Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Krafttrainingsgerät, wie es zur Stärkung unterschiedlicher Muskelgruppen des menschlichen Körpers verwendet werden kann. Insbesondere betrifft das erfindungsgemäße Krafttrainingsgerät eine verbesserte Rückkopplung und gezielte Beeinflussung von Bedienkräften bzw. Widerständen beim Training an dem Krafttrainingsgerät.

Stand der Technik

Ein Krafttrainingsgerät mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist aus der nachveröffentlichten DE 102019205 676 A1 der Anmelderin bekannt. Das bekannte Krafttrainingsgerät zeichnet sich insbesondere durch eine universelle Anwendbarkeit bzw. die Möglichkeit aus, dieses zum Training unterschiedlicher Muskelgruppen einsetzen zu können. Hierzu ist es im Wesentlichen vorgesehen, dass das bekannte Krafttrainingsgerät zwei, mit Gelenkhebeln verbundene Achsen aufweist, die jeweils einzeln sperrbar oder um einen Winkel schwenkbar angeordnet sind. Dadurch können unterschiedliche Bewegungsabläufe an einem mit den Achsen verbundenen Bedienelement realisiert werden, um die unterschiedlichen Muskelgruppen zu trainieren.

Offenbarung der Erfindung

Das erfindungsgemäße Krafttrainingsgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass die von dem Trainierenden über das Bedienelement auf die unterschiedlichen beweglichen Achsen eingeleiteten Kräfte bzw. Momente erfasst werden können. Dadurch kann einerseits eine korrekte Bedienung bzw. ein korrekter Bewegungsablauf des Trainierenden erfasst werden, und l andererseits lassen sich gezielte, insbesondere individuell an den jeweiligen Trainierenden angepasste Trainingspläne mit damit verbundenen, über das Bedienelement einzuleitenden Kräften bzw. Momente erzeugen.

Vor dem Hintergrund der obigen Erläuterungen schlägt es daher das erfindungsgemäße Krafttrainingsgerät vor, dass zusätzlich Sensormittel zur zumindest mittelbaren Erfassung von auf das Bedienelement ausgeübten Kräften vorgesehen sind.

Insbesondere im Zusammenhang mit einer auf die mit den Achsen wirkenden Steuereinheit zur Einstellung von Widerständen bzw. erforderlichen Drehmomenten zu deren Bewegung über das Bedienelement ermöglicht es somit das erfindungsgemäße Krafttrainingsgerät, den Bedürfnissen an individuelle bzw. personifizierte Übungen gerecht zu werden und damit mehr Komfort, Vielseitigkeit sowie die Überprüfung und die Steigerung der Leistung und des Leistungsfortschritts des Trainierenden zu erzielen.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Krafttrainingsgeräts sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Die Anordnung bzw. Ausbildung der Sensormittel an dem Krafttrainingsgerät kann in unterschiedlicher Art und Weise realisiert werden. So kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass die Sensormittel im Bereich des Bedienelements angeordnet sind. Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass die Sensormittel im Bereich wenigstens einer der Achsen oder der mit den Achsen verbundenen Aggregate angeordnet sind.

Eine erste bevorzugte Ausgestaltung der Sensormittel sieht vor, dass diese als Dehnmessstreifen ausgebildet sind. Alternativ kann es auch vorgesehen sein, dass die Sensormittel einen Magnetfeldsensor, einen Drehmomentsensor oder einen Stromsensor aufweisen.

Ganz besonders bevorzugt ist es zur Realisierung individueller Trainingspläne, dass mittels einer Steuereinheit auf die Achsen, die mit dem Bedienelement gekoppelt sind, entsprechend einer vorgegebenen Funktion und in Abhängigkeit der auf das Bedienelement ausgeübten Kräfte zeit- und/oder drehwinkelabhängige Gegenmomente einleitbar sind. Mit anderen Worten gesagt

2 bedeutet dies, dass von dem Trainingsgerät am Bedienelement Widerstände erzeugt werden, die in Abhängigkeit von der Bewegung des Bedieners bzw. in Abhängigkeit von individuellen Trainingsplänen erzeugt werden.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die Steuereinheit in oder am Krafttrainingsgerät angeordnet ist. Dadurch ist es nicht erforderlich, beispielsweise Schnittstellen bzw. Einrichtungen außerhalb des Krafttrainingsgeräts zur Datenübertragung bzw. Ansteuerung der Achsen vorzusehen.

Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass das Krafttrainingsgerät über eine vorzugsweise drahtlose Schnittstelle mit der externen Steuereinheit verbunden ist, wobei die Schnittstelle vorzugsweise auch zur Übertragung der Daten der Sensormittel ausgebildet ist. Eine derartige Ausbildung hat insbesondere den Vorteil, dass das Krafttrainingsgerät selbst relativ einfach bzw. mit geringem vorrichtungstechnischem Aufwand ausgebildet sein kann, was ggf. dessen Herstellkosten reduziert. Darüber hinaus ist ein besonders einfaches Update von Funktionen möglich. Die dezentrale Steuereinheit ermöglicht es darüber hinaus, unterschiedliche Krafttrainingsgeräte bzw. mehrere Krafttrainingsgeräte und somit beispielsweise auch unterschiedliche Trainierende an unterschiedlichen Standorten miteinander zu verknüpfen bzw. diese individuell mit einer einzigen externen Steuereinheit anzusteuem bzw. zu trainieren. Auch ist es denkbar, dass ein Trainer eine haptische Rückmenlung an den Trainierenden geben kann.

Auch kann es vorgesehen sein, dass die Steuereinheit zumindest mittelbar mit einem insbesondere mobilen Endgerät verbindbar ist. Dadurch wird es ermöglicht, die erfassten Daten beispielsweise auf einem Laptop, einem Handy oder ähnlichem Endgerät abzuspeichem bzw. zu verarbeiten und/oder anzuzeigen bzw. darzustellen. Auch dies reduziert den Investitionsaufwand an dem Krafttrainingsgerät, da dadurch beispielsweise kein aufwendiges Display am Krafttrainingsgerät erforderlich ist.

Eine zusätzliche Möglichkeit, die Bedienung des Krafttrainingsgeräts zu erfassen, besteht darin, dass zusätzliche Sensormittel zur Erfassung der Bewegungen und/oder der Position eines Trainierenden beim Betätigen des Bedienelements vorgesehen sind. Eine derartige Ausbildung ermöglicht es insbesondere, ggf.

3 inkorrekte Körperhaltungen, die ansonsten zu Fehlbelastungen führen, welche durch die ersten Sensormittel nicht erfassbar sind, zu vermeiden. Darüber hinaus kann beispielsweise bei einem Gruppentraining zur Motivationssteigerung das Bild des Bedieners anderen Übenden angezeigt werden.

Hierzu kann es insbesondere auch vorgesehen sein, dass über die Schnittstelle eine Kommunikation und/oder ein Datenaustausch zwischen dem Krafttrainingsgerät und weiteren externen Einheiten/Stellen erfolgt, insbesondere über eine Intemetverbindung.

Die Koppelbarkeit mit anderen, insbesondere mobilen Endgeräten ermöglicht es darüber hinaus, beispielsweise über eine App gezielt Eingaben (Parametrisierung) und/oder eine Auswahl vorzunehmen. Durch eine entsprechende Interoperabilität ist der Austausch mit weiteren Fitness-Apps und z.B. mit sogenannten SmartWatches möglich. Die Konnektivität ermöglicht darüber hinaus die Verlinkung mit gänzlich anderen Domänen, wie den Branchen Ernährung und Nahrungsergänzungsmitteln sowie dem Versicherungswesen.

Die Anzeige von Daten an dem Krafttrainingsgerät kann beispielsweise über ein Display erfolgen, ggf. bidirektional mit einer Kamera. Dies dient der Interaktion mit Trainer, Physiotherapeuten oder anderen Trainierenden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung ein erfindungsgemäßes Krafttrainingsgerät zum Training unterschiedlicher Muskelgruppen,

Fig. 2 einen vereinfachten Schnitt durch das Gehäuse des Krafttrainingsgeräts gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 und

4 Fig. 4 Blockdiagramme zur Verdeutlichung der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Krafttrainingsgeräts bei unterschiedlicher Ausbildung bzw. Ankopplung an externe Stellen.

