DE102016006099A1 - Portable sensor module for a portable training monitoring system and portable training monitoring system and method - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein tragbares Sensormodul (100) für ein tragbares System zur Trainingsüberwachung sowie ein tragbares System (200) und Verfahren (300) zur Trainingsüberwachung. Das tragbare Sensormodul (100) umfasst eine Anzahl von zumindest zur Detektion einer Bewegung von Körperteilen eines Trainierenden (T) notwendigen Sensoren (110), eine Energieversorgung (120), eine Kommunikationseinheit (130) und ein Gehäuse (140). Die Energieversorgung (120) umfasst ein System zur lokalen Energiegewinnung (121). Das tragbare System zur Trainingsüberwachung (200) umfasst eine Mehrzahl von zumindest zur Detektion einer Bewegung von Körperteilen eines Trainierenden (T) notwendigen Sensoren (210), wobei je eine Anzahl von Sensoren (210) an mindestens zwei Körperteilen oder auch einem Sportgerät (SG) des Trainierenden (T) anbringbar ist. Das System (200) umfasst zumindest eine mit den Sensoren (210) kommunikativ verbundenen Recheneinheit (220), wobei die Recheneinheit (220) dazu ausgelegt ist, die Ist-Messwerte der Sensoren (210) zu einem Ist-Bewegungsmuster zu korrelieren und das Ist-Bewegungsmuster des Trainierenden (T) mit einem Soll-Bewegungsmuster zu vergleichen. Das System (200) umfasst zumindest eine mit der Recheneinheit (220) kommunikativ verbundenen Ausgabeeinheit (230). Die Recheneinheit (220) verfügt über zumindest eine Datenschnittstelle (221), die dazu ausgelegt ist, zumindest Körpermerkmale und Sportart des Trainierenden (T) einzulesen und dazu passende Soll-Bewegungsmuster aus einer Datenbank abzurufen. Außerdem ist die Ausgabeeinheit (230) des Systems zur Ausgabe eines optischen und/oder akustischen Signals in Echtzeit bei Abweichungen zwischen Ist-Bewegungsmuster und Soll-Bewegungsmuster ausgelegt.The invention relates to a portable sensor module (100) for a portable training monitoring system and to a portable system (200) and training monitoring method (300). The portable sensor module (100) comprises a number of sensors (110) necessary at least for detecting a movement of body parts of a trainee (T), a power supply (120), a communication unit (130) and a housing (140). The power supply (120) includes a local power generation system (121). The portable training monitoring system (200) comprises a plurality of sensors (210) necessary at least for detecting a movement of body parts of a person exercising (T), wherein a respective number of sensors (210) are applied to at least two body parts or also to a sports device (SG). of the exerciser (T) is attachable. The system (200) comprises at least one computing unit (220) communicatively connected to the sensors (210), wherein the arithmetic unit (220) is designed to correlate the actual measured values of the sensors (210) to an actual movement pattern and the actual Movement pattern of the exerciser (T) with a target movement pattern to compare. The system (200) comprises at least one output unit (230) communicatively connected to the arithmetic unit (220). The arithmetic unit (220) has at least one data interface (221) which is designed to read in at least body characteristics and sport of the exerciser (T) and to retrieve matching desired movement patterns from a database. In addition, the output unit (230) of the system for outputting an optical and / or acoustic signal is designed in real time for deviations between the actual movement pattern and the target movement pattern.
Description
Die Erfindung betrifft ein tragbares Sensormodul für ein tragbares System zur Trainingsüberwachung. Die Erfindung betrifft ferner ein tragbares System zur Trainingsüberwachung. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Trainingsüberwachung.The invention relates to a portable sensor module for a portable system for training monitoring. The invention further relates to a portable training monitoring system. Moreover, the invention relates to a method for training monitoring.
