【技術領域】【0001】 本發明是一種運動器材，尤指一種平衡訓練設備，為了增加有氧運動的項目，在震動機上裝設拉繩器，並透過馬達反電動勢阻力匹配，改變拉繩阻力，讓使用者可以同時進行平衡訓練和有氧運動。
【先前技術】【0002】 全身型震動機(whole body vibration)自1996年上市之後，經過二十多年的臨床試驗顯示其對於骨質增加、血液循環促進、平衡感增強都有顯著效果。以震盪方向來說，全身型震動機可以區分為翹翹板型(Pivotal)及線性加速型(Lineal)，翹翹板型全身型震動機其中以德國Novotec Medical公司之產品Galileo最廣為人知。而線性加速型全身型震動機中最為人熟知的就是Power Plate，其標榜線性加速震盪提供大於一般重力(1G)的G值數，標榜在震動機上面進行動作訓練的訓練強度將大於平地上的訓練。舉例以2G的震盪模式來說，其需徵召的肌肉力量就將需要達到原來的兩倍力量才能完成動作。
【0003】 目前震動機的震盪模式控制多為頻率和振幅。過去文獻顯示震動機訓練後有顯著的肌力活化，對於下肢肌力的提升效用和傳統的阻力訓練一樣好，而針對虛弱老人給予低強度之震動機刺激結合動作訓練，可以達到和高強度刺激同樣的效果，因此對體能較弱的銀髮族群，低強度之震動機刺激是一個良好的入門選擇。Sitjà-Rabert於2015年針對護理之家的高齡長者，比較結合震動機的運動訓練和單純運動訓練，訓練內容著重於平衡訓練及肌力訓練，震動機刺激模式則是30-35Hz、2-4mm，給予每週3次、每次30分鐘之訓練，結果顯示兩個組別在於六週訓練之後，平衡及肌力表現都有顯著的進步。
【0004】 許多研究證實震動機有助於使用者的平衡感和動作控制的改善，然而震動機與阻力或是有氧運動結合，卻很少述及。有氧運動對塑身、減脂的幫助很大，常見到的有氧運動如長跑、騎腳踏車等，皆以長時間循環性動作為主。如果震動機可以提供有氧運動訓練，則可以增加其使用族群，達到複合運動效果。
【0005】 甲、
【新型內容】【0006】 本創作目的在於結合震動機與拉繩運動機制，同時達到平衡訓練和有氧運動的效果。
【0007】 為達上述之目的，本創作之拉繩器包含單向旋轉機構和彈性回復機構以提供拉繩時可銜接阻力調整裝置和幫助拉繩收回。
【0008】 本創作之拉繩器中含有一直流馬達，其與單向旋轉機構軸連接，馬達的電極連接電阻組合，當其轉動時，可根據電阻值產生不同反電動勢大小，影響拉繩阻力。
【圖式簡單說明】【0019】 第一圖係本創作之具拉繩運動功能之震動機。
【0020】 第二圖係本創作之拉繩器外觀。
【0021】 第三圖係本創作之拉繩器單向轉動與收繩機構。
【0022】 第四圖係本創作之拉繩器阻力調整方式。
【實施方式】【0009】 本創作之震動機包含操作面板1、感應器2、主架3、拉繩器4和震動平台5。第一圖中操作面板1下有一置物座11，可供使用者放置手機、鑰匙等物品，底下有感應器2，作身分識別用途，可根據不同使用者提供不一樣運動參數設定。主架3上包含背座31，用以置放側扶手34。側扶手34提供使用者兩側支持，避免跌倒摔落。前扶手35提供前向支持。固定座32與拉繩器4結合。底座33與震動平台5透過四支平台彈簧51結合。
【0010】 拉繩器4外觀可見第二圖，其由拉繩41、絞盤43、直流馬達44和控制器45組成。拉繩41會帶動絞盤43轉動，絞盤43透過單向旋轉機構441與直流馬達44軸連接，進而帶動直流馬達44轉動。直流馬達44另一側固定在馬達座442上。馬達旋轉時會產生反電動勢阻力，其大小由控制器45決定。控制器45包含電阻組合451和繼電器組452。第三圖中，拉繩收回時藉由絞盤43裡的旋轉彈簧431反轉。整個拉繩器4透過拉繩器座46與主架3的固定座32結合。
【0011】 在震動機啟動時，使用者即可在震動環境下使用拉繩器4，操作面板1含有調整拉繩器4阻力的介面。握把411提供使用者舒適地抓握，以完成上肢上舉或是平舉等動作，為確保拉繩41不會自絞盤43跑出來，而有繩導引架的設計。
【0012】 在拉繩阻力調配方面，由直流有刷馬達的數學模型可以證明在等速情況下拉力與轉速是正比關係。本創作之拉繩器是使用直流馬達，馬達電機方程式可表示為方程式(1)，其中V、L、i、kb、ω和R分別為馬達兩端電壓、等效電感、電流、反電動勢常數、馬達角轉速及等效電阻。
【0013】 
【0014】 拉繩器的主要原理是讓馬達於短路狀態，利用馬達被帶動時產生反向電流形成一個反向阻力。在這種狀態下，式(1)中，V=0及
，電流為
【0015】 馬達的輸出扭矩T與電流之關係為T=kti (3)
【0016】 kt為馬達扭矩常數，故輸入馬達的扭矩為
【0017】 又拉力F作用在拉繩半徑r的拉繩機，不考慮摩擦力及阻尼力，其拉力及轉速的關係為
【0018】 因此，當電阻越大時阻力越小，電極斷路是最小阻力狀態。本創作之拉繩器阻力可透過改變電阻R來決定，而從操作面板1調整拉繩器4的控制器45。第四圖中，直流馬達的電極與電阻組合451連接，透過繼電器組452來切換不同的電阻組合451，達到變換總電阻R的功能。