СИСТЕМА, СПОСОБ И ЗАЩИТНОЕ СНАРЯЖЕНИЕ ДЛЯ ЭЛЕКТРОННОГО УЧЕТА ОЧКОВ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В БОЕВЫХ ИСКУССТВАХ
ELECTRONIC SCORING SYSTEM, METHOD AND PROTECTIVE GEAR FOR USE IN MARTIAL ARTS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к системам, способам и защитному снаряжению для электронного учета очков для применения в боевых искусствах и, в частности, в боевых искусствах с использованием вооружения, а также, в общем, к боевым искусствам или стилям боевых искусств.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Боевые искусства (например, карате, кендо или стили боевых искусств), в том числе, такие стили боевых искусств, как, например, кик-боксинг, бразильское джиу-джитсу, фехтование и другие виды техники боя, имеют долговременную традицию во многих культурах. Общепринято мнение, что боевые искусства происходят из Азии, однако, они имеют длительную историю во многих других культурах и проникают, в настоящее время, в современную культуру.
Боевые искусства являются системами кодифицированных практических приемов и традиций обучения бою и могут предусматривать спарринг с контактом от легкого до среднего или с полным контактом (далее, полноконтактный). Некоторые формы обучения и соревнования по боевым искусствам включают в себя использование специализированного вооружения (например, синай [японский меч] в кендо). В каждом случае можно использовать систему учета очков, которая предусматривает назначение очков за нанесение ударов в идентифицированные «целевые» зоны на теле противника определенной частью тела атакующего (например, рукой, ногой, локтем или коленом) или определенной частью оружия. Например, в кендо, очко в соревновании присуждается только в том случае, когда атака выполнена в целевую зону на теле противника, и когда атака выполнена со слитыми воедино духом, синаем и телом. Синай должен поразить целевую зону умело, в том числе войти в контакт верхней третью синая, при технически правильном направлении движения синая.
В настоящее время боевая техника в боевых искусствах оценивается визуально судьями или по выводу из строя противника. Основное ограничение при визуальном судействе состоит в сложности наблюдения атак невооруженным глазом, например, из-за скорости атаки, оценки места приложения и силы ударного воздействия в результате атаки или самого по себе факта, было ли совершено какое-либо реальное ударное воздействие и повреждение, может осложняться (кроме ситуаций с надежными физическими сигналами, например, нокаутом или другим поражением, выводящим противника из строя). Человеческая ошибка, коррупция и необъективность судейства являются недостатками систем визуального учета очков. Другой недостаток состоит в том, что ближнее наблюдение атак судьей или рефери создает опасность тяжелой травмы или смерти, особенно, когда используется вооружение.
Реальный риск нанесения травмы противнику, особенно, когда применяют вооружение, привел к снижению популярности многих боевых искусств, в которых полноконтактный бой или спарринг считается слишком опасным (и/или неэстетичным). Упомянутая опасность привела к ограничению или запрету во многих странах полноконтактных соревнований с использованием оружия. Следовательно, некоторые системы боевых искусств вымирают вследствие отсутствия возможности безопасно соревноваться в данных боевых искусствах.
Западное фехтование является примером стиля боевых искусств, предусматривающих использование вооружения (например, рапир, шпаг, сабель, трех видов холодного оружия, используемых в олимпийских видах фехтования). Учет очков предусматривает «попадание» в целевую зону на противнике. Способы, применяемые для преодоления трудностей системы визуального учета очков, применяемой в фехтовании, включили в себя использование краски на холодном оружии, чтобы, когда поражается куртка противника, краска оставляла пятно, и можно было сосчитать число «попаданий». Недостаток упомянутого способа состоит в том, что участники соревнований могут мошенничать посредством нанесения уксуса на свои куртки, чтобы краска не проявлялась, с скрытием, тем самым, количества попадания в участника соревнования.
Для решения вышеописанной проблемы внедрены системы электронного учета очков. Например, в фехтовании упомянутое решение предусматривает токопроводящую куртку (ламе) и маску, определяющие целевую (засчитываемую) зону и кнопку на острие клинка (или другую форму острия, чувствительного к нажиму). Электрическое оружие (рапира, шпага или сабля), в сочетании с ламе, образуют одну электрическую цепь. Действительное «попадание» электрическим оружием на ламе или маске замыкает цепь и вызывает включение светоиндикатора. Куртка и маска подключены электронным способом к машине для учета очков, чтобы «попадание» можно было зарегистрировать электронным способом, когда острие клинка приходит в контакт с ламе или маской. Попадание регистрируется только в том случае, когда на кнопку действует усилие заданной минимальной величины и остается полностью нажатой в течение заданного отрезка времени.
При фехтовании на рапирах и шпагах, засчитываются попадания только острием клинка. При фехтовании на саблях засчитывается любой контакт между любой частью клинка и любой частью объекта поражения. Альтернативные системы учета очков включают в себя нормально замкнутую электрическую цепь, при этом разрыв цепи размыкает цепь и высвечивает светоиндикатор.
Ограничение системы электронного учета очков данного типа состоит в том, что данная система определяет только, когда установлен контакт, но не определяет на теле место удара, направление удара или величину ударной силы. Такой недостаток ограничивает применимость упомянутой системы к другим видам боевых искусств, в которых полезен электронный учет очков за место попадания и его силу и направление, а также к боевым искусствам с использованием вооружения, когда, в ряде обстоятельств, возможно, целесообразно было бы измерять потенциальное «повреждение», причиненное противнику, а не только записывать факт установления контакта.
Другие ограничения систем электронного учета очков, например, применяемых в фехтовании, включают в себя следующее:
a. «Цепь учета очков» (сформированная курткой, маской и электрическим оружием) является характерной для конкретного боевого искусства. Например, при фехтовании на рапирах, целевая зона (и, следовательно, ламе) ограничена туловищем, в то время, как при фехтовании на шпагах целевая зона включает в себя все тело, и, при фехтовании на саблях, целевая зона представляет собой «линию седла» с одной стороны бедер до другой стороны и вверх, включая голову, но не руки. «Цепь учета очков» ограничена целевой зоной, соответствующей одному виду боевого искусства, а не другому, и, следовательно, не способна регистрировать попадания снаружи целевой зоны одного вида боевого искусства, но внутри целевой зоны другого вида боевого искусства.
b. Прежде, чем регистрируется счет в очках, оружие должно ударить противника, поэтому риск нанесения травмы противнику является реальным, что ограничивает применимость упомянутой системы в разнообразных боевых искусствах с использованием вооружений, где риск травмы, причиненной холодным оружием, слишком велик.
c. Возможность учета очков ограничена контактом электрического оружия, и поэтому применение в боевых искусствах, в которых учет очков предусматривает удар частью тела (например, кулаком, локтем, стопой) или неэлектрическим оружием (немодифицированным, традиционным оружием) ограничено.
Еще один недостаток системы, применяемой в фехтовании, состоит в том, что датчик давления находится на самом оружии. Виды вооружений для боевых искусств многообразны и применяются множеством разных способов, и поэтому датчик на оружии имеет ограниченное применение, так как учет очков включает измерения в ситуациях, отличных от ситуаций, когда оружие приходит в контакт с противником. Например, во время боя с оружием для боевых искусств используют технические приемы не только с оружием. Применяют также кулаки, колени, локти, стопы, голени, плечи, лоб, пальцы и т.п. Поэтому оснащение электронными средствами оружия или размещение датчиков по оружию оказывается неэффективным средством учета по очкам боевого технического приема. Кроме того, оружие можно применять множеством разных способов, и поэтому необходимо, чтобы датчики покрывали все поражающие зоны оружия. (Примерное вооружение для боевых искусств включает в себя гуан дао, трость La canne, французскую дубинку, Shareeravadi/бамбуковый шест, палку Naboot, палку ханбо (Hanbo), палку джо (Jo), палку тамбо (Tambo), шаолиньский заступ, саи (Sai), нож-бабочку, мачете Vettukathi, шпагу, рапиру, саблю, меч-крюк, кистевое оружие сунтецу (Suntetsu), кистевое оружие когти тигра, кистевое оружие Shuko/когти медведя, карамбит, дубинку тонфа, джиттетаньо (Tanjo), отта (Otta), канабо (Kanabo), копье таяха (Taiaha), уруми/чуттувал/меч-плеть, цепной кнут/соединенные стержни, веревку-копье, цепь манрики-гусари, цеп, 3-звенный посох (san set sukon), кусари-фундо, тессен/боевой веер, сиангам/боевую стрелу, метательный нож и т.п.).
Многие виды оружия для боевых искусств применяются в сочетании с очень специфичными видами защитного снаряжения, например защитное снаряжение боевых искусств Кали/Эскрима, выполненное из стальной маски и мягкого воротника, куртки для защиты плеч и груди или Myunjebaegab, пуленепробиваемого жилета, изготовленного из 13 слоев хлопковой ткани. Комплекты защитного снаряжения, например доспехи бога, применяются в кендо и состоят из штанов и проволочной маски, которые совершенно отличаются от защитного снаряжение в других видах боевых искусств. Аналогично, доспех до-мару является японским защитным костюмом вокруг всего тела, который, в частности, характеризуется отсутствием твердого нагрудника или рукавов. Защитное снаряжение до-мару обертывают вокруг тела, вместо надевания по частям. Существуют тысячи видов боевых искусств в большинстве регионов мира. Поэтому требуется средство измерения силы и определения места приложения силы, которая должна прикладываться к защитному снаряжению, которое может применяться во множестве боевых искусств.
