專利名稱：可檢測平衡作功狀態(tài)的裝置與監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種檢測裝置與監(jiān)控系統(tǒng)，特別是指可檢測平衡作功狀態(tài)的裝置與監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術：
運動的好處眾所周知，除了可增強心肺功能，并可促進血液循環(huán)。舉例來說，為了供使用者在有限的室內空間內運動，目前健身房皆有多種身體訓練器，例如健身車，或者使用者亦可購買健身車，讓使用者在室內也能達到騎乘自行車的運動效果。目前健身車普遍都安裝有體能回饋裝置，可將使用者的體能狀態(tài)，例如心率與消耗熱量等信息呈現(xiàn)給使用者參考。然而，使用者僅能單方參考目前的體能狀態(tài)，無法得知運 動中的動作是否正確、是否協(xié)調。舉例來說，每個使用者運動的姿勢與動作皆有特定的習慣，當使用者踩踏健身車時，其左、右腳施予健身車的力量可能會不平衡，例如左腳的施力大于右腳的施力。若左、右腳施力的力量差異過大，將造成使用者身體的負擔，久而久之，容易影響身體雙側的動作協(xié)調性，從而產生代償動作，提高運動傷害的風險。

實用新型內容有鑒于已知的體能回饋裝置無法檢知使用者運動中的動作，因此本實用新型的主要目的是提供一種可檢測平衡作功狀態(tài)的裝置與監(jiān)控系統(tǒng)，用以檢測使用者運動過程中的施力狀態(tài)。為達前揭目的，本實用新型所采用的技術手段是令該裝置應用于身體訓練器的循環(huán)運動裝置，該可檢測平衡作功狀態(tài)的裝置包含—狀態(tài)檢測模塊，根據(jù)該循環(huán)運動裝置的周期性運動狀態(tài)產生多個信號組；以及一轉速檢測模塊，電連接該狀態(tài)檢測模塊，根據(jù)該些信號組推算出該循環(huán)運動裝置在不同角度的轉速變化，所述轉速與角度的之間的相對變化用以反映該循環(huán)運動裝置的作功狀態(tài)。為達前揭目的，本實用新型所采用的技術手段是令該可檢測平衡作功狀態(tài)的監(jiān)控系統(tǒng)包含有多個檢測裝置，供分別安裝在多個身體訓練器的循環(huán)運動裝置，各檢測裝置包含:一狀態(tài)檢測模塊，根據(jù)該循環(huán)運動裝置的周期性運動狀態(tài)產生多個信號組；一轉速檢測模塊，電連接該狀態(tài)檢測模塊，根據(jù)該些信號組推算出該循環(huán)運動裝置在不同角度的轉速變化，所述轉速與角度的之間的相對變化用以反映該循環(huán)運動裝置的作功狀態(tài)；及一無線傳輸模塊，電連接該轉速檢測模塊，用以將轉速與角度的數(shù)據(jù)傳送到外部;[0014]一數(shù)據(jù)收集器，包含有一無線傳輸模塊，連線到該些檢測裝置的無線傳輸模塊，用以接收該些檢測裝置轉速與角度的數(shù)據(jù)；以及一監(jiān)控主機，連線至該數(shù)據(jù)收集器以讀取并整合各個檢測裝置所產生轉速與角度的數(shù)據(jù)。根據(jù)本實用新型的裝置與監(jiān)控系統(tǒng)，可檢測出該循環(huán)運動裝置在不同角度的轉速變化，令使用者作用在身體訓練器的施力程度以轉速與角度的方式呈現(xiàn)。若身體訓練器以一健身車舉例說明，所述循環(huán)運動裝置為健身車的齒輪，該齒輪的兩側分別通過曲柄連接踏板，以供使用者踩踏，該轉速檢測模塊可根據(jù)轉速與角度的之間的相對變化產生一波形圖。當使用者施力于踏板時，齒輪的轉速會增快，而使用者主要利用左、右腳輪流施力于踏板，因此該波形圖中將呈現(xiàn)兩個峰值，分別代表使用者左、右腳的作功狀態(tài)，供使用者參考，達到雙腳作功平衡的提示，使用者可參考該波形圖而調整動作，以在較正確的施力狀態(tài)下得到最佳的運動效果，并能預防因施力不均所導致的運動傷害。若使用者的雙腳平衡作功，該波形圖將為對稱的波形，即左、右腳的峰值是相同的；反之，若波形圖中的兩個峰值不同，代表某一只腳的作功程度大于另一只腳而導致齒輪轉速的差異，此時使用者左、右腳的肌肉運動不平衡，使用者可即時自我調整運動動作，藉以及提升運動的效率。

