專利名稱：觸覺運動墊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種運動墊(exercise mat)，以及操作該墊的方法；更特別地，涉及一種包括可控致動器的觸覺運動墊(tactile exercise mat)。
背景技術(shù)：
人們普遍認(rèn)為，運動對健康和幸福有著積極的影響。然而，盡管有許多運動工具和設(shè)施可用，世界各地的許多人還是不能夠達(dá)到建議的維持良好身體健康水平的運動程度。 事實上，許多人不能準(zhǔn)確的知道該如何運動、做什么運動、以何種順序做這些運動是最佳的、重復(fù)多少次是有效的、需要以多快的速度來重復(fù)，等等。目前幾種在運動期間獲得指導(dǎo)和反饋的解決方案是可用的。一種方法是聘請私人教練，這可能不是最具成本效益的和靈活的解決方案。另一種方法是使用一種在運動時借助于視頻和/或音頻手段指導(dǎo)用戶的系統(tǒng)。示例是Wii Fit (使用視頻和音頻手段)和 NextFitness (只使用音頻手段)。只使用視頻手段的系統(tǒng)的弊端是用戶需要盯著屏幕，這取決于屏幕的位置，并可能導(dǎo)致對于許多運動來說不希望的身體姿勢。例如，俯臥撐運動應(yīng)該是用戶的頭部面向地面來完成；然而，當(dāng)使用壁掛式顯示屏?xí)r，用戶必須抬起頭。相反，只使用音頻手段的系統(tǒng)的弊端是用戶必須將聽到的指示轉(zhuǎn)換為具體身體部位的運動?；谝纛l的系統(tǒng)的其他弊端還有，附近的其他人會被打擾或者用戶必須要戴耳機。US2008/0096183公開了一種運動墊，在其表面具有視覺顯示，其借助圖解(例如， 圖像)手段為用戶提供視覺指示來幫助用戶執(zhí)行運動。然而，該方法也落入了前文提到的運動弊端，在運動中用戶沒有面向訓(xùn)練墊并因此不能恰當(dāng)?shù)刈裾掌渖咸峁┑闹甘?。因此，需要一種解決方案，其能夠避免這些缺點，而仍能夠在整個運動過程中為用戶提供指導(dǎo)而無需外部幫助。
發(fā)明概要本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)在本領(lǐng)域需要一種通用的解決方案，其在一方面，相對于可以執(zhí)行的運動類型的使用上來說是通用的，另一方面，以與運動一起工作的方式為用戶提供指導(dǎo)。本發(fā)明通過提供了以下方面來滿足了上述需求，第一方面，一種觸覺運動墊，其包括多個分布于其中的致動器，以及適于控制所述多個致動器的控制器，其中該控制器訪問為一個或多個用戶限定運動配置的預(yù)定致動器配置，并且其中多個致動器中的一個或多個致動器根據(jù)預(yù)定致動器配置被控制。根據(jù)本發(fā)明的觸覺運動墊通過使用分布于其中的致動器布置將觸覺刺激功能加入傳統(tǒng)運動墊中。該功能在整個運動過程中為用戶提供指導(dǎo)而無需任何外部幫助。此外， 以一種方式提供該指導(dǎo)，所述方式下用戶無需將其頭部或身體其他部分放置于可能削弱運動性能的位置。在一個有利的實施例中，所述觸覺運動墊還包括分布于其中并可通信地連接至控制器的一個或多個傳感器(例如，壓力傳感器)。這樣的傳感器能夠獲得有用信息(例如， 使用墊的一個或多個用戶的數(shù)量、尺寸以及位置)，其能夠被用于相應(yīng)地調(diào)整觸覺刺激，以及連同提供有關(guān)運動的進(jìn)度和總電導(dǎo)的反饋。有利地，觸覺運動墊還包括一個或多個發(fā)光元件(例如，LED)。發(fā)光元件為用戶提供視覺反饋，以告知他們例如運動正確執(zhí)行的百分比。在另一方面，本發(fā)明還涉及一種操作根據(jù)本發(fā)明的第一方面的觸覺運動墊的方法，其中運動配置使運動墊的一個區(qū)域與用戶的一個身體部位相關(guān)聯(lián)，并且其中根據(jù)運動配置通過激發(fā)與身體部位相關(guān)聯(lián)的運動墊的區(qū)域內(nèi)的致動器來對運動墊進(jìn)行操作。


