114，其中线性致动器502用作线性调节系统112并且允许腿部推蹬机座组件150的移动作为调节使用者相对于载荷界面106的载荷位置的手段。在一些实施例中，致动器502的移动由显示在触摸屏电子装置212(监视器装置)上的用户界面控制，该用户界面还提供关于来自载荷单元传感器114所施加的力的图形和/或数字反馈。
作为进一步的说明，在图2b中独立地示出了安装在图2a中的腿部推蹬机上的所描绘的装置的实施例。包括用户界面和数据显示器的监视器装置212连接到嵌入式电子件216，嵌入式电子件216含有用于控制致动器的电力切换电路。在一些实施例中，嵌入式电子件216还包括电力变压器以提供适当的电压以驱动线性致动器502并为电子装置212供电。在一些实施例中，连接到嵌入式电子件216的电力输入线218从接地电源向整个系统供电。在一些实施例中，力传感器114连线到嵌入式电子件216。在一些实施例中，力传感器信号由嵌入式电子件216处理并通过有线连接传输到电子装置212。在一些实施例中，电子装置212和嵌入式电子件516的通信是无线的。在一些实施例中，电子装置212独立于嵌入式电子件516供电。
图2c提供了作为在图2b中示出的电子装置212的一些实施例中显示的用户界面的实例。图2c中的用户界面包括用于延伸的可供件814以及用于缩回图2a和图2b所示的线性致动器502的可供件186。在一些实施例中，可供件814和可供件816是如图2c所示的单个滑动条。这样，在一些实施例中，单个图形元件或物理开关均可用于缩回和延伸致动器502。致动器位置818也在图2c的示例界面中指示。提供的数据结合用户力产生的瞬时值的图形822和数字824，显示用户先前的最初、最佳和最近的力产生820。在本发明的一些实施例中，将显示度量826，其指示在预定持续时间的任何时间间隔(例如任意连续五秒、任意连续十秒等)中的当前锻炼时间段中力产生的最高平均值。。
图2d示出了用于处理来自锻炼设备的输入数据的计算机系统250，该锻炼设备包括载荷界面以及用于执行锻炼的联接到载荷界面的框架。参照图2d，在典型实施例中，计算机系统250包含一个或多个处理单元(cpu)274、网络或其它通信界面284、用户界面(例如包括显示器282，在一些实施例中也用作输入设备)、存储器292(例如随机存取存储器)、用于互连上述部件的一个或多个通信总线262、以及用于为上述部件供电的电源276。存储器292中的数据可以使用诸如高速缓存之类的已知计算技术与未示出的非易失性和易失性存储器无缝地共享。存储器292可以包括相对于一个或多个中央处理单元274远程定位的大容量存储器。换言之，存储在存储器292中的一些数据实际上可以托管在计算机系统250外部的计算机上，但是其可以是由计算机系统通过互联网、内联网或其它形式的网络或缆绳使用网络界面284电子访问。分析计算机系统250的存储器92存储：
●操作系统290，其包括用于处理各种基本系统服务的程序；
●装置控制器模块292，用于将阶段功能指令发送到线性调节系统112，线性调节系统112将锻炼设备的载荷界面106固定在载荷界面的功能范围中的多个功能位置中的任何一处，其中线性调节系统112包含第一端116和第二端118，并且第一端116配置为固定地连接到锻炼设备的载荷界面106和框架108中的一个，其中锻炼使受试者的肌肉群贯穿运动范围，运动范围包括第一子范围，第一子范围表征为可以由受试者施加的第一最大力，运动范围进一步包括第二子范围，第二子范围表征为可以由受试者施加的第二最大力，第二最大力大于第一最大力，并且其中线性调节系统响应于阶梯功能指令，将载荷界面固定在载荷界面的功能范围内的位置处，允许受试者在第二子范围内的运动范围中的点处用肌肉群在载荷界面上施加力，而不需要通过第一子范围；
●测量模块294，用于从传感器114获得施加在线性调节系统112上的力的测量，其中传感器114包含第一侧120和第二侧122，第一侧120固定地联接到线性调节系统112的第二端118，第二侧122配置为固定地连接到载荷界面106和框架108中的另一个；和
●显示器模块296，用于向监视器装置输出在线性调节系统上测量的力、或由线性调节系统上的测量的力和/或图2c所示任何信息计算得到的施加在锻炼设备的载荷界面上的力。
