ТРЕНАЖЕРНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к тренажерному устройству, содержащему постановочную плиту для тренирующегося человека, при этом постановочная плита соединена с плитой основания, при этом, по меньшей мере, один датчик ускорения и/или один датчик наклона соединен с постановочной плитой, при этом к датчику ускорения и/или датчику наклона предусмотрена возможность подключения линии передачи данных, при этом энергоснабжение датчика ускорения и/или датчика наклона предусмотрено с помощью линии передачи данных, и при этом предусмотрен предпочтительно регулируемый демпфирующий элемент для демпфирования движения поворота постановочной плиты, и при этом предусмотрен предпочтительно регулируемый возвратный элемент для возвращения постановочной плиты в номинальное положение.
Известные тренажеры равновесия содержат качающуюся доску для испытуемого. На основе наблюдения за выполнением некоторых упражнений на качающейся доске, выполняется оценка испытуемого и составляется соответствующая тренировочная программа. Недостатком при этом является то, что оценка является субъективной, и может быть лишь условно повторена или проверена испытуемым. Кроме того, с помощью такой качающейся доски трудно выполнять заданные упражнения, поскольку для тренирующегося едва возможно проверить успешность своей тренировки, прежде всего во время тренировки. Кроме того, нельзя целенаправленно выполнять динамические упражнения, такие как качания внутри заданных диапазонов, поскольку они не контролируются испытуемым. Кроме
того, недостатком является то, что для успеха тренировки важно, чтобы упражнения были увлекательными и интересными и побуждали испытуемого к выполнению упражнения, поскольку иначе он часто выполняет лишь свою обязательную программу.
В US 5919150 А описана динамическая система для определения физической неустойчивости человека, при этом предусмотрена сама по себе неустойчивая платформа, которая в первом варианте выполнения образована сегментом шара, в качестве постановочной плиты для испытуемого. В постановочной плите расположены измерители наклона, которые поставляют сигнал в компьютер. Компьютер управляет экраном, на котором представлена цель и курсор, который переставляется с помощью постановочной плиты.
Из ЕР 0862930 А известно тренажерное и реабилитационное устройство с наклоняющейся (качающейся) постановочной плитой, при этом постановочная плита в первом варианте выполнения выполнена в виде качающейся вокруг одной оси платформы, которая соединена, в частности, с плитой основания. Во втором варианте выполнения предусмотрена постановочная плита, которая прилегает к плите основания в единственной точке. Для измерения наклона постановочной плиты предусмотрены две системы, а именно, первая система, которая работает с потенциометром, в котором сопротивление изменяется в зависимости от угла наклона, и вторая система, которая работает бесконтактно с помощью лазеров. Для обработки данных предусмотрен блок микропроцессора, который с помощью последовательного интерфейса RS-232 соединен с компьютером.
В US 5613690 А описана тренажерная система равновесия, которая имеет постановочную плиту, которая опирается на плиту основания, при этом предусмотрено, что плита основания или постановочная плита имеет выпуклую поверхность, а другая плита - соответствующую противоположную поверхность. Предусмотрены датчики для измерения углового сдвига постановочной плиты, и могут быть предусмотрены пружины или соответственно, демпферы для ограничения возможности движения постановочной плиты.
В US 6543769 описан имитатор сноуборда или, соответственно, скейтборда, при этом предусмотрена доска с частично сферической задней опорой и имеющей форму сегмента шара передней опорой. Предусмотрен, по меньшей мере, один датчик для измерения поворота задней опоры. Однако могут быть предусмотрены другие датчики для измерения наклона передней опоры.
В US 5360015 описано тренажерное устройство, содержащее плиту основания и постановочную плиту, при этом постановочная плита предназначена для поворота вокруг лишь одной неподвижной оси поворота относительно плиты основания. Кроме того, предусмотрены стопорные устройства для исключения слишком сильного отклонения постановочной плиты, а также датчик отклонения.
