偵測運(yùn)動力學(xué)資訊的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明與偵測運(yùn)動力學(xué)資訊的裝置及方法有關(guān)，尤指一種即時偵測運(yùn)動中的踩踏位置的偵測裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代人為求保持身體健康或雕塑身材曲線，而利用空閑時間做運(yùn)動已蔚為風(fēng)潮，其中利用操作健身裝置以達(dá)鍛煉目的者亦不為少數(shù)。隨著科技進(jìn)步，目前有一種設(shè)有3D影像擷取系統(tǒng)的健身裝置，利用擷取使用者運(yùn)動中的3D影像，通過影像的分析、比對而得出操作健身裝置所耗損的熱量，以供使用者做為規(guī)劃運(yùn)動量及驗收運(yùn)動成果的參考。
[0003]然而上述裝置于使用時，使用者須在身體上各部位貼上擷取3D影像用的感測貼片，或是穿上感測用的運(yùn)動服等，會因此造成運(yùn)動上的不便利；另一方面，以此裝置分析運(yùn)動狀態(tài)亦有成本過高的疑慮，不適合一般民眾使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的，在于提供一種偵測運(yùn)動力學(xué)資訊的裝置及方法，其利用各種類型的感測器感測一藉由踩踏而產(chǎn)生動作的運(yùn)動裝置的即時位置變化，藉此并進(jìn)而搭配人體逆向運(yùn)動力學(xué)，計算出使用者的運(yùn)動力學(xué)資訊。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種偵測運(yùn)動力學(xué)資訊的裝置，包括有:
[0007]—基架，該基架上設(shè)有一轉(zhuǎn)軸及一轉(zhuǎn)動裝置，其中該轉(zhuǎn)動裝置連接有一傳動機(jī)構(gòu)，且該傳動機(jī)構(gòu)設(shè)有一踩踏部，藉由踩踏該踩踏部產(chǎn)生動作，并經(jīng)該傳動機(jī)構(gòu)帶動該轉(zhuǎn)動裝置于該轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，同時該踩踏部受該傳動機(jī)構(gòu)的牽引而令其位移形成一對應(yīng)于該轉(zhuǎn)動裝置的轉(zhuǎn)動的軌跡；而該轉(zhuǎn)軸上設(shè)有一同步轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)盤；
[0008]一第一感測裝置，其于該轉(zhuǎn)盤上設(shè)有多數(shù)個圍繞于該轉(zhuǎn)軸且呈等間距設(shè)置的第一感應(yīng)部，各第一感應(yīng)部隨該轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動而移動；又該第一感測裝置于該基架上設(shè)有一第一感測器，用以感測各第一感應(yīng)部，其中該第一感測器感測到各第一感應(yīng)部時分別產(chǎn)生一第一訊號;
[0009]一第二感測裝置，其于該轉(zhuǎn)盤上設(shè)有一第二感應(yīng)部，該第二感應(yīng)部隨該轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動而移動；又該第二感測裝置于該基架上設(shè)有一第二感測器，用以感測該第二感應(yīng)部，其中該第二感測器感測到該第二感應(yīng)部時產(chǎn)生一第二訊號；
[0010]一壓力感測器，其設(shè)于該踩踏部，用以感測踩踏于該踩踏部的壓力而產(chǎn)生一第三訊號。
[0011]在一較佳實施例中，所述第一感應(yīng)部為設(shè)于該轉(zhuǎn)盤的周緣上的多數(shù)齒塊，各齒塊以等距的間隔相隔設(shè)置；而該第一感測器包括有一發(fā)射器及一接收器，其中該發(fā)射器與該接收器分別設(shè)于該轉(zhuǎn)盤的兩側(cè)。
[0012]在一較佳實施例中，所述第一感應(yīng)部為磁鐵塊，而該第一感測器為一霍爾感測器。
[0013]在一較佳實施例中，所述轉(zhuǎn)動裝置上又設(shè)有一第三感測裝置，該第三感測裝置于該基架上設(shè)有一第三感測器，用以感測該第一感應(yīng)部且于每次感測時分別產(chǎn)生一第四訊號，其中該第三感測器設(shè)置于可使該第四訊號的相位角與該第一訊號的相位角相差一預(yù)定數(shù)值的位置。
[0014]在一較佳實施例中，所述預(yù)定數(shù)值為90度。