Etwa 19 Millionen Deutsche betreiben regelmäßig Laufsport. Davon betreiben 73% den Sport selbstorganisiert, d. h. sie trainieren in der Regel nicht in einem Verein, einer Laufgruppe oder unter Anleitung eines Trainers. 17% der männlichen Sportler laufen mit dem Ziel, an Wettkämpfen teilzunehmen und absolvieren damit auch entsprechend leistungsorientierte Trainingsumfänge. Für 72% der Läuferinnen und Läufer steht jedoch der Aspekt Gesundheit und Fitness im Vordergrund.About 19 million Germans regularly run. Of these, 73% are self-organized sports, d. H. As a rule, they do not train in a club, a running group or under the guidance of a trainer. 17% of male athletes run with the aim of participating in competitions and thus also complete corresponding performance-oriented training scopes. For 72% of the runners, however, the aspect of health and fitness is in the foreground.
Vor allem bei Ausdauerläufern kommt es durch hohe Trainingsumfänge und die sportartspezifische Belastungen auf das Muskel-Skelett-System zu Verletzungen, die sich häufig chronisch manifestieren. In der Literatur werden diverse Verletzungen beschrieben, wie z. B. patellofemurales Bandsyndrom („vorderer Knieschmerz), ilio-tibiales Bandsyndrom („Runner's Knee”) oder mediotibiales Stress-Syndrom („Schienbeinkantensyndrom”). Dabei konnten Zusammenhänge zwischen biomechanischen Parametern und dem Auftreten von Laufverletzungen identifiziert werden.Especially in endurance runners high levels of training and sports-specific stress on the musculoskeletal system lead to injuries that often manifest chronically. In the literature various injuries are described, such. Patellofemoral ligament syndrome ("front knee pain"), ilio-tibial band syndrome ("Runner's Knee") or mediotibial stress syndrome ("tibial nerve syndrome"). It was possible to identify relationships between biomechanical parameters and the occurrence of walking injuries.
Die kinematische Kette der Beinbewegung beim Laufen hat zur Folge, dass Bewegungen der unterschiedlichen Gelenke miteinander gekoppelt sind. Damit können durch das Erfassen bestimmter Parameter (z. B. Tibia-Innenrotation) Aussagen über weitere Gelenkbewegungen gemacht werden (z. B. Pronation/Eversion des Fußes), ohne diese direkt zu erfassen.The kinematic chain of leg movement while running has the consequence that movements of the different joints are coupled together. Thus, by detecting certain parameters (eg internal tibial rotation), statements about further joint movements can be made (eg pronation / eversion of the foot) without directly detecting them.
Unter professioneller Anleitung können ungünstige Stellungen des Bewegungsapparats erkannt und korrigiert werden. Wie anfangs beschrieben, üben aber 73% der Sportler das Laufen ohne Trainer aus mit der Folge, dass sich durch langfristige Fehlbelastungen eine hohe Verletzungsanfälligkeit ergibt. Ein wichtiges Problem der Sportbewegungsanalyse ist die Schwierigkeit, aus kurzeitigen oder einzelnen Bewegungsdaten eine Anleitung für den Sportler zur Verbesserung der Leistung und Schonung der Gelenke abzuleiten. Meist kann der Sportler anhand der Messwerte erst im Nachhinein seine Bewegung analysieren und mögliche Rückschlüsse ziehen. Der Erfolg der Maßnahmen kann wiederum nur in weiteren späteren Analysen überprüft werden. Eine automatische kontinuierlich Auswertung während der Messung würde ein direktes Feedback und somit einen deutlich schnelleren und sichereren Erfolg zur Verbesserung des Bewegungsverhaltens ermöglichen.Under professional guidance unfavorable positions of the musculoskeletal system can be detected and corrected. As described above, however, 73% of athletes practice running without a trainer, with the result that long-term stress exposures result in a high risk of injury. An important problem of sports movement analysis is the difficulty to derive from exercise or individual movement data a guide for the athlete to improve the performance and protection of the joints. In most cases the athlete can analyze his movement based on the measured values and draw possible conclusions. Again, the success of the measures can only be verified in further later analyzes. An automatic continuous evaluation during the measurement would allow a direct feedback and thus a much faster and safer success to improve the movement behavior.
