具体实施方式

图1示出了跑步机训练系统1，包括在两个滚轴2a上运行的跑步机2b。在该滚轴的上表面下方布置有运行和测量板3，使用者将运行和测量板3用作运行表面2c。运行和测量板3设有多个压力传感器(未单独指定)。所述多个压力传感器以行或矩阵形式布置，用于检测使用者在踩踏跑步机环形带时所产生的局部压力值图像。两个滚轴2a中的一个被驱动并以预定速度牵拉带2b，该预定速度由该装置的处理和控制单元4设定。

为了扩展使用者界面，提供了音频台8(在此表示为扬声器)，受训者可以通过该音频台接收附加的声学训练指令。音频台8也可以例如双向地设计为头戴式耳机，使得受训者还可以提供声音反馈(例如对所接收的指令的确认或对他提出的问题的回答)。

板3的压力传感器可以具有模拟响应特性，或者在简化且较便宜的版本中可以具有数字响应特性(断开/接通特性)。两种变型对于某些应用都有优点，系统设计者将根据主要应用需求选择一个。在该装置的简化实施例中，环形带下的一些间隔开的力传感器、或环形带内或在环形带下的应变仪或振动传感，可以提供足部接触检测。基于利用这种单独的传感器获得的时间相关的信号，可以在足的有节奏的运动(跑步或行走)和足的不运动状态(站立)之间进行区分，并因此可以实现所期望的运动状态检测。在以下内容以及权利要求中，术语“足触地传感器系统”尤其应理解为这种简化的构造。

跑步机组件1的框架10(其中安装了跑步机的滚轴2a)具有垂直突出的侧面部分10a，其中高度可调节的座椅11和/或靠背13安装在环形带的两侧，使用者在使用跑步机装置时可以靠在上面。

力传感器系统12分配给一个或多个侧部10a。该力传感器系统的输出信号到达评估计算机4，借助该传感器系统，可以根据空间方向检测使用者在依靠座椅上时所施加的力。而仪表板3和/或电机测量单元5的信号也可以到达评估计算机4，以便在评估计算机4中进行处理(本申请对处理方式没有更多关注)。在本申请的上下文中，重要的是，力传感器12使得能够检测使用者是否正坐在座椅表面11上、或依靠在靠背13上、或是否在跑步机上行走或跑步而不接触座椅表面11或靠背13。因此，该示例性装置与仪表板3(“足触地传感器系统”)的信号一起，能够区分并在必要时冗余检测使用者运动状态的变化，并相应地可靠而温和地控制环形带的运行。

图1中示出的跑步机装置为高端配置，在不背离本申请构思的情况下，可以省略或修改各种组件和功能。因此，本申请也可以有利地与跑步机装置一起使用，而无需使用者的声音引导，并因此也没有相应的评估和处理组件。

如上文进一步所述，与压力或应变传感器系统不同的是，具有相应的评估装置的光电屏障形式的光学传感器系统也可以用作运动状态检测装置。这样的光电屏障器件(例如光电屏障阵列)可以以这样的方式放置和配置：例如用于简单地检测使用者相对于跑步机框架的位置变化(即，当站立静止时提到的向后拉动)。在更详细的实施例中，可以将光电阵列布置在跑步机上方使用者的足或小腿的区域中，并区分在跑步或行走时有节奏地中断的光电信号与使用者站立时产生的恒定信号。

此外，运动状态检测装置可以连续检测马达特性，例如功耗、电流或马达速度。

图2示出了图1所示和上述结构的一种变型。只要在此使用与该装置中相同的组件，就使用与图1中相同的附图标记来表示，在此不再赘述。

在图1所示并如上所述的扶手构造的变型中，座椅11’和靠背13’仅由侧部10a’支撑。与座椅11’相关的是用于控制跑步机参数或功能(特别是用于制动或加速环形带)的座椅力传感器12’，该座椅力传感器12’被分配给座椅11’。足接触传感器系统3和座椅压力传感器系统12’的输出信号到达评估计算机4。

在这种情况下集成在跑步机框架10的下部中的座椅力传感器系统12’检测作用在座椅上的力分量，特别是坐下或站起时，并且还可能是向前或向后倾斜时。根据所使用的传感器的类型和下游评估，该检测尤其用于实现速度改变或紧急停机，或者也用于跑步机的重启。

