训练装置的制作方法

1.本发明涉及一种训练装置，特别是涉及一种具有阻力器的训练装置。


背景技术：

2.一般的训练装置帮助使用者达到运动或健身的目的。考虑不同使用目的，训练装置必须因应每位使用者提供适当的重量训练程度。其中一项考虑是，并非所有使用者都具有相同的生理条件。例如，对于青壮族群与老年族群所适合的重量训练程度不同。另外一项考虑是，同一使用者在不同训练阶段所期望达到的健身目标也可能有所不同。
3.为解决不同个体或不同训练阶段健身目标不同的问题，坊间健身训练装置提供多种规格的训练装置，例如不同重量的哑铃；亦或是提供可调整阻力的健身装置，例如飞轮。对于后者而言，使用者可以因应个人条件或需求自行调整。然而，现有训练装置所能提供的阻力调整机制仍不足以因应多变化的使用者条件。此外，现有训练装置仅能因应使用者主观认知进行阻力调整，而未能因应使用者客观上的生理条件进行阻力调整。


技术实现要素：

4.有鉴于此，发明人提出一种具有阻力器的训练装置。依据一些实施例，一种训练装置包含一受力元件、一位置传感器、一阻力器以及一控制器。该受力元件具有一封闭性运动轨迹。该位置传感器用以测量并输出该受力元件于该封闭性运动轨迹中的一位置。该阻力器用以对该受力元件产生一阻力。该控制器根据该位置控制该阻力器以调整该阻力。
5.综上所述，依据一些实施例，该控制器根据该受力元件所处的位置，改变阻力器所输出的阻力。当使用者欲训练的肢端处于不同位置时，训练装置可以给予不同的阻力大小。考虑肢端处于不同位置时，主导施力的肢端或肌群有所不同。因此，训练装置得以针对特定肢端或肌群集中训练。
附图说明
6.图1是一些实施例的训练装置的方块图；
7.图2a是脚踏训练装置的使用状态示意图；
8.图2b是脚踏训练装置的踏板位置示意图；
9.图3是大转轮的使用状态示意图；
10.图4是一些实施例的训练装置的位置传感器的示意图；
11.图5是一些实施例的训练装置的位置调节阻力的流程图；
12.图6是一些实施例的训练装置的阻力输出示意图；
13.图7a是脚踏训练装置的踏板位置与骨直肌的收缩关系的示意图；
14.图7b是脚踏训练装置的踏板位置与腓肠内侧肌的收缩关系的示意图；
15.图8a是一些实施例的训练装置的固定阻力参数的示意图；
16.图8b是一些实施例的训练装置的变动阻力参数的示意图；
17.图9是一些实施例的具有阻力传感器的训练装置的方块图；
18.图10是一些实施例的训练装置的施力调节阻力的流程图；
19.图11是一些实施例的具有生理传感器的训练装置的方块图；
20.图12a是一些实施例的肌肉收缩产生的电位的示意图；
21.图12b是图12a的电位求取平方平均数的示意图；
22.图13是一些实施例的训练装置的肌肉电位调节阻力的流程图；
23.图14a是一些实施例的肌肉连续收缩产生的电位的示意图；
24.图14b是图14a的t1时间范围内的电位求取频谱的示意图；以及
25.图14c是图14a的t3时间范围内的电位求取频谱的示意图。
26.符号说明
27.1:左脚踩踏区间
28.2:右脚踩踏区间
29.3:训练装置
30.31:受力元件
31.32:位置传感器
32.321:被感测物
33.33:阻力器
34.34:控制器
35.35:输入输出界面
36.36:阻力传感器
37.37:施力传感器
38.38:速度传感器
39.39:生理传感器
40.mf1,mf2:中位频率
41.s01～s04:步骤
42.s101～s111:步骤
43.s201～s213:步骤
具体实施方式
44.图1是依据一些实施例的训练装置的方块图。请参照图1，依据一些实施例，一种训练装置3包含一受力元件31、一位置传感器32、一阻力器33以及一控制器34。