Aus der Film- und Spieleindustrie sind technische Systeme bekannt, mit denen sich der Bewegungsablauf einer Person erfassen lässt. Diese Systeme sind aber in der Regel nicht vollständig tragbar, sodass Sportler damit nicht ihren normalen Bewegungsablauf zum Beispiel über eine längere Laufstrecke in Echtzeit analysieren können. Außerdem geben diese Systeme dem Sportler keine Korrekturvorschläge für seinen Bewegungsablauf wie ein Trainer und sind für Breitensportler unerschwinglich teuer.From the film and games industry technical systems are known with which the movement of a person can be detected. However, these systems are usually not fully portable, so athletes can not analyze their normal movement, for example over a longer distance in real time. In addition, these systems give the athlete no correction suggestions for his movement like a coach and are prohibitively expensive for recreational athletes.
Die US-amerikanische Druckschrift
Die US-amerikanische Druckschrift
Die europäische Druckschrift
Die Druckschrift
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Aus dem dargestellten Stand der Technik ergibt sich die Aufgabe, ein Sensormodul zu schaffen, mit dem das charakteristische Bewegungsmuster eines Trainierenden im normalen Training in Echtzeit aufgenommen werden kann. Diese Aufgabe wird durch ein Sensormodul gemäß Anspruch 1 gelöst.From the illustrated prior art, the object is to provide a sensor module with which the characteristic movement pattern of a trainee in normal training can be recorded in real time. This object is achieved by a sensor module according to claim 1.
Eine weitere Aufgabe ist es, ein System zur Trainingsüberwachung zu schaffen, mit dem Abweichungen eines Trainierenden von seinem Soll-Bewegungsmuster im normalen Training erkannt und dem Trainierenden in Echtzeit vermittelt werden können. Diese Aufgabe wird durch ein System zur Trainingsüberwachung gemäß Anspruch 10 gelöst.Another object is to provide a system for monitoring training, with which deviations of a trainee from his target movement pattern can be detected during normal training and the trainees in real time can be taught. This object is achieved by a training monitoring system according to claim 10.
Außerdem ergibt sich die Aufgabe, ein Verfahren zur Trainingsüberwachung zu schaffen, mit der ein Trainierender, insbesondere ein Breitensportler, selbstständig seinen Bewegungsablauf im normalen Training überwachen und korrigieren kann, um Fehlbelastungen und daraus resultierende Verletzungen oder chronische Beschwerden zu verhindern. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Trainingsüberwachung nach Anspruch 16 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.In addition, the task arises to provide a method for training monitoring, with a trainee, especially a recreational athlete, independently monitor his movement in normal training and can correct to prevent incorrect workload and resulting injuries or chronic discomfort. This object is achieved by a method for training monitoring according to claim 16. Advantageous embodiments emerge from the subclaims.
Training im Sinne der Erfindung umfasst die Einübung und Ausführung beliebiger körperlicher Bewegungsfolgen durch einen Trainierenden, beispielsweise im Leistungssport oder im Freizeitsport, oder auch im Rahmen von Krankengymnastik oder Rehabilitation. Ein Trainierender im Sinne der Erfindung kann ein Mensch oder auch ein Tier, beispielsweise ein Dressurpferd, Sprungpferd, Rennpferd, Rennkamel oder Rennhund sein.Training within the meaning of the invention comprises exercising and executing any physical movement sequences by a trainee, for example in competitive sports or recreational sports, or also in the context of physiotherapy or rehabilitation. A trainer within the meaning of the invention may be a human or even an animal, for example a dressage horse, jumping horse, racehorse, racing camel or racing dog.
