侦测运动力学资讯的装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明与侦测运动力学资讯的装置及方法有关，尤指一种即时侦测运动中的踩踏位置的侦测装置及方法。
【背景技术】
[0002]现代人为求保持身体健康或雕塑身材曲线，而利用空闲时间做运动已蔚为风潮，其中利用操作健身装置以达锻炼目的者亦不为少数。随着科技进步，目前有一种设有3D影像擷取系统的健身装置，利用擷取使用者运动中的3D影像，通过影像的分析、比对而得出操作健身装置所耗损的热量，以供使用者做为规划运动量及验收运动成果的参考。
[0003]然而上述装置于使用时，使用者须在身体上各部位贴上擷取3D影像用的感测贴片，或是穿上感测用的运动服等，会因此造成运动上的不便利；另一方面，以此装置分析运动状态亦有成本过高的疑虑，不适合一般民众使用。
【发明内容】
[0004]本发明的目的，在于提供一种侦测运动力学资讯的装置及方法，其利用各种类型的感测器感测一藉由踩踏而产生动作的运动装置的即时位置变化，藉此并进而搭配人体逆向运动力学，计算出使用者的运动力学资讯。
[0005]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0006]一种侦测运动力学资讯的装置，包括有:
[0007]—基架，该基架上设有一转轴及一转动装置，其中该转动装置连接有一传动机构，且该传动机构设有一踩踏部，藉由踩踏该踩踏部产生动作，并经该传动机构带动该转动装置于该转轴转动，同时该踩踏部受该传动机构的牵引而令其位移形成一对应于该转动装置的转动的轨迹；而该转轴上设有一同步转动的转盘；
[0008]一第一感测装置，其于该转盘上设有多数个围绕于该转轴且呈等间距设置的第一感应部，各第一感应部随该转盘的转动而移动；又该第一感测装置于该基架上设有一第一感测器，用以感测各第一感应部，其中该第一感测器感测到各第一感应部时分别产生一第一讯号;
[0009]一第二感测装置，其于该转盘上设有一第二感应部，该第二感应部随该转盘的转动而移动；又该第二感测装置于该基架上设有一第二感测器，用以感测该第二感应部，其中该第二感测器感测到该第二感应部时产生一第二讯号；
[0010]一压力感测器，其设于该踩踏部，用以感测踩踏于该踩踏部的压力而产生一第三讯号。
[0011]在一较佳实施例中，所述第一感应部为设于该转盘的周缘上的多数齿块，各齿块以等距的间隔相隔设置；而该第一感测器包括有一发射器及一接收器，其中该发射器与该接收器分别设于该转盘的两侧。
[0012]在一较佳实施例中，所述第一感应部为磁铁块，而该第一感测器为一霍尔感测器。
[0013]在一较佳实施例中，所述转动装置上又设有一第三感测装置，该第三感测装置于该基架上设有一第三感测器，用以感测该第一感应部且于每次感测时分别产生一第四讯号，其中该第三感测器设置于可使该第四讯号的相位角与该第一讯号的相位角相差一预定数值的位置。
[0014]在一较佳实施例中，所述预定数值为90度。
[0015]在一较佳实施例中，所述传动机构包括有一曲柄及一踏杆；该曲柄接设于该转轴，且该曲柄的另一端枢设于该踏杆，而该踩踏部设于该踏杆上。
[0016]一种侦测运动力学资讯的方法，用以计算使用者于踩踏一踩踏机的过程中的人体运动的肢段受力资讯，其中该踩踏机设有一转动装置，该转动装置连接有一传动机构，且该传动机构设有一踩踏部，藉由踩踏该踩踏部产生动作，并经该传动机构带动该转动装置转动，同时该踩踏部受该传动机构的牵引而令其位移形成一对应于该转动装置的转动的轨迹；又该转动装置设有一同轴且同步转动的转盘；该方法包括有:
[0017]以一第一感测装置逐一地感测设于该转盘上的多数个第一感应部，并分别产生一第一讯号；其中各第一感应部围绕于该转盘的轴心且呈等间距设置，且随该转盘的旋转而转动；
[0018]以一第二感测装置感测设于该转盘上的一第二感应部，并产生一第二讯号；其中该第二感应部随该转盘的旋转而转动；
[0019]以一压力感测器感测踩踏于该踩踏部的压力而产生一第三讯号，其中该压力感测器设于该踩踏部；
[0020]以一计算模组接收该第一讯号及该第二讯号，并在接收该第二讯号后，依据所接收的第一讯号的数量，计算该踩踏部的即时位置；
[0021]以及，藉由获得该踩踏部的即时位置及该第三讯号，以该计算模组计算使用者于踩踏过程中的人体运动的肢段受力资讯。
[0022]在一较佳实施例中，述人体肢段包括有大腿及小腿。
[0023]在一较佳实施例中，所述计算模组包含有人体各肢段的惯性资料。
[0024]在一较佳实施例中，计算得出的肢段受力资讯包括有力量及力矩。
[0025]本发明有益效果是:本发明利用各种类型的感测器感测一藉由踩踏而产生动作的运动装置的即时位置变化，藉此并进而搭配人体逆向运动力学，计算出使用者的运动力学资讯，简单方便面，且成本低廉，适合一般民众使用。
