KR102245807B1 - Smart health machine controlled by motor - Google Patents

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KR102245807B1
KR102245807B1 KR1020200148037A KR20200148037A KR102245807B1 KR 102245807 B1 KR102245807 B1 KR 102245807B1 KR 1020200148037 A KR1020200148037 A KR 1020200148037A KR 20200148037 A KR20200148037 A KR 20200148037A KR 102245807 B1 KR102245807 B1 KR 102245807B1
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노환영
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주식회사 디지웨이트
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Abstract

The present invention provides a motor-controlled smart health machine in which a user can exercise with the same feeling as when exercising with an actual disk as a force of a motor replacing the disk always maintains the direction perpendicular to the ground during strength exercise, since the weight of the disk is always perpendicular to the ground during strength exercise. According to the present invention, there is no need to replace a heavy barbell disc, and there is no need to arrange a barbell after exercise, so that exercise time can be used more efficiently and at the same time, disputes between exercisers can be prevented.

Description

모터제어식 스마트 헬스머신{SMART HEALTH MACHINE CONTROLLED BY MOTOR}Motor controlled smart health machine {SMART HEALTH MACHINE CONTROLLED BY MOTOR}

본 발명은 모터제어식 스마트 헬스머신에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 바벨 또는 덤벨 등의 중량물을 사용하지 않고 근력 운동을 할 수 있는 모터제어식 스마트 헬스머신에 관한 것이다. The present invention relates to a motor-controlled smart fitness machine, and more particularly, to a motor-controlled smart fitness machine capable of performing muscle exercise without using a weight such as a barbell or a dumbbell.

기초체력 향상, 다이어트 및 근력 향상 등 다양한 목적을 가지고 많은 사람들이 헬스장에서 운동하고 있다. 근력 운동은 주로 바벨 또는 덤벨을 사용하여 오버 헤드 바벨 프레스, 스쿼트, 벤치프레스, 덤벨 킥백, 덤벨 플라이 등의 운동을 함으로써 어깨, 하체 및 가슴, 등 등의 근력을 향상시키고 있다. 바벨은 바벨바의 양측에 무게를 갖는 원판이 연결되어 운동자는 두손으로 바벨을 사용하여 운동할 수 있으며, 덤벨은 바벨바보다는 짧은 덤벨바의 양측에 원판이 연결되어 운동자는 한손으로 덤벨을 사용하여 운동할 수 있다. Many people exercise in the gym for various purposes, such as improving basic physical strength, dieting and improving muscle strength. Strength training mainly uses barbells or dumbbells to perform exercises such as overhead barbell press, squat, bench press, dumbbell kickback, and dumbbell fly to improve the strength of the shoulders, lower body, chest, and back. The barbell is connected with discs with weight on both sides of the barbell bar, so the exerciser can exercise using a barbell with both hands, and the discs are connected to both sides of the dumbbell bar, which is shorter than the barbell bar, so the exerciser can use a dumbbell with one hand. You can exercise.

한편 운동자는 자신의 근력 향상을 위하여 무거운 원판을 교체하는 경우, 일일이 수작업으로 교체함에 따라 번거롭고 시간이 많이 소모되어 운동시간이 낭비되며, 원판 교체 후 헬스장에 잘 정돈되지 않은 경우, 운동자간 분쟁이 발생할 수 있으며, 여성의 경우 남성에게 원판 교체를 부탁해야 하는 문제점이 있다. 또한 상기 문제점이외에도 교체시 원판이 발등에 떨어져 부상위험이 있으며, 특히 바벨 운동시 바벨을 제어하지 못하여 목이 눌려 타박, 골절 및 질식할 수 있으며 더한 경우 사망할 수 있는 문제점이 있다. On the other hand, when an athlete replaces a heavy disk to improve his or her own muscle strength, exercise time is wasted due to cumbersome and time-consuming replacement by manual replacement.If the disk is not well-ordered in the gym after replacing the disk, disputes may arise between exercisers. In the case of women, there is a problem in that they have to ask men to replace the originals. In addition to the above problems, there is a risk of injury due to the fall of the disc to the instep during replacement, and in particular, the barbell cannot be controlled during barbell movement, resulting in bruises, fractures, and suffocation due to pressure on the neck.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 원판을 교체할 필요없이 모터 등을 이용하여 원판을 대체하는 본 발명과 관련된 선행기술로 대한민국공개특허공보 제 10-2019-0061152호의 전동제어식 복합 피트니스 머신은 한 쌍 이상의 바닥 프레임과 수직 프레임 및 수평 프레임을 포함하는 근력운동용 랙, 상기 한 쌍의 수직 프레임에 각각 설치되고, 발생 동력으로 사용자의 운동 부하를 제어하도록 구성되는 전동식 운동보조유닛, 상기 전동식 운동보조유닛 각각에 결합되어 소정의 헬스 운동을 실행할 수 있도록 구성되는 메인 헬스도구 유닛 및 상기 메인 헬스도구 유닛 각각에 탈부착가능하게 연동되게 구성되어 소정의 헬스 운동을 실행할 수 있도록 구성되는 서브 헬스도구 유닛을 포함한다. In order to solve this problem, the electric-controlled complex fitness machine of Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2019-0061152 is a prior art related to the present invention that replaces the original plate using a motor, etc. without the need to replace the original plate. And a rack for strength exercise including a vertical frame and a horizontal frame, an electric exercise assistance unit each installed on the pair of vertical frames and configured to control a user's exercise load with generated power, and coupled to each of the electric exercise assistance units And a main fitness tool unit configured to perform a predetermined fitness exercise, and a sub fitness tool unit configured to be detachably linked to each of the main fitness tool units and configured to execute a predetermined fitness exercise.

