(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレーム構造体（２）と、
前記フレーム構造体（２）に支承された跳躍マット（３）と、
を備えているトランポリン（１）において、
複数のセンサ（８）からなるアレイが設けられており、
前記複数のセンサ（８）を用いて、前記跳躍マット（３）に作用する応力または加速度が検出され、
前記複数のセンサ（８）の信号が、評価ユニット（９）に読み込まれ、
前記信号の時間経過から出力量が生成され、
前記複数のセンサ（８）は、前記フレーム構造体（２）に配置されており、
前記フレーム構造体（２）は、前記跳躍マット（３）を収容するフレーム（４）と、前記フレーム（４）に接続された足部であって、下敷き上に設置するためのスタンド足部（５）の形態の足部と、を有し、
それぞれ１つのセンサ（８）は、前記スタンド足部（５）の底面に取り付けられており、それによって、前記フレーム構造体（２）は、完全に前記センサ（８）上に載置されている、
トランポリン（１）。
【請求項２】
前記複数のセンサ（８）は、前記トランポリン（１）の周方向に分散して配置されており、それによって前記複数のセンサ（８）の信号から、前記評価ユニット（９）において、位置に依存した出力量が、前記トランポリン（１）上で実施した跳躍に対して得られる、
請求項１に記載のトランポリン（１）。
【請求項３】
前記複数のセンサ（８）は、圧力センサまたは歪みゲージの形態の応力センサとして構成されている、
請求項１または２に記載のトランポリン（１）。
【請求項４】
前記評価ユニット（９）は、出力ユニット（１０）を有している、
請求項１乃至３いずれか１項に記載のトランポリン（１）。
【請求項５】
体操選手が跳躍を実施している使用時間の間に、前記実施している跳躍に対する特性量として、出力量が継続的に生成される、
請求項１乃至４いずれか１項に記載のトランポリン（１）。
【請求項６】
前記出力量は、前記使用時間の間に継続的に表示ユニットに表示される、
請求項５に記載のトランポリン（１）。
【請求項７】
前記複数のセンサ（８）の現在特定されたセンサ信号が基準値に関連付けられる、
請求項１乃至６いずれか１項に記載のトランポリン（１）。
【請求項８】
前記評価ユニット（９）において、出力量として、前記跳躍マット（３）上で跳躍を実施する人の位置が特定される、
請求項１乃至７いずれか１項に記載のトランポリン（１）。
【請求項９】
前記評価ユニット（９）において、出力量として、前記跳躍マット（３）上で跳躍を実施する体操選手の跳躍時間および／または高さが特定される、
請求項１乃至８いずれか１項に記載のトランポリン（１）。
【請求項１０】
少なくとも１つのトランポリン（１）上で実施される跳躍のコントロールのための方法であって、
前記トランポリン（１）は、フレーム構造体（２）と前記フレーム構造体（２）に支承された跳躍マット（３）とを備えている方法において、
複数のセンサ（８）からなるアレイを用いて、前記跳躍マット（３）に作用する応力または加速度が検出され、
前記複数のセンサ（８）の信号は、評価ユニット（９）に読み込まれ、
前記信号の時間経過から出力量が生成され、
前記複数のセンサ（８）は、前記フレーム構造体（２）に配置されており、
前記フレーム構造体（２）は、前記跳躍マット（３）を収容するフレーム（４）と、前記フレーム（４）に接続された足部であって、下敷き上に設置するためのスタンド足部（５）の形態の足部と、を有し、
前記スタンド足部（５）の底面にそれぞれ１つのセンサ（８）が取り付けられており、それによって、前記フレーム構造体（２）は、完全に前記センサ（８）上に載置されている、
方法。
【請求項１１】
前記方法は、競技分野、トレーニング制御分野、余興分野もしくは余暇分野において使用され、または、前記トランポリン（１）の品質コントロールのために使用される、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記評価ユニット（９）において、様々な前記トランポリン（１）における複数のセンサ（８）のセンサ信号が並列処理で評価される、
請求項１０または１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トランポリンおよびトランポリン上で実施される跳躍のコントロールのための方法に関している。
【背景技術】
【０００２】
