ТРЕНАЖЁРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРЕНИРОВКИ СПОРТСМЕНОВ - ЕДИНОБОРЦЕВ

Полезная модель относится к спорту и касается конструкции тренажера для отработки ударной техники единоборцев, например, боксеров в боксе и других видов силовых единоборств. Также полезная модель может использоваться при оборудовании спортивных аттракционов.
Известно тренажерное устройство для бокса и других видов единоборств, содержащее ударный снаряд в виде мешка, который перемещается по направляющей, выполненной в виде кольца с продольной прорезью, подвешенный на консоли к стене. Также известны «карусели», предназначенные для перемещения боксерских снарядов по кругу (см. кн. «Бокс». Учебник для институтов физической культуры. Под общей редакцией Дегтярева И.П. М., «Физкультура и спорт», 1979, с. 244-246.).
Однако, известным тренажерным устройствам присущи следующие недостатки: боксерский мешок перемещается только по определенной однообразной траектории - окружности, являются одноуровневыми, что предсказывает зону контакта с единоборцем, не позволяют имитировать реальный бой.
Известно устройство для тренировки боксеров, содержащее корпус, выполненный в виде двух параллельных направляющих, взаимодействующих с находящимися внутри них рейками, выполненными с возможностью возвратно-поступательного движения под действием привода. На рейках укреплена консоль, на которой установлены каретка возвратно-поступательного продольного перемещения и каретка возвратно поступательного горизонтального поперечного перемещения, приводящиеся в движение двумя приводами. На каретке поперечного перемещения укреплена мишень, а приводы кареток соединены с устройством управления (см. патент на полезную модель РФ №4689, МПК А63В 69/24, опубл. 16.08.1997 г.).
Недостатки известного устройства: сложность конструкции, мишень перемещается только по определенной однообразная траектории, не позволяет имитировать реальный бой.
Наиболее близким решением по технической сущности к предлагаемой полезной модели является тренажерное устройство для тренировки спортсменов-единоборцев, содержащее подвесной боксерский мешок, прикрепленный к механизму перемещения боксерского мешка и соединенный с системой управления. Механизм перемещения представляет собой шарнирный двухзвенник, выполненный с возможностью вращения в горизонтальной плоскости, в шарнирах которого установлены управляемые привода с датчиками углового положения звеньев. На конце второго звена на упругом стержне прикреплен боксерский мешок со встроенными датчиками, позволяющими определить направление и силу удара. При этом привода, датчики углового положения звеньев, датчики боксерского мешка соединены с системой микропроцессорного управления. Система микропроцессорного управления по сигналу, полученному от датчиков направления и силы удара, при помощи набора программ изменяет траекторию движения боксерского мешка и позволяет реализовывать различные реакции на удары, имитируя движения спарринг-партнеров (см. патент на полезную модель РФ №110652, МПК А63В 69/20, опубл. 27.11.2011 г., Бюл. №33).
Недостатками известного устройства являются: нет сложного перемещения рабочего органа, цель является одноуровневой, что предсказывает зону контакта с единоборцем, не позволяет имитировать реальный бой, слишком массивная конструкция, что увеличивает вероятность травм единоборцев.
Технической задачей полезной модели является разработка и создание тренажерного устройства в виде программного робота с большой достоверностью имитирующих активное поведение противника для парного взаимодействия с тренирующимся, для коррекции психофизических навыков во время взаимодействия с тренажером с большой достоверностью.
Техническим результатом полезной модели является приближение тренировочного процесса к реальному бою, имитация движений партнера, моделирование характерных движений единоборцев, возможность определения силы ударов, возможность разнообразия и управления условиями тренировки.
Указанный технический результат достигается тем, что в тренажерном устройстве для тренировки спортсменов-единоборцев, содержащем корпус, подвесные рабочие элементы, соединенные с механизмом перемещения, систему микропроцессорного управления, управляемые приводы, датчики углового положения звеньев, датчики подвесных рабочих элементов, согласно полезной модели на корпусе расположен трехзвенный манипулятор, на концевых точках которого размещены многоуровневые рабочие элементы, например, мячи, с возможностью создания в процессе тренировки для рабочих элементов целенаправленных циклоидальных траекторий, для чего в памяти системы микропроцессорного управления закодированы циклоидальные кривые в виде двоичных кодов, а в подвесные рабочие элементы вмонтированы датчики с возможностью фиксации касания спортсмена-единоборца в процессе тренировки.