Поэтому, задача полезной модели состоит в предоставлении тренажера упомянутого вначале типа, посредством которого могут быть устранены недостатки известного уровня техники и в котором имеет место улучшенное уравновешивание и улучшенный при незначительных тренировочных узлах тренировочный эффект, выражающийся в повышенной устойчивости тела. При этом, заявленное тренажерное устройство может записывать движение
испытуемого для его объективной оценки для осуществления тренировочной программы и/или управления вычислительным устройством и, при необходимости, координации с мотивационным программным обеспечением, имеет простую конструкцию и несколько подключений, и может быстро устанавливаться/демонтироваться и поэтому является пригодным для мобильного применения.
Согласно изобретению, это решено тем, что постановочная плита предназначена для наклона (качания) лишь вокруг одной, неподвижной относительно постановочной плиты и плиты основания оси наклона (качания). При этом тренажерное устройство может быть выполнено особенно просто за счет поворота постановочной плиты лишь вокруг одной оси. С помощью тренажерного устройства можно надежно определять меру устойчивости тела и/или бокового отклонения, при этом ее можно определять объективно и воспроизводимо, с исключением дополнительных движений постановочной плиты. Эти измерения можно затем использовать для составления специальной тренировочной программы. За счет этого можно уменьшить угловую скорость движения поворота, благодаря чему испытуемому легче удерживать постановочную плиту в номинальном положении. Демпфирующий элемент можно применять, в частности, при упражнениях для тренировочных целей. За счет регулируемого демпфирующего элемента можно особенно просто учитывать особенности испытуемого и обеспечивать ему ощущение успеха. С помощью возвратного элемента можно обеспечивать, что ненагруженная постановочная плита возвращается в номинальное положение и остается в нем. С помощью регулируемого возвратного элемента можно устанавливать различные степени трудности для удерживания постановочной плиты в номинальном положении. За счет
этого можно записывать создаваемые испытуемым ускорения и/или наклоны. Посредством интегрирования можно определять скорость и путь. Таким образом, исходя из исходного положения постановочной плиты, можно постоянно регистрировать положение постановочной плиты. Поскольку датчик ускорения снабжается электроэнергией с помощью линии передачи данных, то обеспечивается простое и несложное подключение тренажерного устройства. Благодаря этому тренажерное устройство можно просто и быстро устанавливать и использовать даже технически не подготовленными людьми, и поэтому оно особенно пригодно для мобильного применения.
В модификации изобретения может быть предусмотрено, что датчик ускорения и/или датчик наклона выполнен ударопрочным, при этом коэффициент ударной нагрузки предпочтительно превышает 500 г, в частности, превышает 5000 г. За счет этого датчик ускорения не повреждается при ударе постановочной плиты о грунт, при подъеме постановочной плиты с грунта становится снова активным и может регистрировать движения или, соответственно, ускорения и/или наклоны постановочной плиты.
В этой связи в модификации изобретения может быть предусмотрено, что датчик ускорения и/или датчик наклона предусмотрен для измерения поворотов, составляющих, по меньшей мере, 20°. За счет этого датчик ускорения и/или датчик наклона может при ожидаемом максимальном наклоне постановочной плиты относительно грунта регистрировать ускорения и/или наклоны постановочной плиты.
Согласно другому варианту выполнения изобретения, может быть предусмотрено, что снабжение энергией осуществляется через USB-подключение или Bluetooth-подключение. За счет этого можно с
помощью стандартного способа передачи данных обеспечивать также электропитание датчика ускорения.
Другой вариант выполнения изобретения может состоять в том, что плита основания имеет предотвращающую скольжение нижнюю сторону, за счет чего исключается возможное скольжение постановочной плиты, прежде всего в случае неустойчивых испытуемых, в частности, для пожилых людей или людей с нарушением равновесия.
Кроме того, изобретение относится к тренажерной системе, при этом линия передачи данных соединена с оценочным блоком.
