УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЙ ТРЕНАЖЕР
IMPROVED EXERCISE APPARATUS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к усовершенствованному тренажеру.
ПРЕДПОСЫЛКИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Проблема многих существующих тренажеров связана с тем, что в них плохо регулируется направление и/или величина нагрузки на суставы во всем диапазоне движения при выполнении упражнения.
Например, силовые тренажеры с фиксированными и свободными весами, а также тренажеры с тросами могут обеспечивать тренировку разных суставов, однако они обеспечивают нагрузку, фиксированную в определенном направлении, которая определяется направлением силы тяжести, направлением троса и/или движением частей механизма, то есть направление нагрузки не регулируется при движениях пользователя. Поэтому, например, когда пользователь выполняет движение конечностью, нагрузка может сначала действовать перпендикулярно движению, однако в диапазоне перемещения конечности нагрузка будет действовать под углом, отклоняющимся от прямого угла.
В результате сустав не будет полностью нагружаться, то есть эффективность упражнения будет снижаться. Кроме того, поскольку суставы пользователя не поддерживаются в тренажерах с тросами и со свободными весами, то пользователь, выполняющий упражнения, находясь в плохой форме, особенно, когда он устал, может получить повреждению сустава и/или мышц.
Силовые станции с кулачковым механизмом, например, выпускаемые компанией Nautilus, равномерно нагружают суставы для всего диапазона движения конечности с воздействием на сустав вращательной нагрузки, обеспечиваемой кулачком. Такие силовые станции предлагаются к продаже уже достаточно продолжительное время. Недостаток таких станций заключается в том, что они ограничены упражнениями только для одного сустава в одном направлении.
В патенте US 7645216 B2 (William Kurt Edeker) раскрываются силовые тренажеры, содержащие поворотные части с кулачковыми механизмами, в которых обеспечивается выполнение упражнений для разных суставов. Недостаток этих тренажеров заключается в том, что они обеспечивают движение только в одной плоскости и/или только по одной траектории. Еще один недостаток заключается в том, что поскольку кулачки связаны, то части, которые поворачиваются для нагружения суставов, связаны, так что движение одной части приводит к движению другой части или зависит от движения этой другой части. В связи с такой взаимозависимостью движения частей эффект действия тренажера на каждый сустав ограничивается, поскольку группа больших мышц может компенсировать работу группы малых мышц, в результате чего снижается эффективность выполняемых упражнений. Кроме того, такие тренажеры не обеспечивают нагрузку для всего диапазона движения по меньшей мере одного из суставов.
В документе WO 2008009949 A1 раскрывается силовой тренажер для укрепления мышц шейного отдела позвоночника пользователя. Однако его действие ограничивается только упражнениями для спины и шеи.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Соответственно, настоящее изобретение относится к устройству для обеспечения силы сопротивления для мышц, содержащему раму, средство для создания по меньшей мере одной силы сопротивления и подвижную секцию, которая по меньшей мере в одной точке по ее длине связана с по меньшей мере одной силой сопротивления, причем подвижная секция содержит первую часть, прикрепленную к раме с использованием соединительного узла, обеспечивающего возможность временного перемещения первой части, и вторую часть, присоединенную к первой части подвижной секции с использованием второго соединительного узла, обеспечивающего возможность временного смещения второй части, и в процессе использования устройства первая и вторая части подвижной секции могут независимо перемещаться относительно друг друга, совершая угловое и/или линейное движение.
Поскольку подвижные части могут перемещаться независимо друг от друга, то при выполнении упражнения могут работать две или более групп мышц при временном перемещении подвижной части, которое может представлять собой два движения одного сустава или движение двух разных суставов. При выполнении упражнения, в котором сустав или суставы двигаются в двух направлениях или плоскостях, будет задействовано больше групп мышц, вследствие чего будут прорабатываться мышцы, которые управляют многоосевым движением, и мышцы, связанные с несколькими суставами, которые обеспечивают движение более одного сустава.
Сила сопротивления передается независимо при движении первой и второй частей. Поэтому если первая часть фиксируется в некотором положении относительно второй части, сила сопротивления будет противодействовать движению второй части. Аналогично, если вторая часть фиксируется в некотором положении относительно первой части, сила сопротивления будет противодействовать движению первой части. Поэтому, хотя каждая часть может двигаться без приведения в движение другой части, сила сопротивления всегда будет действовать на часть, которая находится в движении. Таким образом, пользователь всегда будет ощущать силу сопротивления при выполнении упражнений на устройстве, а не будет иметь дело с пассивной подвижной частью, на которую не действует сила сопротивления. Кроме того, связи частей не являются зависимыми, так что движение одной части не приводит к определенному и предсказуемому движению второй части.
Устройство обеспечивает функциональную среду для выполнения упражнений с неполной свободой по меньшей мере для одного сустава тела. С помощью устройства можно поддерживать хорошую форму благодаря поддерживающему характеру упражнений, при которых движения не ограничиваются одним суставом и/или одной плоскостью движения.
Устройство обеспечивает возможность независимого движения двух частей, то есть обеспечивается улучшение по сравнению с известными конструкциями, поскольку каждый сустав может быть полностью нагружен во всем диапазоне движения путем приложения вращательного момента к обоим суставам.
По меньшей мере для одного из двух соединительных узлов может быть желательно обеспечивать линейное движение вместо вращательного движения или в дополнение к нему. Это может быть предпочтительно для обеспечения маховых движений, которые включают линейное и вращательное движения.
В конструкции, предлагаемой в настоящем изобретении, используется кулачок с независимым движением. Это означает, что кулачок двигается по траектории, формируемой первой подвижной частью, и поскольку положение кулачка относительно рамы изменяется, то вторая подвижная часть может перемещаться по разным траекториям, а не по одной заданной траектории. Натяжение троса создает сопротивление поступательному движению кулачка. Ось вращения кулачка совершает движение в некотором диапазоне движений, а не находится в фиксированном положении в пространстве. Поскольку связь между двумя частями обеспечивает независимость их движения, то при выполнении упражнения пользователем обеспечивается более естественное движение, чем в случае связи, при которой движения частей будут зависеть друг от друга.
Возможен вариант, в котором конец второй подвижной секции во всем диапазоне своего движения может перемещаться по меньшей мере по двум дугообразным траекториям, имеющим разные радиусы. Перемещение первой подвижной части формирует первую дугу, и перемещение второй подвижной части формирует вторую дугу. Благодаря разнице длин первой и второй частей радиусы дуг будут разными.
В предпочтительных вариантах по меньшей мере часть подвижной секции может совершать движение в разных направлениях. Это может быть движение в двух направлениях в одной плоскости или движение в разных плоскостях. Например, два движения могут быть дугообразными с разными радиусами. В других вариантах движения могут быть линейным, а затем дугообразным, или наоборот.