그러나 상기 선행기술은 랙의 프레임에 고정되어 운동자에게 운동방향과 역방향의 힘을 발생시키는 모터, 랙의 프레임에 고정되는 폴리 및 케이블을 모터와 바벨바를 연결하여 스쿼트, 벤치 프레스 등의 수직방향의 상하운동시 폴리를 통하여 운동자에게 원판과 같은 무게를 느끼게 할 수 있으나 덤벨 킥백 등과 같은 원호를 그리면서 하는 운동 등에 대하여 원판과 같은 무게를 줄 수 없어 근력 운동의 효과가 저해된다는 문제점이 있다. However, the prior art is fixed to the frame of the rack to generate a force in the direction of movement and the reverse direction to the exerciser, the pulley and the cable fixed to the frame of the rack are connected to the motor and the barbell bar, During exercise, it is possible to make the exerciser feel the same weight as the disk through the pulley, but there is a problem that the effect of the strength exercise is hindered because the same weight as the disk cannot be given to the exercise while drawing an arc such as a dumbbell kickback.

1. 대한민국공개특허공보 제 10-2019-0061152호1. Korean Patent Application Publication No. 10-2019-0061152

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 근력 운동시 원판의 무게는 항상 지면에 수직하므로, 원판을 대체하고 있는 모터의 힘이 항상 지면에 수직한 방향을 유지함으로써 운동자가 실제 원판을 가지고 운동하는 것과 동일한 느낌을 가지고 운동할 수 있는 모터제어식 스마트 헬스머신을 제공하기 위한 것이다. The present invention was conceived to solve the above-described problem, and an object of the present invention is that the weight of the disk is always perpendicular to the ground during muscle strength exercise, so that the force of the motor replacing the disk always maintains a direction perpendicular to the ground. It is to provide a motor-controlled smart fitness machine that allows an exerciser to exercise with the same feeling as exercising with an actual disk.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일실시예인 모터제어식 스마트 헬스머신은 운동시 운동방향과 항상 수직방향의 힘을 운동자에게 주도록 운동자의 운동방향에 따라 수평이동할 수 있는 파워팩을 포함할 수 있다. In order to solve the above problem, a motor-controlled smart health machine according to an embodiment of the present invention may include a power pack that can horizontally move according to the movement direction of the exerciser so as to give the exerciser a force in the movement direction and always vertical direction during exercise.

본 발명의 일실시예에 따르면 상기 파워팩은 받침대, 상기 받침대 상에 고정되는 모터 및 모터의 동작을 제어하는 제어부를 포함하며, 받침대 하부에 형성된 가이드 레일이 바닥프레임 상부에 형성된 레일을 따라 가이드되어 수평이동하는 것을 특징으로 한다. According to an embodiment of the present invention, the power pack includes a pedestal, a motor fixed on the pedestal, and a control unit for controlling the operation of the motor, and a guide rail formed under the pedestal is guided along a rail formed on the top of the floor frame to be horizontal. It is characterized by moving.

본 발명의 일실시예에 따르면 상기 모터는 인휠모터인 것을 특징으로 한다. According to an embodiment of the present invention, the motor is an in-wheel motor.

본 발명의 일실시예에 따르면 상기 파워팩은 중심축과 베어링을 통하여 연결되고, 모터의 회전자와 일측이 연결되는 제1 기어, 상기 제1 기어와 연결되는 제2 기어, 와이어가 관통하는 와이어 홀이 형성되어 있는 몸체, 나사선이 형성된 몸체 내부를 관통하고, 상기 제2 기어와 연결되어 회전하는 스크류 및 스크류의 회전에 의하여 수평이동 하는 몸체를 가이드하는 샤프트를 포함하는 와이어 가이드를 더 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the power pack is connected through a central shaft and a bearing, and a first gear connected to a rotor and one side of the motor, a second gear connected to the first gear, and a wire hole through which a wire passes. It may further include a wire guide that penetrates through the body formed therein, the body in which the threaded wire is formed, and includes a screw that is connected to the second gear and rotates, and a shaft that guides the body horizontally moving by rotation of the screw. .

본 발명의 일실시예에 따르면 상기 파워팩은 와이어가 와이어 홈에 정렬되도록 와이어를 외부에서 누를 수 있는 롤러 및 상기 롤러를 관통하고 제1 측판과 제2 측판으로부터 연장형성되는 링크와 연결되는 샤프트를 포함하는 와이어 정렬부를 더 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the power pack includes a roller that can press the wire from the outside so that the wire is aligned with the wire groove, and a shaft that passes through the roller and is connected to a link extending from the first side plate and the second side plate. It may further include a wire alignment unit.

