СИСТЕМА ВИЗУАЛИЗАЦИИ ДЛЯ КАРДИОТРЕНАЖЕРОВ

Система визуализации для кардиотренажеров относится к информационным системам, а также самонастраивающимся системам управления, автоматически выбирающим оптимальный режим работы для создания виртуальной реальности и предназначена для применения в кардиотренажерах с использованием моделирующих устройств.
Известны кардиотренажеры, которые предназначены для выполнения аэробной кардионагрузки, сжигания жира и снижения массы тела, укрепления и стимуляции сердечнососудистой и дыхательной системы, увеличения общей выносливости организма и повышения аэробных характеристик человека (снижения пульса в покое, увеличение объема выталкиваемой крови за одно сокращение, уменьшение максимального потребления кислорода VO2 max). Аэробные тренажеры имитируют естественные двигательные процессы человеческого организма, требующие повышенного потребления кислорода (отсюда название - аэробные). К ним относятся, ходьба, бег, эллиптические движения, как при ходьбе на лыжах, подъемы по ступеням, работа рук и ног при лазаний по скале, гребля, езда на велосипеде.
Кардиотренажеры могут быть следующих видов:
1. Беговая дорожка (Treadmill Walk, Treadmill Run), на ней происходит имитация ходьбы или бега.
2. Эллиптический кросстрейнер (Elliptical Cross Trainer), на нем движение стопы описывает эллиптическую траекторию, воспроизводя овальную форму движения.
3. Степпер (Stepper, Recumbent Stepper, Stepmill), на нем происходит имитация подъема по лестнице, отсюда и английское название машины (step - шаг).
4. Велоэргометр (Cycle Ergometer, Recumbent Cycle Ergometer, Cycle Cross Trainer), на нем тренирующийся имитирует движения, выполняемые при катании на велосипеде.
5. Гребной тренажер (Row Ergometer), на нем выполняются движения, имитирующие греблю на байдарке.
6. Ручной эргометр (Arm Ergometer), на ем выполняются круговые движения руками, повторяя кручение педалей велосипеда руками в удобной позиции.
7. Климбер. Скалолаз. (Climber), на почти вертикальной оси закреплены подвижные ручки для рук и ног.
Известно, что в тренажерах широко используются средства создания виртуальной реальности, под которыми понимают совокупность средств, позволяющих создавать у человека иллюзию того, что он находится в искусственно созданном мире, путем подмены обычного восприятия окружающей действительности - информацией, генерируемой компьютером [1].
Осуществляется это за счет использования специальных устройств ввода и вывода информации, имитирующих привычную связь человека с окружающим его миром (управляющие устройства, джойстики, клавиатура, сенсоры и другие устройства), которые передают компьютеру информацию о тех или иных воздействиях на объекты, позволяющие ощущать, видеть и слышать виртуальный мир с помощью выходных сигналов компьютера, подаваемых на исполнительные устройства. Создание визуальных и динамических эффектов создается посредством использования программного обеспечения, в результате чего пространство динамической виртуальной реальности фантастических сюжетов формируется с самыми необычными возможностями для пользователя, например, различные движения, имитирующие реалистичные образы целевой направленности (имитаторы полетов, стрелковые тренажеры и т.д.). Для подтверждения имитации, управляющие исполнительные устройства тренажеров могут быть выполнены по внешнему виду и принципам использования очень близкими к существующим (кабина пилота, стрелковое оружие и т.д.).
Основной задачей подобных систем является достижение максимально-реалистичного соответствия ощущений человека в соответствии с создаваемыми виртуальными образами реального мира.
Известно, что для повышения эффекта присутствия в качестве видео зрительной и аудио звуковой имитации применяют устройства (видеоочки, наушники), размещенные в шлеме, что полностью изолирует пользователя от фактически окружающей его визуальной и звуковой обстановки и погружает в мир виртуальной реальности [1].
Однако, мы живем в реальном мире и в случае принудительного возврата пользователя в предисходное состояние, это может его напугать и привести к психологическим расстройствам.