В предпочтительных вариантах связь между подвижной секцией и по меньшей мере одной силой сопротивления содержит по меньшей мере один кулачок. В результате того, что в связи между подвижной секцией и силой сопротивления используется кулачок, вращающий момент, который должен создавать пользователь для преодоления сопротивления, может изменяться, так что он будет постоянным или будет изменяться на заданную величину в диапазоне движения подвижной секции. Приложение вращающего момента к обоим суставам (соединительным узлам) может осуществляться через кулачок, расположенный на втором соединительном узле, а первый соединительный узел при этом будет нагружен натянутым тросом, проходящим вокруг первого соединительного узла. Это особенно подходит для мышц, которые управляют движением двух суставов, для бицепсов, трицепсов, четырехглавых мышц, бицепсов бедра и т.п.
В предпочтительных вариантах кулачок расположен по существу возле второго соединительного узла подвижной секции. Целесообразно располагать кулачок на соединительном узле между первой и второй подвижными частями, такая схема достаточно проста для реализации. Такая схема особенно подходит для ситуации, когда на первую часть должен действовать вращающий момент, превышающий вращающий момент, действующий на вторую часть.
Предпочтительно общий эффект кулачка (или кулачков) заключается в том, что сила, необходимая для преодоления по меньшей мере одной силы сопротивления, может изменяться в диапазоне движения подвижной секции. Путем варьирования силы, необходимой для преодоления по меньшей мере одной силы сопротивления, устройство может настраиваться для оптимальной проработки выбранной группы мышц. Например, для некоторой мышцы может быть необходимо, чтобы она больше работала в первой части диапазона движения подвижной секции по сравнению со второй частью диапазона движения. Используя кулачок в сочетании с подвижной секцией, которая может двигаться в разных направлениях, можно обеспечить указанный профиль движения. Вращающий момент на второй подвижной части может регулироваться путем изменения радиуса и профиля кулачка. Вращающий момент на первой подвижной части может регулироваться путем изменения положения места крепления кулачка к первому соединительному узлу.
В одном из вариантов кулачок соединен с первой подвижной частью в месте, в котором ось вращения кулачка смещена от оси вращения соединительного узла, и кулачок связан со второй подвижной частью с помощью троса. Располагая кулачок в разных местах по длине первой подвижной части, можно регулировать вращающий момент или линейную силу, которые необходимы для преодоления силы сопротивления, по сравнению с вариантами, в которых кулачок расположен на соединительном узле между первой и второй подвижными частями или в разных местах по длине второй подвижной части (что может быть необходимо).
В одном из вариантов первый и второй соединительные узлы обеспечивают возможность движение по существу в одном направлении, в результате чего обеспечивается возможность движения первой и второй частей подвижной секции в одной плоскости. Такая конструкция может быть полезна для проработки мышц руки, так что плечо и бицепс будут в одной плоскости, и при выполнении движений плечо поднимается, а бицепс скручивается.
В альтернативном варианте первый соединительный узел и второй соединительный узел выровнены для обеспечения возможности движения первой части подвижной секции в процессе использования устройства в плоскости, выбранной из группы, содержащей сагиттальную, фронтальную и поперечную плоскости, и для обеспечения возможности движении второй части подвижной секции в другой плоскости, выбранной из указанной группы. Такая конструкция обеспечивает возможность движения в нескольких плоскостях, в результате чего один или несколько суставов тела пользователя смогут двигаться в двух плоскостях, которые могут быть перпендикулярны друг другу. В результате, могут более точно воспроизводиться реальные движения спортсменов, а также обеспечивается движение многоосных суставов, в результате чего обеспечивается опора и направление. Это может быть особенно полезно при реабилитации после травмы.
Может быть предпочтительно, чтобы устройство в процессе его использования обеспечивало сопротивление приведению первого сустава тела пользователя и сопротивление разгибанию или сгибанию второго сустава тела пользователя. В альтернативных вариантах устройство в процессе его использования обеспечивает сопротивление приведению первого сустава тела пользователя и сопротивление вращательному движению этого или второго сустава тела пользователя. Движения, достаточно близко воспроизводящие естественные движения тела пользователя, необходимы при проработке мускулов, которые более всего задействованы, например, в различных спортивных играх.
В предпочтительных вариантах второй соединительный узел подвижной секции обеспечивает возможность осевого вращения второй части подвижной секции относительно первой части. Обеспечивая возможность вращения второй части относительно первой части в диапазоне движения подвижной секции, можно получить более естественные движения. Например, вращение руки при выполнении удара в теннисе может быть более точно воспроизведено, когда возможно вращение между двумя частями. Для обеспечения такого относительного движения двух частей, при котором возможно вращательное движение конца второй части, может использоваться трехмерный кулачок.
В предпочтительных вариантах по меньшей мере один соединительный узел обеспечивает возможность качания по меньшей мере одной из подвижных частей. Такое качание может представлять собой комбинацию вращательного и линейного движения или только вращательное движение. Такое движение обеспечивает траекторию подвижной секции, которая имитирует движение суставов человека или животного.
В предпочтительных вариантах соединительный узел представляет собой шарнир. Шарнир обеспечивает возможность движения, которое аналогично движениям некоторых суставов в теле человека, и поэтому целесообразно, чтобы устройство воспроизводило такие движения. Кроме того, шарнир - это соединительный узел, который сравнительно прост в производстве и в техническом обслуживании.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Ниже описываются варианты осуществления настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показано:
фигура 1 - вид первого варианта осуществления настоящего изобретения;
фигура 2 - эффективное движение руки пользователя, выполняющего упражнение на тренажере фигуры 1;
фигура 3 - вид второго варианта осуществления настоящего изобретения;
фигура 4 - вид третьего варианта осуществления настоящего изобретения;
фигура 5 - вид четвертого варианта осуществления настоящего изобретения;
фигура 6 - вид пятого варианта осуществления настоящего изобретения;
фигура 7 - вид шестого варианта осуществления настоящего изобретения;
фигура 8 - вид седьмого варианта осуществления настоящего изобретения;
фигура 9 - вид восьмого варианта осуществления настоящего изобретения;
фигура 10 - вид сбоку в перспективе кулачкового механизма, используемого в настоящем изобретении;
фигура 11 - более детальный вид в перспективе кулачкового механизма фигуры 10.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ТИПИЧНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фигуре 1 показан силовой тренажер 10 с фиксированными весами, содержащий раму 12, в которой расположен пакет 14 весов. Пакет 14 весов имеет обычную конструкцию, хорошо известную в технике, в которой используются прямоугольные плиты 16 с отверстиями, через которые проходят два по существу вертикальных стержня 18. Необходимую массу задают путем установки горизонтального штифта (не показан), проходящего сквозь плиту 16 в вертикальный стержень, прикрепленный к верхней плите пакета 14 весов и проходящий вниз сквозь другие веса 16 (не показан). Пакет весов присоединен к блоку (шкиву) 20, расположенному на самой верхней плите 16. К раме присоединен второй блок 22, расположенный по вертикали по существу над блоком 20.
