技術名稱 無刷直流馬達應用於有氧拉繩運動裝置之阻力強度控制
計畫單位 國立成功大學
計畫主持人 葉建賢
技術簡介
為了讓平衡訓練的病患或是老年人同時可進行有氧運動,以增進心肺功能、預防骨質疏鬆和塑身減脂,本團隊開發了具物聯網功能的拉繩運動裝置。在運動屬性上,其與一般彈力繩或是槓片滑輪機構不同之處在於其拉繩阻力可以數位化調整,體型小容易整合到一般運動器材上,例如全身震動機或腳踏車等,增加有氧運動的機會。物聯網功能方面則是透過外加感測器、藍芽傳輸模組、嵌入式系統和電阻控制電路形成物聯網化運動裝置,以記錄並傳輸拉繩阻力、拉繩速度和使用時間等運動數據。
使用上,拉繩阻力是透過電路阻抗的匹配而改變,影響阻力的因素除了電路阻抗還有拉繩速度,基本上電阻愈低或是拉繩速度愈快,則拉繩阻力越大。當與運動處方結合時,運動教練可根據使用者的訓練目的,改變拉繩的循環頻率和阻力值,以因應阻力運動或是有氧運動的需求。
受限於住家空間的限制,體積大於運動腳踏車的器材只適合在健身中心使用,而小型的運動器材則可以滿足居家使用的需求,其可固定於地板、牆上或是門框上,而且最重要的是其為個人化裝置,當戶外環境不適合運動時,居家運動不受其影響,例如2020年的新冠病毒疫情。本技術採用無刷直流馬達、單向轉動機構、拉繩絞盤和電阻控制電路以打造微型化的拉繩運動裝置,其體型可為一烤麵包機大小,與各種運動器材的結合性很大。其轉動的機械阻抗(拉繩阻力)與馬達轉速和電路阻抗有對應關係。運動時,拉繩阻力大小可透過電阻切換以及拉繩速度來控制,因此可依據運動處方讓系統自動調整,並讓肌肉維持等張收縮(有氧運動)或是等長收縮(阻力運動)的狀態。
科學突破性
三相無刷直流馬達作被動應用時,大都以發電機或是電子剎車為使用情境,然而從馬達本身的機構和電機特性來看,還可透過調整電路阻抗和機構旋轉速度改變機械阻抗,對於拉繩運動來說,採用馬達模組可大大降低傳統複雜的配重機構。且最重要的是易於物聯網化,降低數位化運動系統的障礙,提升在運動產業應用的機會。
產業應用性
Peloton被稱為健身界的Netflix,可視為成功的數位化運動系統的代表。往後這一波數位化浪潮將會衝擊運動產業的每個角落。本技術以直流無刷馬達的電機特性,設計一款具往復運動機構、微型化、物聯網化和數位控制的拉繩運動裝置,不僅適用有氧運動,還可應用到阻力運動和伸展訓練的場合,相當符合市場趨勢。
關鍵字 平衡訓練 有氧運動 拉繩機 物聯網 無刷直流馬達
備註
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