УСТРОЙСТВО С ИЗМЕНЯЕМОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ ДЛЯ СКАЛОЛАЗАНИЯ
DEVICE WITH VARIABLE SURFACE FOR ROCK-CLIMBING

Предлагаемое изобретение относится к тренировочным устройствам, касается устройства с изменяемой поверхностью для скалолазания, которое может быть использовано для тренировок и подготовки альпинистов и скалолазов.
В настоящее время широко применяются тренажеры, имитирующие стену для скалолазания, содержащие раму и закрепленный на ней бесконечный гибкий элемент (ленту), несущий рейки или пластины, установленные одна над другой. Непрерывно движущаяся поверхность стены обеспечивает возможность уменьшения высоты тренажера, имитацию непрерывного восхождения на любую высоту и тренировку выносливости.
Так, например, известен тренажер (авт. св-во 280284, кл. А63В 17/00, 1969 г.), содержащий раму, закрепленный на ней бесконечный гибкий элемент, несущий рейки, установленные одна над другой. Недостатком такого тренажера является низкая эффективность тренировки скалолазов, поскольку создавая возможность имитации непрерывного восхождения, он не воспроизводит рельефа скальной поверхности.
Для воспроизведения реальных условий тренировки в тренажерах, имитирующих стену для скалолазания, либо используют композитные панели с поверхностями, имитирующими поверхность скалы, либо используют подвижные рамы, которые позволяют менять угол наклона и высоту стены, что позволяет регулировать нагрузку и повышает эффективность тренировки.
Например, известен тренажер «Стена» (авт. св-во №646998, кл. А63В 69/00, опубл. 15.02.1979 г.), содержащий раму, закрепленный на ней бесконечный гибкий элемент, несущий рейки, установленные одна над другой, панели с криволинейной поверхностью, имитирующие скальный рельеф, средства для крепления панелей к рейкам и цанговые зажимы для размещения скальных крюков, установленные в рейках, при этом рейки связаны шарнирно одна с другой. Недостатком указанного тренажера является небольшая вариативность траекторий восхождения.
Известна, также, моделируемая стена для скалолазания (US 5125877, кл. А63В 69/00, опубл. 30.06.1992 г.), состоящая из рамы, по меньшей мере, двух направляющих элементов, прикрепленных с возможностью поворота в верхней части рамы, и цепной конструкции, включающей множество панелей, причем каждая стеновая панель имеет съемную поверхностную панель, при этом каждая стеновая панель гибко прикреплена к следующей в непрерывной цепи. Цепная структура направляется направляющими элементами так, что имитируемая стенка для скалолазания имеет ориентацию относительно вертикали, которая соответствует ориентации направляющих элементов, так что шаг, угол скалолазной стенки регулируется и так, что панели могут перемещаться вниз контролируемым образом по мере подъема альпиниста. Это обеспечивает возможность перемещения пластин во время прохождения скалолазного пути, но довольно ограниченную вариативность трасс для различных тренировок.
Известен, также, тренажер для скалолазания (CN 106215394, кл. А63В 69/00, опубл. 14.12.2016 г.), который содержит нижнюю опору, стенку для скалолазания и два качающих электрических цилиндра. Опорные основания шарнира расположены соответственно с двух сторон нижней опоры, а вращающийся вал расположен в нижней части рамы для скалолазания. Днища корпусов цилиндров двух качающихся электрических цилиндров шарнирно прикреплены к двум сторонам нижней опоры соответственно, а концы поршневых штоков двух качающихся электрических цилиндров шарнирно прикреплены к двум опорным основаниям соответственно. Два опорных вала установлены на двух опорных основаниях, а опорные пружины установлены на двух опорных валах соответственно. Две скользящие гильзы расположены на двух сторонах верхней части скалолазной стены, два скользящих стержня установлены в двух скользящих гильзах соответственно в режиме скольжения, нижние концы скользящих гильз снабжены опорными валами и опорные колеса установлены на верхних концах подвижных штанг. Два вращающихся двигателя расположены на внешних сторонах двух поддерживающих основание шарниров соответственно, главные валы вращающихся двигателей соосно соединены с цепными колесами, а пластины для скалолазания установлены параллельно между цепями. Свободная и безопасная тренировка по скалолазанию достигается за счет установки вращающейся стены для скалолазания, а тренажер для скалолазания является разумным по структуре и удобным в эксплуатации. Независимость от электропитания делает данную конструкцию довольно экономичной. Вращающаяся конструкция позволяет непрерывно взбираться по стене, развивая выносливость, но, из-за невозможности изменения трассы, клиент быстро теряет интерес к ней, а, следовательно, и мотивацию к дальнейшим занятиям на данной конструкции.