Перпендикулярно пакету 14 весов расположено сиденье 24. Сиденье 24 содержит по существу вертикальную опорную стойку 26, к которой присоединена спинка 28 и опора 30 для головы. На уровне 2/3 высоты стойки 26, примерно на уровне плеч сидящего пользователя, расположена по существу горизонтальная поперечная балка 32 с фланцами 34 на концах, отходящими по существу перпендикулярно к поперечной балке 32 в направлении подушки сиденья 24. К каждому фланцу 34 присоединена подвижная секция 36.
К фланцу 34 с помощью шарнира 40 присоединен один конец первой подвижной части 38, которая в исходном положении проходит по существу вертикально. К другому концу первой подвижной части 38 с помощью шарнира 44 присоединен один конец второй подвижной части 42. На другом конце второй подвижной части 42 обеспечивается ручка 46. Ручка 46 может пассивно вращаться для обеспечения пронации/супинации предплечья. Оси шарниров 40 и 44 проходят по существу горизонтально и по существу параллельны поперечной балке 32. К поперечной балке 32 присоединены блоки 48а и 48b и ко второй подвижной части 42 присоединен кулачок 50, который может поворачиваться вокруг оси шарнира 44. На внутренней стороне второй подвижной части 42 имеется подушка 52 для локтя. В исходном положении вторая подвижная часть 42 направлена вниз, хотя и не обязательно вертикально.
К блоку 20 на пакете 14 весов прикреплен трос (не показан), проходящий через второй блок 22. Далее трос проходит через блоки 48а и 48b и прикрепляется к соответствующим кулачкам 50 на каждой подвижной секции 36.
В процессе выполнения упражнения пользователь (не показан) сидит на сиденье 24, опираясь спиной на спинку 28 и прижимаясь головой к опоре 30. Сиденье может регулироваться для подгонки под рост пользователя. Пользователь опирается локтями на соответствующие подушки 52 для локтей и захватывает кистями рук ручки 46. При этом плечи пользователя находятся на одной линии с осью первого шарнира 40 и локти находятся на одной линии с осью второго шарнира 44. Пользователь осуществляет движения руками вперед-вверх, так что первая подвижная часть 38 поднимается до ее горизонтального положения и даже выше. Ручка 46 поднимается, так что угол между верхними поверхностями первой подвижной части 38 и второй подвижной части 42 уменьшается в процессе одного движения в полном диапазоне, обеспечиваемом тренажером. В конце полного диапазона движения, обеспечиваемого тренажером, первая подвижная часть 38 будет занимать по существу горизонтальное положение или будет формироваться дополняющий угол между нижней стороной фланца 34 и первой подвижной частью 38. В этом положении вторая подвижная часть 42 может занимать по существу вертикальное положение или проходит дальше, в результате чего будет формироваться дополняющий угол между нижними сторонами первой подвижной части 38 и второй подвижной части 42. Понятно, что углы в конце диапазона движения будут разными в зависимости от пользователя, и они могут находиться в пределах вышеуказанных положений подвижных частей. Эти перемещения, то есть перемещения первой подвижной части 38 и второй подвижной части 42, могут осуществляться одновременно или последовательно, в зависимости от выполняемого упражнения.
При перемещении подвижной секции 36 пользователь ощущает силу сопротивления, создаваемую пакетом весов. Кулачки 50а и 50b обеспечивают нагрузку, так что пользователь должен прикладывать силу для подъема пакета 14 весов и перемещения подвижной секции 36 в полном диапазоне движения. Нагрузка на первой подвижной части 38 может изменяться путем изменения формы, которое может включать изменение радиуса кулачков 50 и/или изменение точки присоединения троса на радиусе кулачка 50 относительно оси первого шарнира 40. Вращение первой подвижной части 38 вокруг оси шарнира 40 будет прорабатывать плечевой сустав и связанные с ним мышцы, а также сухожилия, соединяющие бицепс с плечевым суставом. Вращение второй подвижной части 42 вокруг шарнирной оси будет прорабатывать локтевой сустав и связанные с ним мышцы, а также сухожилия, соединяющие бицепс с локтевым суставом.
На фигуре 2 показано движение руки, выполняемое пользователем при использовании тренажера фигуры 1. Обозначение 60а указывает возможное исходное положение плеча пользователя, причем первая подвижная часть 38 находится в исходном положении. Обозначение 60b указывает возможное конечное положение плеча пользователя, причем первая подвижная часть 38 под действием силы перемещена в конечное положение полного диапазона движения. Предплечье 62 пользователя может перемещаться, проходя через положения, показанные на фигуре 2.
На фигуре 3 показан второй вариант осуществления настоящего изобретения, представляющий собой тренажер 10' для выполнения упражнений для спины и шеи пользователя. Тренажер по второму варианту содержит раму 12', в которой расположен пакет 14' весов. Тренажер содержит также сиденье 24', причем задний угол рамы, находящийся возле пакета 14' весов, присоединен к внешней поверхности стойки 26' сиденья. Сиденье 24' расположено перпендикулярно пакету 14' весов. Стойка 26' проходит по существу вертикально вверх до точки, находящейся примерно на уровне поясничной области нижнего отдела спины пользователя. На нижнем конце стойки имеется опора 25' для ног.
К верхней части стойки 26' с помощью шарнира 40' присоединен один конец первой подвижной части 38'. Первая подвижная часть 38' проходит вверх по существу вертикально. Примерно посередине первой подвижной части 38', в области лопаток пользователя, находится опора 28' для спины. К другому концу первой подвижной части с помощью шарнира 44' присоединен один конец второй подвижной части 42'. Вторая подвижная часть 42' снабжена на другом конце опорой 30' для головы, и на ось шарнира 44' посажен кулачок 50'. Кулачок 50' соединяется тросом (не показан) с пакетом 14' весов.
В процессе выполнения упражнения пользователь (не показан) занимает сидячее положение на сиденье 24', опираясь спиной на спинку 28' и прижимаясь головой к опоре 30'. Ноги пользователя расположены при этом на опоре 25' для ног, чтобы обеспечивать стабилизацию положения пользователя и способствовать обеспечению силы, преодолевающей силу сопротивления, создаваемую пакетом 14' весов. Пользователь прижимает спину к опоре 28' для спины для перемещения первой подвижной части 38' и прижимает голову к опоре 30' для головы для перемещения второй подвижной части 42'. При этом кулачок 50' и трос (не показан) способны трансформировать силу воздействия спины и шеи пользователя на подвижную секцию 36' в вертикальное перемещение пакета 14' весов.
Тренажер 10'', показанный на фигуре 4, предназначен для создания силы сопротивления горизонтальному приведению и вращению плеч пользователя вовнутрь, в результате чего воспроизводятся движения броска предмета или взмаха ракетки над головой. Тренажер 10'' содержит раму 12'', пакет 14'' весов, сиденье 24'', присоединенное к стойке 26'' и находящееся на некотором расстоянии от пакета 14'' весов, причем сиденье обращено в направлении, параллельном плоскости пакета весов. К первой стойке 26'' прикреплена опора 28'' для спины, которая заканчивается на уровне, находящемся немного ниже лопаток пользователя. За первой стойкой 26'' расположена вторая стойка 27'', причем верхние концы стоек соединены между собой. Две стойки 26'' и 27'' соединены возле их нижних концов поперечиной 29'', в результате чего формируется треугольник, содержащий стойки 26'' и 27'' и поперечину 29'' и находящийся в плоскости, параллельной пакету 14'' весов. У вершины треугольника, сформированного стойками, расположена опора 30'' для головы.
