КРЕСЛО-ТРЕНАЖЕР

Предлагаемое техническое решение относится к области офисной и домашней мебели, а также к оснащению различных транспортных средств, обеспечивающих повышенный комфорт пользователю компьютера, оператора, пассажира дальнего следования за счет уменьшения последствий гиподинамии, при длительном положении сидя, также обеспечиваются необходимые условия для физического развития детей и подростков.
Известно офисное или домашнее кресло, содержащее основание, сиденье, спинку, подлокотники и встроенное в кресло педали для ног, представляющие собой установленный под сиденьем кресла велотренажер с выдвигающимися вперед педалями, (см. патент США №5470298, НКИ 482/130, 28.11.1995).
Сидя в данном кресле, можно выполнять только одно упражнение с вращательным движением ног, имитирующее езду на велосипеде. Велотренажер занимает большое пространство перед креслом и требует дополнительные усилия по установке в рабочее положение.
Известно также пассажирское кресло, содержащее основание, сиденье, спинку, подлокотники и встроенные в кресло две опоры ног, каждое их которых имеет закрепленный на сиденье кресла трубчатый цилиндрический корпус с подпружиненным выдвижным штоком, (см. заявку ЕР №1304144 А1,
А63В 23/04, 23.04.2003).
Техническое решение, предложенное в данной заявке, можно использовать в любых креслах, однако возможности его для выполнения упражнений крайне ограничены как по характеру движений, так и по величине усилия. В данном устройстве не гарантируется полное отсутствие травм, неудобно сходить с кресла и садиться в него.
Известно большое количество средств, для физической разминки, в том числе для физической разминки ног, в которых для создания усилия используется сжатие воздуха в поршневых цилиндрах. Кинематическая передача включает в себя многозвенный шарнирный механизм, содержащий жесткую тягу и одноплечую качалку, и гибкую тягу, соединяющую жесткую тягу со штоком (см. заявку РСТ №WO 97/45168, А63В 21/008, 04.12.1997).
Используемый в конструкции нагрузочный узел не задействует все мышцы ног, что ведет к негармоничному развитию мускулатуры пользователя, поэтому применение возможно только в комплексе с другими тренажерами.
Наиболее близким к предлагаемому по совокупности существенных признаков является кресло, содержащее основание, сиденье, спинку, встроенные в кресло два средства физической разминки ног, каждое из которых имеет поршневой пневматический нагружатель, кинематически связанный с поршневым пневматическим нагружателем качающийся силовой рычаг с установленной на нем опорой для ноги и систему регулирования усилия на качающемся силовом рычаге, включающую в себя подключенный к поршневым пневматическим нагружателям ресивер, установленный под сиденьем, В данном кресле поршневые пневматические нагружатели размещены под его сиденьем, а качающиеся силовые рычаги вынесены вперед непосредственно перед сиденьем кресла. Качающиеся силовые рычаги связаны со штоками поршней кинематической передачей,
включающей в себя многозвенный шарнирный механизм и гибкую тягу. Система регулирования усилия включает в себя электронный управляющий блок, воздушный компрессор и датчики, контролирующие работу средства для физической разминки ног (см. заявку РСТ №WО 97/45168, А63В 21/008, 04.12.1997).
Известная конструкция обеспечивает как попеременное, так и одновременное движение ног взад-вперед с регулированием прилагаемого усилия, что обеспечивает разнообразие физических нагрузок при выполнении упражнений. Безопасность пользователя обеспечивается быстродействующими электрически управляемыми дренажными клапанами. Большой вес, наличие компрессора и электронной системы управления затруднит использование кресла в домашних условиях, офисных помещениях и на транспорте, что является недостатками данной конструкции.
Задачей предлагаемого интерактивного кресла-тренажера является расширение контингента пользователей за счет предоставления возможности посильного занятия спортивными упражнениями для широкой профессиональной и возрастной категории людей на работе, на транспорте и дома при обеспечении квалифицированной помощью и контролем во время занятий. Создание мотивации для вовлечения в процесс тренировок, за счет обеспечения комфортных условий для спортивных занятий на ограниченной площади.