此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本實用新型的限定。在附圖中圖1為本實用新型的裝置應用在一身體訓練器的參考圖。圖2為本實用新型的裝置與循環(huán)運動裝置的示意圖。圖3A 圖3D為第一、第二光檢測元件產生信號組的示意圖。圖4為本實用新型的裝置電路方塊示意圖。圖5為本實用新型的裝置與循環(huán)運動裝置的示意圖。圖6為轉速波形示意圖。圖7為轉速波形示意圖。圖8為本實用新型的監(jiān)控系統(tǒng)電路方塊示意圖。附圖標號10檢測裝置11狀態(tài)檢測模塊110電路板111第一光檢測元件112第二光檢測元件 113歸零檢測元件12轉速檢測模塊121存儲器122運算單元13無線傳輸模塊20身體訓練器21循環(huán)運動裝置211遮光部212透光部22齒輪220歸零孔221軸心23飛輪[0039]24鏈條25曲柄26踏板30水平面40數(shù)據(jù)收集器41無線傳輸模塊50監(jiān)控主機
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，
以下結合附圖對本實用新型實施例做進一步詳細說明。在此，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，但并不作為對本實用新型的限定。請參考圖I與圖2所示，本實用新型的檢測裝置10應用于一身體訓練器20的循環(huán)運動裝置21，在本較佳實施例中，該身體訓練器20以一健身車舉例說明。 該循環(huán)運動裝置21具有沿著一運動軌跡呈現(xiàn)循環(huán)移動的遮光部211與透光部212，該遮光部211與透光部212呈周期性交替排列。健身車的循環(huán)運動裝置21包含有一齒輪22、一飛輪23與一鏈條24。該齒輪22具有一歸零孔220，且齒輪22的周緣形成多個交替排列的凸部及凹部，其中凸部作為所述遮光部211，凹部作為所述透光部212，歸零孔220、遮光部211與透光部212的循環(huán)運動軌跡分別形成為齒輪22軸心221的一同心圓，該鏈條24連接在齒輪22與飛輪23之間。該齒輪22的相對兩側分別通過一曲柄25樞接一踏板26，當使用者施力于踏板26時可帶動齒輪22轉動，進而通過鏈條24驅動飛輪23運轉。本實用新型的檢測裝置10包含有一狀態(tài)檢測模塊11以及一轉速檢測模塊12。該狀態(tài)檢測模塊11根據(jù)該循環(huán)運動裝置21的周期性運動狀態(tài)產生多個信號組。請參考圖2所不,該狀態(tài)檢測模塊11包含有一電路板110、一第一光檢測兀件111、一第二光檢測元件112與一歸零檢測元件113，該些檢測元件Ilf 113設置在該電路板110上，其中該第一與第二光檢測元件111、112位于遮光部211與透光部212行進的運動軌跡上且維持一間距，該歸零檢測元件113位于該歸零孔220行進的運動軌跡上且維持一間距。該第一、第二光檢測兀件111、112根據(jù)遮光部211與透光部212的位置產分別對應產生一檢測信號，該歸零檢測元件113根據(jù)歸零孔220的位置產生一歸零信號，以第一光檢測元件111舉例說明，當其發(fā)出的光信號被遮光部211遮斷或順利通過透光部212時，可分別產生不同狀態(tài)的檢測信號，該些不同狀態(tài)的檢測信號可以數(shù)位信號“O”或“ I”表示。如圖3A所示，當?shù)谝慌c第二光檢測元件111、112分別檢測到透光部212，則分別產生“I”的檢測信號，該兩光檢測元件111、112即產生一信號組“11”。如圖3B所示，當?shù)谝还鈾z測元件111檢測到遮光部211，而第二光檢測元件112檢測到透光部212，該兩光檢測元件111、112即產生一信號組“01”。如圖3C所示，當?shù)谝慌c第二光檢測元件111、112皆檢測到遮光部211，該兩光檢測元件111、112即產生一信號組“00”。如圖3D所示，當?shù)谝还鈾z測元件111檢測到透光部212，第二光檢測元件112檢測到遮光部211，該兩光檢測元件111、112即產生一信號組“10”。是以，當齒輪22旋轉時，遮光部211與透光部212交替通過該第一與第二光檢測元件111、112，因此第一、第二光檢測元件111、112可依序產生信號組“ 11”、“01”、“00”與“10”，該些信號組即代表該循環(huán)運動裝置21的運動狀態(tài)。[0052]請參考圖4所示，該轉速檢測模塊12具有一存儲器121與一運算單元122。