この種のトランポリンは、余暇分野においても競技分野においても多様な用途に使用されている。
【０００３】
競技分野で使用される場合、選手がトランポリン上で実施した跳躍が、競技審査員によって公知の方法で評価される。この場合の重要な評価基準は、選手が跳躍したときの飛行（跳躍）時間であり、すなわち、選手がトランポリン上で跳躍したときに、このトランポリンから持ち上げられてどのくらい長く空中に留まっていたかを、正確にかつ客観的に特定しなければならない。この飛行時間の特定は、競技審査員によって不正確にしか評価することができない。飛行時間に対する信頼性の高い値を得るために、光電子遮断柵（ライトバリア）を、測定システムとして使用することが公知であり、これは跳躍マット平面の下方に設置される。この光電子遮断柵の機能形態は次のようなものである。すなわち、トランポリンを使用していないか、または、各選手がトランポリン上で跳躍したときにちょうど跳躍マットによって持ち上げられている場合には、そのビームパスは遮断されない。それに対して、このビームパスは、選手が跳躍マット上に着地し、それによって下方に向かって凹み、その結果ビームパス内に到達した場合には遮断される。
【０００４】
この場合の欠点は、選手がちょうど跳躍マットによって持ち上げられているときの跳躍マットの後振動により、光電子遮断柵が再度遮断される可能性があることである。この遮断は、飛行時間に対する測定結果を改ざんする可能性がある。
【０００５】
さらなる欠点は、光電子遮断柵を有する測定システムが、飛行時間の特定に制限されることである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が基礎とする課題は、冒頭に述べたような形式のトランポリンにおいて、トランポリン上で実施された跳躍に関する可及的に広範囲でかつ正確な情報が、僅かなコストで得られるシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題の解決のために、独立請求項の特徴部分が提供される。本発明の好ましい実施形態および好ましい改善構成は、従属請求項に記載されている。
【０００８】
本発明によるトランポリンは、フレーム構造体と、該フレーム構造体に支承された跳躍マットとを備えている。複数のセンサからなるアレイが設けられており、これらのセンサを用いて、跳躍マットに作用する応力または加速度が検出される。これらのセンサの信号は、評価ユニットに読み込まれる。これらの信号の時間経過から出力量が生成される。
【０００９】
本発明による方法は、少なくとも１つのトランポリン上で実施される跳躍のコントロールのために用いられ、この場合このトランポリンは、フレーム構造体と該フレーム構造体に支承された跳躍マットとを備えている。複数のセンサからなるアレイを用いて、跳躍マットに作用する応力または加速度が検出される。これらのセンサの信号は、評価ユニットに読み込まれ、その際これらの信号の時間経過から出力量が生成される。
【００１０】
本発明の基本的な考察は、トランポリンに対する測定システムとして、応力および加速度と共に、跳躍マット上で実施される跳躍に対する跳躍マットの直接的な反応を表す測定量を供給する複数のセンサを使用することにある。これにより、跳躍マットに作用を及ぼす跳躍を、正確にかつ直接分析することが可能になる。
【００１１】
ここで重要なことは、センサ信号の評価が時間分解能方式で行われることである。それによりトランポリン上の跳躍の時間経過が、完全にかつ正確に分析可能になる。この場合の利点は、センサ信号が直接、すなわち遅延なしで、出力量を生成する評価ユニットにおいて、評価できるようになることであり、そのためこの出力量は、使用者にとって、リアルタイムで、すなわち遅延なしで、トランポリン上で実施される跳躍中に得られる。
【００１２】
複数のセンサにより、跳躍マットに作用する応力がトランポリン上での跳躍の実施中に正確に検出可能になる。これらのセンサ信号の評価の際には、跳躍実施の際に特徴付けられる跳躍マットの特性が考慮される。体操選手が跳躍の際に跳躍マットの下方移動にある場合には、跳躍マットにおいて応力増加が記録され得る。それとは逆に、体操選手が跳躍マットの上方移動にある場合には、応力は減少する。体操選手が跳躍マットによって持ち上げられると同時に、この跳躍マットは固有の周波数で後振動し、これは複数のセンサによって検出される振動すべき応力に結びつく。最終的に、跳躍マットがその静止位置にある場合には、応力負荷は一定となる。これらの関係を考慮すれば、本発明による測定システムの複数のセンサによって、トランポリンの跳躍マット上の跳躍の開始と終了を正確に検出できるようになる。そこから評価ユニットにおいて出力量として飛行時間と、そこから導出される跳躍の高さとが算出され得る。この場合特に好ましい測定値評価の種別は、これらのセンサの現在特定されたセンサ信号が基準値に関連付けられていることにある。