За счет этого можно оценивать ускорения, наклоны и/или движения тренажерного устройства и сравнивать, например, с оценками других упражнений, за счет чего возможна объективная оценка успеха тренировок.
Ниже приводится подробное описание изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображены особенно предпочтительные варианты выполнения:
фиг.1 - первый вариант выполнения тренажерного устройства, подключенного к компьютеру и к пульту;
фиг.2 - второй вариант выполнения тренажерного устройства, подключенного к экрану;
фиг.3 - третий вариант выполнения тренажерного устройства, согласно изобретению, на виде спереди; и
фиг.4 - тренажерное устройство, согласно фиг.3, на виде сбоку.
На фиг.1 и 2 показан соответственно особенно предпочтительный вариант выполнения тренажерной системы,
содержащей тренажерное устройство 1, при этом тренажерное устройство 1 соединено с помощью линии 54 передачи данных с оценочным блоком 8. Такое тренажерное устройство 1 имеет постановочную плиту 3 для тренирующегося человека, при этом постановочная плита 3 выполнена с возможностью поворота и/или наклона, по меньшей мере, вокруг одной оси, и при этом с постановочной плитой 3 соединен, по меньшей мере, один датчик 51 ускорения и/или один датчик наклона, и при этом предусмотрено подключение линии 54 передачи данных к датчику 51 ускорения и/или датчику наклона, а электропитание датчика 51 ускорения и/или датчика наклона предусмотрено с помощью линии 54 передачи данных.
На фиг.1 показан первый особенно предпочтительный вариант выполнения тренажерного устройства 1, согласно изобретению. При этом тренажерное устройство 1 имеет постановочную плиту 3, которая соединена с плитой 2 основания с помощью центрального соединения 46, предпочтительно посредине. Плита 2 основания и постановочная плита 3 предпочтительно имеют идентичные формы и основные поверхности. Однако может быть также предусмотрено, что друг с другом соединены различно выполненные плиты 2 основания и постановочные плиты 3. Плита 2 основания предпочтительно имеет препятствующую скольжению нижнюю сторону, например, с резиновыми выступами и/или присосками. За счет этого предотвращается непреднамеренное скольжение постановочной плиты 3 и/или плиты 2 основания. Центральное соединение 46 в первом особенно предпочтительном варианте выполнения образовано, по меньшей мере, нагружаемым давлением в осевом направлении соединением 46,
которое может изгибаться и поэтому допускает наклон постановочной плиты 3 относительно плиты 2 основания. При этом предусмотрено, что постановочная плита 3 может свободно наклоняться в любом направлении. Может быть предусмотрено, что центральное соединение 46 допускает по существу не демпфированные наклоны, пока постановочная плита 3 не ударится краем об плиту 2 основания. При этом может быть также предусмотрено, что постановочная плита 3 в положении покоя в одном месте прилегает к плите 2 основания. Может быть также предусмотрено, что центральное соединение 46 выполнено упругим, и при увеличивающемся наклоне создает остающийся постоянным, уменьшенный или увеличивающийся возвратный момент, и поэтому пытается привести постановочную плиту 3 снова в положение равновесия. В таком варианте выполнения может быть предусмотрено, что ненагруженная постановочная плита 3 занимает положение равновесия, которое по существу соответствует показанному на фиг.1 параллельному расположению постановочной плиты 3 относительно плиты 2 основания. Особенное преимущество такого расположения состоит в том, что за счет возвратного момента упражнения для испытуемого могут выполняться проще, что приносит существенное облегчение, прежде всего, начинающим.
Соединение 46 может содержать любой соответствующий требованиям материал. Предпочтительно предусмотрено, что центральное соединение в первом предпочтительном варианте выполнения содержит упругие материалы, в частности, пеноматериалы, пластмассы, резину и/или т.п., и/или упругие компоненты, в частности, металлические пружины, предпочтительно
пружины сжатия из стали, или же заполненный газом рукав или, соответственно, шар. Может быть также предусмотрена комбинация из этих материалов и компонентов, например, помещенные в пеноматериал стальные пружины сжатия.
