多自由度肌力增進器的製作方法

2023-09-19 11:49:35 1

專利名稱：多自由度肌力增進器的製作方法
技術領域：
本發明系關於一種肌力增進器，特別是一種多自由度肌力增進器。
背景技術：
有病痛就找醫生，是一般人面對疾病時最常見的直接想法。然而，醫師不是萬能的， 有相當多種疾病的治療，尤其是肌肉群的疾病，都必須靠患者自己持續的康復健身或是訓 練，才有辦法獲得實質的改善。以朝九晚五的上班族為例，大部分上班族多處於靜態、且 長時間維持同樣姿勢的工作模式，造成了身體各部位肌肉群有些過度運動、而有些運動不 足之情況，剛開始可能只是出現酸麻感，長時間下來會有局部非常酸疼的感覺。這種的職 業性的傷害在醫學上無法以藥物獲得真正的改善，而需要通過患者配合做適度的肌力訓練 運動，以達到鬆弛緊繃肌肉、並進一步強化部分肌肉之效果。同樣地，身體因開刀後而造 成肌肉萎縮的病人，無法以藥物替萎縮的肌肉群做治療，亦必須通過患者以肌力訓練運動 的方式，讓萎縮的肌肉逐漸活絡過來。
目前用以訓練肌肉強度的室內健身儀器甚多，走進健身房裡，玲琅滿目的健身儀器陳 列，便於使用者視所欲進行選擇，以針對不同的肌肉群進行訓練，這些健身儀器更可進一 步針對不同使用者的肌肉狀況，來加重阻力，以達有效訓練肌肉的目的。然而，這些健身
儀器僅適用於想訓練肌肉的使用者；對於肌肉群受傷的患者，這些健身儀器的訓練強度過 大，在無專人指導的情況下，非常容易造成肌肉受損情況更加嚴重，因此，肌肉群受傷的 患者， 一般皆選擇在專門的復健室裡，由專業人員指導進行肌肉復健的運動。
專業的康復健身場所裡，康復健身儀器的分工是詳細且專業的，如等速肌力測試訓 練儀、上肢等速訓練儀、半橫臥式橢圓訓練機、半橫臥式下肢等速訓練儀、康復健身專用 跑步機、平衡訓練儀、步伐訓練跑步機、無重力懸吊支撐系統等，用以對不同症狀的患
者，進行不同部位的康復健身。然而，這些專業康復健身儀器具有如下之缺點需要克服
第一，這些儀器的價格是非常昂貴的， 一般患者沒有辦法負擔，所以在結束醫院的康復健
身療程後，無法在居家中進行持續的肌肉運動訓練；第二，這些專業儀器的分工過細，一 臺儀器只能提供特定的肌肉群進行訓練運動，因此即便是專業的康復健身醫療場所，也必 須花費甚多經費一次購買多臺訓練儀器，以提供不同患者的需要。
因此，如何在兼顧成本的考慮下，提供一臺同時可以針對數種肌肉群進行訓練運動的 居家型儀器， 一直是相關業者研究的重點之一。

發明內容
本發明之主要目的，系希望提供一種肌力增進器，具有多自由度的特性，以供使用者 進行不同肌肉群的訓練。
本發明的目的是通過以下技術方案實現的
本發明系揭露一種多自由度(degree of freedoms)肌力增進器，包括一上肢運動器及 一下肢運動器。其中上肢運動器系具有至少四個自由度可供調整以供一使用者進行特定上 肢肌肉群之肌力訓練；下肢運動器系連接至上肢運動器，下肢運動器系具有至少五個自由 度可供調整以供一使用者進行特定下肢肌肉群之肌力訓練。當使用者使用多自由度肌力增 進器進行肌力訓練時，該使用者系分別與上肢運動器及下肢運動器形成封閉的做功系統。
較佳實施例中，上肢運動器系由一第一傳動阻力輪組、 一軸座及一支撐座所組成。上 肢運動器具有多自由度可提供使用者於其使額狀面(frontal plane)上及矢狀面(sagittal plane)上進行多角度運動姿勢調整。下肢運動系由一座墊及一第二傳動阻力輪組所組成， 下肢運動器具有之多自由度可提供使用者調整髖關節的角度及腳底板的角度，以針對不同 比重的肌肉群進行訓練。
