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TWI503147B - 可計算座椅高度及/或曲柄長度的運動裝置及方法 - Google Patents

可計算座椅高度及/或曲柄長度的運動裝置及方法 Download PDF

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TWI503147B
TWI503147B TW102147429A TW102147429A TWI503147B TW I503147 B TWI503147 B TW I503147B TW 102147429 A TW102147429 A TW 102147429A TW 102147429 A TW102147429 A TW 102147429A TW I503147 B TWI503147 B TW I503147B
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Description

可計算座椅高度及/或曲柄長度的運動裝置及方法
本發明係關於一種運動裝置，特別是可計算座椅位置及/或曲柄長度的運動裝置。
飛輪(flywheel)是一種用於儲存旋轉能量的旋轉裝置。飛輪本身是一種轉動轉子，具有一固定軸，而能量以「旋轉動能」的形式，儲存在轉子。飛輪具有一轉動慣量(moment of inertia)可抵抗轉速的改變。旋轉動能是正比於轉速的平方。
立式或臥式等各種形式的飛輪腳踏車，利用飛輪模擬騎腳踏車時的阻力，以訓練使用者的肌力和心肺功能。然而，對於一些膝關節活動度受限的病人，使用腳踏車時，如果座椅位置或曲柄長度調整不當，可能在調整或使用過程中，感到疼痛，甚至受傷。
本發明係關於一種運動裝置，特別是可自動調整座椅位置及/或曲柄長度的運動裝置。
根據本發明一實施例，一種運動裝置包含一飛輪、一座椅、一驅動組驅動該飛輪、以及一計算模組。該驅動組包含一轉動輪，一連動件、兩曲柄、左右兩踏板，該連動件連接該轉動輪和該飛輪，每一該曲柄的一端連接該轉動輪的一軸，另一端連接一個該踏板。該計算模組執行下列步驟：根據該使用者身高，得到該使用者的「大腿長度」和「小腿長度」；根據該使用者身高，取得一資料表；根據該使用者膝關節的限制角度範圍，與該資料表進行比對；以及得到一或多個「座椅高度」以及/或「曲柄長度」。
根據本發明另一實施例，一種方法用於一運動裝置，該運動裝置包含一轉動輪、兩曲柄、一座椅，該方法用於計算適合一使用者的座椅高度以及/或曲柄長度，包含下列步驟：根據該使用者身高，得到該使用者的「大腿長度」和「小腿長度」；根據該使用者身高，取得一資料表；根據該使用者膝關節的限制角度範圍，與該資料表進行比對；以及得到一或多個「座椅高度」以及/或「曲柄長度」。
1‧‧‧運動裝置
2‧‧‧運動裝置
10‧‧‧架體
102‧‧‧托架
104‧‧‧支撐桿
20‧‧‧殼體
30‧‧‧驅動組
302‧‧‧轉動輪
304‧‧‧連動件
306‧‧‧曲柄
308‧‧‧踏板
40‧‧‧飛輪
50‧‧‧操作面板
60‧‧‧座椅
80‧‧‧計算方法
802‧‧‧由使用者身高，得到「大腿長度」和「小腿長度」
804‧‧‧根據使用者身高，取得一資料表
806‧‧‧根據使用者的角度限制，與該資料表進行比對
808‧‧‧得到一或多個「座椅高度」及/或「曲柄長度」
圖1A和圖1B顯示根據本發明第一較佳實施例的運動裝置，其中圖1A為立體視圖，圖1B為側視圖。
圖2顯示根據本發明一較佳實施例可自動調整運動裝置座椅高度和曲柄長度的方法。
圖3顯示圖2方法中所使用的一資料表範例。
圖4顯示根據本發明第二實施例的運動裝置。
圖5A和圖5B顯示根據本發明實施例之資料表的算法。
以下將詳述本案的各實施例，並配合圖式作為例示。除了這些詳細描述之外，本發明還可以廣泛地施行在其他的實施例中，任何所述實施例的輕易替代、修改、等效變化都包含在本案的範圍內，並以之後的專利範圍為準。在說明書的描述中，為了使讀者對本發明有較完整的瞭解，提供了許多特定細節；然而，本發明可能在省略部分或全部這些特定細節的前提下，仍可實施。此外，眾所周知的步驟或元件並未描述於細節中，以避免造成本發明不必要之限制。圖式中相同或類似之元件將以相同或類似符號來表示。特別注意的是，圖式僅為示意之用，並非代表元件實際的尺寸或數量，除非有特別說明。
圖1A和圖1B顯示根據本發明第一實施例的運動裝置，其中圖1A為側視圖，圖1B為立體視圖。在圖1B中，為了清楚表達運動裝置的元件，殼體被省略未畫出。
如圖1A和圖1B所示，運動裝置1可包含架體10、殼體20、驅動組30、飛輪40、座椅60、控制面板50。使用者坐在座椅60上，透過驅動組30驅動飛輪40旋轉。此外，一計算模組(未繪出)用於計算適合使用者的座椅60位置及/或曲柄306長度。詳細說明如後。
在本實施例，驅動組30位於架體10上，可包含但不限於，一轉動輪302，一連動件304、兩曲柄306、兩踏板308等元件。架體10可包含一托架102和一支撐桿104，轉動輪302可固定於托架102，座椅60可固定於支撐桿104。
轉動輪302透過連動件304連接並驅動飛輪40。例如，一小轉動輪(未圖示)可與飛輪40同軸連接，而小轉動輪透過連動件304連接轉動輪302。轉動輪302和小轉動輪可以是皮帶輪、鍊輪、齒輪，或時規齒輪，而連動件304可以是對應的皮帶、齒輪，或時規皮帶。於本實施例，轉動輪302和小轉動輪為皮帶輪，而連動件304為皮帶。
