健身設備、健身設備的部件以及相關方法

2023-04-26 10:54:21

專利名稱：健身設備、健身設備的部件以及相關方法
技術領域：
本發明一般地涉及健身設備，且更具體地涉及包含互動遊戲或某些其它娛 樂系統或裝置的健身設備，以及相關系統、部件和方法。
背景技術：
有各種類型的裝備和設備用於幫助人們努力鍛鍊來保持良好的健康和體 形。儘管以下不是這種類型健身裝備的窮盡羅列，但某些常規設備的實例包括 踏車、橢圓訓練機、靜止自行車、仰臥自行車和樓梯攀登器。按照慣例，當人 們使用這些類型的健身裝備時，裝備保持在限定的位置且因此使用機器的人， 在進行身體運動的同時，也通常保持在該相同位置。例如，由於踏車的性能和 運行，使用踏車的人在進行與行走和奔跑相關的身體運動的同時、，基本上停 留在相同的位置而同時行走或奔跑。
對於某些使用者來說，由於不能改變位置且他們的注意力被鍛鍊的動作所 佔據，在"靜止"鍛鍊設備上訓練和鍛鍊可能變得單調乏味。很多使用者可能需 要將他們的注意力從他們所參與的鍛鍊活動分散出去的娛樂消遣。事實上，很 多健身設施已將電視機放在顧客使用的踏車或橢圓訓練機的區域中以盡力幫 助那些人將注意力集中在除了他們所參與的鍛鍊活動之外的東西上。此外，或 替代地，某些人使用音樂裝置來幫助在健身活動中分散其注意力。但是，電視 機和音樂不總是足以分散人們的注意力，因為電視機或音樂可能易於"失調"而僅變成背景噪聲。換言之，電視和音樂通常不能有效地將人們的注意力分散到 除了他們所參與的鍛鍊活動之外的東西上。
已經作出某些努力來將可在使用健身設備的同時參與的其它活動包含進 來。例如，可在圍繞健身設備放置一個或多個顯示屏或監視器的情況下使用模 擬裝置，努力在使用健身裝備期間提供模擬環境。因此，例如當人們騎在靜止 自行車上時，設置在自行車周圍的顯示器或顯示屏可播放視頻圖像來模擬自行 車經過所選環境的運動。這種選擇的環境可能試圖模仿例如沿著山路或海濱公 路單獨騎自行車，或者它可能試圖模仿諸如有名的自行車比賽之類的比賽環境。
在鍛鍊期間分散人們注意力的另一種嘗試包括在鍛鍊同時使用電子遊戲
系統(例如遊戲站(Playstation)②型遊戲系統)。這可包括僅將健身裝備放置 到遊戲系統(以及遊戲系統所連接的相關電視機)附近併力圖在嘗試使用健身 設備的同時也玩所選擇的遊戲。在某些情況下，遊戲系統和健身設備的同時操 作甚至已考慮到在健身的同時測量人的心率並然後根據測量的心率水平改變 遊戲系統所提供的遊戲的某些方面內容。
在健身同時提供娛樂消遣的努力己取得不同程度的成功。在很多情況下， 與模擬裝置關聯的裝備成本高、體積大或兩者都有，使得對一般使用者來說難 以利用這種裝置或系統。
在健身的同時使用遊戲系統還產生了各種問題和難題。例如，在健身設備 上健身的同時運行遊戲系統通常需要在健身設備運行的同時由使用者操作或 操縱的遊戲控制器延伸的導線。這種導線通常暴露於健身設備的運動部件且可 能易於纏住或繫到運動部件上。此外，且可能更重要的是，導線可能系住或纏 住於使用健身裝備的人的腿或臂上，造成對人的潛在傷害。
因此，有利的是提供這樣一種具有在使用這種裝備期間可為使用者提供娛 樂消遣的一體式特徵的健身設備。例如，有利的是提供一種具有與其一體的遊 戲裝置或遊戲系統的健身設備。這種整合可包括遊戲裝置或系統與健身設備的 物理整合、遊戲裝置或系統與健身設備的電氣整合、或兩者。
還有利的是，為健身的人提供一種娛樂消遣，其中該娛樂消遣要求基本上 集中人們的注意力，而使人們很難忽略該娛樂或消遣。此外，有利的是提供功能上與健身設備整合併受到健身設備的運行參數變化的影響的娛樂消遣。

發明內容
本發明提供健身設備、健身設備的部件、相關系統和方法。例如，本發明 提供其中互動遊戲與健身設備一體的實施例。該遊戲可被物理整合、電氣整合、 功能整合或它們的某些組合。
根據本發明的一實施例，提供一種健身設備。該健身設備包括框架和與框 架關聯並可相對於框架以預定模式運動的結構。該設備還包括控制臺和與控制 臺關聯的至少一個顯示器。主處理器配置成控制健身設備的至少一個運行參數 並使用至少一個顯示器進行互動遊戲。應當注意，這種預定模式可包括例如與 橢圓訓練機關聯的腳墊、與靜止自行車關聯的踏板、與踏車關聯的環繞帶、曲 柄臂、結構連杆、飛輪或與各種設備(例如橢圓訓練機、靜止自行車、踏車、 步進器或樓梯攀登器、跨步設備、划船設備以及滑冰設備)關聯的其它阻力結 構。
根據本發明的另一實施例，提供另一種健身設備。該健身設備包括框架和 與框架關聯並可相對於框架以預定模式運動的結構。該設備還包括控制臺和與 控制臺關聯的至少一個顯示器。單個處理器配置成控制健身設備的至少一個運 行參數並使用至少一個顯示器來進行互動遊戲。
根據本發明的另一實施例，提供另一種健身設備。該健身設備包括框架和 與框架關聯並可相對於框架以預定模式運動的結構。該設備還包括控制臺和與 控制臺關聯的至少一個顯示器。單個主處理器配置成控制健身設備的至少一個 運行參數並使用至少一個顯示器來進行互動遊戲。副處理器配置成輔助主處理 器進行諸如視頻處理之類的一個或多個特定任務。
根據本發明的又一實施例，提供另一種健身設備。該健身設備包括框架和 與框架關聯並可相對於框架以預定模式運動的結構。該設備還包括控制臺和與 控制臺關聯的至少一個顯示器。至少一個處理器，與至少一個顯示器通信。至 少一個傳感器與至少一個處理器通信並配置成確定健身設備的運行參數的至 少一方面內容。至少一個傳感器還配置成向至少一個處理器提供代表運行參數 的至少一方面內容的輸入信號。至少一個遊戲輸入裝置可由健身設備的使用者有選擇地致動。至少一個遊戲輸入設備與至少一個處理器通信並配置成在由使