本發明所揭露之多自由度肌力增進器，其具有多自由度之特性可供使用者進行連續 的做功循環運動，達到不同肌肉群之訓練目的。可居家使用的特性對於一般的使用者來 說，可以達到訓練肌肉、肌力的健身目的；而對於需要康復健身的患者來說，可以達到長 時間持續調整肌力與協調性，避免肌肉粘連的目的。


圖l為本發明多自由度肌力增進器的結構示意圖； 圖2A為本發明多自由度肌力增進器的使用狀態參考圖一； 圖2B為本發明多自由度肌力增進器的使用狀態參考圖二。
圖中
l多自由度增進器 2上肢運動器 3下肢運動器
21第一傳動阻力輪組 211第一調節輪
22軸座 221軸孔 23支撐座24連動杆 25驅動握柄
26矢狀面角度調節器 261月狀齒輪 262螺紋輪軸
27第一定位卡稍
28第二定位卡稍
31座墊
32第二傳動阻力輪組 321第二調節輪 33基架
34腳踏組 341踏板本體 342樞紐
AA座墊31及基架33的位置一
BB座墊31及基架33的位置二
具體實施例方式
本發明較佳的具體實施方式
是
如同前述之背景技術所述，目前室內之肌力訓練儀器普遍存有訓練肌肉群種類過少或 是價格過於昂貴之問題，本發明系揭露一種多自由度(degree of freedoms)肌力增進器， 其係為一可同時訓練數個肌肉群之居家型訓練儀器。為了使本發明之敘述更加詳盡與完 備，請配合附圖參考下列描述。
請參考圖l，係為一較佳實施例中，本發明所揭露之多自由度肌力增進器的結構示意 圖。圖l中之多自由度肌力增進器l，包括一上肢運動器2及一下肢運動器3。其中上肢運動 器2系由一第一傳動阻力輪組21、 一軸座22及一支撐座23所組成。
如圖l中所示，第一傳動阻力輪組21系固定於一連動杆24上，第一傳動阻力輪組21之 相對側系連接有驅動握柄25，以提供操作者握持並進一步轉動第一傳動阻力輪組21，轉動 之方向如驅動握柄25旁之箭頭方向。軸座22包含有一軸孔221以活動方式與連動杆24鉸接， 連動杆24可在使用者之額狀面(frontal plane)上360度轉動。連動杆24的轉動會連動帶動 第一傳動阻力輪組21及驅動握柄25之轉動，進一步地改變了使用者操作驅動握柄25時所運 動到的上肢肌肉群及不同的肌肉訓練比重。舉例來說，當連動杆24於軸孔221中旋轉180度 時，第一傳動阻力輪組21之阻力方向由順時針方向變為逆時針方向，進一步地改變了使用 者之肌力訓練部位由二頭肌為主、三頭肌為輔變至三頭肌為主，二頭肌為輔。
支撐座23系通過一矢狀面角度調節器26連接於軸座22，矢狀面角度調節器26系用以使 軸座22沿使用者之矢狀面(sagittal plane)上具有額外之自由度，進一步連動帶動連動杆 24及第一傳動阻力輪組21於使用者之矢狀面上改變角度。在較佳實施例中，支撐座23係為可調整高低的調整杆設計，通過支撐座23髙低的調整亦可進一歩使第一阻力傳動輪組21多 增加一個自由度，以供使用者視肌力訓練需求進行調整。
前述之上肢運動器2具有至少四個自由度可提供使用者進行特定上肢肌肉群之肌力訓 練，其中至少一自由度可供一使用者做功(驅動握柄25之旋轉)，其餘之至少三個自由度可
供該使用者選擇訓練特定上肢肌肉群(第一組力傳動輪組沿額狀面旋轉、矢狀面移動、以及 隨支撐座23調整高低)；具多自由度之上肢運動器2可完整訓練如三角肌(deltoid)、肱二頭 肌(bic印s brachii)、此三頭肌(bic印s brachii)及旋轉肌袖(rotator cuff muscles)等 上肢肌肉群。
