体操环和训练系统的制作方法

本发明涉及一种具有旋转环基本形状的体操环，其除了用于吊环体操外，还可在各种自重练习中用于健身和力量训练。作为一种多用途训练装置，该体操环适用于进行压力、牵引和许多其他练习。本发明还涉及一种包括该体操环的训练系统。

背景技术：

1、以健美操(calisthenics)的名称已知一种健身和力量训练形式，其包括身体练习和力量练习，该练习仅利用自身体重进行。由于在自重训练中经常会用到大量肌肉群，因此通过健美操不仅能增强单块肌肉，还能增强肌肉之间的相互作用，即所谓的肌肉间协调性。因此，与传统力量训练相比，肌肉失衡的情况较少发生。此外，除了力量和耐力，健美操还能训练灵活性、平衡能力、身体张力、身体控制和协调能力，并通过平衡练习训练深层肌肉。利用这些练习，能极大地促进在康复过程中，例如手术后的愈合过程。

2、健美操中使用的自重练习包括体操和艺术体操中的元素等。在这种健身和力量训练形式中，基本上不使用重量和健身器材；即使使用，也只使用简单的辅助工具，如体操和艺术体操中使用的单杠、手柄和吊环。

3、健美操中使用的体育器材包括吊环体操中已知的体操或艺术体操环。根据数学定义，这些体操环的基本形状始终都是围绕旋转轴旋转基圆而形成的旋转环，其中基圆，即环的横截面的直径通常在2cm至4cm之间，并且环的直径在15cm至40cm之间。体操或艺术体操环的一个本质特征是圆形的环横截面，即设计成简单的旋转环形，这样可以确保运动员在抓握体操环时不会受到横截面边缘的阻碍。这就意味着，圆形以外的横截面轮廓不太适合吊环体操。

4、用于吊环体操的传统体操环通常由木材整体制成。此外，由复合材料制成的体操环也是已知的，例如由de 90 02 784 u1已知。

5、健美操中使用的运动器材还包括俯卧撑手柄，它不仅可以用来做俯卧撑，还可以用来做其他地面运动，如头倒立、手倒立和类似的保持练习。这种俯卧撑手柄由us 3 115338 a、de 101 51 616a1、us2010/0279833 a1、us 809 615s、us 302 195s和us2019/0

6、143 168a1等已知；它们通常都具有保持手柄，其连接到要放在地面上的支撑元件上。

7、对于练习健美操的运动员来说，一个重要的方面是他们希望能够尽可能不受场地限制地进行自重练习。因此，健美操中使用的体育器材应轻便、易于携带。

技术实现思路

1、在这方面，本发明的任务是提供一种以体操环为基础的体育器材，它可以以尽可能多的不同方式用于各种自重练习，而且不需要额外的辅助工具或助手。

2、该任务通过具有权利要求1所述特征的体操环和权利要求13所述的训练系统解决。权利要求2至12列出了本发明有利的扩展方案。

3、所建议的体操环包括环体，该环体具有众所周知的通过围绕旋转轴旋转基圆而产生的旋转环的基本形状。根据旋转环的通常数学定义，环体具有垂直于环体(或旋转环)的旋转轴、并贯穿环体(或旋转环)的基圆中心点的赤道面。在轴向截面上，环体具有体操环通常和必要的圆形横截面轮廓。

4、根据本发明，体操环包括用于保持吊带的吊带保持器，例如保持在吊带搭环上。为了固定吊带，环体具有至少一个在环体内形成并在赤道面上定向的吊带保持袋。吊带可以通过能够形状配合插入的吊带保持器固定或可固定在环体内或环体上。通过与吊带保持器几何形状相匹配、并在两个环体半壳之间形成的吊带保持袋可实现形状配合。

5、在本文中，吊带是指设计用于或适用于承载、固定或搬运负荷的任何长形、抗拉的、松弛柔性可弯的弹性元件。这包括传统的织带和绳索等，也包括链条、缆绳或其他可达到类似目的的类似承重元件。

6、环体可以在赤道面上分成两个独立的环体半壳；优选是在作为分离面的赤道面上将其分成两个环体半壳，以便拆卸。在组装过程中，两个环体半壳不可拆分地彼此连接在一起，或者是可拆分地彼此固定，例如通过插接、榫接或螺钉连接。在可拆卸的情况下，环体可以根据需要再次拆卸。

7、该体操环特别适用于利用带吊带的体操环的训练，即用于类似传统吊环体操的悬挂进行的练习。与传统的作为环索围绕环体的圆形横截面的吊带固定方式不同，可以通过使用位于内部的吊带保持，即例如利用固定在环体半壳之间的吊带端部，来有效防止在吊环体操中经常出现的皮肤损伤，尤其是前臂擦伤，而传统的吊带引导几乎无法避免这种损伤。