在一些实现中，计算机系统250的一个或多个以上识别的数据元素或模块被存储在一个或多个先前公开的存储器设备中，并且对应于用于执行上述功能的一组指令。以上识别的数据、模块或程序(例如指令集)不需要被实现为单独的软件程序、过程或模块，并且因此这些模块的各种子集可以在各种实现中被组合或以其它方式重新布置。在一些实现中，存储器92可选地存储以上识别的模块和数据结构的子集。此外，在一些实施例中，存储器92存储上文未描述的附加模块和数据结构。
在一些实施例中，线性调节系统112包含线性致动器，线性致动器的延伸和缩回由外围电子装置控制，该外围电子装置包含功率切换电路或伺服电动机控制器，从而使线性调节系统将载荷界面移动到多个功能位置中的功能位置，使得响应于由装置控制器模块292提供的阶段功能指令，线性调节系统固定载荷界面。
在一些实施例中，计算机系统250存储用于确定骨载荷的指令，其基于在线性调节系统上测量的力，或施加在载荷界面上的力，其由线性调节系统上的测量的力计算得到。
在一些实施例中，计算机系统250存储用于在显示器(例如图2c的814/816)上提供可供件的指令，其允许用户选择用于载荷界面的多个功能位置中的功能位置。此外，响应于用户与可供件的交互，装置控制器模块292将阶段功能指令发送到线性调节系统112
在一些实施例中，显示器模块296显示在载荷界面106的多个功能位置中的当前功能位置。
在一些实施例中，显示器模块296提供与由线性调节系统固定的锻炼设备的当前会话中的用户当前力输出同以下任一项的数值或图形比较：(i)在用户与锻炼设备当前会话之前由相同用户在与锻炼设备会话中即时产生的力的大小，(ii)在用户实现最高力的与锻炼设备的先前会话中，以及(iii)用户与锻炼设备的首次持续会话。
作为另一个实例，图3示出了与胸推机304一起使用的装置102，并且该锻炼是胸推锻炼。作为另一实例，图4示出了与核心机404一起使用的装置102，并且锻炼是腹部锻炼。作为又一个实例，图5示出了与垂直推举机504一起使用的装置102，并且该锻炼是垂直推举锻炼。
参照图3，类似于图1a至图1m中的腿部推蹬机104，装置102相对于胸推机304(图3)、核心机404(图4)或垂直推举机504(图5)的放置是示例性且非排他性的。另外，类似于图1a至图1m中的腿部推蹬机104，装置102可以放置在任何适当的位置并且连接到胸推机304、核心机404或垂直推举机504的不同部件。在一些实施例中，装置102代替如图2和图3所示的锻炼设备中的液压缸或的重量叠块。在一些实施例中，装置102用作刚性梁以固定图4中所示的锻炼设备的载荷界面106的杠杆臂或可动元件。
在一些实施例中，锻炼设备是可调节缆绳机，并且锻炼是单臂缆绳划拉、v型抓握缆绳划拉、紧握横向下拉、跪式横向下拉，面向外部旋转拉、站式旋转削、缆绳卷腹、半跪式旋转削、缆绳过头三头肌延伸、单臂缆绳横向抬高、30度横向下拉、绳索下压、90度缆绳外部旋转、背后单臂缆绳卷曲、丧式旋转削、缆绳外部旋转、跪式稳定反向削、缆绳核心推压、直臂下拉、缆绳下压、站式缆绳套头、坐式缆绳划拉、半跪式稳定削、单臂缆绳胸推、站式侧卷腹、面向拉动、缆绳前部抬高、跪式斜拉缆绳卷腹或反向抓握。
载荷界面106可以采取各种形式。例如，载荷界面106包括一个或多个腿蹬板106，如图1a至图1m所示。如图3所示的一个或多个胸推载荷界面306、如图3所示的一个或多个核心拉动载荷界面306或者如图5所示的一个或多个垂直推举载荷界面506。
在一些实施例中，装置102进一步包括相关机构，该相关机构将线性调节系统上的测量的力与锻炼中施加在载荷界面上的实际力相关联。在一些实施例中，相关机构包括但不限于表格、图表、曲线或多项式，其中两个操作变量是：(i)由传感器114检测到的力的量；和(ii)线性调节系统112的位置。在一个实施例中，相关机构包括用于锻炼设备的预定主表格，诸如图9中所示的预定主表格808。预定主表格808包括由传感器测量的一组力，以及对于多个功能位置中的每个功能位置以及多个测量的重力中的每个测量的力施加在载荷界面上的相应的实际力。在一些实施例中，相关机构嵌入在传感器114中。例如，在一些实施例中，主表格808将具有多个单元，每个单元通过以下标引：(i)传感器上的测量的力；和(ii)功能位置。此外，单元具有一个值，该值表示给定指数(i)和(ii)的实际力。