На фиг.2 показан второй вариант выполнения тренажерного устройства 1, согласно изобретению. При этом постановочная плита 3 опирается на центральную опору 44, при этом опора 44 предпочтительно выполнена по существу полусферической, цилиндрической или подушкообразной. При этом постановочная плита 3 устанавливается без дополнительной плиты 2 основания непосредственно на грунт. При этом центральная опора 44 предпочтительно выполнена упругой, предпочтительно в виде пружинящего элемента из обладающего эластичностью резины материала, в виде заполненного воздухом элемента и/или в виде пенопластового материала. За счет выполнения центральной опоры 44 из упругого материала можно уменьшить нагрузку на грунт. В тренажерном устройстве 1, согласно второму предпочтительному варианту выполнения, в принципе возможно также поднимание тренажерного устройства 1 от грунта. Для облегчения этого на постановочной плите 3 могут быть предусмотрены петли для ног, за счет чего можно подпрыгивать с тренажерным устройством 1.
В другом варианте выполнения могут быть предусмотрены два или более соединений или опор, которые расположены вдоль одной оси, за счет чего тренажерной устройство имеет предпочтительную ось наклона, а вокруг других осей наклона может двигаться лишь ограниченно.
Тренажерные устройства 1, согласно изобретению, имеют, по
меньшей мере, один датчик 51 ускорения и/или один датчик наклона. Он соединен с постановочной плитой 3 или, соответственно, интегрирован в нее.
Предпочтительно может быть предусмотрен комбинированный датчик ускорения/наклона. Такой датчик по принципу измерения может быть выполнен в виде датчика 51 ускорения, при этом в датчик интегрирован блок для определения действительного наклона, исходя из начального значения. Такой датчик имеет то преимущество, что он при ударе постановочной плиты 3 не выдает скачкообразно увеличивающееся значение ускорения, которое бы создавало проблемы для последующего электронного устройства оценки, а реальное значение для действительного наклона.
Приведенные ниже предпочтительные варианты выполнения датчика 51 ускорения относится равным образом к комбинированным датчикам ускорения/наклона.
При этом датчик 51 ускорения по принципу измерения может быть любым типом датчика 51 ускорения, предпочтительно емкостным, индуктивным и/или пьезоэлектрическим датчиком 51 ускорения. Поскольку постановочная плита 3 при работе может сталкиваться с плитой 2 основания или, соответственно, с грунтом, то датчик 51 ускорения должен выдерживать без повреждения возникающие при этом высокие ускорения. Поэтому датчик 51 ускорения предпочтительно выполнен ударопрочным, при этом ударная нагрузка предпочтительно больше 500 г, в частности, больше 5000 г. Поскольку углы качания или, соответственно, наклоны, которые может занимать постановочная плита 3 относительно плиты 2 основания и/или грунта, могут быть
значительными, то предпочтительно предусмотрено, что датчик 51 ускорения пригоден для измерения поворотов, по меньшей мере, 20°. За счет этого можно регистрировать весь диапазон качания или, соответственно, диапазон наклона.
За счет подходящего выбора датчика 51 ускорения, который может измерять ускорения более чем вокруг одной оси, можно располагать лишь небольшое число, предпочтительно лишь один единственный датчик 51 ускорения в постановочной плите 3.
Предпочтительно предусмотрено, что возможно необходимые измерительные мостики и/или усилители зарядов, которые необходимы для работы датчика 51 ускорения, расположены внутри постановочной плиты 3. Кроме того, предусмотрен интерфейс, который принимает аналоговые выходные данные датчика 51 ускорения, измерительного мостика и/или усилителя зарядов, переводит в цифровую форму и подготавливает к выдаче через шину передачи данных. Через интерфейс датчик 51 ускорения и необходимые электронные устройства снабжаются электропитанием. Предпочтительно предусмотрено, что интерфейс выполнен в виде соединения USB или соединения Bluetooth. С помощью соединения USB, можно снабжать, например, присоединенные приборы рабочим напряжением до 5В, при этом максимальное потребление тока может составлять 0,5А. Может быть предусмотрена комбинация с другими шинными интерфейсами, соответственно, стандартами шин, как действительно существующими, так и будущими.