45.训练装置3是一种具有受力元件31的训练装置，例如但不限于应用在手部或应用在腿部的训练装置3。在一些实施例中，受力元件31为两个且接收双手或双脚的施力，例如飞轮、健身车、登山机或重量训练机等。在一些实施例中，受力元件31为单个且接收单手或单脚的施力，例如大转轮。在一些实施例中，训练装置3是一种可安置或固定在地面，且使用时整体不与地面发生相对运动的健身器材。在一些实施例中，训练装置3使用时整体可与地面发生相对运动。
46.受力元件31适于承受使用者的施力。受力元件31可以是但不限于踏板、拉环或握把等。在一些实施例中，受力元件31包含直接承受使用者施力的元件，如前述踏板、拉环、握
把等，以及传送使用者施力的元件，如链条、履带、齿轮组、线材等。受力元件31在承受施力后产生位移，具有一封闭性运动轨迹。位移是指直线运动的位移或转动运动的角位移。封闭性运动轨迹是指受力元件31的任一组件在训练过程中会来回往复同一个位置点。换而言之，每一训练周期中受力元件31的任一组件会发生位移为零，以该组件的运动轨迹作为该封闭性运动轨迹。封闭性运动轨迹可以是但不限于圆形、不规则的环状或直线往复。
47.图2a是脚踏训练装置的使用状态示意图。图2b是脚踏训练装置的踏板位置示意图。请先参照图2a，在一些实施例中，受力元件31包含直接承受使用者施力的脚踏板以及传送使用者施力的齿轮及链条。当使用者训练的过程中，任一脚踏板会定期或不定期地经过如图2b所示的12点钟位置。任一脚踏板在承受施力后产生位移，具有一封闭性的圆形运动轨迹。请参照图3，图3是大转轮的使用状态示意图。在一些实施例中，以大转轮为例，大转轮具有一手握把及一转盘，手握把即直接承受使用者施力的受力元件31，且手握把铰接于转盘的圆形表面。当使用者训练的过程中，手握把会定期或不定期地经过如图2b所示的12点钟位置。任一手握把在承受施力后产生位移，具有一封闭性的圆形运动轨迹。
48.封闭性运动轨迹可以包含多个区间，请参照图2b，在一些实施例中，封闭性的圆形运动轨迹依顺时针方向可以区分为12点钟至6点钟与6点钟至12点钟两个区间；在另一些实施例中，封闭性的圆形运动轨迹依顺时针方向可以区分为12点钟至2点钟、2点钟至12点钟两个区间；在另一些实施例中，封闭性的圆形运动轨迹可以区分为12点钟至2点钟、3点钟至5点钟、6点钟至8点钟、9点钟至11点钟四个区间；在另一些实施例中，封闭性的圆形运动轨迹可以区分为多个区间，使每一区间趋近于一个点。
49.阻力器33用以对该受力元件31产生一阻力。阻力器33可以是但不限于荷重、弹簧、弹性绳、液压、齿轮组、粗糙表面(具有摩擦系数的非理想光滑表面)、磁性元件等。阻力器33接收受力元件31所传递的力，在一些实施例中，阻力器33接收受力元件31中直接承受使用者施力的元件所传递的力；在另一些实施例中，阻力器33接收受力元件31中传送使用者施力的元件所传递的力。阻力器33因接收受力元件31所传递的力而产生一抵抗该力的一阻力，并将该阻力施予该受力元件31。在一些实施例中，阻力的产生可以源自但不限于重力、重力矩、弹力、张力、摩擦力、电磁力等。
50.请参照图2a，在一些实施例中，后轮为一阻力器33，接收齿轮及链条所传递的力而产生一角位移。在后轮转动时，重力矩因抵抗角位移而使后轮对链条产生一阻力。此外，若后轮接触粗糙表面，摩擦力因抵抗角位移而使后轮对链条产生一阻力。在一些实施例中，后轮为金属制并在远离轮心处不接触但靠近轮身放置一磁铁而构成一阻力器33，接收齿轮及链条所传递的力而产生一角位移。在后轮转动时，根据楞次定律(lenz’s law)，磁通量变化产生的磁力因抵抗角位移而使后轮对链条产生一阻力。
51.位置传感器32用以测量并输出该受力元件31于该封闭性运动轨迹中的一位置。在一些实施例中，位置传感器32用以测量该受力元件31于该封闭性运动轨迹中的一位置并据以输出一位置信号。位置传感器32可以是但不限于霍尔传感器、角度传感器、光传感器、激光传感器、声波传感器、拉线式位移计、触动开关等。在一些实施例中，位置传感器32所测量的位置是指相对于封闭性运动轨迹整体之中的一位置点。举例而言，请参照图2b，3点钟位置是相对于整个封闭性圆形运动轨迹内的一个位置点。位置传感器32的配置，在一些实施例中，可以在封闭性运动轨迹上配置数个传感器，并在受力元件31上相对地配置被感测物