[0015]在一較佳實施例中，所述傳動機(jī)構(gòu)包括有一曲柄及一踏桿；該曲柄接設(shè)于該轉(zhuǎn)軸，且該曲柄的另一端樞設(shè)于該踏桿，而該踩踏部設(shè)于該踏桿上。
[0016]一種偵測運(yùn)動力學(xué)資訊的方法，用以計算使用者于踩踏一踩踏機(jī)的過程中的人體運(yùn)動的肢段受力資訊，其中該踩踏機(jī)設(shè)有一轉(zhuǎn)動裝置，該轉(zhuǎn)動裝置連接有一傳動機(jī)構(gòu)，且該傳動機(jī)構(gòu)設(shè)有一踩踏部，藉由踩踏該踩踏部產(chǎn)生動作，并經(jīng)該傳動機(jī)構(gòu)帶動該轉(zhuǎn)動裝置轉(zhuǎn)動，同時該踩踏部受該傳動機(jī)構(gòu)的牽引而令其位移形成一對應(yīng)于該轉(zhuǎn)動裝置的轉(zhuǎn)動的軌跡；又該轉(zhuǎn)動裝置設(shè)有一同軸且同步轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)盤；該方法包括有:
[0017]以一第一感測裝置逐一地感測設(shè)于該轉(zhuǎn)盤上的多數(shù)個第一感應(yīng)部，并分別產(chǎn)生一第一訊號；其中各第一感應(yīng)部圍繞于該轉(zhuǎn)盤的軸心且呈等間距設(shè)置，且隨該轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動；
[0018]以一第二感測裝置感測設(shè)于該轉(zhuǎn)盤上的一第二感應(yīng)部，并產(chǎn)生一第二訊號；其中該第二感應(yīng)部隨該轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動；
[0019]以一壓力感測器感測踩踏于該踩踏部的壓力而產(chǎn)生一第三訊號，其中該壓力感測器設(shè)于該踩踏部；
[0020]以一計算模組接收該第一訊號及該第二訊號，并在接收該第二訊號后，依據(jù)所接收的第一訊號的數(shù)量，計算該踩踏部的即時位置；
[0021]以及，藉由獲得該踩踏部的即時位置及該第三訊號，以該計算模組計算使用者于踩踏過程中的人體運(yùn)動的肢段受力資訊。
[0022]在一較佳實施例中，述人體肢段包括有大腿及小腿。
[0023]在一較佳實施例中，所述計算模組包含有人體各肢段的慣性資料。
[0024]在一較佳實施例中，計算得出的肢段受力資訊包括有力量及力矩。
[0025]本發(fā)明有益效果是:本發(fā)明利用各種類型的感測器感測一藉由踩踏而產(chǎn)生動作的運(yùn)動裝置的即時位置變化，藉此并進(jìn)而搭配人體逆向運(yùn)動力學(xué)，計算出使用者的運(yùn)動力學(xué)資訊，簡單方便面，且成本低廉，適合一般民眾使用。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明的裝置第一實施例的立體示意圖
[0027]圖2為本發(fā)明的裝置第一實施例的平面示意圖，虛線部分表示踏板的軌跡
[0028]圖3至圖5為本發(fā)明裝置的踏板所形成的不同軌跡的示意圖
[0029]圖6為本發(fā)明的裝置第一實施例的局部放大示意圖
[0030]圖7為本發(fā)明的裝置第二實施例的局部放大示意圖
[0031]圖8為本發(fā)明的方法的流程圖
【具體實施方式】
[0032]以下僅以實施例說明本發(fā)明可能的實施態(tài)樣，然而并非用以限制本發(fā)明所欲保護(hù)的范疇，先予敘明。
[0033]請參閱圖1、圖2，所示者為本發(fā)明所提供的偵測運(yùn)動力學(xué)資訊的裝置的第一實施例，其形成為一健身車的結(jié)構(gòu)型態(tài)，包括有一基架1，并于該基架I的前端設(shè)有一轉(zhuǎn)軸2及一轉(zhuǎn)動裝置，其中該轉(zhuǎn)動裝置連接有一傳動機(jī)構(gòu)4，且該傳動機(jī)構(gòu)4設(shè)有一踩踏部，藉由踩踏該踩踏部產(chǎn)生動作，并經(jīng)該傳動機(jī)構(gòu)4帶動該轉(zhuǎn)動裝置以該轉(zhuǎn)軸2為軸心轉(zhuǎn)動，且于此同時，該踩踏部受該傳動機(jī)構(gòu)4的牽引而形成一對應(yīng)于該轉(zhuǎn)動裝置的動作的位移軌跡。于本實施例中，該轉(zhuǎn)動裝置為一轉(zhuǎn)輪3，該轉(zhuǎn)軸2設(shè)于該轉(zhuǎn)輪3的軸心處，而該轉(zhuǎn)軸2接設(shè)有一曲柄41，且該曲柄41的另一端樞設(shè)有一踏桿42，此踏桿42上設(shè)有一供使用者踩踏的踏板43。