본 발명의 일실시예에 따르면 상기 제어부는 파워팩이 수평이동시 관성에 의하여 왕복운동거리(Y)를 초과하지 않도록 제동부를 제어하는 것을 특징으로 한다. According to an embodiment of the present invention, the control unit controls the braking unit so that the power pack does not exceed the reciprocating movement distance Y due to inertia during horizontal movement.

본 발명의 일실시예에 따르면 상기 제어부는 가속도센서, 자이로센서, 광센서 중 적어도 어느 하나를 이용하여 상기 왕복운동거리(Y)를 계산하는 것을 특징으로 한다. According to an embodiment of the present invention, the controller calculates the reciprocating motion distance Y using at least one of an acceleration sensor, a gyro sensor, and an optical sensor.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 무거운 바벨 원판을 교체할 필요가 없으며, 운동 후 바벨을 정리할 필요가 없음으로 운동시간을 더욱 효율적으로 사용함과 동시에 운동자간의 분쟁을 방지할 수 있다. According to the present invention as described above, there is no need to replace the heavy barbell disk, and since there is no need to arrange the barbell after exercise, it is possible to use exercise time more efficiently and to prevent disputes between exercisers.

도 1a 내지 도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터제어식 스마트 헬스머신을 도시한 도면이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 제동부에 의하여 운동시 파워팩의 수평왕복운동 범위를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 파워팩의 구성 및 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터제어식 스마트 헬스머신의 동작을 제어하기 위한 블록구성도이다. 1A to 1 are views showing a motor-controlled smart health machine according to an embodiment of the present invention.
2A to 2C are views for explaining a horizontal reciprocating motion range of a power pack during exercise by a braking unit according to an embodiment of the present invention.
3A and 3B are diagrams for explaining the configuration and operation of a power pack according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram for controlling the operation of a motor-controlled smart health machine according to an embodiment of the present invention.

이하의 상세한 설명은 예시에 지나지 않으며, 본 발명의 실시 예를 도시한 것에 불과하다. 또한 본 발명의 원리와 개념은 가장 유용하고, 쉽게 설명할 목적으로 제공된다.The detailed description below is merely an example, and merely illustrates an embodiment of the present invention. In addition, the principles and concepts of the present invention are provided for the purpose of being most useful and easy to explain.

따라서, 본 발명의 기본 이해를 위한 필요 이상의 자세한 구조를 제공하고자 하지 않았음은 물론 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 실체에서 실시될 수 있는 여러 가지의 형태들을 도면을 통해 예시한다.Accordingly, it is not intended to provide a detailed structure more than necessary for a basic understanding of the present invention, as well as various forms that can be implemented in the substance of the present invention by those of ordinary skill in the drawings are exemplified through the drawings.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the configuration and operation of a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1a 내지 도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터제어식 스마트 헬스머신을 도시한 도면이다.1A to 1 are views showing a motor-controlled smart health machine according to an embodiment of the present invention.

도 1a 내지 도 1c에서 보는 바와 같이, 헬스머신(1000)은 운동바(2)를 거취하고, 하부에 파워팩의 수평이동을 가이드할 수 있는 프레임(1) 및 운동시 운동방향과 항상 수직방향의 힘을 운동자에게 주도록 운동자의 운동방향에 따라 수평이동할 수 있는 파워팩(100)을 포함할 수 있다. As shown in FIGS. 1A to 1C, the fitness machine 1000 has an exercise bar 2, a frame 1 that can guide the horizontal movement of the power pack at the lower part, and always in a vertical direction with the exercise direction during exercise. It may include a power pack 100 that can horizontally move according to the movement direction of the exerciser to give force to the exerciser.

프레임(1)은 파워팩(100)의 수평이동을 가이드하기 위한 바닥프레임(20) 및 위에서 아래로 당기면서 등근육을 발달시키기 위한 넥 랫 풀 다운, 케이블 스트레이트 바 풀 오버 등의 운동을 하기 위하여 파워팩으로부터 받은 힘을 방향을 변경시키기 위한 높이 조절부(30)와 연결되는 수직프레임(10)을 포함할 수 있다. 높이 조절부(30)는 수직프레임(10)과 연결되는 프레임 연결부(31), 파워팩(100)으로부터 인출되는 와이어를 가이드하는 폴리(32) 및 수직프레임(10)에 형성된 다수의 높이 조절홈(11)에 삽입되어 높이 조절을 할 수 있는 높이 고정핀(33)을 포함할 수 있다. 이러한 높이 조절에 따라 운동바(2)는 수직프레임(10)에 형성된 다수의 바 받침턱(12)에 안착될 수 있다. 헬스머신(1000)은 운동자가 운동시 다양한 무게를 갖는 바벨을 사용할 때와 동일한 무게를 느끼기 위하여 모터의 힘을 조정하기 위한 입력을 받는 터치스크린(40)을 포함할 수 있다. 상기 터치스크린(40)은 운동자의 무게 조정 등을 위한 입력을 제어부로 전송할 수 있으며, 예를 들어 가상바벨무게, 운동시간, 소모칼로리, 운동 스케쥴, 운동방법 등의 운동정보를 외부로 표시할 수 있는 디스플레이부로 동작할 수 있다.The frame (1) is a floor frame (20) for guiding the horizontal movement of the power pack (100), and a power pack to perform exercises such as pull-down and pull-over of a cable straight bar to develop back muscles while pulling from top to bottom. It may include a vertical frame 10 connected to the height adjustment unit 30 for changing the direction of the force received from the. The height adjustment part 30 includes a frame connection part 31 connected to the vertical frame 10, a poly 32 for guiding a wire drawn from the power pack 100, and a plurality of height adjustment grooves formed in the vertical frame 10 ( It may include a height fixing pin 33 that is inserted into 11) to adjust the height. According to this height adjustment, the exercise bar 2 may be seated on a plurality of bar support jaws 12 formed on the vertical frame 10. The fitness machine 1000 may include a touch screen 40 that receives an input for adjusting the force of a motor in order to feel the same weight as when an exerciser uses a barbell having various weights during exercise. The touch screen 40 may transmit an input for adjusting the weight of the exerciser to the control unit, and for example, display exercise information such as virtual barbell weight, exercise time, calories consumed, exercise schedule, and exercise method to the outside. It can be operated as a display unit.