Известна переносная стена для скалолазания (US 15897644, кл. А63В 69/00, опубл. 16.08.2018 г.), которая содержит стенки для лазания, подвижно соединенные друг с другом вдоль верхнего края так, что образуют А-образную раму. Это позволяет варьировать угол между ними и обеспечивать тем самым разный уровень сложности при лазании. Поверхности стенок выполнены с отверстиями для вставных деталей - анкеров для стабильности ног, захватов, препятствий (камней), веревок. Переносная стена для скалолазания является достаточно устойчивой, мобильной и обеспечивает переменные конфигурации траекторий движения. Недостатком такой конструкции является отсутствие вариативности трасс во время тренировки.
Известен многоцелевой скалодром с регулируемым уклоном (US 16028931, кл. А63В 69/00, А63В 23/12, А63В 21/04, А63В 21/068, А63В 21/00, опубл. 31.01.2019 г.), Стена скалодрома состоит из панелей, закрепленных на раме, и системы для регулирования уклона рамы. Уклон можно регулировать, активируя привод, который расширяет верхнюю часть рамы на расстояние от опорной стены, наклоняя скалодром до нужного уклона. В некоторых вариантах скалодром может, также, содержать один или несколько фитнес-аксессуаров, которые могут быть доведены до оптимальной высоты для конкретного пользователя путем регулировки наклона скалодрома. Конструкция позволяет регулировать угол наклона скалодрома, что позволяет более правдоподобно воспроизводить условия реальной скалы, но вариативность трасс не предусмотрена.
Для повышения информативности, усиления обучающих эффектов во время тренировки могут использовать стены с нанесенными на них рисунками, устройствами дополненной реальности, светоизлучающими элементами.
Например, известна стена для скалолазания с дополненной реальностью (CN 206675905, кл. А63В 26/00, опубл. 28.11.2017 г.), содержащая корпус стены для скалолазания и устройство дополненной реальности. Корпус стены для скалолазания содержит основание корпуса стены, две опорные стойки и поверхность стены. Две опорные стойки расположены вертикально на основании корпуса стены. Поверхность стены расположена вертикально на основании корпуса стены и зажата и закреплена между двумя стойками. Устройство дополненной реальности содержит основание шкива, опорный стержень, устройство взаимодействия человека с компьютером и проекционное устройство распознавания. Опорный стержень вертикально установлен на основании шкива, а вращающееся основание вращательно установлено на верхнем конце опорного стержня. Устройство проекции распознавания горизонтально установлено на вращающемся основании. Подъемный скользящий рельс вертикально расположен на опорном стержне, а задняя грань устройства взаимодействия человека и компьютера закреплена на подъемном скользящем рельсе и может скользить вверх и вниз вдоль подъемного скользящего рельса. Идентификационное проекционное устройство содержит камеру высокой четкости и проектор высокой четкости. Оборудование для взаимодействия человека и компьютера соответственно соединено с камерой высокой четкости и проектором высокой четкости. Камера высокой четкости и проектор высокой четкости подходят для поверхности стены. Во время использования пользователь устанавливает соответствующую схему скалолазания через оборудование человеко-машинного взаимодействия, а затем проецирует изображение скалолазания на поверхность стены через проектор высокой четкости. Камера высокой четкости может собирать движущееся изображение человека, занимающегося скалолазанием, в реальном времени, так что оборудование человек-машина может анализировать действие человека, поднимающегося на скалолазание. Датчик глубины принимает существующую камеру глубины изображения для получения информации о глубине. Устройство человеко-машинного взаимодействия может быть устройством с сенсорным экраном или планшетным компьютером. Стена для скалолазания увеличивает опыт потребителя в скалолазании, требующиеся мульти-схемы могут использоваться без фактической замены стены скалолазания. Недостатком указанного решения является сложное аппаратное исполнение.