【００１３】
それにより出力量は、容易にかつ高精度に特定可能になる。これらの基準値は、好ましくは測定システムの運転開始前の基準値測定によって特定される。
【００１４】
本発明の好ましい実施形態によれば、複数のセンサがトランポリンの周方向に分散して配置され、それによってこれらのセンサの信号から、評価ユニットにおいて、位置に依存した出力量が、トランポリン上で実施した跳躍に対して得られる。
【００１５】
これらのセンサ信号から生成された出力量は、特に、体操選手がその跳躍を、跳躍マットの中央で実施しているか、または跳躍マットの中心から側方へ外れて実施しているか否かの情報を提供し得る。それにより、本発明による測定システムの著しく拡大された機能範囲が得られる。
【００１６】
一般的に複数のセンサ信号の組み合わせが形成され、好ましくはこの場合それらのセンサ信号の差分が形成される。トランポリン上の跳躍マットの中心から側方に外れた跳躍は、詳細には、分散して配置されたセンサの異なるセンサ信号に結びつく。
【００１７】
本発明による測定システムの複数のセンサは、原則的には、トランポリン上の跳躍によって引き起こされた跳躍マットの加速度を検出する複数の加速度センサとして構成されていてもよい。この場合これらの加速度センサは、それらが絶対量だけでなく、加速度の方向も検出するように構成されている。このような複数の加速度センサは、例えば、跳躍マットをフレーム構造体に固定している弾性要素に配置していてもよい。また一般的にはこれらの加速度センサは、トランポリンのフレーム構造体に配置していてもよい。
【００１８】
さらに好ましい実施形態によれば、測定システムの複数のセンサは、応力センサとして構成されていてもよい。この場合これらのセンサは、好ましくはトランポリンのフレーム構造体に配置されている。従ってそのように構成されたこれらのセンサは、跳躍マット上の跳躍の際に作用しかつトランポリンのフレーム構造体に伝達される応力を測定する。
【００１９】
例えばこれらのセンサは、圧力センサまたは歪みゲージの形態の応力センサとして構成されている。
【００２０】
好ましくは跳躍を実施した際の跳躍マットの変形を検出するための付加的な複数のセンサとして、距離センサ、走査センサ、光センサ、ライトカーテンなどの光学センサが設けられていてもよい。
【００２１】
好ましくは、フレーム構造体は、跳躍マットを収容するフレームと足部とを有している。複数のセンサは足部に配置され、その場合好適には、それぞれ１つの足部に１つのセンサが配置されている。
【００２２】
これらの足部へのこれらのセンサの取り付けによって、これらは均一に跳躍マットの周方向に分散して配置される。組み合わせにより、特に、複数のセンサ信号の差分形成により、空間分解能の情報が得られ、それらは、各体操選手が跳躍を実施した際に跳躍マットのどの箇所に着地したかについての情報を提供する。
【００２３】
複数のセンサの特に簡単な取り付けは、センサが足部の下側に配置されている場合に可能となる。
【００２４】
本発明の有利な実施形態によれば、評価ユニットは出力ユニットを有している。
【００２５】
この出力ユニットは、例えばパーソナルコンピュータ、ラップトップコンピュータまたはタブレットコンピュータの端末からなっていてもよく、その場合、それらの計算ユニットが評価ユニットを形成する。
【００２６】
本発明による測定システムは、簡単に、とりわけ任意の構造タイプのトランポリンに、後付け部品としての設置も可能である。ここでのこの測定システムは、堅牢であり、改造による影響を受けにくい。
【００２７】
競技分野のトランポリンで使用される場合、本発明による測定システムの第１の使用領域は、測定値検出である。その場合、一方では、競技審査員は、選手の跳躍中にパーソナルコンピュータの端末等で、これのために測定システムによって生成された出力量を追跡可能である。さらにこれらの出力量は、さらなる出力ユニットとしてビデオスクリーンなどに表示することもでき、それによってこれらの出力量は、観衆と一緒に追跡させることもできるようになる。