321。如此一来，当特定传感器侦测到被感测物321时，由于传感器预先设定好的配置关系，可以推算出受力元件31的位置；在另一些实施例中，可以在封闭性圆形运动轨迹的圆心处配置一个角度传感器。如此一来，当传感器测量到特定角度时，可以推算出受力元件31的在圆周上的位置。
52.请参照图4，图4是依据一些实施例的训练装置的位置传感器的示意图。在一些实施例中，受力元件31的踏板具有一封闭性圆形运动轨迹。踏板受力而移动时，带动齿轮及链条使力量传递至阻力器33。封闭性圆形运动轨迹上配置有数个位置传感器32，并且在受力元件31配置有被感测物321。位置传感器32及被感测物321被相对地配置，使当受力元件31经过特定位置传感器32时，该位置传感器32能侦测到受力元件31上的被感测物321。
53.控制器34根据受力元件31的位置，控制阻力器33以调整阻力。在一些实施例中，该封闭性运动轨迹包含多个区间，控制器34根据受力元件31的位置所处的区间，控制阻力器33以调整阻力。在一些实施例中，不同区间可对应到不同的阻力参数设定。在一些实施例，控制器34根据阻力参数控制阻力器33输出对应该阻力参数的阻力。根据阻力器33种类的不同，产生的阻力及阻力参数也有所不同。在一些实施例中，当阻力器33为荷重时，阻力可以是重力或重力矩，而阻力参数可以是荷重的数目或力臂大小；当阻力器33为弹簧或弹性绳时，阻力可以是弹力，而阻力参数可以是弹性常数；当阻力器33为齿轮组时，阻力可以是重力矩，而阻力参数可以是齿轮比；当阻力器33为粗糙表面时，阻力可以是摩擦力，而阻力参数可以是摩擦系数或正向力；当阻力器33为磁性元件时，阻力可以是磁力，而阻力参数可以是电磁铁的电流量或磁性元件间的距离。阻力参数的量值得以改变阻力的大小，且阻力参数的量值与受力元件31的位移、速度、加速度、角位移、角速度及角加速度等运动状态无关。
54.控制器34调整阻力器33的方式依阻力器33的型态而定。在一些实施例中，阻力器33为弹簧，控制器34通过增加并联的弹簧数以提升阻力器33输出的阻力；在一些实施例中，阻力器33为粗糙表面，控制器34通过压合阻力器33内的二粗糙表面间以提升阻力器33输出的阻力；在一些实施例中，阻力器33为磁性元件，控制器34通过调升阻力器33内电磁铁的电流量以提升阻力器33输出的阻力。
55.当受力元件31移动到不同区间时，控制器34因应该区间所对应到的阻力参数调整阻力器33，以改变阻力器33所输出的阻力。举例而言，请参照图2b，封闭性圆形运动轨迹被区分为12点钟至3点钟、4点钟至5点钟、7点钟至11点钟三个区间，依顺时针方向依序对应到阻力参数1、2、3。假定阻力参数与阻力的函数关系为阻力等于阻力参数乘以10，则前述区间依序使阻力器33产生阻力10牛顿、20牛顿、30牛顿。因此，当受力元件31移动到12点钟位置时，控制器34调整阻力器33，使阻力器33输出10牛顿的力；当受力元件31移动到4点钟位置时，控制器34调整阻力器33，使阻力器33输出20牛顿的力；当受力元件31移动到7点钟位置时，控制器34调整阻力器33，使阻力器33输出30牛顿的力。
56.请参照图1，在一些实施例中，位置传感器32感测受力元件31并输出一测量信号。控制器34接收来自位置传感器32的测量信号，由此判断受力元件31移动到封闭性运动轨迹的位置。当受力元件31移动到不同区间时，控制器34因应该区间所对应到的阻力参数调整阻力器33，以改变阻力器33所输出的阻力。如此一来，当受力元件31移动到不同区间时，受力元件31对阻力器33施予相同的力会获得不同的阻力反馈。在一些实施例中，控制器34可接受使用者在输入输出界面35所作的参数设定，以调整各区间与阻力参数的对应关系。举