Также, известна обучающая система для восхождения на искусственную скальную стену (KR 1020170014676, кл. А63В 69/00, А63В 24/00, А63В 71/06, опубл. 28.06.2018 г.), которая содержит: множество альпинистских держателей, установленных на искусственной скальной стене при помощи болтов, в которых в продольном направлении образовано пространство для вставки как светоизлучающего элемента для излучения света различных цветов, так и фотодатчика; блок управления, принимающий сигнал обнаружения, подаваемый фотодатчиком, передающий информацию о сенсорном движении пользователя наружу, и рабочие движения светоизлучающего элемента в соответствии с управляющим сигналом, подаваемым извне; блок связи, подключенный к блоку управления; и системный контроллер, подключенный к блоку связи для предоставления информации, необходимой для движений блока управления. Таким образом, обучающая система для восхождения на искусственную скальную стену способна увеличить обучающие эффекты за счет работы светоизлучающего элемента в соответствии с режимом обучения пользователя с помощью держателей подъема. Указанная система позволяет в автоматическом режиме менять сценарии тренировки, однако, также, обладает небольшой вариативностью трасс.
Анализ технических решений по указанным патентным документам показал, что основным их недостатком является ограниченная вариативность траекторий и/или отсутствие динамической автоматической смены сценариев тренировки, что снижает ее эффективность.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является свободно комбинируемая рама для скалолазания, защищенная патентом CN 207055867, кл. А63В 69/00, опубл. 02.03.2018 г., принятая за ближайший аналог (прототип).
Устройство по прототипу включает в себя крепежный кронштейн и скалолазную стенку, закрепленную на крепежном кронштейне, состоящую сверху донизу из множества заменяемых композитных панелей. Крепежный кронштейн содержит основную раму и множество поперечных балок, закрепленных в основной раме. Каждая поперечная балка имеет поперечное сечение, соответствующее форме канавки («ласточкин хвост»), выполненной на задней стороне каждой композитной панели. При этом композитные панели зафиксированы на поперечных балках посредством совмещения поперечного сечения поперечных балок и канавок композитных панелей. Передние поверхности композитных панелей могут быть гладкими, или на них могут быть закреплены захваты. Количество и расположение захватов на различных композитных панелях различно. Основная рама снабжена сменной механической системой, способной автономно менять композиционные пластины. Это обеспечивает возможность изменения траектории восхождения во время тренировки. Недостатком свободно комбинируемой рамы для скалолазания является сложность конструкции из-за необходимости использования сложной сменной системы композиционных пластин.
В задачу изобретения положено создание нового устройства с изменяемой поверхностью для скалолазания.
Техническим результатом от использования предлагаемого изобретения является упрощение монтажа и обслуживания устройства, увеличение числа траекторий и сценариев тренировок.
Поставленная задача достигается тем, что устройство с изменяемой поверхностью для скалолазания содержит раму, выполненную из секций, изготовленных из металлического профиля, соединенных друг с другом, поворотные ячейки, выполненные в виде треугольных призм, на верхней и нижней гранях которых по вертикальной оси симметрии закреплены металлические полуоси, узлы подшипников, аксиально закрепленные на верхнем и на нижнем профиле секций в местах установки поворотных ячеек, причем поворотные ячейки закреплены в секциях путем установки металлических полуосей в узлах подшипников, зацепы, закрепленные на боковых гранях поворотных ячеек, систему управления поворотными ячейками, включающую электродвигатели с приводами, драйверы электродвигателей, датчики положения граней поворотных ячеек, фиксаторы положения поворотных ячеек, датчики срабатывания фиксаторов положения поворотных ячеек, блоки управления и контроля датчиков, электродвигателей с приводами и фиксаторов положения поворотных ячеек, общий блок управления, компьютер управления, и блок питания, при этом драйверы электродвигателей, датчики положения граней поворотных ячеек, фиксаторы положения поворотных ячеек, датчики срабатывания фиксаторов положения поворотных ячеек соединены с блоками управления и контроля датчиков, электродвигателей с приводами и фиксаторов положения поворотных ячеек, блоки управления и контроля датчиков, электродвигателей с приводами и фиксаторов положения поворотных ячеек соединены с общим блоком управления, драйверы электродвигателей, блоки управления и контроля датчиков, электродвигателей с приводами и фиксаторов положения поворотных ячеек и общий блок управления соединены с блоком питания, общий блок управления соединен с компьютером управления.
