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TWI587892B - 運動機台 - Google Patents

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TWI587892B
TWI587892B TW105101977A TW105101977A TWI587892B TW I587892 B TWI587892 B TW I587892B TW 105101977 A TW105101977 A TW 105101977A TW 105101977 A TW105101977 A TW 105101977A TW I587892 B TWI587892 B TW I587892B
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黃鉉富
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岱宇國際股份有限公司
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Description

運動機台
本發明係關於一種運動機台，特別是一種可自動控制的跑步機。
由於生活忙碌，現代人普遍缺乏運動。而跑步因為簡單、有效率，成為許多人選擇的運動。
習知跑步機，例如台灣專利I468200，揭露一種復健跑步機，主要是在跑步帶的兩側設置多個步伐感測器，當患者通過跑步帶的運轉來進行康復運動時，步伐感測器會感應到患者的腳步而產生一啟動信號及一停止信號至控制台，控制台便會根據此啟動信號及停止信號來控制跑步帶啟動及停止運轉，如此的重複操作即能有效達到康復的功效。
然而，為了偵測使用者腳的位置，必須在跑步帶的兩側安裝多組紅外線感測器。若要獲得使用者腳的精確位置，紅外線感測器的數量必須足夠多。安裝多組紅外線感測器並不容易，且價格昂貴。另外，使用者容易不小心踩到紅外線感測器，或者，紅外線感測器可能被跑步引起的震動而損壞。
本發明係關於一種運動機台，特別是一種可自動控制的跑步機。
根據本發明一實施例，一種運動機台包含一跑步帶、二識別背景、至少一影像擷取單元，以及至少一處理單元。該跑步帶供一使用者在上方走路或跑步。該二識別背景分別設置於該跑步帶兩側。該至少一影像擷取單元係對應該跑步帶並與所述識別背景設置於該運動機台，用以擷取該使用者遮蔽各該識別背景之影像。該處理單元連接該影像擷取單元，用以分析該影像擷取單元所擷取之影像，以獲得該使用者的位置變化，並根據該使用者的位置變化控制該跑步機。
在一實施例，該處理單元根據該影像擷取單元所擷取的該些影像的畫素的灰階值變化，以獲得該使用者的雙腳的位置與變化。
在一實施例，其中每個該識別背景係一或多個光源。
在一實施例，其中每個該識別背景係一反光條。
在一實施例，該運動機台更包含至少二光源，該二光源分別對應一個該反光條，以分別發射光至對應的該反光條。
在一實施例，該跑步帶供使用者跑步或走路的部分包含一加速區域，一不變區域，以及一減速區域，若一固定時間內該使用者的雙腳超過一比例位於該加速區域，則增加該跑步帶的轉速；若一固定時間內該使用者的雙腳超過一比例位於該不變區域，則跑步帶的轉速不變；若一固定時間內該使用者的雙腳超過一比例位於該減速區域，則減少該跑步帶的轉速。
在一實施例，該跑步帶供使用者跑步或走路的部分包含一坡度增加區域以及一坡度減少區域；若一固定時間內該使用者的雙腳超過一比例位於該坡度增加區域，則增加該跑步帶的坡度；若一固定時間內該使用者的雙腳超過一比例位於該坡度減少區域，則減少該跑步帶的坡度。
根據本發明另一實施例，一種運動機台包含一跑步帶、一識別背景、至少一影像擷取單元，以及一處理單元。該跑步帶供一使用者在上方走路或跑步。該識別背景設置於該跑步帶上。該至少一影像擷取單元係對應該跑步帶並與該識別背景設置於該運動機台，用以擷取該使用者遮蔽該識別背景之影像。該處理單元連接該影像擷取單元，用以分析該影像擷取單元所擷取之影像，以獲得該使用者的位置變化，並根據該使用者的位置變化控制該跑步機。
