Тренажер

Тренажер

Реферат

Изобретение относится к области физической культуры и спорта и предназначено для тренировок спортсменов, занимающихся игрой с мячом, например баскетболистов.

В настоящем изобретении под понятием «манекен» подразумевается любая конструкция, имитирующая человека. Понятия «руки» и «ноги» манекена распространяются на любые технические средства, имитирующие руки и ноги человека.

Ключевым моментом тренировки баскетболистов является создание условий реального игрового процесса, т.е. осуществление спортсменом действий в нападении (например, бросков по кольцу) при наличии отвлекающих и мешающих маневров защитника. В связи с тем, что достаточно трудно найти игрока, который выполнял бы роль защитника на тренировке длительное время, существует потребность в его реалистичной имитации.

Особое внимание на тренировке обращается на адаптацию спортсменов к прицеливанию и броску при наличии движущейся помехи.

Известны тренировочные устройства, предназначенные для отработки нападающим бросков в кольцо с конкретных точек площадки, представляющие собой растянутые между двумя неподвижными опорами занавесы или сетки, закрывающие нападающему обзор кольца, тем самым имитируя блокирующие движения защитника (например, US 5642879 A, 1997.07.01, US 7175549 B2, 2007.02.13).

Недостатком таких устройств является то, что в процессе тренировки их необходимо перемещать по площадке, а также отсутствие имитации формы человеческой фигуры и движений защитника.

Известен тренажер, содержащий расположенную на неподвижном основании стойку с двумя закрепленными по обе ее стороны стержнями (US 5485993 А, 1996.01.23). Тренажер создает имитацию вытянутых к нападающему рук защитника.

Известен также тренажер, содержащий расположенный на платформе манекен в виде стойки с закрепленными в ее верхней части симметрично относительно продольной оси стойки двумя стержнями и одним стержнем в центральной части, имитирующими руки защитника, а также установленным вертикально изогнутым стержнем в верхней части стойки, имитирующим голову защитника (US 5800291 А, 1998.09.01).

Известны тренажеры, выполненные в виде манекенов. Так, для имитации движений защитника одни манекены содержат по две руки с обеих сторон туловища (US 2009149281 A1, 2009.06.11), у других руки выполнены с возможностью установки в одно из фиксированных вертикальных положений (US 2009098955 A1, 2009.04.16).

Недостатком этих тренажеров, как и предыдущих, является то, что они не позволяют имитировать хаотичные движения защитника и в них отсутствует отклик на действия нападающего игрока. Эти тренировочные устройства являются механическими средствами для тренировки, устанавливаются в определенных точках площадки, не способны самостоятельно перемещаться.

Указанные недостатки приводят к невысокой эффективности тренировочного процесса.

Настоящее изобретение направлено на создание интеллектуального, подвижного (динамического) тренажера, позволяющего обеспечить визуально точную, реалистичную имитацию действий игрока защиты, тем самым, максимально приближая тренировочный процесс к реальной игровой ситуации.

Заявляемое изобретение позволяет сформировать адекватную реакцию пользователя тренажера (нападающего) на усилия защитника, т.е. адаптирует его к прицеливанию и броску при наличии динамичной (движущейся) помехи.

Настоящее изобретение позволяет также эффективно отрабатывать пользователю все игровые позиции (бросок в корзину с конкретных точек игровой площадки, ведение мяча, отработка броска в динамике).

В качестве ближайшего аналога выбрано устройство, известное по US 2009098955 А1, 2009.04.16, которое, как и заявляемое, содержит установленный на платформе манекен и, по меньшей мере, одну руку с механическим средством для изменения положения руки манекена, позволяющим фиксировать ее в одно из вертикальных положений до начала тренировки. В соответствии с этим устройством средство для изменения положения руки представляет собой многоугольную крепежную деталь в виде болта.

Устройство обладает теми же недостатками, что и вышеприведенные тренажеры.

Техническим результатом, получаемым при использовании заявляемого изобретения, является создание динамичного устройства с обратной связью между нападающим и тренажером, что повышает эффективность тренировок баскетболистов путем моделирования реальных игровых ситуаций.

Использование настоящего изобретения повышает подготовку спортсменов, улучшает технику обращения с мячом, условные рефлексы, периферическое зрение, что, в свою очередь, повышает профессионализм нападающего, следовательно, улучшаются качество и зрелищность игры.

