健身器械的控制的制作方法
【专利说明】健身器械的控制
[0001]本发明涉及健身器械领域，尤其涉及电动机传动的器械领域，用于促进和重构用户的肌肉组织，并特别用于用户的运动训练或用于肌肉的再锻炼。
[0002]在所有的肌肉健身器械中，特别的有重量器械和惯性器械。
[0003]重量器械依据重量的原理运行，重量由铸铁或其它材料组成，用户可以通过在铸铁块的重量上施加一个反向力，使它移动。这类器械尤其是按压的，自由重量的，负载引导的器械等。
[0004]惯性器械运行的方式有所不同。它们，例如在于设置一盘铸铁，围绕一个转轴移动。用户因此必须施加一个充足的力，以克服器械的惯性。一些器械以设置一个与翅片系统运动的流体的原理运行。虽然设置运动的流体具有惯性，在这些器械中用户必须主要克服流体导致的粘性摩擦。其它的器械使用涡流系统的原理，以产生这些粘性摩擦。这些产生粘性摩擦的器械通常是划船器械或健身脚踏车类型。干摩擦器械也是存在的。以此方式，某些健身脚踏车通过干摩擦在惯性轮上设置了一个旋转带。
[0005]专利EP-A1-2255851描述了一个肌肉训练装置，适合于通过一个电力传动装置的移动力矩使用户遭受负载。它包含速度检测装置和根据速度产生的一个特征负载曲线。在图7的一个实施例中，使用了两个不同的等张负载，一方面在同轴的运动方向以高于第一速度门限的速度移动，另一方面在偏心的运动方向以高于第二速度门限的速度移动。两个等张负载间的转变根据一个仿射函数的位移速度进行。由于负载的增加被成比例的应用于被检测速度，用户的移动不必超出设定的速度门限，以便程序化的等张负载不必在移动中被应用。
[0006]根据一个实施例，本发明提供一个控制方法，用于在一个训练器械中控制一个电力传动装置，包含一个负载部件，用于依靠用户的力量而位移，并连接至电力传动装置的一个运动件，控制方法包括:
[0007]根据负载部件在第一方向的位移，提供一个第一负载设定值，
[0008]根据负载部件在第二方向的位移，提供一个第二负载设定值，其中第二方向与第一方向相反，以及
[0009]为响应负载部件在第一方向和第二方向间位移的反转，提供在一个时间间隔内从第一负载设定值至第二负载设定值渐进变化的一个过渡负载设定值。
[0010]根据一个实施例，方法进一步包括:
[0011]在检测到移动反转时，检测电力传动装置的运动件的初始位置，或者是负载部件的初始位置，
[0012]计算一个转变末端位置，转变末端位置显示了一个相对于初始位置的在第二方向上的偏差，
[0013]以电力传动装置的运动件的位置的单调函数的形式，或以负载部件的位置的单调函数的形式，提供过渡负载设定值，所述单调函数在初始位置和转变末端位置之间从第一负载设定值向第二负载设定值变化。
[0014]根据一个实施例，过渡负载设定值以位移的每单位移动的比率变化，它是一个从第一负载设定值至第二负载设定值之间的常量，单调函数是一个仿射函数。根据另一个实施例，单调函数可具有其它形式，例如为一个多项函数，一个指数函数，一个三角函数，等。
[0015]根据一个实施例，转变末端位置和初始位置间的偏差是一个预设的常量。
[0016]根据一个实施例，负载部件的转变末端位置和负载部件的初始位置间的偏差为2mm至200_之间，优选的为20_至100_之间。
[0017]在实施例中，转变末端位置和初始位置间的偏差根据一个或多个参数计算，例如，根据在移动期间的负载部件的平均速度计算，或根据第一负载设定值和第二负载设定值之间的差值计算。根据一个实施例，转变末端位置和初始位置间的偏差是负载部件的平均速度的递增函数。因而，即使在很快速的锻炼中，过渡负载设定值涉及的时间间隔不会冒着被缩短至某点的危险，在这点上用户会感到不适，例如有一种压紧的感觉。
[0018]根据一个实施例，方法还包括:
[0019]检测负载部件或电子传动装置的运动件的瞬时速度，以及
[0020]检测第一方向和第二方向之间的负载部件的位移的反转，反转用于响应被检测速度的符号的改变。
[0021 ] 根据一个实施例，方法还包括:
[0022]检测负载部件或电力传动装置的运动件随时间推移的瞬时位置，
[0023]检测负载部件或电力传动装置的运动件在第一方向的极限位置。
[0024]检测在检测到的瞬时位置和极限位置间的第二方向的偏差，以及
[0025]当第二方向内的偏差超出了一个预设的反转门限时，检测第一方向和第二方向间的负载部件的位移的反转。
[0026]根据一个实施例，反转门限是一个预设的常量。优选的，反转门限值选择为满足两个互相矛盾的对象，也就是在没有错误检测和工件的情况下允许可靠检测，并允许一个对用户来说快速，并且很少或几乎感觉不到的响应时间。
[0027]根据一个实施例，反转门限在2mm至200mm之间，优选的为20mm至100mm之间。