以下將詳述本案的各實施例，並配合圖式作為例示。在一些實施例中，圖中顯示的範例可依照比例，但在其他實施例中，不需要按照比例。在一些實施例中，相同或相似的元件符號可代表相同、相似，或類比的元件及/或元素，但在某些實施例中，也可以表示不同的元件。在一些實施例中，描述方向的名詞，例如上、下、左、右、往上、往下、超過、上方、下方、後面、前面等可根據字面意義解釋，但在其他實施例中，也可以不根據字面意義解釋。此外，為了清楚表示本發明的某些元件，圖示中可能省略部分元件。在說明書的描述中，為了使讀者對本發明有較完整的瞭解，提供了許多特定細節；然而，本發明可能在省略部分或全部這些特定細節的前提下，仍可實施。
本發明提出一種全新的偵測結構與方法。根據本發明一實施例，本發明提供一種運動機台，其包含一或多個影像擷取單元，其中每個影像擷取單元可持續擷取包含使用者的複數影像，透過即時分析該些影像，取得使用者的一身體部位，例如腳的位置與其變化等資訊。並根據所分析的資訊，以控制運動機台，及/或取得使用者的的一或多個參數。
圖1和圖2為立體圖，顯示根據本發明一較佳實施例的運動機台1。在本較佳實施例，運動機台1為跑步機1。
參見圖1和圖2， 跑步機1具有一跑步帶10供使用者在上方走路或跑步。在跑步機1的適當位置，例如跑步帶10上或跑步帶10的兩側，各設有一識別背景12。在本實施例，兩飾條15分別位於跑步帶10的兩側，而識別背景12設置於飾條15面向跑步帶10的一側，但不限於此。在另一實施例，兩識別背景12分別設置於跑步帶10兩長邊的邊緣上。此外，在跑步機1的適當位置，例如兩個立管13的適當處，各設置一影像擷取單元14，其中每個影像擷取單元14可接收來自相對側(另一側)的識別背景12的光線，並連續擷取包含識別背景12的影像，例如複數張照片。
在本較佳實施例中，影像擷取單元14包含互補式金屬氧化物半導體(CMOS，Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 影像感測器。在本發明另一實施例，影像擷取單元14包含感電荷耦合元件(CCD，Charge-coupled Device)。
在本較佳實施例，識別背景12是一反光條12，可將室內光線或自然光(太陽光)等光線反射至相對側的影像擷取單元14。
在本發明另一實施例，每個識別背景12可以是一或多個光源12，例如，每個識別背景12可包含一或多個發光二極體。
圖3顯示根據本發明另一實施例的運動機台1，例如跑步機1。參見圖3，在本實施例，跑步機1還包含至少兩個光源16，分別設置於每個影像擷取單元14附近。該兩個光源16可分別發出光至位於相對側對應的反光條12，而對應的反光條12將光線反射至對應的影像擷取單元14。在一實施例中，該兩個光源16的啟動是由使用者啟動。在本發明另一實施例，跑步機1具有一感光元件(未圖示)，用以偵測使用環境的光線亮度，當跑步機1使用環境的光線亮度不足，則自動啟動兩個光源16。值得注意的是，兩個光源16也可以設置於跑步機的其他位置。
根據本發明實施例，兩個影像擷取單元14可持續擷取影像，例如，每個影像擷取單元14每秒鐘可擷取兩百張照片。根據本發明實施例，所擷取的影像被傳送至一處理單元(未圖示)，以進行分析。
其中，所擷取的每張影像或照片是由許多畫素(pixel)構成。而識別背景12以及影像擷取單元14的位置為固定。使用者的腳，會阻擋來自識別背景12的光線進入影像擷取單元14，使得所擷取的連續照片，產生不同的變化，例如，畫素灰階值的變化。跑步機1具有一處理單元(未圖示)，該處理單元分析這些照片，可得知使用者腳的精確位置與變化。
在本發明一個實施例，跑步帶10被分成若干個區域，而跑步機1的處理單元分析兩個影像擷取單元14所擷取的照片，以決定使用者的左右腳位於哪一個區域。