用者致動時向至少一個處理器提供輸入信號。至少一個處理器配置成至少部分
根據來自至少一個傳感器的輸入信號且至少部分根據來自至少一個遊戲輸入
裝置的輸入信號來使用至少一個顯示器而進行互動遊戲。
根據本發明的另一實施例，提供一種操作健身設備的方法。該方法包括確 定至少一個健身設備的運行參數的至少一方面內容並向處理器提供代表運行
參數的至少一方面內容的信號。可選擇地致動至少一個輸入裝置並向處理器提 供代表至少一個輸入裝置致動的信號。部分根據表示所述運行參數的至少一 方面內容的信號且部分根據表示所述至少一個輸入裝置的致動信號在所述健 身設備的至少一個顯示器上進行互動遊戲。
根據本發明的一方面，提供一種用於健身設備的控制臺。該控制臺包括至 少一個功能鍵和至少一個顯示器，該功能鍵配置成控制健身設備的運行特徵， 至少一個顯示器顯示與健身設備相關的數據。該控制臺還包括至少一個處理 器，該處理器與至少一個功能鍵和至少一個顯示器通信，其中至少一個處理器 配置成使用至少一個顯示器來進行互動遊戲。
根據本發明的另一方面，提供又一種健身設備。該健身設備包括框架和與 框架關聯並可相對於框架以預定模式運動的結構。控制臺與框架聯接，該框架 可包括至少一個功能鍵和至少一個顯示器，該功能鍵配置成控制健身設備的運 行特徵。至少一個處理器控制臺關聯，其中至少一個處理器與至少一個功能鍵 和至少一個顯示器通信，且其中至少一個處理器配置成使用至少一個顯示器來
進行互動遊戲。


在參照附圖閱讀以下詳細說明書時會清楚本發明的上述和其它優點，附圖
中
圖1是根據本發明一方面的健身設備的立體圖2是與圖1所示健身設備關聯的控制臺的正視圖3A至3D是與根據本發明的某些實施的圖1的健身設備關聯的顯示器 的放大10圖4是與圖1所示健身設備的部件的立體圖； 圖5是根據本發明另一實施例的健身設備的立體圖； 圖6是與圖4所示健身設備關聯的控制臺的正視圖； 圖7是根據本發明又一實施例的健身設備的立體圖8是與遊戲系統關聯的各部件整合到根據本發明一實施例的健身設備 的構造的框圖9是與遊戲系統關聯的各部件整合到根據本發明另一實施例的健身設 備的另一構造的框圖；以及
圖10是示出根據本發明的實施例的軟體模塊的軟體系統框圖。
具體實施例方式
根據本發明的各實施例，健身設備構造成包括以一種或多種方式與健身設 備整合的遊戲裝置或遊戲系統。例如，健身設備可包括控制臺，該控制臺具有 鍵、按鈕、開關或與控制健身設備的運行參數或特徵相關的其它輸入裝置(這 裡也可稱為功能鍵)。該健身設備可構造成例如踏車、靜止或仰臥自行車、橢 圓訓練機、樓梯攀登器或用於健身、塑身或訓練目的的某些其它設備。功能鍵 可例如構造成在健身設備運行期間控制諸如速度、傾斜度、阻力或健身設備的 某些其它功能或參數之類的健身設備的運行參數。
例如，參照圖1，示出健身設備構造為橢圓訓練機100。橢圓訓練機100 包括框架102，框架102具有基部104和與基部104聯接並從其向上延伸的支 承結構106。與基部聯接的還有一對間隔開的、細長軌道108。在此稱為曲柄 臂110的一對細長結構部件在旋轉機構112與成對細長軌道108中的相應一個 之間延伸，旋轉機構112可包括構造成圍繞特定軸線旋轉的輪子。各曲柄臂110 的第一端聯接到旋轉機構112，使得第一端沿迂迴路逕行進，諸如處於基本上 圓形運動。各曲柄臂110的第二端具有輥子114、滑動機構或與細長軌道108 配合併使曲柄臂110能夠相對於細長軌道108移動的某些其它裝置。在是輥子 114的情況下，輥子114構造成當曲柄臂110的第一端沿其限定的路逕行進時 沿軌道108的長度往復運動滾動。
本文稱為腳軌116的一對細長結構可樞轉地與曲柄臂110聯接。腳軌116有一端聯接到樞轉手柄118的端部。各手柄118可樞轉地與支承結構106聯接。 本文稱為腳墊120的平臺也與各腳軌116聯接。各腳墊120尺寸設置成並構造 成使用者可在使用橢圓訓練機100期間將其一只腳放在上面。
在使用橢圓訓練機100期間，使用者將各腳放到腳墊120上，抓住各手柄 118的上端，並然後通過腳墊120施加力，可供選地通過手柄118施加力，以 使輥子114沿其關聯的細長軌道118滾動。腳軌116和曲柄臂IIO之間的樞轉 連接使腳墊120遵從大致橢圓形路徑，而手柄118的上端以交替前後運動往復 運動。旋轉機構112還可包括阻力機構以改變使用者在通過腳軌116和腳墊120 在曲柄臂UO上施加力時所受到的阻力大小。這種阻力機構可包括例如機械阻 力機構或機電阻力機構(諸如所謂的渦流制動系統)。阻力機構也可構造成根 據所選擇的健身程序的參數或根據使用者的輸入指令有選擇地改變。
因此，可以看出各種結構或部件可相對於橢圓訓練機100的框架102以預 定模式運動。例如，腳墊120、手柄118、腳軌116、輥子114、旋轉機構112 和曲柄臂各可相對於框架102以預定模式運動。即使在例如腳墊120或關聯的 腳軌116可關於寬度、步幅長度或其它類似參數進行調節的實施例中，這些部 件在設備運行期間仍然可相對於框架102以預定模式運動。
類似地，如閱讀以下其它內容會明白的那樣，諸如靜止自行車200或踏車 300之類的其它設備包括這樣的結構該結構可包括可相對於框架移動的各種 部件。除了附圖中具體示出的那些之外，包括但不限於划船設備(划船器)、 踏步設備(踏步機)、樓梯攀登器或步進器以及滑冰設備(滑冰機)之類的其 它健身設備也包括可相對於關聯框架以預定模式運動的結構。