例而言，以使用者使用图2a的脚踏训练装置为例，输入输出界面35允许使用者分别针对对应左右脚的踩踏区间进行设定，以获得对左右脚期待的训练量的阻力参数。如此，训练装置即能更精准提供使用者的训练需求。
57.请参照图5，图5是依据一些实施例的训练装置的位置调节阻力的流程图。在一些实施例中，控制器34接收使用者输入的设定参数(步骤s01)以调整训练装置3的设定。例如，输入输出界面35提供使用者输入设定参数，以因应调整各区间与阻力的对应关系。例如，输入输出界面35提供使用者输入生理相关的设定参数以因应调整适当的阻力。前述生理相关的设定参数可以是但不限于年龄、性别、身高、体重、体脂率等。完成设定后，控制器34接收位置传感器32所传送的受力元件31的位置信号(步骤s02)。控制器34判断受力元件31目前位置所处的区间，并据以获得与该位置对应的阻力参数(步骤s03)。其后，控制器34根据阻力参数对阻力器33进行调整，改变阻力器33输出的阻力(步骤s04)。调整完成后，控制器34继续接收位置传感器32所传送的受力元件31的位置信号(步骤s02)以重复前述步骤。在一些实施例中，当控制器34在步骤s03判断受力元件31目前位置所处的区间与前一次回圈中所处的区间相同，可选择执行步骤s04或不执行步骤s04，再回到步骤s02执行下一次回圈。
58.对于部分使用者，同时被训练的身体部位所具有的生理条件可能有所不同。举例而言，使用者左右肢端肌肉分布不对称，导致一侧正常而另一侧无力的情况。在一些实施例中，对于左右肢端生理条件不同的使用者，例如左右腿肌肉分布不对称的使用者，训练装置3因应主导施力的腿部的不同而提供不同的阻力强度。举例而言，请参照图2a及图2b，假定使用者仅右脚肌力不足而需要锻炼，则必须在右脚踩踏期间提升阻力。因此，将图2b视为右脚踏板的封闭性圆形轨迹，其中封闭性的圆形运动轨迹依顺时针方向区分为12点钟至6点钟与6点钟至12点钟两个区间。由于右脚主导踩踏的区间是顺时针12点钟至6点钟，因此设定该区间所对应的阻力参数较高；左脚主导踩踏的区间是顺时针6点钟至12点钟，因此设定该区间所对应的阻力参数较低。请参照图6，图6是依据一些实施例的训练装置的阻力输出示意图。图6横轴呈现如图2a的脚踏训练装置的曲柄的转动角度；纵轴呈现阻力器33所输出的阻力。当脚踏板处于左脚踩踏区间1时，阻力器33输出较低的阻力；当脚踏板处于右脚踩踏区间2时，阻力器33输出较高的阻力。如此一来，使用者可以针对特定肢端加强训练。
59.请参照图2a及图2b，当使用者的脚对脚踏板施力，使脚踏板相对于封闭性的圆形运动轨迹的圆心产生一力矩。当踏板处于12点钟位置时，由于使用者施力方向向下，因此该点相对于圆心的力矩最小；当右脚踏板处于3点钟位置时，由于使用者施力方向向下，因此该点相对于圆心的力矩最大。因此，相同施力的情况下，不同位置所产生的力矩大小不同。在一些实施例中，本发明的训练装置3因应受力元件31位置的不同而提供不同的阻力强度。将施力力矩较低的区间对应较低的阻力参数，而施力力矩较高的区间对应较高的阻力参数，从而在不同施力点给予阻力反馈的补偿。
60.对于部分使用者，在单次训练中可能有期望被加重训练的重点肌群。举例而言，使用者希望在足部训练过程中，只针对骨直肌加重训练。先前研究指出踩踏脚踏车的过程中，脚踏板在不同转动角度下主导施力的肌群不同(lopes,alexandre dias,et al.,2014,ijspt)。图7a是脚踏训练装置的踏板位置与骨直肌的收缩关系的示意图。图7b是脚踏训练装置的踏板位置与腓肠内侧肌的收缩关系的示意图。请先参照图2b，为利于说明，假定12点钟位置的脚踏板曲柄角度为0
°
。请一并参照图7a及图7b，图7a及图7b分别呈现骨直肌及腓
肠内侧肌的最大等长收缩与脚踏板曲柄转动角度的关系。图7a及图7b横轴呈现如图2a的脚踏训练装置的曲柄的转动角度；纵轴呈现肌肉的最大自主等长收缩力道。当脚踏板曲柄角度为270
