Тренажер боксера

Реферат

Тренажер предназначен для подготовки боксеров, а так же спортсменов других видов единоборств и позволяет повысить эффективность тренировочного процесса, как начинающих боксеров, так и профессионалов. Тренажер позволяет вести контроль силы, точности и скорости ударов, как в реальном режиме времени, так и в записи, усложняя задачу попадания своей способностью реагировать на атаку спортсмена уклонением от удара. Схема электронного боксерского тренажера содержит программно управляемый манекен, снабженный средством ориентации по отношению к спортсмену, блока непрерывного контроля атакующих ударов спортсмена, блока измерения силы, скорости и точности ударов и блока исполнительного механизма уводящего голову манекена от удара спортсмена. Вся информация о тренировках спортсмена хранится в блоке записи, хранения и звукового оповещения и позволяет отслеживать тренировочный процесс в динамике

Заявленная полезная модель относится к области спортивной тренировочной техники, а именно к тренажерам для бокса, которые также могут найти применение при подготовке спортсменов других видов единоборств.

Известно изобретение 2201784, кл. А63В 69/32 позволяющее активизировать тренировочный процесс с контролем функционального и психофизиологического состояния спортсмена, содержащий программно управляемый боксерский мешок с ударными подвижными конечностями и средством координатного подведения его к спортсмену по сигналам о координатах его местоположения на ринге.

Другое изобретение этого же автора 2201783, кл. А63В 69/32 предназначено для повышения эффективности тренировочного процесса, управления формированием технически безошибочных атакующих и защитных действий с одновременным контролем силы, точности и скорости их выполнения.

Известные тренажеры сложны и громоздки. Для исполнения первого устройства необходимо полностью перестраивать спортивный зал и ринг. Стоимость обслуживания такого устройства будет очень высока. А эффективность распознавания координат спортсмена на ринге низкая. Недостатком второго устройства является его «слепота». Атакующие и защитные действия тренажера являются результатом автономного вычислительного процесса встроенной программы.

Известно устройство для тренировки 2322278, кл. А63В 69/20 для тренировки координации движений, памяти и реакции, которое содержит установленную на вертикальной опорной поверхности ударную подушку, состоящую из основания, закрывающего основание кожуха, на основании расположены поглощающий энергию удара материал и датчики для регистрации удара, которые связаны с процессорным блоком обработки полученных от датчиков сигналов, оснащенным соответствующим программным обеспечением для контроля параметров удара и их визуального отображения. На внешней поверхности кожуха изображен силуэт мишени с выделением внутри силуэта зон для нанесения удара, которые снабжены источниками света в виде светодиодов, которые расположены внутри кожуха напротив каждой зоны или вокруг нее для подсветки, при этом указанные светодиоды объединены в две группы каждая из которых при включении загорается цветом отличным от цвета другой группы и связаны с источником питания через управляющий блок, связанным в свою очередь, с процессорным блоком обработки полученным сигналов реализующим функцию выборочного включения источников света в последовательно выбираемых случайных зонах нанесения удара или в соответствии с заданной программой проведения тестирования с помощью выделенных зон.

Данное техническое решение принято в качестве ближайшего аналога. К его недостаткам можно отнести то, что он рассчитан исключительно на отработку навыков нанесения удара по неподвижной, хотя и указывающей на изменение направления удара изменением поля свечения. При этом тренажер не имеет способности реагировать на удар спортсмена.

Другим недостатком всех представленных устройств, является измерение только относительной силы удара, не позволяющим унифицировать данные для группы подобных систем.

Техническим результатом, на обеспечение достижения которого направлена данная полезная модель, является расширение функциональных возможностей тренажера, повышение эффективности тренировки за счет обеспечения динамического характера процесса обучения, направленного на выработку мгновенной реакции спортсмена на изменение положения манекена, уходящего от удара спортсмена.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для тренировки (тренажер), является интерактивным и способен «видеть» спортсмена и руки наносящие удар. Тренажер содержит бюст манекена, воспринимающие и регистрирующие удары датчики, связанные с процессорным блоком обработки сигналов, оснащенным необходимыми средствами и соответствующим программным обеспечением для контроля параметров ударов и выработки ответных сигналов для исполнительного механизма, меняющего расположение головы манекена в период времени удара. Внутри головы манекена имеются два датчика измерения расстояния, расположенные по типу глаз человека, они позволяют определить расстояние до перчатки спортсмена, вектор удара и скорость. Кроме того, в голове тренажера имеется трехстепенной акселерометр позволяющий вычислять абсолютную силу удара. Внешняя лицевая часть головы манекена оборудована тензометрическими датчиками, расположенными в болевых местах и позволяющие оценить точность удара. Так же имеется датчик определяющий вектор положения спортсмена, он позволяет обращать корпус манекена в сторону спортсмена, тем самым повышая эффективность реакции тренажера на удары спортсмена. Данные с датчиков обрабатываются микроконтроллером и в цифровом последовательном коде передаются в ЭВМ. Сигналы на исполнительные механизмы, позволяющие отводить голову манекена от удара спортсмена, для увеличения скорости реакции, вырабатываются этим же микроконтроллером. ЭВМ позволяет хранить статистические данные для каждого спортсмена, отслеживать его тренировочный процесс в динамике.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой, для получения требуемого технического результата.