Потребность общества в решении проблем, связанных с последствиями глобальной компьютеризации и экспансии телеиндустрии очевидна по статистике роста связанных с гиподинамией заболеваний у всех возрастных групп населения. Особенно это отражается на детях, которые, кроме занятий в школе проводят по несколько часов в день за компьютером дома. Новые технологии сделали виртуальный мир таким ярким и реалистичным, что детское сознание делает выбор в его пользу. Развитие тела
и сознания происходит в ущемленном виде, что уже сказывается на человеческой популяции развитых стран. Работая за компьютером, просматривая телевизионные программы, у человека работают только глаза, а тело незаметно деградирует. Далеко не все находят в себе силы целенаправленно заниматься спортом. Заявленное изобретение призвано помочь этим людям. Кроме этого существует много людей с ограниченной подвижностью, которым в домашних условиях требуется наличие минимального оборудования для занятий физкультурой. Также существует много проблем, связанных с дальними переездами и перелетами, ввиду того, что количество путешествующих людей возрастает, авиалайнеры оборудуются тренажерами для снятия угрозы тромбообразования в кровеносных сосудах пожилых пассажиров.
Поставленные задачи достигаются тем, что кресло-тренажер содержит комплект устройств и оборудования, с помощью которого человек может тренировать основные группы мышц на рабочем месте в офисе, дома, во время продолжительных поездок, за пультом оператора и т.д. Посредством датчиков сердечного и дыхательного ритма, датчиков движения и нагрузки, соединенных с коммутатором, компьютерной программы, установленной на рабочем компьютере, микрокомпьютере, встроенном в кресло пассажира или оператора тренировки сопровождаются контролем физического состояния человека. Кроме датчиков, к коммутатору подключены контакты нагрузочных узлов, с которых поступают сигналы в компьютер для управления процессом тренировки и ведения статистики занятий с каждой группой мышц человека.
Кресло-тренажер представляет собой домашнее, офисное кресло, кресло пассажира в поезде, автобусе, автомобиле, самолете, имеющее каркас на опоре, закрепленное на нем сиденье, спинку и подголовник, содержащее датчики сердечного и дыхательного ритмов, датчик движения и нагрузки, соединенными с коммутатором, нагрузочные узлы пружинного,
гидравлического и/или пневматического типа с контактами, соединенными через коммутатор с персональным компьютером или встроенным в кресло-тренажер микрокомпьютером, с установленной программой, под руководством которой производятся физические упражнения пользователя кресла-тренажера.
Кресло-тренажер содержащее каркас на опоре, сиденье, спинку и подголовник, содержащее встроенные в подушку спинки, контактирующие с телом человека датчики сердечного и дыхательного ритмов, датчики движения и нагрузки соединенные с коммутатором.
Кресло-тренажер содержащее каркас на опоре, сиденье, спинку и подголовник, закрепленные на каркасе нагрузочные узлы пружинного, гидравлического и/или пневматического типа для основных групп мышц человека с контактами, соединенными с коммутатором.
Кресло-тренажер содержащее каркас на опоре, сиденье, подголовник и спинку, в которой каркас снабжен механизмом изменения угла наклона-спинки, соединенным с гидравлическим или пневматическим цилиндром.
Кресло-тренажер содержащее каркас на опоре, сиденье, спинку и подголовник, который установлен на подвижном сферическом шарнире и снабжен пружинами, гидравлическими или пневматическими цилиндрами с контактами, соединенными с коммутатором, эластичной полосой для закрепления и массажа головы человека.
Кресло-тренажер содержащее каркас на опоре, сиденье, спинку и подголовник, снабжен закрепленным на каркасе нагрузочным узлом для мышц и кистей рук пружинного, гидравлического и/или пневматического типа с контактами, соединенными с коммутатором.
Кресло-тренажер содержащее каркас на опоре, сиденье, спинку и подголовник, закрепленный на каркасе коммутатор для приема сигналов от контактов нагрузочных узлов, датчиков сердечного и дыхательного ритмов, датчиков движения и нагрузки для передачи на персональный компьютер
через кабель USB, радиоканал или инфракрасный порт.
На фиг.1 представлен вид сбоку кресла-тренажера с нагрузочными узлами и персональный компьютер на рабочем столе.
На фиг.2 представлен эскиз конструкции каркаса кресла-тренажера с нагрузочными узлами для всех групп мышц.
На фиг.3 представлен эскиз конструкции нагрузочного узла для мышц ног.
На фиг.4 представлен эскиз конструкции нагрузочного узла для тазобедренных мышц.
На фиг.5 представлен эскиз конструкции нагрузочного узла для мышц и кистей рук.
На фиг.6 представлен эскиз подвижного подголовника кресла-тренажера.
На фиг.7 представлен эскиз кресла-тренажера для транспорта.