[0028]在实施例中，反转门限根据一个或多个参数计算，例如，根据在移动期间的负载部件的平均速度计算。根据一个实施例，反转门限是负载部件的平均速度的递减函数。因而，反转检测可以以高度响应的方式进行，并且即使在一个很快速的锻炼中，没有用户可感受到的延迟。
[0029]根据一个实施例，方法还包括:
[0030]为响应负载部件在第二方向和第一方向间位移的一个第二反转检测，提供在一个第二时间间隔内从第二负载设定值至第一负载设定值渐进变化的一个第二过渡负载设定值。
[0031 ] 根据一个实施例，方法还包括:
[0032]在检测到移动的第二反转时，检测电力传动装置的运动件或者是负载部件的第二初始位置，
[0033]计算一个第二转变末端位置，第二转变末端位置显示了一个相对于第二初始位置的在第一方向上的偏差，
[0034]以电力传动装置的运动件的位置的单调函数的形式，或以负载部件的位置的单调函数的形式，提供第二过渡负载设定值，所述单调函数在第二初始位置和第二转变末端位置之间从第二负载设定值向第一负载设定值变化。依据在两个反转方向上，是否致力于电力传动装置的对称或非对称的行为，此第二负载设定值可以以相同的方式或不同于第一负载设定值的方式计算。
[0035]根据一个实施例，方法还包括:
[0036]根据在每个连续瞬间的负载设定值，计算在负载部件的位移期间，在所述连续瞬间的由电子传动装置施加的力，以及
[0037]产生一个控制信号，以控制电子传动装置，以便电子传动装置施加的力响应控制信号，控制信号对应于将要施加的计算出的力。
[0038]根据一个实施例，施加的力由负载设定值的总和计算，负载设定值由每个所述连续瞬间提供，每个所述连续瞬间带有至少一个附加值，附加值从惯性力的值，弹力的值和粘性力的值中选择，其中惯性力的值与电力传动装置的运动件或负载部件的瞬时加速度成正比，弹力的值与参考位置和电力传动装置的运动件或负载部件的测量的瞬时位置之间的偏差成正比，粘性力的值与电力传动装置的运动件或负载部件的测量的瞬时速度成正比。
[0039]根据一个实施例，本发明也提供一个锻炼器械，包括:
[0040]一个负载部件，用于由用户的力进行位移，
[0041]—个电力传动装置，包括一个运动件，负载部件连接运动件，
[0042]—个计算机，用于根据负载设定值，计算在负载部件位移期间，在连续瞬间的电力传动装置施加的力，其中负载设定值由每个所述连续瞬间提供，计算机也用于根据计算出的施加的力，产生一个电力传动装置的控制信号，其中计算机用于:
[0043]根据负载部件在第一方向的位移，提供一个第一负载设定值，
[0044]根据负载部件在第二方向的位移，提供一个第二负载设定值，其中第二方向与第一方向相反，以及
[0045]为响应负载部件在第一方向和第二方向间位移的反转，提供在一个时间间隔内从第一负载设定值至第二负载设定值渐进变化的一个过渡负载设定值。
[0046]根据一个实施例，负载部件包括一个把手，用于被用户举在手中，以便用户施加力，把手具有一控制元件，控制元件可以被用户开动，以控制计算机的功能。
[0047]凭借这些特征，把手即可以作为柄，以让用户施加肌肉力量，也可作为远程控制，用于锻炼器械的某些功能，例如设置负载或惯性，或选择工作程序。根据一个实施例，把手具有一个“弹簧”按钮或杆，用于产生一个积极的安全功能，例如通过引起致动器的电源被切断，使按钮或杆被释放。根据一个实施例，把手上的控制元件控制一个功能，用于在移动反转时改变负载，这意味着在移动的反转被检测到时，只有在按钮或杆处于开动状态时，两个负载设定值之间的转变才会被触发。否则，负载设定值在移动的反转发生时保持不变。
[0048]根据一个实施例，负载部件和运动件之间的链路包括一个减速装置，用与减缓电动机的力。通常，这样一个减速器对驱动负载部件的用户产生一个附加的真实惯性。根据一个实施例，由电子传动装置施加的人造惯性力可以补偿所有或部分的由减速器产生的附加的真实惯性。
[0049]根据一个实施例，电子传动装置是一个直线电机。根据一个实施例，电子传动装置是一个旋转电机，其中运动件包括一个旋转电机的转子。
[0050]根据一个实施例，加速传感器包括:
[0051]一个位置编码器，连接运动件，用于测量运动件位置，位置编码器产生一个位置信号，分流元件，适合于分流位置信号，以决定运动件的加速度。
[0052]根据一个实施例，锻炼器械从以下组中选择，组中包括划船器械，健身脚踏车，举杆及引导的负载器械。
[0053]根据一个实施例，负载部件可以在垂直方向位移，并且计算机可以计算在缺乏用户施力的情况下，施加的力，以便电子传动装置施加的力包括一个默认的负载力，负载力补偿了一个负载部件的特定重量，而不会在缺乏用户施力的情况下，引起负载部件任何的无意识的