С поперечиной 29'' в точке 40'' шарнирно соединены отходящие от поперечины два кронштейна 38'', формирующие первую подвижную часть. Кронштейны 38'' содержат первую часть 38А'', отходящую наружу от поперечины 29'', по существу перпендикулярно к ней. Перпендикулярно первой части 38А'' проходит первый конец второй части 38В'', отходящий от первой стойки 26'' параллельно плоскости стоек 26'' и 27''. К другому концу второй части 38В'' присоединена третья часть 38С'', проходящая по существу вертикально. Другой конец третьей части 38С'' прикреплен к четвертой части 38D'', которая по существу параллельна второй части 38В'' и проходит в направлении первой стойки 26''. Части 38В'', 38С'' и 38D'' формируют конструкцию, которая похожа на букву ''С'', повернутую в обратную сторону, и которая поворачивается на оси шарнира 40''.
С другим концом четвертой части 38D'' с помощью шарнира 44'' соединена вторая подвижная 42''. Вторая подвижная часть 42'' содержит первую секцию 42А'', первый конец которой присоединен к шарниру 44'' и проходит в направлении стойки 26'', и вторую секцию 42В'', отходящую вверх примерно вертикально перпендикулярно возле первого конца первой секции 42А''. Второй конец первой части 42А'' свободен и на нем расположена подушка 54'' для руки, прикрепленная рядом с этим концом. К третьей части 38С'' первой подвижной части 38'' на расстоянии примерно 1/3 ее длины шарнирно присоединен кулачок 50''. Кулачок 50'' соединен с пакетом весов и со второй подвижной частью 42'' тросами (не показаны), которые проходят через блоки. Другой конец второй секции второй подвижной части 42В'' снабжен ручкой 46''.
Пользователь садится на сиденье 24'' и берется руками за ручки 46''. В результате плечи пользователя будут расположены по существу горизонтально и будут проходить во фронтальной плоскости, а предплечья будут по существу вертикальными и будут проходить в этой же фронтальной плоскости. При выполнении пользователем приведения и поворота плеч вовнутрь тренажер 10'' обеспечивает сопротивление перемещению первой части 38'', поворачивающейся из-за плеч пользователя в положение перед пользователем; причем две части 38''и соответствующие вторые части 42'' поворачиваются навстречу друг другу. Конечное положение пользователя: предплечья (и вторые подвижные части 42'') расположены по существу горизонтально и проходят в поперечном направлении к телу пользователя, а верхние части рук (и первые подвижные части 38'') проходят перпендикулярно плечам (и горизонтальным секциям 38А'' частей 38''), отходя вперед перед пользователем.
Тренажер 10''', показанный на фигуре 5, предназначен для создания сопротивления силам, развиваемым мышцами пользователя при выполнении приведения и вращения вовне бедер пользователя. Это движение происходит, например, при игре в футбол, когда игрок отдает пас внутренней стороной стопы.
Тренажер содержит раму 12''', в которой расположен пакет 14''' весов. По существу перпендикулярно основанию рамы 12''', напротив его средней точки, расположен первый конец по существу горизонтального протяженного элемента 13'''. На другом конце протяженного элемента 13''' имеется по существу вертикальная стойка 26''', поддерживающая спинку сиденья 24'''. Сиденье 24''' расположено таким образом, что пользователь при выполнении упражнений обращен лицом в сторону пакета 14''' весов.
На верхней поверхности протяженного элемента 13''' расположены с обеих сторон его центральной оси по существу вертикальные стойки 82А''' и 82В'''. Вертикальные стойки 82А''' и 82В''' поддерживают переднюю часть сиденья 24'''. Со стойками 82А''' и 82В''' шарнирно соединены подвижные секции 36А''' и 36В''', соответственно, которые проходят по существу параллельно протяженному элементу в направлении пакета 14''' весов. Каждая подвижная секция содержит первую подвижную часть 38''', один конец которой соединен со стойкой 82''', причем первая подвижная часть 38''' отходит от стойки вверх под некоторым углом и имеет опору 84''' для колена возле другого конца. На другом конце первой подвижной части 38''' имеется вторая подвижная часть 42''', присоединенная с помощью шарнира 44''' и проходящая вниз по существу вертикально. К другому концу второй подвижной части 42''' прикреплена опора 86''' для ног. Первая подвижная часть 38''' поворачивается в поперечной плоскости, то есть она описывает дугу по существу в горизонтальной плоскости, а вторая подвижная часть 42''' может поворачиваться во фронтальной плоскости из по существу вертикального положения в направлении другой второй подвижной части 42''', пока она не займет горизонтальное положение.
Пользователь (не показан) сидит на сиденьи 24''' и устанавливает ноги по внешней стороне подвижных частей 36''', при этом его колени прижимаются к опорам 84''', а ноги опираются на опоры 86''' для ног. При приведении ног пользователя его колени сближаются, преодолевая сопротивление, обеспечиваемое пакетом 14''' весов. При последующем повороте бедра нога поворачивается, перемещаясь из по существу вертикального положение в направлении горизонтального положения, преодолевая сопротивление, обеспечиваемое пакетом 14''' весов.
На фигуре 6 приведен еще один вариант части конструкции по настоящему изобретению, которая может быть применена в тренажере, показанном на фигуре 1, хотя ее можно применить в любом из вышеописанных вариантов. Первая подвижная часть 38* присоединена к раме (не показана) с помощью шарнира 40*. К противоположному концу первой подвижной части 38* с помощью шарнира 44* присоединена вторая подвижная часть 42*. К первой подвижной части 38* прикреплен кулачок 50* таким образом, что он сдвинут в сторону от продольной оси первой подвижной части 38*.