應當注意，參照圖1描述的實施例是說明性的且本發明可用於各種不同構 造的橢圓訓練機且在這種設備中可包含各種不同的特徵(例如，細長軌道的可 調節傾斜度、可調節步幅、有幾種名稱的心率監測裝置)。很顯然，對於本 領域的普通技術人員來說，本發明適用於各種橢圓訓練機的構造以及其它類型 的健身裝備。同樣，下文描述的各種其它實施例僅是示例，且本領域的普通技 術人員會認識到健身設備的各種構造可與本發明結合使用。
仍然參見圖1，橢圓訓練機100還包括聯接到支承結構106的控制臺120。 控制臺120可構造成容納與橢圓訓練機IOO關聯的一個或多個電子部件，並用作橢圓訓練機100的控制和通信中心。例如，參照示出根據本發明一實施例的
控制臺120的放大正視圖，控制臺120可包括諸如按鈕或開關之類的一個或多 個輸入裝置122 (該裝置在本文中可稱為控制鍵)，該裝置構造成改變橢圓訓 練機100的運行參數。此外，控制臺120可包括諸如顯示器124的一個或多個 輸出裝置，以將某種信息傳送給橢圓訓練機100的使用者。在一實施例中，顯 示器可包括彩色或黑白液晶顯示器(LCD)，儘管也可考慮與本發明結合使用 其它類型的顯示器。
因此，例如可使用一個或多個輸入裝置122或功能鍵來改變施加到旋轉機 構112的阻力大小。此外，可使用一個或多個輸入裝置122來有選擇地致動與 橢圓訓練機100的運行相關的某些其它機構(例如傾斜致動器)。可使用一個 或多個輸入裝置122來操縱由顯示器124呈現的用戶界面，以選擇所要求的健 身程序或體系或用於選擇顯示器上所顯示的信息(例如經過的時間、燃燒的卡 路裡、心率等)。在另一實施例中，可使用輸入裝置來直接或間接選擇健身程
序而不藉助於與顯示器124關聯的用戶界面。
應當注意，顯示器124還可構造成包括觸控螢幕126，從而將觸控螢幕用作輸 入裝置，而不是或附加於前述輸入裝置122或功能鍵。
顯示器124或顯示器124的至少一部分也可用於使橢圓訓練機100的使用 者便於娛樂消遣。例如，顯示器124可用於顯示與電子遊戲相關的動畫或視頻。 簡要地參照圖3A，示出了顯示器124的放大圖，顯示器中示出與電子遊戲相 關的動畫。在一實施例中，遊戲可包括類似於稱為俄羅斯方塊(TETRIS)的 遊戲，在該遊戲中，多個不同形狀的塊體128從動畫的上部落到動畫的下部並 在該下部堆疊在一起。遊戲玩家可在塊體下落時改變它們的定向並將它們放置 成試圖經濟地堆疊塊體，而使各個塊體之間沒有任何空間。當水平一行完全被 塊體填滿時(即沒有剩餘的空間)，該行會消失，且該行上方堆疊的任何塊體 可向下移。根據人們的技術水平和它們正確堆疊塊體的成功，該遊戲會加速， 從而塊體128以更快的節奏降落，這就要求使用者在塊體128下落時定向和放 置塊體時反應更快。
簡要參照圖1和4，為了有選擇地控制塊體128的定向和放置，可將遊戲 輸入裝置130整合到橢圓訓練機100內。例如，輸入裝置130可包括位於手柄
13118—側或兩側的一個或多個按鈕。在一實施例中，遊戲輸入裝置130可包括 例如方向按鈕130A(諸如搖臂開關)以及諸如按鈕130B之類的其它輸入裝置。
如果各手柄118具有與其關聯的這種輸入裝置130，並考慮正在玩的俄羅 斯方塊型遊戲的示例，手柄118之一上的方向按鈕130A可用於將遊戲中的塊 體再定向，而另一手柄118上的方向按鈕130A可用於在塊體在顯示器124上 下移時水平定位塊體128。 一旦使用者對其定向和位置滿意，就可例如使用按 鈕130B來加快塊體128下落的速率。
在另一實施例中，方向按鈕130A和按鈕130B可具有關於俄羅斯方框型 遊戲所述實例不同的功能。例如，如圖3B所示，在顯示器124上示出太空入 侵者(SPACE INVADERS)型遊戲，在該遊戲中，由使用者有選擇地操縱第 一艘宇宙飛船132 (或其它動畫結構或特徵)並對靠近的宇宙飛船136 (或其 它動畫結構或特徵)發射飛彈134或子彈。在這種實例中，可使用方向按鈕130A 來有選擇地操縱第一宇宙飛船132，同時可使用按鈕130B來有選擇地發射導 彈或子彈134。
各種其它遊戲也可顯示在顯示器124上，包括諸如二十一點或撲克之類的 紙牌遊戲的電子版本，或者諸如類似於吃豆人(PAC-MAN)、行星遊戲 (ASTEROID)或彈球(pinball)之類的其它流行街機型遊戲。當然，這些遊 戲僅是示例而不應認為有任何意義上的限制。
此外，在本發明的一實施例中，控制臺120可構造成接納存儲卡或連接到 其它設備，包括通過無線裝置連接(例如，使用IEEE 802.11或藍牙協議)以 使使用者能夠將其它所選擇的遊戲下載到控制臺。在其它實施例中，控制臺120 可構造成接納存儲卡或連接到其它設備，使使用者能夠直接從存儲卡或經由控 制臺120上的顯示器124從設備讀取或訪問所選擇的遊戲。
簡要參照圖3C，示出顯示器124的另一視圖，其中顯示器是"混合型"模 式，在顯示器的一部分上顯示遊戲，而在顯示器124的另一部分上顯示關於橢 圓訓練機100 (或其它健身設備)的運行的信息。
在混合型或混合顯示模式中可實現各種構造。在一實施例中，顯示器可以 是"分開的"，其中例如顯示器124的一半顯示與遊戲相關的信息或動畫，而顯 示器124的另一半顯示與橢圓訓練機100的運行相關的信息或數據(當然，如果需要，這種分開可以是除了 50/50之外的其它具體百分比)。在其它構造中， 顯示器可構造成呈現"圖中圖"模式，諸如在各種電視機中所使用的在給定時間 顯示多個頻道那樣。
簡要參照圖3D，示出顯示器，顯示器中僅顯示與橢圓訓練機100的運行 相關的信息和數據(其可包括例如用戶界面)。因此，在一實施例中，顯示器 124可構造成選擇地呈現運行信息(如圖3D所示)、遊戲信息(如圖3A和 3B所示)或運行信息和遊戲動畫兩者的混合(如圖3C所示)。如以下所討論 的那樣，在另一實施例中，可使用多個顯示器，諸如一個顯示器呈現遊戲，而 另一顯示器呈現用戶界面或與橢圓訓練機100或其它設備的運行相關的其它信 息和數據。