现参照图6至图8，其描绘了根据本发明的一些实施例的装置102的示例性线性调节系统。应该理解，这些实施例是示例性而非限制性的。可以使用其它系统、机构或结构，只要这些系统、机构或结构便于调节锻炼设备的载荷界面并且将锻炼设备的载荷界面锁定在载荷界面的功能范围内的不同功能位置处。
如图6所示，在一些实施例中，线性调节系统是线性致动器502。线性致动器502包括固定部分504以及与固定部分轴向对齐的可延伸部分506。可延伸部分506可相对于固定部分504在线性致动器502的纵向方向上移动。在一个实施例中，固定部分504和可延伸部分506是同心的。在另一个实施例中，固定部分504和可延伸部分506是同心的并且具有基本相同的形状的横截面。在一些实施例中，可延伸部分具有比固定部分小的标称直径。在一个实施例中，固定部分是中空的并且可延伸部分可滑动地设置在固定部分中。
线性致动器502还包括锁定机构508，以将可延伸部分相对于固定部分锁定在选定位置。锁定机构508被电气地、气动地、液压地或机械地启动。
在一些实施例中，装置102包括一个或多个连接器。例如，图6示出了装置102包括第一连接器510和第二连接器512。第一连接器510设置在线性调节系统(例如线性致动器502)的第一端或第二端处以固定地连接具有载荷界面的线性调节系统的一端或锻炼设备的框架。作为说明，图5示出了设置在线性调节系统的第二端118处的第一连接器510，图1a至图1m示出了设置在线性调节系统的第一端116处的第一连接器。第二连接器512设置在传感器114的第二侧122上，用于将传感器114的第二侧122与锻炼设备的载荷界面或框架固定地连接。在一些实施例中，第一连接器510和/或第二连接器512是柄脚、u形夹、夹具、紧固件、销、螺钉、螺栓、环或类似物。在一些实施例中，装置102还包括设置在线性调节系统和传感器之间的第三连接器514。第三连接器514将线性调节系统的另一端固定地连接到传感器114的第一侧120。
返回参照图1a至图5，在一些实施例中，通过将线性调节的第一端连接到锻炼设备中的一个或多个部件，其从载荷界面106或框架108延伸，实现将线性调节系统112的第一端116连接到载荷界面106或框架108。图1a至图5示出了通过从载荷界面106或框架108延伸的锻炼装置中的一个或多个板和/或杆(例如140、142、410、510)的连接。类似地，在一些实施例中，通过将传感器114的第二侧122连接到从载荷界面或框架延伸的锻炼设备中的一个或多个部件，实现将传感器114的第二侧122连接到载荷界面或框架。例如，图3至图5示出了通过从载荷界面或框架延伸的锻炼设备中的一个或多个杆或板(例如308、408、508)的连接。
参照图7，在一些实施例中，线性调节系统是曲柄驱动的机械系统702。类似于线性驱动器502，曲柄驱动的机械系统702包括固定部分704以及与固定部分704轴向对齐的可延伸部分706。可延伸部分706可相对于固定部分704在曲柄驱动机械系统702的纵向方向上移动。在一个实施例中，固定部分704是中空的并且可延伸部分可滑动地设置在固定部分中。
从动机械系统702还包括锁定机构708，以将可延伸部分706锁定在相对于固定部分704的选定位置处。在一些实施例中，锁定机构708包括手柄、旋钮、拨盘或类似物710，用于沿着线性调节系统的纵向方向相对于固定部分704手动地移动可延伸部分706，从而调节曲柄驱动的机械系统702的长度。
参照图8，在一些实施例中，线性调节系统是手动可调节销系统850。类似于线性致动器502和曲柄驱动的机械系统702，手动可调节销系统850包括固定部分852以及与固定部分轴向对齐的可延伸部分856。可延伸部分856可沿手动可调节销系统850的纵向方向相对于固定部分852移动。在一个实施例中，固定部分852是中空的并且可延伸部分856可滑动地设置在固定部分852中。