本發(fā)明的實施例將僅通過示例并參照附圖來描述，其中圖1是觸覺運動墊的示意圖。圖2A-2C示出了三種運動示例；圖3A-3C是與不同的運動相關(guān)聯(lián)的致動器配置的示意圖；以及圖4是解釋操作觸覺運動墊的實施例的流程圖。具體實施例描述觸覺運動墊的實施例將在下文中披露。圖1示出了觸覺運動墊1，其包括分布于其中的多個致動器2?？刂破?未示出)適于通過訪問預(yù)定致動器配置控制多個致動器，該預(yù)定致動器配置源自運動配置。運動配置使墊上的一個區(qū)域與用戶的一個身體部位相關(guān)聯(lián)，用戶身體部位能夠根據(jù)所執(zhí)行的運動、 以及這種活動的時間來移動或者保持于墊上。根據(jù)運動配置通過激發(fā)與移動或保持于墊上的身體部位相關(guān)聯(lián)的墊的區(qū)域內(nèi)的致動器來操作該觸覺運動墊。致動器不需要是持續(xù)激活的，但能夠根據(jù)運動節(jié)奏被激發(fā)(activated)。因此該觸覺運動墊在整個運動過程中通過觸覺指示為用戶提供指導(dǎo)，而無需外部幫助或大量經(jīng)驗。實際上，由于墊產(chǎn)生的觸覺刺激，用戶能夠感覺到他該做什么。使用觸覺刺激尤其有利于，但不限制于，那些在運動期間用戶沒有盯著運動墊、或者不能方便地檢查某身體部位(例如，下背部)是否接觸到墊的運動。圖1還示意了傳感器3和發(fā)光元件4 ；這些將在下文中進(jìn)一步說明。圖2描述了用戶執(zhí)行三種運動配置，分別為“卷體”(crunch)(圖2A)、“肩橋” (shoulder bridge)(圖2B)以及“超人” (superman)(圖2C)。盡管只示出了這三種示例，并作為后文的參照，該選擇決不是用來限制本發(fā)明的范圍，而實際上許多其他類型的運動也是能夠預(yù)料到的(例如，傳統(tǒng)的仰臥起坐、躺下仰臥膝關(guān)節(jié)彎曲或伸直的抬腿、懸垂舉腿、骨盆傾斜、使用腹部起坐機的運動，等)。為此，包括兩個或多個用戶的運動(例如，兩個人躺在墊的相對側(cè)，每人都進(jìn)行所述“卷體”，以及在每次重復(fù)過程中傳遞給對方一個加重的球，等)也應(yīng)該被考慮為本發(fā)明的范圍之內(nèi)。對于執(zhí)行圖2A的運動(“卷體”)的用戶，運動配置應(yīng)該反映并傳達(dá)給用戶以保持背部和足部位于墊上，而抬起頭部和肩部。尤其是，在每次重復(fù)結(jié)束時，肩部應(yīng)?？坑趬|上。因此，在示范性實施例中，運動配置能夠規(guī)定用戶的頭部和肩部區(qū)域的致動器行可以被激發(fā)，例如，由附圖標(biāo)記6(見附圖3A)指示的三行。由于頭部在整個設(shè)置期間應(yīng)當(dāng)抬離墊， 頭部區(qū)域的致動器可以持續(xù)激活。然而，由于在每次重復(fù)結(jié)束時肩部應(yīng)?？坑趬|上，肩部區(qū)域30的致動器可以僅在每次重復(fù)開始時激活；為了提示用戶應(yīng)當(dāng)將肩部移回墊，位于其他區(qū)域(例如，下背部31)的致動器可以產(chǎn)生短暫的刺激。因此，一個關(guān)于“蜷縮”(圖3A)的簡化的示范性運動配置會規(guī)定-激發(fā)附圖標(biāo)記6標(biāo)記的三行；-短暫地激發(fā)附圖標(biāo)記30標(biāo)記的行(抬起肩部)；-等待規(guī)定時間；-短暫地激發(fā)附圖標(biāo)記31標(biāo)記的行(回落肩部)；-等待規(guī)定時間；-重復(fù)步驟b)-e)，直到完成重復(fù)次數(shù)；以及-解除激活(Deactivate)附圖標(biāo)記6標(biāo)記的三行；在與圖2B所示的運動(“橋”)相關(guān)的運動配置的示例中，用戶需要將頭部、肩部以及足部保持在墊上，而抬起背部。因此，用戶背部區(qū)域的致動器行7可被激發(fā)(參見圖 3B)。最后，在與圖2C所示的運動(“超人”)相關(guān)的運動配置的示例中，用戶需要將腹部保持在墊上，而抬起身體其他部分。因此，用戶那些區(qū)域的致動器行8和9可被激發(fā)(參見圖 3C)。顯然，其他激活配置是可能的，其中，例如，用戶可以將被刺激的身體部位保持在觸覺運動墊1上，而不是使其移動。在使用狀態(tài)下，控制器可根據(jù)運動配置以及它們相應(yīng)的致動器配置編程。在一個實施例中，控制器可包括存儲裝置(例如，一個小的存儲芯片)，其將這些預(yù)定的致動器配置存儲于數(shù)據(jù)庫中。