Известно устройство для передачи изображения мест расположения достопримечательностей, посещаемых туристами, характеризующееся тем, что оно содержит видеокамеру, электронно-вычислительную машину (ЭВМ), устройство сопряжения с глобальной информационной сетью, устройство отображения графической и текстовой информации, адаптер устройства отображения графической и текстовой информации, устройство преобразования видеосигнала в цифровую форму, клавиатура, запоминающее устройство рекламной информации. Причем, ЭВМ в своем составе содержит координатно-указательное устройство (манипулятор «Trackball», «Джойстик»), устройство для осуществления платежей, цифробуквенный индикатор, адаптер цифробуквенного индикатора. Устройство сопряжения с глобальной информационной сетью может состоять из устройства спутниковой связи, устройства передачи информации по проводным линиям связи, устройства передачи информации по радиоканалам сотовой мобильной связи, устройство спутниковой связи имеет приемопередатчик и антенну спутниковой связи. Устройство отображения графической и текстовой информации может быть выполнено в виде монитора с активной матрицей на жидких кристаллах, электролюминесцентного дисплея, монитора с электронно-лучевой трубкой или сенсорного экрана [2].
Задачей, решаемой полезной моделью является обеспечение возможности формирования изображений туристов на фоне посещаемых достопримечательностей и оперативную передачу этих изображений по глобальной информационной сети Интернет, в том числе в режиме On line.
Данное устройство не предполагается к использованию в области кардиотренажеров и не располагает в своем составе необходимых и достаточных элементов и устройств, способных обеспечить получение иллюзии реальности перемещения человека в виртуальном пространстве со скоростью равной или кратной расчетной скорости в реальном мире.
Известен имитатор перемещения человека в пространстве виртуальной реальности. Данная полезная модель относится к области приборостроения и предназначена для применения в игровых автоматах, тренажерах и системах с использованием моделирующих устройств [3].
Имитатор содержит компьютер с инсталлированной программой виртуальной реальности, шлем с видео и аудиосистемами и датчиком положения головы, управляющее устройство игрока, и подвижное основание для размещения пользователя, причем видео и аудиовыходы компьютера соединены, соответственно, со входами видео- и аудиосистем шлема, выходы управляющего устройства и датчика положения головы соединены с входами компьютера. Особенностью является то, что в имитатор введено кресло, установленное на подвижном основании, и привод вращательного и/или возвратно-поступательного перемещения основания, причем вход привода соединен, по крайней мере, с одним выходом (выходом перемещения) управляющего устройства игрока, а выход кинематически связан с подвижным основанием. Выход управляющего устройства игрока соединен с входом привода через согласующий контроллер, обеспечивающий сопряжение зрительной и слуховой виртуальной информации с механическим перемещением кресла игрока, а также корректную остановку игры при превышении заранее заданных предельных значениях перемещения игрока. В кресло введена привязная система для крепления к нему игрока, которая выполнена с возможностью экстренного открепления. В устройство введено второе устройство управления, содержащее включатель экстренной остановки, размещенный вне подвижных элементов. При этом выход включателя соединен с входом экстренной остановки согласующего контроллера, где сформирована схема экстренной автоматической остановки кресла, содержащая логическую схему слежения. Входы схемы слежения соединены, соответственно, с выходами датчика состояния игрока, включателей экстренной остановки устройства управления игрока и второго устройства управления, а выход подключен к входу цепи отключения исполнительных устройств привода.
Имитатор работает следующим образом. Игрок садится в кресло, прикрепляется к нему с помощью привязной системы, надевает шлем, затем оператор включают компьютер, инсталлированный программой игры виртуальной реальности. В соответствии с заданным содержанием на видео системы и аудио системы шлема игрока поступает динамическая информация, требующая немедленной реакции игрока. С помощью управляющего устройства игрока, игрок производит действия, соответствующие, по его мнению, текущей обстановке, он ускоряет свой летательный аппарат, тормозит, поворачивает, взлетает вверх, пикирует, падает вниз, переворачивается, стреляет и т.д. Для этих маневров игрок использует джойстик и пульт кнопочного управления. Каждый маневр имеет свой орган управления и свой выходной сигнал, который с выходов управляющего устройства поступают на входы компьютера.
Однако, имитатор не содержит в своем составе необходимых и достаточных элементов и устройств, для визуального отображения информации, способных обеспечить получение иллюзии реальности перемещения человека в виртуальном пространстве со скоростью равной или кратной расчетной скорости в реальном мире.