Ein erfindungsgemäßes tragbares Sensormodul für ein tragbares System zur Trainingsüberwachung umfasst eine Anzahl von zumindest zur Detektion einer Bewegung von Körperteilen eines Trainierenden notwendigen Sensoren, eine Energieversorgung, wenigstens eine Kommunikationseinheit zur Kommunikation mit dem System zur Trainingsüberwachung und ein Gehäuse zur Aufnahme der Sensoren, der Energieversorgung und der wenigstens einen Kommunikationseinheit.A portable sensor module for a portable training monitoring system according to the invention comprises a number of sensors necessary for detecting movement of body parts of a trainee, a power supply, at least one communication unit for communicating with the training monitoring system and a housing for receiving the sensors, the power supply and the at least one communication unit.
Ein Sensor kann ein Bewegungssensor wie beispielsweise ein Beschleunigungssensor oder ein Drehratensensor sein. Welche Sensoren und zu erhebenden Messwerte notwendig sind, hängt sowohl von dem Bewegungsablauf und der Sportart, die überwacht werden sollen, als auch von dem Körperteil, an dem das Sensormodul angebracht werden soll. ab. So bewegen sich beispielsweise die Beine eines Radfahrers durch die Fixierung am Fahrrad in jeweils einer Ebene, sodass ihre Bewegung mit 2D-Bewegungssensoren überwacht werden kann. Im Gegensatz dazu sind die Beinbewegungen eines Tänzers nur anatomisch beschränkt, sodass zu ihrer Überwachung 3D-Bewegungssensoren notwendig sind.A sensor may be a motion sensor such as an acceleration sensor or a yaw rate sensor. Which sensors and measured values are required depends on both the movement and the sport to be monitored, as well as on the part of the body to which the sensor module is to be attached. from. For example, the legs of a cyclist move through the fixation on the bike in one plane, so that their movement can be monitored with 2D motion sensors. In contrast, a dancer's leg movements are anatomically limited, requiring 3D motion sensors to monitor them.
Die Energieversorgung kann zum Beispiel eine Batterie oder ein Akkumulator mit einer Lademöglichkeit sein. Das Gehäuse kann beispielsweise als Formgussteil ausgestaltet sein, wodurch das Sensormodul mit beliebiger Formgebung und gegebenenfalls elastischen Materialien auf kostengünstige Weise, insbesondere dicht, umschlossen werden kann.The power supply may be, for example, a battery or a rechargeable battery with a charging option. The housing may for example be designed as a molded part, whereby the sensor module with arbitrary shape and optionally elastic materials in a cost effective manner, in particular tight, can be enclosed.
Das Sensormodul ist zum Beispiel über Klettbänder oder integriert in der Kleidung an einem Körperteil des Trainierenden anbringbar und so klein und leicht und/oder in einer ergonomischen Form ausgestaltet, dass es den Trainierenden in seiner Bewegung nicht behindert. Ein Sensormodul vom Format einer Armbanduhr, also mit einer Dicke von wenigen Millimetern, einer Grundfläche von einigen Quadratzentimetern und einer Masse von etwa einhundert Gramm, wäre beispielsweise in den meisten Fällen nicht behindernd. Im Fall eines flexiblen Sensormoduls würde dies auch für größere Grundflächen gelten. Die konkrete Ausgestaltung hängt von dem Körperteil, der das Sensormodul trägt, und der ausgeübten Sportart ab.The sensor module can be attached to a body part of the exerciser via Velcro straps or integrated in the clothing, for example, and is so small and light and / or designed in an ergonomic form that it does not hinder the trainee in his movement. A sensor module in the format of a wristwatch, that is, with a thickness of a few millimeters, a footprint of a few square centimeters and a mass of about one hundred grams, would for example not be obstructive in most cases. In the case of a flexible sensor module, this would also apply to larger base areas. The specific embodiment depends on the body part carrying the sensor module and the sport being practiced.
