[0001] 本发明涉及一种运动用姿态训练器，尤其是一种躯干轴与上肢旋转的惯性掷/击运动用扭转姿态训练器。

[0002] 由于人体力学与结构的限制，运动与姿态具有非常密切的关系，例如自由式游泳、赛跑受姿势影响速度，棒球、羽毛球、网球、台球与高尔夫球等球类运动的姿势影响击球后的惯性方向稳定度与力道。除了直接影响竞技成绩的表现外，正确姿势也能保障运动者免于运动伤害，例如抛铅球或投掷标枪，或现正热门的健身重量训练与瑜珈，运动者常在未请教练指导下，因自行操作的姿势不当而受伤。

[0003] 因此，产生了将科技应用于运动辅助的市场需求。期望运动者应用科技的辅助器材，提升运动效能，强化成绩表现与回避运动伤害等。在此以高尔夫球为例，如图1美国专利US20030045368A1号公开的，由一个光学投射工具90进行头部视角的定位，协助使用者头部保持面向所要击打的高尔夫球600，然而该案并没有提出头部以外的任何结构，即使是通过该案产品的协助，用户可以正确保持头部面向高尔夫球，让击球过程中视线准确盯紧击球点，但对于躯干部分的扭转以及上肢的动作，并无任何正确教学效果，即使可以让击球过程中的头部保持正确位置，盯紧高尔夫球而不会打不到球，但对于全身的正确施力，让球可以飞行更远方面毫无帮助。

[0004] 另如图2、图3美国专利US9789378号公开的，同样是利用设置在头部的光学投射工具91，甚至利用可调角度的夹具，或者在护目镜92中安装瞄准十字线组件93，借此升级辅助瞄准的效果，确保用户的头部和视线与高尔夫球和击打点之间，维持一个正确的角度方向。

[0005] 但是如前文所述的，人运动时，全身肌肉的整体作动彼此相辅相成，运动的成绩与全身上下各部位的协调性高度相关，重要性丝毫不亚于视线与击打角度。以球类运动为例，无论高尔夫球、网球、台球或棒球等，光靠精准的视力与手腕部、手轴的肌肉施力，都无法将击球效果最大化；必须充分利用腿部支撑带动腰部扭转，上半身准直旋动，当还没有接近击球点时，是要确保躯干沿着一个中心轴单纯扭转，不要有前后左右晃动或俯仰角摆动；在这个阶段中，上臂则需要一直维持贴近躯干预备击打的姿势，并且上肢施力必须被严格控制在最后发挥，只有在球杆、球拍、球棒最接近击球点时，才让手臂和手轴脱离躯干而产生爆发力，利用巧劲辅以角度微调等细致操作将球击出。由此可以发现，人体各部位，尤其是上肢和躯干彼此协调连动的系统性操作良好与否，是在上述不同种类的击打运动所共同具备的特征，同样地，击球者的视线也都要紧盯球的位置，而不随躯干和上肢转动。但另一方面，如果是投掷类的运动，例如铅球，虽然腰部的扭转和上肢的夹紧和上述击打类的运动相似，但头部的作动方式则完全不同，头部是会跟随躯干一起向后扭，铅球则被手持紧贴面颊，直到身体的扭转接近抛掷点时，头部才会朝向前方，而同样将手臂、手轴脱离躯干前推，把铅球抛出。因此，需要训练运动员在练习过程中正确扭动躯干，并且保持上肢贴紧躯干，直到适当时机才脱离，这是非常重要的基础训练。

[0006] 目前还有其他技术，是在如图4所示，在高尔夫球杆95的头部击球面加装激光器96，让激光束960保持对准目标的高尔夫球600，让使用者在挥杆时能够确实打到球，然而，这类只能从使用者的头部、或者是球杆的杆头的单一点位对应至球，两点一线的互动关系，单纯属于视角的规范指引，或者是单纯的球杆挥动路线校正；但是对于头和身体、躯干和上肢之间，各肢体部位的彼此连动搭配，如何正确挥动球杆、球拍、球棒，让各躯干部位协调对应，在适当时机协作、正确时机分离，从头部视角→躯干→上肢彼此随时保持正确的相对位置，以及各运动阶段的相对位置被转化为可清晰判别与警示的信息，包括如何改善用户肢体的运动协同性等，都是现有技术无法有效解决的盲区。

[0007] 综上所述，运动是身体(与器材)协调连动的多重系统组合，如何在时间轴上，从固定姿势、准备姿势、扭转蓄力、一直到扭转发力击球或抛掷等不同阶段，身体各部位的组合连动，都可以被正确观察分析，提供准确且实时的纠正指引，就是本发明所要解决的问题。

[0045] 以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本发明说明书所公开的内容轻易地了解本发明的优点与功效。

[0046] 本发明附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书的公开内容，以供本领域技术人员了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、大小的调整或比例关系的改变，在未实质变更技术内容下，亦当视为本发明的范畴。