Отличительной особенностью заявляемой полезной модели является наличие нового конструктивного элемента, а именно установка трехзвенного манипулятора, на концевых точках которого размещены многоуровневые рабочие элементы, например мячи, расположенного на корпусе устройства, с возможностью создания в процессе тренировки для мячей целенаправленных циклоидальных траекторий, которые при необходимости могут изменяться. В зависимости от вариации темпа, времени тренировки диапазон воздействия на спортсменов-единоборцев будет очень широк - от мягкого режима до существенных нагрузок. Для получения циклоидальных траекторий в памяти системы микропроцессорного управления закодированы циклоидальные кривые в виде двоичных кодов, которые определяют их воспроизведение, а в рабочие элементы из мячей вмонтированы датчики с возможностью фиксации касания спортсмена-единоборца в процессе тренировки. Отличительные признаки предлагаемой полезной модели обеспечивают возможность управления условиями проведения тренировки, имитируя реальные действия спарринг - партнера с возможностью определения количества касаний и нанесения ударов.
Тренажерное устройство для тренировки спортсменов-единоборцев поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 схематически изображено устройство для тренировки спортсменов-единоборцев,
на фиг. 2 - изображена кинематическая схема перемещения ведущего звена тренажерного устройства,
на фиг. 3 изображены виды траекторий работы рабочих элементов, например мячей, тренажерного устройства.
Тренажерное устройство для тренировки спортсменов-единоборцев содержит (см. фиг. 1 и 2) корпус, выполненный из четырех стоек 1, на котором расположен трехзвенный манипулятор 2, на концевых точках которого размещены многоуровневые рабочие элементы из мячей 3 с возможностью организации их целенаправленных циклоидальных движений. Для осуществления движения данной системы установлен главный двигатель 4, который с помощью шлицевого соединения связан с трехзвенным манипулятором 2. Вспомогательный двигатель 5 установлен с возможностью привода в движение многоуровневой системы рабочих элементов из мячей 3. Подвесные рабочие элементы из мячей 3 установлены с возможностью создания многоуровневой системы и с возможностью перемещения рабочих элементов из мячей 3 по циклоидальным траекториям для имитации движения спарринг-партнеров. Механизм перемещения представляет собой трехзвенный манипулятор 2, установленный с возможностью вращения в горизонтальной плоскости вокруг своей оси. Управление осуществляется оператором с помощью пульта управления 6, который установлен за рабочей зоной тренировки. Система микропроцессорного управления 7 соединена с приводами главного и вспомогательного двигателей 4 и 5, что позволяет настраивать и регулировать темп тренировки, создавать разнообразные траектории перемещения. Система микропроцессорного управления 7 также имеет выход на датчики 8 углового положения звеньев трехзвенного манипулятора 2 и на датчики 9, которые вмонтированы в рабочие элементы из мячей 3, что позволяет контролировать перемещения рабочих элементов из мячей 3, касания и нанесение ударов спортсменов-единоборцев в процессе тренировки. Разные траектории движения для рабочих элементов из мячей 3 задаются заранее исходя из выбранной программы тренировки, задаваемых с пульта управления 6.
1
2
2
1
Кодировка траектории рабочего органа - трехзвенного манипулятора 2 кодируется в виде двоичных кодов, которые заносятся в память микропроцессорной системы управления 7 (см. фиг. 3). Эти коды определяют воспроизведение циклоидальных кривых и влияют на формирование задаваемого параметра N. Параметр N в свою очередь определяет число и форму кривых, возможное количество которых будет зависеть от памяти системы микропроцессорного управления 7. Параметр, ω=const, ω=const, где N - отношение угловых скоростей, вращение ведомого ω и ведущего ω звеньев определяет форму и вид глобальных переносных движений точек подвеса рабочих элементов из мячей 3. Данные о параметре N в закодированном виде заносятся в память системы микропроцессорного управления 7.
Благодаря полезной модели в виде тренажерного устройства с заданными программами тренировки через систему микропроцессорного управления 7 возможны следующие режимы тренировки спортсменов-единоборцев:
- динамическое уклонение от многоуровневой системы мишеней - рабочих элементов из мячей 3 с возможностью фиксирования касаний с тренирующимся,
- одиночные режимы тренировок единоборца в статике, когда система мишеней - рабочих элементов из мячей 3 не активны,
- ударное взаимодействие в динамике, возможность регистрировать количество касаний и ударов спортсмена в системе микропроцессорного управления 7.
