中心稳定跑步训练系统和设备 |
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| 申请号 | CN201080006980.6 | 申请日 | 2010-02-08 | 公开(公告)号 | CN102307628B | 公开(公告)日 | 2014-04-30 |
| 申请人 | 平衡体公司; | 发明人 | 乔纳森·霍夫曼; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开一种训练设备，包括能够安装在 门 口的跑步者约束装置。该装置具有大致刚性的，优选地填充式的腹部 衬垫 ，该腹部衬垫靠着并且在用户的骨盆区域前放置。一对绳索连接到腹部衬垫，每根绳索具有连接到弹性部件的相对端。每个弹性部件又连接到固定装置，固定装置可拆卸地固定到门、 门框 ，或夹在封闭的门和门框之间。用户将该装置固定在门口的适合的 位置 ，面部背离门口，并且将腹部衬垫放置在他或她的躯干上，直接 覆盖 骨盆区域，并且然后在远离门口的方向上跑步。弹性部件抵抗和限制用户远离门口的实质运动，但伸展以允许向前跑步运动。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种互动训练监测系统，包括： |
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| 说明书全文 | 中心稳定跑步训练系统和设备技术领域背景技术[0002] 已知允许人在通常狭窄空间中模拟跑步的各种装置。这些装置包括踏车(包括独立驱动的和动力驱动的)，步进平台等。此外，人们可以将弹性绳索的一端连接到固定框架或门口，将另一端环绕人的躯干缠绕以提供阻力，同时向前倾倾斜并且在适当位置跑步。 [0003] 弹性绳索类型的固定训练装置简单、价格低廉、便于运输，而且容易安装和使用。然而，这样的装置不提供任何有用的反馈给用户，并且使用极其无聊。此外，这种现有技术装置在训练过程中不舒适地限制用户并且趋向于在使用过程中打滑。 发明内容[0004] 按照本发明的互动训练监控系统包括能够安装到门口的跑步者约束装置，该跑步者约束装置包括腹部衬垫，腹部衬垫具有嵌入其中的连接到一个或多个发送器的两个或多个力/压力传感器。每个传感器感测由用户/跑步者在训练过程中靠着衬垫施加的作用力。接收器/控制器能够操作地连接到一个或多个发送器，并且能够操作以接收来自传感器的信号，并且产生与感测的作用力相关的一个或多个指示。这些指示然后发送到连接到接收器/控制器的显示器，用于显示所述指示。 [0005] 该系统可以还包括连接到约束装置的固定的可折叠框架，该可折叠框架具有用于将用户支撑在地板支撑面上的缓冲式支撑衬垫。跑步者约束装置包括细长的大致矩形腹部衬垫，该腹部衬垫具有固定到衬垫的每一端的绳索。每根绳索的另一端连接到弹性部件，弹性部件又可拆卸地连接到框架的竖直部件。优选地，约束装置进一步包括固定在框架和每根绳索之间的安全带。 [0006] 按照本发明的训练设备基本上包括跑步者约束装置。跑步者约束装置适于安装或固定到固定目标，如固定框架、门口、门、墙壁、天花板或其他固定结构。该装置具有大致刚性的，优选填充式的腹部衬垫，腹部衬垫靠着并且在用户的骨盆和腹部区域前放置。一对绳索连接到的腹部衬垫，每根绳索具有连接到弹性部件的相对端。每个弹性部件又连接到固定装置，固定装置可拆除地固定到门、门框，或夹在封闭的门和门框之间。用户例如将该设备固定在门口中适合的位置，面部背离门口，并且将腹部衬垫放置在他或她的躯干上，直接在骨盆区域上，并且然后在远离门口的方向上跑步。弹性部件抵抗和限制用户的远离门口实质运动，但伸展以允许向前跑步运动。 [0007] 该设备的另一个实施方式优选地具有第一绳索，第一绳索的一端连接到腹部衬垫的一端，第一绳索的相对端连接到弹性部件的一端。弹性部件的另一端连接到固定到固定部件的带。第二绳索的一端连接腹部衬垫的另一端，并且第二绳索的相对端连接到另一个弹性部件的一端。所述另一个弹性部件的另一端连接到在与第一带分开的位置处固定到固定部件的第二带。扩杆可以定位在第一和第二绳索之间以在使用过程中保持第一和第二绳索之间的分开关系。 [0008] 这两种设备实施方式都可以包括力/压力传感器。