Адаптивный тренажер

Адаптивный тренажер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.

Союз Советских

Социалистических

Республик

<>932527 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 1(11279 (21) 2853849/18-12 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (51)M К з

G 09 В 9/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Опубликовано 30.05.82. Бюллетень № 20 (53)УДК 681 136. .51 (088. 8) Дата опубликования описания 3005,82 (72) Авторы изобретения .

В.И.Боевкин, В.В.Крюков, A ° B.Óëoãoâ и A.Ï.Ã ушенко

) .1

Московское ордена Ленина и ордена Трудового КттасжзгоЗнамени высшее техническое училище им. Н.Э. Баумана (71) Заявитель (54 ) АДАПТИВНЫЙ ТРЕНАЖКР

Изобретение относится к адаптивным тренажерам и может быть использовано в качестве тренажера опера- торов систем управления. Известен адаптивный тренажер,содержащий информационное табло,связанное своим входом с первич выходом блока сравнения, второй выход кото-. рого соединен с одним входом блока оценки, соединенного с первич входом блока управления, второй вход которого подключен к выходу узла блокировки (1).

Недостатком известного тренажера является невысокая эффективность тренажера.

Цель изобретения — повышение эффективности тренажера.

Поставленная цель достигается тем, что адаптивный тренажер, содержащий информационное табло, связанное своим входом с первьм выходом блока сравнения, второй выход которого соединен с одним входом блока оценки, соединенного с первьм входом блока управления, второй вход которого подключен к выходу узла блокировки, имеет блок физиологических воздействий на оператора, узел регулирования ритма выполняемых операций, программный блок и блок измерения биопараметров оператора, при этом выход блока измерения биопараметров оператора соединен с входами блока сравнения и узла блокировки, выход программного блока подключен к информационному входу блока сравнения и управляющему входу блока оценки, а выход блока управления связан с входом блока физиологических воздействий на оператора и входом узла регулирования ритма выполняемых операций.

На фиг.l представлена блок-схема предлагаемого тренажера; на фиг.2 диаграмма, поясняющая функционирование устройства; на фиг.3 — временные диаграммы работы устройства в разных точках тренажера.

Адаптивный тренажер (фиг.l) содержит датчик 1 биологического параметра оператора, измеритель 2 биологического оператора, блок 3 сравне.ния, программный блок 4, блок 5 оцен25 ки, блок 6 управления, блок 7 физиологических воздействий на оператора, информационное табло 8, узел 9 блокировки, датчик 10 ритма, корректор

11 задания ритма выполняемых опера30 ций, блок 12 задания ритма выполняе932527

25 мах операций, информационный вход 13 блока 3 сравнения, управляющий вход

14 блока 5 оценки. Узел регулирования ритма выполняемых операций имеет датчик 10 ритма, корректор 11 задания ритма выполняемых операций и блок 12 задания ритма выполняемых операций.

В основу тренажера положен прин/цип выполнения оператором физических нагрузок на тренажерах типа велоэргометр, бегущая дорожка и т.д., т.е. на таких тренажерах, где имеется возможность влиять электрически на исполнительный орган (на велоэргометре — создание тормозящего момента, на бегущей дорожке — регулировка скорости или создание тормозящего момента).

Программа изменения физической нагрузки оператора может задаваться по любому биологическому параметру (частота сердечных сокращений) потребление кислорода, давление, усилие, развиваемое мышцами,и т.д.). В процессе тренировки происходит изменение программного параметра в соответствии с пожеланиями тренера, врача. После включения адаптивный тренажер работает следующим образом, В программный блок 4 вносится программа изменения физической нагрузки оператора в процессе тренировки. Программа задается по изменению биологического параметра, например частоты сердечных сокращений (ЧСС)„ во времени.

С выхода программного блока 4 на блок 3 сравнения и блок 5 оценки поступает информация о текущем программном значении ЧСС. На другой вход блока 3 сравнения поступает через датчик 1 и измеритель 2 текущая действительная ЧСС оператора. С выхода блока 3 разность между текущими программными и действительным значениями ЧСС поступает на вход табло

8 и другой вход блока 5 оценки, в котором оценивается погрешность значения биологического параметра, и скорректированное значение поступает на вход блока б управления. Блок управления служит для формирования управляющих сигналов на блок 7 физиологических воздействий и в блок

12 задания ритма. С выхода блока 12 задания ритма на .вход корректора

ll задания ритма поступает информация о программном ритме выполнения операции. На другой вход корректора

1l с датчика 10 поступает информация о текущем ритме. Скорректированный ритм в виде звуковых сигналов сообщается оператору. В случае, если ЧСС достигнет критического значения с выхода узла блокировки, подается команда, отключающая блок

65 управления от исполнительного механизма.

Рассмотрим более подробно работу отдельных блоков.

При работе измерителя 2 (фиг.3) биологического параметра с выхода датчика 1 электрокардиосигнал (ЭКС) поступает на его вход. В измерителе

2 после этого сигнал усиливается.