【００２８】
測定システムによって生成された出力量は、競技審査員の実質的な負担軽減につながる支援手段を示している。さらにこれらの出力量によって、主観的見解のない、選手の跳躍の評価を可能にする客観的な特性量が生成される。
【００２９】
好ましくはこの場合の出力量として、トランポリン上の跳躍実施中の飛行時間とそこから導出された跳躍高さとが特定され、評価ユニットにリアルタイムで出力される。これらの出力量は、トランポリン上で実施される競技の場合の実質的な評価基準を形成する。
【００３０】
付加的評価基準として、センサ信号の空間分解能評価により、トランポリンの跳躍マット上の選手の位置を特定することができるようになる。例えば位置特定によって、個々の跳躍中に、跳躍マット上の選手の着地点が変化したか否かと、どの程度変化したか否かを正確に決定することができる。その場合、限界値を上回る着地点の移動は、減点で評価され得る。最後にこれらの測定は、選手が跳躍マットの所定の安全ゾーンを逸脱した場合に、選手が認識する、特に失格宣言される旨の安全基準としても評価することができる。
【００３１】
本発明による測定システムは、トレーニング制御の目的のために使用することができる。トレーナーは、出力量に基づいて、トランポリン上の選手の跳躍を評価することができる。特に、所定の新たに学ぶべき跳躍が、跳躍マット上の選手の過度な移動運動につながるか否かを分析することができる。さらにこれらの出力量は、異なる選手のパフォーマンスを記録するためにも使用することができる。
【００３２】
本発明による測定システムは、複数のセンサを、複数の、好ましくは相互に隣接して配置されたトランポリンに配置するような方向で拡張されていてもよい。この場合、全てのセンサのセンサ信号は、複数の出力量を生成するための１つの共通の評価ユニットで評価される。その場合は特に、複数の選手が個々のトランポリン上で同期的跳躍をどの程度まで実施するかを特定することができる。ここでの同期的との概念は、一方ではトランポリン上の跳躍の時間的同期の監視を含んでいる。さらに、空間的な同期が検査され、すなわち、複数の跳躍がトランポリンの同じ部分領域上で実施されるか否かが検出される。
【００３３】
本発明による測定システムは、さらに、各トランポリンの品質コントロールのための手段として使用することができる。例えば複数のセンサによって検出される、比較的長い期間に亘って行われた応力経過の記録により、トランポリンの構成要素において、特に跳躍マットおよび該跳躍マットをフレーム構造体に固定している弾性要素において、疲労の出現が発生しているか否かを特定することができる。
【００３４】
最後に本発明による測定システムは、余興や余暇分野において使用されるトランポリンに対しても使用することができる。
【００３５】
以下では本発明を、図面に基づき説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】測定システムを備えた本発明によるトランポリンの概略図
【図２】その中に張られた跳躍マットを有する図１によるトランポリンのフレーム構造体の断面図
【発明を実施するための形態】
【００３７】
図１は、基本的な構成部品としてフレーム構造体２と、その中に支承された跳躍マット３と、を有するトランポリン１の実施形態を概略的に示している。
【００３８】
フレーム構造体２は、実質的に矩形のフレーム４と、該フレーム４に接続され、下敷き上に設置するためのスタンド足部５の形態の足部と、からなっている。一般にフレーム構造体２は、この場合折り畳み可能であってもよい。
【００３９】
図２から明らかなように、フレーム構造体２のフレーム４には、跳躍マット３が張られている。このことのために、跳躍マット３の全周に沿って複数のスプリング６が弾性要素として固定され、それらはその後フレーム４の内側に固定される。
【００４０】
図１から明らかなように、これらのスプリング６は、トランポリン１を使用している人がこれらのスプリング６との接触によって生じる負傷の危険性を回避するために、カバー７によって覆われている。
【００４１】
