TWI768242B - 一種運動器材設備力道量測裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種運動器材設備力道量測裝置，主要是將一量測本體與一運動器材設備相連接，當使用者利用該運動器材設備進行拉、舉或其他施力動作，使得該量測本體產生形變量時，該量測本體的形變路徑會從一第一連接部至至少一應力導引部上，再由該應力導引部二側的應力導引邊條將應力導引至至少一量測部上，其後，至少一量測裝置即可量測該量測本體的形變量，以產生一量測訊號，進而提供一感測模組依據各該量測訊號產生一受力力道訊號，反映使用者在該運動器材設備上做的功，藉以提供結構性強、形變量大的力道量測裝置。

Description

一種運動器材設備力道量測裝置

本發明係提供一種運動器材設備力道量測裝置，尤指一種透過應力導引部、量測部及量測裝置的設置，以提供結構性強，形變的變化量大的量測本體，且藉由連接一運動器材設備，即可精確的反映使用者在運動器材設備上所做的功的運動器材設備力道量測裝置。

現代人為了維持健康體態，或是過度肥胖而需減肥等，常會藉由適當的運動來調整生理機能，而達到對健康的需求，其中，健身房內的各運動器材設備不但可以提升心肺功能，而且對於各部位的肌肉鍛鍊也有很好的效果，因此健身產業相當受到喜歡運動者的喜好與歡迎。

當使用者利用重力訓練的傳統運動器材設備，其拉或舉的力道主要係間接參考運動器材設備上的配重塊重量，或者，傳統划船器或其它運動器材設備，其扭力量測只能由其發電機或剎車阻力系統的數據來間接轉換。

以上舉例可知，無論是重力訓練或是划船器等運動器材設備，其扭力數據係單純間接參考配重塊重量，或間接由運動器材設備的阻力數據轉換運算而來，而非使用者真正健身運動所做的功。

由於運動器材設備在作動時的阻尼並非完全消耗於使用者 身上，況且使用者在運動器材設備上所做的功，有些是虛功，所以配重塊重量或間接轉換的數據係缺乏參考價值。

如此，如何精確的量測使用者在運動器材設備上所做的功，即是現今技術上所需改善的問題，有鑑於此，本發明人乃亟思加以改良創新，並經多年苦心孤詣潛心研究後，終於成功研發完成本件運動器材設備力道量測裝置，以改善習用技術所衍生的各項缺點。

為解決前揭之問題，本發明之一目的在於提供一種運動器材設備力道量測裝置，藉由一量測本體與一運動器材設備相連接，以使得該量測本體產生形變量時，該量測本體的形變路徑會從一第一連接部至至少一應力導引部上，再由該應力導引部二側的應力導引邊條將應力導引至至少一量測部上，以利用一量測裝置即可量測該量測本體的形變量，以產生一量測訊號，再由一感測模組依據各該量測訊號產生一受力力道訊號，反映使用者在該運動器材設備上做的功，藉以提供結構性強、形變量大的力道量測裝置。

為達上述之目的，本發明係提供一種運動器材設備力道量測裝置，其包括：一量測本體，該量測本體一端設有一第一連接部，該量測本體另端設有一第二連接部，其中該第一連接部及該第二連接部與一運動器材設備相連接；至少一量測部，該量測部設於該量測本體之一側面上，該量測部內部設有至少一第一量測裝置； 至少一應力導引部，該應力導引部設於該量測本體之任一側面上，且位於該量測部與該第一連接部之間；一感測模組，該感測模組與該第一量測裝置相連接，該感測模組依據該第一量測裝置感測到的該量測本體的形變量，產生一受力力道訊號，以藉由配置於該感測模組上的一資料傳輸模組，將依據該受力力道訊號傳送至外。

較佳地，當該量測部具有四個該量測部時，各該量測部係為：一第一量測部，該第一量測部設於該量測本體之一側面上，該第一量測部內部設有該第一量測裝置；一第二量測部，該第二量測部設於該量測本體之一側面上，且位於與該第一量測部的周邊相鄰處上，該第二量測部內部設有至少一第二量測裝置；一第三量測部，該第三量測部設於該量測本體之另一側面上，該第三量測部內部設有至少一第三量測裝置；一第四量測部，該第四量測部設於該量測本體之一側面上，且位於與該第三量測部的周邊相鄰處上，該第四量測部內部設有至少一第四量測裝置。

較佳地，該感測模組與該第二量測裝置、該第三量測裝置及該第四量測裝置相連接，該感測模組依據該第一量測裝置、該第二量測裝置、該第三量測裝置及該第四量測裝置感測到的該量測本體的形變量後，以產生該受力力道訊號。