На фиг. 1 представлено изображение конкретного осуществления устройства с изменяемой поверхностью для скалолазания в соответствии с примером 1.
На фиг. 2 представлено изображение конкретного осуществления поворотной ячейки устройства с изменяемой поверхностью для скалолазания в соответствии с примером 1.
На фиг. 3 представлена функциональная схема системы управления поворотными ячейками устройства с изменяемой поверхностью для скалолазания.
Конструктивно устройство с изменяемой поверхностью для скалолазания на фиг. 1-3 содержит:
1 - раму;
2 - секции;
3 - поворотные ячейки;
4 - отверстия;
5 - узлы подшипников;
6 - зацепы;
7 - электродвигатели с приводами;
8 - драйверы электродвигателей;
9 - датчики положения граней поворотных ячеек;
10 - шторка датчика положения граней поворотных ячеек;
11 - фиксаторы положения поворотных ячеек;
12 - датчики срабатывания фиксаторов положения поворотных ячеек;
13 - стержень фиксатора положения поворотной ячейки;
14 - блоки управления и контроля датчиков, электродвигателей с приводами и фиксаторов положения поворотных ячеек;
15 - общий блок управления;
16 - блок питания;
17 - компьютер управления;
18 - фальш-панели.
Рама 1 выполнена из секций 2, изготовленных их металлического профиля, соединенных друг с другом.
Поворотные ячейки 3 выполнены в виде треугольных призм.
На верхних гранях поворотных ячеек 3 выполнены отверстия 4 для стержней фиксаторов положения поворотной ячейки 13.
На верхних и нижних гранях поворотных ячеек 3 по вертикальной оси симметрии закреплены металлические полуоси.
Узлы подшипников 5 аксиально закреплены на верхнем и на нижнем профиле секций 2 в местах установки поворотных ячеек 3.
Поворотные ячейки 3 закреплены в секциях 2 путем установки металлических полуосей в узлах подшипников 5.
Зацепы 6 закреплены на боковых гранях поворотных ячеек 3.
Система управления поворотными ячейками 3 включает: электродвигатели с приводами 7, драйверы электродвигателей 8, датчики положения граней поворотных ячеек 9, фиксаторы положения поворотных ячеек 11, датчики срабатывания фиксаторов положения поворотных ячеек 12, блоки управления и контроля датчиков, электродвигателей с приводами и фиксаторов положения поворотных ячеек 14, общий блок управления 15, компьютер управления 17.
Драйверы электродвигателей 8, датчики положения граней поворотных ячеек 9, фиксаторы положения поворотных ячеек 11, датчики срабатывания фиксаторов положения поворотных ячеек 12 соединены с блоками управления и контроля датчиков, электродвигателей с приводами и фиксаторов положения поворотных ячеек 14.
Блоки управления и контроля датчиков, электродвигателей с приводами и фиксаторов положения поворотных ячеек 14 соединены с общим блоком управления 15.
Драйверы электродвигателей 8, блоки управления и контроля датчиков, электродвигателей с приводами и фиксаторов положения поворотных ячеек 14 и общий блок управления 15 соединены с блоком питания 16.
Общий блок управления 15 соединен с компьютером управления 17.
Секции 2 изготовлены, например, в виде прямоугольных параллелепипедов и соединены между собой с помощью болтов.
В каждой секции 2 закреплено, например, по четыре поворотные ячейки 3.
Каждая поворотная ячейка 3 содержит каркас, выполненный из металлического профиля, боковые грани которой облицованы, например, фанерой, а верхняя и нижняя грань выполнены из металла.