在另一個實施例中，控制器可從互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器上訪問所述配置，在互聯(lián)網(wǎng)上也可以下載可能的更新。用戶可以經(jīng)由控制器(例如，手動地、用聲音，等)選擇給定的運動配置，控制器在實施例中可以與觸覺運動墊1結(jié)合為一個整體或者能夠被分開但通過有線或無線地連接至墊。在后一種方式中，控制器能夠通過采用任意適合帶寬的任意適合類型的有線或無線媒介的方法與觸覺運動墊1通信。特別適合于本發(fā)明的致動器的示例是扁平型外心質(zhì)量旋轉(zhuǎn)電動機，它們質(zhì)量輕、 薄且便宜。然而，與觸覺運動墊1兼容的任何其他類型的致動器都能夠被使用，例如質(zhì)量偏心振動電動機(EMC)、加熱器(例如，電阻元件)、制冷器(例如，珀耳帖元件)、電活性聚合物、經(jīng)皮電神經(jīng)刺激(TENS)、壓電致動器、形狀記憶合金，等。在一個實施例中，觸覺運動墊1還包括分布于其中的一個或多個傳感器3 (參見圖 1)，其適于監(jiān)測運動的執(zhí)行，諸如完成的重復(fù)次數(shù)。該一個或多個傳感器與控制器通信連接，控制器適于將它們的讀出與預(yù)定的致動器配置作比較。這樣的比較結(jié)果可能是差異測量，其被輸出給用戶，以提供正確執(zhí)行運動比例的反饋。例如，當(dāng)運動已被正確執(zhí)行100% 時，所有致動器可以都被短暫地激發(fā)(一起，或逐漸地由足部開始至頭部結(jié)束)；當(dāng)運動已被正確完成50%時，而只是一半的致動器被短暫(briefly)激發(fā)。在另一個實施例中，該一個或多個傳感器3適于確定觸覺運動墊1上的一個或多個用戶的數(shù)量、位置和尺寸，并輸入這些信息至控制器從而基于此控制所述多個致動器2、 6、7、8、9?；旧希撘粋€或多個傳感器可用于測定墊上與用戶接觸的區(qū)域。它們可用于， 例如，確定躺在或坐在墊上的用戶的數(shù)量、他們的位置以及尺寸(例如，對于矮的人，相比高的人而言足部和頭部區(qū)域?qū)舜烁涌拷?。這些信息可以輸入控制器從而響應(yīng)于探測到的一個或多個用戶的數(shù)量、位置以及尺寸控制所述多個致動器。
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在其他實施例中，該一個或多個傳感器3沒被包含在所述觸覺運動墊1中，而是附接至執(zhí)行運動的用戶的身體部位；例如可以是這樣的方式，一個用戶在執(zhí)行蜷縮運動時將傳感器(例如，加速計)附接于他的手腕上或其他身體部位，在這種情況中來自該傳感器的加速度數(shù)據(jù)提供了關(guān)于重復(fù)完成次數(shù)的信息。傳感器的例子有壓力傳感器、光傳感器、加速計、接近傳感器、力傳感器(例如，壓電聚合物、陶瓷應(yīng)變計，等)、力和位置感應(yīng)電阻器、熱電物質(zhì)、被動式紅外傳感器、二進(jìn)制 “開/關(guān)”傳感器，等。尤其是，落在本發(fā)明范圍內(nèi)的符合應(yīng)用范圍的接近傳感器是光學(xué)傳感器、電容傳感器、電感傳感器以及紅外反射傳感器。在一個實施例中，觸覺運動墊1還包括發(fā)光元件4 (例如，LED)(參見圖1)，其提供了視覺指導(dǎo)和反饋(例如，上述的差異測量可以光條紋的形式輸出而不是觸覺刺激)；這特別有利于，但不限定于，在運動期間用戶面向墊的運動(參見圖2C)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以意識到除圖1中所示外的各種其他配置(在形狀、位置方面，等)都可以用于發(fā)光元件。作為示例，發(fā)光元件可以為顯示領(lǐng)域的形式，例如撓性顯示器，其可以合并入墊中。在既包括傳感器又包括發(fā)光元件的觸覺運動墊的實施例中，還可以提供額外的功能。例如，一個或多個傳感器3能夠用于測定用戶的肩部寬度；后來，當(dāng)用戶需要執(zhí)行運動時，手部應(yīng)當(dāng)以肩部寬度放在墊上，光圖像可以指示他應(yīng)該把他的手部放在什么位置。因此，所述觸覺運動墊為用戶提供接收指導(dǎo)和反饋的豐富且自然的方式。通常，所有適合類型的用戶可感測反饋(例如，觸覺、視覺、聽覺，等)都可以設(shè)想并結(jié)合于本發(fā)明中。此外，如果控制與屏幕聯(lián)合，信息可以全部在屏幕上顯示。