Из уровня техники известен способ фиксации и визуализации вида изменяющегося объекта в любой из моментов или периодов времени (варианты), которое относится к вычислительной технике и может быть использовано для контроля за состоянием различных изменяющихся объектов. Техническим результатом является создание способа фиксации и визуализации вида изменяющегося объекта в любой из моментов времени, который может быть реализован на оборудовании, не обладающем высокой производительностью и быстродействием. Способ включает предварительное создание модели объекта с разделением или выделением объекта на блоки, каждому из которых присваивается, по меньшей мере, два идентификатора: идентификатор места блока в объекте и идентификатор периода времени, в течение которого блок имеет неизменный вид; выделение одного дополнительного блока при изменении объекта с присвоением блоку двух указанных идентификаторов; построение модели дополнительного блока, выбор блоков по идентификаторам периода времени, входящим в запрос, и построение модели объекта в соответствии с идентификаторами места блоков в объекте [4].
Данный способ не применим в системе визуализации для кардиотренажеров. Так как не предусматривает в своем использовании необходимых элементов и устройств для визуального отображения информации в графическом виде в соответствии с заранее выбранными настройками (местность, время суток и т.д.).
Известна аппаратура для регистрации излучения и система визуализации с помощью излучения. Данное техническое решение относится к аппаратуре для регистрации излучения и системе визуализации излучения, в частности, настоящая спецификация предполагает, что электромагнитные волны, такие как видимый свет, рентгеновские лучи, α-лучи, β-лучи, γ-лучи, и им подобные, также понимаются под радиацией. При этом преобразовательный элемент включает в себя фотоэлектрический преобразовательный элемент, преобразовывающий свет, такой как видимый свет, в электрический сигнал. Техническим результатом является уменьшение шумов на изображении. Результат достигается тем, что аппаратура для регистрации излучения включает в себя множество пикселей, каждый из которых имеет фотоэлектрический преобразовательный элемент для преобразования падающего излучения в электрический сигнал и первый переключающий элемент, связанный с фотоэлектрическим преобразовательным элементом и второй переключающий элемент, несвязанный с преобразовательным элементом; первую сигнальную линию; вторую сигнальную линию; и линию возбуждения, в которой первый переключающий элемент имеет первый главный электрод, электрически связанный с первой сигнальной линией, второй главный электрод, электрически связанный с фотоэлектрическим преобразовательным элементом, электрод затвора, электрически связанный с линией возбуждения, второй переключающий элемент имеет первый главный электрод, связанный со второй сигнальной линией, и электрод затвора, электрически связанный с разводкой возбуждения, общей с первым переключающим элементом, и дифференциальные средства для вывода сигнала, соответствующего разнице между выходами из первого и второго переключающих элементов [5].
Цели настоящего изобретения заключаются в обеспечении аппаратуры по обнаружению излучения и системы формирования изображения с помощью излучения, способных понижать шумы для получения хорошего изображения.
Аппаратура для регистрации излучения с помощью излучения не содержит необходимых элементов и устройств для системы визуализации кардиотренажеров.
Известны системы физической активности пользователя с удаленной системой связи, применительно к беговым дорожкам, содержащие в своем составе систему связи, отдельную систему связи, портативное вычислительное устройство, систему контроля параметров пользователя (сердечного ритма, скорости, расстояния, кровяного давления, времени, количества израсходованных калорий и т.д.), устройство записи и хранения информации, устройство для передачи информации, устройство отображения информации [6], [7], [8].
Однако работа систем визуализации указанных систем реализован на других принципах.
Устройство для тренировки в спортивных локомоциях включает в своем составе установленные на раме барабаны, охваченные транспортерной лентой, средство для изменения угла наклона транспортерной ленты относительно ее продольной и поперечной осей, включающее электропривод барабанов, отличающееся тем, что оно содержит блок управления, средство для отображения вида и профиля трассы, средство для фиксации положения спортсмена над лентой и создания тяговых усилий, датчик для регистрации кинематической характеристики ленты, при этом выходы блока управления соединены с входом электропривода барабана, входом управления средства изменения угла наклона транспортерной ленты и управляющими входами средств отображения вида и профиля трассы и фиксации положения спортсмена над лентой и создания тяговых усилий, а к входу блока управления подключен датчик для регистрации кинематической характеристики ленты. Устройство дополнительно снабжено средством для создания микроклимата, вход которого связан с соответствующим выходом блока управления, а также средством имитации препятствий, вход которого связан с соответствующим выходом блока управления [9].