与图1和图2中所示的检测装置的布置不同，对于依靠在靠背13上的使用者、或坐在跑步机框架中的相应保持器或侧部的足下的座椅11上的使用者而言，压力传感器或具有多个压力传感器的装置(更好)或一个简单的接触式传感器垫也可以集成在靠背或座椅本身中。原则上，光学检测使用者是否正在触摸座椅或靠背也是可行的。力传感器12可以容纳在突出侧部10a的任何区域中，即也可以容纳在上部区域中。

图3从下方示出了运行或测量板3。在操作中，环形带2b从测量板3的顶部拉过。本文提供置了应变仪14的特别优选的设置，其牢固地连接到测量板的左侧和右侧，并因此可以测量踏板的应变。该设置具有特别的优点，即它可以区分左足和右足，并因此可以更可靠地检测运动状态。在另一个实施例中，几个应变仪可以成对但也可以单个地沿着运行踏板布置。或者，图3示出了负载检测单元15可能的布置。

图4以功能框图的形式示出了跑步机装置的另一实施例的评估和控制组件的基本组件或方面的局部示意图，部分参考了图1和2中所示的组件和功能，并且在上文原理中进行了解释。

在输出侧，足接触传感器3连接到预处理台41，在该预处理台41的输出处输出无干扰、与时间相关的信号F(t)。然后，该经过预处理的信号通过同步阶段42到达步态特征评估阶段43，该步态特征评估阶段43使基于测量信号或该特征的基本参数确定的使用者的步态特征可用于医生或理疗师的评估计算机44。

另一方面，预处理台41连接到时间相关性比较单元45，其中以时间分辨的方式记录的足力与存储在比较模式存储器46中的比较数据或比较模式连续地进行比较。比较数据/模式表示典型的时间依赖性，该时间依赖性对应于使用者在环形带表面上的跑步或行走，或者对应于几乎静止不动的站立。比较数据/模式可将当前记录的信号分配给基本运动状态“跑步/行走”或“站立/坐姿”中的一个。

因此，在比较器单元43的输出处，第一输入信号提供给跑步机装置的处理和控制单元4，其输出信号在此到达速度控制器5。在所示实施例中，源自布置在靠背11(或分配给座椅11’的传感器系统12’)上的传感器系统12的信号还到达处理和控制单元4，并且在除了足触地信号(作为第二输入信号)之外，在控制单元4中进行处理，以获得跑步机操作的控制信号。

因此，根据运动状态检测，可以控制跑步机的速度变化，必要时可以控制其停止运行(静止)。只要不能确保使用者确实将自己从靠背上释放出来，就可以防止环形带启动。该控制顺序在很大程度上与使用者的意愿无关，并且基于使用者的实际运动顺序。

本申请的实施例不限于这些示例，而是同样可以在技术实践的范围内作各种变型。

图5示出了具有与图1的跑步机训练系统相同的基本部件的跑步机训练系统1，这方面在此不再赘述。除了图5显示的系统之外，整个跑步机的倾斜度可以通过合适的倾斜致动器6根据需要进行调整(仅在图中用符号显示)，倾斜致动器6还可以接收来自处理和控制单元4的干扰信号，或者仅可将其前部稍微抬起。

在图5所示的非常简化的版本中，表示环形带的设置速度值的信号从速度控制器5发送回处理和控制单元4，在此它们用于通过投影仪(激光投影仪)17同步运行表面2c上的图像显示，显示内容是从预存储的图像元素和/或图像序列生成的(参见下文)，并且有利地为使用者提供了激励性的虚拟跑步环境，在该环境中，与训练相关的指令和/或数据可以叠加。

在此，示例性地基于速度信号控制视觉表示，使得特别是结合下文进一步描述的特殊实施例，向使用者提供整体连贯模拟的运行环境，从而有利地与要克服或避免的障碍物的模拟相关联。与附图所示不同，环形带的实际速度也可以通过合适的传感器系统(未示出)来检测，并且测量值可以出于图像表示的序列控制和压力分布图的同步评估的目的(在一定程度上反馈)而被馈送到处理和控制单元4。明确提出了可以利用上述其他传感器的信号以及这些传感器信号的组合，来执行借助于用作图像显示装置的投影仪17的图像显示的同步，并因此进行图像显示的顺序控制。