較佳地，該感測模組包括： 一感測電路，其與該第一量測裝置、該第二量測裝置、該第三量測裝置及該第四量測裝置相連接，以接收該第一量測裝置、該第二量測裝置、該第三量測裝置及該第四量測裝置量測該量測本體的形變量所產生的一量測訊號；一處理模組，其與該感測電路及一資料傳輸模組相連接，以依據各該量測訊號產生該受力力道訊號；以及該資料傳輸模組，其將依據各該量測訊號產生的該受力力道訊號傳送至外，其中，該資料傳輸模組係為有線的資料傳輸模組或無線的資料傳輸模組。

較佳地，該量測本體係與該第一連接部、該第二連接部、該第一量測部、該第二量測部、該第三量測部、該第四量測部及該應力導引部為一體成形。

較佳地，該量測本體係由受到拉伸力時，會產生應力變化之金屬材料所製成。

較佳地，該量測本體係與該第一連接部、該第二連接部、該量測部及該應力導引部為一體成形。

較佳地，該應力導引部係為二側設有窄邊的一應力導引邊條之中空應力導引部所構成。

較佳地，該量測本體上進一步設有一加速規，該加速規根據該量測本體的移動狀態而產生一加速度訊號，該感測模組與該加速規相連接，以接收該加速度訊號，計算該量測本體的運動速度。

較佳地，該感測模組包括： 一感測電路，其與該第一量測裝置相連接，以接收該第一量測裝置量測該量測本體的形變量所產生的一量測訊號；一處理模組，其與該感測電路及該資料傳輸模組相連接，以依據各該量測訊號產生該受力力道訊號；以及該資料傳輸模組，其將依據各該量測訊號產生的該受力力道訊號傳送至外，其中，該資料傳輸模組係為有線的資料傳輸模組或無線的資料傳輸模組。

較佳地，該感測模組進一步包括：一放大器，其與該感測電路相連接以放大各該量測訊號的輸出電壓；一類比/數位轉換器，其與該放大器相連接及該處理模組相連接，以將類比型式的各該量測訊號轉換為數位型式的各該量測訊號，且將數位型式的各該量測訊號傳輸予該處理模組；一電源模組，以提供該感測電路、該放大器、該類比/數位轉換器、該處理模組及該資料傳輸模組工作電源。

較佳地，該資料傳輸模組係利用其一之藍芽(Bluetooth)、行動者網絡理論(Actor-Network Theory，ANT)、無線熱點(Wi-Fi)、LoRa(Long Rang)或紫蜂(ZigBee)，以將依據各該量測訊號產生的一受力力道訊號傳送至外。

較佳地，該應力導引部係由一個或一個以上的凹穴所形成，以導引該第一連接部所受的應力。

10‧‧‧量測本體

11‧‧‧第一連接部

111‧‧‧連接凹槽

12‧‧‧第二連接部

121‧‧‧向內倒圓角

122‧‧‧連接凹槽

20‧‧‧應力導引部

21‧‧‧應力導引邊條

31‧‧‧第一量測部

32‧‧‧第二量測部

33‧‧‧第三量測部

34‧‧‧第四量測部

40‧‧‧拉舉結構

51‧‧‧第一量測裝置

52‧‧‧第二量測裝置

53‧‧‧第三量測裝置

54‧‧‧第四量測裝置

55‧‧‧量測訊號

60‧‧‧感測模組

61‧‧‧受力力道訊號

62‧‧‧感測電路

63‧‧‧處理模組

64‧‧‧資料傳輸模組

65‧‧‧放大器

66‧‧‧類比/數位轉換器

67‧‧‧電源模組

70‧‧‧接收裝置

80‧‧‧加速規

81‧‧‧加速度訊號

DR‧‧‧形變路徑

VG‧‧‧輸出電壓

圖1係為本發明之立體圖；圖2係為本發明之量測本體之量測部截面圖；圖3係為本發明之量測本體之連接部及應力導引部截面圖；圖4係為本發明之量測裝置的設置位置示意圖；圖5係為本發明之量測本體使用狀態示意圖；圖6係為本發明之量測本體的形變路徑示意圖；圖7係為本發明之量測本體與感測模組之連接方塊示意圖；圖8係為本發明之電路方塊示意圖；圖9係為本發明之惠氏電橋的電路示意圖；圖10係為本發明之加速規之連接方塊示意圖。