Примерно посередине длины первой части 38* установлено первое зубчатое колесо 90*, которое может вращаться вокруг своей центральной оси. На оси кулачка 50* установлено второе зубчатое колесо 92*, которое находится на некотором расстоянии от первого зубчатого колеса 90* и прикреплено к кулачку 50*, так что когда кулачок 50* поворачивается, второе колесо поворачивается вместе с ним. В предлагаемой конструкции обеспечивается трехпозиционный редуктор, который содержит третье зубчатое колесо 94* с одной стороны воображаемой линии, соединяющей оси первого зубчатого колеса 90* и второго зубчатого колеса 92*, четвертое зубчатое колесо 96* и пятое зубчатое колесо 98*, которые расположены с другой стороны воображаемой линии, соединяющей оси первого зубчатого колеса 90* и второго зубчатого колеса 92*. Редуктор может быть установлен: в первое положение, в котором третье зубчатое колесо 94* находится в зацеплении с первым зубчатым колесом 90* и вторым зубчатым колесом 92*; во второе положение (не показано), в котором четвертое зубчатое колесо 96* находится в зацеплении со вторым зубчатым колесом 92*, и пятое зубчатое колесо 98* находится в зацеплении с первым зубчатым колесом 90*; или в третье положение (не показано), в котором ни одно из зубчатых колес 94*, 96* и 98* не находится в зацеплении с первым зубчатым колесом 90* или со вторым зубчатым колесом 92*. Первое зубчатое колесо 90* имеет связь со второй подвижной частью 42*, так что когда вторая подвижная часть 42* поворачивается по часовой стрелке вокруг оси шарнира 44*, зубчатое колесо 90* также поворачивается по часовой стрелке. Эта связь может обеспечиваться цепью 100*, соединяющей еще одно зубчатое колесо (не показано), расположенное на оси шарнира 44* и прикрепленное ко второй подвижной части 42*. Для снижения вероятности попадания постороннего предмета между зубчатыми колесами редуктора используется кожух (указанный пунктирной линией 102*). Длина X может изменяться регулируемым образом для регулирования длины первой подвижной части 38* для подгонки под пользователей, имеющих разные длины рук. Кулачок 50* прикреплен к пакету весов (не показан) с помощью троса 104*.
В первом положении редуктора, когда первое зубчатое колесо 90* поворачивается против часовой стрелки, второе зубчатое колесо 92* также поворачивается против часовой стрелки, что обеспечивается связью, формируемой третьим зубчатым колесом 94*. Во втором положении редуктора, когда первое зубчатое колесо 90* поворачивается против часовой стрелки, второе зубчатое колесо 92* поворачивается по часовой стрелке, что обеспечивается связью, формируемой четвертым 96* и пятым 98* зубчатыми колесами; вышеуказанная связь обеспечивает изменение направления вращения второго зубчатого колеса 92* относительно первого зубчатого колеса 90* на противоположное. Когда редуктор находится в третьем или нейтральном положении, ни одно из зубчатых колес редуктора не находится в зацеплении с первым зубчатым колесом 90* или вторым зубчатым колесом 92*, поэтому длина второй подвижной части 42* может быть отрегулирована без воздействия на кулачок 50*.
Применение узла зубчатых колес, показанного на фигуре 6, обеспечивает ''нейтральное положение'' и ''реверсивную зубчатую передачу'', в результате чего обеспечивается тренажера, который можно использовать разными способами. Например, может потребоваться, чтобы тренажер мог реверсировать движение вторых частей 42 аппарата, показанного на фигуре 1, так чтобы в исходном положении эти части были перпендикулярны первой части 38; в такой конфигурации тренажер может использоваться для полноамплитудных упражнений для трицепса. Такое реверсирование движения может использоваться для преобразования движения «жим от груди» в движение «в движение «сведение-разведение рук перед грудью (бабочка)». Это обеспечивает возможность использования тренажера для антагонистических пар упражнений, в результате чего уменьшается площадь, занимаемая силовыми станциями с фиксированными весами, поскольку на одном тренажере можно выполнять несколько упражнений.
На фигуре 7 показан тренажер 110 с фиксированными весами, который подобен тренажеру фигуры 1 и используется аналогичным образом, хотя тренажер 110, показанный на фигуре 7, имеет некоторые дополнительные особенности по сравнению с тренажером 10 фигуры 1. Тренажер 110 содержит раму 112, в которой находится пакет 114 весов, содержащий пластины 116 весов, выборочно присоединяемые к вертикальному стержню (не показан), как и в тренажере, показанном на фигуре 1.
Тренажер содержит сиденье 124, присоединенное сзади к вертикальной стойке 126 с возможностью скольжения и имеющее по существу вертикальную опорную стойку 125, проходящую от нижней стороны сиденья 124. Сиденье 124 может регулироваться по высоте с помощью штифта 124, фиксирующего его на нужной высоте.
Поперечина 132, эквивалентная поперечине 32 фигуры 1 и выполняющая аналогичные функции, содержит центральную секцию 132а. Концы центральной секции 132а охватываются трубчатыми частями 132b и 132с, которые могут скользить по центральной секции 132а. С рамой 112 соединен винтовой регулировочный элемент, который также соединен с трубчатыми частями 132b и 132с для управления их положением относительно центральной секции 132а. При вращении регулировочного элемента 133 изменяется положение трубчатых частей 132b и 132с относительно центральной секции 132. Для поддержания натяжения троса вне зависимости от положения трубчатых частей 132b и 132с и расстояния между ними используется натяжное устройство 135, которое может иметь форму натяжного узла со смещением. К трубчатой части 132с с помощью удлиненных элементов 134 присоединена подвижная секция 136, эквивалентная секции 36 фигуры 1, и при выполнении упражнений эта секция проходит в направлении пользователя. Таким образом, регулировка положения трубчатой части 132с с помощью регулировочного элемента 133 обеспечивает возможность изменения расстояния между подвижными секциями 136, в результате чего тренажер может использоваться пользователями, имеющими разные размеры. Для обеспечения независимой регулировки другой трубчатой части 132b обеспечивается второй винтовой регулировочный элемент (не показан).
Следует понимать, что тренажер 110 может быть устроен таким образом, что будет обеспечиваться независимая регулировка трубчатых частей 132b и 132с с использованием двух регулировочных элементов 133 для управления положением трубчатых частей 132b и 132с на центральной секции 132а.
Удлиненные элементы 134 прикреплены к трубчатым частям 132b и 132с и выступают в направлении предполагаемого положения пользователя, хотя в других вариантах эти удлиненные элементы могут быть не прикреплены, а присоединены шарнирно к трубчатым частям. С удлиненными элементами 134 с помощью шарнира 140 соединены соответствующие первые подвижные части 138, эквивалентные частям 38 фигуры 1. Первая подвижная часть 138 снабжена первым регулятором 139 длины. Этот механизм включает трубчатый элемент 139а, в котором находится удлиненная часть 139b. Эта удлиненная часть 139b может скользить внутри трубчатого элемента 139а и для управления ее положением используется поворотный маховичок 139с. При вращении маховичка 139с удлиненная часть будет выходить из трубчатого элемента 139а или входить в него, в результате чего обеспечивается регулирование длины первой подвижной части 138. Для поддержания натяжения троса (не показан) при регулируемом изменении положения удлиненной части 139b используется натяжитель 139d. Этот натяжитель 139d выполнен в форме смещенного шарнирного двухэлементного устройства.
К первым подвижным частям 138 с помощью шарниров 144 присоединены вторые подвижные части 142, которые также аналогичны частям 42 фигуры 1. Эти вторые подвижные части 142 снабжены регулировочным механизмом 145, содержащим скользящую секцию 145а, которая охватывает удлиненную часть 145b и имеет запирающее устройство для фиксации скользящей секции 145а в определенном положении. Для регулирования длины второй подвижной части 142 используется маховичок, при вращении которого изменяется положение удлиненной части 145b относительно скользящей секции 145а.