°
时，位于大腿前侧的骨直肌产生最大的收缩力道；当脚踏板曲柄角度为90
°
时，位于大腿后内侧的腓肠内侧肌产生最大的收缩力道。在一些实施例中，训练装置3因应受力元件31位置的不同而提供不同的阻力强度。将使用者欲训练的肌群所主导施力的区间对应较高的阻力参数，从而给予该肌群较高的训练强度。
61.在一些实施例中，训练装置3包含有存储器，并在存储器中存储一查找表。查找表用以记录阻力参数与区间的对应关系。控制器34得以读取存储器以存取前述查找表，根据查找表读取各区间所分别对应的阻力参数，再用以调整阻力器33所输出的阻力。查找表可以在训练装置3出厂时即存储于训练装置3内建或外接的存储器，或由使用者自行输入设定参数以建立查找表后，再存储于训练装置3内建或外接的存储器。
62.在一些实施例中，查找表可以记录单一区间对应多个阻力参数。控制器34在不同时间点，读取单一区间所对应到的阻力参数可以为相同或不同。请参照图8a，图8a是依据一些实施例的训练装置的固定阻力参数的示意图。图8a横轴呈现训练过程的周期数，每完成一次封闭性运动轨迹即为一个周期；纵轴呈现阻力器33所输出的阻力。假定封闭性运动轨迹对半区分为两个区间，第一个区间对应低输出阻力而第二个区间对应高输出阻力。因此，在使用者训练过程中，控制器34交替地读取查找表内两个区间所分别对应的两个阻力参数，以调整阻力器33的输出。于此情况，单一区间与阻力参数的对应关系为一对一。
63.请参照图8b，图8b是依据一些实施例的训练装置的变动阻力参数的示意图。假定封闭性运动轨迹对半区分为两个区间，图8b中可以看出，前3个周期内第一个区间对应阻力参数1而第二个区间对应阻力参数2；在后3个周期内第一个区间对应阻力参数3而第二个区间对应阻力参数4。因此，在使用者训练过程中，控制器34于前3个周期内交替地读取查找表内两个区间所分别对应的阻力参数1及阻力参数2，以调整阻力器33的输出；控制器34于后3个周期内交替地读取查找表内两个区间所分别对应的阻力参数3及阻力参数4，以调整阻力器33的输出。于此情况，单一区间与阻力参数的对应关系为一对二。在此实施例中，控制器34依据受力元件31目前位置所处的区间及目前周期，获得对应的阻力参数，并据以控制阻力器33产生对应的阻力。
64.在一些实施例中，查找表依区间顺序排列以存储阻力参数，再按照数据排列顺序而依序被控制器34所读取。举例而言，请参照图8a，假定区间1阻力参数为1而区间2阻力参数为2。查找表存储为[1,2]；在一些实施例中，查找表可以依时间顺序排列以存储阻力参数，再按照数据排列顺序而依序被控制器34所读取。举例而言，请参照图8b，假定前3个周期内区间1阻力参数为1而区间2阻力参数为2，后3个周期内区间1阻力参数为3而区间2阻力参数为4。查找表存储为[1,2,1,2,1,2,3,4,3,4,3,4]；在一些实施例中，查找表可以存储周期起始点或结束点，再按照周期顺序而依序被控制器34所读取。举例而言，请参照图8b，查找表存储为[1,1,2；4,3,4]。控制器34搜寻查找表内的周期栏位，即例示中的第一栏，而在第1周期起始依序读取数列1,2，在第4周期起始依序读取数列3,4。
[0065]
鉴于上述，在一些实施例中，为提供多种的训练模式，训练装置3可以利用计时器计算时间，以在不同时间调整输出的阻力位准。在一些实施例中，训练装置3可以利用计数器计算周期，以在不同周期调整输出的阻力位准。举例而言，训练装置3可以提供阻力位准
随着周期逐渐提升的训练模式，以逐渐加强提供给使用者的训练强度。
[0066]