圖4是一示意圖，顯示根據本發明較佳實施例的運動機台1，例如跑步機1。在本實施例，跑步帶10供使用者操作的部分，被分成A、B、C三個區域。處理單元分析一固定時間內，例如兩秒鐘內，兩個影像擷取單元14所擷取的照片，以決定使用者的腳位在哪個區域。並可根據判斷的結果，自動控制跑步機1。
圖5、6、7為照片，顯示根據本發明較佳實施例跑步機1的某個影像擷取單元14所擷取的照片。其中，圖5顯示使用者並未站在跑步帶10上，因此照片可看到完整的一條識別背景12。圖6顯示當使用者的某隻腳站在B區域的情形，其中識別背景12通過B區域的光線，被使用者的腳所遮擋，造成照片中對應B區域的畫素的一性質，例如灰階值被改變。圖7顯示當使用者的某隻腳站在C區域的情形，其中識別背景12通過C區域的光線，被使用者的腳所遮擋，造成照片中對應C區域的畫素的一性質，例如灰階值被改變。因此，根據兩個影像擷取單元14所擷取的照片，處理單元可判斷一固定時間內，使用者的兩隻腳大部分(例如超過50%)位於哪一個區域。此外，在本實施例，如果某一識別背景12同時被使用者的左右腳所遮蔽，使得照片上顯示兩個遮蔽區塊，在進行分析時，以靠近跑步台前方的被遮蔽區塊為主，而忽略靠近跑步台後方的被遮蔽區塊。在另一實施例，如果某一識別背景12同時被使用者的左右腳所遮蔽，使得照片上顯示兩個遮蔽區塊，在進行分析時，以靠近跑步台後方的被遮蔽區塊為主，而忽略靠近跑步台前方的被遮蔽區塊。
參見圖4，處理單元可根據分析的結果，對運動機台進行控制。例如，如果使用者的雙腳，於一固定時間內大部分位於A區域，則處理單元可增加跑步帶的轉速。如果使用者的雙腳，於一固定時間內大部分位於B區域，則不進行任何調整。如果使用者的雙腳，於一固定時間內大部分位於C區域，則處理單元可減少跑步帶的轉速。轉速的調整，是透過一驅動裝置(未圖示)進行。根據本發明實施例，A、B、C區域可分別定義為加速區域、不變區域，以及減速區域。在本發明另一實施例中，區域的數量不限於三個。
參見圖4，根據本發明實施例，A、B、C三區域的範圍，可以是預先決定，但也可以由使用者自行輸入。例如，若跑步帶10供使用者操作的長度為120 cm，則可預先決定A、B、C三區域的長度分別為30cm、50cm、40cm。或者，使用者可變更設定，改變各區域的長度，例如，將A、B、C三區域分別改為35cm、50cm、35cm。
圖8顯示根據本發明另一實施例的運動機台1，本實施例的運動機台1，例如跑步機1，更包含一揚升裝置(未圖示)，其可調整跑步帶10的坡度。此外，跑步帶10供使用者操作的部分，包含一坡度增加區域以及一坡度減少區域，例如圖示中的R與L區域。在一實施例，若使用者在一固定時間內，雙腳超過一比例(例如50%)位於坡度增加區域R，則增加跑步帶的坡度；若使用者在一固定時間內，雙腳超過一比例(例如50%)位於坡度減少區域L，則減少跑步帶的坡度。由於使用者往右或往左移動，會改變所遮蔽光線的角度，從而可判斷使用者的雙腳位於哪一個區域。圖9顯示圖8跑步機1的一種操作範例。例如，如果使用者往區域R移動，則右邊影像擷取單元14所拍攝的影像，其識別背景12被使用者遮蔽的區域，會比左邊影像擷取單元14所拍攝的影像的識別背景12被使用者遮蔽的區域來得更後面。同理，如果使用者往區域L移動，則右邊影像擷取單元14所拍攝的影像，其識別背景12被使用者遮蔽的區域，會比左邊影像擷取單元14所拍攝的影像的識別背景12被使用者遮蔽的區域來得更前面。因此，若持續一段時間內，例如5秒內，左右影像擷取單元14所拍攝影像的遮蔽區域，其前後位置的差異達到識別背景12的長度的一比例以上，例如10%以上，或5%至40%，則判斷使用者往區域R或區域L移動。在本發明另一實施例，坡度增加區域R以及坡度減少區域L的位置可以互換。