В основе конструкции кресла-тренажера домашнее, офисное кресло и кресло для транспортных средств, имеющее сиденье, спинку, подголовник, с жестким каркасом на опоре, на нем закрепляются нагрузочные узлы пружинного, гидравлического или пневматического типа. Кроме этого на кресле установлены датчики движения и нагрузки, фиксирующий вес пользователя, его присутствие, направление колебаний, их частоту, состояние покоя пользователя, датчики сердечного и дыхательного ритмов, соединенные с коммутатором. На каждом нагрузочном узле использован стандартный пружинный механизм, или широко применяемый гидравлический или пневматический цилиндр, с встроенными контактами, выполняющими функцию датчиков длины или ограничителей хода штока. Контакты фиксируют движение штока цилиндра и передают сигнал на коммутирующий блок, далее, через радиоканал, инфракрасный порт или порт
USB сигнал подается в персональный компьютер, или встроенный в кресло микрокомпьютер с дисплеем, где его обрабатывает установленная программа. В домашнем, офисном и транспортном исполнении кресла-тренажера все узлы имеют возможность настройки под комплекцию конкретного пользователя. При подключении кресла-тренажера к компьютеру, предварительно установленная программа тестирует пользователя набором определенных вопросов и упражнений, по результатам теста предлагается алгоритм занятий, принимаемый пользователем. Пользователь выбирает интерфейс программы, музыкальное сопровождение, внешность, пол и возраст виртуального тренера, схему взаимодействия (игры, спортивные соревнования и т.д.). Кресло-тренажер это компьютерный манипулятор, как мышь, джойстик и др., но в отличие от них, требующий приложения реальных усилий рук, ног, спины и шеи.
Во время работы пользователя на компьютере, программа кресла-тренажера в фоновом режиме, посредством датчиков наблюдает за его физическим состоянием и оповещает его о необходимости отдыха или физических упражнений. Несколько занятий в день будут способствовать улучшению здоровья и увеличению производительности.
Кресло-тренажер, позволяет при отсутствии контроля со стороны взрослых, в игровой форме, используя визуальные и звуковые способы воздействия на сознание подростка задействовать его физическую активность в процессе тренировки мускулатуры и воли. Статистика занятий, реакции подростка, изменение результатов сводится в отчеты, доступные для пользователя или через пароль для удаленного прочтения родителями. В условиях офиса кресло-тренажер, кроме основной задачи укрепления физического здоровья работников позволяет осуществлять мониторинг рабочей активности персонала, развивать дополнительные элементы безопасности на рабочих местах, своевременно оказывая помощь при
ухудшении состояния здоровья, а также ограничивая доступ к компьютерам посторонних лиц.
Каркас кресла-тренажера 12 (Фиг.2), собран на сварных и болтовых соединениях, поворотный узел на подшипнике качения, опорные колеса усиленные, на подшипнике, для крепления нагрузочных узлов, регулируемых по длине, под размеры пользователя, использованы подвижные по высоте проушины, с фиксацией стяжными болтами. Основа конструкции кресла-тренажера стальной, трубчатый каркас 12, сверху подвижный подголовник 6, для тренировки мышц шеи, закрепленный с помощью шаровой опоры из износостойкой пластмассы, ниже закреплен нагрузочный узел 13 для мышц рук, нагрузочный узел 11 с пружинным механизмом для мышц кистей рук, нагрузочный узел 14 для тазобедренных мышц и нагрузочный узел 15 для мышц ног. Нагрузка для перечисленных групп мышц создается пружинными механизмами 30, торсионами 18, 28 и пневматическими и/или гидравлическими цилиндрами (7, 8, 9, 10, 16, 24, 29) двустороннего или одностороннего действия, разного диаметра и длины хода, с встроенными контактами.
Кресло-тренажер 1 (Фиг.1) содержит встроенные в подушку спинки датчики сердечного и дыхательного ритмов, контактирующие с телом пользователя, датчик движения и нагрузки, закрепленный на каркасе 12 (фиг.2), кресла-тренажера, подвижный подголовник 6 (Фиг.2), спинку кресла-тренажера на подвижном каркасе 31, нагрузочные узлы 11, 13, 14, 15 (фиг.2) пружинного, торсионного, гидравлического и/или пневматического типа с контактами, соединенными через коммутатор 5 с персональным компьютером 2, имеющем монитор 3 и клавиатуру 4 или с встроенным в кресло-тренажер микрокомпьютером, с установленной программой.
Нагрузочный узел для мышц ног 15 (Фиг.3) состоит из крепежного фланца 19, к каркасу кресла-тренажера 12, корпуса торсиона 18, с
подшипниками скольжения 20 на концах, регулируемых по длине опор с подставками для ног 22, двух гидравлических или пневматических цилиндров 10 для дополнительной нагрузки, исключения травматичности и придания плавности движения опорам, генератора 21, для подзаряда аккумуляторов коммутатора. В рабочем положении опоры для ног 22 занимают положение (А), в нерабочем положение (Б) или телескопически, укорачиваясь в длину убираются под сиденье. Нагрузка мышц происходит в обе стороны движения, благодаря пружинному торсиону 18, при нажатии и подъеме ног.