在一些实施例中，训练装置3包含有阻力传感器36。请参照图9，图9是依据一些实施例的具有阻力传感器的训练装置的方块图。输入输出界面35、阻力传感器36、阻力器33、位置传感器32耦接于控制器34。阻力器33耦接于阻力传感器36与受力元件31。阻力传感器36用以测量该阻力器33以产生的一阻力值，控制器34根据阻力值控制阻力器33以使阻力器33输出与该阻力值对应的阻力。请参照图1，控制器34调整阻力器33所输出阻力，而阻力器33所实际输出的阻力值可被阻力传感器36所测量而回馈给控制器34，构成封闭回路控制系统。举例而言，在一些实施例中，当阻力器33为磁性元件时，控制器34设定电磁铁的电流量为1安培而欲使阻力器33输出阻力为5牛顿，当阻力传感器36所测量到阻力器33实际产生的阻力值为4牛顿时，控制器34调升电磁铁的电流量以达到阻力值为5牛顿的目标。
[0067]
在一些实施例中，训练装置3包含有施力传感器37。施力传感器37测量受力元件31所承受的应力，再将应力的信号传送给控制器34。在本实施例中，控制器34用以处理应力的信号以获得应力信息。控制器34根据应力信息调高或调低阻力器33所输出的阻力。施力传感器37可以是但不限于应变规、压电传感器、电容量式压力传感器、扭力传感器等。举例而言，请参照图4，将应变规安装在脚踏板，当使用者踩踏时即可测量到应力。
[0068]
请参照图10，图10是依据一些实施例的训练装置的施力调节阻力的流程图。在一些实施例中，控制器34接收使用者输入的设定参数(步骤s101)并据以调整训练装置3的设定。训练装置3可允许使用者输入一目标设定参数以设置施力目标范围。完成设定后，控制器34接收位置传感器32所传送的受力元件31的位置信号(步骤s102)。控制器34判断受力元件31目前位置所处的区间，且读取使用者设定或预设的区间及阻力参数对应关系，根据所处的区间获取相对应的阻力参数(步骤s103)。其后，控制器34根据阻力参数对阻力器33进行调整，改变阻力器33输出的阻力(步骤s104)。控制器34接收施力传感器37所测量受力元件31承受的应力(步骤s105)，再用于判断使用者的施力是否高于或等于施力目标的上限(步骤s106)与判断使用者的施力是否低于或等于施力目标的下限(步骤s108)。当控制器34判断使用者的施力高于或等于施力目标的上限时(步骤s106)，控制器34调整阻力器33使输出阻力降低至特定数值或降低一定百分比(步骤s107)。当控制器34判断使用者的施力低于或等于施力目标的下限时(步骤s108)，控制器34调整阻力器33使输出阻力提升至特定数值或提升一定百分比(步骤s109)。当控制器34完成阻力器33的调整(步骤s107或步骤s109)或判断使用者的施力不高于或不等于施力目标的上限且不低于或不等于施力目标的下限，则继续接收位置传感器32所传送的受力元件31的位置信号(步骤s110)。当控制器34判断受力元件31目前位置未离开前述的区间(步骤s111)，则继续步骤s105；当控制器34判断受力元件31目前位置离开前述的区间(步骤s111)，则继续步骤s103。前述步骤并非必须采顺序方式执行。举例而言，将两者步骤s106及步骤s108顺序对调。
[0069]
鉴于上述，在一些实施例中，训练装置3在施力高于施力目标的上限后调低阻力器33的输出阻力。对于使用者而言，可以作为使用者达到预期施力目标的心理上奖励机制。此外，肌肉组成包含快肌与慢肌，前者能在短时间输出较大力量但较容易疲劳，后者能在无法在短时间输出大力量但持续作动能力较佳。训练装置3能够在特定区间提供使用者于短时间内施以较大力量后即降低阻力，利用短时间的高阻力训练该区间内主导施力肌群的快肌爆发力，并避免持续性高阻力导致快肌疲劳。
[0070]
在一些实施例中，训练装置3包含有速度传感器38。速度传感器38可以测量受力元件31的运动速度，或测量与受力元件31连动的阻力器33的运动速度。速度传感器38将运动速度的信号传送给控制器34。在本实施例中，控制器34用以处理运动速度的信号以获得速度信息。控制器34根据运动速度信息调高或调低阻力器33所输出的阻力。速度传感器38可以是但不限于激光测速传感器、霍尔传感器、转速传感器等。举例而言，请参照图4，将转速传感器安装在后轮；当使用者踩踏脚踏板时，由于链条与齿轮使后轮连动，即可在后轮测量到运动速度。