Организация связей между блоками тренажера, реализует изложенные выше методические положения. Главной частью тренажера является микроконтроллер 1, который связывает все датчики 2,3,4,6, исполнительные механизмы 7,8 и ЭВМ 9. Сигналы с датчика определяющие вектор расположения спортсмена 5, сигналы с дальномеров правой 3 и левой области 2 и сигналы с тензометрических датчиков 4 ,поступают на входы микроконтроллера 1. Сигналы от инфракрасного маячка 6 на голове спортсмена поступают на датчик определения вектора расположения спортсмена 5. С выходов микроконтроллера 1 сигналы управления поступают на исполнительные механизмы 7,8 тренажера. Вся информация в реальном режиме времени передается от микроконтроллера на ЭВМ 9.

На фиг.1 представлена блок-схема тренажера и связей его элементов, где:

1- Микроконтроллер для обработки входных сигналов, выработки управляющих сигналов на исполнительные механизмы, передачи всех данных на ЭВМ.

2- Дальномер, контролирующий левую область, измеряющий расстояние до перчатки спортсмена в каждый момент времени

3- Дальномер, контролирующий правую область, аналогичен левому датчику

4- Группа тензометрических датчиков ,определяющая точность попадания удара

5- Датчик , определяющий вектор расположения боксера по маячку 6

6- Маячок, прикрепленный к голове спортсмена

7- Исполнительный механизм позволяющий осуществлять наклоны головы

8- Исполнительный механизм, позволяющий осуществлять повороты бюста манекена

9- ЭВМ, собирающая данные для ведения статистики на каждого спортсмена

На чертеже фиг.2 представлена конструкция тренажера.

Предлагаемое устройство для тренировки представляет собой бюст манекена 7, закрепленный вертикально к полу. Бюст способен осуществлять небольшие повороты вправо и влево с помощью привода 6, управляемого микроконтроллером. Сигналы микроконтроллера для поворота бюста формируются на основе датчика 5, отслеживающего положения маячка 9. Маячок 9, излучающий инфракрасный луч закреплен на шлеме спортсмена и имеет автономное электропитание. Основная цель этого узла - постоянно держать боксера в поле видения 10 дальномеров 1, 2, расположенных в голове манекена.

Голова манекена способна осуществлять наклоны вправо и влево с помощью привода 4, управляемого микроконтроллером. Сигналы для наклона головы формируются, основываясь на данных двух датчиков-дальномеров 1,2 , определяющих расстояние до перчатки боксера и определяющих вектор удара. Задачей данного узла является увод головы от удара, с целью усложнения тренировки - за счет интерактивности процесс становится более реалистичным. Микроконтроллер, принимающий данные от дальномеров 1,2 обрабатывает их и по производной определяет мгновенную и максимальную скорость нанесения удара боксером. Эти параметры передаются в ЭВМ.

Голова манекена в данном изобретении представляет собой инерциальный измерительный модуль. В центре тяжести головы установлен трехстепенной акселерометр 8, измеряющий силу удара боксера. Зная массу головы можно измерять силу удара в абсолютных значения, что позволяет унифицировать устройство. Кроме того на лицевой части головы в болевых местах расположены тензометрические датчики 3, позволяющие определять точность удара. Данные от акселерометра и тензодатчиков, обработанные в микроконтроллере по последовательному каналу передаются в ЭВМ.

ЭВМ, используя специальное программное обеспечение, обрабатывает полученные данные, ведет статистику по каждому спортсмену и позволяет отслеживать тренировочный процесс в динамике, указывает на допущенные ошибки. Основываясь на данных ЭВМ можно составлять план тренировки на каждый день.

В качестве микроконтроллера может быть использован микроконтроллер фирмы microchip pic16f877 обладающий достаточным быстродействием и более 20 портами входа/выхода. Этот элемент имеет 8 аналого-цифровых преобразователей и порт для связи с ЭВМ. Дальномеры используются фирмы Шарп с зоной чувствительности от 10 до 80 сантиметров. Трехстепенные акселерометры могут использоваться фирмы Семикондактор - ADXL 345 ,позволяющие измерять перегрузки до 16g. Приведенная элементная база является условной, и может быть изменена с целью улучшения характеристик устройства.

Устройство для тренировки координации движения, скорости и реакции, содержащее установленный на горизонтальной опоре манекен, состоящий из бюста и головы, при этом в бюсте расположены исполнительные механизмы, а в голове тренажера расположены датчики, связанные с микроконтроллерным блоком обработки полученных от датчиков сигналов, для управления исполнительными механизмами, передающее информацию о тренировках спортсмена в блок записи, хранения и звукового оповещения и позволяющее отслеживать тренировочный процесс в динамике как в реальном режиме времени, так и в записи, характеризующееся тем, что содержит средство ориентации по отношению к спортсмену, может реагировать на атаку спортсмена уклонением от удара, непрерывного контроля атакующих ударов спортсмена, блока измерения силы, скорости и точности ударов в абсолютных значениях благодаря встроенным трехстепенному акселерометру и тензометрическим датчикам.