現參照圖5，示出構造為靜止自行車200的健身設備。靜止自行車200可 包括框架202，框架202具有基部204和從基部延伸的結構件206。阻力機構 208聯接到基部，且一對踏板210以及相關聯的曲柄臂212 (僅示出一個)聯 接到阻力機構208。阻力機構208可包括機械、機電、磁、電磁或其它類似機 構，如本領域的普通技術人員會理解的那樣，以提供由使用者致動踏板210或 曲柄臂212的所要求的阻力。
座214通過適當的支承件216或結構件與框架202聯接，並使使用者能夠 在就座時致動踏板210和曲柄臂212。手柄218可與結構件206聯接以使使用 者可以握住並在使用靜止自行車200時保持自身穩定。
靜止自行車還包括聯接到支承結構206的控制臺220。控制臺220可構造 成容納與靜止自行車200關聯的一個或多個電子部件，並用作靜止自行車200 的控制和通信中心。例如，參照圖6，其示出根據本發明一實施例的控制臺220 和手柄218的放大正視圖，控制臺120可包括諸如按鈕或開關的一個或多個輸 入裝置222，該裝置構造成可改變靜止自行車200的運行參數。
此外，控制臺220可包括諸如顯示器224的一個或多個輸出裝置，以將某 種信息傳送給靜止自行車200的使用者。在一實施例中，顯示器可包括彩色或 黑白液晶顯示器(LCD)，儘管也可考慮與本發明結合使用其它類型的顯示器。 還參見圖6，位於控制臺220側面的手柄218可包括遊戲輸入裝置230，以在 使用者使用靜止自行車200並玩顯示在相關顯示器224上的遊戲時有選擇地改變遊戲的某方面內容。圖5和6所示的遊戲輸入裝置230包括多方向按鈕和開 關，這些按鈕和開關使使用者能夠以多個方向控制動畫特徵或特性的方向，或 者可編程成使得致動給定開關或按鈕230A-230D來實現與遊戲相關的給定行 為(例如，跳、射擊、跑、持牌、設賭等)。應當注意，當不在遊戲模式時， 也可使用遊戲輸入裝置230來操縱用戶界面或實現與靜止自行車200相關的運 行指令。
簡要參照圖7，示出踏車300形式的另一健身設備。踏車300包括框架302， 框架302包括基部304。平臺或平板308設置在基部304的第一和第二側之間， 且連續或環繞帶310圍繞平板308設置。帶310還可圍繞第一輥子312和第二 輥子304 (未具體示出)設置，第一輥子312在框架302的一端處基部304的 兩側之間延伸，而第二輥子在框架302的相對端處基部304的兩側之間延伸。 可包括交流或直流電動機的驅動件可聯接到輥子中的一個以圍繞輥子和平板 308驅動帶310。在一實施例中，這種驅動器可容納在基部304的兩側之間， 如果需要，可容納在罩或蓋314或其它結構下方。
柱形構件316或其它結構件與基部304聯接並從框架302向上延伸到控制 臺320。柱形構件316還可通過諸如一個或多個橫向件318或通過控制臺320 彼此結構聯接。
控制臺320可包括各種輸入和輸出裝置。例如， 一個或多個控制按鈕或功 能鍵322可用於控制運行踏車300的各方面內容，這些控制按鈕或功能鍵為諸 如開/關按鈕或開關、速度控制鍵、傾斜控制鍵、用於執行賽前訓練程序的鍵或 其它輸入裝置，如本領域的普通技術人員會理解的那樣。此外，控制臺320可 包括一個或多個顯示器324以提供各種信息，包括例如關於踏車300的一個或 多個運行特性的狀態的信息(例如速度、傾斜度、編程的賽前訓練方案等)或 關於使用者賽前訓練的信息(例如，行進的距離、燃燒的卡路裡等)。在一實 施例中，顯示器324還可構造成用作輸入裝置以及輸出裝置的觸控螢幕。
顯示器324還可構造成呈現與電子遊戲相關的動畫或視頻，由踏車300 的使用者以類似於以上關於橢圓訓練機100和靜止自行車200所描述的方式玩 該電子遊戲。為了便於玩這種遊戲，與例如手柄、支承件332或踏車300的其 它部件整合的遊戲輸入裝置330可有選擇地由踏車300的使用者以類似於上述實施例的方式有選擇地致動。同樣，如上所述，各種類型和構造的健身設備可 與本發明結合使用，且前述裝置(例如橢圓訓練機100、靜止自行車200以及
踏車300)僅是示例而不應認為是限制。
應當注意，為了清晰地標示和說明，諸如在以下描述中的本發明的附圖和 說明，可提到或示出作為單個信號的信號。本領域的普通技術人員應當理解， 信號可標示信號總線，其中總線可具有各種位寬，且本發明可在包括單個數據 信號在內的任何數量的數據信號上實施。此外，信號可實施為兩構件之間的物 理連接或兩構件之間的無線連接。
現結合圖1至7來參照圖8，其示出與運行包括與其關聯的互動遊戲某方 面的健身設備IOO、 200、 300相關的各種硬體部件的方框圖。諸如微型控制器 單元(MCU) 400之類的處理器或處理構件與各種部件通信。在一實施例中， MCU400可包括8位微型控制器單元，該微型控制器單元具有諸如可從加利福 尼亞州的聖何塞(San Jose)的齊格洛(ZiLOG)公司購得的例如64K快閃記憶體和 4K隨機存儲器(RAM)。當然也可考慮其它類型和構造的MCU，其它類型的 處理器也可用於本發明。
諸如當健身設備100、 200、 300的使用者致動輸入裝置122、 222、 322 以例如選擇健身程序或有選擇地改變設備的阻力時，MCU接收來自設備這些 輸入裝置122、 222、 322的信號(應當注意，取決於具體構造，這種輸入信號 可類似地通過觸控螢幕126的致動來提供)。然後MCU400可向致動器402發送 信號以執行由使用者提供的指令。