Нагрузочный узел для тазобедренных мышц 14 (Фиг.4) закреплен двойным шарниром 23, на каркасе 12, под сиденьем, в нерабочем положении опускается вниз и не мешает ногам во время работы за компьютером. Состоит из двух опор 25, гидравлического или пневматического цилиндра 24, расположенного между ними, создавая нагрузку в обе стороны движения при сдвигании и раздвигании коленей, фиксируется на ногах сверху, выше колена, широкими скобами 26, обшитыми мягким материалом.
Нагрузочный узел для мышц рук 13 (Фиг.5) состоит из двух трубчатых, телескопических штанг 27, шарнирно закрепленных через торсион 28, на вертикальных стойках каркаса спинки 31, (Фиг.2) кресла-тренажера, концы штанг, за спинкой соединены горизонтально пневматическим или гидравлическим цилиндром 9, что создает нагрузку при движениях рук в стороны и к центру, два вертикально расположенных цилиндра 8 для дополнительной нагрузки, исключения травматичности и придания плавности движения штангам для продольных мышц рук и груди. Внутри телескопических штанг 27 вставлены гидравлические или пневматические цилиндры 29, создающие нагрузку при движениях рук вперед и назад. Для тренировки кистей рук на концах штанг закреплены вертикальные, подвижные в двух плоскостях, шарнирные рукоятки 30, на пружинах.
Спинка кресла-тренажера (Фиг.2) подвижная, с фиксацией в нерабочем режиме, снабжена парой пневматических цилиндров 16 или пружин, закрепленных на каркасе 12 и каркасе спинки 31, что позволяет тренировать мышцы спины, а в пристегнутом состоянии мышцы брюшного пресса.
Подвижный подголовник 6, (Фиг.6) для тренировки мышц шеи содержит, изготовленную из упругого, вентилируемого материала подушку 32, которая крепится к регулируемому по вертикали и горизонтали кронштейну 33, с шаровой опорой 34, из износостойкой пластмассы для обеспечения подвижности кронштейна подголовника, к нижней части которого крепятся пружины и/или пневматические цилиндры 7, создающие нагрузку. На верхней поперечине каркаса спинки 31 кресла-тренажера закреплено ложе 35, шаровой опоры кронштейна 34 и закрыто подушкой спинки 36, кресла-тренажера. Дополнительно имеется массажная эластичная лента 37, фиксирующая голову человека в подголовнике для тренировки передних мышц шеи.
Таким образом, достигнуто максимальное включение в тренировочный процесс всех основных групп мышц человека, достаточная мягкость и бесшумность работы кресла-тренажера, при прочной и надежной конструкции в целом. В связи с более высокими механическими и температурными нагрузками для изготовления сиденья, спинки и подголовника кресла предложено использование прочного, вентилируемого материала с антистатическими свойствами.
В электрической схеме использованы безопасные для человека напряжения, максимальным является 12 V для привода массажного модуля, расположенного в сиденье и спинке варианта кресла, в максимальной комплектации. Питание коммутатора, либо от порта USB, через специальный кабель, либо от заряжаемых аккумуляторов при передаче сигналов через инфракрасный порт или радиоканал. Подзаряд батарей происходит от
миниатюрного генератора, приводимого в действие ножным нагрузочным узлом или подключением сетевого адаптера.
Кресло-тренажер (Фиг.7) для междугородного транспорта, автомобилей и авиалайнеров в связи с повышенными требованиями безопасности отличается тем, что имеет увеличенную прочность каркаса и устойчивое, неподвижное крепление к полу. Нагрузочные узлы 15, 14 в нерабочем состоянии задвигаются под сиденье по направляющим с электроприводом. Подвижные рукоятки в нерабочем положении поворачиваются вниз, чтобы не мешать посадке и выходе с кресла Спинка и сиденье имеют массажные вставки с электроприводом. Микрокомпьютер подключается к монитору 38, вмонтированному в спинку впереди стоящего кресла, что позволяет чередовать занятия физическими упражнениями с просмотром видеофильмов и ТВ программ. Для компенсации энергозатрат на работу кресла-тренажера все закрепленные нагрузочные узлы, вместо гидравлических и пневматических цилиндров снабжены компактными генераторами, создающими нагрузку для мышц пассажира и дополнительную электроэнергию, направляемую в энергосистему транспортного средства.