파워팩(100)은 바닥프레임(20)의 상부에 형성된 레일(21)에 의하여 가이드되어 운동자의 운동방향에 따라 항상 수직방향의 힘을 운동자에게 전달하기 위하여 수평운동할 수 있음으로 운동자는 바벨을 가지고 운동할 때와 동일한 운동효과를 느낄 수 있다. 파워팩(100)은 모터(110)의 힘에 의하여 바벨의 중력과 동일한 힘을 운동자에게 전달할 수 있으며, 파워팩(100)의 구성 및 동작에 대해서는 도 2 내지 도 4를 통하여 상세히 설명한다. The power pack 100 is guided by a rail 21 formed on the upper part of the floor frame 20 so that it can always move horizontally in order to transmit a vertical force to the athlete according to the movement direction of the athlete, so that the athlete has a barbell. You can feel the same exercise effect as when you exercise. The power pack 100 may transmit a force equal to the gravity of the barbell to the exerciser by the force of the motor 110, and the configuration and operation of the power pack 100 will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 4.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 제동부에 의하여 운동시 파워팩의 수평왕복운동 범위를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터제어식 스마트 헬스머신의 동작을 제어하기 위한 블록구성도이다. 2A to 2C are diagrams for explaining a horizontal reciprocating range of a power pack during exercise by a braking unit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram of a motor-controlled smart health machine according to an embodiment of the present invention. It is a block diagram for controlling the operation.

도 2a 내지 도 2c를 참고하면, 파워팩(100)은 받침대(101), 상기 받침대 상에 고정되는 모터(110) 및 모터의 동작을 제어하는 제어부(200)를 포함할 수 있다. 파워팩(100)은 받침대(101) 하부에 형성된 가이드 레일(102)이 바닥프레임(20) 상부에 형성된 레일(21)을 따라 가이드되어 수평이동할 수 있다.Referring to FIGS. 2A to 2C, the power pack 100 may include a pedestal 101, a motor 110 fixed on the pedestal, and a control unit 200 for controlling the operation of the motor. In the power pack 100, a guide rail 102 formed under the pedestal 101 may be guided along a rail 21 formed on the floor frame 20 to move horizontally.

파워팩(100)은 운동자가 와이어를 끌어당기는 방향(운동방향)에 맞추어 운동자에게 항상 수직방향의 힘을 전달하기 위하여 즉 운동자가 운동에 의하여 힘이 가해지는 위치와 수직방향을 맞추기 위하여 빠르게 수평운동을 해야한다. 이렇게 파워팩(100)이 레일 상에서 수평운동하는 경우, 파워팩은 관성에 의하여 수직위치를 초과하여 움직이게 되고 이러한 현상은 실제 바벨과는 전혀 다른 힘을 운동자에게 주어 자칫 사고가 발생하거나 운동효과가 전혀 없을 수 있다. 따라서 파워팩(100)은 운동자가 실제 바벨과 같은 운동시 바벨이 이동하는 범위와 정확하게 일치시킬 필요가 있으며 이를 위하여 파워팩(100)은 제동부(400)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어 운동자가 와이어의 끝단을 잡고(마치 덤벨을 쥐고 있는 것처럼) 상완삼두근을 발달시키기 위한 운동인 덤벨 킥백을 하는 경우, 파워팩은 초기 위치(X1)에서 팔이 90도 꺽여 실제 덤벨이 위치하고 있는 위치와 동일한 최대위치(X2)까지만 파워팩은 수평왕복운동을 해야 한다.The power pack 100 performs a horizontal movement quickly in order to always transmit a vertical force to an athlete in accordance with the direction in which the athlete pulls the wire (movement direction), that is, to match the position to which the force is applied by the exercise and the vertical direction. Should be. In this case, when the power pack 100 moves horizontally on the rail, the power pack moves beyond the vertical position due to inertia, and this phenomenon may cause an accident or have no exercise effect by giving the exerciser a completely different force from the actual barbell. have. Therefore, the power pack 100 needs to accurately match the range in which the barbell moves when the exerciser exercises the same as the actual barbell, and for this purpose, the power pack 100 may further include a braking unit 400. For example, if an athlete holds the end of the wire (as if he is holding a dumbbell) and does a dumbbell kickback, an exercise to develop the triceps brachii, the power pack is the arm bent 90 degrees at the initial position (X1) and the actual dumbbell is located. The power pack must perform horizontal reciprocation only up to the maximum position (X2) equal to the position.

