УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ СПОРТСМЕНА ИНФОРМАЦИЕЙ О ПРОТИВНИКЕ

Полезная модель относится к спорту и касается конструкции устройства для обеспечения спортсмена информацией о противнике. Полезная модель может быть использована в качестве учебно-тренировочного снаряда для контроля и отработки ударов, а также для оценки реакции человека, в частности, противника, выработки навыков спортсмена в нанесении целевого удара, причем как в боксе, так и в других видах силовых единоборств, использующих удары рукой или ногой по противнику.
Известен динамометрический тренажер для бокса и других видов единоборств, включающий ударную подушку с основанием и расположенной на нем эластичной пневмокамерой, снабженной отводным каналом, измерительную систему, содержащую пневмодатчик, присоединенный к свободному концу отводного канала, функциональный преобразователь сигнала пневмодатчика, индикатор и узел сброса показаний. В ударную подушку введены ударная и демпфирующая пластины, эластичное кольцо и кожух, выполненный из мягкого материала, причем эластичное кольцо расположено между основанием и жесткой ударной пластиной с образованием квазизакрытого объема в камере, а в качестве пневмодатчика измерительной системы в отводном канале установлен микроэлектронный полупроводниковый тензодатчик.
(RU 2118194, А63В 69/00, А63В 69/20, А63В 69/34, А63В 24/00, опубликован 1998.08.27).
Недостатком указанного устройства является то, что, оно рассчитано исключительно на отработку навыков нанесения удара и то только в части скорости нанесения и силы удара. При этом устройство не позволяет выработать навыки целевого удара по изменяющей свое место мишени в пределах ударной подушки. Кроме того, устройство не обеспечивает интерактивный диалог между спортсменом и противником; тренирующийся сам выбирает время и место нанесения удара.
Наиболее близким техническим решением к заявленной полезной модели является известное тренировочное устройство, содержащее монтируемую на вертикальной опорной поверхности ударную подушку, имеющую основание, и кожух из мягкого материала, закрывающий основание, и внутри которого на основании расположен материал, поглощающий энергию удара, и датчики для регистрации удара, связанные с процессорным блоком обработки полученных сигналов, оснащенным соответствующим программным обеспечением для контроля параметров удара и их визуального отображения. На внешней поверхности кожуха изображен контур противника с выделением внутри этого контура зон поражений, при этом устройство снабжено источниками света в виде светодиодов, расположенных внутри кожуха напротив указанных зон поражений или вокруг них для подсветки этих зон и связанных с источником питания через управляющий блок, связанным с процессорным блоком обработки полученных сигналов и реализующим функцию выборочного включения источников света в последовательно выбираемых случайным образом зонах поражений или в соответствие с заданной программой проведения тестирования в выделенных зонах на поверхности кожуха.
(свидетельство КП №54798, А63В 69/32, опубл. 27.07.2006).
Недостатком этого устройства является то, что применительно к боксу оно недостаточно эффективно потому, что не позволяет осуществлять управляемое придание объекту тренировки параметров возможного противника, которые имитировали бы вес, рост и уровень физической готовности противника. В указанном устройстве формирование технически безошибочных ударов, осуществление контроля техничности, точности и скорости выполнения разных ударов и защитных движений осуществляется применительно к условно статическому противнику заданного роста и веса. В результате спортсмен формирует навыки ударов и закрепляет их параметры для работы с таким противником, который похож по параметрам на «боксерский мешок»; применительно к противнику с меньшим весом, приобретенный рефлекс нанесения ударов может негативно сказаться и являться превышением степени необходимого нападения (воздействия), а для противника с высокими физическим возможностями, выработанные навыки спортсмена не всегда могут позволить достичь результата, так как вполне возможно, что в реальных условиях просто не хватит времени для коррекции параметров удара.
Настоящая полезная модель направлена на решение технической задачи по созданию устройства для обеспечения спортсмена информацией о противнике, позволяющей выработать навыки нанесения ударов спортсмена, обеспечивающих выведение противника из строя или преодоление его способности сопротивляться.
Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении эффективности подготовки спортсмена к победе над противником за счет обеспечения динамического характера процесса обучения, специализирующегося на выработке навыков спортсмена на изменяемый внешний поражаемый объект.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для обеспечения спортсмена информацией о противнике, содержащем монтируемую на подвесной опоре ударную мишень типа выполненную в кожухе из мягкого материала, внутри которого размещен материал, поглощающий энергию удара, и датчики для регистрации параметров удара, связанные с процессорным блоком обработки полученных сигналов, оснащенным соответствующим программным обеспечением для контроля параметров удара и их визуального отображения, согласно полезной модели, ударная мишень типа боксерской груши или боксерского мешка смонтирована на подвесе с возможностью регулирования по высоте для имитации роста противника, датчики для регистрации параметров удара помещены в верхнюю и нижнюю части ударной мишени типа боксерской груши или боксерского мешка в количестве не менее двух штук на каждую часть, каждый из которых связан с процессорным блоком обработки полученных сигналов через соответствующий нормирующий преобразователь, каждый из которых выполнен с функцией регулирования порогового значения проходящего сигнала, минимальный уровень которого соответствует уровню физической подготовки противника, устройство снабжено установочным блоком с дисплеем, на котором выведены поля для отображения роста, веса и уровня физической подготовки противника, установочный блок выполнен с устройством установки в каждом нормирующем преобразователе порогового значения, соответствующего выбираемому уровню физической подготовки противника, с блоком установки высоты расположения ударной мишени типа боксерского мешка или боксерской груши, соответствующей выбираемому росту противника и включающему в себя исполнительный механизм в виде устройства подъема и опускания, при этом устройство так же снабжено блоком отображения состояния противника в виде звукового или светового сигнализатора, связанного с процессорным блоком обработки полученных сигналов и срабатывающего при нанесении удара в зоне размещения соответствующего датчика, параметры которого превышают предельные значения параметров удара для выбранного уровня физической подготовки противника.
Датчики для регистрации удара могут быть выполнены микроэлектронными в виде полупроводниковых тензодатчиков.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг.1 - представлена конструкция устройства для обеспечения спортсмена информацией о противнике;
фиг.2 - блок схема системы управления устройством для для обеспечения спортсмена информацией о противнике.
Согласно настоящей полезной модели рассматривается устройство для обеспечения спортсмена информацией о противнике, позволяющее осуществить контроль координации движений, реакции и выработки навыков нанесения спортсменом целевого удара, как основного движения в боксе, так и в других видах силовых единоборств, использующих удары рукой или ногой по противнику для победы над ним.
Устройство выполнено с функцией не только регистрации параметров удара и их оценки с точки зрения техники исполнения, но и с функцией настройки параметров устройства, имитирующих реальные физические возможности противника. Таким образом, спортсмен имеет возможность развивать свои способности в интерактивном режиме, проявленном в том, что перед тренировкой спортсмен заранее выставляет пороговые параметры, рассчитанные на предел чувствительности и выносливости возможного противника.
Устройство согласно настоящей полезной модели содержит монтируемую на подвесной опоре ударную мишень 1 типа боксерской груши или боксерского мешка, которая выполнена в кожуха из мягкого материала, внутри которого размещен материал, поглощающий энергию удара. Ударная мишень смонтирована на подвесе 2 с возможностью регулирования по высоте для имитации роста противника. Подвес представляет собой, например, цепь тали 3 или иного подъемного механизма, который выполнен с механизмом подъема или опускания цепи. Механизм подъема или опускания выполнен с пультом его управления и представляет собой известную конструкцию. Изменяя положение ударной мишени по высоте, спортсмен подбирает удобную позицию для себя или имитирует рост возможного противника. Особенностью такого решения является то, что спортсмен формирует навыки позиционирования по изменяемой высоте рук в момент нанесения ударов.
Внутри ударной мишени размещены датчики 4 для регистрации параметров удара, связанные с процессорным 5 блоком обработки полученных сигналов, оснащенным соответствующим программным обеспечением для контроля параметров удара и их визуального отображения на дисплее или мониторе 6.
Датчики для регистрации параметров удара помещены в верхнюю и нижнюю части ударной мишени в количестве не менее двух штук на каждую часть, каждый из датчиков связан с процессорным блоком 5 обработки полученных сигналов через соответствующий нормирующий преобразователь 7, каждый из которых выполнен с функцией регулирования порогового значения проходящего сигнала, минимальный уровень которого соответствует уровню физической подготовки противника. Под функцией регулирования порогового значения проходящего сигнала, минимальный уровень которого соответствует уровню физической подготовки противника, понимается следующее.