例如，如果輸入裝置122、 222、 322向MCU發送信號，指示應當改變由 阻力機構提供的阻力，則MCU400接收該信號，將新的信號發送(或者在另一 實施例中將初始信號傳遞)到與阻力機構關聯的致動器，就使阻力機構提供由 使用者選擇的阻力大小。MCU400還可向顯示器124、 224、 334發送適當的信 號，指示在顯示器124、 224、 324上顯示所選擇的阻力大小，從而通知使用者 當前的阻力大小。還可以類似方式控制健身設備100、 200、 300的其它運行參 數(例如速度、傾斜度等)。
應當注意，如圖8所示，可在單個健身設備IOO、 200、 300中使用多個顯 示器124、 224、 324，例如在一實施例中，第一顯示器可主要用於呈現與遊戲相關的動畫或視頻，而第二顯示器可主要用於呈現與使用健身設備100、 200、 300相關的數據或運行信息。
MCU400也可向與健身設備關聯的其它輸出裝置410發送適當的信號，其 它輸出裝置諸如揚聲器、頭戴聽筒插座或其它音頻或視頻指示器，如本領域的 普通技術人員會理解的那樣。
在健身設備100、 200、 300中可包含一個或多個傳感器404來輔助確定健 身設備IOO、 200、 300的運行狀態或其它所要求的目的。例如，傳感器404可 用於確定與設備的運行相關的速度(例如每分鐘轉數(RPM)、每小時英裡數 (MPH)或每小時千米數(KPH))、確定傾斜度、確定阻力水平、或確定與 健身設備100、 200、 300相關的其它運行參數。傳感器404向MCU400提供信 號，從而使MCU知道健身設備100、 200、 300的實際運行參數是否符合使用 者通過基於使用者的輸入裝置122、 222、 322的選擇性致動或通過使用者所選 擇的健身程序已選擇的那些運行參數情況。傳感器405還可包括監測例如使用 健身設備100、 200、 300的人的心率的傳感器。這種信息可通信到MCU400 並根據所要求的健身程序來使用，如本領域的普通技術人員會理解的那樣。
遊戲輸入裝置122、 222、 322還與MCU通信並在使用者努力致動控制由 MCU400執行且在顯示器124、 224、 324上呈現為視頻或動畫的遊戲時向 MCU400發送信號。在一實施例中，遊戲的程序儲存在內部存儲器上，例如儲 存在MCU400的快閃記憶體上，或者遊戲程序可儲存在諸如可移除快閃記憶體驅動之類的可 移除介質406上。
在本發明的一實施例中，參照圖8示出和描述的各種部件整合到健身設備 100、 200、 300內。例如，如己描述的那樣，顯示器124、 224、 324和設備輸 入裝置122、 222、 322 (包括觸控螢幕(如果有的話))可形成為控制臺120、 220、 320的一部分。遊戲輸入裝置130、 230、 330可整合到健身設備100、 200、 300的手柄118、 218或其它部件內。傳感器404和致動器402整合到健身設備 100、 200、 300內以如本文已描述的那樣和如本領域的普通技術人員會理解的 那樣進行其運行控制。MCU400或其它處理器可位於由控制臺120、 220、 320 限定的內部空間內，或位於與健身設備100、 200、 300關聯的某些其它殼體內。 此外，控制臺120、 220、 320 (或某些其它結構)可容納適當構造的插孔或其
18它連接件以便於可移除介質406和MCU400之間的通信。
這種構造提供各種新穎性特徵，包括例如將電子遊戲的控制與健身設備的控制整合。換言之，該主處理器(例如MCU400)控制健身設備100、 200、 300的運行(諸如繼續/停止、速度、阻力、傾斜度和健身程序指令)，同時還控制顯示在顯示器124、 224、 324上並以某種方式被遊戲輸入裝置130、 230、 330改變或控制的遊戲。這使得遊戲和健身設備的運行變為互動和一體，如以下更詳細地討論的那樣。因此，健身設備和遊戲系統可物理上、電氣上和功能上彼此整合。
此外，參照圖8所描述的各部件的這種物理整合在人們使用健身設備的同時試圖使用例如其遊戲站(Playstation)⑧或類似的遊戲系統的情況下消除了構造中遊戲系統的各種外部部件。換言之，全部消除了獨立的遊戲控制臺，獨立的顯示器、獨立的手持控制器和在這些部件之間延伸的導線。消除這些獨立的外部部件還可提供更安全的環境，因為顯示器124、 224、 324，遊戲輸入裝置130、 230、 330和遊戲控制器(例如MCU400)都以某種方式固定到健身設備100、 200、 300，從而它們不會變松且不會在設備運動期間或使用設備的人運動期間跌落或卡住。
簡要參照圖9，示出與根據本發明另一實施例的健身設備100、 200、 300相關的各種硬體部件的方框圖。如前所述，MCU400或其它處理器可與諸如健身設備輸入裝置122、 222、 322 (可包括一個或多個觸控螢幕126、 226、 326)，遊戲輸入裝置130、 230、 330，致動器402，傳感器404和外部介質406之類的各種部件通信。但是，圖9示出，儘管可使用MCU400或其它處理器或處理構件作為主處理器來控制例如健身設備100、 200、 300的運行並進行遊戲，但也可將其它副處理器整合到系統內。例如，視頻處理器408可與MCU400以及顯示器124、 224、 324通信。這種構造就能例如使用較高解析度的顯示器或多個顯示器而不會過度佔用主處理器(例如MCU400)的資源。
圖10是示出用於執行根據本發明的實施例的軟體過程的可能的軟體模塊的軟體系統框圖。該軟體可作為在MCU400 (見圖8和9)或其它處理器上運行的計算機可執行指令來執行。除非另有說明，描述過程的順序不意味著認為是限制。此外，過程可以任何適當的硬體、軟體、固件或其組合來執行。例如，用於執行軟體過程的指令可儲存在存儲裝置(未示出)上並轉移到存儲器或處