В тхэквондо применяли нагрудник, включающий в себя динамометрическую плиту. Нагрудник обеспечивает элементарную защиту носителю, так как он выполнен из мягкого материала, например картона или кожи, и поэтому не будет обеспечивать достаточной защиты от холодного оружия. Динамометрическая плита имеет дополнительный недостаток в том, что регистрирует только произведен ли контакт, а не место, направление или величину контактной силы.
Для измерения ударного воздействия оружия во время удара предложены другие системы. Например, патент США № 7278290 требует, чтобы объект поражения был твердым прочным веществом, например сталью или титаном. Слой упруго-люминесцентного материала, состоящего из сульфида цинка и марганца, наносится на упомянутый прочный слой. Упруго-люминесцентный материал выполнен с возможностью излучения света или проявления люминесценции, когда подвергается упругой деформации, например когда метательное оружие ударяет по материалу.
Светочувствительные датчики размещены в стратегических местах, чтобы обеспечивать возможность наблюдения и записи цели до, во время и после ударного воздействия метательным оружием. Упомянутые изображения собирают данные о люминесценции цели при ударном воздействии и месте ударного воздействия метательного оружия. Затем изображения передаются в традиционную систему обработки изображений, которая может выделять место ударного воздействия и соотносить длину волны и интенсивность света с известной величиной кинетической энергии, которая была получена посредством первоначальной калибровки системы.
Ограничения данной системы включают в себя следующее:
1. требование, чтобы, для записи попадания, в целевой зоне находилась твердая и прочная ударная пластина, например стальная или титановая;
2. анализу данных люминесценции не достает динамичности для анализа в целях боевых искусств;
3. соревнования в боевых искусствах происходят на ближней дистанции, так что удары могут быть закрыты от наблюдения, и продолжительность люминесценции при ударном воздействии является краткой и, потому, недостаточной для решения проблемы учета очков невооруженным глазом;
4. повторные удары в одну и ту же позицию с одинаковой силой могут и не давать воспроизводимого результата на упруго-люминесцентной поверхности; и
5. защитное снаряжение для боевых искусств бывает изготовлено в самом разном виде и часто состоит из материала, который является традиционным, например дерева, ткани, олова, стали, и имеет специфические формы и стили. Поэтому возможность использования упруго-люминесцентного композитного материала и его нанесения на основной материал является ограниченной.
В патенте США № 4761005 предложено средство для применения измерительного преобразователя для измерения ударного воздействия по пьезоэлектрическому сигналу. В частности, упомянутый патент относится к области оценки боевых качеств и их учета в очках в боевых искусствах. Однако, устройство, описанное в патенте США № 4761005, ограничено размещением сверху или между слоями внутрь деформируемого материала. Поэтому упомянутое устройство ограничено применимо в материалах, защищающих от ударных воздействий.
В патенте США № 6056674 предложено устройство для бокса, содержащее считывающий механизм в контакте с изолированным костюмом. Устройство определяет, когда удар кулаком, имеющий, по меньшей мере, предварительно определенный уровень силы, контактирует с костюмом. Костюм изолирован для защиты носителя. Изоляция включает в себя множество камер с текучей средой или пеноматериал и имеет связь с датчиками давления, которые, в свою очередь, имеют связь с механизмом отображения. Механизм отображения определяет, когда удар кулаком контактирует с костюмом и может детектировать силу и место удара кулаком. Хотя устройство может считать число ударов кулаком, полученных с течением времени, данное устройство не измеряет продолжительность каждого удара кулаком (что необходимо для вычисления мощности каждого удара кулаком) или направления приложенной силы (что также помогает при вычислении величины повреждения). Данные последние порции информации важны для более точного учета очков в боевых искусствах.
Каждый из патентов, упомянутых в настоящей заявке, тем самым целиком включен в явной форме в настоящую заявку путем ссылки.
Существует потребность в системе электронного учета очков для применения в боевых искусствах, которую можно использовать в большом числе боевых искусств, которая может измерять место приложения на теле (например, грудную клетку, челюсть, горло) и направление и величину приложенной силы (например, созданной оружием, частью тела или падением), и которая может одновременно служить защитным снаряжением (в частности, в боевых искусствах с использованием оружия) посредством амортизации или рассеивания силы, что обеспечивает средство для электронного учета очков в боевых искусствах, не требующее получения противником повреждающего удара, который причиняет боль, травму или имеет более тяжелое последствие.
Задачей настоящего изобретения является создание новой или альтернативной системы электронного учета очков для применения во множестве различных боевых искусств (включая боевые искусства традиционных стилей, смешанные боевые искусства, боевые искусства с использованием оружия, боевые искусства с использованием смешанного оружия или, в общем, технику боя), которые позволяют объективно определять силу, место приложения и эффективность прилагаемой силы во время соревнований, независимо от происхождения контактной силы, например без потребности в электронном вооружении.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с одним аспектом изобретения предлагается система электронного учета очков для применения в боевых искусствах различных стилей, включающая в себя:
(a) защитное снаряжение для обеспечения защиты от ударного воздействия, причем защитное снаряжение включает в себя считывающее средство для детектирования данных силовых параметров от, по меньшей мере, одной силы, приложенной к защитному снаряжению, независимо от происхождения силы, причем упомянутые данные силовых параметров включают в себя данные, относящиеся к:
i. величине;
ii. месту приложения;
iii. продолжительности; и
iv. направлению, по меньшей мере, одной силы, приложенной к защитному снаряжению; и
(b) машину для учета очков, содержащую:
i. средство связи для приема данных силовых параметров от считывающего средства;
ii. вычислительное средство для вычисления, по меньшей мере, одного результата, с использованием данных силовых параметров; и
iii. средство генерации отчетов для генерации, по меньшей мере, одного отчета,
причем машина для учета очков выполнена с возможностью генерировать выходные данные для отображения на устройстве визуального отображения.
В соответствии с другим аспектом изобретения предлагается система электронного учета очков для применения в боевых искусствах различных стилей, содержащая:
(a) защитное снаряжение для обеспечения защиты от ударного воздействия, причем защитное снаряжение содержит считывающее средство, которое составляет неотъемлемую часть упомянутого защитного снаряжения, причем считывающее средство сконфигурировано так, что защитное снаряжение выполняет функцию датчика для детектирования данных силовых параметров каждого контакта, независимо от происхождения контакта, причем считывающее средство генерирует сигнал данных силовых параметров, который основан на, по меньшей мере, одной считанной контактной силе, причем упомянутые данные силовых параметров включают в себя данные, относящиеся к:
i. величине;
ii. месту приложения;
iii. продолжительности; и
iv. направлению;
по меньшей мере, одной силы, приложенной к защитному снаряжению; и
(b) машину для учета очков, содержащую:
i. средство связи для приема данных силовых параметров из сенсорного средства;
ii. вычислительное средство для вычисления, по меньшей мере, одного результата, с использованием данных силовых параметров; и
iii. средство вывода для отображения, по меньшей мере, одного результата,
причем машина для учета очков способна формировать выходные данные для отображения на устройстве визуального отображения.
В соответствии с еще одним аспектом изобретения предлагается система электронного учета очков для применения в боевых искусствах различных стилей, содержащая:
a. защитное снаряжение для обеспечения защиты от ударного воздействия;
b. по меньшей мере, одно первое считывающее средство, которое связано с защитным снаряжением и сконфигурировано с возможностью измерения и записи данных силовых параметров каждой силы, приложенной к защитному снаряжению, независимо от происхождения силы, причем первое считывающее средство генерирует сигнал данных силовых параметров, который основан на, по меньшей мере, одной считанной силе;
c. по меньшей мере, одно второе считывающее средство, которое связано с защитным снаряжением и сконфигурировано с возможностью измерения и записи данных, относящихся к участнику соревнования; и
d. машину для учета очков, содержащую:
i. средство связи для приема сигнала данных силовых параметров от первого считывающего средства и данных из второго считывающего средства;
ii. вычислительное средство для вычисления, по меньшей мере, одного результата, с использованием данных силовых параметров и данных из второго считывающего средства; и
iii. средство вывода для отображения, по меньшей мере, одного результата.
В соответствии с дополнительным аспектом изобретения предлагается способ электронного учета очков для применения в боевых искусствах различных стилей, при этом способ включает в себя этапы, на которых:
(a) детектируют данные силовых параметров от, по меньшей мере, одной силы, приложенной к защитному снаряжению, которое сконфигурировано с возможностью ношения пользователем, причем защитное снаряжение обеспечивает защиту от ударных воздействий;
(b) передают данные силовых параметров в машину для учета очков; и
(c) вычисляют результат с использованием данных силовых параметров, причем данные силовых параметров включают в себя данные, относящиеся к:
i. величине;
ii. месту приложения;
iii. продолжительности; и
iv. направлению
по меньшей мере, одной силы, приложенной к защитному снаряжению, независимо от происхождения силы.
Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает систему электронного учета очков для применения в боевых искусствах различных стилей, при этом упомянутая система решает проблемы систем электронного учета очков предшествующего уровня техники посредством обеспечения средства для измерения величины, места приложения, продолжительности и направления любой силы, приложенной к защитному снаряжению (например, удара, толчка, броска), без потребности в электрическом вооружении.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения изобретения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:
Фиг. 1 изображает схематичный чертеж системы электронного учета очков и защитного снаряжения для применения в боевых искусствах в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
Фиг. 2 изображает блок-схему алгоритма, представляющую этапы, предусмотренные при записи данных в процессе соревнования, преобразовании данных в счет в очках и отображении счета в очках с использованием системы электронного учета очков и защитного снаряжения, показанного на Фиг. 1.
Фиг. 3 изображает схематичный чертеж, показывающий, как можно таким образом сегментировать защитное снаряжение, показанное на Фиг. 1, чтобы место приложения сил можно было записывать со ссылкой на соответствующий сегмент защитного снаряжения, например, нанесенный на сетку учета очков, как представлено, для примера, на Фиг. 4.
Фиг. 4 изображает примерное представление сетки учета очков в соответствии с одним вариантом осуществления. Сетка иллюстрирует место удара (т.е. место приложения сил к защитному снаряжению) для теоретического участника соревнования.
Фиг. 5 изображает схематичный чертеж, показывающий различные компоненты, в том числе считывающее средство, которое связано с защитным снаряжением, показанным на Фиг. 1.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение обеспечивает новую или альтернативную систему (смотри позицию 10, Фиг. 1), способ и защитное снаряжение для электронного учета очков для применения в боевых искусствах (включая боевые искусства традиционных стилей, смешанные боевые искусства, боевые искусства с использованием оружия, боевые искусства с использованием смешанного оружия или, в общем, технику боя).
В предпочтительном варианте осуществления защитное снаряжение является универсальным защитным средством, защищающим от ударных воздействий, для применения в боевых искусствах различных стилей. На Фиг. 1 показана примерная компоновка защитного снаряжения для защитного снаряжения 20 в стиле кендо. Однако, для ясности, предпочтительный вариант осуществления защитного снаряжения (подробно описанного далее в настоящем документе) является «универсальным» защитным снаряжением, пригодным для применения в боевых искусствах множества стилей и смешанных боевых искусствах (в том числе, без ограничения, в боевых искусствах с использованием смешанного вооружения). Поэтому, хотя стиль защитного снаряжения 20 может изменяться (например, на Фиг. 1 показано защитное снаряжение, имеющее вид защитного снаряжения в стиле кендо), оно отличается от защитного костюма для других боевых искусств, так как обеспечивает защиту от ударного воздействия, по существу, для всего тела, в том числе от повреждения (например, пробоя или другого повреждения), причиняемого разнообразным оружием для боевых искусств в полноконтактном бою в боевых искусствах, когда, по существу, все части тела являются разрешенными объектами поражения. Данное условие отличается, например, от кендо, в котором ноги и спина являются запрещенными местами.
Защитное снаряжение 20:
(a) имеет доступ к средству считывания силы, например силовым датчикам на защитном снаряжении или внутри него;
(b) обеспечивает защиту от ударных воздействий, в том числе способность к сопротивлению пробою и разрыву, для защиты носителя снаряжения от травмы, вызванной ударным воздействием, независимо от происхождения силы, (например, ударом, броском или другой силой, приложенной к участнику соревнования, в том числе, силой, вызванной падением участника соревнования на поверхность контакта, например, землю или ограждение, заграждение или клетку вокруг боевой арены), прокалывающей (например, причиненной оружием, включая, без ограничения, немодифицированное аутентичное оружие для боевых искусств) или режущей силой, и/или ударным воздействием оружия, части тела или какого-либо другого объекта (например, земли), наносящего удар по участнику соревнования; и
(c) способно устанавливать связь с машиной 30 для учета очков (например, компьютером или другим устройством обработки данных), так что данные силовых параметров (например, место приложения, величина, продолжительность и направление приложения силы) любой силы, приложенной к защитному снаряжению (т.е. независимо от происхождения силы), могут быть записаны электронными средствами, измерены и/или экстраполированы (в том числе, без ограничения, в реальном времени или почти в реальном времени) машиной для учета очков.
В предпочтительном варианте осуществления система электронного учета очков включает в себя:
(a) универсальное защитное снаряжение 20, имеющее доступ к средству считывания силы для детектирования и измерения данных силовых параметров;
(b) машину 30 для учета очков (с функциональной возможностью обработки данных), включающую в себя:
i. средство 40 связи для связи с защитным снаряжением, чтобы данные силовых параметров из защитного снаряжения могли быть приняты, записаны и подсчитаны машиной для учета очков;
ii. вычислительное средство (не изображено) для подсчета данных силовых параметров, вычисления, по меньшей мере, одного счета в очках (например, счета в очках отдельного участника соревнования, общего счета в очках соревнования, распределений счетов в очках);
iii. средство генерации отчета для генерации отчетов о соревнованиях (включая, по меньшей мере, один из отчетов об общем счете в очках соревнования, отчетов о счете в очках отдельного участника соревнования и распределениях счетов в очках, отчеты с данными, относящимися к ударам отдельного участника соревнований, аналитические отчеты по участникам соревнований); и
iv. устройство 50 визуального отображения для отображения выходных данных (включающих в себя отчеты о соревновании) из машины для учета очков, например данных силовых параметров. В некоторых вариантах осуществления устройство визуального отображения может также отображать, по меньшей мере, один результат, например, по меньшей мере, счет в очках, по меньшей мере, одного участника соревнования или другие выходные данные машины для учета очков, включая видеоизображения соревнования и компьютерно сгенерированные изображения (CGI).
На Фиг. 2 показан поток информации от защитного снаряжения в машину для учета очков в предпочтительном варианте осуществления 90. Предпочтительный вариант осуществления способа электронного учета очков содержит следующие этапы, на которых:
(a) детектируют данные силовых параметров от, по меньшей мере, одной силы, приложенной к защитному снаряжению, носимому участником соревнования, и независимо от происхождения данных сил (например, считывающему средству, чтобы детектировать данные силовых параметров, не требуется никакой соответствующей части или блока управления) (этап 100);
(b) передают данные силовых параметров в машину для учета очков (этап 110);
(c) вычисляют результат с использованием данных силовых параметров (этап 120). В одной компоновке результат представляет собой счет в очках, содержащий, по меньшей мере, одно из следующего:
i. суммирование, по меньшей мере, одного очка;
ii. вычитание, по меньшей мере, одного очка.
Как пояснялось в настоящем описании, способ электронного учета очков может включать в себя этап визуального отображения данных и/или счета в очках для каждого участника соревнований на устройстве визуального отображения или подобном устройстве (этап 130).
Примером машины для учета очков является компьютер, в том числе компьютерная система или сеть (включая локальную вычислительную сеть (ЛВС), региональную вычислительную сеть (РВС), сеть Интернет или облачную сеть) или любое другое устройство (например, встроенные аппаратное обеспечение) с возможностью обработки данных и возможностью передачи данных в устройство визуального отображения (в том числе, без ограничения, в реальном времени или почти в реальном времени). Машина для учета очков выполнена с возможностью связи с каждым участником соревнований. В своей минимальной конфигурации система учета очков допускает передачу данных силового датчика от каждого участника соревнования в машину для учета очков. Машина для учета очков использует прикладную программу для учета очков, чтобы выполнять способ электронного учета очков, включая сравнение, обработку, анализ и сообщение в форме отчета данных силовых параметров и вычисление, по меньшей мере, одного результата, например счетов в очках, и способна генерировать выходные данные для отображения на устройстве визуального отображения. Прикладная программа для учета очков может находиться в компьютере, на сервере или может быть доступна через сеть, сеть Интернет или облачную сеть.
Обычно (но необязательно) система учета очков дополнительно включает в себя аудиосредство для обеспечения возможности получения (например, от машины для учета очков или от внешнего подсоединенного источника) аудиоданных (например, речи), по меньшей мере, одним динамиком, чтобы аудиоданные могли прослушиваться, по меньшей мере, одним из участников соревнования, тренером или руководителем команды, зрительской аудиторией (вблизи ли боевой арены, или находящейся и наблюдающей соревнование на расстоянии).
В других вариантах осуществления система учета очков дополнительно включает в себя, по меньшей мере, одно из следующего:
(a) средство, считывающее положение, чтобы допускать поддержку функций, основанных на определении местоположения, например определения местоположения и отслеживания отдельных участников соревнования и подачи позиционных данных в машину для учета очков, для ведения соревнования и игры и последующего анализа в целях просмотра и обучения;
(b) средство защиты для защиты сообщений из защитного снаряжения, чтобы детектирование данных различными датчиками (например, датчиками силы) и связь с машиной для учета очков были защищены (например, защищены от вмешательства третьей стороны);
(c) средство защиты для защиты сообщений (в том числе, просмотра соревнования и соответствующих компьютерно сгенерированных изображений (CGI) и доступа к сопутствующим аудиоданным, например комментариям, сообщениям тренера и участников соревнований, объявлениям, музыке, сценариям). Данная функция обеспечивает доступ на основе подписки к соревнованию и данным соревнования;
(d) средство воспроизведения видеодвижений в сверхмедленном темпе (например, запись с частотой 100 кадров в секунду с замедлением до 1 кадра в секунду), с возможностью просмотра на устройстве визуального отображения; и
(e) средство считывания движения для обеспечения возможности захвата движения, например визуализации и записи данных перемещения, при этом данные перемещения отражают перемещение:
i. участников соревнований;
ii. элемента приложения силы, в том числе:
A. объекта, применяемого для приложения силы к участнику соревнования, например, оружия (или его части), включая палки, мечи, дубинки, шиты, метательное оружие (например, стрелы, арбалетные стрелы, шарики с красителем), фехтовальное оружие или любое другое оружие, или объект, подходящий для применения в боевых искусствах или технике боя;
B. поверхности контакта, используемой для приложения силы к участнику соревнования (например, земли или стенки),
причем средство считывания движения способно также выполнять функцию средства считывания позиции для записи позиционных данных, причем в таком случае, средство считывания движения может быть тем же самым средством считывания позиции.
