Brevet FR3040888A1 — publié le 20170317

APPAREIL DE MUSCULATION AVEC UNE COMPENSATION DE CHARGE La présente invention concerne un appareil de musculation avec une 5 compensation de charge, et un procédé de contrôle de la compensation fournie. Les appareils de musculation, de gymnastique ou de rééducation comprennent un châssis et au moins un élément destiné à être mobilisé par rapport à ce châssis par un utilisateur de l'appareil selon un mouvement 10 d'aller et retour permettant d'exercer, successivement, des muscles ou groupes musculaires. En général, ces appareils ne permettent pas de modifier la charge, soit au cours d'un mouvement, soit entre les mouvements excentriques (une élongation contrôlée du muscle travaillé) et concentriques (un raccourcissement du muscle travaillé). 15 L'entraînement courant en musculation, surtout avec les appareils de musculation par rapport aux poids libres, consiste effectivement à pousser et retenir la même charge de poids. Ainsi, la résistance ne varie pas entre le mouvement excentrique et le mouvement concentrique. Les variables de l'entraînement avec les appareils classiques concernent la quantité de 20 mouvements effectués, le nombre de séries et le nombre de répétitions de chaque série, la vitesse d'exécution, l'amplitude du mouvement, le temps de repos entre séries et la charge de chaque série, en augmentant ou diminuant la charge. Cependant, des appareils de musculation ont été développés qui 25 permettent de modifier la charge entre le mouvement excentrique et le mouvement concentrique, en général pour obtenir une charge supérieure lorsque l'utilisateur travaille en mode excentrique, car physiologiquement, les muscles ont une force plus importante en phase excentrique qu'en phase concentrique. 30 Certains entrainements appliquent ce principe afin d'optimiser le travail de l'utilisateur dans les deux modes ou pour les besoins de rééducation du muscle ou de la prévention d'une blessure, par rapport à un appareil classique où la puissance musculaire en phase excentrique est limitée par le maximum de charge possible pour l'utilisateur en phase concentrique. En 3040888 2 général, la charge concentrique s'élève à 60% de la charge excentrique, mais ce pourcentage peut varier selon les besoins. Des moyens ont été développés pour appliquer ce principe de différence de charge aux appareils de musculation. Une façon de le faire est 5 d'ajouter un moteur électrique qui exerce une force de traction à la charge de la pile de poids, mais une telle solution est très coûteuse et peut gêner les utilisateurs. Une autre mise en oeuvre incline la pile de poids en phase concentrique qui réduit la charge et remet verticalement la pile en phase excentrique. En revanche, une telle solution est aussi coûteuse, complexe à 10 mettre en oeuvre techniquement, et pose des problèmes de sécurité et de fiabilité. La figure 1 montre un appareil de musculation 1 tel que décrit par le brevet EP 2 263 759. L'appareil 1 comprend un châssis 2 comprenant des coulisseaux 3 (3-1, 3-2), une pile 4 de poids 5, un sélecteur 6 de charge de 15 poids, et une clavette 7. Des vérins 8 (8-1, 8-2) sont fixés verticalement sur le châssis 2 de l'appareil 1. Chaque vérin 8 (8-1, 8-2) a un corps 9 (9-1, 9-2) et une tige 10 (10-1, 10-2) respectifs, la tige étant rétractée dans le corps en mode désactivé (c'est-à-dire quand la compensation des vérins n'est pas souhaitée) et en appuyant sur le sélecteur 6 en mode activé (c'est-à-dire 20 quand la compensation des vérins est souhaitée) afin de pousser le sélecteur 6 vers le haut, fournissant une aide pour monter la charge de poids. L'activation et la désactivation du fonctionnement des vérins 8 peut être accomplie à l'aide d'une commande 11 fixée sur le châssis 2, les vérins 8, un guidon 12, ou à proximité des membres non concernés par l'exercice (par 25 exemple, si l'exercice concerne les bras, la commande 11 sera située au niveau des pieds et inversement). L'appareil comprend en outre une source d'air comprimée et une source d'énergie (non-montrées) pour faire fonctionner les vérins. Pour utiliser l'appareil 1, l'utilisateur utilise la clavette 7 pour 30 sélectionner un charge de poids comprenant au moins un poids 5 de la pile 4, s'assoit sur un banc 13, et attrape le guidon 12 qui est couplé aux poids 5 par une sangle et des poulies (non-montrés). L'utilisateur appuie avec son pied (ou avec la main suivant les exercices) sur la commande 11 pour activer les vérins 8 et tire le guidon 12 vers le bas en mode concentrique, avec l'aide 35 des vérins. Une fois le mouvement vers le bas terminé, l'utilisateur