Однако работа средства отображения вида и профиля трассы, а также датчика используемых в системе визуализации не расписана в полном объеме.
Известна беговая дорожка, содержащая верхнюю и нижнюю рамы, барабаны, закрепленные на верхней раме и соединенные с приводным элементом, бесконечную ленту, расположенную на подвижных роликах, механизм изменения угла наклона верхней рамы относительно нижней рамы, средство движущегося изображения трассы и пульт управления, соединенный с приводным элементом, отличающаяся тем, что она снабжена измерителем скорости перемещения ленты, блоком синхронизации и измерителем скорости движущегося изображения трассы, при этом пульт управления соединен через приводной элемент с измерителем скорости перемещения ленты, выход которого соединен с блоком синхронизации, один выход которого соединен с измерителем скорости движущегося изображения трассы, а другой выход - с пультом управления, а внешняя поверхность бесконечной ленты выполнена на тканевой основе [10].
Пользователь размещается на бесконечной ленте и после включения пульта управления лента начинает перемещаться, а пользователь начинает ходьбу или бег. Средство движущегося изображения трассы выполнено в виде кинопроектора.
Однако данная беговая дорожка не предполагает в своем составе необходимых и достаточных элементов и устройств для визуального отображения и не позволяет получить иллюзию реального перемещения человека в виртуальном пространстве со скоростью равной или кратной расчетной скорости в реальном мире.
Техническим результатом предполагаемой полезной модели является расширение функциональных возможностей кардиотренажеров, достижение максимально-реалистичных ощущений пользователя в соответствие с создаваемыми виртуальными образами реального мира, повышение эффективности и качества тренировок.
Это достигается тем, что особенностью предполагаемой полезной модели является то, что система визуализации кардиотренажеров, характеризующаяся тем, что она включает в своем составе, по меньшей мере, один кардиотренажер, и содержит административный сервер, по меньшей мере, одну движущуюся поверхность кардиотренажера, по меньшей мере, один датчик определения скорости, по меньшей мере, один аналого-цифровой преобразователь, по меньшей мере, один модуль для обеспечения обмена информацией, по меньшей мере, одну электронно-вычислительную машину, каждая из которых, оснащена специализированным программным обеспечением, по меньшей мере, одно устройство визуального отображения информации, по меньшей мере, одно устройство хранения информации, по меньшей мере, одно устройство звукового воспроизведения, устройство внешних воздействий, межсистемные связи осуществляются посредством системы связи, движущаяся поверхность кардиотренажера содержит, по меньшей мере, два идентификатора, а датчик определения скорости выполнен в виде фотоэлектрического преобразовательного элемента.
Административный сервер (АЦ) является средством связи с администратором собственника, а также для получения новых тренировочных сценариев, версий программного обеспечения (ПО) и дооснащение системы новыми видами трасс и др. информационных материалов. Кроме того АЦ выступает как средство удаленной диагностики, сбора статистики работы данного конкретного тренажера и всех тренажеров на которых установлена данная система.
Движущуюся поверхность кардиотренажера представляет собой «бесконечно-движущуюся ленту» (например, полотно беговой дорожки, или поверхность обода колеса велоэргометра и т.д.).
Датчик определения скорости представляет собой бесконтактный фотоэлектрический диффузионный датчик, содержащий в своем составе фотоэлектрические преобразовательные элементы и предназначен для определения скорости перемещения движущейся поверхности кардиотренажера и выполнен в виде самостоятельного устройства.
Аналого-цифровой преобразователь представляет собой микроконтроллер и использован в системе визуализации для преобразования аналогового сигнала в цифровую форму и передачи его в электронно-вычислительную машину.
Модуль для обеспечения обмена информацией представляет собой микропроцессорное устройство, содержащее подпрограммы и обеспечивает организацию связи сети Интернет с компьютером системы визуализации кардиотренажера и (например, Wi-Fi маршрутизатор).
