Тренажер пловцов

Тренажер пловцов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

()842926

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскык

Социалистическик

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 22.11.78 (21) 2683101/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К .

G 09 В 9/00

А 63 В 69/10

Гееудэрственнмй комитет (53) УДК 681.3. .071 (088.8) но делам изобретений и QTNphlTHH

Опубликовано 30.05.81. Бюллетень №24

Дата опубликования описания 05.07.81

В. М. Ахутин, В. В. Бажанов, В. Б. данилов, В. М. КдаеснннжОн:,:. и Г. Н. Пахарьков х, (72) Авторы изобретения

Особое конструкторское бюро биологической и кибернетики Ленинградского электротехническо им. В. И. Ульянова (Ленина) кфм; ут.а. (71) Заявитель (54) ТРЕНАЖЕР ПЛОВЦОВ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к спортивному оборудованию, и может быть использовано, в основном, для управления тренировочным процессом подготовки пловцов в условиях спортивного бассейна

Известны тренажеры, состоящие из нагрузочных устройств и кинематических цепей, воспроизводящих структуру движений изучаемого стиля плавания (1) .

Возможности этих тренажеров ограничены. Они преимущественно используются для силовой тренировки на суше или начального обучения технике плавания.

Известны тренажеры, состоящие из водного трегбана-бассейна со встречным потоком воды, блока задания режима лидирования, лидирующего устройства, устройства управления режимом лидирования, видеоконтрольного устройства и блока регистрации (2) .

Такие тренажеры позволяют контролировать все движения пловца, задавать ему темп, частоту дыхания и другие параметры.

Скорость потока регулируется с точностью до 0,02 м/с. Бассейн компактный, его размеры — 8,3 Х 3,1 Х 3,3 м. Однако такие устройства не дают возможности проводить комплексную тренировку пловцов, отрабатывать технику старта, поворота и финиша. Кроме того, ограниченность размеров третбана в какой-то мере способствует закреплению неадекватного динамического стереотипа движения.

Наиболее близок к предлагаемому тренажер, состоящий из последовательно соединенных устройства управления режимом ли10 дирования, блока задания режима лидирования и лидирующего устройства, измерителя скорости пловца, динамометра, датчика ускорения, резинового амортизатора, видеоконтрольного устройства, выполнен15 ного в виде двух видеокамер, соединенных параллельно, блока визуального контроля и блока регистрации . Резиновый амортизатор укреплен одним концом к поясу на теле пловца, а другим через динамометр — к торцовой стороне бассейна, кроме того, измерительный выход динамометра, датчик ускорения, измеритель скорости пловца и видеоконтрольное устройство подсоединены к блоку визуального контроля и блоку регистрации (3).

842926

Этот тренажер позволяет совершенствовать технику спортивного плавания, способствует развитию специальной выносливости, силы, скорости, темпа и ритма движений.

Принцип работы тренажера состоит в том, что пловец с установленным «на стопе» резиновым амортизатором выполняет плаватель. ные движения с заданной частотой и силой согласно блоку задания режима лидирования и лидирующего устройства. В устройстве предусмотрена цепь коррекции режима лидирования, состоящая из измерительных приборов (измерителя скорости пловца, динамометра, датчика ускорения и видеоконтрольного устройства), блока визуального контроля и устройства управления режимом лидирования. Тренер-преподаватель имеет постоянную возможность контролировать движения спортсмена и изменять по своему усмотрению режим лидирования.

Недостатками рассмотренного устройства являются наличие резинового амортизатора, ограничивающего диапазон движений, выполняемых спортсменом, а также отсутствие количественной оценки качества выполняемого движения, коррекция режима лидирования производится по субъективным оценкам тренера-преподавателя, что, естественно, снижает качество тренировочного процесса.

Цель изобретения — повышение точности устройства за счет автоматической оценки биомеханических параметров движения и автоматической коррекции процесса лидирования.

Указанная цель достигается тем, что в тренажер, содержащий последовательно соединенные блок управления режимом лидирования, блок задания режимов лидирования и формирователь сигналов заданной скорости плавания, блока визуального контроля тренажа, индикации и регистрации, подключенные к измерителю скорости плавания, блок визуального контроля тренажа соединен с блоками индикации и регистрации, введены вычислитель, дополнительный блок управления, формирователь стартовых сигналов, измеритель стартовых усилий, измеритель сигналов прохождения створа и датчик касания, соединенный с блоком, визуального контроля тренажа и вычислителем, который подключен к блокам задания режимов лидирования, индикации и регистрации, дополнительному блоку управления, блоку визуального контроля тренажа, датчику касания и измерителям скорости плавания, сигналов прохождения створа и стартовых усилий, формирователь стартовых сигналов соединен с дополнительным блоком управления, подключенным к блоку виз а 1hHQI0 контроля тренажа, измеритель сигналов прохождения створа и датчик касания подключены к блоку визуального контроля тренажа.