Средство связи
В простейшей компоновке, система для учета очков включает в себя однонаправленное средство 40 связи для поддержки связи с защитным снаряжением 20, чтобы сила, детектированная датчиками силы в или на защитном снаряжении, передавалась в машину 30 для учета очков (как пояснялось в общем в предыдущем параграфе).
В другой компоновке средство 40 связи является многонаправленным. В данной компоновке система для учета очков позволяет передавать данные из машины для учета очков обратно участнику соревнований (например, суммарного счета в очках или данные силовых параметров, относящиеся к каждому удару, толчку, броску, падению и т.п. или речевые данные от тренера).
Средство связи является одноканальным или многоканальным, в зависимости от предпочтительной компоновки. Многоканальная связь допускает одновременно передачу и/или прием одновременных сообщений.
Например, в одной компоновке защитное снаряжение содержит наушники в или на участке шлема защитного снаряжения, чтобы участник соревнований мог принимать инструкции от тренера по одному каналу. Участник соревнований может иметь обратную связь с тренером с помощью микрофона, расположенного в, на или около участка шлема защитного снаряжения. Данная связь осуществляется по второму каналу. Если в соревновании участвуют несколько участников соревнований (т.е. в командном соревновании), то в системе содержатся дополнительные каналы, чтобы команды участников соревнований на боевой арене могли иметь связь между собой.
В одном варианте осуществления сообщения передаются по защищенным каналам, чтобы сообщения принимались (например, просматривались или прослушивались) в защищенной среде. Например, зрительской аудитории может предоставляться доступ, например, к обмену сообщениями между тренером и участником соревнований за плату пользователя. Тренер или участник соревнований может выбирать другой канал для закрытых сообщений, к которым исключен доступ платной зрительской аудитории.
Средство конфиденциальной связи допускает доступ на основании подписки пользователю за его плату и включает в себя варианты селективного приема, по меньшей мере, одного канала данных (например, за плату за каждый канал или плату за просмотр, или комбинированный вариант вышеописанного).
В другом варианте осуществления система дополнительно содержит средство CGI (например, программное обеспечение) для визуального представления данных силовых параметров, включая многомерную визуализацию соревнования средствами CGI, в том числе, любого, по меньшей мере, одного из элементов соревнования, например участников соревнования, вооружения, боевой арены, рефери, зрительской аудитории и/или имитации или воссоздания ударов, толчков, бросков, падений для визуальной иллюстрации силы и места ударного воздействия представления средствами CGI «величины повреждения» от данных атак на участников соревнований на устройстве визуального отображения.
Средство CGI может быть неотъемлемой частью машины 30 для учета очков или отдельным средством, которое имеет связь с машиной для учета очков, чтобы визуализацию средствами CGI, по меньшей мере, одного визуального представления соревнования (визуальных представлений, основанных на данных силовых параметров и/или данных перемещения) можно было наблюдать на устройстве 50 визуального отображения.
Защитное снаряжение
Защитное снаряжение является «интеллектуальным» в силу того, что, в его простейшей конфигурации, данное снаряжение обладает способностью считывать силу (описанной в дальнейшем), например, доступом к средству, считывающему силу, для детектирования силы, приложенной к защитному снаряжению. В некоторых вариантах осуществления защитное снаряжение обладает также способностью считывания движения, встроенными электрическими схемами и другими компонентами (также описанными в дальнейшем). Средство считывания силы и средство считывания движения могут быть одним и тем же средством. Например, акселерометры, которые используют для измерения ускорения (например, посредством измерения смещения массы), можно применять для косвенного измерения силы, приложенной к акселерометру. Аналогично, средство считывания движения и средство считывания позиции могут (но необязательно) быть одним и тем же средством.
Защитное снаряжение является также «универсальным» в том смысле, что данное снаряжение пригодно для применения в боевых искусствах множества стилей и смешанных боевых искусствах. Защитное снаряжение не ограничено никакой современной системой, основанной на правилах, например, для кендо, в котором не допускаются удары по спине и ногам или использование торца синая (меча в кендо).
Защитное снаряжение в одном варианте осуществления обеспечивает защиту, по меньшей мере, одной зоны тела, в том числе передней стороны, боков и спины туловища, передней стороны, боковых сторон, верха и задней стороны головы и шеи, ключицы, плеч и/или вокруг конечностей. В простейшей компоновке защитное снаряжение укрывает голову и шею. Однако, в других компоновках, защитное снаряжение укрывает голову, шею и туловище или все тело. Так как в полноконтактных соревнованиях по боевым искусствам с использованием вооружения (с использованием немодицированных аутентичных видов оружия для боевых искусств, включая отточенное оружие) важна защита, по существу, всего тела, то предпочтительный вариант осуществления включает в себя защитное снаряжение, которое укрывает, по существу, все тело, в том числе, всю голову, шею и туловище и, со всех сторон, конечности.
В предпочтительном варианте осуществления защитное снаряжение 20 выполнено из материала, защищающего от ударного воздействия (дополнительно подробно описанного ниже), который выполняет функцию защиты участника соревнований (носителя материала) от травмы посредством амортизации или распределения ударных сил и предотвращения прокола или деформации вооружением. В своей простейшей конфигурации материал, защищающий от ударного воздействия, является простой сталью, углеродным волокном или кевларом. В других вариантах осуществления материал, защищающий от ударного воздействия, является интеллектуальным материалом или покрытием со способностью к амортизации силы или рассредоточению силы.
Защитное снаряжение 20 в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления обладает также способностью считывания силы, которая делает защитное снаряжение «интеллектуальным». Данная способность позволяет защитному снаряжению выполнять функцию датчика силы, записывающего и измеряющего контактные силы и конкретное место контакта или контактов и передающего упомянутые данные в компьютерную прикладную программу, аппаратное обеспечение, систему или сеть для учета очков («машину для учета очков») в реальном времени.
В других вариантах осуществления защитное снаряжение включает в себя, по меньшей мере, одну из следующих дополнительных характерных особенностей:
(a) встроенные электронные схемы для управления компонентами защитного снаряжения, которые нуждаются в питании (например, считывающим средством, светоиндикатором или светоизлучающим средством, камерой, как поясняется ниже), при этом данную возможность можно обеспечить с помощью наноматериалов, например углеродных или кремниевых нанотрубок (например, нанотрубок, один конец которых заканчивается фуллереном, (buckytubes)) или наносфер (например, бакиболов (buckyballs), или другого сходным образом электропроводного наноматериала;
(b) по меньшей мере, наушники в или на сегменте шлема защитного снаряжения, чтобы участник соревнования (носитель) имел возможность принимать и слышать аудиоданные;
(c) микрофон в, на или около сегмента шлема защитного снаряжения, чтобы допускать передачу аудиоданных (например, речи) от участника соревнования (носителя), например, в машину для учета очков или тренеру, зрительской аудитории, членам команды или противнику;
(d) средство считывания движения, включающее в себя акселерометр(ы), оптические датчики захвата движения или средство излучения тепла и средство считывания тепла, или любое другое подходящее технологическое средство захвата движения, включая оптические или неоптические системы захвата движения, чтобы допускать детектирование (в том числе, измерение) величины, скорости (расстояние/время), направления и траектории перемещения:
i. участника соревнования (например, во время выполнения на нем броска);
ii. элемента приложения силы (например, оружия или другого объекта, используемого для приложения силы во время соревнования); или
iii. любого другого объекта, связанного с участником соревнования (например, маркера или датчика, размещенного на участнике соревнования, на защитном снаряжении или на элементе приложения силы, удерживаемого или используемого участником соревнования).
В некоторых компоновках средство считывания движения и средство считывания силы объединены. В еще одних компоновках средство считывания движения и/или средство считывания силы (например, акселерометры) используют в сочетании со средством считывания позиции (например, технологиями систем на основе определения местоположения или систем локального или глобального позиционирования или технологиями определения местоположения), чтобы измерять силу(ы) на основе смещения участника соревнования или его части;
(e) функции, основанные на определении местоположения и технологии определения местоположения, чтобы допускать запись позиционирования/определения местоположения отдельных участников соревнования, что применимо, в частности, в командных соревнованиях (поясняется в дальнейшем) и для последующего анализа боя в целях обучения;
(f) по меньшей мере, одну камеру в или на защитном снаряжении (например, на участке шлема), чтобы записывать разные виды для просмотра, при этом данные передаются из камер(ы) в, например, устройство визуального отображения машины для учета очков, чтобы зрительская аудитория могла наблюдать за соревнованием, например, глазами участника соревнования и/или с места сзади головы участника соревнования («вид сзади»). Камеры обеспечивают также оптический вход для захвата движения посредством любого средства считывания движения/средства считывания позиции;
(g) по меньшей мере, одно средство имитации реакции (позиция 240 на Фиг. 5), расположенное на или в шлеме, причем средство имитации реакции имитирует, по меньшей мере, часть воздействия на участника соревнования, получающего удар силы с вычисленной величиной повреждения.