Регулировочные механизмы позволяют учесть ширину плеч пользователя, длину плеч и длину предплечий, то есть тренажер 110 могут использовать пользователи с разными размерами частей тела. Это снижает вероятность травмы пользователя, поскольку тренажер может быть точно настроен в соответствии с положением суставов пользователя.
К концам вторых подвижных частей 142 присоединены вращающиеся ручки для захвата руками, так что пользователь может комфортно осуществлять полноамплитудные движения без возникновения вращательных нагрузок, действующих на кисти.
Чтобы подвижные части 138 и 142 не выходили за заданные пределы, используются ограничители 155а и 155b, соответственно, амплитуды движений. Эти ограничители содержат пластину, прикрепленную к одной части, причем пластина имеет желобок, в который может входить штифт. В этом случае предотвращается возможность превышения допустимой амплитуды движения пользователя и снижается вероятность повреждения тренажера 110. В другом варианте одна подвижная часть может быть зафиксирована в определенном положении с помощью отдельного штифта, вводимого в отверстие в пластине, в результате чего эта часть запирается в определенном положении. В этом случае пользователь может ограничить движения тренажера для выполнения упражнений только для одного сустава.
Тренажер 110 работает аналогично тренажеру 10 фигуры 1, с учетом возможностей регулирования тренажера 110.
На фигуре 8 представлен вид тренажера 210, предназначенного для выполнения вращения плеч наружу, причем тренажер 210 имеет много общих признаков с другими вариантами тренажера, представленными на других фигурах. Внутри рамы 212 расположен пакет весов (не показан), аналогичный пакету весов фигуры 7. Тренажер 210 содержит регулируемое сиденье 224 с опорной стойкой 225, проходящей по существу вертикально, причем сиденье 224 находится в зацеплении с возможностью скольжения со стойкой 226, проходящей по существу вертикально. Для установки высоты сиденья 224 и фиксации его в заданном положении используется запирающий штифт 227.
Тренажер 210 содержит также поперечину 232 и механизм, аналогичный тому, который используется в тренажере фигуры 7. На центральной 232а секции расположены трубчатые части 232b и 232с с возможностью скольжения по ней. Как и в тренажере фигуры 7, положение трубчатых частей 232b и 232с на центральной секции 232а, проходящей по существу горизонтально, может регулироваться для подгонки тренажера под пользователей с разной шириной плеч. Для регулирования положения трубчатых частей 232b и 232с используется вращательный регулировочный элемент 233.
Трубчатые элементы 232b, 232с снабжены удлиненными элементами 234, которые соединены с соответствующими подвижными секциями 236. К каждому удлиненному выступу 234 с помощью шарнира 240 присоединена первая часть 238 подвижной секции 236. К первой подвижной части с помощью шарнира 244 присоединена вторая подвижная часть 242, к которой присоединен кулачок 250, установленный на оси шарнира 244. Регулировка длины второй подвижной части 242 может осуществляться устройством 253, которое подгоняет часть 242 тренажера под положение локтя пользователя с использованием маховичка.
Для поддержания натяжения троса при подгонке тренажера 210 под конкретного пользователя используются натяжные устройства.
Чтобы первая и вторая части не выходили за заданные пределы, используются ограничители 255а и 255b, соответственно, амплитуды движений.
На фигуре 9 показан силовой тренажер 310 для бицепса бедра, содержащий раму 312, в которой расположен пакет 314 весов. Рама 312 выполнена в форме двух частей, имеющих форму буквы «А», концы которых соединены поперечинами и другими элементами для повышения устойчивости и жесткости рамы. Рама снабжена опорной частью 324 для пользователя на одной из ее верхних сторон. На этой же стороне рамы 312, немного ниже опорной части 324, расположены две рукоятки 346, соединенные с соответствующими А-образными частями рамы 312.
Вершина А-образных каждой части рамы 312 присоединена к нижнему концу по существу вертикальной удлиненной секции 334. К другому концу удлиненной секции 334 шарнирно присоединена подвижная секция 336. Подвижная секция содержит первую подвижную часть 338, один конец которой соединен с удлиненной секцией 334 с помощью шарнира 340. Другой конец первой подвижной части 338 присоединен ко второй подвижной части 342 с помощью шарнира 344. Вторая подвижная часть 342 с помощью того же шарнира 344 присоединена к кулачку 350 с подвижной осью.
Первая подвижная часть 338 содержит первую секцию 338а, в которую входит со скольжением вторая секция 338b и которая может удерживаться в нужном положении с помощью запирающего устройства 338с. Запирающее устройство 338с имеет маховичок, при вращении которого в одном направлении вторая секция 338b выдвигается из первой секции 338а, а при вращении в другом направлении вторая секция 338b втягивается в первую секцию 338а. Первая секция 338а вместе со второй секцией 338b обеспечивает возможность регулирования длины первой подвижной части 338. По длине второй секции 338b расположены мягкие накладки для ног. Первая подвижная часть 338 снабжена натяжителем 335 для поддержания натяжения троса (не показан) при регулировании длины первой подвижной части 338.
Нижний конец второй подвижной части 342 снабжен регулируемой подставкой 325 для ног, положение которой относительно второй подвижной части может быть изменено с использованием запирающего механизма.
Между подвижными секциями 336 расположены ступеньки 360, помогающие пользователю подниматься на тренажер 310 и спускаться с него.
Для ограничения амплитуды движения подвижной секции 336 используются регулируемые ограничители 355. Эти ограничители представляют собой пластинчатые элементы, соединенные с подвижными частями 338 и 342, причем в пластинах имеется желобок, в который может быть вставлен штифт, в результате чего обеспечивается ограничение движения пластины. Кроме того, имеется дополнительный механизм для запирания одной из подвижных частей, обеспечивающий возможность выполнения упражнения только для одного сустава. Для выполнения упражнений пользователь поднимается на тренажер 310 и ложится лицом вниз на раму 312. При этом туловище пользователя будет располагаться на опорной части 324 и он захватывает кистями рук рукоятки 346. Первые подвижные части 338 должны быть отрегулированы таким образом, чтобы мягкие подкладки 339 для ног располагались ниже бедер пользователя. Затем регулируются подставки 325 для ног, чтобы ступни пользователя находились в правильном положении и чтобы вторая подвижная часть 342 имела достаточную длину для нормальной работы на тренажере 310. Затем пользователь выполняет упражнения для бицепса бедра, преодолевая силу сопротивления, создаваемую пакетом весов. Использование первой подвижной части и вторых подвижных частей в разных сочетаниях обеспечивает возможность пользователю выполнять упражнения для бедер и полноамплитудные движения для бицепсов бедер.