以下將描述具體之實施例以說明本發明之實施態樣，惟其並非用以限制本發明所欲保護之範疇。

請參閱圖1至圖4，其繪示本發明之立體圖、量測本體之量測部截面圖、量測本體之連接部及應力導引部截面圖、以及量測裝置的設置位置示意圖。如圖所示，一量測本體10上主要設有一第一連接部11、一第二連接部12、至少一應力導引部20、一第一量測部31、一第二量測部32、一第三量測部33及一第四量測部34，該量測本體10係與該第一連接部11、該第二連接部12、該第一量測部31、該第二量測部32、該第三量測部33、該第四量測部34及該應力導引部20為一體成形，其中，該量測本體10係由受到拉伸力時，會產生應力變化之金屬材料所製成，該第一連接部11係設於該量測本體10一端，而該第二連接部12設於該量測本體10的另端上，該 第一連接部11具體為一方形凸塊，且於該方形凸塊上具有一向內的連接凹槽111，而該第二連接部12具體為二側具有向內倒圓角121的矩形凸塊，且於該矩形凸塊上一設有一向內的連接凹槽122，以使得該量測本體10的形狀形成一如箭頭的形狀如此。故當一運動器材設備與該第一連接部11及該第二連接部12相連接時，則會由該運動器材設備上的一拉舉結構40與各該向內的連接凹槽(111、122)相連接，而當該使用者拉、舉或做其他施力動作時，即可使得該量測本體10產生形變量，以進行相關量測的動作。其中，該應力導引部20係由一個或一個以上的凹穴所形成，以導引該第一連接部11所受的應力。

該第一、第二、第三及第四量測部(31~34)具體係為一圓孔形狀的凹槽，其中，該第一量測部31設於該第二量測部32的周邊相鄰處，而具體的設置位置則是該第一量測部31設於與該第二量測部32相平行，且與該第二連接部12相鄰的位置上；該第二量測部32的設置位置亦設於與該第二連接部12相鄰的位置上；該第三量測部33的設置位置與該第一量測部31相正對，且位於與該第一量測部31設於該量測本體10的一面上的相反面上，(例如該第一量測部31設於該量測本體10的一面上時，該第三量測部33則會設於該量測本體10的另面上)；該第四量測部34的設置位置則與該第二量測部32相正對，且位於與該第二量測部32設於該量測本體10的一面上的相反面上。

此外，該第一、第二、第三及第四量測部(31~34)內各設有至少一量測裝置(51~54)，而為方便描述，係將該第一量測部31內所設置的量測裝置定義為第一量測裝置51，該第二量測部32內所設置的量測裝置定 義為第二量測裝置52，該第三量測部33內所設置的量測裝置定義為第三量測裝置53，該第四量測部34內所設置的量測裝置定義為第四量測裝置54等，而各該量測裝置(51~54)的設置位置係可設於各該量測部(31~34)內的中心位置，又或是與中心相鄰的位置上。

然而，上述之量測部的數量可依據需求不同而有所變化，例如，本發明亦可僅於該量測本體10的一面上設置該第一量測部31及該第二量測部32，而在該第一量測部31及該第二量測部32內設置該第一量測裝置51及該第二量測裝置52，亦可達成與本發明相似之功效者。

該應力導引部20係設於該量測本體10之任一側面上，且位於各該量測部(31~34)與該第一連接部11之間，其中該應力導引部20具體由二側設有窄邊的一應力導引邊條21之其一形狀之橢圓形、圓型或矩形的中空應力導引部所構成。

請再參閱圖5及圖6，其繪示本發明之量測本體使用狀態示意圖、以及量測本體的形變路徑示意圖。如圖所示，當使用者利用該運動器材設備進行拉、舉或做其他施力動作時，該量測本體10則會受到使用者所施的力道而產生形變量，如此，當該量測本體10變形時，其形變路徑DR則會先從上方的該第一連接部11至下方的該應力導引部20，且透過該應力導引部20二側具有之窄邊的該應力導引邊條21將應力導引至下方的該第一、第二、第三及第四量測部(31~34)，最後再到最下方的該第二連接部12，如此，當該量測本體10產生形變量時，設於該第一、第二、第三及第四量測部(31~34)內的該第一、第二、第三及第四量測裝置(51~54)即可量測該量測本體10的形變量為何，以各別產生一量測訊號，如此，本發明即可提供結 構性強、形變量大的該量測本體。