В одной компоновке средство имитации реакции является светоизлучающим средством, расположенным на или вмонтированном внутри внутренней поверхности шлема, вблизи глаз участника соревнований. Светоизлучающее средство включается в режиме вспышек и/или изменения цвета (активизируется), когда интеллектуальное защитное снаряжение детектирует, по меньшей мере, одну силу (или сумму сил) с конкретной пороговой «величиной повреждения», при этом величина повреждения вычисляется на основе сочетания данных силовых параметров, включающих в себя, по меньшей мере, два параметра из величины, места приложения, продолжительности и направления силы, приложенной к защитному снаряжению. При установке на или внутри внутренней поверхности шлема средство 240 имитации реакции имитирует визуальные эффекты оглушающего удара во время соревнования, например временное расстройство или блокирование зрения участника соревнования, получившего удар, классическую «ситуацию», позволяющую нанести затем нокаутирующий удар, пока данный участник соревнования «оглушен». Несмотря на то, что участник соревнования, носящий интеллектуальное защитное снаряжение, не будет нокаутирован, способ электронного учета очков учитывает последующие удары, так что удар, включающий вспышку (оглушающая сила), нанесенный почти одновременно с приложением или незадолго до приложения силы, которая будет достаточной для нокаута другого участника соревнования, может иметь следствием выигрыш по сумме очков участника соревнования, наносящего теоретически нокаутирующий удар, или вычет суммы очков у участника соревнования, получающего удар. В еще одной компоновке светоизлучающее средство внутри шлема дополнительно включает в себя систему цветокодирования, в которой отличающаяся «величина повреждения» представляется светом отличающегося цвета. Например, зеленый свет означает, что перенесена величина повреждения с конкретным пороговым значением, а янтарный цвет означает большую величину повреждения, чем в случае зеленого цвета. Красный представляет еще большую величину повреждения, при котором участник соревнования (при отсутствии защиты, предоставляемой защитным снаряжением) был бы, теоретически, достаточно выведен из строя, чтобы получить «нокаут» или иначе быть лишенным способности к соревнованию.
Аналогичный принцип можно применить в альтернативной компоновке средства имитации реакции, в которой защитное снаряжение включает в себя шоковое средство, которое сконфигурировано с возможностью активизации или включения (например, нанесения электрошока), когда к защитному снаряжению прилагается сила с конкретным пороговым численным значением. Электрошок не достаточен для причинения травмы участнику соревнования, но подается к той же стороне тела, к которой приложена включающая сила, и сконфигурирован с возможностью вызова реакции (например, вздрагивание) участника соревнования. Реакция получается такой, что, когда участник соревнования, носящий защитное снаряжение, получает удар, происходит, по меньшей мере, некоторое визуальное имитирование реакции участника соревнования (который, фактически, защищен от удара защитным снаряжением). Данная возможность усиливает визуальное впечатление от наблюдения соревнования (так как у участника соревнования, носящего защитное снаряжение, вызывается некоторая физическая реакция на удар), а также приносит пользу при обучении, когда участнику соревнования следует дать представление о величине повреждения от приложенных и воспринятых сил.
Считывающее средство
В предпочтительном варианте осуществления защитное снаряжение 20 имеет доступ к средству 200 считывания силы (фиг. 5), например датчикам силы, чтобы допускать восприятие и передачу в машину для учета очков (например, компьютер) данных силовых параметров (например, место приложения, мощность, продолжительность и направление) сил, приложенных к защитному снаряжению или любой его части. Способность защитного снаряжения считывать силу обеспечивается считывающим средством, встроенным в защитное снаряжение или нанесенным на него в виде слоя, или выложенным внутри защитного снаряжения, чтобы определять силу и позицию удара, нанесенного в защитное снаряжение. В другом варианте осуществления считывающее средство 200 вмонтировано в рубашку, носимую поверх традиционного защитного снаряжения.
В одной компоновке предпочтительного варианта осуществления считывающее средство 200 представляет собой множество датчиков силы (например, материал, чувствительный к усилию, проводящий полимер, чувствительный к усилию, сплав с памятью формы или других датчиков силы, включая акселерометры для косвенного измерения силы), вмонтированных в защитное снаряжение или находящихся на нем, соединенных в решетки. Преимущество применения акселерометров для косвенного измерения силы состоит в том, что одно и то же считывающее средство можно также применять для измерения (прямого или косвенного) других данных силовых параметров (места, продолжительности и направления приложения сил(ы)). Наличие интегрированного считывающего средства (т.е. считывающего средства, которое может измерять более, чем один параметр) помогает создать защитное снаряжение, более удобное для его носителя. Кроме того, акселерометры на основе микроэлектромеханических систем (МЭМС) можно объединять или применять с другими акселерометрами на основе МЭМС таким образом, чтобы акселерометры, в совокупности, были чувствительными в нескольких плоскостях (например, могли детектировать силы и перемещение в нескольких плоскостях).
В некоторых компоновках средство считывания движения и/или средство считывания силы (например, акселерометры) используют в сочетании со средством считывания позиции (например, технологиями систем на основе определения местоположения или систем локального или глобального позиционирования или технологиями определения местоположения посредством захвата движения), чтобы измерять данные силовых параметров на основе смещения участника соревнования или его части.
В одной компоновке предпочтительного варианта осуществления считывающее средство (200) представляет собой множество датчиков силы (например, материал, чувствительный к усилию, проводящий полимер, чувствительный к усилию, сплав с памятью формы или других датчиков силы), вмонтированных в защитное снаряжение или находящихся на нем, соединенных в решетки. Каждая решетка подключена к устройству связи, с формированием модуля. По всей вмещающей ткани, например материалу, покрывающему защитное снаряжение, может быть вплетено множество модулей. Считывающее средство (датчики, решетки и/или модули) передает данные силовых параметров в машину для учета очков.
В других вариантах осуществления считывающее средство дополнительно включает в себя средство считывания движения и/или средство считывания позиции. Описание данных средств приведено далее в настоящем документе.
Считывающее средство 200 дополнительно включает в себя переключающий механизм 210, допускающий либо прямое, либо косвенное включение решеток и/или модулей, когда датчики силы детектируют ударную силу. Преимущество данного динамического переключения заключается в том, что не всем датчикам, решеткам или модулям нужно быть постоянно включенными. Следовательно, частоту контроля можно повысить посредством измерения сигналов только от активных датчиков/решеток/модулей, вместо постоянного контроля всех датчиков/решеток/модулей.
Сетка, матрица или множество считывающих средств 200 выполняет важную роль, так как задачи боевых искусств выполняются с предельными скоростями и в беспорядочной последовательности действий. Традиционные системы учета очков часто являются субъективными и, в лучшем случае, только оценочными. Множество датчиков (например, датчиков силы) допускает детектирование сил, прилагаемых в быстрой последовательности (например, ударов), и позволяет записывать одновременно или почти одновременно приложенные силы, которые трудно детектировать визуально. Приведенное решение также позволяет записывать силы, вызванные бросками и падениями, и учитывать их в счете в очках участников соревнований. Система учета очков может включать в себя динамическое сканирование решетки, с использованием схем параллельного управления в модульном режиме.
Машина для учета очков (например, компьютер или другое устройство обработки данных) собирает данные от множества датчиков 200. Датчики расположены в виде решеток, при этом решетки дополнительно расположены в виде модулей, и каждый модуль способен к подключению, по меньшей мере, к одному другому модулю.
Сигнал от решетки датчиков мультиплексируется, то есть сводится в отдельный сигнал по совместно используемой среде для передачи (например, средству связи с машиной для учета очков). Когда мультиплексированный сигнал достигнет машины для учета очков, данный сигнал будет подвергаться демультиплексированию обратно на несколько отдельных сигналов от отдельных датчиков. Данный подход повышает частоту дискретизации и разрешение сигнала от подлежащих оптимизации датчиков.
Применимо любое подходящее считывающее средство. В зависимости от индивидуальных свойств применяемого считывающего средства пьезорезистивный или пьезоэлектрический эффект может преобразовывать механическое напряжение, прилагаемое к считывающему средству, в:
(a) изменение электрического сопротивления; или
(b) изменение электрического заряда или напряжения (измеряемые как электрический сигнал), соответственно.
Пьезорезистивные, пьезоэлектрические и/или емкостные компоненты считывающего средства могут использоваться для преобразования механического ударного воздействия в электрический сигнал, который можно наблюдать на устройстве визуального отображения машины для учета очков (например, компьютера или другого устройства с возможностью обработки данных). В качестве дополнения или альтернативы, электрический сигнал управляет слышимым звуком и/или видимым светом.