在一個實施例中，觸覺運動墊1中的電路可以是柔性電路，從而墊可以是撓性的， 并且墊可被卷起或展開，因此能夠更加容易且更加便利地保存和運輸。觸覺運動墊1可以由任何適合的材料制成，例如橡膠和泡沫。盡管圖1所示的觸覺運動墊1在形狀是長方形的，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該意識到各種其他形狀也是可用的(例如，多面體、方形、圓形、半圓形、橢圓形，等)。觸覺運動墊1可以具有任何適合的尺寸。例如，如果用于進(jìn)行伸展運動，它可以是任意用戶可以舒服地坐在或躺在上面的尺寸。在實施例中，本發(fā)明還可以是可同時由多于一個用戶使用的尺寸，例如，在一個健身中心的運動課期間。觸覺運動墊1可在水平表面上(例如，地板)、傾斜表面上(例如，運動腹部的長凳)、在其支撐結(jié)構(gòu)的不同部分呈現(xiàn)不同傾斜角度的表面上(例如，椅子)、彎曲表面上等使用。如果需要，可以為墊提供一個或多個附接裝置，諸如鉤或夾具，其允許該裝置被固定到垂直表面(例如，門)上。最后，本發(fā)明也可以合并入另一物件中，例如訓(xùn)練臺、床，等。觸覺運動墊1可以提供以圖像，例如人體5的程式化的表征(參見圖3)，以便于用戶相對于墊表面的定向。觸覺運動墊1可由任意合適的能量源供能，諸如電池系統(tǒng)(例如，內(nèi)部/外部的一個或多個電池組)、插座(例如，墻壁插座、車載點煙器插座，等)、太陽能電池、小發(fā)電機，等寸。盡管這里描述的本發(fā)明可為一個或多個用戶提供執(zhí)行一種運動或各種運動的所有需要的指令，而無需外部幫助，但可使用媒體組件(例如，VHS、⑶、DVD、藍(lán)光光盤，等)結(jié)合到所述墊中以進(jìn)一步增強用戶的體驗。
圖4示出了解釋操作觸覺運動墊的實施例的流程圖10，其中運動配置使運動墊上的一個區(qū)域與用戶的一個身體部位相關(guān)聯(lián)，并且其中根據(jù)運動配置通過激發(fā)與身體部位相關(guān)聯(lián)的觸覺運動墊的區(qū)域內(nèi)的致動器來操作觸覺運動墊。圖4示出了觸覺運動墊還包括一個或多個傳感器的情形。運行觸覺運動墊的一個示范性執(zhí)行可包括如下步驟40 開女臺11 加載當(dāng)前運動的運動配置；該運動配置定義了用于該運動的致動器模式和傳感器模式；12 在整個運動12期間，激發(fā)應(yīng)當(dāng)保持抬起的致動器；13 激發(fā)對應(yīng)于在一次重復(fù)期間應(yīng)當(dāng)上下運動的身體部位的致動器；14 等待，直到傳感器探測到向上運動；15 解除激活對應(yīng)于在一個重復(fù)期間應(yīng)當(dāng)上下運動的身體部位的致動器；16 等待，直到傳感器探測到向下運動；17 檢查用戶是否需要完成更多的重復(fù)；如果是18，再次從13開始；19 解除激活致動器；20 檢查用戶是否需要完成更多的運動；如果是21，再次從11開始；41 結(jié)束。本發(fā)明可以以任何適合的形式執(zhí)行，包括硬件、軟件、固件或它們的任意組合。本發(fā)明或本發(fā)明的一些特征可以實現(xiàn)為運行于一個或多個數(shù)據(jù)處理器和/或數(shù)字信號處理器上的計算機軟件。本發(fā)明的實施例的元件和組件可以以任何合適的方式被物理地、功能地以及邏輯地實現(xiàn)。實際上，該功能可以實現(xiàn)在一個單元、多個單元中或?qū)崿F(xiàn)為其他功能單元的一部分。因此，本發(fā)明可以在一個單元內(nèi)實現(xiàn)，或者物理地和功能地分布于不同單元和處理器之間。盡管本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合具體實施例進(jìn)行了描述，它并不是要限于這里所提出的具體方式。相反，本發(fā)明的范圍只由所附權(quán)利要求書限定。在權(quán)利要求書中，術(shù)語“包括”不排除其他元件或步驟的存在。此外，盡管單獨的特征可能包括于不同的權(quán)利要求中，它們也可能被有利地結(jié)合，并且不同權(quán)利要求中所包含的內(nèi)容并不意味著這些特征的組合是不可行的和/或有不是有益的。此外，單數(shù)提及并不排除多個。因此，提及“一個”(a/an)、“第一”、 “第二”等不排除多個。此外，權(quán)利要求中的參考標(biāo)記不被解釋為限制范圍。