Предусмотрена интеграция тренажерного устройства 1, согласно изобретению, в тренажерную систему, при этом тренажерное устройство 1 соединяется с помощью линии 54 передачи данных с
оценочным блоком 8. Оценочный блок 8 может быть, например, образован запоминающим устройством для записи ускорений, наклонов и/или движений постановочной плиты 3, за счет чего возможно последующее сравнение записанных данных с записанными данными прежних циклов измерения или, соответственно, тренировок.
Предпочтительно предусмотрено, что оценочный блок 8 дополнительно или, соответственно, вместо запоминающего устройства содержит устройство 9 вывода и/или соединен с устройством 9 вывода. Устройством 9 вывода предпочтительно является дисплеем 91 или устройство печати, при этом дисплей 91 в простом варианте выполнения может быть образован несколькими светящимися полосами, которые указывают, что постановочная плита удерживается внутри заданных пределов. Предпочтительно может быть предусмотрено, что дисплей 91 имеет пульт 92 и/или компьютер 93. При этом под компьютером 93 следует понимать не только персональный компьютер или макинтош, но и любую компьютерную систему с соответствующим индикатором. Прежде всего, может быть предусмотрено, что используется дисплей 91 мобильного телефона. Поскольку многие современные мобильные телефоны уже имеют интерфейсы Bluetooth, то можно особенно просто осуществлять отображение данных без дополнительного прибора, за счет чего возможно мобильное применение тренажерного устройства. Может быть предусмотрено, в частности, при применении пульта 92, что дисплей 91 образован телевизором.
При применении пульта 92 и/или компьютера 93 можно использовать все возможности обработки и записи данных. Прежде
всего, может быть предусмотрено сравнение текущих данных движения с сохраненными данными предыдущих упражнений. С помощью пульта 92 и/или компьютера 93 можно выполнять также интерактивные упражнения, при которых, например, на дисплее 91, т.е. мониторе, телевизоре или формирователе изображения, можно показывать выполнение определенных движений, которые должен выполнять испытуемый, при этом на дисплее 91 отображается как заданное, так и действительное положение постановочной плиты 3.
Предпочтительно предусмотрено также использование видеоигр. Так, например, тренажерную систему, согласно изобретению, можно применять в качестве интерактивного элемента для игры в серфинг, скейтборд или сноуборд, при котором движения игрока, который стоит на постановочной плите 3, передаются на движения интерактивной игровой фигуры. Это можно дополнительно усложнять за счет присоединения ручного устройства управления.
За счет этого можно играть, например, в более сложные игры, или же выполнять в тренировочной программе дополнительные упражнения на координацию.
На фиг.3 и 4 показан другой вариант выполнения тренажерного устройства 1, при этом постановочная плита 3 может поворачиваться относительно плиты 2 основания вокруг оси 42 качания, и предусмотрен датчик 5 отклонения. Поворачиваемость вокруг оси 42 наклона может быть реализована простым образом с помощью поворотного шарнира 41.
При работе испытуемый стоит на постановочной плите 3 и пытается удерживать ее в номинальном положении равновесия. При
этом он может изменять момент вокруг оси 42 наклона посредством смещения веса. С помощью тренажерного устройства 1 можно определять степень устойчивости тела тем, что с помощью датчика 5 отклонения можно определять среднюю амплитуду отклонения постановочной плиты 3 вокруг номинального положения в интервале тестирования. При этом может быть предусмотрено, что датчик 5 отклонения разделяет измеряемый диапазон на заданные отдельные диапазоны, при этом каждому отдельному значению соответствует выходное значение. Если выходное значение увеличивается при увеличивающемся расстоянии от номинального положения, то показатель устойчивости тела можно определять как среднее значение соответствующего текущего выходного значения в течение интервала тестирования. Чем ниже образованный таким способом показатель устойчивости тела, тем лучше может удерживать испытуемый постановочную плиту в номинальном положении.