8、具有分体式环体的体操环还有一个优点，即可以容易地在环体上集成附加组件。附加组件例如可以是用于改善抓握性能的插件、用于数据采集、数据评估和数据通信的电子元件，以及用于扩展、改变和匹配几何外表面的其他附件。

9、例如，吊带保持器可以是杆状元件，吊带围绕着其放置；吊带保持袋是在几何形状上与吊带保持器相匹配的吊带保持器槽。例如，吊带保持器槽也可以形成在环形元件的内半径上，这样就可以在不分开两个环体半壳的情况下将吊带保持器插入吊带保持器槽中，也可以取出吊带保持器。这样，吊带就可以快速连接到环体上并再次取下；当吊带在受到拉力负载的情况下使用时，吊带保持器会牢牢地锁定在吊带保持器槽中。

10、吊带保持器还可以设计成由两部分组成的卡合系统形式的快速锁闭件。在这种情况下，吊带保持器的被称为吊带锁的部分固定地安装在吊带保持袋中，而吊带保持器的另一部分，即锁舌，则固定在吊带上。为了固定吊带，锁舌的部分区域优选设计成吊带扣、夹紧扣或夹紧锁，吊带以吊带索的形式从中引导穿过。锁舌的设计方式是，锁舌通过插入的方式与位于吊带保持袋中的吊带锁卡合，使得固定在吊带上的锁舌的卡合端部区域在卡合后就位于环体内部，即两个环体半壳之间。除了在锁舌与吊带锁卡合时产生机械连接外，还可在设计成快速锁闭件的吊带保持器中集成电触点，其在卡合时闭合，可用于数据和电力传输。

11、为了进行练习，运动员通常需要一套、即一对体操环。这两个体操环优选设计成彼此成镜像。

12、就环体的尺寸而言，根据本发明的体操环优选与市场上销售的体操环尺寸一致，因此可以很容易地装入常规的运动包中。

13、例如，环体的合适材料是木材，尤其是桦木或榉木；也可以使用各种塑料、纤维复合材料或金属，如铝材料。

14、环体还可以具有带有加固元件的内部中空结构，其中加固元件优选在环体内形成条架或桁架，在加固元件之间有空腔。以这种方式设计的环体具有自重轻且同时机械稳定性和刚度高的特点。

15、根据体操环的一个优选实施方案，弓形把手以突出并与环体的赤道平面保持一定距离的方式连接到环体上。弓形把手在两个弓形把手端部之间具有把手中心件。它还关于纵向穿过弓形把手的把手中心平面成镜面对称。

16、根据本发明的这一设计方案，弓形把手和环体这样相对于彼此定向或布置，使弓形把手的把手中心平面位于环体的延伸穿过该环体的旋转轴线的轴向截面上。环体的轴向截面在两个径向相对的交叉位置与环体相交，在这两个交叉位置的区域内，在环体上分别形成了固定点，用于分别连接一个弓形把手端部。两个弓形把手端部这样固定到环体上，使得两个把手端部都指向同一侧远离环体赤道平面。这意味着弓形把手横向于环体定向，并从环体垂直伸出。各弓形把手端部在其固定点处远离环体表面。

17、吊带保持袋优选在两个固定点之间的中心位置布置在环体上。由于吊带的纵向延伸而垂直定向的弓形把手可在悬挂练习时用作另一种抓握元件(代替环体)。

18、把手中心件与轴向截面之间的距离优选大于形成旋转环的基圆直径，即大于环体的横截面。

19、弓形把手可以可拆卸地连接到环体上，例如通过插接和/或螺钉连接，也可以不可拆卸地连接到环体上，例如通过粘合连接。弓形把手端部优选与环体的形状相匹配，即相应的弓形把手端部和环体在固定点区域内几何形状相互匹配。为此，环体也可以在该固定点区域略微变平，即偏离环体的圆形横截面轮廓。

20、根据带有弓形把手的设计的体操环的特点是，除用于吊环体操外，它还可用于一系列自重练习，例如类似于通常在双杠上进行的保持练习。它还可以用作俯卧撑手柄。环体形成的支撑在此可将重力在环形接触线上引导，从而尽可能均匀地传到支撑面(如地面)上，从而确保自重练习所需的安全稳定的姿态；因此可大大降低训练过程中翻倒或扭转的风险。此外，弓形把手还为在地面上保持平衡提供了额外的抓握选择。此外，还首次可以进行腕部支撑悬挂练习。