이를 위하여 제어부(200)는 가속도센서(300)를 통하여 상기 초기 위치(X1) 및 최대위치(X2)를 설정하고, 운동자가 계속적인 운동을 하는 경우, 제어부(200)는 제동부(400)를 제어하여 상기 설정된 초기 위치(X1) 및 최대위치(X2)에서 정확히 멈추도록 제어할 수 있다. 예를 들어 덤벨 킥백을 하는 경우, 제어부(200)는 운동자가 손으로 와이어를 잡은 상태에서 와이어를 당기면 파워팩은 수평이동하여 손과 수직방향인 위치(X1)에서 멈춘상태가 된다. 이 경우 제어부(200)는 파워팩에 설치된 가속도센서(300)로부터 손과 수직방향인 위치로 수평이동하기 전까지 소정의 센서값이 인지되나 수직방향에 파워팩이 위치하면 파워팩은 움직이지 않아 멈춘 상태이므로 이때 가속도센서(300)의 출력값은 0이 되므로 제어부(200)는 이때의 위치를 초기위치(X1)으로 설정할 수 있다. 계속적으로 제어부(200)는 운동자가 팔을 90도 꺽은 위치로 이동하는 경우, 파워팩(100)은 팔이 90도 꺽인 위치와 수직인 위치에서 최대 가속도를 가짐으로 제어부(200)는 가속도센서(300)의 출력값이 최대값을 갖는 위치를 최대 위치(X2)로 설정하여 왕복운동거리(Y)로 설정할 수 있으며, 결과적으로 제어부(200)는 상기 왕복운동거리(Y)에 이르기까지 걸리는 1회 사이클 시간을 산출할 수 있다. To this end, the control unit 200 sets the initial position X1 and the maximum position X2 through the acceleration sensor 300, and when the exerciser continues to exercise, the control unit 200 controls the braking unit 400. It can be controlled to stop accurately at the set initial position (X1) and the maximum position (X2). For example, when performing a dumbbell kickback, the controller 200 moves the power pack horizontally and stops at a position X1 perpendicular to the hand when the athlete pulls the wire while holding the wire with his hand. In this case, the controller 200 recognizes a predetermined sensor value from the acceleration sensor 300 installed in the power pack until it moves horizontally to a position vertical to the hand, but when the power pack is positioned in the vertical direction, the power pack does not move and stops. Since the output value of the acceleration sensor 300 becomes 0, the controller 200 may set the position at this time as the initial position X1. When the exerciser moves the arm to the position where the arm is bent by 90 degrees, the power pack 100 continuously has the maximum acceleration at the position perpendicular to the position where the arm is bent by 90 degrees, so that the controller 200 is an acceleration sensor ( The position in which the output value of 300) has the maximum value can be set as the maximum position (X2) and can be set as the reciprocating distance (Y), and as a result, the control unit 200 takes one time to reach the reciprocating distance (Y). Cycle time can be calculated.

제동부(400)는 가이드 레일(102)에 형성되고 철심에 코일이 감긴 전자석으로 이루어질 수 있다. 제동부(400)는 상기 제어부(200)에 의하여 전자석이 여기되면 자력이 생성되고 철로 이루어진 바닥프레임(20)을 끌어당겨 파워팩은 곧바로 멈출 수 있다. 여기서 제동부는 자력에 의한 마그네틱 브레이크로 설명하였으나 이에 한정하지 않고, 실린더에 의하여 구동되는 브레이크 패드가 바닥프레임의 상면과 접촉됨으로써 파워팩을 정지시킬 수 있다. 따라서 운동자가 운동하는 경우, 제어부는 왕복운동거리(Y)에 이르기까지 걸리는 1회 사이클 시간을 산출하고, 산출된 1회 사이클 시간을 이용하여 제동부(400)의 전자석을 여자시킴으로써 파워팩은 관성에 의하여 수직위치를 초과하지 않고 왕복운동거리범위내 이동하므로 운동자는 실제 바벨과 동일한 힘을 느끼면서 운동할 수 있다. The braking part 400 may be formed on the guide rail 102 and formed of an electromagnet in which a coil is wound around an iron core. When the electromagnet is excited by the control unit 200, the braking unit 400 generates magnetic force and pulls the floor frame 20 made of iron, so that the power pack can be stopped immediately. Here, the braking unit has been described as a magnetic brake by magnetic force, but the present disclosure is not limited thereto, and the power pack may be stopped by contacting the brake pad driven by the cylinder with the upper surface of the bottom frame. Therefore, when the exerciser is exercising, the control unit calculates the one cycle time required to reach the reciprocating distance (Y), and excites the electromagnet of the brake unit 400 using the calculated one cycle time, so that the power pack is inertia. As a result, the exerciser can exercise while feeling the same force as the actual barbell because it moves within the range of the reciprocating movement distance without exceeding the vertical position.