Технический результат достигается тем, что в тренажер, содержащий установленный на платформе манекен с рукой и средство для изменения положения руки манекена, введены блок управления и регистрирующее устройство, при этом средство для изменения положения руки снабжено исполнительным механизмом, подключенным к выходу блока управления, который соединен с регистрирующим устройством.

Манекен тренажера может дополнительно содержать, по меньшей мере, одну ногу и средство для изменения положения ноги, которое исполнительным устройством соединено с ногой.

Платформа тренажера может дополнительно содержать исполнительный механизм, соединенный с блоком управления.

Целесообразно снабдить манекен датчиком электромагнитного излучения, например, ультрафиолетового, видимого или инфракрасного диапазона длин волн.

Целесообразно снабдить манекен лазерным дальномером.

Целесообразно снабдить манекен датчиком изображения.

В основе изобретения лежит решение задачи по созданию устройства реалистичной имитации защитника, отслеживающего движения нападающего (перемещение по площадке, взятие мяча в руки, подготовка к броску, бросок в кольцо), распознающего момент начала броска нападающим и реагирующего на бросок. Имитация реакции защитника выражается в том, что тренажер совершает блокирующие бросок движения верхними конечностями и/или распрямляет нижние конечности.

Тренажер имитирует мешающее поведение защитника в масштабе реального времени (перемещение тренажера, блокирующие бросок мяча движения рук и распрямление ног перед прыжком). Для этих операций тренажер использует подвижную руку, ногу и платформу.

Изобретение поясняется фиг.1, на которой изображен тренажер в одном из возможных вариантов его исполнения.

Тренажер содержит установленный на вертикальном стержне на платформе 1 манекен 2 с рукой (руками) 3, средство 4 для изменения положения руки 3, исполнительный механизм 5 средства 4, регистрирующее устройство 6, блок 7 управления.

Рука 3 соединяется с манекеном 1 посредством шарниров и имеет возможность перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Рука 3 приводится в движение с помощью исполнительного механизма 5, в простейшем варианте исполнения содержащего реверсивный электродвигатель и редуктор.

При выполнении манекена с ногой нога 8 (ноги) манекена представляет собой два соединенных между собой шарниром стержня. Нижний конец нижнего стержня жестко закреплен на платформе 1, а верхний конец верхнего стержня также шарниром, сопряженным с соответствующим исполнительным механизмом для сгибания/разгибания ноги, прикреплен к вертикальному стержню манекена 2.

Платформа 1 с расположенным на ее верхней части манекеном 2 оснащена с нижней стороны поворотными колесами, соединенными с соответствующим исполнительным механизмом. Колеса платформы 1 обеспечивают достаточно маневренное перемещение манекена 2 по игровой площадке в соответствии с действиями нападающего.

На платформе 1 может располагаться источник питания, например аккумулятор.

Регистрирующее устройство 6 тренажера содержит датчик 9 электромагнитного (например, инфракрасного) излучения, лазерный дальномер 10 и датчик 11 изображения. Датчик 9 предназначен для ориентации манекена 2 относительно пользователя тренажера (нападающего). Лазерный дальномер 10 позволяет определить расстояние от фронтальной плоскости манекена 2 до пользователя. Датчик 11 изображения позволяет идентифицировать действия пользователя для адекватной реакции манекена 2. В частности, для идентификации может быть использован тренировочный мяч, который целесообразно окрасить таким образом, чтобы он создавал контраст с окружающим фоном. В простейшем случае в качестве датчика 11 изображения может быть использована цифровая видеокамера. Датчики 9, 10, 11 могут быть размещены на фронтальной плоскости манекена 2.

В качестве параметров движения пользователя тренажера могут быть выбраны высота мяча над уровнем пола и расстояние от пользователя до тренажера.

Блок 7 управления выполняется по любой известной схеме, например по схеме, представленной в книге В.В.Денисенко «Компьютерное управление технологическим процессом, экспериментом, оборудованием» - 2009, изд.: Горячая линия-Телеком, стр.608. Блок управления включает процессор, взаимодействующий со специализированной программой, усилитель-преобразователь, узел памяти и интерфейсы. Вход блока управления через интерфейс соединен с выходом регистрирующего устройства 6, а выходы блока управления также через интерфейсы соединены со входами соответствующих исполнительных механизмов.

