0表示了在锻炼期间电机1产生的力。它包含两个阶段:一高阶段31，在此期间曲线是一个在门限值27水平上的常量，和一低阶段，在此期间曲线采用门限值27水平的加速曲线的形式。实际上，在测量出的加速度为正时，用户承受了对应门限值27的载荷力，也就是说，在把手操作的高阶段31期间，把手靠近它的高位23。然而，当加速度为负时，用户承受了一个附加的惯性力，惯性力面向载荷力的相同方向，也就是说，在低阶段29期间，当把手抵达低位24时，用户的降低下降速度并随后在把手上朝着高位23加速进行拉伸动作。这个低位对应于阶段30，在此阶段期间加速度是负的。这样，当他或她抵达低位并想要再次提升把手至高位时，用户承受了一个附加的人工惯性，也就是说，此刻他或她的肌肉压力处于最大紧张状态。因而，锻炼器械使产生一个附加压力成为了可能，压力以用户移动相反的方向进行。
[0105]为了实施第二锻炼，计算模块12使用了一个比例系数k，由以下等式决定:
[0106]If γ>0, k = 0 (5)
[0107]If γ <0, k = +k0, 1.e k>0 (6)
[0108]其中k。是一个预设的正常数。
[0109]之前描述的锻炼以实例进行说明。特别的，计算模块可以多种方式控制比例系数ko例如，计算模块可根据把手的位置或速度改变比例系数。因而，在一个例子中，当把手抵达某一位置时，锻炼器械产生了附加惯性分量。在另一个锻炼器械中，当速度在一个特别方向时，附加惯性分量被添加了。这样，大批的用于肌肉开发的有利的锻炼被产生了。这尤其使当用户位于特别位置时，使他们的肌肉承受更紧张的压力成为了可能。
[0110]在图1中显示的一个不同的设备中，电机轴2连接至一减速装置，减速装置具有一减速比r。减速器的存在使在减少电机尺寸的同时，产生相对良好的力成为了可能，其中减少电机尺寸用于使设备小型化。滑轮3被固定在减速器的输出轴上。在此例子中，减速器的存在极大的增加1施加至把手6的电机1的运动件的真实惯性。通过从减速器的旋转部分施加的惯性，设备的真实惯性也被增加了。电机的惯性和施加在减速器Jtot输出上的惯性可以被写为:
[0111]Jtot= J red+r2Jmot ⑵
[0112]并带有减速器惯性J?d和电机真实惯性JMt。因而，如果减速比r很高，系统的真实惯性被极大的增加了。因而，负比例因子k的使用使补偿减速器导入的全部或部分的惯性成为了可能。此补偿在被测量产生人造惯性力的加速度是电机轴2的加速度，并使之更精确，以便此测量考虑了减速器的效果，此效果包含通过比率r增加了在电机轴2上相对于施加在把手6上的加速度。
[0113]图1和图2的非常简单的锻炼器械以实例说明，但是本发明并不仅限于此类型的锻炼器械。尤其是，本发明可适用于任何类型的锻炼器械，用于身体的任何部位。作为一个例子，本发明可用于形成一划船器械设备，健身脚踏车设备或举杆类型。
[0114]参考图7，一个锻炼器械50，用于以拉或推的方式锻炼手臂肌肉，其中根据本发明的控制方法可以被实施。
[0115]设备50包含两个两个杆53，杆可以被用户前后交替移动。每个杆53连接至一个电机54，电机被控制设备55控制。根据一个实施例，电机54以如此方式控制，以至于产生一个如图4所示的曲线33。为了简化的目的，杆的旋转运动约为沿着轴X的线性移动。
[0116]因而，图4表示了对抗图7中用户的锻炼器械的工作量。曲线33表示了电机产生的力，并表示了同加速曲线30成比例的值。假定一个用户在杆53上执行了加压动作，以便测量的位置和加速度同图3中的相等，这里轴X替代了轴z。在此锻炼类型中，控制设备55提交了一个控制信号至电机54，电机并没有导入任何负载分量。电机54只产生了一个人造惯性分量。因而，用户承受的压力桶加速度成比例，并且因而对应了在没有负载情况下的模拟的惯性，惯性大于设备的真实惯性。
[0117]具有人工惯性而不具有附加负载的压力类型也在腿部肌肉锻炼器械中是有利的。实际上，电机以此方式控制产生的肌肉压力基本上对应于一个跑步者在一水平地形上对抗移动需要的肌肉压力。这样的锻炼如图10所示。
[0118]图10中，跑步者34最初在轴X的方向上高速奔跑，如图所示具有速度矢量35。在锻炼的末端，跑步者34以轴X相反的方向上高速奔跑，如图所示具有速度矢量36。在此锻炼期间，跑步者34因而具有减缓他或她的移动以便停止，停止例如发生在点x0，并随后以其它方向再次加速。跑步者34的肌肉因而在锻炼期间基本被压缩了，以客服跑步者自身面向轴X的惯性。既然重力与移动相垂直，在此练习中没有产生任何特别的肌肉压力，也就是说，此练习指定的肌肉压力为纯惯性压力。设计为产生此类型的压力的锻炼器械是更有利的，当此方向的反转在球类运动中是非常普遍时，例如橄榄球或足球。
[0119]类似的，一个与此人工摩擦力相关的带有恒定负载的控制程序使产生一个肌肉压力成为了可能，此肌肉压力类似于在一个斜面上完成相同的锻炼。