[0071]
对于部分使用者，在单次训练中生理条件可能产生变化。举例而言，使用者特定肢端的肌肉产生疲劳，无法有效施力。举例而言，使用者心肺负荷过重，无法再承受相同的训练程度。请参照图11，图11是依据一些实施例的具有生理传感器的训练装置的方块图。输入输出界面35、生理传感器39、阻力器33、位置传感器32耦接于控制器34。阻力器33耦接于生理传感器39与受力元件31。在一些实施例中，训练装置3包含有生理传感器39。在一些实施例中，生理传感器39为心肺参数传感器。心肺参数传感器测量使用者的心肺参数，再将前述心肺参数的信号传送给控制器34。于本实施例中，控制器34用以处理心肺参数的信号以获得心肺参数信息。控制器34根据心肺参数信息调高或调低阻力器33所输出的阻力。心肺参数是用以衡量心脏、血管或肺脏功能的生理参数，例如但不限于心率、血压、血氧、呼吸频率、通气量或基于前述参数加以运算而获得的参数等。心肺参数传感器可以是但不限于贴片电极、光电传感器、呼吸传感器、流量传感器等。在一些实施例中，训练装置3设定一第一心肺阈值及一第二心肺阈值范围，其中第一心肺阈值高于第二心肺阈值。第一心肺阈值是用以界定心肺参数的数值是否过高，第二心肺阈值是用以界定心肺参数的数值是否过低。第一心肺阈值及第二心肺阈值可用以界定心脏、血管或肺脏在一般日常或运动状态下，正常的心肺参数范围。当心肺参数高于或等于第一心肺阈值时，控制器34控制阻力器33以降低阻力；当心肺参数低于或等于第二心肺阈值时，该控制器34控制阻力器33以提升阻力。举例而言，在一些实施例中，当心肺参数为血压时，第一心肺阈值可以设定为正常血压范围的上限120mmhg，第二心肺阈值可以设定为正常血压范围的下限80mmhg。
[0072]
请参照图11，在一些实施例中，生理传感器39为肌电传感器。肌电传感器测量使用者的肌肉活化参数，再将前述肌肉活化参数的信号传送给控制器34。在本实施例中，控制器34用以处理肌肉活化参数的信号以获得肌肉活化信息。控制器34根据肌肉活化信息调高或调低阻力器33所输出的阻力。肌肉活化参数是用以衡量肌肉组织活化程度或收缩能力的生理参数，例如但不限于电位、电流或基于前述参数加以运算而获得的参数等。在一些实施例中，训练装置3设定一肌肉活化阈值，用以界定肌肉活化参数的数值是否过高。肌肉活化阈值可用以界定肌肉在一般日常或运动状态下，正常的肌肉活化参数上限。当肌肉活化参数高于或等于肌肉活化阈值时，控制器34控制阻力器33以降低阻力。
[0073]
图12a是依据一些实施例的肌肉收缩产生的电位的示意图。图12b是根据图12a的电位求取平方平均数的示意图。请先参照图12a，图12a横轴呈现测量时间；纵轴呈现肌电图电位。举例而言，将表面电极贴附于骨直肌。当运动时表面电极可测量到骨直肌的肌电图(emg，electromyography)电位。请再参照图12b，图12b横轴呈现测量时间；纵轴呈现肌电图电位的平方平均数。将图12a的肌电图电位加以运算可获得一平方平均数。训练装置3可设定一肌肉活化阈值，当平方平均数的数值高于或等于肌肉活化阈值时，控制器34控制阻力
器33以降低阻力。
[0074]
在一些实施例中，生理传感器39为肌电传感器，且训练装置3同时包含肌电传感器及施力传感器37。请参照图13，图13是依据一些实施例的训练装置的肌肉电位调节阻力的流程图。在一些实施例中，控制器34接收使用者输入设定参数(步骤s201)以调整训练装置3的设定。训练装置3可允许使用者输入一目标设定参数以设置施力目标范围。完成设定后，控制器34接收位置传感器32所传送的受力元件31的位置信号(步骤s202)。控制器34判断受力元件31目前位置所处的区间，且读取使用者设定或预设的区间及阻力参数对应关系，根据所处的区间获取相对应的阻力参数(步骤s203)。其后，控制器34根据阻力参数对阻力器33进行调整，改变阻力器33输出的阻力(步骤s204)。