在一些实施例中，手动可调节销系统850还包括锁定机构，以将可延伸部分856相对于固定部分852锁定在选定位置。锁定机构包括形成在固定部分856的壁上的孔860，以及形成在可延伸部分856的壁上且在线性调节系统的纵向方向上彼此间隔开的多个孔862。锁定机构还包括紧固件864，紧固件864配置为与固定部分852上的孔860以及可延伸部分856上的多个孔862中的任何一个接合，以将可延伸部分856相对于固定部分852锁定。
作为说明，图8示出了在固定部分上形成的一个基本上圆形的孔以及在可延伸部分上的七个基本上圆形的孔。应该理解，固定部分和可延伸部分上的孔的构造(例如固定部分或可延伸部分上的孔的尺寸、形状、孔的数量和孔的位置)可以容易地改变。例如，固定部分和可延伸部分上的孔可以具有圆形、椭圆形、正方形、多边形、细长或各种尺寸的任何合适的形状。作为另一个实例，固定部分可以形成有多于一个的孔。
在一些实施例中，线性调节系统(例如线性致动器502、曲柄驱动的机械系统602或手动可调节销系统702)具有5厘米至1200厘米、10厘米至1000厘米、或30厘米至500厘米的长度。可以理解的是，这个范围将取决于锻炼机的特征。
在一些实施例中，线性调节系统(例如线性致动器502、曲柄驱动的机械系统702或手动可调节销系统850)配置为使得线性调节系统的长度以及由此装置的长度102可连续调节。在一些实施例中，线性调节系统配置为使得线性调节系统的长度以及装置的长度可以以增量的量递增地调节。在一些实施例中，增量的量介于0.3英寸与0.5英寸之间、0.5英寸与1.0英寸之间、1.0英寸与1.5英寸之间、1.5英寸与2.0英寸之间、2.0英寸与2.5英寸之间、2.5英寸与3.0英寸之间、3.0英寸与3.5英寸之间、3.5英寸与4.0英寸之间、4.0英寸与4.5英寸之间、或4.5英寸与5.0英寸之间、或其si等效量。在一些实施例中，增量的量为固定量，其介于在1厘米与2厘米之间、2厘米与3厘米之间、3厘米与4厘米之间、4厘米与5厘米之间、5厘米与6厘米之间、6厘米与7厘米之间、7厘米与8厘米之间、8厘米与9厘米之间、9厘米与10厘米之间、或10厘米与11厘米之间。
现转到图9，其中描绘了图示根据本发明的一些实施例的装置102的传感器114的示意图。如图所示，在一些实施例中，传感器114包括载荷单元902，载荷单元902根据施加在线性调节系统上的力输出模拟信号。在一个实施例中，载荷单元902包括应变仪载荷单元。在一些实施例中，传感器114还包括将模拟信号转换为数字信号的电子电路904。在一些实施例中，传感器114还包括输出数字信号的端口。在一些实施例中，电子电路将模拟信号转换为usb兼容的数字信号，并且端口是usb端口。
在一些实施例中，相关机构包括主表格，以将线性调节系统上的测量的力与由锻炼施加在载荷界面上的实际的力相关联。主表格为锻炼设备或各种锻炼设备预先确定。在一些实施例中，诸如主表格908的主表格被存储或嵌入在传感器114中，如图9所示。在一些实施例中，预定主表格908包括一组由传感器114测量的力以及用于多个功能位置中的每个功能位置和用于多个重量中的每个重量施加在载荷界面上的相应的力。
在一些实施例中，在预定主表格908中，载荷界面的多个功能位置对应于装置的长度或线性调节系统的长度，固定增量的量在0.3英寸与0.5英寸之间、0.5英寸与1.0英寸之间、1.0英寸与1.5英寸之间、1.5英寸与2.0英寸之间、2.0英寸与2.5英寸之间、2.5英寸与3.0英寸之间、3.0英寸与3.5英寸之间、3.5英寸与4.0英寸之间、4.0英寸与4.5英寸、或4.5英寸与5.0英寸之间。
在一些实施例中，在预定的主表格908中，多个重量中的重量增量是变化的。在一些实施例中，在预定主表格908中，多个重量中的重量增量介于1磅与5磅之间、5磅与10磅之间、10磅与20磅之间、20磅与30磅之间、30磅与40磅之间、或40磅与50磅之间。在一些实施例中，在预定主表格908中，多个重量中的重量增量介于1千克与5千克之间、5千克与10千克之间、10千克与20千克之间、20千克与30千克之间、30千克与40千克之间、或40千克与50千克之间。