Зацепы 6 выполнены, например, различной формы и различных цветов из дерева или пластмассы.
На боковых гранях поворотных ячеек 3 закреплено различное количество зацепов 6.
Электродвигатели с приводами 7, драйверы электродвигателей 8, датчики положения граней поворотных ячеек 9, фиксаторы положения поворотных ячеек 11, датчики срабатывания фиксаторов положения поворотной ячейки 12, блоки управления и контроля датчиков, электродвигателей с приводами и фиксаторов положения поворотных ячеек 14 закреплены, например, на верхнем металлическом профиле, из которого изготовлены секции рамы, над каждой поворотной ячейкой 3.
Драйверы электродвигателей 8, датчики положения граней поворотных ячеек 9, фиксаторы положения поворотных ячеек 11, датчики срабатывания фиксаторов положения поворотных ячеек 12 соединены с блоками управления и контроля датчиков, электродвигателей с приводами и фиксаторов положения поворотных ячеек 14, например, посредством проводных линий связи.
Блоки управления и контроля датчиков, электродвигателей с приводами и фиксаторов положения поворотных ячеек 14 соединены с общим блоком управления 15, например, посредством проводных линий связи.
Драйверы электродвигателей 8, блоки управления и контроля датчиков, электродвигателей с приводами и фиксаторов положения поворотных ячеек 14 и общий блок управления 15 соединены с блоком питания 16, например, посредством проводных линий электропитания.
Общий блок управления 15 соединен с компьютером управления 17 посредством проводной USB, Ethernet или беспроводной Wi-fi, Bluetooth линий связи.
Рама 1 облицована фальш-панелями 18, при этом для поворотных ячеек 3 в фальш-панелях 18 выполнены вырезы, размеры которых превышают размеры поворотных ячеек 3 на 1-4 мм.
Сборку предлагаемого устройства с изменяемой поверхностью для скалолазания осуществляют следующим образом.
Изготавливают раму 1 необходимой высоты и ширины, жестко соединяя секции 2 друг с другом, например, с помощью болтов. Секции 2 изготавливают, из металлического профиля, сваривая каркас в виде прямоугольных параллелепипедов.
На верхнем и на нижнем профиле секций 2 в местах установки поворотных ячеек 3 аксиально закрепляют узлы подшипников 5, например, марки UP004ER ISB.
Изготавливают поворотные ячейки 3 в виде равносторонних треугольных призм. Для этого из металлического профиля сваривают каркас в форме треугольных призм. Боковые грани треугольных призм облицовывают, например, фанерными листами. Верхние и нижние грани поворотных ячеек 3 выполняют из металла. К верхним и нижним граням поворотных ячеек 3 по вертикальной оси симметрии крепят металлические полуоси.
На боковых гранях поворотных ячеек 3 закрепляют зацепы 6, например, с помощью болтов. Зацепы 6 выполняют различной формы и различных цветов, например, из дерева, или пластмассы. При этом на боковых гранях поворотных ячеек 3 устанавливают различное количество зацепов 6. Количество устанавливаемых зацепов 6 зависит от их размеров.
В каждой секции 2 закрепляют поворотные ячейки 3 путем установки металлических полуосей поворотных ячеек 3 в узлах подшипников 5. В каждой секции 2 закрепляют, например, по четыре поворотные ячейки 3.
Для автоматического управления поворотными ячейками 3 собирают систему управления, включающую: электродвигатели с приводами 7; драйверы электродвигателей 8; датчики положения граней поворотных ячеек 9 со шторками 10; фиксаторы положения поворотных ячеек 11; датчики срабатывания фиксаторов положения поворотных ячеек 12; блоки управления и контроля датчиков, электродвигателей с приводами и фиксаторов положения поворотных ячеек 14; общий блок управления 15; компьютер управления 17.
В качестве электродвигателей 7 используют, например, шаговые двигатели Purelogic PL42H48-D5. В качестве приводов электродвигателей 7 используются, например, зубчатые передачи, состоящие из зубчатых шестерней РМ27036 Sati и СМ27072 Sati.