在该图中，示出了投影仪17以角度可调节的方式附接到天花板支架17a，从而可以将投影方向修改为布置在使用者前方的平坦或优选弯曲的投影表面17b。顺便说明的是，本文还提供了音频台8，使用者可以通过该音频台8接收附加的声学训练指令。音频台8也可以例如双向地设计为头戴式耳机，使得受训者还可以提供声音反馈(例如对所接收的指令的确认或对向他提出的问题的回答)。

为了在跑步机系统上执行训练任务，可以检测足从环形带上抬起的高度，例如当测试人员要越过虚拟障碍物时。因此，在另一实施例中，受训者在每只足上都装有传感器9，可以通过本身已知的位置检测传感器系统(本文未示出)由传感器9检测出信号，从而得出关于足的位置或高度的结论。传感器优选地与压力分布矩阵的传感器在时间上同步地操作。如果需要，可以通过红外或无线电信号或通过检测发生时间来建立精确的时间同步。

传感器9可以实施为加速度传感器或多轴加速度传感器，并且可以通过无线电连接至评估计算机4。可以根据加速度信号计算足的位置--特别是如果压力分布模式的时间和位置相关性也可以包括在计算中的话。在扩展的装置中，可以使用惯性传感器系统，其中还使用了用于检测地球磁场的陀螺仪或传感器。这样的传感器当然也可以附接到身体的其他部位，从而可以测量和显示整个下肢或整个身体的运动。但是，传感器9还可以根据其他测量原理来操作，例如基于由固定照相机、磁场传感器或超声波传感器拾取的有源或无源光标记来操作。在此，超声波传感器向固定接收器发射超声波，或从固定接收器接收超声波，并根据声音的传播时间来确定足的位置。

在简化且价格较低的版本中，测量板的压力传感器也可以具有模拟特性，或者具有数字响应特性(关闭/打开特性)。两种变型都有针对特定应用的作用，系统设计师可根据主要应用需求选择其中一种变型。

图6详细示出了图5所示装置的处理和控制单元4的主要部件。这里不包括图5中单独示出的图像信号均衡器，该图像信号均衡器也仅投影机倾斜地对准跑步机的装置的版本中使用。

在显示控制部50中，处理和控制单元4包括像素存储单元51和视频存储器52，在其下部连接有像素混合器53和末端的视频像素混合器54，用于产生插入了预定像素的图像序列。还以符号示出了两个混频器53、54也可以受到随机发生器55的控制信号的影响。第二混频器54之后还跟随有显示序列控制器56，显示序列控制器56配有序列程序存储器57和速度控制器58。像素位置控制器59通过控制信号连接到像素混合器53，并且作用在其上以改变最终显示中的像素的相对位置。速度控制器58可受到来自跑步机(该图中未示出)的速度控制器5或上文进一步说明的运动状态检测装置的另一个传感器的信号的影响。

与此同时，这些信号被馈送到该装置的系统控制单元70，该系统控制单元70同步显示和评估功能的各种控制操作，并对数据流和格式进行任何必要的调整。这在附图中由指向显示控制部50和评估部60的双箭头表示。

评估部分60还接收在显示序列控制器的输出处提供的最终图像信号，另一方面，接收打印分配板3的(在时间上解析的)输出信号。打印分配板3的输出信号在压力信号预处理阶段61不受干扰信号和伪像的支配，从而在压力信号时间调整阶段62与图像信号在时间上同步、在压力信号位置调整阶段63与图像信号在空间上同步，并在训练评估阶段(主处理阶段)64基于预定的训练评估程序进行处理，并将结果输出到治疗师的单独的显示单元4A。打印分配板3的输出信号还可以在使用者指导阶段54(通过治疗师的输入单元4B输入的指令一起)处理为对受训者的指令，这些指令通过分配给使用者指导阶段54或者音频阶段8的显示单元7或7’而输出。

在本申请的上下文中，跑步机装置的这些功能单元的操作最终由来自运动状态检测装置的信号控制，并因此适应于跑步机装置的使用者的实际运动状态。特别地，这涉及使虚拟环境的显示与使用者的实际运动同步。此外，也可以将训练指令或关于使用者的运动状态或身体状况的信息的输出相应地同步，从而总体上创建更现实的训练环境。这一方面避免了使用者因“不合适的”训练环境而受到刺激，另一方面，也提高了使用者完成训练或康复计划的动力。

本申请的实施不限于上文突出显示的方面和上文解释的示例，而是同样可以在本领域技术人员的实践范围内做各种变型。