На фигурах 10 и 11 показаны более подробные виды подвижной секции 436. Подвижная секция содержит первую подвижную часть 438, соединенную со второй подвижной частью 442, и шарнир 440. Шарнир 444 соединяет вторую подвижную часть и кулачок 450 с подвижной осью, так что когда поворачивается один элемент, поворачивается и другой элемент. На удлиненной секции 434 и на первой подвижной части 438 расположены направляющий блок 449 и неподвижный блок 451, соответственно. Трос (не показан) проходит через направляющий блок 449 и неподвижный блок 451 к кулачку 450. На пути прохождения троса имеется натяжной механизм 435, поддерживающий натяжение троса при регулировании длины первой подвижной части 438. Чтобы ограничить движение сустава, между удлиненной секцией 434 и первой подвижной частью 438, и первой подвижной частью и второй подвижной частью 442 для снижения риска повреждения тренажера или травмы пользователя, используются ограничители 455 амплитуды движения.
Для направления троса между кулачком и пакетом весов в тренажерах, показанных на чертежах, используются направляющие блоки. На тренажерах используются различные мягкие подкладки для обеспечения удобной опоры.
Ограничители амплитуды движения могут быть расположены таким образом, чтобы они запирали шарнир тренажера, в результате чего осуществляется запирание первой подвижной части или второй подвижной части в определенном положении. Это дает возможность пользователю выполнять упражнение отдельно для одного сустава.
Может потребоваться использовать запирающий механизм со штифтом для регулирования длин первой и второй подвижных частей.
Если кулачки коаксиальны с шарниром между первой частью 38 и второй частью 42 и прикреплены ко второй части, то вращающий момент и/или продольная сила, необходимые для преодоления силы сопротивления в первой части, выше, чем это необходимо в случае второй части 42. Когда выполняются упражнения с вращением вокруг нескольких осей, например, как показано на фигуре 5, сила, необходимая для преодоления силы сопротивления в первой части 38''', будет больше силы, необходимой для преодоления силы сопротивления во второй части 42''', когда радиус кулачка 50''' меньше длины части 36А'''.
Для регулирования вращающего момента, необходимого для преодоления силы сопротивления, кулачок должен иметь возможность перемещения вдоль первой и/или второй части подвижной секции. Перемещение может осуществляться с использованием одного или более заданных дискретных положений или в системе непрерывного скольжения. За счет регулирования положения кулачка (кулачков) вращающий момент, необходимый для перемещения каждой части 38 и 42 подвижной секции 36, может регулироваться, так что вращающий момент, необходимый в первой части, будет больше или меньше, чем во второй части, в зависимости от упражнения, которое должно выполняться. Например, может быть необходимо, чтобы вращающий момент во второй части подвижной секции был существенно меньше, чем в первой части подвижной секции в варианте, представленном на фигуре 3, так чтобы шея не напрягалась, а спина обеспечивала основную часть необходимого момента.
Хотя кулачок обычно устанавливается коаксиально с шарниром 44, он может быть расположен перпендикулярно к шарниру 44 или под некоторым углом к нему. Когда кулачок расположен под таким углом, обеспечивается сопротивление движению второй части 38, в результате чего обеспечивается возможность вращательного движения сустава пользователя. Может понадобиться установить этот угол в диапазоне между перпендикулярным и параллельным положением относительно второй части, чтобы обеспечить нужные уровни поступательного и вращательного движения. Также может понадобиться использовать направляющий блок на кулачке для обеспечения постоянного угла со второй частью при перемещении первой части 38; причем направляющий элемент поворачивает кулачок на заданный угол в зависимости от поворота первой части 38 вокруг шарнира 40. Также может понадобиться использовать направляющий блок, прикрепленный к первой части 38 для поддержания угла троса на кулачке 50, когда первая часть 38 перемещается внутрь, например при перекрестных горизонтальных махах рук.
В другой конструкции центр вращения кулачка может быть смещен на некоторое расстояние от оси шарнира 44, в результате чего эффективно обеспечивается формирование другого профиля кулачка, как показано на фигуре 4. Кулачок может быть перемещен в другое положение с помощью фланца, который прикреплен к первой части 38 и/или ко второй части 42 и к которому прикреплен соответствующий кулачок. Вместо одного фиксированного положения смещения кулачка может оказаться полезным использовать регулируемый кулачок, прикрепленный к направляющему элементу, так что будет обеспечиваться регулируемое смещение кулачка от оси шарнира, которое может быть плавным или дискретным.
Кулачок может быть присоединен к первой части 38 подвижной секции 36, причем вторая часть 42 в этом случае будет пассивной. В такой конструкции сопротивление будет ощущаться главным образом через первую часть 38, и вторая часть 42 может поворачиваться для поддержания туловища пользователя в естественном положении. Например, пользователь может выполнять упражнение для предплечий, и при этом плечо будет поворачиваться таким образом, что выполнение упражнения будет комфортно для пользователя и движение всей конечности будет приближено к естественному.
Примеры применения тренажеров по настоящему изобретению включают (без ограничения):
Голеностопный сустав
- Плантарное сгибание, инверсия стопы
- Дорсальное сгибание, эверсия стопы
- Плантарное сгибание, эверсия стопы
- Дорсальное сгибание, инверсия стопы
Голень
- Плантарное сгибание голеностопного сустава, сгибание голени
- Дорсальное сгибание голеностопного сустава, разгибание голени
- Плантарное сгибание голеностопного сустава, разгибание голени
- Дорсальное сгибание голеностопного сустава, сгибание голени
Коленный сустав
- Сгибание, вращение вовнутрь
- Сгибание, вращение вовне
- Разгибание, вращение вовнутрь
- Разгибание, вращение вовне
Тазобедренный сустав
- Сгибание голени, разгибание бедра
- Разгибание голени, сгибание бедра
- Разгибание голени, разгибание бедра
- Сгибание голени, сгибание бедра
- Приведение, вращение вовне
- Отведение, вращение вовнутрь
- Приведение, вращение вовнутрь
- Отведение, вращение вовне
- Разгибание бедра, сгибание голени
- Сгибание бедра, разгибание голени
Спина
- Боковое сгибание в пояснично-грудной области
- Вращение в пояснично-грудной области
- Переднее сгибание в пояснично-грудной области (пресс)
- Боковые наклоны шеи и головы, сгибание, разгибание
- Разгибание
Ключица
- Подъем лопатки, отведение плеча
- Опускание лопаток, приведение плеча
- Отведение лопатки, горизонтальное сгибание плеча
- Приведение лопатки, горизонтальное разгибание плеча
Плечевой сустав
- Горизонтальное отведение, вращение вовне
- Горизонтальное приведение, вращение вовнутрь
- Отведение, вращение вовне
- Приведение, вращение вовнутрь
Плечо
- Горизонтальное отведение плеча, разгибание локтя
- Горизонтальное приведение плеча, сгибание локтя
- Отведение плеча, сгибание локтя
- Приведение плеча, разгибание локтя
- Сгибание плеча, сгибание локтя
- Разгибание плеча, разгибание локтя
- Горизонтальное сгибание плеча, разгибание локтя
- Горизонтальное разгибание плеча, сгибание локтя
- Отведение плеча, разгибание локтя
- Приведение плеча, сгибание локтя
Локтевой сустав
- Разгибание, пронация
- Сгибание, супинация
- Предплечье
- Сгибание локтя, сгибание кисти
- Разгибание локтя, разгибание кисти
В каждом случае может потребоваться осуществлять движения в других дополнительных плоскостях. Например, горизонтальное отведение плеча с вращением вовне может осуществляться по траектории горизонтального отведения плеча и разгибания (оба движения с вращением вовне)
В тренажеры могут быть введены другие движения, например пассивное вращение ручки или опоры для ног, если они используются. В других вариантах могут использоваться ручки или опоры для ног, создающие силу сопротивления, за счет использования трехмерного кулачка.