Die Energieversorgung des Sensormoduls umfasst ein System zur lokalen Energiegewinnung, beispielsweise ein Photovoltaikmodul. Ein System zur lokalen Energiegewinnung bringt den Vorteil, dass kein externer Anschluss zur Energieversorgung oder austauschbarer Energiespeicher notwendig ist. Beides sind Schwachstellen für die mechanische Stabilität und Dichtheit des Gehäuses und Beschränkungen im Aufbau der Sensormodule, die durch die lokale Energiegewinnung vermieden werden. Außerdem muss sich der Nutzer im Betrieb weder um den Ladezustand eines Energiespeichers kümmern noch den Energiespeicher regelmäßig nachladen oder austauschen oder Behinderungen durch Energieversorgungsleitungen in Kauf nehmen.The power supply of the sensor module comprises a system for local energy production, for example a photovoltaic module. A system for local energy production has the advantage that no external connection to the power supply or replaceable energy storage is necessary. Both are weaknesses for the mechanical stability and tightness of the housing and limitations in the design of the sensor modules, which are avoided by the local energy production. In addition, the user does not have to worry about the state of charge of an energy storage device or regularly recharge or replace the energy storage device or incur obstructions due to energy supply lines.
Wenigstens ein Sensor eines Sensormoduls kann einen Mikroprozessor, der zur Berechnung abgeleiteter Messwerte aus den Sensormesswerten, beispielsweise zur Datenfilterung und/oder zur Eliminierung von Artefakten aus Relativbewegungen zwischen einem Körperteil oder Sportgerät des Trainierenden und dem daran angebrachten Sensormodul, ausgelegt ist, und/oder einen Datenspeicher, beispielsweise einen nicht-flüchtigen Datenspeicher, insbesondere einen Flash-Speicher, umfassen.At least one sensor of a sensor module may be a microprocessor, which is designed to calculate derived measurements from the sensor readings, for example for data filtering and / or elimination of artifacts from relative movements between a body part or sports equipment of the exerciser and the sensor module mounted thereon, and / or Data storage, for example, a non-volatile data storage, in particular a flash memory include.
Der Mikroprozessor bringt den Vorteil, dass durch die Filterung die Menge der Daten reduziert und ihre Qualität verbessert werden kann. Dadurch müssen geringere Datenmengen gespeichert und/oder übertragen werden, sodass der Datenspeicher und die Kommunikationseinheit geringer dimensioniert werden können und somit kleiner, leichter und kostengünstiger sind. Außerdem wird für Speicherung und Übertragung weniger Energie benötigt, sodass auch die Energieversorgung kleiner, leichter und kostengünstiger wird, und es einfacher wird, die Energieversorgung ausschließlich durch lokale Energiegewinnung sicherzustellen.The advantage of the microprocessor is that filtering can reduce the amount of data and improve its quality. As a result, smaller amounts of data must be stored and / or transmitted, so that the data memory and the communication unit can be dimensioned smaller and thus smaller, lighter and cheaper. In addition, less energy is needed for storage and transmission, which also makes the power supply smaller, lighter, and less expensive, and makes it easier to ensure power supply through local power generation alone.
Der Datenspeicher erlaubt es, Messdaten oder abgeleitete Messwerte zu sammeln und paketweise an das System zur Trainingsüberwachung zu übermitteln. Dadurch können zum Beispiel Übertragungsfehler vermieden werden, indem bei Verbindungsproblemen mehrfach die gleichen Daten übermittelt und verglichen werden. Ein Flash-Speicher stellt eine besonders energieeffiziente und kostengünstige Ausführung eines solchen nicht flüchtigen Datenspeichers dar.The data memory makes it possible to collect measured data or derived measured values and transmit them packet by packet to the training monitoring system. In this way, for example, transmission errors can be avoided by repeatedly transmitting and comparing the same data in the case of connection problems. A flash memory is a particularly energy-efficient and cost-effective embodiment of such a non-volatile data memory.