Блок визуального контроля содержит узел си нхронизации, подключенный к уз25 датчик 26 положения обтюратора„лампочка зо 27, фотосопротивление 28, элемент 29 совпадения

Предлагаемое устройство состоит из следующих основных подсистем; вычислительной, контрольно-измерительной, управления режимом лидирования и пульта оператора. з Вычислитель 1 предназначен для автоматической оценки качества выполняемого движения. В связи с этим он включает биомеханическую модель пловца и элементы оценки качества движения. В качестве биомемеханической модели можно, например, ис4О пользовать модель, в которой пловца представляют в виде разветвленной кинематической цепи, связывающей соответствующие двигательные звенья пловца, и системы уравнений, описывающей динамику движения

4s этих звеньев. Входными параметрами такой модели являются координаты «опорных точек» каждого звена, выходными — моменты и силы, возникающие в сочленениях двигательного аппарата пловца. Элемент оценки качества движения вычислителя 1 со о поставляет значение моментов и сил со скоростью движения пловца и на этом основании вырабатывает корректирующий сигнал для изменения режима лидирования.

Измеритель 6 сигналов прохождения створа служит для определения момента начала и окончания поворота. Поэтому он расположен обычно в 5 м от торцовой стенки бассейна и может быть выполнен в виде источника света и фотоэлемента или двух трехкомпо5

1О

20 лам воспроизведения информации и контроля сигналов поворота, которые соединены с коммутатором.

Узел контроля сигналов поворота содержит три элемента воспроизведения информации, расположенных по ортогональным осям координат.

Кроме того, узел воспроизведения информации содержит видеокамеру, оптически связанную через обтюратор с узлом синхронизации, подключенным к видеокамере.

На фиг. 1 схематически изображено предлагаемое устройство, на фиг. 2 — блок предъявления информации.

Устройство содержит вычислитель 1, блок

2 задания режимов лидирования, формирователь 3 сигналов заданной скорости плавания, измеритель 4 стартовых усилий, формирователь 5 стартовых сигналов, измеритель 6 сигналов прохождения створа, датчик 7 касания, измеритель 8 скорости плавания, блок 9 визуального контроля тренажа; узлы 10 воспроизведения информации, узел 11 контроля сигналов поворота, узел

12 синхронизации, коммутатор 13, пульт 14 оператора, дополнительный блок 15 управления, блок 16 управления режимом лидирования, блок 17 индикации, блок 18 регистрации, видеокамера 19, видикон 20, узел

21 кадровой развертки, лампочка 22 подсвета, обтюратор 23, узел 24 синхронизации, узел 25 управления работой обтюратора, 842926 нентных феррозондов и источника постоянного магнитного поля, размещенного на пловце. Датчик 7 касания размещен непосредственно на торцовой поверхности бассейна и выполнен в виде тензочувствительной пластины. Измеритель 8 скорости плавания представляет собой гидроакустический измеритель скорости пловца с использованием эффекта Допплера. Все эти узлы управляют с помощью коммутатора 13 переключением узлов 10 и 11, В свою очередь, предлагаемое выполнение узла 10 позволяет устранить инерционность видеокамеры 19, обусловленной послесвечением люминофора видикона 20. Использование только одной видеокамеры 19 не позволяет получить точные значения координат «опорных» точек. Датчик 26 может быть выполнен различно, например в виде отверстий на обтюраторе 23, лампочки 27 и фотосопротивления 28. Он предназначен совместно с узлом 25 для синхронизации вращения обтюратора 23 согласно кадровой развертке.

Блок 11 предназначен для контроля выпол-. нения поворота и представляет собой три телевизионных устройства, аналогичных узлам 10 (представлены на фиг. 2) и помещенных в водонепроницаемые боксы. Телевизионные устройства блока 11 располагают внутри бассейна ортогонально друг другу. Формирователь 5 и блок 4 измерения стартовых усилий -используют для отработки техники старта, они выполнены в виде обычного стартового пистолета и тензоплатформы, установленной на стартовой тумбочке (не показаны).

Управление режимом лидирования, как и в известном устройстве, включает последовательно соединенные блок 16 управления режимом лидирования, блок 2 задания режима лидирования и формирователь 3.

Такое управление позволяет задавать спортсмену условия тренировки и лидирования его в процессе прохождения дистанции. Блок 2 выполнен в виде информационного табло и может содержать средства экспресс-информации об изменении режима лидирования, например систему радиосвязи. Формирователь 3 представляет собой, например, светолидер или звуколидер, как в известном устройстве.