此外，每個曲柄306的一端連接轉動輪302的轉軸，另一端連接一踏板308。使用者坐在座椅60上，左右腳分別放在一踏板308上。當使用者模擬騎踏車的動作時，轉動輪302透過連動件304帶動飛輪40旋轉。於本實施例，飛輪40可進行單向或雙向，亦即順時針以及逆時針方向的旋轉。
前述計算模組可執行如圖2所示的方法80，以得到適合使用者的座椅60高度及/或曲柄306長度。
步驟802，根據使用者身高，得到「大腿長度」與「小腿長度」。其中使用者身高，可根據使用者在操作面板50上輸入獲得。而根據使用者身高，由回歸公式，可得到「大腿長度」和「小腿長度」。例如，回歸公式，可來自，由亨利德雷富斯公司(Henry Dreyfuss Associates)等所作的「男性與女性人體計測：人因工程在設計上的應用」。或者，回歸公式，可來自文獻關於「人體肢段參數(Body Segmental Parameters)」的研究。
步驟804，根據使用者身高，取得一對應使用者身高的資料表。例如，圖3顯示身高為180公分的資料表。此資料表可至少應用於如圖1A和1B的運動裝置以及類似的運動裝置。對於一特定身高，皆具有一對應的資料表格。在一實施例，身高範圍150至200公分，皆具有一對應的資料表。這些資料表列 出各種曲柄長度(Crank 1、Crank 2、Crank 3、Crank 4...)以及各種座椅高度(Tube 1、Tube 2、Tube 3、Tube 4...)時，所適合使用者膝關節角度(如圖1A所示)的最大值(Max)和最小值(Min)。這些資料表，可根據實際測試及/或實驗或模擬計算而得。
在一實施例，上述資料可根據計算而得。例如，圖5A和圖5B顯示該資料表的計算方法。當曲柄在如圖5A位置時，此時膝關節彎曲角度為最大；當曲柄在如圖5B位置時，此時膝關節彎曲角度為最小。此外，在一特定曲炳長度和一座椅高度的條件下，可得知線段A的長度。此外，大腿長度和小腿長度為已知，根據三角函數，可計算出膝關節角度。
步驟806，根據使用者膝關節的角度限制，與前述步驟的資料表進行比對。使用者膝關節的角度限制，可根據使用者在操作面板50輸入而得。例如，醫生告知使用者的角度限制為30至50度，使用者可輸入此角度範圍。步驟806根據此角度範圍，在資料表尋找合適的「座椅高度」和「曲柄長度」。
步驟808，比對後，由該資料表得到一或多筆適合的「座椅高度」和「曲柄長度」。這些資料可顯示在操作面板50上。如有多筆資料，則其中「曲柄長度」最長者，為最佳值，被優先顯示。
根據本實施例，於步驟808顯示比對結果時，也可以根據使用者篩選資料的條件而顯示。例如，如果使用者限定的篩選條件僅為「座椅高度」，則僅列出適合該限制角度的「座椅高度」資料；如果使用者限定的篩選條件僅為「曲柄長度」，則僅列出適合該角度限制的「曲柄長度」資料。在本實施例，如果使用者沒有限定篩選條件，則同時顯示合適的「座椅高度」和「曲柄長度」。
在本發明一實施例，步驟808也可替換成，根據所獲得最佳「座椅高度」及/或「曲柄長度」，自動調整座椅60和曲柄306至該最佳「座椅高度」及/或「曲柄長度」。此步驟可由一調整模組執行(未圖示)。在另一實施例，自動調整的同時亦顯示「座椅高度」及/或「曲柄長度」於操作面板上。
圖2所示的方法，也可以用在其他類型的運動裝置上，可不限制於圖1A和圖1B所示的飛輪腳踏車。
圖4為立體視圖，顯示根據本發明第二實施例的運動裝置。在圖4中，為了清楚表達運動裝置的元件，殼體被省略未畫出。
如圖4所示，運動裝置2可包含架體10、驅動組30、飛輪40、操作面板50、座椅60等。各元件的功能與實施程序可與第一實施例相同或類似，不再贅述。
熟悉本領域技藝人士可對本發明實施例做各種修飾、變換，或替更，這些都屬於本發明的範圍。例如，在本發明其他實施例，轉動輪302與飛輪40可整合成一個單一輪，此時連動件304可省略。
根據本發明的運動裝置與方法，直接給予使用者關於「座椅高度」以及/或「曲柄長度」的建議參數，可大幅減少調整的繁複過程，以及調整時所承受的疼痛，甚至受傷的風險。
本說明書所揭露的每個/全部實施例，本領域熟悉技藝人士可據此做各種修飾、變化、結合、交換、省略、替代、相等變化，只要不會互斥者，皆屬於本發明的概念，屬於本發明的範圍。可對應或與本案所述實施例特徵相關的結構或方法，及/或發明人或受讓人任何申請中、放棄，或已核准的申請案， 皆併入本文，視為本案說明書的一部分。所併入的部分，包含其對應、相關及其修飾的部分或全部，(1)可操作的及/或可建構的(2)根據熟悉本領域技藝人士修飾成可操作的及/或可建構的(3)實施/製造/使用或結合本案說明書、本案相關申請案，以及根據熟悉本領域技藝人士的常識和判斷的任何部分。
除非特別說明，一些條件句或字詞，例如「可以(can)」、「可能(could)」、「也許(might)」，或「可(may)」，通常是試圖表達本案實施例具有，但是也可以解釋成可能不需要的特徵、元件，或步驟。在其他實施例中，這些特徵、元件，或步驟可能是不需要的。
以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其他未脫離發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。
80‧‧‧計算方法
802‧‧‧由使用者身高，得到「大腿長度」和「小腿長度」
804‧‧‧根據使用者身高，取得一資料表
806‧‧‧根據使用者的角度限制，與該資料表進行比對
808‧‧‧得到一或多個「座椅高度」及/或「曲柄長度」