該存儲器121電連接該第一光檢測元件111與第二光檢測元件112，以接收并儲存該第一與第二光檢測元件111、112所產生的信號組，該些信號組形成一周期性序列，如…“11，，、“01，，、“00，，、“10，，· ·.。該運算單元122電連接該存儲器121與歸零檢測元件113，運算單元122自存儲器121讀取該周期性序列，且對每一信號組定義一序號pk，假設該齒輪22具有η個凸部，即η個遮光部211，每兩相鄰遮光部211的間隔角度為m(度)，m(度)=360(度)/n。請參考圖5所示，本較佳實施例中，運算單元122可以曲柄25往上垂直一水平面 30的角度作為一參考角度，例如O度，此時該歸零檢測元件113對應于歸零孔220的位置，歸零檢測元件113檢測到歸零孔220后產生一歸零信號，該運算單元122根據(jù)該歸零信號作為計數(shù)序號Pk的起始點。當使用者腳踏踏板26而施力于曲柄25，帶動齒輪22旋轉，該存儲器121開始記錄第一、第二光檢測元件112所產生的信號組，該運算單元122依序對所接收到的信號組分別定義一序號pk,例如第1、2、. . .、pk、pk+l、. . . η齒,并根據(jù)當下的序號pk推算出該曲柄25相對參考角度的即時角度Θ (度)，Θ =pk*m。該運算單元122根據(jù)該齒輪22旋轉一圈的時間Tl，再以一單位時間T2除以該齒輪22旋轉一圈的時間Tl，可計算出該齒輪22在單位時間內的轉速為T2/T1。例如，Tl可根據(jù)歸零檢測元件113所檢測到兩次相鄰歸零信號的間隔時間，該單位時間T2為60秒，即可推算出該齒輪22的每分鐘轉速!WM 。
Tl是以，根據(jù)本實用新型的結構，當使用者在健身車上運動時，隨著使用者踩踏踏板26，該轉速檢測模塊12可即時檢測出曲柄25的角度Θ與齒輪的轉速RPM，請參考圖6所示，該運算單元122可記錄每個角度Θ與轉速RPM的數(shù)據(jù)，以繪制出轉速與角度的波形圖，而轉速RPM與角度Θ的之間的相對變化用以反映使用者作用在曲柄25上的作功程度。由圖6所示的轉速曲線，當曲柄25位于0° 100°時，齒輪22的轉速逐漸提升，代表使用者的右腳正施力踩踏踏板26，以令齒輪22的轉速遞增；在曲柄25位于100° 180°時，通常此時左腳與右腳不易施力，導致齒輪22的轉速呈遞減狀態(tài)；當曲柄25位于180° 290°時，齒輪22的轉速逐漸提升，代表使用者的左腳正施力踩踏踏板26，以令齒輪22的轉速遞增；在曲柄25位于290° 360°時，此時左腳與右腳不易施力，齒輪22的轉速呈遞減狀態(tài)。是以，若使用者的雙腳平衡施力作功，轉速檢測模塊12即可產生如圖6所示的對稱波形。請參考圖7所示，若曲柄25角度超過100°后，齒輪22的轉速發(fā)生遞減后而未再提升，表示使用者的左腳停止施力，而與原本左、右腳輪流施力的對稱波形有所差異；是以，使用者可根據(jù)波形圖的峰值分布，作為判斷左、右腳是否平衡作功的依據(jù)。綜上所述，本實用新型根據(jù)齒輪22轉速RPM與角度Θ的之間的相對變化反映使用者作用在曲柄25上的作功程度，由齒輪22轉速RPM與角度Θ的相對關系反映使用者雙腳的施力程度并回饋給使用者，達到雙腳作功狀態(tài)的提示功效。使用者適時調整動作后，除了提升運動效果，也可以降低運動傷害的風險。[0063]請參考圖8所示，為本實用新型的監(jiān)控系統(tǒng)的電路方塊示意圖，本實用新型監(jiān)控系統(tǒng)包含有多個前述的檢測裝置10、一數(shù)據(jù)收集器40與一監(jiān)控主機50。若在一健身中心包含有多臺具有身體訓練器20，承前述，該些檢測裝置10分別安裝在該些身體訓練器20的循環(huán)運動裝置21上，用以分別檢測各個使用者的運動狀態(tài)；各檢測裝置10進一步包含有一無線傳輸模塊13，電連接該運算單元122，用以將運算單元122所推算出的角度Θ與轉速RPM等數(shù)據(jù)傳送到外部。該數(shù)據(jù)收集器40包含有一無線傳輸模塊41，分別連線到該些檢測裝置10的無線傳輸模塊13，用以循序接收該些檢測裝置10的角度Θ與轉速RPM等數(shù)據(jù)。該監(jiān)控主機50，可通過一通用串列總線連接端口(USB port)連線到該數(shù)據(jù)收集器40，以自數(shù)據(jù)收集器40讀取并整合該些檢測裝置10的角度Θ與轉速RPM等數(shù)據(jù)，以將所有的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)給健身中心的指導教練參考，指導教練可在監(jiān)控主機50監(jiān)控及記錄各個使用者的運動狀態(tài)，以適時地指導使用者。