Ausführungsformen der Erfindung

Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.

In der Fig. 1 ist ein multifunktionales Krafttrainingsgerät 10 dargestellt, das dazu ausgebildet ist, unterschiedliche Übungen zum Training unterschiedlicher Muskelgruppen eines in der Fig. 1 nicht dargestellten Trainierenden auszuführen. Das Krafttrainingsgerät 10 umfasst neben wenigstens einem Sitz 2 ein Gehäuse 12 mit einer Symmetrieebene 14, die parallel zu den beiden Seitenwänden 16 des Gehäuses 12 verläuft. Entsprechend der Darstellung der Fig. 1 und 2 weist das Krafttrainingsgerät 10 beispielhaft einen Hebelmechanismus 20 auf, der dazu dient, sowohl eine Brustmuskulatur als auch eine Schultermuskulatur und obere Rückenmuskulatur des Trainierenden zu stärken. Hierzu umfasst der Hebelmechanismus 20 eine erste Achse 21 und eine zweite Achse 22, die parallel zueinander angeordnet sind, wobei in der Ausführung in der Darstellung der Fig. 1 die erste Achse 21 (etwas) oberhalb der zweiten Achse 22 am Gehäuse 12 angeordnet ist.

Beidseitig außerhalb des Gehäuses 12 sowie symmetrisch zur Symmetrieebene 14 ist die erste Achse 21 mit jeweils einem ersten Gelenkhebel 25 verbunden, wobei die Verbindung zwischen dem ersten Gelenkhebel 25 und der ersten Achse 21 drehfest bzw. starr ausgebildet ist. Auf der der ersten Achse 21 abgewandten Seite des ersten Gelenkhebels 25 sind die beiden ersten Gelenkhebel 25 mit jeweils einem ersten Gelenk 26 gekoppelt. Die beiden ersten Gelenke 26 sind darüber hinaus mit zwei parallel zueinander angeordneten Stangen 28 eines Bedienelements 30 gekoppelt. Dadurch sind die Stangen 28 im Bereich des ersten Gelenks 26 jeweils schwenkbar zum ersten Gelenkhebel 25 angeordnet. Auf der dem ersten Gelenk 26 abgewandten Seite der Stangen 28 sind diese rein beispielhaft und nicht einschränkend mit einem gemeinsamen, quer zur Richtung der beiden Stangen 28 verlaufenden Element 31 verbunden,

5 das als Griffelement 32 dient, über das der Trainierende den Hebelmechanismus 20 bewegen kann.

In einem Bereich zwischen dem ersten Gelenk 26 und dem Griffelement 32 ist im Bereich der beiden Stangen 28 jeweils ein zweites Gelenk 35 angeordnet, über das ein zweiter Gelenkhebel 36 schwenkbar befestigt ist. Auf der dem zweiten Gelenk 35 abgewandten Seite des zweiten Gelenkhebels 36 ist über ein drittes Gelenk 37 jeweils ein beispielhaft stangenförmiges Koppelglied 38 einerseits mit dem zweiten Gelenkhebel 36 schwenkbar, und andererseits mit der zweiten Achse 22 drehfest verbunden.