Claims (10)

  1. 一種運動裝置，包含: 一飛輪； 一座椅，一使用者坐在該座椅； 一驅動組，驅動該飛輪；該驅動組包含一轉動輪，一連動件、兩曲柄、左右兩踏板，該連動件連接該轉動輪和該飛輪，每一該曲柄的一端連接該轉動輪的一軸，另一端連接一個該踏板；以及 一計算模組，執行下列步驟： 根據該使用者身高，得到該使用者的「大腿長度」和「小腿長度」； 根據該使用者身高，取得一資料表； 根據該使用者膝關節的限制角度範圍，與該資料表進行比對；以及 得到一或多個「座椅高度」以及/或「曲柄長度」。
  2. 如申請專利範圍第1項的運動裝置，其中根據該使用者身高，由一回歸公式，得到該「大腿長度」和該「小腿長度」。
  3. 如申請專利範圍第1項的運動裝置，其中該資料表列出該運動裝置的各種曲柄長度以及各種座椅高度時，所適合使用者膝關節角度的一最大值和一最小值。
  4. 如申請專利範圍第1項的運動裝置，其中由該資料表得到一或多筆適合的「座椅高度」以及/或「曲柄長度」後，取其中「曲柄長度」最長者為最佳值。
  5. 如申請專利範圍第4項的運動裝置，更包含一調整模組自動調整該座椅以及/或該曲柄至該最佳「座椅高度」以及/或「曲柄長度」。
  6. 一種方法，用於一運動裝置，該運動裝置包含一轉動輪、兩曲柄、一座椅，該方法用於計算適合一使用者的座椅高度以及/或曲柄長度，包含下列步驟: 根據該使用者身高，得到該使用者的「大腿長度」和「小腿長度」； 根據該使用者身高，取得一資料表； 根據該使用者膝關節的限制角度範圍，與該資料表進行比對；以及 得到一或多個「座椅高度」以及/或「曲柄長度」。
  7. 如申請專利範圍第6項的方法，其中根據該使用者身高，由一回歸公式，得到該「大腿長度」和該「小腿長度」。
  8. 如申請專利範圍第6項的方法，其中該資料表列出該運動裝置的各種曲柄長度以及各種座椅高度時，所適合使用者膝關節角度的一最大值和一最小值。
  9. 如申請專利範圍第6項的方法，其中由該資料表得到一或多筆適合的「座椅高度」以及/或「曲柄長度」後，取其中「曲柄長度」最長者為最佳值。
  10. 如申請專利範圍第9項的方法，其中更包含自動調整該座椅以及/或該曲柄至該最佳「座椅高度」以及/或「曲柄長度」。
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