此外，該轉(zhuǎn)軸2上又設(shè)有一與該轉(zhuǎn)輪3同軸且同步轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)盤31。藉此，該曲柄41及該踏桿42構(gòu)成該傳動機(jī)構(gòu)4，當(dāng)使用者踩踏該踏板43，可通過該傳動機(jī)構(gòu)4驅(qū)動該轉(zhuǎn)軸2及轉(zhuǎn)輪3、轉(zhuǎn)盤31產(chǎn)生圓周運(yùn)動，且同時藉由該曲柄41及該踏桿42的牽弓丨，令該踏板43的位移形成有一如圖2所示的軌跡T。其中該軌跡T的型態(tài)乃取決于該傳動機(jī)構(gòu)4的組成配置，于本實施例中為一長軸沿水平方向延伸的橢圓形軌跡，然而在該傳動機(jī)構(gòu)以其他方式配置的情況下，該踏板43的軌跡可具有分別如圖3至圖5所示的多種變化(Tl、T2、T3)。而在各種傳動機(jī)構(gòu)的配置下，相對于該轉(zhuǎn)盤31的圓周運(yùn)動軌跡，踏板43呈現(xiàn)出不同的軌跡，然而在二者各自的行程中，其周期乃為一致；亦即，若在該轉(zhuǎn)盤31定義一個定位點，且該定位點的位置于該轉(zhuǎn)盤31的圓周軌跡上定義為一起始位置，則該踏板43的位置亦在其軌跡上形成一對應(yīng)于該起始位置的對應(yīng)起始位置，當(dāng)該定位點隨著該轉(zhuǎn)盤31沿圓周軌跡移動而完成一個行程且回到該起始位置，則該踏板43亦沿著其軌跡移動而完成一個行程且回到該對應(yīng)起始位置。據(jù)此，對于該定位點于其行程中的每一個位置，該踏板43皆分別具有一固定的對應(yīng)位置。
[0034]在上述的結(jié)構(gòu)中，本發(fā)明設(shè)置有感測裝置以即時地偵測該踏板43的位置，如圖6所示，其包括有一第一感測裝置5及一第二感測裝置6。其中該第一感測裝置5于該轉(zhuǎn)盤31上設(shè)有多數(shù)個圍繞于該轉(zhuǎn)軸(圖中未示)且呈等間距設(shè)置的第一感應(yīng)部，而各第一感應(yīng)部會隨該轉(zhuǎn)盤31的轉(zhuǎn)動而沿一圓形軌跡移動。又該第一感測裝置5于該基架上設(shè)有一第一感測器52，用以感測各第一感應(yīng)部，其中該第一感測器52感測到各第一感應(yīng)部時分別產(chǎn)生一第一訊號。于本實施例中，該第一感測裝置5乃米光柵式的感測方式。細(xì)言之,該第一感應(yīng)部為設(shè)于該轉(zhuǎn)盤31周緣的多數(shù)齒塊51，各齒塊51以等距的間隔54相隔設(shè)置，而該第一感測器52包括有一發(fā)射器521及一接收器522，其中該發(fā)射器521與該接收器522分別設(shè)于該轉(zhuǎn)盤31兩側(cè)的固定位置上。該發(fā)射器521朝該轉(zhuǎn)盤31發(fā)射光線，而各齒塊51則位于光線通過的軌跡上。由于各齒塊51與各間隔54為相隔設(shè)置，當(dāng)該轉(zhuǎn)盤31轉(zhuǎn)動時，該光線交替地遇到各齒塊51與各間隔54 ;其中，光線遇到各間隔54時，則光線可通過而被該接收器522接收，并產(chǎn)生一個第一訊號，而光線遇到各齒塊51時，則光線被阻擋而無法通過。藉此，在該轉(zhuǎn)盤31轉(zhuǎn)動的過程中，光線交錯地被接收及被阻擋，而陸續(xù)地在被接收時分別產(chǎn)生第一訊號。
[0035]承上，該第二感測裝置6于該轉(zhuǎn)盤31上設(shè)有一第二感應(yīng)部，且該第二感應(yīng)部會隨該轉(zhuǎn)盤31的轉(zhuǎn)動而沿一圓形軌跡移動。于本實施例中，該第二感應(yīng)部為前述該轉(zhuǎn)盤31上的其中一個齒塊61，其中該齒塊61的高度較其他齒塊51為高。又該第二感測裝置6于該基架上的一固定位置處設(shè)有一第二感測器62，而該齒塊61于該轉(zhuǎn)盤31轉(zhuǎn)一圈的過程中會經(jīng)過該第二感測器62 —次，令該第二感測器62感測到該齒塊61，并產(chǎn)生一第二訊號。于本實施例中，該齒塊61可通過各種已知的方式被該第二感測器62偵測，且進(jìn)而產(chǎn)生一第二訊號；此外，順帶一提的是，由于齒塊61與其他齒塊51的高度差異，該第二感測器62并不會感測到齒塊51而產(chǎn)生不需要的感測訊號。
[0036]而該第一感測裝置5及該第二感測裝置6所測得的第一訊號及第二訊號經(jīng)過計算，可即時地得知該踏板43的所在位置。細(xì)言之，由前述的說明可知，該轉(zhuǎn)盤31的軌跡上每一個位置皆可分別對應(yīng)于該踏板43于其軌跡上的一個固定位置，因此只要測得該轉(zhuǎn)盤31上某一定位點轉(zhuǎn)動的角位移，即可換算得