Пульт 14 оператора предназначен для управления работой всего тренажера. В нем имеются блок 15 управления вычислениями, блок 16 управления режимом лидирования и блок 17 индикации. Кроме того, тренажер содержит блок 18 регистрации, в котором может быть записана как видеоинформация, так и основные параметры плавания.

Работа тренажера пловцов заключается в следующем.

На пульте 14 тренер-преподаватель с помощью блока 16 управления режимом лидирования устанавливает тренировочное задание. Это задание высвечивается на блоке

2 задания режима лидирования, предъявляется спортсмену и подготавливает работу формирователя 3. Одновременно, с помощью блока 15 и конкретного задания корректируется модель спортсмена, заложенная в вычислителе 1, и в нее вводятся основные параметры, характеризующие индивидуальные биомеханические характеристики спортсмена. После подготовки устройства и гбтовности спортсмена тренер запускает формирователь 5, спортсмен стартует, и тренажер начинает работать. Формирователь 3 заставляет спортсмена плыть с заданной скоростью. Движения спортсмена регистрируются блоком 9.

Во время регистрации узлы 10 нереключаются коммутатором 13 синхронно движению пловца и позволяют с достаточной точfj ностью измерять координаты «опорных точек» на разных участках прохождения дистанции. Такая коммутация осуществляется согласно сигналам, поступающим с измерителя 8. Наблюдение за техникой поворота

20 совершается с помощью узла 11, который подключается к выходу блока 9 по сигналу с измерителя 6. После выполнения поворота коммутатор !3 выполняет последовательное переключение узлов 10. Сигнал на изменение режима работы коммутатора 13 поступает с датчика 7 касания. Таким образом, на выходе блока 9 постоянно присутствует информация о координатах «опорных» точек спортсмена при прохождении им всех участков дистанции. Эта информация, синхронно с остальными параметрами (скоростью движения, стартовыми усилиями, усилиями, развиваемыми при повороте), поступает на входы вычислителя 1, отображается в блоке 17 и записывается в блоке 18.

Вычислитель 1 обрабатывает эту информа35 цию согласно заложенной модели или программе, определяет качество выполняемого движения, вычисляет оптимальный режим лидирования и автоматически корректирует режим лидирования.

Предлагаемое выполнение устройства, 4О позволяет расширить его функциональные возможности, повысить качество тренировочного процесса путем. автоматической оценки биомеханических параметров движения и автоматической коррекции лидирования.

Формула изобрегения

1. Тренажер пловцов, содержащий последовательно соединенные блок управле о ния, блок задания режимов лидирования и формирователь сигналов заданной скорости плавания, блоки визуального контроля тренажа, индикации и регистрации, подключенные к измерителю скорости плавания, блок визуального контроля тренажа соединен с блоками индикации и регистрации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности устройства за счет оценки. биомеханически параметров движения

842926

Фиг. 1 и автоматической коррекции процесса лидирования, он содержит вычислитель, дополнительный блок управления, формирователь стартовых сигналов, измеритель стартовых усилий; измеритель сигналов прохождения створа и датчик касания, соединенный с блоком визуального контроля тренажа и вычислителем, который подключен к блокам задания режима лидирования, индикации и регистрации, дополнительному блоку управления, блоку визуального контроля тренажа, датчику касания и измерителям ско- 1О рости плавания, сигналов прохождения створа и стартовых усилий, формирователь стартовых сигналов соединен с дополнительным блоком управления, подключенным к блоку визуального контроля тренажа, измеритель 5 сигналов прохождения створа и датчик касания подключены-к блоку визуального контр ол я трен аж а.

2. Тренажер по п. 1, отличающийся тем, что в нем блок визуального контроля тренажа содержит узел синхронизации, под- 20 ключенный к узлам воспроизведения информации и контроля сигналов поворота, которые соединены с коммутатором.

3. Тренажер по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что узел контроля сигналов поворота содержит три элемента воспроизведения информации, расположенных по ортогональным осям координат.

4. Тренажер по пп. 1 — 3, отличающийся тем, что узел воспроизведения информации содержит видеокамеру, оптически связанную через обтюратор с узлом синхронизации, подключенным к видеокамере, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 499879, кл, А 63 В 69/10, 1976.

2. Astrand P.Î., Engelsson S. Journ ofape Physiology. 1972, 33, р. 514.

3. Мосунов Д. Ф. и др. Комплексный тренажер. для пловца. «Сб. «Научные основы разработки и совершенствования технических средств обучения и спортивной тренировки». Л., 1977, с. 17 (прототип).

842926

Составитель А-. Король

Редактор Н. Бушаева Техред А. Бойкас Корректор Г. Решетник

Заказ 51! 5/16 Тираж 484 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул, Проектная, 4