下肢運動器3系連接至上肢運動器2，如圖1中所示，下肢運動器3系由一座墊31及一第 二傳動阻力輪組32所組成。座墊31系通過一基架33活動方式鉸接至支撐座23上，其中座墊 31可沿基架33前後、上下往復移動。第二傳動阻力輪組32系連接於支撐座23上，第二傳動 阻力輪組32之相對側裝設有腳踏組34,以提供使用者坐於座墊31上踏踩並進一步轉動第二 傳動阻力輪組進行肌力訓練。值得注意的是，當座墊31沿基架33相對於支撐座23前後移動 時，坐於座墊31上之使用者下肢髖關節角度亦會隨之改變，而進一步影響到大腿前後側肌 群施力比重的不同；亦即，可通過改變座墊31於基架33上之位置，來改變使用者之下肢肌 力訓練部位及訓練比重。請參考圖2A及圖2B，當一使用者將座墊31由圖2A中之位置AA往位 置BB移動時，其下肢髖關節彎曲角度的改變將訓練的主肌肉群由原本的主要運動大腿前側 肌肉群，如股四頭肌(quadric印s femoris)，變成主要運動大腿後側肌肉群，如腿後肌群 (hamstring muscles)。
較佳實施例中，腳踏組34之踏板本體341更可通過多個樞紐342而可有預定角度的活動 空間。亦即，通過樞紐342與踏板本體341的活動式設計，踏踩於腳踏組34時，腳底板可因 踏板本體341所具有之自由度來調整腳底運動之角度。
由上所述可知，下肢運動器3系具有至少五個自由度，其中至少一個自由度可供一使 用者做功(腳踏組34之旋轉)，其餘之至少四個自由度(座墊31之前後、上下往復移動以及踏 板本體之活動)可供使用者選擇訓練特定下肢肌肉群及進行不同比重的肌力訓練。當一使用
者使用本發明所揭露之多自由度肌力增進器進行肌力訓練時，該使用者系分別與上肢運動 器及下肢運動器系形成封閉的做功系統。
請再進一步參考圖l,本發明所揭露之多自由度肌力增進器l，還包含一第一定位卡 稍27及一第二定位卡稍28，第一定位卡梢27同時穿過連動杆24及軸孔221,以於任意角度固 定第一傳動阻力輪組21，讓使用者可於一固定平面上進行循環式的運動；第二定位卡梢28 同時穿過軸座23及矢狀面角度調節器26,以於任意角度固定第一傳動阻力輪組21。在此實 施例中，矢狀面角度調節器26系由一月狀齒輪261及一螺紋輪軸262彼此嚙合組成，通過轉 動螺紋輪軸262，可帶動月狀齒輪261，及進一步使連動杆24和第一傳動阻力輪組21具有額外之自由度，並於使用者之矢狀面上改變角度。
本發明系希望通過可在多度空間改變角度的設計，提供肌力訓練者一多自由度的肌 力訓練儀器，其角度改變的實施方式不欲於此進行限制。以圖l中之定位卡稍為例，第一定
位卡稍27及第二定位卡稍28的設計僅為適用於該實施例的其中一種設計，其它亦可使用卡 榫、蠊絲蠊帽、或是公母頭套合的形式來完成定位之目的。同樣地，矢狀面角度調節器26 之實施方式亦不應局限於前述之月狀齒輪261及嫘紋輪軸262,亦可通過其它機械連動來達 成移動軸座22之目的。
本發明所揭露之多自由度肌力增進器，其中之第一傳動阻力輪組21及二傳動阻力輪組 32，系通過磁阻馬達驅動電路以達到調控不同程度阻力之目的，在此實施例中系以一第一 調節輪211及一第二調節輪321讓使用者手動調節所需要之阻力大小。其實施方式會視所欲
應用的領域而改變。另外，若將本發明所揭露之多自由度肌力增進器應用於一般欲強化肌 肉的健康人，系可採用一般的傳動阻力輪組，其在受力持續轉動的過程若突然停止被施 力，還會緩緩的轉動；然而，若將本發明所揭露之多自由度肌力增進器應用於需針對特定 肌肉群進行康復健身強化的患者，其傳動阻力輪組需要額外加裝一控制器，當傳動阻力輪 組在受力持續轉動的過程若突然停止被施力時，控制器可將傳動阻力輪組之連動關係停下 並將阻力值降到零；這樣的設計可保護進行康復健身的患者不會因突然停下動作而肌肉被 繼續轉動的傳動阻力輪組拉扯，造成更大的傷害。