여기서 왕복운동거리(Y)를 산출함에 있어 가속도 센서를 이용한다고 기술하였으나 이에 한정하지 않고, 자이로센서, 광센서 등을 통하여도 이루어질 수 있다. 예를 들어 자이로센서는 기울기(각도)를 측정할 수 있음으로 초기위치에서의 기울기 및 최대위치에서의 기울기를 설정한 후, 제어부는 운동시 자이로센서로부터 출력되는 기울기를 판단한 후 초기위치 및 최대위치를 벗어나지 않도록 제동부를 제어함으로써 운동시 파워팩이 관성에 의한 운동범위를 이탈하지 않는다. 또한 광센서는 받침판 하부에 설치하고, 거리를 판단하기 위한 마커를 바닥프레임 상부에 형성함으로써 초기 위치부터 최대 위치까지의 마커의 개수를 산출한 후 왕복운동거리(Y)를 설정할 수 있다. 또한 헬스머신(1000)은 가속도센서, 자이로센서 및 광세서 등의 다양한 센서를 복합적으로 사용하여 왕복운동거리(Y)를 계산할 수 있다. 예를 들어 가속도센서의 출력값이 0인 각 지점에서 광센서의 초기위치 및 최대위치로 설정하여 초기위치로부터 최대위치까지의 왕복운동거리(Y)에 대한 마커갯수를 설정하고, 이후 제어부는 광센서를 통하여 출력된 마커 갯수만큼의 거리에서 제동부가 동작하도록 제어할 수 있다.Here, it has been described that an acceleration sensor is used to calculate the reciprocating motion distance Y, but the present invention is not limited thereto, and may be achieved through a gyro sensor or an optical sensor. For example, since the gyro sensor can measure the inclination (angle), after setting the inclination at the initial position and the inclination at the maximum position, the control unit determines the inclination output from the gyro sensor during exercise and then determines the initial position and the maximum position. The power pack does not deviate from the range of motion due to inertia during exercise by controlling the braking part so as not to deviate from. In addition, the optical sensor is installed under the base plate and a marker for determining the distance is formed on the floor frame, so that the number of markers from the initial position to the maximum position is calculated, and then the reciprocating motion distance (Y) can be set. In addition, the health machine 1000 may calculate the reciprocating motion distance (Y) by using various sensors such as an acceleration sensor, a gyro sensor, and a light sensor in combination. For example, at each point where the output value of the acceleration sensor is 0, the number of markers for the reciprocating distance (Y) from the initial position to the maximum position is set by setting the initial position and the maximum position of the optical sensor. It is possible to control the braking unit to operate at a distance equal to the number of markers output through.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 파워팩의 구성 및 동작을 설명하기 위한 도면이다. 3A and 3B are diagrams for explaining the configuration and operation of a power pack according to an embodiment of the present invention.

도 3a 및 도 3b를 참고하면, 파워팩(100)은 제어부의 제어에 의하여 운동자에게 힘을 전달하고, 외부에 와이어를 수납할 수 있는 와이어 홈(111)이 형성된 모터(110), 상기 모터(100)의 회전에 의하여 와이어가 상기 와이어 홈에 수납될 수 있도록 가이드 하는 와이어 가이드(120)를 포함할 수 있다. Referring to FIGS. 3A and 3B, the power pack 100 transmits power to an exerciser under control of a control unit, and a motor 110 having a wire groove 111 capable of receiving a wire outside, and the motor 100 ) May include a wire guide 120 for guiding the wire to be accommodated in the wire groove.

모터(100)는 제1 측판(105)과 제2 측판(107)에 연결되는 고정축(103a)과 연결되고, 철심에 코일이 감겨저 있는 고정자 및 상기 고정자 외부를 감싸고 영구자석으로 이루어진 회전자를 포함하는 인휠모터일 수 있다. 모터(100)는 내부에 엔코더 및 홀센서를 포함하여 모터의 위치에 대한 정보를 제어부(200)로 출력할 수 있으며, 제어부(200)는 엔코더 및 홀센서에 의한 모터의 위치, 회전속도, 회전방향을 판단한 후 운동자에게 바벨의 중력과 동일한 힘을 줄 수 있도록 모터의 토크를 제어할 수 있다. 제어부(200)는 엔코더 및 홀센서를 이용하여 위치를 판단하고, 영구자석으로 이루어진 회전자를 당겨주고 밀어줄 수 있도록 각각의 고정자에 형성된 코일을 순차적으로 여자시킴으로써 운동자가 미리 설정한 가상바벨무게와 대응되는 토크를 발생시킬 수 있다.The motor 100 is connected to a fixed shaft 103a connected to the first side plate 105 and the second side plate 107, a stator having a coil wound around an iron core, and a rotor made of a permanent magnet surrounding the outside of the stator. It may be an in-wheel motor including a. The motor 100 may output information about the position of the motor to the control unit 200, including an encoder and a Hall sensor therein, and the control unit 200 may output the position, rotation speed, and rotation of the motor by the encoder and the Hall sensor. After determining the direction, the torque of the motor can be controlled so that the same force as the barbell's gravity can be applied to the exerciser. The control unit 200 determines the position using an encoder and a Hall sensor, and sequentially excites the coils formed in each stator so that the rotor made of permanent magnets can be pulled and pushed, so that the virtual barbell weight set in advance by the exerciser and It can generate a corresponding torque.