以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限定本實用新型的保護范圍，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種可檢測平衡作功狀態(tài)的裝置，其特征在于，應用于身體訓練器的循環(huán)運動裝置，所述可檢測平衡作功狀態(tài)的裝置包含 一狀態(tài)檢測模塊，根據(jù)所述循環(huán)運動裝置的周期性運動狀態(tài)產生多個信號組；以及 一轉速檢測模塊，電連接所述狀態(tài)檢測模塊，根據(jù)所述信號組推算出所述循環(huán)運動裝置在不同角度的轉速變化，所述轉速與角度的之間的相對變化用以反映所述循環(huán)運動裝置的作功狀態(tài)。
2.如權利要求I所述的可檢測平衡作功狀態(tài)的裝置，其特征在于，所述狀態(tài)檢測模塊包含 一電路板；及 兩個光檢測元件，設于所述電路板且對應于所述循環(huán)運動裝置的遮光部與透光部的運動軌跡，根據(jù)遮光部與透光部的位置而對應產生所述信號組，所述信號組代表所述循環(huán)運動裝置的運動狀態(tài)； 所述轉速檢測模塊包含； 一存儲器，電連接所述兩個光檢測元件，接收并儲存所述兩個光檢測元件所產生的信號組，所述信號組形成一周期性序列 '及 一運算單元，根據(jù)所述周期性序列推算出所述循環(huán)運動裝置的轉速與角度。
3.如權利要求2所述的可檢測平衡作功狀態(tài)的裝置，其特征在于，所述循環(huán)運動裝置包含有一齒輪與一曲柄，所述齒輪的凸部作為所述遮光部，凹部作為所述透光部，所述曲柄設于所述齒輪上； 所述運算單元依序將接收到的信號組分別定義一序號pk，并根據(jù)序號pk推算出所述曲柄的角度Θ (度)，0=pk*m，其中m(度)=360(度)/n，n為齒輪凸部的個數(shù)； 所述運算單元所推算出的轉速為AVA/，其中Tl為所述曲柄旋轉一圈的時間(秒)。
4.如權利要求3所述的可檢測平衡作功狀態(tài)的裝置，其特征在于，所述狀態(tài)檢測模塊進一步包含有一歸零檢測元件，設置于所述電路板且對應于所述齒輪上一歸零孔的運動軌跡，用以檢測所述歸零孔的位置而對應發(fā)出一歸零信號； 所述運算單元電連接所述歸零檢測元件，根據(jù)歸零信號作為計數(shù)序號Pk的起始點。
5.如權利要求4所述的可檢測平衡作功狀態(tài)的裝置，其特征在于，所述運算單元根據(jù)所檢測到兩次相鄰歸零信號的間隔時間作為曲柄旋轉一圈的時間Tl。
6.如權利要求I至5中任一項所述的可檢測平衡作功狀態(tài)的裝置，其特征在于，所述狀態(tài)檢測模塊所產生的信號組包含“ 11 ”、“01”、“00”與“ 10”。
7.如權利要求I至5中任一項所述的可檢測平衡作功狀態(tài)的裝置，其特征在于，進一步包含有一無線傳輸模塊，電連接所述運算單元，用以將轉速與角度的數(shù)據(jù)傳送到外部。
8.如權利要求6所述的可檢測平衡作功狀態(tài)的裝置，其特征在于，進一步包含有一無線傳輸模塊，電連接所述運算單元，用以將轉速與角度的數(shù)據(jù)傳送到外部。
9.一種可檢測平衡作功狀態(tài)的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包含 多個檢測裝置，供分別安裝在多個身體訓練器的循環(huán)運動裝置，各檢測裝置包含 一狀態(tài)檢測模塊，根據(jù)所述循環(huán)運動裝置的周期性運動狀態(tài)產生多個信號組；一轉速檢測模塊，電連接所述狀態(tài)檢測模塊，根據(jù)所述信號組推算出所述循環(huán)運動裝置在不同角度的轉速變化，所述轉速與角度的之間的相對變化用以反映所述循環(huán)運動裝置的作功狀態(tài)；及 一無線傳輸模塊，電連接所述轉速檢測模塊，用以將轉速與角度的數(shù)據(jù)傳送到外部； 一數(shù)據(jù)收集器，包含有一無線傳輸模塊，連線到所述檢測裝置的無線傳輸模塊，用以接收所述檢測裝置轉速與角度的數(shù)據(jù)；以及 一監(jiān)控主機，連線至所述數(shù)據(jù)收集器以讀取并整合各個檢測裝置所產生轉速與角度的數(shù)據(jù)。