Wenigstens ein Sensor eines Sensormoduls kann ein Bewegungssensor, beispielsweise ein Beschleunigungssensor und/oder Drehratensensor, insbesondere ein Gyroskop, sein, und weiterhin kann wenigstens ein Sensor ein Hilfssensor, insbesondere ein Empfänger zur satellitengestützten Positionsbestimmung, Magnetfeldsensor, Drucksensor, Kraftsensor, Feuchtigkeitssensor, Temperatursensor, Pulsmesser und/oder Höhenmesser sein. Die Orientierung und Position eines Körperteils kann beispielsweise durch die zeitliche Integration der Drehrate und zweifache zeitliche Integration der Beschleunigung eines an dem Körperteil fixierten Sensormoduls bestimmt werden. Die dabei notwendigen Randbedingungen können aus anatomischen oder sportartbedingten Beschränkungen des Bewegungsablaufs oder aus den Messwerten von Hilfssensoren wie beispielsweise Magnetfeldsensoren zur Orientierungsbestimmung im Erdmagnetfeld oder Drucksensoren zur Kontrolle eines Kontakts beispielsweise zwischen Läuferfuß und Boden ermittelt und regelmäßig überprüft werden. Weitere Hilfssensoren können für die Trainingsanalyse nützliche Metadaten über den Trainingsverlauf aufnehmen. So können beispielsweise mit einem Pulsmesser der Anstrengungsverlauf des Trainierenden oder mit einem Höhenmesser das Höhenprofil der Trainingsstrecke ermittelt werden.At least one sensor of a sensor module can be a motion sensor, for example an acceleration sensor and / or rotation rate sensor, in particular a gyroscope, and furthermore at least one sensor can be an auxiliary sensor, in particular a receiver for satellite-based position determination, magnetic field sensor, pressure sensor, force sensor, moisture sensor, temperature sensor, heart rate monitor and / or altimeter. The orientation and position of a body part can be determined, for example, by the temporal integration of the rate of rotation and twice the temporal integration of the acceleration of a sensor module fixed to the body part. The necessary boundary conditions can be determined from anatomical or sport-related restrictions of the movement sequence or from the measured values of auxiliary sensors such as magnetic field sensors for orientation determination in geomagnetic field or pressure sensors for controlling a contact, for example between runners foot and ground and regularly checked. Other auxiliary sensors can record useful metadata about the training history for the training analysis. Thus, for example, the height profile of the training track can be determined with a heart rate monitor of the course of exercise of the exerciser or with an altimeter.
Das System zur lokalen Energiegewinnung eines Sensormoduls kann beispielsweise zur Umwandlung mechanischer Energie, thermischer Energie, der Wirkung magnetischer Induktion und/oder elektromagnetischer Strahlung in elektrische Energie ausgelegt sein. Mechanische Energie kann beispielsweise durch Piezo-Elemente, elektromagnetische Strahlung durch Photovoltaik-Zellen genutzt werden. Um Ungleichgewichte zwischen Energiegewinnung und Energieverbrauch auszugleichen, kann die Energieversorgung einen Energiespeicher, beispielsweise einen Akkumulator und/oder einen Kondensator enthalten.The system for local energy production of a sensor module can be designed, for example, for converting mechanical energy, thermal energy, the effect of magnetic induction and / or electromagnetic radiation into electrical energy. Mechanical energy can be used for example by piezo elements, electromagnetic radiation by photovoltaic cells. In order to compensate for imbalances between energy production and energy consumption, the energy supply can contain an energy store, for example an accumulator and / or a capacitor.