한편 본원발명의 파워팩(100)은 운동자에게 항상 수직방향의 힘을 주기 위하여 바닥 프레임상에서 수평으로 이동하고 있음으로 모터(110)의 외부에 감겨진 와이어가 꼬이지 않고 와이어 홈에 수납되도록 할 필요가 있으며, 이는 모터 및 와이어 드럼이 고정되어 있는 종래 헬스머신보다 와이어가 이탈하는 현상이 자주 발생되는 원인이 될 수 있다. 와이어 가이드(120)는 운동바와 연결되는 와이어가 모터의 회전방향에 따라 와이어가 나선형으로 모터의 외주면에 형성되어 있는 와이어 홈(111)에 항상 일정하게 수납될 수 있도록 할 수 있다. 와이어 가이드(120)는 중심축(103a)과 베어링을 통하여 연결되고, 모터의 회전자와 일측이 연결되는 제1 기어(103), 상기 제1 기어와 연결되는 제2 기어(104), 와이어가 관통하는 와이어 홀이 형성되어 있는 몸체(123), 나사선이 형성된 몸체 내부를 관통하고, 상기 제2 기어(104)와 연결되어 회전하는 스크류(121), 스크류의 회전에 의하여 수평이동 하는 몸체를 가이드하는 샤프트(122)를 포함할 수 있다. 와이어는 와이어 홀(124)를 통하여 운동바(2)와 연결되고, 운동자의 힘에 의하여 모터의 회전방향이 결정됨에 따라 제1 기어(103), 제2 기어(104) 및 스크류(121)는 모터의 회전방향과 대응하여 회전하고 와이어가 관통하고 있는 몸체(123)가 모터 회전자 외주면을 수평운동함에 따라 와이어는 와이어 홈(11)에 수납될 수 있다. 스크류(121)를 회전시키기 위하여 제1 기어 및 제2 기어의 기어구조로 설명하였으나 이에 한정하지 않고 기어는 폴리로 대체되고 각 폴리는 타이밍 벨트로 연결하여 모터 회전자의 회전을 스크류로 전달할 수 있다. Meanwhile, since the power pack 100 of the present invention always moves horizontally on the floor frame to give the exerciser a vertical force, the wire wound on the outside of the motor 110 needs to be accommodated in the wire groove without being twisted. , This may cause a phenomenon in which the wire is separated more often than the conventional health machine in which the motor and the wire drum are fixed. The wire guide 120 may be such that the wire connected to the exercise bar can always be uniformly accommodated in the wire groove 111 formed on the outer circumferential surface of the motor in a spiral form according to the rotation direction of the motor. The wire guide 120 is connected through a central shaft 103a and a bearing, a first gear 103 connected to one side of the rotor of the motor, a second gear 104 connected to the first gear, and a wire. A body 123 with a penetrating wire hole formed therethrough, a screw 121 that penetrates the inside of the body with a threaded wire, and is connected to the second gear 104 to rotate, and a body that moves horizontally by rotation of the screw is guided. It may include a shaft 122. The wire is connected to the exercise bar 2 through the wire hole 124, and as the rotation direction of the motor is determined by the force of the exerciser, the first gear 103, the second gear 104, and the screw 121 are The wire may be accommodated in the wire groove 11 as the body 123 which rotates in correspondence with the rotation direction of the motor and passes through the wire horizontally moves the outer peripheral surface of the motor rotor. In order to rotate the screw 121, the gear structure of the first gear and the second gear has been described, but the present invention is not limited thereto, and the gear is replaced with a pulley, and each pulley is connected with a timing belt to transmit the rotation of the motor rotor to the screw. .

스크류(121) 및 샤프트(122)는 제1 측판(105)과 제2 측판(107)에 베어링을 통하여 연결되어 지지될 수 있다. 파워팩(100)은 와이어가 와이어 홈에 정렬되도록 와이어를 외부에서 누를 수 있는 롤러(132) 및 상기 롤러를 관통하고 제1 측판(105)과 제2 측판(107)으로부터 연장형성되는 링크(105a)와 연결되는 샤프트를 포함하는 와이어 정렬부(130)를 더 포함할 수 있다. 와이어 정렬부(130)는 와이어 가이드(120)와 함께 와이어를 와이어 홈에 완전히 정렬하도록 함으로써 파워팩의 이동에 따른 와이어가 꼬이거나 잘못 감겨진 상태를 원천적으로 방지할 수 있다. 이상으로 인휠모터 및 모터 외주면에 와이어를 감을 수 있는 파워팩(100)에 대하여 설명하였으나 이에 한정하지 않고, 파워팩은 모터와 와이어를 감을 수 있는 와이어 드럼이 기어구조를 통하여 연결되어 모터의 회전에 따라 와이어를 와이어 드럼에 감을 수 있는 다양한 구조로 이루어질 수 있다. The screw 121 and the shaft 122 may be supported by being connected to the first side plate 105 and the second side plate 107 through bearings. The power pack 100 includes a roller 132 that can press the wire from the outside so that the wire is aligned with the wire groove, and a link 105a extending through the roller and extending from the first side plate 105 and the second side plate 107 It may further include a wire alignment unit 130 including a shaft connected to. The wire alignment unit 130 may fundamentally prevent a state in which the wire is twisted or wound incorrectly due to the movement of the power pack by completely aligning the wire together with the wire guide 120 in the wire groove. As described above, the in-wheel motor and the power pack 100 capable of winding a wire on the outer circumferential surface of the motor have been described, but the present invention is not limited thereto. It may be made of a variety of structures that can be wound around the wire drum.