[0047] 本发明躯干轴与上肢旋转的惯性掷/击运动用扭转姿态训练器如图5，首先是以高尔夫球运动为例，为便于说明起见，在本例中定义运动器材60(本例中为一颗高尔夫球)周边的地面/草地表面作为一操作面10，并且无论是在室内的练习房间正面墙上、或者是练习场的前方，会预设想要高尔夫球击飞后的惯性轨道方向，例如在练习墙上投射出果岭的影像，依据这惯性击飞轨迹设定一个惯性方向63，并且依据惯性方向63在操作面上定义出一个对应的惯性方向的标示11，也就是例如在练习场的操作面上埋设一道指向前方的白色塑料标记，因此，用户可以依据已经标定的惯性方向的标示11和自己的身高、手长以及球杆长度决定如何站位，并与操作面10保持适当的间隔距离。当然，本领域技术人员也可以轻易理解，本例中的白色塑料标记可以改用例如光学投影或任何实体可观察的结构，都可以作为惯性方向标示装置1，让用户或其他观察者作为参考标记。

[0048] 在用户就预备的起始位置开始击球前，请参考图5，在使用者的上半身胸腹处装备一个躯干扭转光学指针设备2，并且在手腕处安装一上肢移动光学指针设备3，在本例中，在头部加装一头部光学指针设备5。躯干扭转光学指针设备2是透过例如一组万向接头夹持件的第一枢接件23，将第一光学指针件22以可调整角度的方式枢转结合至紧缚件21上，本例中的紧缚件21是例释为具有束带的运动小背心，将整组躯干扭转光学指针设备2装备固定到使用者的躯干；上肢移动光学指针设备3同样是将第二光学指针件32透过第二枢接件33以可调整角度的方式枢转结合至固定件31上，由例如具黏扣带的腕带作为固定件31，将整组上肢移动光学指针设备3固定到用户的手腕部；头部光学指针设备5也同样，透过第三枢接件53以可调角度式接合第三光学指针件52与配戴件51，由配戴件51配戴至使用者头部。为便于说明，定义放置高尔夫球的位置为抛掷点/击打点62。

[0049] 配戴上述的装备后就抛掷/击打的起始位置，如图6、图7所示，第一光学指针件22将对应使用者躯干的躯干标示220投射至操作面10，第二光学指针件32将对应使用者上肢的上肢标示320投射至操作面10，而第三光学指针件52将对应使用者头部的头部标示520投射至操作面10。为更进一步协助使用者精准定位，本例中是以长短相异的十字光标来显示，其中第一光学指针件22的第一发光单元221是一扩束的激光标示器做为光源，投射出一束稍有扩散的激光束，第一发光单元221前方再加装一个屏蔽作为第一光学单元222，使得前述的躯干标示220呈现为横长直短的十字形光学标示，由于上述各种运动中，躯干部分的扭转都要求要平顺而无晃动，因此本案定义沿躯干上下方向延伸一虚拟的躯干轴61，并且利用第一光学指针件所发出例如一长一短的十字光学标示，将用户躯干的扭转情况投射在操作面上。

[0050] 当使用者侧向站立在面对击球点的起始位置时，身上配戴的躯干扭转光学指针设备投射出十字光学标示中，包括一道长边是与躯干轴61垂直并且指向前方的果岭影像，由于躯干轴是与地面带有一倾斜角度，因此，第一枢接件将补偿此倾斜角度，确保躯干的倾斜角度固定而无晃动时，光学标示的长边是平行于地面的白色塑料标记前后移动。而本例的第二光学指针件32的第二发光单元321同样借助于前方的第二光学单元322，使得上肢标示320呈现为横长直短的十字形光学标示，在此为凸显长边的重要性，因此将标示上肢运动的此光学标示定义为横向光学标示，并且利用第二枢接件33调整角度，让上肢标示320与躯干标示220的十字光标相互平行且对应于惯性方向的标示11。

[0051] 当使用者向后扭转躯干并且向后抬起球杆准备击球时，正确的运动方式是将躯干沿着原先的躯干轴进行无晃动的扭转，且上肢和躯干的相对关系保持在一模一样的夹角和伸缩量，没有相对的角度或伸缩变化，因此，躯干标示220和上肢标示320都是沿着惯性方向63同步后移，不应该有大幅偏离惯性方向的标示、波动、或两者速度差异的现象呈现。

[0052] 接下来如动作图8所示，在击球之前的躯干向后扭转准备动作中，使用者的头部不应该随躯干旋转或上肢摆动，因此，头部光学指针设备所投射至操作面在此释例为点状的头部标示520，也不应该移动离开运动器材60(高尔夫球)附近，供使用者头部维持正对、瞄准运动器材60的姿态；所以在操作面10上同时呈现躯干标示、上肢标示与头部标示520的光学指针，都可以让使用者自行观察，并且据此实时调整击球的预备动作。