relâche la 3040888 3 commande 11 pour désactiver les vérins et laisse le guidon 12 retourner vers le haut, sous l'effet de la pesanteur, en le retenant en mode excentrique. La poussée des vérins 8 est fonction de la pression envoyée dans les vérins, qui peut être sélectionnée plus ou moins forte, ce qui permet de régler la compensation au soulèvement de la charge. Par exemple, si l'utilisateur souhaite travailler 60 kg en mode concentrique (tirer le guidon 12 vers le bas en soulevant les poids 5), il peut sélectionner 100 kg sur la pile de poids 5, et les vérins 8 fourniront une compensation équivalente à 40 kg pendant la phase concentrique, ce qui fait que l'utilisateur ressent une io charge de 60 kg. Une fois le travail en mode concentrique terminé et la commande 11 relâchée, les tiges 10-1, 10-2 se rétractent dans les corps 9-1, 9-2 des vérins par simple gravité, ne fournissent aucune compensation et ne gênent pas le retour du poids à la position initiale. En conséquence, l'utilisateur aperçoit 15 une charge de 60 kg pendant la phase concentrique, et une charge de 100 kg pendant la phase excentrique. Par contre, il se trouve que certains utilisateurs peuvent avoir du mal à synchroniser l'appui/la relâche de la commande 11 avec les phases concentriques et excentriques. Si l'utilisateur oublie de relâcher la commande 20 avant le début de la phase excentrique, les vérins s'opposent au mouvement de retour des tiges dans les corps, ce qui gêne la fluidité de l'exercice et peut être une source de frustration pour l'utilisateur. En outre, le fait de se concentrer sur la synchronisation des mouvements et la commande peut diminuer la concentration sur l'exercice lui-même. 25 Il est souhaité de trouver une solution pour pallier ces inconvénients. Des modes de réalisation de l'invention concernent un appareil de musculation comprenant un châssis et au moins une charge qu'un utilisateur met en mouvement aller-retour, l'appareil comprenant au moins un vérin pneumatique qui fournit une compensation de la charge pendant au moins 30 une portion du mouvement. Selon l'invention, l'appareil comprend en outre un système de détection automatique du mouvement de la charge, et de contrôle de la compensation de la charge fournie par le ou les vérins en fonction de la détection du mouvement. 3040888 4 Selon un mode de réalisation, le système comprend au moins un émetteur, et au moins un récepteur, au moins l'un des deux étant configuré pour être déplacé avec le mouvement de la charge. Selon un mode de réalisation, la charge comprend une pile d'au moins 5 deux poids, l'appareil comprend une clavette pour sélectionner un poids parmi la pile, l'émetteur est agencé sur la clavette, et le système comprend en outre un module comprenant une pluralité de récepteurs agencés à proximité de l'émetteur et dans la direction du mouvement de la clavette. Selon un mode de réalisation, le système est configuré pour détecter en io outre le poids sélectionné au moyen de la clavette. Selon un mode de réalisation, l'émetteur est un aimant et les récepteurs sont des interrupteurs à lames souples disposés sur un module électrique. Selon un mode de réalisation, l'appareil comprend des moyens pour 15 choisir un programme d'entrainement, le programme d'entrainement concernant le pourcentage de compensation fournie par le ou les vérins, la fourniture ou pas de la compensation dans une direction de mouvement donnée et/ou une modification de la compensation fournie le long d'une direction de mouvement. 20 Selon un mode de réalisation, l'appareil comprend des moyens pour activer et désactiver la compensation par le ou les vérins. Selon un mode de réalisation, l'appareil comprend des moyens pour modifier le pourcentage de la compensation fournie par le ou les vérins. Des modes de réalisation de l'invention concernent en outre un procédé 25 de contrôle de la compensation fournie par au moins un vérin d'un appareil de musculation selon l'invention, le procédé comprenant les étapes de détecter automatiquement le mouvement d'une charge mise en mouvement aller-retour par un utilisateur, et de contrôler la compensation fournie par le ou les vérins en fonction de la détection du mouvement. 30 Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre les étapes de détecter la charge sélectionnée par un utilisateur, et de contrôler la compensation fournie par le ou les vérins en fonction de la charge sélectionnée. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre les étapes 35 de détecter un programme d'entrainement choisi et de contrôler la compensation fournie par les vérins en fonction du programme détecté. 