이상에서는 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.In the above, the present invention has been described in detail through exemplary embodiments, but those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains have found that various modifications can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. I will understand.

그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention is limited to the described embodiments and should not be determined, and should not be determined by the claims to be described later, but also by those equivalents to the claims.

1:프레임 2:운동바
10:수직 프레임 11:높이 조절홈
12:바 받침턱 20:바닥 프레임
21:레일 30:높이 조절부
31:프레임 연결부 32:폴리
33:높이 고정핀 40:디스플레이부
50:입력부 100:파워팩
101:받침판 102:가이드 레일
103:제1 기어 103a:고정축
104:제2 기어 105:제1 측판
105a:링크 107:제2 측판
120:와이어 가이드 121:스크류
122:샤프트 123:몸체
124:와이어 홀 130:와이어 정렬부
131:샤프트 132:롤러
110:모터 111:와이어 홈
200:제어부 300:가속도센서
400:제동부 1000:헬스머신1: frame 2: exercise bar
10: vertical frame 11: height adjustment groove
12: bar sill 20: floor frame
21: rail 30: height adjustment unit
31: frame connection 32: poly
33: height fixing pin 40: display
50: input unit 100: power pack
101: base plate 102: guide rail
103: first gear 103a: fixed shaft
104: second gear 105: first side plate
105a: link 107: second side plate
120: wire guide 121: screw
122: shaft 123: body
124: wire hole 130: wire alignment
131: shaft 132: roller
110: motor 111: wire groove
200: control unit 300: acceleration sensor
400: brake unit 1000: health machine

Claims (5)

동력을 이용하여 운동부하를 운동자에게 전달하는 모터제어식 스마트 헬스머신에 있어서,
운동시 운동방향과 항상 수직방향의 힘을 운동자에게 주도록 운동자의 운동방향에 따라 수평이동할 수 있는 파워팩(100)을 포함하고,
상기 파워팩(100)은
받침대(101),
상기 받침대 상에 고정되는 모터(110),
중심축(103a)과 베어링을 통하여 연결되고, 모터의 회전자와 일측이 연결되는 제1 기어(103),
상기 제1 기어와 연결되는 제2 기어(104),
와이어가 관통하는 와이어 홀이 형성되어 있는 몸체(123),
나사선이 형성된 몸체 내부를 관통하고, 상기 제2 기어(104)와 연결되어 회전하는 스크류(121) 및 스크류의 회전에 의하여 수평이동 하는 몸체를 가이드하는 샤프트(122)를 포함하는 와이어 가이드(120),
와이어가 와이어 홈에 정렬되도록 와이어를 외부에서 누를 수 있는 롤러(132) 및 상기 롤러를 관통하고 제1 측판(105)과 제2 측판(107)으로부터 연장형성되는 링크(105a)와 연결되는 샤프트를 포함하는 와이어 정렬부(130) 및
모터의 동작을 제어하는 제어부(200)를 포함하며,
받침대(101) 하부에 형성된 가이드 레일(102)이 바닥프레임(20) 상부에 형성된 레일(21)을 따라 가이드되어 수평이동하는 것을 특징으로 하는 모터제어식 스마트 헬스머신.
In the motor-controlled smart health machine that transmits the exercise load to the exerciser using power,
Including a power pack 100 that can horizontally move according to the movement direction of the exerciser so as to always give a force in the direction of movement and the vertical direction during exercise
The power pack 100 is
Pedestal 101,
A motor 110 fixed on the pedestal,
The first gear 103 is connected through the central shaft 103a and the bearing, and one side is connected to the rotor of the motor,
A second gear 104 connected to the first gear,
A body 123 with a wire hole through which the wire passes,
A wire guide 120 including a screw 121 that penetrates the inside of the body in which the thread is formed, is connected to the second gear 104 and rotates, and a shaft 122 that guides the body horizontally moving by rotation of the screw. ,
A roller 132 that can press the wire from the outside so that the wire is aligned with the wire groove, and a shaft that penetrates the roller and is connected to a link 105a extending from the first side plate 105 and the second side plate 107 is formed. Wire alignment unit 130 including and
It includes a control unit 200 for controlling the operation of the motor,
A motor-controlled smart health machine, characterized in that the guide rail 102 formed at the bottom of the pedestal 101 is guided along the rail 21 formed on the floor frame 20 and moves horizontally.
 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 모터는 인휠모터인 것을 특징으로 하는 모터제어식 스마트 헬스머신.
The motor-controlled smart health machine according to claim 1, wherein the motor is an in-wheel motor.
 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는
가속도센서, 자이로센서, 광센서 중 적어도 어느 하나를 이용하여 왕복운동거리(Y)를 계산하고, 파워팩이 수평이동시 관성에 의하여 왕복운동거리(Y)를 초과하지 않도록 제동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 모터제어식 스마트 헬스머신. The method of claim 1, wherein the control unit
It is characterized in that the reciprocating motion distance (Y) is calculated using at least one of an acceleration sensor, a gyro sensor, and an optical sensor, and the braking unit is controlled so that the power pack does not exceed the reciprocating motion distance (Y) by inertia when moving horizontally. Motor-controlled smart health machine.
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