在一些实施例中，传感器114进一步包括处理器910，其使用预定的主表格908以基于由锻炼者施加在线性调节系统上的力和载荷界面的功能位置来确定施加在载荷界面上的力。
在一些实施例中，传感器114电连接或无线连接到电子装置912。传感器114向电子装置912输出线性调节系统上的测量的力、施加在锻炼设备的载荷界面上的力、或者二者。在一些实施例中，电子装置912是显示器、智能手机、计算机、服务器、接收器或其它电子装置和系统。作为说明，图1e示出经由电缆134连接到电子装置136(例如显示器、监视器或屏幕)的传感器114。在一些实施例中，电子装置执行以下中的一个或多个：(i)在线性调节系统上显示测量的力、施加在载荷界面上的力、或这两种力，以及(ii)基于线性调节系统上测量的力和施加在载荷界面上的力中的一个或多个来确定骨载荷。这里使用的术语“骨载荷”是指最佳功能位置和在最佳功能位置施加的最高可能载荷。
在一些实施例中，其中线性调节机构被电控制，诸如其中线性调节系统是线性致动器的实施例，要求保护的本发明包括系统，诸如图10中的系统，其提供对如图2a、2b、3、4、5所示的致动器502。在一些实施例中，控制系统包括微控制器、处理器、芯片上系统或计算机1020，其使用模拟或数字输出引脚1022来直接调节电流，以启动或停用一个或多个电控功率切换机构1024，其包括机电继电器、固态继电器、mosfets、h桥mosfet、功率晶体管、达林顿晶体管、晶闸管或前述或类似装置的任意组合。在一些实施例中，用于调制功率切换部件1024的信号输出1022显示出限流电阻器1026以保护处理器1020的数字或模拟输出免受过度的电流消耗。
在本发明的一些实施例中，线性调节机构是线性致动器502，致动器具有集成在其中的电位计1028，以便提供指示其延伸程度的模拟信号。在一些实施例中，处理器1020接受来自电位计的模拟输入1030以允许对致动器502的位置进行适当的调节和显示。一些实施例并入该信号的硬件滤波，诸如通过一阶低通滤波器1032或任何类似功能的硬件信号调节技术。
在一些实施例中，处理器1020是嵌入式计算机或复杂的微控制器，其能够管理致动器移动、读取载荷单元传感器输出、将所需数据显示到屏幕、以及接受来自用户经由触摸屏、硬件按钮等等的命令。
在一些实施例中，处理器1020是低功率微控制器，其作为主电子装置(诸如图2b中所示的812)的从装置或外围装置进行操作。在一些实施例中，图10中所示的处理器1020通过电缆连接到主装置。在其它实施例中，处理器1020连接到或并入无线收发器1034，其使用蓝牙、rf、wifi或类似的无线协议来与主装置通信。在一些实施例中，主装置是健身器的组成部分，并且在一些实施例中，它可以是属于用户并且仅临时配对对并用于控制健身器的多用途电子装置，诸如平板电脑、智能手机或膝上型计算机处理器1020。在一些实施例中，处理器1020控制致动器并接受由力传感器产生的数字或模拟信号。在一些实施例中，处理器1020放大、过滤或翻译来自力传感器的信号并将其提供给主电子装置。
在一些实施例中，除了图10中描述的致动器502及其电位计1028之外的整个电路存储在图2b中所示的嵌入式电子件外壳516中。
引用的参考文献以及可选的实施例
本文引用的所有参考文献的全部内容以及出于所有目的通过引用并入本文，其程度如同每件单独的出版物或专利或专利申请被具体地和单独地指出而为所有目的通过引用整体并入。
本发明可以实现为计算机程序产品，其包含嵌入在非瞬时计算机可读存储介质中的计算机程序机制。例如，计算机程序产品可以含有图2d中所示的程序模块。这些程序模块可以存储在cd-rom、dvd、磁盘存储产品或任何其它非瞬时计算机可读数据或程序存储产品中。
对于本领域技术人员而言显而易见的是，可以在不脱离其精神和范围的情况下对本发明进行许多修改和变化。这里描述的具体实施例仅通过实例提供。选择和描述实施例是为了最好地解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其它技术人员能够最佳地利用本发明和具有适合于预期的特定用途的各种修改的各种实施例。本发明仅由所附权利要求的条款以及这些权利要求的等同物的全部范围来限制。