Существует много сил, воздействию которых подвергаются в ходе боя, например режущие силы и изгибающие силы, которые являются критичными силами при определении результата боя, и, поэтому, упругость во всех направлениях должна быть преобразована в электрический сигнал. Поэтому создается возможность измерений силы, давления и ускорения во многих местах на защитном снаряжении, с использованием:
(a) датчиков силы, включающих в себя пьезоэлектрические датчики или другие датчики давления, например пьезорезистивные датчики силы (выпускаемые множеством различных компаний), которые являются гибкими, тонкими (обычно, тоньше, чем 0,2 мм) и способными измерять давления в диапазоне от 0,1 фунтов на квадратный дюйм (0,000689 МПа) до 2000 фунтов на квадратный дюйм (1,37 МПа), в том числе, пьезорезисторы, изготовленные из множества различных пьезорезистивных материалов, например кремния;
(b) акселерометров (выпускаемых множеством различных компаний), включая пьезоэлектрические, пьезорезистивные или емкостные акселерометры и акселерометры на основе микроэлектромеханических систем (МЭМС), которые можно использовать для косвенного измерения приложенных сил (среди других данных силовых параметров);
(c) тактильных датчиков в виде проводящих сенсорных решеток на основе проводящей ткани, состоящих из множества параллельных электродов, проложенных сквозь материал, которые могут быть вытянуты в нескольких направлениях, чтобы обеспечивать информацию о распределении давления вдоль поверхности; или
(d) сплава с памятью формы (SMA), сопротивление которого изменяется с изменением искривления таким образом, что генерируется электрический сигнал. Сплавы SMA являются металлическими сплавами, которые «запоминают» свою форму и могут возвращаться к данной форме после деформации. Когда форма сплава деформируется, импеданс сплава SMA изменяется, и поэтому размер деформации (как функцию силы) можно контролировать в его конкретном месте. Сплавы SMA обеспечивают средство для измерения множества разных сил, включающих в себя сжимающую, режущую и изгибающую силы.
В предпочтительном варианте осуществления считывающее средство (например, датчики силы) передает данные (например, данные силовых параметров) в систему электронного учета очков и допускает визуализацию силовых параметров в реальном времени. Данные могут быть в виде необработанных данных или графически отображаемыми в виде диаграммы давлений, представляемой на устройстве визуального отображения. Устройство визуального отображения машины для учета очков, например, компьютера, принимает данные силовых параметров из датчиков силы и отображает данные визуально в реальном времени на диаграмме давлений.
В альтернативном варианте осуществления устройство визуального отображения представляет также компьютерно сгенерированное изображение (CGI), визуализирующее анатомию участника соревнования и показывающее, где была приложена сила. Например, визуализация участника соревнования показывает, где нанесен удар (например, имитацию палки, оружия или другого объекта, например, бейсбольной биты, ударяющей по челюсти), с наложением многомерного представления силы и мощности удара. «Величина повреждения» от удара также может быть представлена в виде очков, назначенных участнику соревнования, наносящему удар, вычета, по меньшей мере, одного очка из счета участника соревнования, получающего удар, или то и другое в сочетании. В одном варианте осуществления величину повреждения дополнительно представляют в виде визуального представления удара, например, в виде художественной имитации палки или бейсбольной биты, ударяющей по челюсти, с соответствующей диаграммой давлений, изображающей относительное распределение сил по челюсти получателя удара. Величина повреждения может быть дополнительно представлено в виде визуального представления удара, также, например, в виде художественной имитации, но перекалиброванного для имитации удара оружием с острыми кромками (например, фактически, с заменой палки мечом или копьем).
Считывающее средство (например, датчики силы) допускает связь со средством 230 настройки. Средство 230 настройки может быть в виде, по меньшей мере, одной аппаратно подключенной схемы смещения датчика или программно-поддержанного средства. Данное средство 230 настройки определяет зависимость напряжения от силы для каждого датчика таким образом, что чувствительность считывающего средства (например, датчиков силы) является постоянной, по меньшей мере, по одной решетке. Данная возможность обеспечивает также средство регулировки сигнала (включая буферизацию, коррекцию и/или усиление сигнала), и, следовательно, можно интерпретировать все каналы связи от разных модулей.
Способность защитного снаряжения к защите от ударных воздействий
Защитное снаряжение обладает способностью к защите от ударных воздействий, в том числе, защите от травмы, причиненной ударным воздействием (например, ударом), пробоя (например, произведенного немодифицированным, аутентичным оружием для боевых искусств в реальном бою) или режущей силой. Способность защитного снаряжения к защите от ударных воздействий может обеспечиваться материалом, защищающим от ударных воздействий, применяемым для изготовления защитного снаряжения, покрытием или подкладкой, защищающим(ей) от ударных воздействий, или сочетанием вышеперечисленного. Для защитного снаряжения можно применить любой подходящий материал, защищающий от ударных воздействий, (например, сталь, углеродноеволокно или кевлар).
В другом варианте осуществления защитное снаряжение может обеспечивать защиту от оружия для боевых искусств в полноконтактном реальном бою, в том числе, от отточенного оружия (в том числе, оружия с острыми кромками).
Например, защитное снаряжение можно изготавливать из материала, защищающего от ударных воздействий, или подходящего многофункционального электроактивного материала с свойствами считывания, включая любой вариант из нижеприведенных по отдельности или в сочетании:
(a) материал, твердеющий при сдвиге, или дилатантный материал или полимер, который превращается из гибкого материала в нормальных условиях в жесткий материал в ответ на воздействие режущей силы или ударного воздействия;
(b) магнитореологический материал, который превращается из гибкого защитного материала в очень жесткий материал, когда подается магнитное поле или прекращается его подача;
(c) сплав с памятью формы, вставленный в защитное снаряжение;
(d) баллистический материал, например полиэтилен со сверхвысокой молекулярной массой, фильерного способа производства, склеенный в листы и проложенный слоями под углами для получения композитного материала со способностью к сопротивлению пробою, с подходящим покрытием (например, проводящим веществом, например, проводящим полимером) для обеспечения способности считывать силу; и/или
(e) наноматриал или покрытие. Данный выбор позволяет вплетать электронные схемы в ткань, чтобы получить возможность беспроводной связи или обеспечивать подачу питания для управления другими компонентами (например, камерой или светоизлучающим средством);
(f) источник питания, например аккумуляторную батарею в тонкопленочной и гибкой форме, при этом данный выбор включает в себя, например, гибкие пленочные батареи, содержащие платы с интегральными схемами, вмещающими в себя возможности запоминающих устройств и микропроцессоров.
Универсальный характер защитного снаряжения
В предпочтительном варианте осуществления защитное снаряжение является универсальным защитным снаряжением для применения почти в любом виде боевого искусства (например, носимым поверх традиционной форменной одежды). Данная особенность допускает измерение величины и места приложения сил в боевых искусствах множества различных стилей с использованием различного оружия или без оружия, при этом с защитой участников соревнования во всех случаях.
С обеспечением универсального защитного снаряжения, предпочтительный вариант осуществления пригоден для боев без правил (cage fighting) (соревнования по боевым искусствам смешанного стиля), а также для различных видов боевых искусств, не ограниченных конкретным видом боевого искусства.
В альтернативном варианте осуществления защитное снаряжение может иметь форму традиционной форменной одежды, применяемой в конкретном виде боевого искусства. Следовательно, защитное снаряжение может быть традиционной форменной одеждой, изготовленной из интеллектуального текстильного материала с подходящими свойствами, или традиционной форменной одеждой с покрытием из подходящего материала для придания одежде необходимых свойств, например способности к защите от ударных воздействий, считыванию сил, электропроводимости и т.д.
Данные силовых параметров
В любой компоновке защитное снаряжение делится на сегменты (смотри позицию 60 на Фиг. 3) таким образом, что разные сегменты или участки защитного снаряжения соответствуют разным частям тела (смотри Фиг. 3). При этом величину, направление, продолжительность и место приложения силы к защитному снаряжению (данные силовых параметров) можно записывать путем привязки к предварительно определенным анатомическим областям или отображать в координатах сетки на сетке учета очков (смотри позицию 70 на Фиг. 3), соответствующей сегментам защитного снаряжения, и упомянутую сетку можно отображать на устройстве 50 визуального отображения машины для учета очков.
В отличие от электронного учета очков предшествующего уровня техники, применяемого в фехтовании, предпочтительный вариант осуществления записывает конкретные место, величину, направление и продолжительность приложения силы в ходе боя с использованием любых средств (например, традиционного вооружения или части тела). Вышеуказанное важно для оценки «величины повреждения» от удара. Например, сила удара может быть слабой, но нацеленной так, что данная сила удара блокирует кровоснабжение или подачу воздуха (например, сплющиванием пищевода) и потому выводит противника из строя. И, наоборот, удар может быть нанесен с очень большой мощностью, также причиняющей значительное повреждение противнику (например, перелом шеи). Кроме того, угол (направление), под которым получен удар конкретной частью тела (местом приложения) может влиять на значение причиненного «повреждения». Например, конкретная величина силы, приложенной, например, к челюсти под углом 45° вбок или вверх, нанесет повреждение более высокой степени, в сравнении с такой же силой, приложенной к челюсти под прямым углом. Данные силовых параметров, содержащиеся в профиле давления силы, приложенной таким образом, допускают экстраполяцию вектора направления силы, что важно для вычисления счета в очках или «величины повреждения» от конкретной атаки (смотри дальнейшее пояснение в настоящем разделе).