控制器34接收施力传感器37所测量受力元件31承受的应力(步骤s205)，再用于判断使用者的施力是否高于或等于施力目标的上限(步骤s206)与判断使用者的施力是否低于或等于施力目标的下限(步骤s208)。当控制器34判断使用者的施力高于或等于施力目标的上限时(步骤s206)，控制器34调整阻力器33使输出阻力降低至特定数值或降低一定百分比(步骤s207)。当控制器34判断使用者的施力低于或等于施力目标的下限时(步骤s208)，控制器34接收肌电传感器所测量使用者的肌肉活化参数(步骤s209)，再用于判断使用者的肌肉活化参数是否高于或等于肌肉活化阈值(步骤s210)。当控制器34判断使用者的肌肉活化参数高于或等于肌肉活化阈值时(步骤s210)，表示使用者的肌肉已使尽全力仍未达到施力目标的下限。此时控制器34调整阻力器33使输出阻力降低至特定数值或降低一定百分比(步骤s211)。当控制器34完成阻力器33的调整(步骤s207或步骤s211)或判断使用者的施力不高于或不等于施力目标的上限且不低于或不等于施力目标的下限，则继续接收位置传感器32所传送的受力元件31的位置信号(步骤s212)。当控制器34判断受力元件31目前位置未离开前述的区间(步骤s213)，则继续步骤s205；当控制器34判断受力元件31目前位置离开前述的区间(步骤s213)，则继续步骤s203。
[0075]
前述步骤并非必须采顺序方式执行。举例而言，步骤s206及步骤s208顺序可对调。举例而言，步骤s209可移到步骤s205及步骤s206之间。在一些实施例中，同样达到判断使用者的肌肉是否已使尽全力仍未达到施力目标的下限的功能下，部分前述步骤并非必要。举例而言，将步骤s206忽略及将步骤s207移除。举例而言，将步骤s212忽略。
[0076]
请参照图11，在一些实施例中，生理传感器39为肌电传感器。肌电传感器测量使用者的肌肉疲劳参数，再将前述肌肉疲劳参数的信号传送给控制器34。在本实施例中，控制器34用以处理肌肉疲劳参数的信号以获得肌肉疲劳信息。控制器34根据肌肉疲劳信息调高或调低阻力器33所输出的阻力。肌肉疲劳参数是用以衡量肌肉收缩力量下降或肌肉收缩维持时间下降的生理参数，例如但不限于电位、电流或基于前述参数加以运算而获得的参数等。在一些实施例中，训练装置3设定一肌肉疲劳阈值，用以界定肌肉疲劳参数的数值是否过高。肌肉疲劳阈值可用以界定肌肉在一般日常或运动状态下，正常的肌肉疲劳参数上限。当肌肉活化参数高于或等于肌肉疲劳阈值时，控制器34控制阻力器33以降低阻力。
[0077]
图14a是依据一些实施例的肌肉连续收缩产生的电位的示意图。图14b是根据图14a的t1时间范围内的电位求取频谱的示意图。图14c是根据图14a的t3时间范围内的电位求取频谱的示意图。请先参照图14a，图14a横轴呈现测量时间；纵轴呈现肌电图电位。举例而言，将表面电极贴附于骨直肌。当运动时表面电极可测量到骨直肌的肌电图电位。请再参照图14b，图14b横轴呈现频率；纵轴呈现频谱能量。将图14a的肌电图电位加以运算可获得
一频谱的中位频率。肌肉中的快肌反应较快但容易疲劳，故快肌疲劳后造成肌电图电位频谱的中位频率降低。举例而言，训练初期的t1时间范围内所记录的emg电位，经频谱转换后得到如图14b的具有中位频率mf1的频带；一段训练时间过后，t3时间范围内所记录的emg电位经频谱转换后得到如图14c的具有中位频率mf2的频带。中位频率mf1向中位频率mf2的移动代表着肌肉的疲劳程度，因此将中位频率的下降量作为肌肉疲劳参数。训练装置3可设定一肌肉活化阈值，当中位频率的下降量的数值高于或等于肌肉活化阈值时，控制器34控制阻力器33以降低阻力。
[0078]
在一些实施例中，该控制器34接收一生理参数以调整第一心肺阈值、第二心肺阈值、肌肉活化阈值或肌肉疲劳阈值。生理参数可以是但不限于年龄、性别、身高、体重等。