10.如權利要求9所述的可檢測平衡作功狀態(tài)的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于， 所述狀態(tài)檢測模塊包含 一電路板；及 兩個光檢測元件，設于所述電路板且對應于所述循環(huán)運動裝置的遮光部與透光部的運動軌跡上，根據(jù)遮光部與透光部的位置而對應產生所述信號組，所述信號組代表所述循環(huán)運動裝置的運動狀態(tài)； 所述轉速檢測模塊包含； 一存儲器，電連接所述兩個光檢測元件，接收并儲存所述兩個光檢測元件所產生的信號組，所述信號組形成一周期性序列；及 一運算單元，根據(jù)所述周期性序列推算出所述循環(huán)運動裝置的轉速與角度。
11.如權利要求10所述的可檢測平衡作功狀態(tài)的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述循環(huán)運動裝置包含有一齒輪與一曲柄，所述齒輪的凸部作為所述遮光部，凹部作為所述透光部，所述曲柄設于所述齒輪上； 所述運算單元依序將接收到的信號組分別定義一序號pk，并根據(jù)序號Pk推算出所述曲柄的角度Θ (度)，0=pk*m，其中m(度)=360(度)/n，n為齒輪凸部的個數(shù)； 所述運算單元所推算出的轉速為/W，其中Tl為所述曲柄旋轉一圈的時間(秒)。
12.如權利要求11所述的可檢測平衡作功狀態(tài)的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述狀態(tài)檢測模塊進一步包含有一歸零檢測元件，設置于所述電路板且對應于所述齒輪上一歸零孔的運動軌跡，用以檢測所述歸零孔的位置而對應發(fā)出一歸零信號； 所述運算單元電連接所述歸零檢測元件，根據(jù)歸零信號作為計數(shù)序號Pk的起始點。
13.如權利要求12所述的可檢測平衡作功狀態(tài)的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述運算單元根據(jù)所檢測到兩次相鄰歸零信號的間隔時間作為曲柄旋轉一圈的時間Tl。
14.如權利要求9至13中任一項所述的可檢測平衡作功狀態(tài)的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述狀態(tài)檢測模塊所產生的信號組包含“ 11 ”、“01”、“00”與“ 10”。
15.如權利要求9至13中任一項所述的可檢測平衡作功狀態(tài)的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控主機通過一通用串列總線連接端口連線到所述數(shù)據(jù)收集器。
16.如權利要求14所述的可檢測平衡作功狀態(tài)的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控主機通過一通用串列總線連接端口連線到所述數(shù)據(jù)收集器。
專利摘要本實用新型公開了一種可檢測平衡作功狀態(tài)的裝置與監(jiān)控系統(tǒng)，在一身體訓練器的循環(huán)運動裝置安裝本實用新型裝置，本實用新型包含有一狀態(tài)檢測模塊與一轉速檢測模塊，該狀態(tài)檢測模塊根據(jù)該循環(huán)運動裝置的周期性運動狀態(tài)產生多個信號組，該轉速檢測模塊電連接該狀態(tài)檢測模塊，以根據(jù)該些信號組推算出該循環(huán)運動裝置在不同角度的轉速變化；由角度與轉速之間的變化反映循環(huán)運動裝置的作功狀態(tài)，作為使用者運動過程中施力狀態(tài)的參考依據(jù)。
文檔編號A63B22/08GK202637830SQ20122022846
公開日2013年1月2日 申請日期2012年5月21日 優(yōu)先權日2012年5月21日
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