Электронно-вычислительная машина (ЭВМ) (ПЭВМ, Неттоп, Ноутбук, Ультрабук, планшетные ЭВМ и т.д.) предназначена для приема сигналов с датчика определения скорости, приема и хранения мультимедийных файлов и файлов специального программного обеспечения, обеспечения функционирования специального программного обеспечения и вывод результатов работы на устройство визуального отображения информации в графическом виде. ЭВМ содержит клавиатуру и «мышь».
Специализированное программное обеспечение системы считывает с ЭВМ цифровую информацию и интерпретирует их в скорость перемещения движущейся поверхности кардиотренажера, и в соответствии с имеющимися видеофрагментами программ тренировок формирует визуальное представление (иллюзию) перемещения человека со скоростью соответствующей или кратной скорости движения движущейся поверхности кардиотренажера и передает на устройство визуального отображения информации.
Устройство визуального отображения информации предназначено для отображения графической и текстовой информации введенной с любых средств информации (например, видеокамера) и/или формируемой и отображаемой посредством специализированного программного обеспечения электронно-вычислительной машины со скоростью соответствующей или кратной скорости движения движущейся поверхности кардиотренажера. Устройство может отображать режимы работы устройства, вводимых пользователем, а также различных элементов интерфейса пользователя (меню, функциональные индикаторы и т.д.) при вводе данных (например, сенсорного экрана). Устройство визуального отображения информации может быть выполнено в виде дисплея с электронно-лучевой трубкой, плазменного дисплея, жидкокристаллического дисплея, электролюминесцентного дисплея, или включать их комбинации, а также может содержать сенсорный экран.
Устройство хранения информации представляет собой любой носитель информации, предназначенный для записи и хранения данных (переферийные и внутренние устройства). Такими устройствами могут быть ЭВМ, накопитель на жестких магнитных дисках, Стримеры, Оптические CD, DVD, BD и т.д.
Устройство звукового воспроизведения системы визуализации предназначено для воспроизведения звуков окружающего пространства, включая звуки пользователя (например, звуки пользователя во время бега по воде берега реки и т.д.) и может быть выполнена в виде аудиосистемы, и/или акустических динамиков, включая наушники, шлемы и т.д.
Посредством системы связи осуществляется взаимосвязь устройств системы визуализации. Система связи представляет собой устройство передачи информации по проводным линиям связи, ИК связи, Wi-Fi связи, Bluetooth связи, 3G связи, 4G, или WiMax, или включать их комбинации.
Движущаяся поверхность кардиотренажера содержит, по меньшей мере, два идентификатора, выполненных в виде полосок белого цвета, которые нарисованы или заранее изготовлены и закреплены на поверхности движущейся поверхности кардиотренажера. Белые полоски являются идентификаторами и предназначены для отражения белого светового излучения датчиком определения скорости.
Устройство сопряжения с глобальной информационной сетью может быть выполнено в виде устройства передачи информации по проводным линиям связи, или в виде устройства передачи информации по радиоканалам сотовой мобильной связи и предназначено для осуществления связи с административным сервером и устройством осуществления платежей. Устройство сопряжения с глобальной информационной сетью соединено посредством системы связи с электронно-вычислительной машиной.
Административный сервер соединен посредством системы связи с устройством сопряжения с глобальной информационной сетью.
Система визуализации кардиотренажеров содержит не менее одного устройства для осуществления платежей, соединенного посредством системы связи с административным сервером, которое может представлять любое устройство с выходом в сеть Интернет (например, терминалы, ЭВМ и/или др.) Посредством связи через Интернет любой компьютер может оказаться средством платежа.
Кардиотренажер содержит устройство внешних воздействий, которое может включать в себя, по меньшей мере, один вентилятор и, по меньшей мере, одно устройство имитации запахов и может быть размещено как в кардиотренажере, так и вне него.
Пояснение предполагаемой полезной модели представлено рисунками, где:
- фиг.1 - структурная схема системы визуализации кардиотренажеров;
- фиг.2 - блок-схема программного обеспечения ЭВМ системы визуализации кардиотренажеров.
На фиг.1 обозначено:
1. один из кардиотренажеров;
2. движущаяся поверхность кардиотренажера;
3. датчик определения скорости;
4. аналого-цифровой преобразователь;
5. модуль для обеспечения обмена информацией;
6. электронно-вычислительная машина;
7. специализированное программное обеспечение;
8. устройство визуального отображения информации;
9. устройство хранения информации;
10. устройство звукового воспроизведения;
11. идентификатор;
12. устройство сопряжения с глобальной информационной сетью;
13. административный сервер;
14. устройство для осуществления платежей;
15. устройство внешних воздействий.