Усиленный сигнал, пройдя фильтр, где происходит фильтрация по высшим и низшим частотам, поступает на вход формирователя прямоугольных импульсов. В этом формирователе происходит выделение из ЭКС R-зубца и формированне соответствующего ему прямоугольного импульса ° Прямоугольные импульсы (или интервалы R-R) поступают на вход преобразователя пульсовой длительности в пульсовую частоту, с выхода которого пачка прямоугольных импульсов (число их равно мгновенной частоте пульса) поступает на вход блока 3 сравнения.

Блок 3 сравнения (фиг.3) работает следующим образом.

Пачка импульсов, соответствующая текущему заданному пульсу N >, поступает на счетный вход счетчика, где запоминается. Пачка импульсов, соответствующая текущему мгновенному пульсу N, поступает на счетный вход другого счетчика, где запоминается. Последним импульсом пачки запускается генератор, с выхода которого импульсы поступают на входы счетчиков. В случае равенства значений счетчиков они обнуляются одновременно и на другой вход генератора поступает запрещающий сигнал и генератор останавливается. В случае, если N ) N, на выходе блока появляется количество импульсов д N, равное N ъ — Мт. Если Nз (N„, то появляется величина N.-После обнуления обоих счетчиков генератор останавливается. Хаким образом, с выхода блока 3 на вход блока 5 поступает йИ вЂ” разность между значениями N> и

N с соответствующим знаком. Програмнйй блок 4 функционирует следующим образом.

С наборного поля значение задаваемого параметра (время, значение

ЧСС) .поступает через коммутатор на схему памяти. Одновременно часть информации поступает на вход арифметического устройства, работа которого поясняется на фйг.2. Пусть необходимо записать в память изменение пульса по линии А,Б. В память вводится значение t „ и t <, F„, в арифметическое устройство — значение

Fq< F« t . Затем в арифметическом устройстве выполняется операция

F +- F = bF - необходимое изменение

1 программного значения частоты сер932527 формула изобретения дечных сокращений (для рассматриваемого примера) за время t „ (с). В дальнейшем прирост программного значения и сравнение программного и текущего значений пульса рассматри вают через 1 с. Поделив дР íà t< 5 получим — изменение программного значения через 1 с.

В процессе работы выполняются следующие операции:

F,„+D=FÄ (через 1 с после нача- 10 ла)

F +а=У )- (через 2 с после нача1 1 ла)

Р) 4g=F =Г (через р с после нача1 .л ). ла) ° 15

В каждую секунду на выходе блока 4 имеется пачка импульсов, соответствующих приращению значения ЧСС вЂ” 4 и текущему программному значению N

Таким образом, в арифметическом 7() устройстве выполняется операция

Fq. — F» и значение записываетt 1(с,.) ся в памяти.

В процессе работы из памяти в 25 арифметическое устройство поступает значение F< и выполняется операция (F < + Ь t ) . Аналогично отрабатываются все программные изменения ЧСС.

Корректор 11 блока ритма работает следующим образом.

Частоты, поступающие с датчика 10 и блока 12 задания ритма, поступают соответственно на входы преобразовач„рлей, с выходов которых напряжения

U и U поступают на вычитающий усилитель. С выхода усилителя aU = U -0 поступает на вход суммирующего усилителя,на другой вход которого поступает значение U, сумма Б„ +Ь0 поступает на другой преобразователь. С 40 выхода этого преобразователя частота поступает на вход генератора, где происходит заполнение импульсов тональным сигналом, поступает на динамик .. 45

Датчик 1 (в случае примера с ЧСС) это электроды, накладываемые по любому стандартному отведению электрокардиосигнала оператора.

Датчик 10 может представлять собой для велоэргометра — магнитный контакт, срабатывающий 1 раз за 1 оборот педалей; для бегущей дорожки — датчик ударного типа, срабатывающий в момент контакта подошвы с лентой тренажера; для гребного тренажера — концевой датчик, срабатывающий в одном из крайних положений.

Для велоэргометра (при магнитном торможении) блок 6 — управляемый источник питания магнитного тормоза, для бегущей дорожки при торможении аналогично велоэргометру, а также при движении дорожки блок 6 — источник питания двигателя.

Использование предлагаемого тренажера дает повышение эффективности тренажера, так как позволяет контролировать дозу физической нагрузки, получаемой оператором во время тренировки, корректировать программу в соответствии с физиологическим состоянием оператора и отключать тренажер в случае превышения нагрузки установленных норм.

Адаптивный тренажер, содержащий информационное табло, связанное своим входом с первым выходом блока сравнения, второй выход которого соединен с одним входом блока оценки, соединенного с первым входом блока управления; второй вход которого подключен к выходу узла блокировки, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности тренажера, он имеет блок физиологических воздействий на оператора, узел регулирования ритма выполняемых операций, программный блок и блок измерения биопараметров оператора, при этом выход блока измерения биопараметров оператора соединен с входами блока сравнения и узла блбкировки, выход программного блока подключен к информационному входу блока сравнения и управляющему входу блока оценки, а выход блока управления связан с входом блока физиологических воздействий на оператора и входом узла регулирования ритма выполняемых операций.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 590805, кл. G 09 В 9/00, 1976.

932527

Составитель С. Алексанов

Редактор М. Ткач Техред И. Гайду Корректор A Гриценко

Заказ 3789/71 Тираж 474 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4