21、此外，根据本发明的体操环本身，即类似于哑铃，也可用于负重练习，其中还可以添加额外的重量来增加练习难度。用于康复目的的典型水阻力练习也可使用体操环进行。

22、把手中心件的横截面优选与环体的横截面尺寸相似，即环体和抓握中心件具有相同或相似的横截面尺寸。

23、根据体操环的一种实施方案，弓形把手的把手中心件在其纵向延伸形成为直的。直的把手中心件优选与环体的旋转轴线成83°±2°的夹角，即把手中心件与赤道平面成7°±2°的倾斜。这样的设计特别有利于保护手腕的训练。

24、根据体操环的另一种实施方案，把手中心件在其纵向延伸具有与赤道面平行的直线形成的部段。把手的一端位于约跨越把手中心件长度的一半的直线部段的末端区域上。在另一个把手端部和直线形成的部段的另一端部区域之间存在向直线部段弯折的过渡部段。该过渡部段的形状也可以符合人体工程学。

25、可以设定，至少弓形把手的把手中心件具有椭圆形或蛋形的横截面轮廓。如果把手中心件的横截面轮廓呈椭圆形，即蛋形，则弓形把手朝向环体的一侧弧度较大，而弓形把手远离环体的一侧弧度较小，即略微扁平。具有椭圆形或蛋形横截面的把手中心件实现了弓形把手特别符合人体工程学的握持。其他旋拧附件也可用于握把的变化(例如更高的弓形把手)。

26、根据体操环的一种带弓形把手的实施方案，弓形把手沿弓形线一分为二，其中弓形把手的每个部分分别与环体半壳中的一个形成一个整体部件。环体半壳和弓形把手的部分优选具有内部中空结构，并带有例如形成杆架或桁架的加固元件。

27、环体优选使用与弓形把手相同的材料。环体和弓形把手优选由相同的材料制成。

28、也可以设定将弓形把手在环体上可拆卸地与隐藏在两个环体半壳之间的连接元件固定在一起。例如，弓形把手可以通过螺钉连接从其中一个环体半壳的内表面拧紧。螺钉连接向外是不可见的并且在训练时不会造成阻碍。除螺钉连接外，还可以使用其他可分离的连接方式，例如磁性连接或卡钩连接，来连接环体半壳。也可以采用永久性的、不可分离的连接方式，例如胶粘、熔焊或钎焊，以及从形状配合的上部结构中浇铸成型。

29、替代性地，也可以在环体的可见表面特意布置连接件，作为一种造型元素，以例如使环体在生产后更容易打开。

30、根据本发明的一个设计方案，体操环和吊带是带有悬挂环体的训练系统的组成部分。该训练系统还具有与吊带保持器相连的吊带调节单元，该吊带调节单元又包括夹紧锁和一个解锁带。训练系统在正常使用时，体操环的环体悬挂在吊带上。以一端，即吊带固定端固定在夹紧锁中的吊带被引导绕过位于练习位置上方的悬挂物(杆、钩、树枝等)，而另一端，即吊带的自由端，则被引导穿过夹紧锁。悬挂装置和夹紧锁之间双层的吊带部分以吊带索的形式构成吊带的承重部分。吊带的吊带自由端这样引导穿过夹紧锁，使得当通过吊带保持器-通过弹簧加载的闭锁机构传递负载时，夹紧锁通过摩擦配合或力配合自动夹紧吊带，并通过自锁固定承重吊带索的吊带长度，即吊带的滑动被夹紧锁阻挡。吊带自由端在夹紧锁中进一步这样引导，使得拉动未加载的吊带自由端能克服夹紧力，并允许吊带穿过夹紧锁拉向吊带自由端。这就意味着，当吊带自由端被拉动时，吊带可以被拉动通过，而不需要解锁闭锁机构，因为闭锁机构的设计方式是，当向吊带自由端方向拉动吊带时，即使很小的力也可以克服夹紧锁中的摩擦配合。承载的吊带索的吊带长度由此通过拉动未承载的吊带自由端而变短，即，悬挂在吊带承载部分上的吊带调节单元以及通过吊带保持器与其固定的环体可被连续向上拉动。吊带调节单元的解锁带这样附接到夹紧锁，使得当解锁带被拉动时，通过解除闭锁来取消吊带的自锁，进而又使夹紧锁沿吊带连续移动，或使吊带的吊带自由端向着吊带索一侧穿过夹紧锁。这就增加了承重的吊带索的带长，即悬挂在吊带承重部分上的吊带调节装置以及通过吊带固定器与其固定的环体可以连续向下拉动。因此，吊带调节单元可以通过选择性拉动吊带的未负载的自由端或解锁带，将环体的高度连续调节到所需的高度，以适应正在进行的运动。特别是，通过改变吊带索长度，可以将环体调整到高于运动员双臂向上伸展时的高度，即运动员可以在不接触地面的情况下进行双臂伸展的悬挂练习。吊带的承载长度可由运动员单独调整，无需任何辅助工具。有利地，建议的吊带调节单元还可用于将通常成对相邻悬挂的体操环微调到相同的高度。