Система состоит из входящего в нее одного из кардиотренажеров (1), движущаяся поверхность (2), которого содержит равноудаленные друг от друга идентификаторы (11), датчик (3) определения скорости является самостоятельным устройством и не входит в состав кардиотренажера (1), аналого-цифровой преобразователь (4) выполнен в виде микроконтроллера, модуль для обеспечения обмена информацией (5) (например, роутер), электронно-вычислительная машина (6) со специальным программным обеспечением (7), устройство (8) визуального отображения информации, устройство (9) хранения информации, административный сервер (13) и устройство (10) звукового воспроизведения, устройство (5) внешних воздействий, устройство (12) сопряжения с глобальной информационной сетью, а также может содержать, устройство (14) для осуществления платежей.
Вариант независимой работы специализированного программного обеспечения (7) электронно-вычислительной машины (6) системы визуализации кардиотренажеров представлен блок-схемой на фиг.2.
Система визуализации кардиотренажеров работает следующим образом. Прежде всего она предназначена для дополнения тренировки психологическими эффектами имитации присутствия пользователя путем визуализации виртуального перемещения людей по мирам искусственной реальности, созданным с помощью трехмерного моделирования и/или видеосъемки, занимающихся тренировкой, в соответствие с выполняемыми движениями на кардиотренажерах, со скоростью соответствующей или кратной скорости движения тренажера. При этом происходит повышение качества тренировок, эмоциональное насыщение времени проведения физических занятий и отвлечение внимания от монотонности повторяющихся движений без поступательного движения.
Система поставляется в виде готового к инсталляции и немедленного использования аппаратно-программного решения. Программная среда не требует дополнительных программ, драйверов и настроек. После включения системы она автоматически загружается и находится в режиме ожидания активации.
Система визуализации для кардиотренажеров является универсальным решением для всех кардиотренажеров имитирующих движение человека в пространстве.
С целью получения иллюзии реальности перемещения человека в виртуальном пространстве со скоростью равной или кратной расчетной скорости в реальном мире система визуализации кардиотренажеров содержит датчик (3) определения скорости, который, снимает и передает сигналы аналоговой информации с идентификаторов движущейся поверхности кардиотренажера в электронно-вычислительную машину (6) через порт USB. Таким образом, система не нуждается в коммутации с каждым конкретным тренажером и является абсолютно автономной, причем датчик (3) определения скорости является энергонезависимым.
Во время работы кардиотренажера, сигналы аналоговой информации получаемые с датчика (3) определения скорости преобразуются в показатели скорости. В соответствие с заранее выбранными настройками (местность, время суток и т.д.) конкретного пользователя или настройками по умолчанию, игровой графический движок формирует изображения в реальном масштабе времени.
В системе предусмотрен административный сервер (13), посредством которого обеспечивается диагностика системы визуализации, установка новых версий и дооснащение системы новыми видами трасс дистанционно посредством сети Интернет.
Как уже говорилось, система предоставляет возможность выбора трассы, и особых настроек по предпочтению пользователя. Также существует возможность работы системы в сетевом режиме используя устройство (12) сопряжения с глобальной информационной сетью с административным сервером (13), которые позволяют передавать информацию виртуального присутствия "попутчиков", использующих конкретную трассу одновременно.
Для определения скорости перемещения движущейся поверхности (2) кардиотренажера (например, полотна беговой дорожки с идентификаторами) применяется фотоэлектрический диффузионный датчик. На полотно движущейся поверхности через равные промежутки размещаются (закрепляются или накрашиваются) идентификаторы (11) (полоски белого цвета), которые являются отражателями для датчика (3) определения скорости.