圖10為示意圖，顯示根據本發明第二實施例的運動機台2，例如跑步機2。本實施例與先前實施例的不同處在於影像擷取單元14的位置。在本實施例，兩個識別背景12，例如反光條12或光源12，分別被設置於跑步帶10的兩側，而兩個影像擷取單元14，可設置於靠近位於跑步帶10前方的中間區域，例如飾蓋17的中心附近，以擷取相對側識別背景12的影像。圖中亦顯示兩個影像擷取單元14所擷取的示意影像。根據本實施例，影像擷取單元14所擷取的影像中，反光條12僅會出現由使用者左腳或右腳所形成的一個遮蔽區域，不會出現兩個遮蔽區域。
圖11為示意圖，顯示根據本發明另一實施例的運動機台3，例如跑步機3。本實施例與先前實施例的不同處在於影像擷取單元14的數量僅為一個。在本實施例，兩個識別背景12，例如反光條12或光源12，分別被設置於跑步帶10的兩側，而一個置中影像擷取單元14，可設置於靠近位於跑步機1前方飾蓋17上，以同時擷取兩個識別背景12的影像。圖中亦顯示影像擷取單元14所擷取的示意影像。根據本實施例的設置，影像擷取單元14所擷取的影像中，兩側反光條12僅會出現由使用者左腳或右腳所形成的一個遮蔽區域，不會出現兩個遮蔽區域。
圖12為示意圖，顯示根據本發明另一實施例的運動機台4，例如跑步機4。本實施例與先前實施例的不同處在於識別背景12的數量僅為一個。在本實施例，一個識別背景12，例如反光條12或光源12，被設置於跑步帶上的中間區域，而兩個影像擷取單元14，可設置於靠近位於跑步機1前方的左右兩側，以分別擷取識別背景12的影像。圖中亦顯示兩個影像擷取單元14所擷取的示意影像。根據本實施例的設置，影像擷取單元14所擷取的影像中，兩側反光條12僅會出現由使用者左腳或右腳所形成的一個遮蔽區域，不會出現兩個遮蔽區域。
相較於習知技術，本發明提供的運動機台，例如跑步機，提高了分析精確性與可靠性、並增加操作的變化，且降低製作成本。
本說明書所揭露的每個/全部實施例，本領域熟悉技藝人士可據此做各種修飾、變化、結合、交換、省略、替代、相等變化，只要不會互斥者，皆屬於本發明的概念，屬於本發明的範圍。可對應或與本案所述實施例特徵相關的結構或方法，及/或發明人或受讓人任何申請中、放棄，或已核准的申請案，皆併入本文，視為本案說明書的一部分。所併入的部分，包含其對應、相關及其修飾的部分或全部，(1)可操作的及/或可建構的(2)根據熟悉本領域技藝人士修飾成可操作的及/或可建構的(3)實施/製造/使用或結合本案說明書、本案相關申請案，以及根據熟悉本領域技藝人士的常識和判斷的任何部分。
除非特別說明，一些條件句或字詞，例如「可以(can)」、「可能(could)」、「也許(might)」，或「可(may)」，通常是試圖表達本案實施例具有，但是也可以解釋成可能不需要的特徵、元件，或步驟。在其他實施例中，這些特徵、元件，或步驟可能是不需要的。
本文前述的文件，其內容皆併入本文，視為本案說明書的一部分。本發明提供的實施例，僅作為例示，不是用於限制本發明的範圍。本發明所提到的特徵或其他特徵包含方法步驟與技術，可與相關申請案所述的特徵或結構做任何結合或變更，部分的或全部的，其可視為本案不等的、分開的、不可替代的實施例。本發明所揭露的特徵與方法其對應或相關者，包含可從文中導出不互斥者，以及熟悉本領域技藝人士所做修飾者，其部分或全部，可以是(1)可操作的及/或可建構的(2)根據熟悉本領域技藝人士的知識修飾成可操作的及/或可建構的(3)實施/製造/使用或結合本案說明書的任何部分，包含(I)本發明或相關結構與方法的任何一個或更多部分，及/或(II)本發明所述任何一或多個發明概念及其部分的內容的任何變更及/或組合，包含所述任何一或多個特徵或實施例的內容的任何變更及/或組合。
1‧‧‧運動機台/跑步機
2‧‧‧運動機台/跑步機
3‧‧‧運動機台/跑步機
4‧‧‧運動機台/跑步機
10‧‧‧跑步帶
12‧‧‧識別背景/反光條/光源
13‧‧‧立管
14‧‧‧影像擷取單元
15‧‧‧飾條
16‧‧‧光源
17‧‧‧飾蓋
A‧‧‧區域/加速區域
B‧‧‧區域/不變區域
C‧‧‧區域/減速區域
R‧‧‧區域/坡度增加區域
L‧‧‧區域/坡度減少區域