Основным модулем в устройстве является несущий трехзвенный манипулятор 2, на концевых точках которого размещены многоуровневые рабочие элементы из мячей 3 с возможностью организации их целенаправленных циклоидальных движений.
Система микропроцессорного управления 7 определяет темп, продолжительность занятия и вид траектории. Траектории в процессе занятия при необходимости могут изменяться, а так же возможны вариации темпа, времени занятия. За счет обратной связи по отображаемой информации диапазон воздействия на спортсменов-единоборцев будет очень широк - от мягкого режима до существенных нагрузок. Для выбора режимов достаточно:
ц
- время цикла Т - возращения рабочего органа - трехзвенного манипулятора 2 в исходную точку,
- вид траектории.
Регулирование темпа движения осуществляется заданием различных скоростей вращения главного и вспомогательного двигателей 4 и 5. Неравномерность движений мишеней - рабочих элементов из мячей 3 можно получать с помощью программ регулированием скорости вспомогательного двигателя 5.
В память системы микропроцессорного управления 7 тренажерного устройства в виде программного робота заносятся двоичные коды этих траекторий (см. фиг.3). Характер этих кривых таков, что при постоянных угловых скоростях вращения привода вспомогательного двигателя 5 может достигаться не равномерность движений, а так же реверс у эпициклоид за счет так называемых точек возврата.
Многоуровневое положение достигается с компоновкой нескольких мишеней - рабочих элементов из мячей 3 на разном уровне.
В основу перемещения спортсмена-единоборца заложен принцип наложения друг на друга круговых движений, на основе их анализа была и разработана заявляемая полезная модель с большой достоверностью имитирующих активное поведение противника для парного взаимодействия с тренирующимся.
1
Тренажерное устройство для тренировки спортсменов-единоборцев работает следующим образом. На пульте управления 6, который расположен за рабочей зоной тренировки, выбирается вид тренировки через параметр N, задается угловая скорость ведущего звена ω (см. фиг. 3) и время цикла. При нанесении ударов по рабочим элементам из мячей 3, с датчиков 9, которые вмонтированы в рабочие элементы из мячей 3, подаются сигналы в микропроцессорную систему управления 7, с помощью которой определяются направление касаний и нанесение ударов и с учетом сигналов от датчиков 8 углового положения звеньев трехзвенного манипулятора 2 программа системы микропроцессорного управления 7 изменяет траекторию движения рабочих элементов из мячей 3, направив сигналы на управляемые привода главного и вспомогательного двигателей 4 и 5.
Тренировка основана на том, что после заданий нужных параметров спортсмен-единоборец будет выполнять различные комплексы упражнений: такие как уклонение от системы рабочих элементов из мячей 3, либо нанося ответные удары, либо проводить комбинированную тренировку, что позволит приблизить тренировочный процесс к реальному бою, имитировать движения спарринг-партнера, моделируя характерные движения спортсменов-единоборцев. Заявляемое тренажерное устройство для тренировки спортсменов-единоборцев обеспечивает возможность управления условиями проведения тренировки, имитируя реальные действия спарринг - партнера с возможностью определения количества касаний и нанесения ударов.
1
1
2
1
1
2
2
1
Циклоидальный закон управления звеньями трехзвенного манипулятора 2 можно представить следующим образом. Перемещение рабочего органа - трехзвенного манипулятора 2 записано в виде уравнений, в которых определяется положение точки захвата по осям х и у в зависимости от углов положения звеньев трехзвенного манипулятора 2, от отношения длины каждого звена и от отношения угловой скорости второго звена к первому (см. фиг. 2). Расчет координат схвата можно представить в виде формул: х=cosϕ+ε cos(ϕ+ϕ); у=sinϕ+ε sin(ϕ+ϕ); где ε - сумма плеч, ϕ=N*ϕ, а параметр N формируется в системе микропроцессорного управления 7.
Преимуществами предлагаемой полезной модели по сравнению с прототипом (см. патент на полезную модель РФ №110652, МПК А63В 69/20, опубл. 27.11.2011 г., Бюл. №33) являются:
- возможность программирования различных траекторий движений трехзвенного манипулятора,
- программирование различной динамики тренировки спортсменов-единоборцев путем задания различных параметров: угловой скорости ведущего звена трехзвенного манипулятора и цикла тренировки,
- приближение тренировочного процесса к реальному бою,
- возможность разнообразия и управления условиями тренировки,
- тренажер может служить для различных типов тренирующихся, как и для подготовленных спортсменов-единоборцев, так и для проведения спортивного досуга.