Победа в бою в боевых искусствах основана, помимо прочего, на способности контактировать с головой или телом противника с применением силы и технического приема, достаточных для причинения повреждения или травмы, без нанесения самой травмы. Преимущество по сравнению с предшествующим уровнем техники заключается в возможности записи, по специфическим правилам, места и направления ударов и различения приложенных сил, при использовании не только частей тела (например, кулаков, коленей и локтей) для атаки, но также вооружения; и в способности защитного снаряжения выдерживать ударные воздействия от нескольких и повторяющихся ударов оружием и сохранять способность к записи данных, относящихся к упомянутым ударам. Объясняется данное преимущество тем, что, в реальном бою в боевых искусствах, частью соревнования являются, в целом, уклонение от ударов, подготовка к контрудару и нанесение удара с достаточной силой и техникой, а не только нанесение удара в целевую зону.
Учет очков зависит от эффективности, с которой участник соревнования может нанести удар, измеряемый по суммарной продолжительности ударного воздействия и по прилагаемой силе таким образом, что сила, деленная на время, дает величину, именуемую здесь измеренной мощностью. Критическое значение имеет также место ударного воздействия и угол (направление) атаки, и другие качественные показатели, например, скользящие удары в сравнении с прямыми попаданиями. В боевых искусствах навыки измеряли алгоритмически, с учетом силы, пространства (расстояния от противника и зоны ударного воздействия, например, измерили упомянутое расстояние между участниками соревнования по тхэквондо, и установили, что оно приводило к значительным различиям ударных воздействий ногой, производимых неопытными участниками соревнований) и времени. Системы электронного учета очков, применяемые в фехтовании, или другие системы электронного учета очков в боевых искусствах не способы учитывать упомянутые дополнительные факторы.
Система и способ электронного учета очков
Данные силовых параметров, записанные средством, считывающим силу, например датчиками силы в или на защитном снаряжении, принимаются машиной для учета очков, например компьютером, который вычисляет, по меньшей мере, один результат, например, счет в очках, графически наносимый на сетку 70 учета очков, для каждого отдельного участника соревнования (смотри Фиг. 4), что обеспечивает полезной визуальное средство для отслеживания показателей отдельных участников соревнования, включая индивидуальные сильные и слабые стороны в ходе соревнования (например, относительную слабость ударов в верхнюю левую область груди). Система записывает также, кто наносит первый удар и что произошло (дополнительно, степень тяжести).
Машина для учета очков в другой компоновке может также вычислять, по меньшей мере, один результат в виде «величины повреждения» от отдельных сил (например, ударов, бросков, падений). Величина повреждения может быть «необработанной» или калиброванной в соответствии с физическими характеристиками элемента приложения силы. Элемент приложения силы может быть, по меньшей мере, одним из:
(a) отдельного участника соревнования;
(b) оружия;
(c) поверхности контакта (например, земли, стенки, ограждения);
(d) любого другого объекта, используемого для нанесения удара.
Например, физические характеристики отдельного участника соревнования можно использовать для калибровки величины повреждения следующим способом. Участник соревнования, имеющий легкий вес, в бою с участником соревнования, имеющим тяжелый вес, будет получать «повреждение», имеющее большую «величину», от удара одинаковой силы, нанесенного одинаковым оружием. Данный вывод можно применить для калибровки счета очков участника соревнования, имеющего легкий вес, таким образом, чтобы получалась большая величина повреждения (например, вычетом, по меньшей мере, одного очка), при одинаковой силе. И, наоборот, можно использовать оценивание удара таким образом, что одинаковая сила удара, приложенная к участнику соревнования, имеющему тяжелый вес, давала большую «величину повреждения», чем при приложении к участнику соревнования, имеющему легкий вес (вариант с «представлением форы»).
В альтернативном варианте калибровка может интерпретировать результат удара так, как если бы удар был произведен отточенным оружием (например, мечом или копьем) в отличие от палки или бейсбольной биты, и визуализировать результат как художественную имитацию, с помощью компьютерного генерирования изображений (CGI).
«Величину повреждения» от приложенной силы (например, удара или броска) можно также преобразовывать в выигрыш или потерю в счете очков, например, присвоение, по меньшей мере, одного очка участнику соревнования, наносящему удар, или вычет, по меньшей мере, одного очка из счета участника соревнования, получающего удар, или в их сочетание. В одном варианте осуществления величину повреждения дополнительно представляют в виде визуального представления удара, например, художественной имитации кулака, ударяющего в челюсть, с соответствующей диаграммой давлений, показывающей относительное распределение сил по челюсти получающего удар. В альтернативном варианте величина повреждения может быть представлена в виде визуального отображения или имитации повреждения, которое имело бы место (например, сломанной челюсти), если бы отсутствовало защитное снаряжение.
Машина 30 для учета очков принимает в реальном времени или почти в реальном времени данные силовых параметров от защитного снаряжения 20, которое подключено электронными средствами (например, средствами беспроводной связи) к машине 30 для учета очков. Силовые параметры включают в себя, например, место и величину приложенной силы и мощность, с которой прилагается сила, (мощность = сила/время) для всех сил, прилагаемых к защитному снаряжению участника соревнования. Упомянутые данные преобразуются машиной для учета очков в результат, например в счет в очках в пользу участника соревнования, наносящего удар, или в вычет очков из счета участника соревнования, получающего удар. Данный подход дополнительно позволяет вычислить результат, например «величину повреждения» от удара в бою (по алгоритму, который учитывает силу, мощность, место удара и другие заданные параметры), а также отобразить упомянутый результат для зрительской аудиторией, вместе с текущим и суммарным учетом очков. Алгоритм может быть задействован программным обеспечением и/или аппаратными устройствами.
Система электронного учета очков включает в себя средство 220 связи, которое способно принимать и записывать данные силовых параметров из различных частей защитного снаряжения и передавать данные в машину для учета очков. Средство 220 связи может включать в себя любой подходящий вид связи, проводную или беспроводную. Средство 220 связи может содержать защитное снаряжение с электронной проводимостью или другие средства.
Преимущество над системами электронного учета очков предшествующего уровня техники, применяемыми в фехтовании, состоит в том, что записывать и измерять можно удары, нанесенные немодифицированным вооружением, как и удары, наносимые любой частью тела. Напротив, системы электронного учета очков предшествующего уровня техники, применяемые в фехтовании, могут записывать счет в очках, только когда электрическое оружие приходит в контакт с защитной одеждой с электронной проводимостью. Таким образом, удар, выполненный частью тела или традиционным (неэлектрическим) оружием, не будет запускать систему учета очков в режим учета очков.
Другое преимущество над предшествующим уровнем техники состоит в том, что записывать можно конкретное место приложения и силу (и/или мощность) удара. Напротив, системы электронного учета очков предшествующего уровня техники, применяемые в фехтовании, включаются (или остаются выключенными, если пороговое значение не превышено) только для показания, что в какой-либо целевой зоне произведен контакт.
Средство связи работает как передатчик для передачи, например, сигнала давления из датчиков силы в приемное устройство (например, компьютер, который функционирует как машина для учета очков). Аналогично, данные из другого считывающего средства в отличающихся вариантах осуществления (например, средства считывания движения, средства считывания тепла) передаются средством связи в машину для учета очков.
В предпочтительном варианте осуществления машина для учета очков подключена к средству обработки данных для интерпретации сигнала(ов) данных и вычисления счета в очках (или другой информации) в соответствии с режимом учета очков или другим заданным алгоритмом или содержит упомянутое средство. В других вариантах осуществления система содержит также средство компьютерного формирования изображений (CGI), способное принимать данные из машины для учета очков таким образом, что данные соревнований можно снабжать ссылками, анализировать и применять в средстве CGI.
Средство передачи между передатчиком и приемником является средством беспроводной связи, например, радиочастотной связи или другой связи, например в инфракрасном диапазоне, в стандарте Bluetooth или связи в ближней зоне, или связи в любом другом подходящем протоколе.
Датчики присоединены к интерфейсному устройству, чтобы создать возможность интерпретации входных данных (сигналов датчиков) от защитного снаряжения в машине для учета очков (приемном устройстве). Интерфейс обладает чувствительностью для динамической и точной записи ударов в бою в реальном времени. Упомянутое соединение дает возможность машине для учета очков принимать данные датчиков, применять в режиме учета очков, вычислять счет в очках и отображать его.
Средство CGI (компьютерного генерирования изображений)
«Машина для учета очков» имеет возможность обработки данных. В одном варианте осуществления упомянутая машина включает в себя возможность обработки компьютерной графики, включая видео. В одной компоновке бой можно наблюдать в реальном времени или почти в реальном времени, с наложением данных, относящихся к ударам, или другим отображением данных, относящихся к ударам, воспроизведением действий и визуализацией сгенерированного компьютером графического изображения «повреждения», причиненного ударом, показывающего, в каком месте случилось попадание в участника соревнования, и величину повреждения, нанесенного участнику соревнования каждым попаданием, или в накопленной форме. Средство CGI (например, программное обеспечение) может дополнительно включать в себя пиктограммы для создания возможности отображения сцены, боевых целей и других элементов визуального отображения для воспроизведения, имитации боя или проведения игры.