В зависимости от веса, роста и уровня физической подготовки у спортсмена (противника) формируются физические особенности организма, позволяющие устойчиво выдерживать определенные динамические нагрузки. Для неподготовленного (нетренированного) человека при среднем росте и весе 70-75 кг минимальный уровень динамического силового воздействия импульсного типа (удар) может составлять, например, 10-15 кг (условно, для сравнения), при котором человек теряет ориентацию или сознание или ощущает значительные болевые реакции. А для тренированного спортсмена этот уровень может находиться в пределах 40-50 кг (условно, для сравнения). При этом существенным является скорость нанесения ударов, при которой пороговые параметры сильно изменяются. Применительно к заявленному устройству это выражено в пороге, до которого сигнал от датчика не поступает через нормирующий преобразователь 7 в процессорную систему, а при превышении порога сигнал от датчика поступает через нормирующий преобразователь 7 в процессорную систему и может быть оценен этой системой методом сравнения или релятивистских оценок для формирования сведений о воздействии такого удара на противника с точки зрения его физических возможностей.
Устройство так же снабжено блоком отображения состояния противника в виде звукового или светового сигнализатора 8, связанного с процессорным блоком обработки полученных сигналов и срабатывающего при нанесении удара в зоне размещения соответствующего датчика, параметры которого превышают предельные значения параметров удара для выбранного уровня физической подготовки противника. При превышении параметров удара возможностей противника «выдержать» этот удар система активирует световую или звуковую сигнализацию, показывающую, что противник вероятностно находится в шоковом состоянии или нейтрализован или находится в нестабильном состоянии, так называемом «грогги».
Устройство снабжено установочным блоком 9 с дисплеем 10, на котором выведены поля 11 для отображения выбранных параметров роста, веса и уровня физической подготовки противника.
Установочный блок выполнен с устройством (механизмом) установки 12 в каждом нормирующем преобразователе порогового значения, соответствующего выбираемому уровню физической подготовки противника или физических параметров противника. Например, для изменения чувствительности датчиков (под чувствительностью понимается величина сигнала, которая может быть передана нормирующим преобразователем 7 в процессорный блок) необходимо изменить порог (диапазон) фильтра (резисторный блок) в этом преобразователе. Например, этот блок может иметь шкалу в диапазоне от «1» (минимальный порог) до «10» (максимальная выносливость), что соответствует разным уровням физической подготовки противника.
Установочный блок выполнен с блоком установки 13 высоты расположения ударной подушки типа боксерской груши или боксерского мешка, соответствующей выбираемому росту противника. Управляющий сигнал с этого блока поступает к исполнительному механизму тали или иного подъемного устройства (механизма).
Установочный блок может быть выполнен с блоком установки 14 веса подушки, соответствующего весу предполагаемого противника. Блок установки 14 связан с исполнительным механизмом устройства нагружения 15 ударной мишени дополнительным весом (например, водой или гелем). Устройство нагружения 15 может представлять собой гидроблок, через который полость ударного мешка заполняется водой или вода из этой полости откачивается. Вес ударной мишени может контролироваться по сигналам тензодатчика нагружения на подвесе.
На внешней поверхности кожуха ударной мишени может быть изображен контур противника с выделением внутри этого контура зон поражений, или нанесены точки жизненно важных зон на теле человека.
Ниже рассматривается пример конкретного исполнения данного устройства.
Ударная мишень 1 (фиг.1) представляет собой боксерский мешок, подвешенный на цепи тали с возможностью подъема и опускания в зависимости от параметров роста противника. Внутри подушки 1 расположен материал, поглощающий энергию удара, например, резиновый блок или иной упруго-деформируемый материал, толщина которого подбирается из условия упругого сжатия по толщине, обеспечивающей безопасность и неповреждаемость кисти спортсмена. Сверху резиновый блок на основании закрыт кожухом из мягкого материала, например, кожи или толстой полимерной пленки, брезента, ткани типа "болонья" и т.п. Датчики 4 для регистрации удара срабатывают от давления на них, которое формируется в момент удара по резиновому блоку и его сжатии. Реактивное давление от блока на основание воспринимается этими датчиками и передается в виде аналоговых сигналов в процессорный блок обработки полученных сигналов, оснащенным соответствующим программным обеспечением для контроля параметров удара и визуального отображения их параметров, например, на мониторе 6. Возможен пример исполнения, когда отображение информации представляет собой несколько жидкокристаллических отдельных индикаторов, на поле каждого из которых отображается конкретная цифровая или графическая информация (грогги, накаут, накдаун).