請參閱圖7至圖9，其繪示本發明之量測本體與感測模組之連接方塊示意圖、電路方塊示意圖、以及惠氏電橋的電路示意圖。如圖所示，該感測模組60係與該第一量測裝置51、該第二量測裝置52、該第三量測裝置53及該第四量測裝置54相連接，以依據該第一量測裝置51、該第二量測裝置52、該第三量測裝置53及該第四量測裝置54感測到的該量測本體10的形變量所產生的各量測訊號55，以產生一受力力道訊號61。

具體來說，該感測模組60至少包括有一感測電路62、一處理模組63及一資料傳輸模組64，其中該感測電路62係與該第一量測裝置51、該第二量測裝置52、該第三量測裝置53及該第四量測裝置54相連接，以接收該第一量測裝置51、該第二量測裝置52、該第三量測裝置53及該第四量測裝置54量測該量測本體10的形變量所產生的一量測訊號55，其後再由該處理模組60接收各該量測訊號55，以依據各該量測訊號55進行一運算處理，產生該受力力道訊號61，而該資料傳輸模組64則是用於將該受力力道訊號61傳送至外，以透過一接收裝置70(例如運動器材設備的電子儀錶或智慧行動裝置等)接收該受力力道訊號61，進一步將其受力力道資訊顯示或進一步的運用。其中該資料傳輸模組64係利用其一之藍芽(Bluetooth)、行動者網絡理論(Actor-Network Theory，ANT)、無線熱點(Wi-Fi)、LoRa(Long Rang)或紫蜂(ZigBee)，以將依據各該量測訊號55產生的該受力力道訊號61傳送至外。

此外，該感測模組60進一步還包括有一放大器65，其與該感測電路62相連接以放大各該量測訊號55的輸出電壓VG；一類比/數位轉換器 66，其與該放大器65相連接及該處理模組63相連接，以將類比型式的各該量測訊號55轉換為數位型式的各該量測訊號55，且將數位型式的各該量測訊號55傳輸予該處理模組63；以及一電源模組67，以提供該感測電路62、該放大器65、該類比/數位轉換器66、該處理模組63及該資料傳輸模組64工作電源。

其中，該感測電路63係可由惠氏電橋(Wheatstone bridge)所構成，需說明的是，該惠氏電橋係為習知的橋式電路，該第一至第四量測裝置(51~54)分別連接所述橋式電路，以依據各該量測裝置(51~54)的電阻值變化而產生該輸出電壓VG以作為該量測訊號55，該放大器65接收該輸出電壓VG，以提供給後續的該類比/數位轉換器66及該處理模組63作運算。於惠氏電橋的其他實施例中，亦可由一個量測裝置51與三個電阻器元件(Resistor)分別連接所述橋式電路，或由兩個量測裝置(51、52)與兩個電阻器元件分別連接所述橋式電路，或由一個量測裝置與三個電阻器元件分別連接所述橋式電路，本發明並不加以限制。

請再參閱圖10，其繪示本發明之加速規之連接方塊示意圖。如圖所示，該量測本體10上進一步還可設有一加速規80，且該感測模組60與該加速規80相連接，其中，該加速規80的設置位置並不限定，僅需與該量測本體10相連動即可，而當使用者進行拉或舉等動作，除了會使得該量測本體10產生形變外，亦會移動該量測本體10的位置，如此，設於該量測本體10上的該加速規80即可根據該量測本體10的移動狀態而產生一加速度訊號81，再利用該感測模組60接收該加速度訊號81，以計算該量測本體10的運動速度，進而提供使用者可根據該加速度訊號81輔助判斷使用者的運 動狀態。

藉此，透過結構性強且形變量大的該量測本體10，即可有效的提供各該量測裝置(51~54)進行量測，以提供精準的受力力道資訊。

在上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。

10‧‧‧量測本體

11‧‧‧第一連接部

12‧‧‧第二連接部

121‧‧‧向內倒圓角

122‧‧‧連接凹槽

20‧‧‧應力導引部

21‧‧‧應力導引邊條

31‧‧‧第一量測部

32‧‧‧第二量測部

Claims (12)