理器(例如MCU400，見圖8和9)，或者可作為固件以易失或非易失方式儲 存在MCU400或其它處理器上的存儲器內。
在作為固件或軟體執行時，用於進行這些過程的指令可儲存在計算機可讀 介質上。計算機可讀介質包括但不限於磁和光存儲裝置，諸如磁碟驅動器、磁 帶、CD (緊緻磁碟)、DVD (數字通用磁碟或數字視頻磁碟)以及諸如RAM、 DRAM、 ROM、 EPROM和快閃記憶體之類的半導體構件。
圖10的軟體系統圖示出系統控制模塊412、設備控制模塊414以及遊戲 控制模塊416。該軟體系統還可包括設備輸入傳感器監測器418、設備致動器 控制模塊420、遊戲輸入傳感器監測器422、觸控螢幕監測器424以及顯示器控 制器426。這些模塊在這裡可統稱為監測器並控制操作。
一般而言，設備輸入監測器418根據來自設備輸入傳感器的輸入進行操 作。這些操作可以是諸如檢測電動機、連杆、致動器和阻力機構的狀態和運行 參數之類的功能。可收集、格式化或存儲來自輸入傳感器的信息，以由系統 控制模塊412或設備控制監測器420來作進一步操作。
設備輸入還可包括來自由使用者操作的輸入裝置(例如控制按鈕、開關、 功能鍵等)的輸入。此外，該使用者輸入可用於控制健身設備的運行或用於控
制遊戲操作。使用者輸入可來自遊戲控制器或健身設備控制器形式的觸控螢幕監 測器424。因此，使用者輸入可以是專用控制按鈕和開關、可重新構造的控制 按鈕和開關、可重新構造的來自觸控螢幕監測器的輸入的組合。
一般而言，設備致動器控制模塊420可執行功能以控制諸如電動機、連杆、 致動器以及阻力機構之類的各種構件的運行。
設備控制模塊414可接納關於健身設備的運行的信息並通過設備致動器 控制模塊420控制健身設備的功能。類似地，遊戲控制模塊416可接納關於遊 戲操作的信息，控制遊戲的功能，並通過顯示器控制器426和音頻控制器控制 從遊戲到使用者的反饋。
例如，用於控制橢圓訓練機或靜止自行車的運動阻力的模塊可根據由設備 輸入監測器418、遊戲輸入傳感器422、觸控螢幕監測器424收集的參數，或者 來自系統控制模塊412、設備控制模塊424或遊戲控制模塊416中形成的處理
20和決定的結果來調節阻力。
通過更詳細的實例，設備輸入傳感器可確定靜止自行車以給定的每分鐘轉
數來運行。控制臺可指示使用者希望增加踏板的阻力。遊戲輸入傳感器422、觸控螢幕監測器424或其組合可指示出使用者在當前遊戲操作中進行得特別好。根據由於該所收集的某些或所有的信息，遊戲控制模塊416可設置旗子，或產生信息來指示健身設備會被較不費力地運行而作為對特優遊戲操作的獎勵。
在另一實施例中，根據某些或所有的該收集的信息，遊戲控制模塊414可設置旗子，或根據來自使用者的輸入指示要求踏板阻力增加而產生信息來指示出健身設備會被更費力地運行。
在又一實施例中，根據某些或所有的該收集的信息，遊戲控制模塊414可設置旗子，或產生信息來指示出遊戲會被較簡單地進行而作為對特優健身表現的獎勵。
由於旗子、產生的信息或其組合，系統控制模塊412可確定可對健身設備的功能、遊戲的功能或其組合進行改變。為了執行這些改變，則系統控制模塊412可設置旗子或產生用於顯示器控制器426、設備致動器控制模塊420或其組合的信息。
本領域的普通技術人員會認識到，有很多方法來實施系統控制、設備控制和遊戲控制。例如，系統控制可作為全局環路來實施，全局環路每次通過環路執行所限定的操作。全局環路可自由運行，此時可不考慮定時而繼續進行處理。在另一實施例中，全局環路可以以定時器為基礎，此時全局環路根據來自定時器的動作執行一次。在處理結束時，全局環路等待下次定時動作以再次進行全局環路中的操作。
在一實施例中，可在全局環路內的給定時間或位置進行監測器和控制器操作。在另一實施例中，監測器和控制器操作可配置成根據時間來執行。例如，遊戲輸入監測器可在從輸入傳感器接收到中斷動作的任何動作來操作。
此外，諸如改變顯示器之類的許多操作可部分存在於遊戲控制器中，部分存在於系統控制器中，且部分存在於設備控制器中。又例如，可部分通過設備控制器且部分通過系統控制器來進行靜止自行車的阻力改變。
總體參照附圖，如前所述，可使用健身設備100、 200、 300的控制臺120、220、 320類的單個主處理器(例如MCU400)來執行健身設備的健身功能和遊 戲功能。換言之，健身設備100、 200、 300可包括整合在控制臺120、 220、 320 內的處理器(例如MCU420)，其中處理器構造成控制健身設備100、 200、 300 的一個或多個運行參數(例如阻力、速度或傾斜度)，同時還控制正在玩的遊 戲。
根據本發明的某些實施例，可在使用者操作健身設備100、 200、 300的同 時運行健身設備IOO、 200、 300的遊戲功能。例如，在一實施例中，遊戲僅能 在使用健身設備100、 200、 300積極健身時才能運行。在停止用健身設備100、 200、 300進行健身時，可通過例如處理器中編入的控制功能暫停遊戲。在一實 施例中，暫停的遊戲可通過使用健身設備再開始健身而再繼續。在某些特定的 實施例中，可為健身設備IOO、 200、 300的使用者提供選項來將遊戲保存到暫 停點，從而使使用者可在日後或在健身中斷之後返回到遊戲中。在其它實施例 中，暫停的遊戲可在預定時期或編程的時期之後自動消除或重啟。例如，如果 使用者終止使用健身設備100、 200、 300，則正在玩的遊戲可暫停並保持在暫 停狀態直到恢復健身為止、直到達到設定期間遊戲自動關閉為止、或者直到使 用者保存遊戲以後再玩為止。