Die beiden Achsen 21 , 22 des Krafttrainingsgeräts 10 sind wechselweise entweder beweglich bzw. drehbar oder sperrbar bzw. starr, alternativ zur sperrbaren bzw. starren Anordnung um einen definierten maximalen Winkel schwenkbar angeordnet. Mit Blick auf die Fig. 2 wird erläutert, dass die erste Achse 21 in Wirkverbindung mit einem ersten Aggregat 41 und die zweite Achse 22 in Wirkverbindung mit einem zweiten Aggregat 42 angeordnet bzw. verbunden ist. Die beiden Aggregate 41 , 42 sind als elektromotorische Komponenten beispielsweise in Form eines permanenterregten Synchronmotors ausgebildet, und dienen dazu, bei einer Drehung der Achse 21, 22 durch eine Bewegung des Hebelmechanismus 20 durch den Trainierenden einen Widerstand entgegenzusetzen, gegen den der Trainierende eine Kraft bzw. ein Drehmoment aufwenden muss, um eine Drehung der ersten Achse 21 bzw. zweiten Achse 22 zu bewirken. Weiterhin sind die beiden Achsen 21, 22 mit jeweils einer Sperreinrichtung 43, 44 verbunden, die jedoch anstatt als Sperre zu wirken ggf. auch eine Drehung um einen kleinen Winkel, zum Beispiel einen Winkel von maximal 30Grad der entsprechenden Achse 21, 22 zulässt.

Die Ansteuerung sowohl der Aggregate 41, 42 zur Erzeugung eines definierten Widerstands gegen eine Bewegung des Bedienelements 30 als auch der beiden Sperreinrichtungen 43, 44 erfolgt rein beispielhaft über eine gemeinsame Steuereinheit 50. Die Steuereinheit 50 ist wiederum beispielhaft mit einer lediglich in der Fig. 2 dargestellten Eingabeeinheit 52 sowie einem Display 54 verbunden. Über die Eingabeeinheit 52 können von dem Trainierenden verschiedene Programme bzw. Widerstände der beiden Achsen 21 , 22 bzw. der Aggregate 41 , 42 ausgewählt werden. Die Einstellungen können beispielsweise

6 über das Display 54 angezeigt werden, ebenso wie die korrekte Ausführung der Bewegungen des Trainierenden.

Bei der Ausführungsform gemäß der Fig. 2 ist es möglich, dass bei einer Aktivierung des ersten Aggregats 41 bzw. der ersten Achse 21 gleichzeitig die zweite Achse 22 mittels der entsprechenden Sperreinrichtung 44 gesperrt ist. Umgekehrt wird bei einer Aktvierung der zweiten Achse 22 bzw. des zweiten Aggregats 42 über eine Aktivierung der Sperreinrichtung 43 die erste Achse 21 gesperrt. Auch ist es möglich, dass beide Achsen 21 , 22 bzw. beide Aggregate 41 , 42 aktiviert werdn können, um eine volle Bewegungsfreiheit des Bedienelements 30 hinsichtlich einer auszuführenden Bewegungsbahn zu ermöglichen.

Ergänzend wird erläutert, dass die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungen bezüglich des Krafttrainingsgeräts 10 lediglich exemplarisch sind und in verschiedenster Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden können. Diesbezüglich wird insbesondere auf die DE 10 2019205676 A1 der Anmelderin verwiesen, die insofern Bestandteil dieser Anmeldung sein soll.

Weiterhin ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Krafttrainingsgerät 10 Sensormittel 60 zur zumindest mittelbaren Erfassung von auf das Bedienelement 30 und somit auf die beiden Achsen 21 , 22 ausgeübten Kräften oder ggf. Momenten aufweist. Die Sensormittel 60 sind beispielhaft im Bereich der beiden Stangen 28 in Form von Dehnmessstreifen 61, 62 ausgebildet, um die von dem Trainierenden in Auf-/Ab- sowie Vor-/Zurückrichtung aufgebrachten und damit auf die Stangen 28 wirkende Kräfte zu erfassen. Alternativ oder zusätzlich können die Sensormittel 60 insbesondere in Form von mit den beiden Aggregaten 41 , 42 zumindest mittelbar verbundenen Magnetfeldsensoren, Drehmomentsensoren oder als Stromsensor ausgebildet sein. Die von den Sensormitteln 60 erfassten Messwerte bzw. Kräfte werden der Steuereinheit 50 als Eingangsgröße zugeführt. Weiterhin können durch die Steuereinheit 50 durch ihre Kopplung mit den beiden Aggregaten 41 , 42 in diese Sollmomente M _s vorgeben werden, die einer Bewegung des Bedienelements 30 entgegenwirken. Diese Sollmomente M _s können sowohl drehwinkelabhängig bzw. in Abhängigkeit des Drehwinkels der beiden Achsen 21 , 22 erfolgen, als zusätzlich bzw. alternativ auch zeitabhängig.