В другом варианте выполнения можно показатель устойчивости тела определять в виде среднего угла отклонения постановочной плиты 2 от номинального положения.
Наряду с показателем устойчивости тела можно определять другие показатели боковой устойчивости, которые представляют показатель устойчивости тела по отдельности для каждой стороны. За счет этого можно определять, происходит ли выравнивание вокруг номинального положения равномерно на обеих сторонах, или же одна сторона нагружается сильнее. Дополнительно к этому, можно определять длительность отклонения постановочной плиты 3 для каждой стороны. При необходимости можно, естественно, определять еще другие характеристики в течение интервала
тестирования, например, распределение усилий на постановочной плите 3. Способ можно осуществлять особенно просто и воспроизводимо, если постановочная плита 3 может поворачиваться лишь вокруг одной оси 42 наклона. Однако может быть также предусмотрено, что постановочная плита 3 поворачивается вокруг нескольких осей.
За счет этого можно простым образом определять, имеет ли испытуемый предпочтительную сторону, и можно составлять специальную тренировочную программу для потребностей испытуемого. Тренировочная программа может также содержать указанные игры.
Может быть предусмотрено, что тренажерное устройство 1 содержит демпфирующий элемент 6, с помощью которого демпфируется движение поворота постановочной плиты 3. При этом демпфирующий элемент 6 может быть предпочтительно выполнен регулируемым. За счет этого можно демпфирование согласовывать с отдельным испытуемым, и можно осуществлять различные степени сложности для удерживания постановочной плиты 3 в номинальном положении.
Это можно обеспечивать также с помощью возвратного элемента 7 для возврата постановочной плиты 3 в номинальное положение, при этом возвратный элемент 7 может быть выполнен регулируемым. Может быть также предусмотрена комбинация возвратного элемента 7 с демпфирующим элементом 6, который может быть выполнен в виде пружинного демпфирующего элемента.
Целесообразно, когда постановочная плита 3 уравновешена вокруг оси 42 наклона. Для тренировочных целей, в частности, для тренировки заданной стороны, может быть также предпочтительным
такое выполнение постановочной плиты 3, что одна сторона при удерживании в номинальном положении должна нагружаться сильнее. Для этого постановочная плита 3 может, например, иметь устройства для прикрепления дополнительных масс.
Датчик 5 отклонения может содержать инфракрасный передатчик и инфракрасный приемник, при этом он может быть выполнен аналогично компьютерной мыши, за счет чего можно изготавливать особенно простой и надежный датчик 5 отклонения. Для защиты датчика 5 отклонения может быть выполнена крышка 56, которая может быть соединена за одно целое, в частности, с плитой 2 основания. Датчик 5 отклонения может быть также выполнен в виде датчика 51 ускорения и/или датчика наклона.
Для обеспечения простой дальнейшей обработки выходных значений может быть предусмотрено подключение 55, с помощью которого устройство вывода соединяется с датчиком 5 отклонения. В качестве устройства вывода может быть предусмотрен, в частности, выходной компьютер. С помощью выходного компьютера можно просто архивировать и подвергать дальнейшей обработке данные измерения. Кроме того, можно простым образом составлять таблицы и графики, с помощью которых можно, в частности, иллюстрировать для испытуемого результаты измерения.
Установку тренажерного устройства 1 для равновесия можно просто контролировать, когда на плите 2 основания расположен ватерпас. За счет этого можно просто контролировать горизонтальное положение плиты 2 основания в установленном состоянии.
Другие варианты выполнения изобретения имеют лишь часть
указанных признаков, при этом может быть предусмотрена любая комбинация признаков, в частности, также из указанных выше вариантов выполнения.