在本發明的另一實施例中，終止使用健身設備IOO、 200、 300進行健身可 暫停正在玩的遊戲並關閉顯示器或致使顯示器恢復到僅為健身功能的顯示器。
在一實施例中，且如上文已討論的那樣，玩遊戲可能受到使用健身設備的 人的表現的影響。例如，儘管同時玩遊戲和使用健身設備，使用者能夠增加健 身設備IOO、 200、 300的速度(例如每分鐘轉數(RPM))來影響正在玩的遊 戲的動態。在更為特定的實例中，增加靜止自行車的RPM時，俄羅斯方框型 遊戲的塊體構造可能開始以更慢的節奏降落，而為使用者提供更多的事件來決 定下落的塊體應當如何定向以及放置在什麼位置。
在另一實施例中，可使用健身設備IOO、 200、 300的阻力大小、傾斜度大 小或某些其它運行參數來影響正在玩的遊戲的動態，通常根據使用者選擇的健 身設備IOO、 200、 300的運行參數使其更容易或更難。
在又一實施例中，也如上文所討論的那樣，健身設備IOO、 200、 300的運 行參數可受到使用者遊戲玩得好壞的影響。例如，如果某人在特定的遊戲玩得特別好，則可調節健身設備100、 200、 300的諸如阻力大小、運行速度或傾斜度水平之類的某些運行參數來作為對設備使用者的特優遊戲的獎勵。
在其它實施例中，健身設備上正在玩的遊戲可能不與健身設備100、 200、300的功能聯繫。換言之，健身設備IOO、 200、 300的速度、水平、阻力、運動或其它運行可能對正在玩的遊戲的性能、功能或質量沒有影響。
健身設備100、 200、 300的運行特徵與遊戲的動態的這種整合可在使用者努力得到個人最好分數或與其它使用者的個人最好分數比賽時為使用者增加動力以更積極且更熱情地進行健身。此外，將遊戲整合到健身設備的控制臺內提供在健身時難以"失調"的娛樂消遣，因為它需要使用者集中精力在處理健身的身體活動之外的任務上根據本發明將遊戲系統與健身機器整合可降低健身遊戲設備的製造成本，因為遊戲功能可整合到健身設備的現有控制臺。遊戲輸入裝置與健身設備的整合的有利方面在於，不需要附件來玩與健身設備關聯的遊戲。
例如，不一定需要遊戲控制器、外部監測器或顯示器和外部控制單元。此外，遊戲控制臺和/或遊戲輸入裝置或控制器與健身設備的整合可降低或消除對如上所述健身的同時操作遊戲控制臺所需要的另外連接導線或軟線的需要。這種導線和軟線的量的減少或消除可提供更安全的健身環境。此外，與健身設備整合的遊戲控制臺的緊湊特性可使健身設備更易於銷售，因為使用者不需要購買其它設備或附件以在運行健身設備的同時實施遊戲功能。
這裡已在附圖中以實例方式示出並已詳細描述了這些特定的實施例，但本發明可有各種修改和替換形式。但是，應當理解，本發明並不限於所揭示的特定形式。而是，本發明包括落入由以下所附權利要求書所限定的本發明的精神和範圍內的所有更改、同等物和替代形式。
權利要求
1. 一種健身設備，包括框架；與所述框架關聯的結構，所述結構可相對於所述框架以預定模式運動；控制臺；至少一個顯示器，所述顯示器與所述控制臺關聯；主處理器，所述主處理器構造成控制所述健身設備的至少一個運行參數並使用所述至少一個顯示器進行互動遊戲。
2. 如權利要求1所述的健身設備，其特徵在於，還包括與所述主處理器通 信的至少第一輸入裝置，所述至少第一輸入裝置可由使用者操作來選擇地向所 述主處理器提供關於所述健身設備的所述至少一個運行參數的指令。
3. 如權利要求2所述的健身設備，其特徵在於，所述健身設備的所述至少 一個運行參數包括速度、傾斜度和阻力中的至少一個。
4. 如權利要求2所述的健身設備，其特徵在於，還包括與所述主處理器通 信的至少第二輸入裝置，所述至少第二輸入裝置可由使用者操作來選擇地向所 述主處理器提供關於所述互動遊戲的至少一個方面的操縱的指令。
5. 如權利要求1所述的健身設備，其特徵在於，還包括與所述主處理器通 信的至少一個傳感器，所述主處理器配置成確定所述健身設備的至少一個運行 參數的當前狀態。
6. 如權利要求5所述的健身設備，其特徵在於，所述主處理器配置成根據 從所述至少一個傳感器接收的信息改變所述互動遊戲的至少一個方面。
7. 如權利要求1所述的健身設備，其特徵在於，所述主處理器配置成至少 部分根據所述互動遊戲的至少一個方面控制所述至少一個運行參數。
8. 如權利要求1所述的健身設備，其特徵在於，還包括與所述主處理器通 信的至少一個致動器，所述主處理器通過向所述至少一個致動器提供信息來控 制所述健身設備的至少一個運行參數。
9. 如權利要求1所述的健身設備，其特徵在於，所述主處理器和所述至少 一個顯示器協作配置成選擇地顯示所述互動遊戲和關於所述健身設備的所述至少一個運行參數的信息。
10. 如權利要求l所述的健身設備，其特徵在於，所述至少一個顯示器 配置為觸控螢幕。
11. 如權利要求1所述的健身設備，其特徵在於，所述至少一個顯示器 包括至少第一顯示器，所述第一顯示器與所述主處理器協作配置以進行顯示； 至少第二顯示器，所述第二顯示器與所述主處理器協作配置成顯示關於所述至 少一個運行參數的信息和所述互動遊戲。
12. 如權利要求1所述的健身設備，其特徵在於，所述主處理器配置為 微型控制器。
13. 如權利要求l所述的健身設備，其特徵在於，所述主處理器配置成 與至少一個可移除介質裝置通信。
14. 如權利要求1所述的健身設備，其特徵在於，還包括與所述主處理 器通信的副處理器。
15. 如權利要求14所述的健身設備，其特徵在於，所述副處理器也與 所述至少一個顯示器通信，且其中所述副處理器配置為視頻處理器。
16. 如權利要求1所述的健身設備，其特徵在於，與所述框架關聯並可 相對於所述框架以預定模式運動的結構包括至少一個旋轉機構和一對與所述 旋轉機構聯接的曲柄。