В блок 7 управления вводятся антропометрические данные о пользователе тренажера (рост), которые пересчитываются в критическое значение высоты поднятия мяча над уровнем пола при совершении пользователем броска в корзину. Кроме того, в блок 7 управления вводятся значение предельной высоты поднятия руки манекена 2 и максимальное расстояние от пользователя до тренажера.

Процессор блока 7 управления предназначен для обработки сигналов с датчиков 9-11, их сравнения с критическими параметрами, выявления сигналов рассогласования и формирования управляющих сигналов.

Тренажер выполнен таким образом, что суммарное быстродействие регистрирующего устройства 6, блока 7 управления и средства 4 для изменения положения руки 3 (ноги 8, платформы 1) не меньше, чем у пользователя тренажера.

На баскетбольном щите вблизи кольца целесообразно разместить источник электромагнитного излучения (не приведен), например, инфракрасного для того, чтобы манекен 2 постоянно находился фронтальной плоскостью к пользователю на воображаемой линии пользователь-кольцо аналогично реальной игровой ситуации.

Тренажер работает следующим образом.

Совокупность движений пользователя заключается в ударах мяча об пол из положения стоя или в движении по площадке, прыжках и поднимании мяча вверх.

Эта информация в реальном режиме времени отслеживается с помощью датчиков 9-11 регистрирующего устройства 6 манекена 2, который изначально устанавливается на спортивной площадке в желаемом месте на воображаемой линии пользователь-кольцо фронтальной плоскостью в сторону пользователя.

В процессе тренировки изменяется расстояние между пользователем и манекеном 2 и ориентация пользователя относительно фронтальной плоскости манекена 2.

При изменении расстояния пользователь-манекен изменяется сигнал, поступающий с датчика 10 регистрирующего устройства 6 на блок 7 управления. На выходе блока 7 управления формируется сигнал управления, который поступает на соответствующий исполнительный механизм, перемещающий платформу 1 с манекеном 2 до тех пор, пока не восстановится заданное расстояние от пользователя до манекена 2.

Изменение положения пользователя на игровой площадке может приводить к нарушению условия нахождения манекена на воображаемой линии пользователь-кольцо. Это вызывает уменьшение суммы сигналов от датчиков 9 и 11, поступающих на вход блока 7 управления. На выходе блока 7 управления появляется сигнал рассогласования, который подается на соответствующее исполнительное устройство, перемещающее и поворачивающее платформу 1 с манекеном 2 до тех пор, пока суммарный сигнал от датчиков 9 и 11 не станет максимальным, т.е. пока не восстановится условие нахождения манекена 2 на воображаемой линии пользователь-кольцо и условие нормальной ориентации фронтальной плоскости манекена 2 к пользователю.

Таким образом, манекен 2 постоянно стремится быть на заданном расстоянии от пользователя, находится на воображаемой линии пользователь-кольцо и быть обращенным фронтальной плоскостью к пользователю.

Высота нахождения мяча над уровнем пола контролируется лазерным дальномером 10 и датчиком изображения 11. При превышении значения критической высоты на выходе блока 7 управления формируется сигнал, подающийся на соответствующие исполнительные механизмы, которые производят поднятие руки 3 и/или распрямление ноги 8, имитируя реальное движение защитника.

Приведенный в настоящем описании тренажер не исчерпывает других возможностей выполнения манекена, в частности он может быть снабжен двумя ногами, каждая из которых установлена на отдельной платформе. Руки и ноги манекена могут быть выполнены с возможностью изменения их длины, а также снабжены средствами, имитирующими мышечную массу человека.

1. Тренажер, содержащий установленный на платформе манекен с рукой и средство для изменения положения руки манекена, отличающийся, тем, что в него введены блок управления и регистрирующее устройство, при этом средство для изменения положения руки снабжено исполнительным механизмом, подключенным к выходу блока управления, который соединен с регистрирующим устройством.

2. Тренажер по п.1, отличающийся тем, что манекен дополнительно содержит, по меньшей мере, одну ногу и средство для изменения положения ноги, которое исполнительным устройством соединено с ногой.

3. Тренажер по п.1, отличающийся тем, что платформа снабжена исполнительным механизмом, который соединен с блоком управления.

4. Тренажер по п.1, отличающийся тем, что манекен снабжен датчиком инфракрасного излучения.

5. Тренажер по п.1, отличающийся тем, что манекен снабжен лазерным дальномером.

6. Тренажер по п.1, отличающийся тем, что в манекен снабжен датчиком изображения.