[0120]一个设备，它使模拟一个附加的粘性摩擦力成为了可能，并在下面进行介绍。此设备类似于图7中描述的设备，并包含一个同图2中描述的控制系统的微处理器20相同结构的微处理器。这里电机施加的力包含3个分量。前两个分量对应于上面描述的负载分量和惯性分量。第三个分量是一个粘性摩擦分量。因而:
[0121]F^F^+F.+F^ (8)
[0122]其中对应于粘性摩擦分量的力Ffv，根据比例系数k2和把手的速度V定义:
[0123]Ffv= k 2X V (9)
[0124]速度v通过计算机模块12使用一个速度信号定义，速度信号通过连接16传递给计算机模块12。
[0125]因而，当用户以一个方向位移杆，电机在杆上产生一个扭矩，扭矩处理包含惯性分量之外，还包含等比例于杆的位移速度的粘性摩擦分量。此粘性摩擦分量引起了一个附加压力，附加压力与用户的移动方向相反。以此方式，设备模拟了粘性摩擦，粘性摩擦可以通过一个器械产生，器械包含了一个尾翅系统。
[0126]系数匕可以是一个常量，存储于微处理器20中。同惯性分量方式相同，计算机模块12可以多种方法控制比例系数k2。例如，计算机模块可根据把手的位置改变比例系数k2。
[0127]参考图8和图9，它们描述了另一个锻炼器械60，器械使用了一个电机。器械60具有同重量器械类似的形式，重量器械被称为深蹲机。然而，它可以提供另一个更宽范围的肌肉压力。
[0128]此器械的结构包含一个金属底座61，底座放于地面上，如图8的横截面所示，以及一个引导柱62，垂直固定在底座61上。底座61的上表面包含一个平台68，用于容纳一个训练者，例如如虚线所示的在一个站立位置。一个方盒63，安装在柱62上，通过引导装置(未显不)滑动，以便沿着柱62垂直移动。根据一个实施例，方盒63是一个四方结构，完全的环绕柱62，每侧都有一个方截面。方盒63承载了抓杆69，抓杆越过平台68并用于抓住训练者，例如依据不同的锻炼，抓住他或她的肩膀，手臂或腿部。
[0129]一个传输带64，安装在柱62上，并且在一个惰轮65和一个主动滑轮66之间延伸，其中惰轮安装用于围绕柱65的顶部旋转，主动滑轮安装用于围绕垂直于柱62的底座旋转。带64为一个齿传动带，执行一个在滑轮65和66之间的一个封闭循环相互移动，以便无滑动的连接主动滑轮66。方盒63牢固的附着在带64的两个分支的其中之一上，例如通过铆钉67或其它紧固装置，以便它也无滑动的连接主动滑轮66。任何滑轮66的旋转会导致方块63的垂直移动。优选的，带64由一个AT10类型的齿传动带构成，它的两段固定在方块63上，以便关闭方块63的循环。
[0130]一个电机装置70，安装在底座61内，并通过一个减速器71连接主动滑轮66。特别的，减速器71包含一个输入轴，输入轴无滑动的连接电机装置的电机轴，它在图90中有更详细的描述，以及一个输出轴73，输出轴承载了主动滑轮66。减速器71产生一个减速比例r，r位于轴72的旋转速度wl和轴73的旋转速度w2之间。根据一些实施例，减速比例r在3至100之间选择，优选的在5至30之间选择。
[0131]器械60也包含一个控制台74，它可以牢固的附着在底座61上或单独设置。此外，一个电源线缆75，从底座61中退出，并连接电网。器械60并不需要一个优越的电影，并且因而可以由一个日常的家庭网络供电。
[0132]图9表示了更特别的电机装置70和它的控制单元80，它也安装在底座6中。电机装置70包含一个电机76，例如是一个自驱动同步电机，以及一个电流调节器77，用于控制送至电机76的电流78。
[0133]应当想起，自驱动同步电机展示了一个恒定的转子磁通。磁通由安装在转子内的一个永磁体或线圈产生，而可变的定子磁通由一个三相线圈产生，它使全向成为了可能。电机的电子控制包含控制电流波的相位，以便产生一个总是比磁场领先90°的旋转场，因此用于最大扭矩。在这些情况下，电机杆2上的电机扭矩同定子电流成正比。此电流通过控制单元80借助电流调节器77进行实时的精确控制。
[0134]为此，控制单元80包含一个低阶控制器81，例如为FPGA类型，它从电机轴2的位置编码器84上接收位置信号83，从位置信号83中执行实时计算，以确定位置的瞬时值，电机轴2的速度和加速度。位置编码器84为，例如一个光学设备，用于根据已知技术提供两个正交方波信号。
[0135]高阶控制器82包含一个存储器和一个处理器，并基于低阶控制器81实时提供的信息执行复杂的控制程序。可能的控制程序已经在图3至图6中进行描述。
[0136]控制台74通过一个TCP/IP链路85，有线或无线的，连接至高阶控制器82，并包含一个接口，接口使训练者或他或她的训练员选择事先记录的锻炼程序或精确和以个性化的方式设置这个程序的参数。在表示的例子中，接口是一个触摸屏86，包含一个指针87，用于依照预设的规模，例如0至3000N，设置负载值，以及一个