トランポリン１には測定システムが存在している。この測定システムは、本実施形態のケースでは、歪みゲージ等がセンサ素子として一体化された応力測定プレートとして構成されている、複数のセンサ８からなるアレイを含む。図１から明らかなように、それぞれ１つのセンサ８は、そのスタンド足部５の底面に取り付けられており、それによってフレーム構造体２は、完全にこれらのセンサ８上に載置されている。これらのセンサ８は、同一に構成され、図示されていないリード線路を介して中央評価ユニット９に接続されている。この評価ユニット９には、出力ユニット１０が接続されている。最も簡単なケースでは、評価ユニット９は、パーソナルコンピュータ、ラップトップコンピュータまたはタブレットコンピュータなどの計算ユニットからなり、それらの端末が出力ユニット１０を形成している。一般に、非接触で動作するデータ伝送路がこれらのセンサ８と評価ユニット９との間に設けられていてもよい。
【００４２】
複数のセンサ８により、トランポリン１上での跳躍の実施中に、跳躍マット３との接触の際に体操選手から当該跳躍マット３に作用を及ぼし、当該跳躍マット３からフレーム構造体２に伝達される応力が時間分解能方式で検出される。
【００４３】
複数のセンサ信号は、評価ユニット９内に読み込まれる。この評価ユニット９内では、リアルタイムで、すなわち遅延なしで、複数のセンサ信号から出力量が形成され、同様に遅延なしに出力ユニット１０に出力される。
【００４４】
そのように形成された出力量は、トランポリン１上で実施される跳躍に対する特性量を形成し、これらの特性量は、跳躍の実施中に連続的に評価ユニット９内で生成され、出力ユニット１０から出力される。
【００４５】
第１の出力量として、個別にトランポリン１上で実施された跳躍のもとでの飛行時間若しくは飛行高さを特定することができる。この目的のために、一方では複数のセンサ８のセンサ信号に基づいて、体操選手が跳躍マット３を離れた時点、すなわち跳躍の開始において跳躍マット３から浮揚した時点が特定される。他方では、複数のセンサ信号に基づいて、跳躍マット３上への体操選手の着地点が特定される。
【００４６】
ここでは、複数のセンサ８によって特定された複数のセンサ信号の評価のもとで、跳躍の作用が及ぼされた場合の跳躍マット３の既知の反応特性が十分に利用される。跳躍マット３上に着地した後の跳躍の終わりでは、体操選手は、跳躍マット３において下方移動にある。それにより、フレーム構造体２へ伝達され、その後複数のセンサ８によって記録される、増加する応力が跳躍マット３に作用する。相応に、体操選手が跳躍マット３において上方移動にある場合には、降下する応力値が記録される。体操選手が跳躍マット３によって持ち上げられ、この跳躍マット３が、その固有周波数で後振動すると、これによって、振動する応力値が生じ、それらは複数のセンサ８によって記録される。トランポリン１の跳躍マット３が静止すると、複数のセンサ８において、一定の応力値が得られる。
【００４７】
この特徴的な特性を十分に利用することによって、評価ユニット９内では、飛行時間と、そこから導出される、トランポリン１上で実施された跳躍の飛行高さと、が特定可能になる。この目的のために、基本的には複数のセンサ８の複数のセンサ信号で十分である。好ましくは上述した特性量の特定は、複数の若しくは全てのセンサ８の和から行われる。
【００４８】
複数のセンサ信号の差分形成により、さらなる出力量として、トランポリン１上の体操選手の位置を特定することが可能である。ここでは、複数のセンサ８からなる対称的なアレイが跳躍マット３に関して十分に利用される。体操選手が跳躍の後で跳躍マット３の中心に正確に着地した場合には、それによってこれらのセンサ８は、それらの対称的なアレイに基づいて、同じセンサ信号を、すなわち応力値を供給する。それとは対照的に、体操選手が跳躍マット３上の中心から外れて着地した場合には、これらのセンサ８は、異なるセンサ信号を供給する。従って、それらのセンサ信号の差分を評価することによって、跳躍マット３上の体操選手の位置を特定することができる。
【００４９】
好ましくは、複数のセンサ信号による応力測定は、測定システムの運転開始前の基準値測定によって特定される基準値に関連付けられる。
【符号の説明】
【００５０】
１      トランポリン
２      フレーム構造体
３      跳躍マット
４      フレーム
５      スタンド足部
６      スプリング
７      カバー
８      センサ
９      評価ユニット
１０    出力ユニット
【図１】
0006275321.tif 000002
【図２】
0006275321.tif 000003