В качестве драйверов электродвигателей 8 используют, например, драйверы ТТТД Purelogic PLD331.
В качестве датчиков положения граней поворотных ячеек 9 используют, например, комбинации, состоящие из трех, смещенных по радиусу относительно друг друга, фотоэлектрических датчиков KTIR0521DS со шторками, работающих по принципу прерывания луча. При этом на верхних металлических гранях поворотных ячеек 3 устанавливают смещенные по радиусу относительно друг друга шторки 10 датчиков положения граней поворотных ячеек 9, так что каждая шторка способна прервать световой луч одного из трех датчиков KTIR0521DS.
Также в качестве датчиков положения граней поворотных ячеек 9 могут быть использованы, например, контактные датчики, представляющие собой пару металлических контактов, закрепленных на металлическом профиле секций 2 рамы 1, которые замыкаются третьим скользящим контактом, вращающимся вместе с поворотной ячейкой 3. При этом число пар контактов, закрепленных на металлическом профиле, равно трем и число скользящих контактов также равно трем - каждый скользящий контакт замыкает свою пару закрепленных на металлическом профиле контактов.
В качестве фиксаторов положения поворотных ячеек 11 используют, например, соленоидные замки с втягивающимся стержнем TAU 0530-Т. При этом на верхних металлических гранях поворотных ячеек 3 выполняют отверстия 4 для стержней 13.
Также в качестве фиксаторов положения поворотных ячеек 11 могут быть использованы, например, фиксаторы в виде подпружиненных электромагнитов, закрепленных на металлическом профиле секций 2 рамы 1, которые могут в небольших пределах перемещаться в вертикальном направлении, не смещаясь в горизонтальном направлении. При этом для фиксации поворотных ячеек 3 на их верхней поверхности (на месте расположения отверстий 4) закрепляют стальные пластины.
В качестве датчиков срабатывания фиксаторов положения поворотных ячеек 12 используют, например, микропереключатели KLS7-KW10-Z2P045.
В качестве блоков управления и контроля датчиков, электродвигателей с приводами и фиксаторов положения поворотных ячеек 14 используют, например, микроконтроллеры MassDuino UNO R3.
В качестве общего блока управления 15 используют, например, микроконтроллер NodeMCU WeMos.
В качестве компьютера управления используют любой компьютер со специальным программным обеспечением, имеющий сетевой интерфейс, например, IBM или MAC.
Электродвигатели с приводами 7, драйверы электродвигателей 8, датчики положения граней поворотных ячеек 9, фиксаторы положения поворотных ячеек 11, датчики срабатывания фиксаторов положения поворотных ячеек 12, блоки управления и контроля датчиков, электродвигателей с приводами и фиксаторов положения поворотных ячеек 14 закрепляют, например, на верхнем металлическом профиле, из которого изготовлены секции 2 рамы 1, над каждой поворотной ячейкой 3.
Общий блок управления 15 и блок питания 16 устанавливают, например, в одной из нижних секций.
В качестве блока питания 16 используют, например, импульсный источник питания S-350-12 постоянного напряжения 220/12 В.
Драйверы электродвигателей 8, датчики положения граней поворотных ячеек 9, фиксаторы положения поворотных ячеек 11, датчики срабатывания фиксаторов положения поворотных ячеек 12 соединяют с блоками управления и контроля датчиков, электродвигателей с приводами и фиксаторов положения поворотных ячеек 14 посредством проводных линий связи.
Блоки управления и контроля датчиков, электродвигателей с приводами и фиксаторов положения поворотных ячеек 14 соединяют с общим блоком управления 15 посредством проводных линий связи.
Драйверы электродвигателей 8, блоки управления и контроля датчиков, электродвигателей с приводами и фиксаторов положения поворотных ячеек 14 и общий блок управления 15 соединяют с блоком питания 16 посредством проводных линий электропитания.
Общий блок управления 15 соединяют с компьютером управления 17, например, посредством проводной (USB, Ethernet) или беспроводной (Wi-fi, Bluetooth) линии связи.
На компьютере управления 17 устанавливают специальное программное обеспечение.