7 Optional kann es vorgesehen sein, dass durch zusätzliche Sensormittel 55, beispielsweise in Form einer Kamera 56, die Bewegungen des Trainierenden erfasst und an die Steuereinheit 50 als Eingangsgröße zuführbar sind.

In der Fig. 3 ist dargestellt, dass die von den Sensormitteln 60 erfassten Messwerte mittels einer Software bzw. eines Algorithmus 63, der insbesondere Bestandteil der Steuereinheit 50, d.h. innerhalb des Krafttrainingsgeräts 10 angeordnet sein kann, verarbeitet werden. Hierzu werden die von den Sensormitteln 60 erfassten Messwerte in einem ersten Programmblock 64 verarbeitet bzw. ausgewertet. Die Ergebnisse der Verarbeitung bzw. Auswertung werden anschließend in einem zweiten Programmblock 65, der als Interaktionsmodul wirkt, zur Erzeugung einer virtuellen Systemreaktion weiterverarbeitet. Das Ergebnis dieser Weiterverarbeitung sind Solltrajektorien S, d.h. Bewegungsmodelle des Bedienelements 30 hinsichtlich seiner Position, seiner Geschwindigkeit und Beschleunigung (Arbeitsraum). Diese werden danach in einem dritten Programmblock 66 in die inverse Kinematik bzw. Dynamik umgeformt (Gelenkraum), welche in einen als Regler dienenden vierten Programmblock 67 als Eingangsgröße zugeführt werden. Der vierte Programmblock 67 bzw. der Regler wird darüber hinaus von den Ergebnissen des ersten Programmblocks 64 beeinflusst, dessen Ergebnisse dem vierten Programmblock 67 als Eingangsgröße zugeführt werden. Als Ergebnis werden dem vierten Programmblock 67 die Sollmomente M _s vorgegeben, die dem Trainingsgerät 10 über die Aggregate 41 , 42 als Eingangsgröße zugeführt werden. Zusätzlich sind in der Fig. 3 durch den Pfeil 68 die zwischen dem Trainierenden T und dem Krafttrainingsgerät 10 in beide Richtungen wirkenden Kräfte sowie durch den Pfeil 69 der Informationsfluss vom Krafttrainingsgerät 10 in Richtung der Sensormittel 60 dargestellt.

In der Fig. 4 ist eine alternative Ausprägung des Krafttrainingsgeräts 10 dargestellt. Auch hierbei weist das Krafttrainingsgerät 10 eine interne Signalverarbeitung bzw. Datenauswertung mittels eines Algorithmus 63 auf. Der als Interaktionsmodul dienende zweite Programmblock 65 ist mit einem Programmblock 70 gekoppelt, der als Zustandsautomat wirkt. Die beiden Programmblöcke 66, 67 sind bei der Ausführung der Fig. 4 durch einen gemeinsamen Programmblock 76 ersetzt.

8 Über eine insbesondere drahtlose Schnittstelle 71 erfolgt eine zumindest mittelbare Ankopplung an wenigstens eine externe Stelle 72. Bei der externen Stelle 72 kann es sich beispielsweise um eine (Daten-) Cloud 73 handeln oder um ein vorzugsweise mobiles (End-) Gerät 74, z.B. in Form einer Fitnessapp, oder eine Pulsuhr oder um einen Trainer oder ähnliches. Ebenso können Verbindungen zu Versicherungen, Nahrungsergänzungsmittelherstellem usw. als externe Stelle 72 definiert werden. Über diese Stellen 72 findet eine Rückkopplung zum Trainierenden T statt, was durch den Pfeil 75 verdeutlicht sein soll. Dabei können zum Beispiel individuelle Trainingspläne übermittelt werden.

Das soweit beschriebene Krafttrainingsgerät 10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.

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