17. 如權利要求16所述的健身設備，其特徵在於，還包括一對踏板， 各踏板與所述一對曲柄中相關的一個聯接。
18. 如權利要求16所述的健身設備，其特徵在於，還包括一對腳軌， 各腳軌可樞轉地與所述一對曲柄中相關的一個曲柄聯接。
19. 如權利要求l所述的健身設備，其特徵在於，與所述框架關聯並可 相對於所述框架以預定模式運動的結構還包括至少一個繞行帶。
20. 如權利要求l所述的健身設備，其特徵在於，與所述框架關聯並可 相對於所述框架以預定模式運動的結構還包括一對可移動手柄。
21. 如權利要求20所述的健身設備，其特徵在於，還包括與所述主處 理器通信的至少一個輸入裝置，所述至少一個輸入裝置可由使用者操作來選擇 地向所述主處理器提供關於所述互動遊戲的至少一個方面的操縱的指令，所述至少一個輸入裝置與所述一對可移動手柄中的至少一個物理關聯。
22. —種健身設備，包括 框架；與所述框架關聯的結構，所述結構可相對於所述框架以預定模式運動； 控制臺；至少一個顯示器，所述顯示器與所述控制臺關聯；單個處理器，所述單個處理器構造成控制所述健身設備的至少一個運行參 數並使用所述至少一個顯示器進行互動遊戲。
23. 如權利要求22所述的健身設備，其特徵在於，所述單個處理器和 所述至少一個顯示器協作配置成選擇地顯示關於所述健身設備的所述至少一 個運行參數的信息和所述互動遊戲。
24. 如權利要求22所述的健身設備，其特徵在於，所述至少一個顯示 器包括第一顯示器和第二顯示器，且所述單個處理器和所述第一顯示器協作配 置成在所述第一顯示器上顯示所述互動遊戲；且所述單個處理器和所述第二顯 示器協作配置成顯示關於所述健身設備的所述至少一個運行參數的信息。
25. —種健身設備，包括 框架；與所述框架關聯的結構，所述結構可相對於所述框架以預定模式運動； 控制臺；至少一個顯示器，所述顯示器與所述控制臺關聯；單個主處理器，所述單個主處理器構造成控制所述健身設備的至少一個運 行參數並使用所述至少一個顯示器進行互動遊戲。
26. 如權利要求25所述的健身設備，其特徵在於，還包括與所述單個 主處理器通信的至少一個副處理器。
27. 如權利要求26所述的健身設備，其特徵在於，所述至少一個副處 理器包括與所述至少一個顯示器通信的視頻處理器。
28. —種健身設備，包括 框架；與所述框架關聯的結構，所述結構可相對於所述框架以預定模式運動；控制臺；至少一個顯示器，所述顯示器與所述控制臺關聯；至少一個處理器，所述處理器與所述至少一個顯示器通信；至少一個傳感器，所述傳感器與所述至少一個處理器通信並配置成確定所述健身設備的至少一個運行參數的方面並向所述至少一個處理器提供代表所 述至少一個運行參數的方面的輸入信號；以及至少一個遊戲輸入裝置，所述遊戲輸入裝置可由所述健身設備的使用者選 擇地致動，其中所述至少一個遊戲輸入裝置與所述至少一個處理器通信並配置 成在被使用者致動時向所述至少一個處理器提供輸入信號，且其中所述至少一 個處理器配置成至少部分根據來自所述至少一個傳感器的所述輸入信號且至 少部分根據所述至少一個遊戲輸入裝置的所述輸入信號使用所述至少一個顯 示器進行互動遊戲。
29. 如權利要求28所述的健身設備，其特徵在於，所述至少一個處理器還配置成控制所述健身設備的至少一個運行參數。
30. —種操作健身設備的方法，所述方法包括 確定所述至少一個健身設備的至少一個運行參數的方面； 向處理器提供代表所述至少一個操作參數的方面的信號； 選擇地致動至少一個輸入裝置；向所述處理器提供代表所述至少一個輸入裝置的致動的信號；以及 部分根據表示所述至少一個運行參數的方面的信號且部分根據表示所述至少一個輸入裝置的致動的信號在所述健身設備的至少一個顯示器上進行互動遊戲。
31. 如權利要求30所述的方法，其特徵在於，所述至少一個運行參數 的方面包括所述健身設備的輪轉機構的運行的當前速度。
32. 如權利要求30所述的方法，其特徵在於，還包括在所述健身設備 的所述至少一個顯示器上選擇地顯示關於所述至少一個運行參數的方面的信 息和所述互動遊戲。
33. 如權利要求30所述的方法，其特徵在於，還包括將所述健身設備 配置成橢圓訓練機、靜止自行車和踏車中的至少一種。
34. —種用於健身設備的控制臺，包括至少一個功能鍵，所述功能鍵配置成控制健身設備的運行特徵； 至少一個顯示器；以及至少一個處理器，所述處理器與所述至少一個功能鍵和所述至少一個顯示 器通信，其中所述至少一個處理器配置成使用所述至少一個顯示器進行互動遊 戲。
35. —種健身設備，包括 框架與所述框架關聯的結構，所述結構可相對於所述框架以預定模式運動； 控制臺；至少一個輸入裝置，所述輸入裝置配置成控制健身設備的運行特徵； 至少一個顯示器，所述顯示器與所述控制臺關聯；以及 至少一個處理器，所述處理器與所述控制臺關聯，所述至少一個處理器與所述至少一個輸入裝置和所述至少一個顯示器通信，其中所述至少一個處理器配置成使用所述至少一個顯示器進行互動遊戲。
全文摘要
本發明提供健身設備、健身設備的部件以及相關系統和方法。根據一實施例，健身設備包括框架、與框架關聯並可相對於框架以預定模式移動的結構、控制臺以及與控制臺關聯的至少一個顯示器。處理器與至少一個顯示器通信並控制健身設備與互動遊戲的運行參數。該遊戲可至少部分根據使用者的所選擇的致動，且部分根據健身設備的運行參數的方面進行操縱。因此，例如如果某人以較高水平進行健身，如速度測量所顯示的那樣，則遊戲可能以某種方式變成使互動遊戲更為容易。
文檔編號A63B21/00GK101466438SQ200780021972
公開日2009年6月24日 申請日期2007年4月13日 優先權日2006年4月14日
發明者D·C·愛斯比 申請人:依康保健股份有限公司