3040888 5 Des modes de réalisation de l'invention concernent un support non transitoire lisible par ordinateur et intégrant un code configuré pour exécuter les étapes de la procédure selon l'invention. Des modes de réalisation d'un système et d'un procédé selon l'invention 5 seront exposés dans la description suivante, faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes dans lesquelles : - La figure 1, précédemment décrite, représente un appareil de musculation de l'art antérieur équipé d'une compensation de la charge ; - La figure 2 représente une vue en perspective d'un système de détection io de mouvement d'une charge et de contrôle de compensation de la charge selon un mode de réalisation ; et - La figure 3 représente une vue de dessus du système de la figure 2. Les figures 2 et 3 représentent une vue en perspective et une vue de dessus d'un système de détection de mouvement 15 d'une charge et de 15 contrôle de compensation de la charge, le système étant destinée à équiper un appareil conventionnel comme décrit en relation avec la figure 1. Par rapport à l'appareil montré en relation avec la figure 1, les mêmes éléments ont conservé les mêmes références. Le système de détection et de contrôle 15 comprend un module 20 électrique vertical 16 avec une pluralité de récepteurs 17 et un émetteur 18 agencé sur la clavette 7. L'émetteur 18 peut être agencé dans la poignée de la clavette 7, avec le module 16 agencé devant la pile de poids 4, ou au contraire, l'émetteur 18 peut être agencé à l'extrémité de la clavette 7, avec le module 16 agencé derrière la pile de poids 4. La solution retenue dépend 25 de l'appareil, des préférences du fabricant, etc. Ici, la première solution est montrée. Chaque poids 5 comprend un trou traversant 19 qui débouche sur sa face supérieure et sur sa face inferieure afin de permettre à une tige de sélecteur 20 d'être introduite verticalement dans la pile 4 des poids 5. 30 Chaque poids 5 comprend en outre un trou 21 sur sa face avant pour recevoir la clavette 7 horizontalement dans une cavité 22 (montrée à la figure 3). Le trou traversant 19 et la cavité 22 se croisent, permettant à l'extrémité de la clavette d'être insérée dans un trou de réception 23 de la tige 20 afin de sélectionner la charge (le poids et les poids au-dessus, le cas 35 échéant), et ainsi de sélectionner le nombre désiré de poids 5 qui seront travaillés. 3040888 6 Les récepteurs 17 sont fixés et raccordés électriquement sur le module 16 qui est agencé longitudinalement devant la face avant de la pile 4, à côté de la clavette 7 afin que le déplacement de la clavette avec la montée et la descente des poids longe le chemin des récepteurs 17 du module 16. 5 L'émetteur 18 est ici un aimant et les récepteurs 17 sont des contacts ouverts/fermés disposés dans le champ magnétique de l'émetteur 18, permettant d'assurer la détection par un ou plusieurs récepteurs 17 de la proximité de l'émetteur 18 pendant son déplacement. Plus spécifiquement, les récepteurs 17 peuvent être des interrupteurs à lames souples (ou « interrupteurs reed ») comprenant deux contacts magnétisables et élastiques qui s'aimantent en présence d'un champ magnétique. Les contacts sont attirés l'un par l'autre, se rapprochent et se touchent, établissant un courant. Une fois que le champ magnétique n'est plus présent, l'aimantation cesse et les contacts ne sont plus attirés et se séparent, coupant le courant. Chaque interrupteur est relié à un circuit de détection par un circuit électronique spécifique afin que son état, ouvert ou fermé, puisse être discerné individuellement. En conséquence, le déplacement de la clavette 7 selon l'axe Z fait en sorte que le champ magnétique de l'émetteur 18 provoque la fermeture, et ensuite la réouverture, des contacts progressivement. Ces changements d'état sont détectés par le circuit de détection qui permet de détecter le mouvement de la clavette, et par inférence le poids sélectionné et le mouvement du poids. Le nombre total de récepteurs 17, ainsi que la distance entre chaque récepteur, dépend de la précision souhaitée et de la longueur totale du chemin maximum parcouru par la clavette. Plusieurs récepteurs peuvent être « actionnés » à la fois, selon la distance entre eux, la vitesse de mouvement, etc. Il est à noter que la technologie de détection de mouvement décrite dans l'exemple n'est pas limitative. Toute technologie (mécanique, optique par moyen d'un laser installé sur la clavette et des capteurs optiques installés sur le module, etc., inductive) utilisant le principe décrit ici, où la clavette mobile est émettrice et