Использование в качестве датчика для регистрации удара преобразователя в виде микроэлектронного полупроводникового тензодатчика обеспечивает высокую точность определения дифференциальных характеристик принимаемого импульсного воздействия. Наиболее целесообразно использовать микроэлектронный тензодатчик типа УСП-Д32 ТУ25-7262.0011-89, представляющий собой монокристалл кремния со сформированной на нем мембраной путем анизотропного травления и микротензоструктурой, выполненной по планарной интегральной технологии. В отличие от микровыключателей, пьезодатчиков, а также от тензодатчиков других типов, микроэлектронный полупроводниковый тензодатчик обладает безинерционностью в диапазоне действующего частотного спектра импульса удара. Это и позволяет ввести в каналы измерительной системы процессорного блока пропорциональный и дифференцирующий преобразователи, формируя, таким образом, информацию о силе и резкости отдельных ударов.
Процессорный блок (фиг.2) выполнен многоканальным и включает каналы определения силы удара, резкости удара (максимального значения производной силы удара по времени dU/dt), количества эффективных ударов, превышающих заданное пороговое значение по выбранному параметру, например, по силе удара, быстроты реакции (интервала времени от старта до момента фиксации эффективного удара), начального темпа ударов (количества эффективных ударов, нанесенных в течение первой секунды цикла). Количество измерительных каналов при необходимости может быть дополнено параллельным включением соответствующих преобразователей, например интегратора для измерения мощности и энергии ударов, с блоками запоминания и индикации.
Канал определения силы удара включает в себя связанный входом с выходом соответствующего нормирующего преобразователя 7 инструментальный операционный усилитель. В этот канал входят также пиковый детектор 16 для запоминания максимального абсолютного значения измеряемого параметра, аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) 17, от которого сигнал поступает на индикатор 18 силы удара. Для обнуления показаний данного и других измерительных каналов в системе установлен узел сброса, включающий задатчик 19, первый компаратор 20 и одновибратор 21. Задатчик 19 представляет собой источник опорных напряжений. Информационный вход пикового детектора 16 связан с датчиком 4 через нормирующий преобразователь 7. Выход пикового детектора 16 через АЦП 17 связан с входом индикатора 18 силы удара. Вход обнуления пикового детектора 16 подключен к выходу одновибратора 21. При этом выход нормирующего преобразователя 7, а также выходы других функциональных преобразователей включены с возможностью соединения любого из них с первым входом первого компаратора 20 с помощью переключателя 22. Ко второму входу первого компаратора 20 подключен первый выход задатчика 19.
При нанесении удара его передний фронт, поступив на первый вход первого компаратора 20, сравнивается с пороговым значением, выставленным на первом выходе задатчика 19 из расчета 2-3% от номинальной силы удара, и при превышении порогового значения запускает одновибратор 21, который подает импульс заданной длительностью к контактам сброса пиковых детекторов 16 и 24.
Канал определения резкости удара выполнен аналогично и содержит дифференцирующий преобразователь 23 (микросхема К1401УД2 с емкостным входом), пиковый детектор 24, АЦП 25 и индикатор резкости 26.
Для управления каналами определения быстроты реакции, количества и начального темпа эффективных ударов в системе установлен второй компаратор 27, первый вход которого выполнен с возможностью соединения его с выходом одного из функциональных преобразователей 7 или 23 с помощью переключателя 22. Второй вход второго компаратора 27 подключен ко второму выходу задатчика 19.
Канал регистрации засчитанных ударов содержит первый декадный счетчик 28 и индикатор 29 засчитанных ударов. При этом информационный вход первого счетчика 28 подключен к выходу второго компаратора 27, а выход первого счетчика 28 подключен к индикатору 29 засчитанных ударов.