31、吊带调节单元可以是电动的，例如，它配备有用于调节吊带的电动马达。控制在此可以通过遥控器(例如智能手机)或集成在环体中的控制单元来实现。此外，还可以在吊带调节单元中集成压力传感器。

32、吊带调节单元优选附接到设计为快速锁闭件的吊带保持器上，其中吊带调节单元集成在吊带保持器的称为锁舌的部分。训练系统的这种实施方案适用于在悬挂式和地面式练习之间快速切换。

33、训练系统还可以包括用于卷起吊带的卷收机构。

34、此外，训练系统还可配备皮肤保护装置，其在很大程度上防止皮肤在训练过程中接触金属部件。

35、训练系统的吊带调节单元优选具有位于内部的吊带引导装置，其确保吊带以最佳方式导引并锁定在所需位置。例如，吊带的末端可以具有加强件。这样，吊带就能尽可能沿着直线滑过吊带调节单元；此外还能防止吊带尖端向后滚动或指向错误的方向。

36、如果体操环可以分为环体半壳，那么一系列部件，尤其是电子部件，都可以集成到体操环中。由此，例如可以在环体和/或弓形把手中内置一系列不同的传感器、致动器和处理器。

37、加速度传感器、转速传感器和磁力计也可组合在惯性测量单元(英文：inertialmeasurement unit，缩写：imu)中，用于检测运动、确定空间位置、确定吊带长度和/或确定体操环在一对环中的相对位置。电容式传感器可用于存在识别或用户识别。其还适用于被称作“配对”的成对使用的体操环的连接建立或识别。压力传感器或力传感器，例如应变计或压电式力传感器，可用于确定运动员的体重和机械负荷，如果能额外记录时间过程，则还能确定练习次数。心率传感器用于识别运动员的体力消耗和其他生理参数。利用集成亮度传感器可调节集成显示元件的亮度。

38、根据体操环带弓形把手的一个设计方案，体操环可以在至少一个固定点上在环体和弓形把手的附接在该固定点上的弓形把手端部之间安装有压力传感器。利用该压力传感器可检测体操环的加载和/或释放。体操环中还安装有与压力传感器连接的发射单元，用于无线传输压力传感器检测到的信号。传输的信号可以发送到显示和评估单元，例如智能手机，以便例如在训练期间将信号显示为实时反馈，必要时也可以在训练结束后对信号进行分析。体操环的这种设计实现了记录训练数据，例如卧撑或屈撑的数量和质量。因此，运动员可以更加专注于练习的质量，同时达到定量的训练目标，而无需自己计算。

39、还可以在体操环内安装位置传感器，优选在环体内部安装在环体半壳之间。设置位置传感器的目的是检测体操环在空间中的定向，即与重力效应、地球磁场和/或其他绝对定位或取向参照物的关系。检测到的信号可以反过来连接到与位置传感器相连的用于无线信号传输的发射单元上。通过评估和监测环体位置，运动员可以在训练中针对性优化其姿势。

40、体操环中还可集成射频识别(rfid)转发器、近场通信(英文：near fieldcommunication，缩写：nfc)芯片或其他用于无线信号传输的组件，其例如可用于识别所有者、防盗识别，与手机、直接佩戴在身上的小型计算机系统(可穿戴设备，英文：wearables)，如智能手表、健身追踪器、数据眼镜或其他体操环建立连接或耦合。

41、体操环还可以包括各种反馈组件，例如用于视觉反馈的照明装置、指示器或显示器，用于声音反馈的扬声器或用于触觉反馈的振动电机。

42、例如，发光装置可以是发光二极管(led)、led灯条或led阵列。它们可用于美学匹配、个性化、识别、发出训练指令和训练进度、作为起搏器、用于显示系统状态等。

43、此外，体操环还可以包括处理器，用于处理传感器收集的数据。

44、还可以设定，体操环具有由弹性体，例如橡胶或硅橡胶制成的插入件。例如，可以将两个弹性体抓握部件可分开或不可分开地连接到弓形把手的把手中心件上。为此，可以在把手中心件中引入袋状部，弹性体抓握部件插入其中。