[0053] 使用者沿着固定的躯干轴61向后扭转躯干进行蓄力，躯干标示便于操作面上随之连动，轨迹呈现出相应的扭转状态的躯干标示223；上肢受到腰部带动，上肢标示320也在操作面10上一同移动，轨迹呈出移动状态的上肢标示323；而头部标示520仍要尽可能维持在运动器材60处，减少偏离。使用者从后方扭回并朝向抛掷点/击打点62进行击球时，上肢加入力道，在达到抛掷点/击打点62时使操作面10上的躯干标示220与上肢标示320彼此相对平行，且与惯性方向的标示11对应，再现上述预备式时三个标示彼此相对平行的关联状态，此时于抛掷点/击打点62击打运动器材60，就能最大概率沿着黄金的惯性方向63飞出。使用者透过观察操作面10上的不同标示的信号回馈，不断校正姿势抑制错误施力，据此提升击球轨迹与弹道精准化的效果。当然也可以辅以举例为摄影机的光学信号感测装置41，搭配信息处理装置43作为影像辨识和记录，并且作为训练后检讨分析的参考。

[0054] 从起始位置、躯干向后扭转的准备动作、一直到躯干回转的击球动作阶段，躯干标示220和223、上肢标示320和323都应该尽量跟地面上的惯性标示保持三个标示彼此平行，表示此过程中，身体与上肢的姿态处于最佳挥杆姿势，借此校正躯干与上肢姿势，以便未来击球时能将高尔夫球朝最佳惯性方向击出。因为所有有关的身体部位都被个别的光学标示呈现于地面上，而且使用者应该保持在击球前的头部面向高尔夫球，使得所有的躯干情况可以被轻易且直接自行观察纠正，达到正确体态的基础自我训练，进一步，为能把击出的高尔夫球拦截下来，可以在惯性方向摆设一面拦截布幕作为拦截显示设备7，并在布幕上投影呈现使用者面前的仿真果岭等影像。

[0055] 当然，本发明的训练并不局限于高尔夫球运动，所有各种具有相似运动模式的其他运动，都可以运用本发明的训练器加以训练，请参考图9，由于网球、乒乓球这类型的球类运动，一方面要运动员正面直视对手来球或衡量对场的落球位置、球网高度等，另方面同样要在击球前向后扭转躯干蓄力，从起始位置、向后扭转的准备过程，一直到回转向前的击球过程，同样要避免上肢过早伸展或与躯干不同步的不协调施力，此时的躯干和上肢动作协调，同样是训练的一个重点，但和高尔夫球运动不同，本例中网球为例的操作面10’是设定在使用者侧边的墙壁上。由于躯干扭转光学指针设备2’所投射的躯干标示220’以及上肢移动光学指针设备投射的上肢标示320’无法直接让使用者自行观察，因此躯干标示220’所呈现的切向光学标示与上肢标示320’所呈现的横向光学标示不再为十字形或点状，而是改为方便电子判别的长椭圆形，以长轴对应球的惯性方向，并定义长轴方向为长边。

[0056] 同时加装一个光学信号感测装置来捕捉操作面10’上的躯干标示与上肢标示，并将捕捉到的躯干扭转状态的躯干标示与移动状态的上肢标示交由信息处理装置43’进行运动轨迹分析，若产生姿势偏差，例如躯干标示220’与上肢标示320’移动轨迹的间隔过大，表示上肢过早伸展，则可以透过一个警示装置42’向用户示警，在本例中将警示装置42’释例为透过紧缚件或固定件与使用者保持身体感知状态的强制反馈器。当姿势一偏差、抛掷点/击打点62’不佳时，强制反馈器就能在各自对应的位置产生震动，让用户清楚感受到上肢挥动过快或过慢、躯干扭转不足或过度晃动，当然，也可以采用振动频率的不同来提醒使用者实时校正姿势。相关的信息也能储存下来供使用者赛后回顾、调整。

[0057] 本案也可应用于铅球等抛掷类运动，如图10，由于铅球运动的在躯干沿躯干轴61”向后扭动过程中，头部需要随躯干同步向后扭转，因此在头部并没有设置光学标示装置，而警示器也改采耳机或扩音喇叭的方式提醒用户，若光学信号感测装置量测到第一光学指针件22”所投射在操作面10”上呈现的躯干标示与第二光学指针件32”所呈现的上肢标示，两者任一个过度偏离预设好的惯性方向的标示，亦即偏离达到偏差区域，代表用户的姿势已产生严重偏离，便以声音提醒运动中的使用者实时校正。

[0058] 另外如高尔夫球与网球这类运动，在击球的惯性方向设置拦截显示设备，一方面用以拦截被击打飞出的高尔夫球，并显示相应场景以及运动器材依惯性方向的运动轨迹，达到辅助使用者减少场地限制、模拟实境的效果。此外，如本领域技术人员所能轻易理解，在简化的版本中，光学标示也可以单纯采用圆形，例如在躯干上的第一光学指针件以较大的原点投射出躯干标示，而手腕上的第二光学指针件则投射出较小的原点作为上肢标示，或者采用相异色彩的标示，都可以更方便使用者操作调节。

[0059] 以上所述内容仅为本发明的较佳实施例而已，不能以此限定本发明实施的范围，凡是依本发明申请专利范围及发明说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。