le récepteur est fixe et constitué d'un ensemble de détecteurs, est inclue dans la présente invention. Par ailleurs, l'inverse est également possible, c'est-à-dire un récepteur sur la clavette et un ou plusieurs émetteurs fixes est aussi possible, de même qu'un émetteur mobile et un ou plusieurs récepteur(s) mobile(s), mais peut 3040888 7 être plus cher et/ou plus difficile à mettre en oeuvre. On pourrait en outre installer un système de détection et de contrôle par rapport à la tige de sélecteur 20, par exemple un moyen agencé par rapport à chaque trou de réception 23 pour détecter l'insertion de l'extrémité de la clavette 7 pour en 5 déduire le poids. Ensuite, un moyen pour détecter le déplacement de la clavette 7, par exemple un moyen de compter le nombre de rotations d'une poulie, permettrait de déterminer le déplacement des poids. Le module 16 est connecté à une alimentation électrique, et peut être connecté à un convertisseur numérique/analogique qui rend le module io compatible avec tout autre système de détection et de contrôle, notamment à une imprimante papier, à un ordinateur, un écran tactile, etc. L'appareil selon un mode de réalisation permet à l'utilisateur de choisir un mode d'entrainement particulier, selon ses besoins et objectifs. Pour cela, l'appareil peut être équipé de plusieurs boutons poussoirs sur sa face avant, 15 ou un écran par exemple. En outre, l'appareil offre une sécurité en ce que la compensation de charge fournie ne peut pas être supérieure à la charge sélectionnée par l'utilisation car il détecte la charge sélectionnée. En conséquence, la charge ne peut pas se déplacer sous la seule action des vérins, ce qui présente un 20 risque pour l'utilisateur et peut diminuer le fonctionnement de l'appareil. Mode concentrique/excentrique standard Dans ce mode de réalisation, l'utilisateur choisit un poids pour la phase excentrique ou un poids pour la phase concentrique, et le système 25 détermine le poids pour l'autre phase, en fonction du pourcentage applicable, par exemple 40% comme décrit plus haut. Ce pourcentage peut être fixe, variable grâce à un écran tactile, ou avec plusieurs boutons poussoirs correspondants (30%, 40% et 50% seulement, par exemple). Il est possible qu'un entraineur détermine les poids à utiliser, dans ce cas, un mot de passe 30 peut être requis. L'appareil applique l'assistance choisie dès que le mouvement est détecté grâce au système pour la phase concentrique. Une fois que le système détecte que le poids change de direction, les vérins sont désactivés. 35 Mode Vibration Dans ce mode d'utilisation, la charge est continuellement variée, ce qui force l'utilisateur à ajuster sa force et à compenser en permanence. La 3040888 8 compensation offerte par les vérins est alors modifiée en cours de mouvement, soit selon un programme déterminé, soit aléatoirement. Dans ce cas, la détection du déplacement de la charge est utilisée pour contrôler la compensation offerte par les vérins. 5 Mode Assistance au Démarrage Dans ce mode d'utilisation, la compensation offerte par les vérins varie, elle est généralement plus importante en début de mouvement, et moins importante en fin de mouvement. Ce mode d'utilisation peut être io avantageux pour les exercices où l'utilisateur a plus de mal à démarrer le mouvement, par exemple pour des raisons ergonomiques. La compensation fournie peut être par exemple de 70% pendant le premier quart de mouvement, et une fois que le système détecte que le mouvement a dépassé un quart, la compensation est réduite à 40%. 15 Mode Stato-Dynamique Dans ce mode d'utilisation, la compensation offerte par les vérins varie, de sorte qu'elle est importante sur une partie du mouvement et nulle ou presque nulle sur l'autre partie du mouvement. Ce mode d'utilisation 20 permet de déplacer la charge sans beaucoup d'effort sur une partie du mouvement, de s'immobiliser et retenir toute la charge en statique pendant un moment, puis de pousser la charge en accélérant en sollicitant la compensation. 25 Mode assistance Dans ce mode d'utilisation, l'appareil peut détecter que l'amplitude du mouvement se réduit, et peut en déduire que l'utilisateur se fatigue. Dans ce cas, le système fournit une compensation (par exemple 10 à 20 % de la charge) pour alléger la charge et permettre l'utilisateur de finir la série. 30 Il sera compris par l'Homme du Métier que l'invention décrite peut être mise en oeuvre différemment, avec des différentes façons de détecter le mouvement de la charge, de traiter les informations, de contrôler les vérins, de modifier et de contrôler la compensation, etc. Le nombre de vérins n'est 35 pas limité à deux, mais peut être plus ou moins selon leurs capacités et les besoins de l'appareil. 