在这两中实施方式中，传感器在腹部衬垫中横向地间隔开，从而在使用中，一个传感器定位成邻近用户的右髋关节，且另一个传感器定位成邻近用户的左髋关节。该系统进一步优选地具有视频重播装置，视频重播装置能够操作地连接到显示器和控制器。在控制器中处理的传感器信号可以任选地控制在视频重放装置中处理的并且显示在显示装置上的视频的帧重复率，从而用户可以喜欢沿着视频显示装置上显示的模拟路径跑步。附图说明 [0009] 在考虑如下详细描述时，将更好地理解本发明，并且除上文所列目的之外的其它目的将变得明显。这样的描述参考附图，其中： [0010] 图1是根据本发明的由在适当位置跑步的人使用的跑步者约束训练系统的第一实施方式的透视图。 [0011] 图2是使用图1中所示的按照本发明的跑步者约束训练设备的另一个实施方式的人的透视图，其中训练设备固定到已经存在的门/门口。 [0012] 图3是本发明的跑步者约束训练设备的另一个实施方式的正面透视图。 [0013] 图4是其上连接图2和3中的训练设备的门口配置的部分侧视图。 [0014] 图5是其上连接图2和3中的训练设备的门口配置的可替换侧视图。 [0015] 图6是按照本发明的可调节的腹部衬垫的单独的放大正面透视图。 [0016] 图7是结合图6中所示的腹部衬垫的训练设备的侧视图。 [0017] 图8是按照本发明的具有折叠的把手的可调节的腹部衬垫的单独的透视图。 [0018] 图9是图8中的具有展开的把手的腹部衬垫的单独的视图。 具体实施方式[0019] 在下面的描述中，阐述了许多具体细节，以提供更彻底的公开。然而，对本领域技术人员是明显的，在没有这些具体的细节的情况下也可以实现所公开的技术。在某些情况下，公知的技术没有得到详细描述，以免弄混公开的技术。 [0020] 图1显示结合本发明的跑步者约束训练设备102的第一实施方式的互动跑步者约束训练系统100的透视图。这种独特的系统100包括支撑着设备102的大致L形的可折叠型框架104、照相机106、接收器/控制器108和显示器110。 [0021] 框架104包括连接到分开的侧框架部件114的缓冲式跑步者支撑垫112。支撑垫112搁在地板支撑面(未显示)上，并且提供安全的缓冲表面，跑步者可以在该缓冲表面上的适当位置站立和跑步。侧框架部件114铰接到竖直框架部件116，框架部件116又由支架118可释放地保持刚性竖直。框架104优选地可以折叠，用于储存在床下或壁橱或其他方便的场所。可选择地，训练设备102可以如在图2中所示连接到门口，从而在图2所示的实施方式中框架104将是不必要的。 [0022] 跑步者约束训练设备102的一个实施方式包括一对绳索122，每根绳索的一端固定到弹性部件124的一端。每根绳索122的另一端连接到腹部杆/衬垫126的一侧。如图1所示，每个弹性部件124的另一端125可拆卸地固定到框架104的顶部。可替换地，这个端部125可以固定到门口140，如在图2至5中所示并在下面详细解释。 [0023] 腹部杆/衬垫126为大致长方形，优选地是刚性的衬垫，优选地加有衬垫或覆盖有诸如闭孔聚合物泡沫的软质材料，为了在使用过程中舒适。如图3所示，该杆/衬垫126可以是扁平矩形板，或可以为了舒适而弯曲和成形与用户的骨盆/腹部区域在解剖学上互补。优选地，衬垫结构应该有刚性基础层，其是与用户的在上骨盆/下腹区域的高度处的身体相称或形状配合。这将允许用户在与腹部杆接触的区域中均匀地分散作用力，并且在没有压缩骨盆关节或身体的其他部分的情况下跑步，从而提供独特的、自由跑步感觉。垫126的宽度或长轴线足够长，即足够宽以使其优选地不延伸超出用户的骨盆，以使用户的臂在训练时可以自由的摆动而没有碰撞衬垫126。衬垫的高度应该足够舒适，但未高到干涉腿的运动或呼吸。一个示意性衬垫的测量尺寸为约42厘米×12厘米。衬垫126可以由木材、金属、塑料或复合材料制成，并且可以是实心或空心的。如上所述，为了舒适软垫可以集成在衬垫上。这个软垫可以是可拆卸的并且针对不同的用户可以具有不同的形状。 [0024] 在这个衬垫126上的覆盖物优选地由摩擦或防滑材料制成，以使在使用过程中，在训练期间覆盖物不从骨盆滑上或滑下用户的躯干。例如，如果用户穿宽松的棉或尼龙衣物，可以围绕用户的腰部和臀部穿着防滑材料的宽带(未显示)或包裹(如橡胶面织物带)，以结合杆/垫126的防滑表面覆盖物。 [0025] 优选地，每根绳索202通过金属环连接到附到衬垫126的任一端的环形绳索。以这种方式，由弹性部件204施加的约束力将大致垂直地而不是以不可预测的角度分布到衬垫126。这种配置有利于更准确的作用力/压力测量。 [0026] 在图3中可以很容易地看到，衬垫126可配备有一对侧把手127。用户可以在某些训练程序中握紧这些把手127。把手127可以是在衬垫126下经过或穿过衬垫126的单杆的两端，或者它们可以是可拆卸的或铰链地连接到衬垫126，从而它们可能被折叠，不挡道，以允许用户的臂部自由地摆动经过衬垫126的端部，如在图1和2中所示。 [0027] 两个或更多的传感器128和130可以嵌入衬垫126内。每个传感器128和130可以检测由使用者靠在衬垫的那部分上的身体施加的作用力/压力的波动，并且发送信号到接收器/控制器108，作用力/压力信号在接收器/控制器108处被处理用于在显示屏110上显示。 [0028] 每个压力传感器128和130优选地可以包括连接到放大器和发送器的加速度计和/或压电电阻应变计元件，用于优选地短距离无线传输(例如通过蓝牙)作用力/压力信号到接收器108。接收器108又处理作用力/压力信号，用于在显示屏110上显示。传感器128和130也可以机械地连接到在图3中所示的把手127，从而当使用这些把手时，由用户施加到把手127的作用力/压力信号被发送到接收器/控制器108。 [0029] 任选地，由如图1中虚线表示，接收器108也可以接收来自弹性部件124的应变计信号。来自弹性部件124的该应变计信号可以在接收器中被处理以使作用力与弹簧特性相关联，从而确定跑步者在训练过程中燃烧的热量。此外，接收器108可以从直接连接到使用者身体的传感器接收心率、呼吸或其他身体生理数据。 [0030] 来自传感器128和130的压力信号主要显示给跑步者，以显示在跑步者的腹部中心接触区域中的任何左右不平衡，目的在于使跑步者在训练过程中调整他或她的步幅和姿态，以保持均匀的作用力/压力分布显示。这又给予跑步者在训练期间他/她的跑步风格和/或状态的实时可视化反馈。 [0031] 显示器110还可以配置为显示跑步教程的预先录制的视频，例如，穿行乡村小路的跑步，以及显示时间、速度以及作用力和压力数据。此外，来自传感器128和130的信号由接收器/控制器108处理以计算行进的等效速度和距离。这种速度和距离信息可以与预先录制的视频一起用在控制器108中，以控制其在显示装置110上的帧重复速率，并且因此给予跑步者他或她正沿着显示装置110上的视频中显示的路径跑步的感觉。 [0032] 一种这种用于控制视频帧重复速率的控制方式在美国专利号No.6,004,243中公开，通过引用将该美国专利的全部结合在此。视频显示装置110还有其它用途。照相机106可以显示跑步者在训练期间的实时图像以及经由传感器128和130检测到的作用力的显示。当照相机106将跑步者的视频图像传送到显示装置110时，跑步者可以在显示装置上看到他或她的图像，以立即评估跑步姿势、步态等，并且监测由传感器128和130感测的显示的作用力，以争取平衡形式，并且从而提高训练过程中的身体表现。 [0033] 按照本发明的训练设备200的第二个实施方式在图2中并且分别在图3-5中显示。设备200包括衬垫126，衬垫126具有如第一实施方式100中一样的一对嵌入式传感器128和130。在这个实施方式200中，传感器128和130可以发送无线信号到如在图1中的接收器108，或者可替换地可以本地显示或存储信息在衬垫126内以供日后回顾。这个设备200还具有一对绳索202，每个绳索的一端固定到衬垫126的一端，并且另一端固定到诸如螺旋弹簧204的弹性部件的一端。每个弹性部件204的另一端或相对端连接到柔韧的但非弹性的带或皮带206。每根绳索202穿过扩杆(spreader bar)208的一端附近的孔。在跑步时扩杆208在用户/跑步者后面将绳索202保持为大致平行关系，从而保持由用户施加到衬垫126的作用力的适当分配。扩杆208的位置可以通过沿着绳索202滑动扩杆208来调整。 [0034] 将注意到，在这一点上，扩杆208是任选的，并且如果设备200在单点处(没有图示)固定在门框中可能需要扩杆208。如果使用如下所述的固定杆则可以免除扩杆208，因为固定杆210保持绳子和带子之间的适当的间距。