Die Energieversorgung eines Sensormoduls kann ein Regelelement zum bewegungsabhängigen automatischen Einschalten und/oder Ausschalten, zum Aktivieren und/oder Deaktivieren eines Energiesparmodus und/oder zur automatischen Anpassung der Abtastrate und/oder der Übertragungsrate des Sensormoduls und/oder einen manuellen Ein-/Ausschalter umfassen. Diese Ausgestaltungen haben den Vorteil, dass sie die Energieeffizienz des Sensormoduls steigern können, sodass die Energieversorgung klein, leicht und kostengünstig dimensioniert werden kann. Bezüglich der Abtastrate ist beispielsweise eine hohe Abtastrate für einmalig ausgeführte Bewegungen notwendig, wohingegen die Abtastrate bei zyklischen Bewegungen reduziert werden kann.The power supply of a sensor module may be a control element for the movement-dependent automatic switching on and / or off, for activating and / or deactivating a power saving mode and / or for automatically adjusting the sampling rate and / or the transmission rate of the sensor module and / or include a manual on / off switch. These embodiments have the advantage that they can increase the energy efficiency of the sensor module, so that the power supply can be small, lightweight and inexpensive dimensioned. With regard to the sampling rate, for example, a high sampling rate for one-off movements is necessary, whereas the sampling rate for cyclic movements can be reduced.
Die Kommunikationseinheit eines Sensormoduls kann für drahtlose Kommunikationsstandards, beispielsweise Bluetooth, Bluetooth Low Energy und/oder WLAN, ausgelegt sein. Sie kann ferner eine Antenne umfassen. Das Sensormodul kann vorteilhafterweise ein Mittel zur Abschirmung von Antenne und Sensoren gegeneinander umfassen. Das Mittel zur Abschirmung kann beispielsweise eine Metallfolie zwischen Antenne und Sensoren sein. Der Vorteil drahtloser Kommunikation liegt in der Vermeidung einer aufwändigen und fehleranfälligen Verdrahtung zwischen Sensormodul und System zur Trainingsüberwachung, die außerdem die Bewegungsfreiheit des Trainierenden einschränken könnte. Durch die Verwendung bekannter Kommunikationsstandards können kostengünstige und gut charakterisierte Standardkomponenten zur Realisierung der Kommunikationseinheit eingesetzt werden. Das Mittel zur Abschirmung kann störende Interferenzen zwischen Antenne und Sensoren und daraus entstehende Fehler bei der Datenerfassung und/oder Messwertübermittlung verhindern.The communication unit of a sensor module can be designed for wireless communication standards, for example Bluetooth, Bluetooth low energy and / or WLAN. It may further comprise an antenna. The sensor module may advantageously comprise means for shielding the antenna and sensors from each other. The shielding means may for example be a metal foil between the antenna and sensors. The advantage of wireless communication is the avoidance of complex and error-prone wiring between the sensor module and the training monitoring system, which could also restrict the exerciser's freedom of movement. By using known communication standards, inexpensive and well-characterized standard components can be used to implement the communication unit. The means for shielding may prevent interfering interference between antenna and sensors and resulting errors in data acquisition and / or measurement transmission.
Das Gehäuse eines Sensormoduls kann spritzwassergeschützt, wasserdicht, waschbar und/oder maschinenwaschbar ausgestaltet sein. Hierdurch wird zum einen gewährleistet, dass das Sensormodul bei Freiluft- oder Wassersportarten nicht durch Kontakt mit Wasser und/oder anderen Flüssigkeiten beschädigt wird. Waschbarkeit erlaubt es darüber hinaus, Sensormodule in Kleidungsstücke zu integrieren, die mitsamt der Sensormodule gewaschen werden können.The housing of a sensor module can be splash-proof, waterproof, washable and / or machine-washable. This ensures on the one hand that the sensor module is not damaged in outdoor or water sports by contact with water and / or other liquids. Washability also makes it possible to integrate sensor modules into garments that can be washed together with the sensor modules.
Das Gehäuse eines Sensormoduls kann wenigstens einen zur Datenkommunikation und/oder zur Speisung der Energieversorgung ausgelegten Anschluss, beispielsweise einen USB-Anschluss, insbesondere einen Mikro-USB-Anschluss umfassen.The housing of a sensor module can comprise at least one connection designed for data communication and / or for supplying the power supply, for example a USB connection, in particular a micro USB connection.