【附图说明】
[0026]图1为本发明的装置第一实施例的立体示意图
[0027]图2为本发明的装置第一实施例的平面示意图，虚线部分表示踏板的轨迹
[0028]图3至图5为本发明装置的踏板所形成的不同轨迹的示意图
[0029]图6为本发明的装置第一实施例的局部放大示意图
[0030]图7为本发明的装置第二实施例的局部放大示意图
[0031]图8为本发明的方法的流程图
【具体实施方式】
[0032]以下仅以实施例说明本发明可能的实施态样，然而并非用以限制本发明所欲保护的范畴，先予叙明。
[0033]请参阅图1、图2，所示者为本发明所提供的侦测运动力学资讯的装置的第一实施例，其形成为一健身车的结构型态，包括有一基架1，并于该基架I的前端设有一转轴2及一转动装置，其中该转动装置连接有一传动机构4，且该传动机构4设有一踩踏部，藉由踩踏该踩踏部产生动作，并经该传动机构4带动该转动装置以该转轴2为轴心转动，且于此同时，该踩踏部受该传动机构4的牵引而形成一对应于该转动装置的动作的位移轨迹。于本实施例中，该转动装置为一转轮3，该转轴2设于该转轮3的轴心处，而该转轴2接设有一曲柄41，且该曲柄41的另一端枢设有一踏杆42，此踏杆42上设有一供使用者踩踏的踏板43。此外，该转轴2上又设有一与该转轮3同轴且同步转动的转盘31。藉此，该曲柄41及该踏杆42构成该传动机构4，当使用者踩踏该踏板43，可通过该传动机构4驱动该转轴2及转轮3、转盘31产生圆周运动，且同时藉由该曲柄41及该踏杆42的牵弓丨，令该踏板43的位移形成有一如图2所示的轨迹T。其中该轨迹T的型态乃取决于该传动机构4的组成配置，于本实施例中为一长轴沿水平方向延伸的椭圆形轨迹，然而在该传动机构以其他方式配置的情况下，该踏板43的轨迹可具有分别如图3至图5所示的多种变化(Tl、T2、T3)。而在各种传动机构的配置下，相对于该转盘31的圆周运动轨迹，踏板43呈现出不同的轨迹，然而在二者各自的行程中，其周期乃为一致；亦即，若在该转盘31定义一个定位点，且该定位点的位置于该转盘31的圆周轨迹上定义为一起始位置，则该踏板43的位置亦在其轨迹上形成一对应于该起始位置的对应起始位置，当该定位点随着该转盘31沿圆周轨迹移动而完成一个行程且回到该起始位置，则该踏板43亦沿着其轨迹移动而完成一个行程且回到该对应起始位置。据此，对于该定位点于其行程中的每一个位置，该踏板43皆分别具有一固定的对应位置。
[0034]在上述的结构中，本发明设置有感测装置以即时地侦测该踏板43的位置，如图6所示，其包括有一第一感测装置5及一第二感测装置6。其中该第一感测装置5于该转盘31上设有多数个围绕于该转轴(图中未示)且呈等间距设置的第一感应部，而各第一感应部会随该转盘31的转动而沿一圆形轨迹移动。又该第一感测装置5于该基架上设有一第一感测器52，用以感测各第一感应部，其中该第一感测器52感测到各第一感应部时分别产生一第一讯号。于本实施例中，该第一感测装置5乃米光栅式的感测方式。细言之,该第一感应部为设于该转盘31周缘的多数齿块51，各齿块51以等距的间隔54相隔设置，而该第一感测器52包括有一发射器521及一接收器522，其中该发射器521与该接收器522分别设于该转盘31两侧的固定位置上。该发射器521朝该转盘31发射光线，而各齿块51则位于光线通过的轨迹上。由于各齿块51与各间隔54为相隔设置，当该转盘31转动时，该光线交替地遇到各齿块51与各间隔54 ;其中，光线遇到各间隔54时，则光线可通过而被该接收器522接收，并产生一个第一讯号，而光线遇到各齿块51时，则光线被阻挡而无法通过。藉此，在该转盘31转动的过程中，光线交错地被接收及被阻挡，而陆续地在被接收时分别产生第一讯号。
[0035]承上，该第二感测装置6于该转盘31上设有一第二感应部，且该第二感应部会随该转盘31的转动而沿一圆形轨迹移动。于本实施例中，该第二感应部为前述该转盘31上的其中一个齿块61，其中该齿块61的高度较其他齿块51为高。又该第二感测装置6于该基架上的一固定位置处设有一第二感测器62，而该齿块61于该转盘31转一圈的过程中会经过该第二感测器62 —次，令该第二感测器62感测到该齿块61，并产生一第二讯号。于本实施例中，该齿块61可通过各种已知的方式被该第二感测器62侦测，且进而产生一第二讯号；此外，顺带一提的是，由于齿块61与其他齿块51的高度差异，该第二感测器62并不会感测到齿块51而产生不需要的感测讯号。
[0036]而该第一感测装置5及该第二感测装置6所测得的第一讯号及第二讯号经过计算，可即时地得知该踏板43的所在位置。细言之，由前述的说明可知，该转盘31的轨迹上每一个位置皆可分别对应于该踏板43于其轨迹上的一个固定位置，因此只要测得该转盘31上某一定位点转动的角位移，即可换算得