По меньшей мере один блок может поворачиваться для направления троса, который передает силу сопротивления на подвижную секцию. В этом случае будет постоянно обеспечиваться направление троса на соответствующий кулачок во всем диапазоне движения.
Блок, направляющий соединительный трос к кулачку, может быть расположен таким образом, чтобы он обеспечивал вращающий момент во всем диапазоне движения первой части. Это можно осуществить путем расположения оси вращения блока концентрично с осью вращения первой части. В альтернативном варианте блок может быть смещен.
Если в исходном положении тренажера по существу горизонтальные рукоятки отведены наружу и упражнение заключается в приведении рукояток в сагиттальную плоскость и далее в направлении фронтальной плоскости, то вместе со сгибанием локтей, например, как на фигуре 4, может быть необходимо, чтобы соединение между первой подвижной частью 38'' и второй подвижной частью 42'' представляло собой шаровой шарнир, в результате чего будет обеспечиваться более естественное движение руки, включая вращение предплечья, во всем диапазоне движения. В этом случае воспроизводится движение теннисной ракетки при ударе справа. В альтернативном варианте соединение между первой подвижной частью и второй подвижной частью может включать два или более шарниров для обеспечения вращения в нескольких плоскостях, предпочтительно два шарнира с перпендикулярными осями. Такая конструкция может быть применена для любого соединения в тренажере.
В вариантах осуществления изобретения, в которых кулачок находится в некотором месте по длине первой части, расстояние между кулачком и вторым соединением может варьироваться для регулирования расстояния между первым и вторым соединениями, в результате чего обеспечивается возможность подгонки тренажера под различные длины конечностей пользователей. Аналогичным образом может регулироваться расстояние между ручкой (если она есть) и вторым соединением. Эти регулировки могут быть взаимосвязаны, так что будет нужна только одна регулировка для изменения относительной длины первой и второй частей. В предпочтительных вариантах также и другие части тренажера могут быть регулируемыми для подгонки под размеры пользователей. Кулачок может быть расположен в некотором месте по длине одной из частей, а также может быть смещен в сторону от нее, так что если смотреть с одной стороны, то положение и, возможно, ось кулачка формируют треугольник с первым и вторым соединениями. Смещение кулачка в двух или трех измерениях от линии одной из подвижных частей может содействовать изменению получаемой силы сопротивления, действующей на подвижную секцию.
Кулачок может быть снабжен грузом (или противовесом) для увеличения или уменьшения вращающего момента, необходимого для его движения, когда пользователь выполняет упражнение на тренажере.
Шарниры 40 и 44 могут обеспечивать возможность смещения в нескольких плоскостях, например при использовании шаровых шарниров, в результате чего увеличивается число степеней свободы движения. Эти возможности могут использоваться, например, в варианте, представленном на фигуре 5, в котором пользователь сможет разгибать коленный сустав таким образом, что это будет близко воспроизводить движение при пасе мяча в футболе.
Вышеописанные варианты включают использование сиденья, однако может потребоваться, чтобы при выполнении упражнения пользователь стоял, находился в наклонном положении или лежал, то есть необходимость в сиденьи отпадает.
Вместо вышеуказанных применений или в дополнение к ним тренажер может использоваться для упражнений, развивающих сердечно-сосудистую систему.
Хотя при описании вариантов осуществления изобретения указывалось, что подвижные части могут быть соединены на их соответствующих концах, однако это может означать, что соединение может быть возле этих концов или в зоне концов. Это может также означать соединение в некоторой точке по длине второй части, например, если эта часть имеет такую форму, которая обусловливает соединение второй части в некоторой точке по длине первой части, необязательно на ее конце. Если вторая часть соединена не с концом первой части, то предпочтительно точка соединения этих частей находится на второй половине длины первой части.
Сопротивление может обеспечиваться, например, пакетом весов, маховиком, поршнем в цилиндре или упругой лентой, или сочетанием указанных средств. Сопротивление может создаваться весами, присоединенными к первой/второй подвижным частям непосредственно, а не с помощью троса. В случае использования поршня в цилиндре может использоваться конфигурация из двух цилиндров с поршнем, один которых соединен с первой подвижной частью, а второй соединен со второй подвижной частью для обеспечения сопротивления движению этих частей. Понятно, что вместо поршня в цилиндре могут использоваться и другие средства создания сопротивления движению, например два пакета весов, присоединенные к соответствующим частям. Сопротивление может быть переменным в диапазоне движения, так что возможна увеличенная нагрузка мышц при достижении определенного положения. Это может быть обеспечено поршнем в цилиндре или путем добавления массы к пакету весов. В других вариантах увеличение/уменьшение сопротивления может быть обеспечено с помощью кулачка. За счет использования кулачка с определенным профилем можно существенно увеличить или снизить сопротивление для изменения нагрузки на мышцы. Изменяя радиус кулачка и/или его положение можно регулируемым образом изменять вращающий момент, необходимый для преодоления силы сопротивления, причем положение кулачка можно изменять путем регулирования длин первой и второй подвижных частей.
Могут использоваться и другие механизмы связи, формирующие редуктор, как это показано на фигуре 6, включая (без ограничения) реверсивную ленту или цилиндр с поршнем.
Термин «фиксированный вес» означает, что при выполнении упражнения на тренажере сопротивление передается на подвижную секцию с помощью блоков, в отличие от «свободных весов», когда пользователь может выполнять движения в любом направлении без всяких ограничений.
Указание «трос'» охватывает использование цепей, канатов, ремней и других соединительных средств. Соединительные средства могут содержать одно или несколько зубчатых колес или звездочек для передачи силы сопротивления на подвижную часть.
Термины «сагиттальная плоскость», «фронтальная плоскость» и «поперечная плоскость» охватывают и плоскости, параллельные указанным плоскостям.
Указание «мах» относится к движению, которое охватывает линейное и/или угловое движение. Поэтому первая подвижная часть может двигаться линейно, а вторая подвижная часть может совершать угловое движение.
Первая и вторая подвижные части имеют по существу удлиненную форму и могут быть расположены таким образом, что они будут соответствовать положению конечностей или туловища пользователя, термин «удлиненный» означает, что длина части значительно превышает другие ее размеры.
Используя редукторный механизм, можно реверсировать движения по меньшей мере некоторых из вышеописанных устройств, в результате чего можно увеличить количество мышц, для которых можно выполнять упражнения на одном тренажере.