В датчике (3) определения скорости излучатель и приемник расположены в одном корпусе. Свет, исходящий с эмиттера, достигает идентификатора (11) (белой полоски) и отражается от него сильнее, чем от темной поверхности полотна. Если приемник получает достаточное количество отраженного света, датчик (3) изменит свое выходное состояние, другими словами, сработает. Если отраженный свет не возвращается в приемник, выходной сигнал останется в неизменном состоянии. Далее, выходной аналоговый сигнал преобразуется в аналого-цифровом преобразователе (4) (микроконтроллере) в цифровой и передается в порт электронно-вычислительной машины (6). Специализированное программное обеспечение (7) считывает с порта эти данные и интерпретирует их в скорость перемещения движущейся поверхности (например, полотна беговой дорожки с идентификаторами), формирует в графическом виде информацию о модели тренировки и визуализирует перемещение человека в виртуальном пространстве с данной скоростью и передает на устройство (8) отображения визуальной информации. Воспроизведение звуков окружающего пространства в соответствии с визуальным представлением осуществляется посредством устройства (10) звукового воспроизведения (например, аудиосистема), устройство (15) внешних воздействий (например, вентилятор и/или ароматизатор) дополняет моделирование тренировок в реальном мире.
Таким образом, система визуализации для кардиотренажеров имеет целью имитировать процесс перемещения человека выполняющего тренировку в условиях виртуальной реальности где окружающая обстановка (миры) может быть ограничена лишь отключением фантазии разработчиков, но при этом перемещения человека остаются адекватно связанными с механизмами на которых производится тренировка и перемещениями в виртуальных мирах.
В качестве фотоэлектрического диффузионного датчика (3) определения скорости в системе визуализации кардиотренажеров могут быть использованы фотоэлектрические датчики в миниатюрном и компактном корпусе такие, как BYD30-DDT-T, или SICK (WT2 Flat, WT2 Slim, WT100, GTE6).
В качестве аналого-цифрового преобразователя (4) в системе используется макетная плата AVR-USB-MEGA16. Макетная плата AVR-USB-MEGA16 спроектирована для быстрой разработки низкоскоростных устройств USB на микроконтроллере ATmega16, при этом протокол USB реализован программно, без использования дополнительных специализированных чипов. Это решение хорошо подходит для проектирования таких периферийных устройств для электронно-вычислительных машин, которые не требуют высоких скоростей обмена по шине USB (подключение датчиков, устройств ввода, специализированных программаторов для чипов). Программная реализация протокола USB значительно упрощает принципиальную схему и снижает стоимость устройства в целом. В силу того, что макетная плата содержит неиспользуемые связи, используемая в системе визуализации кардиотренажеров плата уменьшена в три раза.
Специальное программное обеспечение (7) системы визуализации кардиотренажеров разработано на игровом движке Unity (лицензия UnityPro) на языке программирования С# под операционную систему MicrosoftWindows 7 (лицензия Windows 7 Professional).
Таким образом, подтверждается возможность промышленной применимости и практической реализации описанной выше полезной модели, а именно, системы визуализации для кардиотренажеров.
Использование системы подтверждает достижение поставленных целей и задач:
- расширены функциональные возможности кардиотренажеров;
- достигнуто максимально-реалистичное ощущение пользователя в соответствие с создаваемыми виртуальными образами реального мира;
- повышена эффективность и качество тренировок.
Источники информации:
1. Патент РФ на полезную модель №4173 «Имитатор перемещения человека в пространстве виртуальной реальности»;
2. Патент РФ на полезную модель №17228 «Устройство для передачи изображения мест расположения достопримечательностей, посещаемых туристами»;
3. Патент РФ на полезную модель №4173 «Имитатор перемещения человека в пространстве виртуальной реальности»;
4. Патент РФ на изобретение №2285288 «Способ фиксации и визуализации вида изменяющегося объекта в любой из моментов или периодов времени (варианты)»;
5. Патент РФ на изобретение №2427972 «Аппаратура для регистрации излучения с помощью излучения»;
6. Патент США на изобретение №US 20020042328А1, «CONCENTRIC CONTROL SYSTEM EOR EXERCISE APPARATUSES AND METHOD THEREOF»;
7. Патент США на изобретение №US 7789800 B1, «AN EXERCISE SYSTEM THAT SIMULATES A REMOTE, REAL WORLD EXERCISE ROUTE, THE EXERCISE SYSTEM COMPRISING»;
8. Патент США на изобретение №US 005385519А, «RUNNING MACHINE»;
9. Патент РФ на изобретение №2111037, «Устройство для тренировки в спортивных локомоциях»;
10. Патент РФ на полезную модель №65770, «Беговая дорожка»;