Раму 1 облицовывают фальш-панелями 18. При этом для поворотных ячеек 3 в фальш-панелях 18 выполняют вырезы, размеры которых превышают размеры поворотных ячеек 3 на 1-4 мм.
Собранную конструкцию закрепляют вертикально относительно пола и стен здания с помощью, например, анкерных креплений.
Предлагаемое устройство с изменяемой поверхностью для скалолазания работает следующим образом.
Человек (тренер), обслуживающий скалодром, с помощью специального программного обеспечения, с использованием графического или текстового интерфейса формирует проект геометрии лицевой рабочей поверхности устройства, выбирая для каждой поворотной ячейки 3 рабочую боковую грань. После того, как проект сформирован, тренер с помощью того же программного обеспечения посылает команду на устройство, по которой все поворотные ячейки 3 поворачиваются на нужный угол и формируют требуемую геометрию на поверхности для скалолазания. Команда, генерируемая программным обеспечением, установленным на компьютер управления 17, по линиям связи поступает на общий блок управления 15. Общий блок управления 15 формирует и передает управляющие команды на блоки управления и контроля датчиков, электродвигателей с приводами и фиксаторов положения поворотных ячеек 14. Блоки управления и контроля датчиков, электродвигателей с приводами и фиксаторов положения поворотных ячеек 14 подают питание на фиксаторы положения поворотных ячеек 11. Вследствие этого происходит подъем стержней 13 фиксаторов положения поворотных ячеек 11 из отверстий 4, выполненных на верхних гранях поворотных ячеек 3, и их разблокирование, а также включение драйверов электродвигателей 8, которые в свою очередь, подают питание на электродвигатели с приводами 7. При достижении необходимого угла поворота каждой поворотной ячейкой 3 срабатывают датчики положения граней поворотных ячеек 9. Этот сигнал регистрируется блоками управления и контроля датчиков, электродвигателей с приводами и фиксаторов положения поворотных ячеек 14, которые отключают вращение электродвигателей с приводами 7 подачей соответствующего сигнала на драйверы электродвигателей 8, после чего с небольшой задержкой блоки управления и контроля датчиков, электродвигателей с приводами и фиксаторов положения поворотных ячеек 14 отключают питание фиксаторов положения поворотных ячеек 11. При этом стержни 13 фиксаторов 11 опускаются в отверстия 4, выполненные на верхних гранях поворотных ячеек 3, и фиксируют их в выбранном положении.
В случае, когда в качестве фиксаторов положения поворотных ячеек 11 используют фиксаторы в виде подпружиненных электромагнитов, закрепленных на металлическом профиле секций 2 рамы 1, при подаче на обмотку электромагнитов напряжения, создаваемое электромагнитами магнитное поле притягивает электромагниты к стальным пластинам, закрепленным на верхних поверхностях поворотных ячеек 3 и тем самым фиксирует поворотные ячейки 3 в нужном положении.
Наличие поворотных ячеек 3, автоматически переворачиваемых системой управления, и их конструктивное выполнение обеспечивает увеличение числа траекторий и сценариев тренировок, упрощая при этом монтаж и обслуживание устройства.
В целом устройство надежно и удобно в использовании.
Ниже представлен пример конкретного осуществления предлагаемого устройства с изменяемой поверхностью для скалолазания.
Пример 1.
Изготавливают раму размером 4×3 м. Для этого четыре секции размером 2×1,5 м жестко соединяют друг с другом с помощью болтов. При этом две секции устанавливают внизу - в первом ряду, а две над ними - во втором ряду (фиг. 1). Каждую секцию изготавливают из металлического профиля сечением 60×30 мм.
На верхнем и на нижнем металлическом профиле секций в местах установки поворотных ячеек аксиально закрепляют узлы подшипников марки UP004ER ISB.