Каналы определения быстроты реакции единоборца и начального темпа наносимых ударов выполнены соответственно на базе RS-триггера 30 и ступенчатого импульсного прерывателя (СИП) 31, задающего циклограмму работы тренажера. Они содержат также стартовый сигнализатор 32 (светодиод), электронный ключ 33, таймер 34, второй декадный счетчик 35 и индикаторы 36 и 37 для вывода информации о быстроте реакции и начальном темпе ударов соответственно. В качестве СИП может использоваться общеупотребительный командный прибор, задающий циклограмму работы управляемого объекта, например таймер, снабженный формирователями длительности выходных импульсов.
При этом сигналы, поступающие на индикаторы 18, 26, 29, 36 и 37 поступают в запоминающий блок 38, откуда данные поступают в блок 39 формирования данных о состоянии спортсмена, где в соответствии с заложенным алгоритмом формируются обобщенные данные сформированного спортсменом удара. С блока 9 в запоминающий блок 40 поступают сигналы, относящиеся к установочным ударам для противника и касающиеся его физических данных и возможностей. С блока 40 данные поступают в блок 41 формирования состояния противника, в котором на основании обобщенных статистических данных или данных для конкретного персонального лица формируется образ этого лица в части его физической подготовки и возможности восприятия ударных нагрузок (с учетом физиологии человека). Полученные данные из блоков 39 и 41 поступают в блок сравнения 42, где происходит выработка сигнала о включении сигнализации 8 (при ударах, превышающих возможности противника).
Устройство работает следующим образом.
Процесс подготовки спортсмена к победе над противником начинается с того, что спортсмен устанавливает параметры противника, осуществляя в блоке 9 регулировки, соответствующие росту, весу и уровню физической подготовки противника. Данные установки принимаются в качестве базовых в соответствие с алгоритмом тренировки или тестирования спортсмена. При нанесении удара в мишень его импульс через упруго деформируемый материал пропорционально силе удара отслеживается датчиком 4.
Далее спортсмен отводит руку от ударной подушки. Импульс давления, преобразованный в электрический сигнал, поступает с выхода датчика 4 на вход нормирующего преобразователя 7, в котором производится сравнение поступившего сигнала с пороговым значением. При превышении величины поступившего сигнала пороговой величины сигнал пропускается через нормирующий преобразователь 7 и поступает на пиковый детектор 16, который выполняет функцию регистра памяти - запоминает максимальное значение напряжения импульса и выводит его через АЦП 17 на индикатор 18. Таким образом, индикатор 18 показывает текущее значение силы нанесенного удара, сохраняя показание до поступления следующего удара. Одновременно, сигнал с индикатора 18 поступает в блок 38, где запоминается и сравнивается с установочными данными, формируя статистическую таблицу параметров состояния спортсмена. При этом происходит сравнение параметров сигнала, относящихся к удару, с параметрами удара, сведения о которых занесены в блок 40 и введены в таблицу обобщения усредненных данных о физическом состоянии противника. При установлении превышения параметров удара спортсмена над параметрами противника, обуславливающими состояние последнего как «пропустившего» удар, мощность которого достаточна для дестабилизации противника, выдается сигнал на блок 43 для включения светового или звукового сигнализатора.
Канал определения резкости удара работает аналогично. При этом на выходе дифференциатора 23 сигнал пропорционален скорости изменения переднего фронта удара.
На входе канала учета общего числа эффективных ударов происходит сравнение действующего значения подключенного к первому входу второго компаратора 24 с помощью переключателя 22 сигнала выбранной характеристики удара с поступающим ко второму входу этого компаратора заданным от второго выхода задатчика 19 его порогового значения, при превышении которого удар засчитывается как эффективный. В указанном на фиг.2 положении переключателя 22 эффективность удара задают по его силе. Импульс засчитанного удара с выхода второго компаратора 24 поступает на первый счетчик 28, показания которого выводятся на индикатор 29.
Электронная часть измерительной системы может быть реализована программным способом с использованием универсального или специализированного вычислительного устройства.
Использование предлагаемого устройства повышает информативность динамометрического обследования единоборца, поскольку позволяет определять не только интегральные, но и другие не менее важные характеристики ударов: их силу, резкость, эффективность (превышение порогового значения), интенсивность (общее число эффективных ударов), темп, быстроту реакции на стартовый сигнал и т.п. Все эти измерения могут быть осуществлены применительно и относительно мнимо-реального противника, сведения о физической форме и состоянии которого известны.
Настоящая полезная модель промышленно применима, так как может быть изготовлена с применением электронных устройств, создание которых не представляет сложности для специалистов в этой области.