可替换地，在用户利用设备200向后跑步的训练中可以使用扩杆208，并且腹部衬垫126靠着用户的臀部定位。在这种情况下，用户抓住扩杆208是有利的。 [0035] 如图3所示，每个皮带206的一端固定到固定杆210。皮带或带206优选地由柔韧的、非可拉伸织物制成，诸如由棉或尼龙织带制成。固定杆210可以是单个暗销杆或可以是如图3所示的阳部件212和阴部件214的伸缩组件。伸缩固定杆组件可以是弹簧装载，以使其可以配合在门口内靠着门142的背侧，或者可以拧在一起，或者可替换地在不同长度处可机械地锁定。如图4和5所示，这个固定杆210被设计以安装在关闭门142的顶部边缘后面，防止皮带206通过门口140从门142缩回。 [0036] 一对安全绳索216的一端也固定到固定杆210。这些安全绳索216具有另一端，每根安全绳索216的所述另一端都固定到一根绳索202，防止弹簧204的过度延长。这些安全绳索216可以是如图所示在弹簧204的外部，或者可替换地可以穿过每个弹簧204的长度，并连接到皮带206而不是连接到固定杆210。 [0037] 在图3-5中显示的每个可替换配置可以被用作图1所示系统100的一部分。 [0038] 用于用在系统100或设备200中的可调节腹部衬垫组件300的示意性实施方式显示在图6中的正面透视图中。衬垫组件300包括可伸缩地调节支撑支架302，支撑支架302中容纳缓冲垫306。在图示的实施方式中，支架302是拉长的大致平坦架，具有成角度或弯曲的侧边缘304，侧边缘304成形为缓冲垫306牢固地保持在其中的适当位置。可替换地，可调节支架302可以弯曲并且在解剖结构上围绕代表性用户的骨盆和腹部区域成形，如图1和2中示意地表示。 [0039] 可调节支架302优选地形成为两个部分。第一部分308可伸缩地容纳在第二部分310中。第一部分308上的侧边缘304之间的距离比第二部分310上的侧边缘304之间的距离稍小，从而第二部分上的侧面边缘304形成用于第一部分308的侧边缘的引导。支架部分308和310每个优选地由诸如模制的塑料片材的刚性材料构造或由冲压金属片制成。 [0040] 部分308和310的每个可以在形状上大致相同，除了部分308具有平行于支架302的纵轴并沿着支架302的纵轴延伸且在盘302的上侧和下侧边缘304之间对中的细长盲槽312。第二部分310具有孔，当两部分嵌套在一起时，该孔在槽312之上对中，螺栓(不可见)延伸通过槽312。这个螺栓又拧进蝶型螺母紧固件314。在蝶型螺母紧固件被拧紧时，第一和第二部分被牢固地吸在一起。应理解，显示的紧固件组件(螺栓/蝶型螺母)的类型仅仅是示意。将部分308和310可拆除地固定在一起的许多其它手段对于本领域技术人员是明显的。 [0041] 通过一起滑动第一部分308和第二部分310或者将它们拉开，可以调节支架302的长度，直到达到所需的长度。支架302的最佳长度优选地对应于用户的在骨盆上方处的髋关节宽度。例如，如果一个用户具有14英寸的臀部宽度，则支架长度应调整到大约14英寸。这样，腹部衬垫300不会延伸到用户的臀部之外，并且因而不会妨碍用户在训练过程中手臂的摆动。当设定所需长度时，蝶型螺母紧固件314被紧固以设定支架302的长度。 [0042] 当支架长度被设定时，衬垫306被切到一定长度，以紧贴地装配在支架302周围的边缘304之内。还可以通过粘合带或者互补的钩和环形织物带将衬垫306保持在支架302中的合适位置，粘合带或者互补的钩和环形织物带被胶粘地连接到支架部分308和310并且连接到衬垫306。这个衬垫306优选地是闭孔泡沫衬垫，其为用户提供一定的缓冲，还可以为在本说明书中别处描述的传感器提供安装位置或地点。 [0043] 在支架302的两端附近并邻近支架302的外部角落的是一对间隔孔316。绳索318延伸出一个孔并且穿过环320，然后返回穿过该对孔316中的另一个。绳索318在每个孔316处可以具有位于支架302内侧的打结的端部，或者它可以是穿过所述孔且穿过环320并返回的环形绳圈。 [0044] 环320可以是实心环，或者可替换地也可以是圆形钩环或开口环，允许绳索318可拆除地连接到图2中所示绳索202。应理解，绳索318执行图2中绳索腿203相同的功能。通过环320固定到绳索202的腹部衬垫组件300确保从用户传输到绳索202的作用力在训练过程中被最佳地分配。