Изготавливают поворотные ячейки. Каждую поворотную ячейку выполняют в виде равносторонней треугольной призмы высотой 550 мм и с основанием размером 600×600×600 мм. Для этого из металлического профиля сваривают каркас в форме треугольной призмы и облицовывают ее боковые грани фанерными листами ФСФ толщиной 15 мм. Верхние и нижние грани выполняют из металла. Для этого к металлическому профилю приваривают треугольные листы, выполненные из стали размером 600×600×600 мм. К металлическим верхним и нижним граням поворотных ячеек по вертикальной оси симметрии приваривают металлические полуоси. На верхних металлических гранях поворотных ячеек выполняют отверстия для стержней фиксаторов положения поворотных ячеек диаметром 8 мм и устанавливают шторки датчиков положения граней поворотных ячеек (фиг. 2).
На боковых гранях поворотных ячеек закрепляют зацепы с помощью болтов. Используют зацепы различной формы и различных цветов, выполненные из пластмассы.
Закрепляют по четыре поворотные ячейки в каждой секции рамы путем установки вертикальных полуосей поворотных ячеек в узлах подшипников.
Для автоматического управления поворотными ячейками изготавливают систему управления, включающую: электродвигатели с приводами из зубчатых шестерней; драйверы электродвигателей; датчики положения граней поворотных ячеек со шторками; фиксаторы положения поворотных ячеек; датчики срабатывания фиксаторов положения поворотных ячеек; блоки управления и контроля датчиков, электродвигателей с приводами и фиксаторов положения поворотных ячеек; общий блок управления; компьютер управления.
В качестве электродвигателей используют шаговые двигатели Purelogic PL42H48-D5. В качестве приводов электродвигателей используют зубчатые передачи, состоящие из зубчатых шестерней РМ27036 Sati и СМ27072 Sati.
В качестве драйверов электродвигателей используют драйверы ШД Purelogic PLD331.
В качестве датчиков положения граней поворотных ячеек используют комбинации, состоящие из трех фотоэлектрических датчиков KTIR0521DS со шторками, работающих по принципу прерывания луча.
В качестве фиксаторов положения поворотных ячеек используют соленоидные замки с втягивающимся стержнем TAU 0530-Т.
В качестве датчиков срабатывания фиксатора положения поворотной ячейки используют микропереключатели KLS7-KW10-Z2P045.
В качестве блоков управления и контроля датчиков, электродвигателей с приводами и фиксаторов положения поворотных ячеек используют микроконтроллеры MassDuino UNO R3.
В качестве общего блока управления используют микроконтроллер NodeMCU WeMos.
В качестве компьютера управления используют компьютер IBM, имеющий сетевой интерфейс.
При этом электродвигатели с приводами, драйверы электродвигателей, датчики положения граней поворотных ячеек, фиксаторы положения поворотных ячеек, датчики срабатывания фиксаторов положения поворотной ячейки, блоки управления и контроля датчиков, электродвигателей с приводами и фиксаторов положения поворотных ячеек закрепляют на верхнем металлическом профиле, из которого изготовлены секции рамы, над каждой поворотной ячейкой 3.
В правой нижней секции рамы устанавливают общий блок управления и блок питания (фиг. 1).
В качестве блока питания используют импульсный источник питания S-350-12 постоянного напряжения 220/12 В.
Драйверы электродвигателей, датчики положения граней поворотных ячеек, фиксаторы положения поворотных ячеек, датчики срабатывания фиксаторов положения поворотных ячеек соединяют с блоками управления и контроля датчиков, электродвигателей с приводами и фиксаторов положения поворотных ячеек посредством проводных линий связи.
Блоки управления и контроля датчиков, электродвигателей с приводами и фиксаторов положения поворотных ячеек соединяют с общим блоком управления посредством проводных линий связи.
Драйверы электродвигателей, блоки управления и контроля датчиков, электродвигателей с приводами и фиксаторов положения поворотных ячеек и общий блок управления соединяют с блоком питания посредством проводных линий электропитания.
Общий блок управления соединяют с компьютером управления со специальным программным обеспечением посредством проводной USB линии связи.
Раму облицовывают фальш-панелями, изготовленными из фанерных листов ФСФ толщиной 15 мм. При этом для поворотных ячеек в фальш-панелях выполняют вырезы, размеры которых превышают размеры поворотных ячеек на 1-4 мм.
Собранную конструкцию закрепляют вертикально относительно пола и стен помещения с помощью анкерных креплений.