權(quán)利要求
1.一種觸覺運動墊(1)，包括分布于其中的多個致動器0)，以及適于控制所述多個致動器的控制器，其中所述控制器訪問為一個或多個用戶限定了運動配置的預(yù)定致動器配置，并且其中所述多個致動器中的一個或多個致動器根據(jù)預(yù)定致動器配置被控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸覺運動墊(1)，還包括分布于其中并與所述控制器通信連接的一個或多個傳感器(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸覺運動墊(1)，其中所述控制器通信連接至附接于運動墊的用戶的一個或多個傳感器，其中所述一個或多個傳感器，在使用時，適于探測用戶的運動。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的觸覺運動墊(1)，其中所述控制器還適合于將所述一個或多個傳感器(3)的讀數(shù)與預(yù)定致動器配置進(jìn)行比較。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的觸覺運動墊(1)，其中所述一個或多個傳感器C3)適于測定一個或多個用戶的數(shù)量、尺寸或位置，并輸入這些信息至控制器從而據(jù)此來控制所述多個致動器(2、6、7、8、9、30、31)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的觸覺運動墊(1)，其中所述一個或多個傳感器C3)是壓力傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的觸覺運動墊(1)，其中所述一個或多個傳感器C3)是光傳感ο
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸覺運動墊(1)，還包括一個或多個發(fā)光元件G)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的觸覺運動墊(1)，其中所述墊中的電路是柔性電路。
10.一種操作觸覺運動墊(1)的方法，所述觸覺運動墊包括分布于其中的多個致動器( ，以及適于控制所述多個致動器的控制器，其中所述控制器訪問為一個或多個用戶限定了運動配置的預(yù)定致動器配置，并且其中所述多個致動器中的一個或多個根據(jù)預(yù)定致動器配置被控制；以及其中所述運動配置使觸覺運動墊上的一個區(qū)域與用戶的一個身體部位相關(guān)聯(lián)，并且其中根據(jù)所述運動配置(12、1；3)通過激發(fā)與身體部位相關(guān)聯(lián)的觸覺運動墊的區(qū)域內(nèi)的致動器來操作所述觸覺運動墊。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述觸覺運動墊(1)還包括一個或多個傳感器 (3)，并且其中該方法還包括將所述一個或多個傳感器的讀數(shù)與預(yù)定致動器配置(14、16) 相比較，從而產(chǎn)生差異測量，并將該差異測量輸出至用戶。
12.—種計算機程序產(chǎn)品，適于當(dāng)在計算機上運行時執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種觸覺運動墊(1)及操作它的方法。所述觸覺運動墊包括分布于其中的多個致動器(2、6、7、8、9、30、31)，以及適于控制所述多個致動器的控制器。所述控制器適于訪問限定了運動配置的預(yù)定致動器配置，并根據(jù)預(yù)定致動器配置控制所述致動器。在一個有利的實施例中，所述控制器通信連接至一個或多個傳感器，用于感測用戶的實際運動。
文檔編號A63B71/06GK102481227SQ201080022101
公開日2012年5月30日 申請日期2010年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月19日
發(fā)明者W·J·J·施圖特 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司