綜上所述，本發明所揭露之多自由度肌力增進器，其具有之多自由度特性可提供使用 者進行連續的做功循環運動，達到不同肌肉群之訓練目的。可居家使用的特性對於一般的 使用者來說，可以達到訓練肌肉、肌力的健身目的；而對於需要康復健身的患者來說，可 以達到長時間持續調整其肌力與協調性，避免肌肉粘連的目的。
本發明雖以較佳實例闡明如上，然其並非用以限定本發明精神與新型實體僅止於上 述實施例範圍。是以，在不脫離本發明之精神與範圍內所作之修改，均應包含在本申請專 利範圍內。
權利要求
1.一種多自由度肌力增進器，其特徵在於，包括一上肢運動器，系具有至少四個自由度，其中至少一個自由度可供一使用者做功，其餘之至少三個自由度可供該使用者選擇訓練特定上肢肌肉群；及一下肢運動器，連接至所述上肢運動器，系具有至少五個自由度，其中至少一個自由度可供一使用者做功，其餘之至少四個自由度可供該使用者選擇訓練特定下肢肌肉群；其中，當使用者使用該多自由度肌力增進器進行肌力訓練時，該使用者分別與所述上肢運動器及所述下肢運動器形成封閉的做功系統。
2、 如權利要求l所述之多自由度肌力增進器，其特徵在於，其中所述上肢運動器包括一第一傳動阻力輪組，該第一傳動阻力輪組之相對側連接有驅動握柄，以提供使用者握持並進一步轉動該第一傳動阻力輪組，該第一傳動阻力輪組固定於一連動杆上；一軸座，包含有一軸孔以活動方式鉸接於所述連動杆，所述連動杆可在所述使用者之額狀面上360度轉動及一支撐座，通過一矢狀面角度調節器連接於所述軸座，所述矢狀面角度調節器用以使所述軸座沿所述使用者之矢狀面上改變角度，進一步帶動所述連動杆及所述第一傳動阻力輪組於所述使用者之矢狀面上改變角度；其中，可通過所述第一傳動阻力輪組所具有之不同自由度，改變使用者之上肢肌力訓練部位。
3、 如權利要求2所述之多自由度肌力增進器，其特徵在於，其中所述下肢運動器包括一座墊，通過一基架活動式鉸接至所述支撐座上，該座墊可沿所述基架前後往復移動；及一第二傳動阻力輪組，連接於所述支撐座上，該第二傳動阻力輪組之相對側裝設有 腳踏組，以提供使用者坐於所述座墊上踏踩並進一步轉動所述第二傳動阻力輪組；其中，可通過改變所述座墊於所述基架上之位置，改變使用者之下肢肌力訓練部位。
4、 如權利要求2所述之多自由度肌力增進器，其特徵在於，其中所述第一傳動阻力輪 組系由皮帶與二磁組輪盤組成。
5、 如權利要求2所述之多自由度肌力增進器，其特徵在於，還包含一第一定位卡梢同 時穿過所述連動杆及所述軸孔，以於任意角度固定所述第一傳動阻力輪組。
6、 如權利要求2所述之多自由度肌力增進器，其特徵在於，還包含一第二定位卡梢同時穿過所述軸座及所述矢狀面角度調節器，以於任意角度固定所述第一傳動阻力輪組。
7、 如權利要求2所述之多自由度肌力增進器，其特徵在於，其中所述矢狀面角度調節器系由一月狀齒輪及一嫘紋輪軸嚙合組成，通過轉動所述蠊紋輪軸，可帶動所述月狀齒輪並進一步驅動所述連動杆及所述第一傳動阻力輪組於所述使用者之矢狀面上改變角度。
8、 如權利要求3所述之多自由度肌力增進器，其特徵在於，其中所述腳踏組具有二個自由度。
全文摘要
本發明系揭露一種多自由度(degree of freedoms)肌力增進器，包括一上肢運動器及一下肢運動器。其中上肢運動器系具有至少四個自由度，可供一使用者進行特定上肢肌肉群之肌力訓練；下肢運動器系具有至少五個自由度，可供一使用者進行特定下肢肌肉群之肌力訓練。當使用者使用多自由度肌力增進器進行肌力訓練時，該使用者系分別與上肢運動器及下肢運動器形成封閉的做功系統。
文檔編號A63B23/035GK101172197SQ20061013830
公開日2008年5月7日 申請日期2006年11月3日 優先權日2006年11月3日
發明者楊天放 申請人:楊天放