В одном варианте осуществления система учета очков включает в себя средство CGI (например, программное обеспечение) для графического отображения данных силовых параметров и для многомерного (например, 2-мерного, 3-мерного, 4-мерного) представления сгенерированных компьютером изображений, относящихся к соревнованию. Приведенная возможность полезна для реального и имитируемого соревнования и для сочетаний реального и имитируемого соревнования. При этом система усиливает впечатление наблюдателя, при наблюдении соревнования, посредством визуального отображения, например, симитированного значения «величины повреждения» от удара, если бы участник соревнования был без защитного снаряжения. Данное отображение может появляться с любым временным интервалом, например, в реальном времени, почти в реальном времени или в виде прогнозирования на будущее, или во время воспроизведения действия. Отображение может иметь вид графического наложения на видеозаписи участника соревнования или представления компьютерно сгенерированного изображения (CGI) участника соревнования.
Для примера далее рассматривается соревнование между двумя участниками соревнования, в котором первый участник соревнования получает удар, нанесенный вторым участником соревнования с силой, достаточной для нокаута первого участника соревнования. Первый участник соревнования носит защитное снаряжение и потому, фактически, не нокаутируется. Однако, система учета очков регистрирует, что «нокаутирующий» удар нанесен в висок с силой, например, 1200 фунтов на квадратный дюйм (PSI) (0,822 МПа). При соревновании без защиты, первый участник соревнования был бы выбит из соревнования. Таким образом, система учета очков обеспечивает визуальное имитирование величины повреждения от приложенной силы на основании данных силовых параметров (величины, места приложения, продолжительности и направления [угла]) приложенной силы. Визуальное имитирование включает в себя анатомическое представление тела участника соревнования (без защитного снаряжения) и теоретического воздействия приложенной силы на тело участника соревнования. Теоретические воздействия, которые могут быть симитированы, включают в себя такие воздействия, как смещение части тела в направлении приложенной силы (например, отбрасывание головы назад от удара в челюсть или, например, сломанная челюсть от удара под углом в челюстную кость). Последнее воздействие может предусматривать визуализацию средствами CGI черепа, наложенного на лицо участника соревнования, с челюстной костью, сломанной в месте, в котором был нанесен удар в челюсть.
На устройстве визуального отображения, непосредственно или косвенно подключенного к машине для учета очков, визуальное представление первого участника соревнования показывает, что участник соревнования (например, в состоянии без защитного снаряжения) получает «нокаутирующий» удар, например, палкой, при этом CGI (компьютерно сгенерированное изображение) головы участника соревнования показывает место удара, художественное представление палки, наносящей «имитируемый» удар в висок в точке удара, и соответствующее графическое представление различных сил по времени и/или расстоянию (например, вдоль черепа) и последствие удара (например, голова отбрасывается назад, и участник соревнования падает).
Аналогично, машина для учета очков может интерпретировать результат удара, как если бы удар был нанесен отточенным оружием (например, мечом или копьем), а не конкретным, фактически применяемым оружием, и представлять результат в виде художественной имитации с использованием компьютерно сформированного изображения (CGI). Величину повреждения можно также калибровать на основании физической характеристики участника соревнования и/или объекта, применяемого для приложения контактной силы (например, такого элемента приложения силы, как оружие). Например, с использованием средства CGI, можно обеспечить такое имитирование повреждения, чтобы зрительская аудитория или наблюдатель могли наблюдать представление участников соревнования (например, в состоянии без защитного снаряжения) и степень повреждения, которое было бы нанесено, если бы, например, было применено оружие с острыми кромками, вместо неотточенного оружия, на основании тех же данных о силе, но перекалиброванных машиной для учета очков (например, компьютером) для другого впечатления от игры. Несколько ударов или сил, в том числе, одновременные удары или силы, можно записывать и показывать одновременно, или избирательно наблюдать на устройстве визуального отображения.
Таким образом, средство CGI дает возможность системе учета очков усиливать впечатление наблюдателя, в том числе, интерактивными способами, и в целях обучения и/или зрелищности (например, при занятии игрой). Средство CGI может быть неотъемлемой частью системы учета очков или подключенным к данной системе посредством любого подходящего средства связи и использующим любой подходящий протокол связи.
Средство считывания позиции
Некоторые схемы расположения мастеров боевых искусств в составе команды на боевой арене будут характеризоваться более выгодной расстановкой, даже при том, что команда может не иметь большего числа участников или более сильных отдельных участников соревнования. Поэтому, тактическая расстановка (например, по типу применяемой в шахматах или воинской тактике), детектированная средством считывания местоположения или средством считывания позиции, может передаваться зрительской аудитории (или тренеру) и восприниматься ими с использованием функции, основанной на определении местоположения, (для идентификации местоположения участника соревнований или объекта).
Система учета очков включает в себя средство считывания позиции для поддержки функции, основанной на определении местоположения, например, отслеживания позиции участника соревнования в пределах боевой арены (как физической арены, так и соответствующего визуального представления арены, полученного с помощью CGI). Средство считывания позиции детектирует и записывает позиционные данные, в том числе, данные, относящиеся, по меньшей мере, к одному из следующего:
(a) данным захвата движения (например, посредством маркерных и безмаркерных систем);
(b) данным определения местоположения (например, посредством определения местоположения технологическими средствами слежения);
(c) данным позиционирования (например, посредством систем локального или глобального позиционирования).
Системы определения местоположения в реальном времени способны динамически контролировать и записывать позицию таким образом, что относительную позицию команд и участников соревнования можно записывать и использовать с целью учета очков. Приведенная возможность позволяет обеспечивать предпочтительные позиции или маневры, направленные на достижение стратегической выгоды и для учета в счете в очках участника соревнования и/или команды.
Например, на боевой арене могут быть более сильные или слабые позиции, в которых, например, уязвимость участника соревнования в конкретной позиции больше по сравнению с участниками соревнования в команде-противнице. Данная возможность полезна для обучения военнослужащих или охранников или общего боевого обучения, например, для манипуляции позициями и маневрами (маневр является сочетанием перемещения (например, изменения позиции) и применяемой атаки) для стратегической обороны или защиты ключевых лиц (например, политика или монарха) или для атаки на объект поражения (например, при подозрении на терроризм). Включение пиктограмм в CGI-представление боевой арены может обеспечить дополнительное средство для обучения военнослужащих или охранников, в том числе, в реальном времени, посредством предоставления возможности виртуального размещения угроз или поддержки на арене. При этом система учета очков полезна также для развлечения или проведения игр.
Средство считывания движения
В некоторых вариантах осуществления система учета очков включает в себя средство считывания движения (позиция 200 на Фиг. 5), которое детектирует перемещение и передает данные в машину для учета очков (или другое устройство обработки данных), учитывающую перемещение, относящееся к соревнованию.
Применимо любое подходящее средство считывания движения, включая, по меньшей мере, одно из следующих:
(a) оптическое средство считывания движения (например, лазерное, инфракрасное, ультрафиолетовое);
(b) средство, излучающее тепло и/или считывающее тепло;
(c) акселерометр; и/или
(d) любое другое подходящее технологическое средство захвата движения или считывания движения.
В некоторых компоновках средство считывания движения сконфигурировано с возможностью детектирования перемещения участников соревнования, например, посредством включения в состав детекторов движения в или на защитном снаряжении (позиция 20 на Фиг. 1). Данное решение допускает запись, например, скорости (расстояние/время), величины, направления и траектории перемещения удара ногой, удара частью тела (например, кулаком, локтем), броска или падения.
В других компоновках средство считывания движения детектирует также перемещение вооружения (например, позиции 25 на Фиг. 1) или частей вооружения. Например, в соревновательном бою, предусматривающем применение метательного вооружения, например, стрел, арбалетных стрел, шариков с краской, средство считывания движения применяют для детектирования и отслеживания траектории перемещающихся метательных снарядов. В бою с применением вооружения типа ударных объектов (например, мечей), средство считывания движения на объектах позволяет записывать дугу перемещения каждого оружия, а также скорость, направление и траекторию перемещения оружия. Средство считывания движения может содержаться на палках, мечах, дубинках, щитах, метательном оружии (например, стрелах, арбалетных стрелах, шариках с краской), фехтовальном оружии или любом другом оружии или объекте (например, бейсбольной бите), подходящем для применения в боевых искусствах или искусствах боя.
Включение средства считывания движения в состав системы допускает запись и визуализацию (например, посредством визуализации CGI) параметров перемещения участников соревнования и/или вооружения. Например, дугу (траекторию), скорость (расстояние/время) и направление удара, выполняемого частью тела, оружием или метательным снарядом, налагают на видеоизображение соревнования или визуализируют для наблюдения на представляемых CGI-изображениях боевой арены и участников соревнования. Приведенная возможность пригодна при усилении игрового впечатления наблюдателя, а также обеспечении полезной информации в целях обучения и стратегии соревнования.
Таким образом, изобретение обеспечивает новую и альтернативную систему, способ и защитное снаряжение для электронного учета очков для применения в боевых искусствах, в частности, боевых искусствах с использованием оружия, но также полезную для боевых искусств в общем, которые решают проблемы систем, способов и защитного снаряжения для электронного учета очков предшествующего уровня техники, в котором обеспечены электронные средства для измерения места приложения, продолжительности и направления потенциальной силы любого ударного воздействия, при одновременной защите противника от поражающего удара, который причиняет сильную боль, травму или еще худшее поражение. Однако, следует понимать, что изобретение не ограничено упомянутыми конкретными областями применения, и что изобретение не ограничено конкретными вариантами осуществления или применениями, описанными в настоящей заявке.