通过在绳索318上自由地滑动，支架302的角度并且因此腹杆组件300的角度与绳索202上的牵引角分开或不同，从而便于在使用中在腹部衬垫的顶部和底部之间具有相等的压力。 [0045] 可替换地，绳索318可以用刚性“D”形结构代替，环320连接到该刚性“D”形结构，使得环320沿着“D”形的弯曲部自由地滑动。这样的配置应使“D”形结构的直线部分铰接到腹部衬垫盘302的端部。仍然进一步的替代方式用“C”形刚性部件取代“D”形，该“C”形刚性部件的两端钩在支架302的上下端角处的孔中。随后，如上所示，环320明确无疑地或无障碍地沿“C”形部分上下自由滑动。这样的“C”形或“D”形结构可以由金属或塑料材料制成，并且可以铰接到支架302或安装在固定位置。 [0046] 在某些替代实施方式中，如图7中所示的绳索318以环320保持在绳索318上的固定位置处的方式固定到环320，以提供相对支架302的设定角度。在这样的布置中，环320可以用可调节连接器代替，如用装有弹簧的或弹簧式夹具，该夹具夹紧到绳索318上的一个位置以保持绳索318的固定角度或固定段长度，而不是具有滑动连接。 [0047] 绳索202、环320和绳索环路318的组件可以任选择地由Y形柔软织物或氯丁(二烯)橡胶套筒322覆盖，以尽量减少训练时对用户的手臂动作的干扰和摩擦的不适。这个套筒322可以围绕绳索202、环320和回路318通过诸如Velcro(维可牢尼龙搭扣)或其他合适的密封材料之类的钩和环材料固定在合适的位置。可替换地，套筒322可以简单地只是覆盖整个衬垫组件300的软垫织物套的延伸或者以部分。 [0048] 一个或多个力传感器也可以结合在环320中。在这样的实施方案中，该传感器可以包括压电电阻应变计，其连接到微型放大器，以提供无线信号到控制器108，如上所述。这种传感器可以直接地检测施加到连接到其上的绳索202的作用力。附加的传感器可以嵌入腹部衬垫组件300的衬垫306中，以使与身体结构和用户的努力有关的附加特性可以被监控，并传送到控制器108，用于随后的显示和/或分析。 [0049] 附加的缓冲楔子324可以连接到组件300中的衬垫306。这些楔子324可用于调整设备300与单独用户的配合。优选地，可通过连接到衬垫306和楔子324的互补表面的钩和环扣带(hook and loop fastener strip)连接这种楔子324，从而可以很容易地调整所述配合。当用户的一侧骨盆比另一侧较弱时，也可以使用这些楔子324。 [0050] 腹部衬垫组件300的进一步的实施方式显示在图8和9中。铰接的把手340可以任选择地连接到支架302的每个部分308和310的前表面或外表面。这个铰接的把手340可以被弹簧偏置到折叠位置，并且然后被锁在如9图所示的打开位置。当在某些训练方案中在合适的位置跑步时，或者向用户提供稳定的感觉，每个把手340都可以由用户抓住。此外，在在其中用户倒转他或她的位置，即，在特定的训练方案过程中面部远离腹部衬垫组件300的训练过程中，这些把手340可以用来将所述组件保持在合适的位置。此外，虽然没有明确地显示，把手340可以装配有锁扣，以将它们锁定在延伸的位置中。 [0051] 对公开的实施方式的各种修改和替换对本领域技术人员将是明显的。例如，圆形腹部杆/衬垫附件可以添加到衬垫126以方便使用装置100或200进行瑜伽练习。可利用单独的固定带206，每条固定带206具有单独的门固定器，使得固定带206可以连接到门的两侧，以改变绳索202的牵引角。这样的配置可用于控制从地面提升的量。可互换的阻力部件也可以用来与单独用户的质量和首选的训练风格匹配。如果需要维持由绳索318的部分提供到支架302的预定角度，环320可以用连接到绳索202的弹簧钩或可调节弹簧式夹具代替。 [0052] 在另一种替换中，把手340可以构造为与所示的把手不同之处在于，它们可以被更符合人体工程学成形，和/或控制装置可以集成到把手340中，以控制发送到和来自接收器/控制器108的信号，控制照相机106或改变显示器110上的选择。这些仅是示例性的变化。因此，所有这些替换、变化和修改都是要包含在随后的权利要求的和如由其限定的范围内的。 |
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