圖1為立體圖，顯示根據本發明第一(較佳)實施例的運動機台。 圖2為立體圖，顯示根據本發明較佳實施例的運動機台。 圖3為立體圖，顯示根據本發明另一實施例的運動機台。 圖4為立體圖，顯示根據本發明較佳實施例的運動機台。 圖5至圖7顯示根據本發明一實施例運動機台的一影像擷取單元所擷取的照片。 圖8為立體圖，顯示根據本發明較佳實施例的運動機台。 圖9為示意圖，顯示圖8運動機台的操作範例。 圖10為示意圖，顯示根據本發明第二實施例的運動機台。 圖11為示意圖，顯示根據本發明第三實施例的運動機台。 圖12為示意圖，顯示根據本發明第四實施例的運動機台。
1‧‧‧運動機台/跑步機
10‧‧‧跑步帶
12‧‧‧識別背景/反光條/光源
13‧‧‧立管
14‧‧‧影像擷取單元

Claims (13)

  1. 一種運動機台，包含：一跑步帶，供一使用者在上方走路或跑步；二識別背景，分別設置於該跑步帶兩側；至少一影像擷取單元，其係對應該跑步帶與所述識別背景設置於該運動機台，用以擷取該使用者遮蔽各該識別背景之影像；以及一處理單元，連接該影像擷取單元，用以分析該影像擷取單元所擷取之影像，該處理單元根據該影像擷取單元所擷取的該些影像的畫素的灰階值變化，以獲得該使用者的位置變化，並根據該使用者的位置變化控制該跑步帶。
  2. 如申請專利範圍第1項的運動機台，其中每個該識別背景係一或多個光源。
  3. 如申請專利範圍第1項的運動機台，其中每個該識別背景係一反光條。
  4. 如申請專利範圍第3項的運動機台，更包含至少二光源，該二光源分別對應一個該反光條，以分別發射光至對應的該反光條。
  5. 如申請專利範圍第1項的運動機台，其中該二識別背景分別位於該跑步帶之兩側長邊的邊緣上。
  6. 如申請專利範圍第1項的運動機台，更包含二飾條分別設置於該跑步帶兩側，而該二識別背景分別位於該二飾條的一側邊上。
  7. 如申請專利範圍第1項的運動機台，更包含二立管分別位於該跑步帶前方的兩側，該至少一影像擷取單元的數量為兩個，該二影像擷取單元分別設置於該二立管上，以分別擷取相對惻之該識別背景的影像。
  8. 如申請專利範圍第7項的運動機台，其中若所擷取的該識別背景的影像出現兩個遮蔽區域，則進行分析時，以較靠近該跑步帶前方的遮蔽區域為主。
  9. 如申請專利範圍第1項的運動機台，其中該至少一影像擷取單元的數量為兩個，該二影像擷取單元分別設置於該跑步帶前方的中心區域，以分別擷取相對側之該識別背景的影像。
  10. 如申請專利範圍第1項的運動機台，其中該至少一影像擷取單元的數量為一個，該影像擷取單元設置於該運動機台前方的一飾蓋上，以同時擷取該二識別背景被使用者遮蔽的影像。
  11. 如申請專利範圍第1項的運動機台，其中該跑步帶供使用者跑步或走路的部分包含一加速區域，一不變區域，以及一減速區域，若一固定時間內該使用者的雙腳超過一比例位於該加速區域，則增加該跑步帶的轉速；若一固定時間內該使用者的雙腳超過一比例位於該不變區域，則跑步帶的轉速不變；若一固定時間內該使用者的雙腳超過一比例位於該減速區域，則減少該跑步帶的轉速。
  12. 如申請專利範圍第1項的運動機台，其中該跑步帶供使用者跑步或走路的部分包含一坡度增加區域以及一坡度減少區域；若一固定時間內該使用者的雙腳超過一比例位於該坡度增加區域，則增加該跑步帶的坡度；若一固定時間內該使用者的雙腳超過一比例位於該坡度減少區域，則減少該跑步帶的坡度。
  13. 一種運動機台，包含：一跑步帶，供一使用者在上方走路或跑步； 一識別背景，設置於該跑步帶中心；至少二影像擷取單元，其係對應該跑步帶與該識別背景設置於該運動機台，用以擷取該使用者遮蔽該識別背景之影像；以及一處理單元，連接該影像擷取單元，用以分析該影像擷取單元所擷取之影像，以獲得該使用者的位置變化，並根據該使用者的位置變化控制該跑步帶。
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