1. 一種運動器材設備力道量測裝置，其包括：一量測本體，該量測本體的形狀形成一如箭頭的形狀，該量測本體一端設有一第一連接部，該量測本體另端設有一第二連接部，其中該第一連接部及該第二連接部與一運動器材設備相連接，該量測本體上設有一加速規，該加速規根據該量測本體的移動狀態而產生一加速度訊號，該感測模組與該加速規相連接，以接收該加速度訊號，計算該量測本體的運動速度；至少一量測部，該量測部設於該量測本體之一側面上，該量測部內部設有至少一第一量測裝置；至少一應力導引部，該應力導引部設於該量測本體之任一側面上，且位於該量測部與該第一連接部之間；一感測模組，該感測模組與該第一量測裝置相連接，該感測模組依據該第一量測裝置感測到的該量測本體的形變量，產生一受力力道訊號，以藉由配置於該感測模組上的一資料傳輸模組，將依據該受力力道訊號傳送至外。
2. 如申請專利範圍第1項所述之運動器材設備力道量測裝置，其中，當該量測部具有四個該量測部時，各該量測部係為：一第一量測部，該第一量測部設於該量測本體之一側面上，該第一量測部內部設有該第一量測裝置；一第二量測部，該第二量測部設於該量測本體之一側面上，且位於與該第一量測部的周邊相鄰處上，該第二量測部內部設有至少一第二量測裝置；一第三量測部，該第三量測部設於該量測本體之另一側面上，該第三量測部內部設有至少一第三量測裝置； 一第四量測部，該第四量測部設於該量測本體之一側面上，且位於與該第三量測部的周邊相鄰處上，該第四量測部內部設有至少一第四量測裝置。
3. 如申請專利範圍第2項所述之運動器材設備力道量測裝置，其中，該感測模組與該第二量測裝置、該第三量測裝置及該第四量測裝置相連接，該感測模組依據該第一量測裝置、該第二量測裝置、該第三量測裝置及該第四量測裝置感測到的該量測本體的形變量後，以產生該受力力道訊號。
4. 如申請專利範圍第3項所述之運動器材設備力道量測裝置，其中，該感測模組包括：一感測電路，其與該第一量測裝置、該第二量測裝置、該第三量測裝置及該第四量測裝置相連接，以接收該第一量測裝置、該第二量測裝置、該第三量測裝置及該第四量測裝置量測該量測本體的形變量所產生的一量測訊號；一處理模組，其與該感測電路及一資料傳輸模組相連接，以依據各該量測訊號產生該受力力道訊號；以及該資料傳輸模組，其將依據各該量測訊號產生的該受力力道訊號傳送至外，其中，該資料傳輸模組係為有線的資料傳輸模組或無線的資料傳輸模組。
5. 如申請專利範圍第2項所述之運動器材設備力道量測裝置，其中，該量測本體係與該第一連接部、該第二連接部、該第一量測部、該第二量測部、該第三量測部、該第四量測部及該應力導引部為一體成形。
6. 如申請專利範圍第1項所述之運動器材設備力道量測裝置，其中，該量測本體係由受到拉伸力時，會產生應力變化之金屬材料所製成。
7. 如申請專利範圍第1項所述之運動器材設備力道量測裝置，其中，該量測本體係與該第一連接部、該第二連接部、該量測部及該應力導引部為一體成形。
8. 如申請專利範圍第1項所述之運動器材設備力道量測裝置，其中，該應力導引部係為二側設有窄邊的一應力導引邊條之中空應力導引部所構成。
9. 如申請專利範圍第1項所述之運動器材設備力道量測裝置，其中，該感測模組包括：一感測電路，其與該第一量測裝置相連接，以接收該第一量測裝置量測該量測本體的形變量所產生的一量測訊號；一處理模組，其與該感測電路及該資料傳輸模組相連接，以依據該量測訊號產生該受力力道訊號；以及該資料傳輸模組，其將依據各該量測訊號產生的該受力力道訊號傳送至外，其中，該資料傳輸模組係為有線的資料傳輸模組或無線的資料傳輸模組。
10. 如申請專利範圍第4或9項所述之運動器材設備力道量測裝置，其中，該感測模組進一步包括：一放大器，其與該感測電路相連接以放大該量測訊號的輸出電壓；一類比/數位轉換器，其與該放大器相連接及該處理模組相連接，以將類比型式的該量測訊號轉換為數位型式的該量測訊號，且將數位型式的該量測訊號傳輸予該處理模組；一電源模組，以提供該感測電路、該放大器、該類比/數位轉換器、該處理模組及該資料傳輸模組工作電源。
11. 如申請專利範圍第4或9項所述之運動器材設備力道量測裝置，其中，該資料傳輸模組係利用其一之藍芽(Bluetooth)、行動者網絡理論(Actor-Network Theory，ANT)、無線熱點(Wi-Fi)、LoRa(Long Rang)或紫蜂(ZigBee)，以將依據該量測訊號產生的一受力力道訊號傳送至外。
12. 如申請專利範圍第1項所述之運動器材設備力道量測裝置，其中，該應力導引部係由一個或一個以上的凹穴所形成，以導引該第一連接部所受的應力。

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