3040888 9 Il n'est pas nécessaire qu'une pluralité de poids puisse être sélectionnée. Il est possible qu'une seule charge soit utilisée. Par exemple, l'appareil peut comporter une charge non-modifiable ou « monobloc » de 100 kg. Afin de choisir la charge à travailler, l'utilisateur indique le poids de 5 travail sur un écran et le système fournit une compensation permanente de sorte que la charge résiduelle corresponde à la valeur choisie. En outre, il n'est pas non plus nécessaire de détecter la valeur de la charge sélectionnée, mais simplement le mouvement de la charge, afin de contrôler (activer, désactiver, augmenter, diminuer, varier, etc.) io automatiquement la compensation fournie par les vérins. Dans un mode de réalisation, l'appareil de musculation comprend un micro-ordinateur comprenant une mémoire qui stocke un code configuré pour exécuter les différents modes d'utilisation, avec la détection du mouvement et la fourniture de la compensation de charge en fonction de la 15 mode d'utilisation choisie et la détection du mouvement. Ce code peut être stocké sur un support non transitoire. REVENDICATIONS1. Appareil de musculation (1) comprenant un châssis (2) et au moins une charge (5) qu'un utilisateur met en mouvement aller-retour, l'appareil 5 comprenant au moins un vérin pneumatique (8, 8-1, 8-2) qui fournit une compensation de la charge pendant au moins une portion du mouvement, caractérisé en ce que l'appareil comprend en outre un système (15) de : - détection automatique du mouvement de la charge, et 10 - contrôle de la compensation de la charge fournie par le ou les vérins en fonction de la détection du mouvement. 2. Appareil selon la revendication 1, dans lequel le système (15) comprend : 15 - au moins un émetteur (18), et - au moins un récepteur (17), au moins l'un des deux étant configuré pour être déplacé avec le mouvement de la charge. 20 3. Appareil selon la revendication 2, dans lequel : - la charge comprend une pile (4) d'au moins deux poids (5), - l'appareil comprend une clavette (7) pour sélectionner un poids parmi la pile, - l'émetteur (18) est agencé sur la clavette, et 25 - le système comprend en outre un module comprenant une pluralité de récepteurs (17) agencés en proximité de l'émetteur et dans la direction du mouvement de la clavette. 4. Appareil selon la revendication 3, dans lequel l'émetteur (18) est un 30 aimant et les récepteurs (17) sont des interrupteurs à lames souples disposés sur un module électrique (16). 5. Appareil selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant des moyens pour choisir un programme d'entrainement, le programme 35 d'entrainement concernant - le pourcentage de compensation fournie par le ou les vérins (8, 8-1, 8-2), 3040888 11 - la fourniture ou pas de la compensation dans une direction de mouvement donnée, et/ou - une modification de la compensation fournie le long d'une direction 5 de mouvement. 6. Appareil selon l'une des revendications 1 à 5, comprenant des moyens pour activer et désactiver la compensation par le ou les vérins (8, 81, 8-2). 10 7. Appareil selon l'une des revendications 1 à 6, comprenant des moyens pour modifier le pourcentage de la compensation fournie par le ou les vérins (8, 8-1, 8-2). 15 8. Procédé de contrôle de la compensation fournie par au moins un vérin d'un appareil de musculation selon l'une des revendications 1 à 7, le procédé comprenant les étapes de : - détecter automatiquement le mouvement d'une charge (5) mise en mouvement aller-retour par un utilisateur, et 20 - contrôler la compensation fournie par le ou les vérins en fonction de la détection du mouvement. 9. Procédé selon la revendication 8, comprenant en outre les étapes de 25 - détecter la charge sélectionnée par un utilisateur, et - contrôler la compensation fournie par le ou les vérins en fonction de la charge sélectionnée. 10. Procédé selon l'une des revendications 8 ou 9, comprenant en outre 30 les étapes de : - détecter un programme d'entraînement choisi, le programme d'entraînement concernant : - le pourcentage de la compensation fournie par le vérin, - la compensation ou pas de la charge dans une direction de 35 mouvement donnée, et/ou 3040888 12 une modification de la compensation fournie le long d'une direction de mouvement, - contrôler la compensation fournie par les vérins en fonction du programme. 11. Support non transitoire lisible par ordinateur et intégrant un code configuré pour exécuter les étapes de la procédure selon l'une des revendications 8 à 10.