Das Gehäuse des Sensormoduls kann ein Befestigungssystem zur Anbringung des Sensormoduls an einem Körperteil und/oder Sportgerät des Trainierenden umfassen. Bevorzugt ist das Befestigungssystem in Form zumindest einer Saugverbindung, Klebeverbindung, eines Gummibandes, Klettbandes, Neoprenbandes, Ösensystems und/oder Druckknopfsystems ausgeführt. Ein solches Befestigungssystem hat den Vorteil, dass Relativbewegungen zwischen einem Körperteil oder Sportgerät des Trainierenden und dem daran angebrachten Sensormodul und daraus resultierende Artefakte in den Messwerten vermieden werden, was die Auswertung der Messwerte vereinfacht. Das Sensormodul könnte auch in der Kleidung des Trainierenden beispielsweise durch Vernähung, durch ein Druckknopfsystem, durch eine Klettverbindung und/oder in Taschen integriert werden. Ein Druckknopfsystem sollte gegen Verdrehung mindestens zwei nebeneinander liegende Anschlüsse am Sensormodul aufweisen. Ein Druckknopfsystem könnte neben einer Befestigung auch eine lösbare Verbindung zu einer externen Energieversorgung darstellen.The housing of the sensor module may include a mounting system for attaching the sensor module to a body part and / or sports equipment of the exerciser. Preferably, the fastening system is designed in the form of at least one suction connection, adhesive connection, a rubber band, Velcro tape, Neoprene band, Ösensystems and / or push button system. Such a fastening system has the advantage that relative movements between a body part or sports equipment of the exerciser and the sensor module attached thereto and resulting artefacts in the measured values are avoided, which simplifies the evaluation of the measured values. The sensor module could also be integrated in the clothing of the exerciser, for example by sewing, by a push button system, by a Velcro connection and / or in pockets. A push-button system should have at least two juxtaposed ports on the sensor module against rotation. A push-button system could also be a releasable connection to an external power supply in addition to an attachment.
Das Gehäuse des Sensormoduls kann wenigstens eine Anzeigeeinheit, insbesondere eine LED-Anzeige, aufweisen, die zur Anzeige des Betriebszustands des Sensormoduls ausgelegt ist. Eine solche Anzeige hat den Vorteil, dass der Trainierende auf einen Blick mögliche Funktionsstörungen des Sensormoduls erkennen kann.The housing of the sensor module can have at least one display unit, in particular an LED display, which is designed to display the operating state of the sensor module. Such a display has the advantage that the exerciser can recognize at a glance possible malfunction of the sensor module.
Außerdem kann das Gehäuse als Formgussteil ausgeführt und/oder zumindest abschnittsweise flexibel sein. Die Ausführung als Formgussteil erlaubt eine einfache und kostengünstige Einkapselung des Sensormoduls. Ein zumindest abschnittsweise flexibles Gehäuse hat den Vorteil, dass es weniger bruchanfällig und für den Bewegungsablauf des Trainierenden weniger hinderlich ist als ein starres Gehäuse.In addition, the housing can be designed as a molded part and / or at least partially flexible. The design as a molded part allows a simple and inexpensive encapsulation of the sensor module. An at least partially flexible housing has the advantage that it is less prone to breakage and less hindering the movement of the trainee as a rigid housing.
Das Sensormodul kann insbesondere vollintegriert aufgebaut sein. Vollintegriert im Sinne der Erfindung bedeutet, dass alle elektronischen Komponenten fest auf einer Platine verbaut sind. Alternativ kann das Sensormodul auch so aufgebaut ist, das einzelne Komponenten modular, insbesondere lösbar, miteinander verbindbar sind. Der vollintegrierte Aufbau hat den Vorteil einer sehr hohen Reproduzierbarkeit und Miniaturisierbarkeit bei der Herstellung. Der modulare Aufbau hat dagegen den Vorteil, dass je nach Sportart und Körperteil auf einfache Weise genau die notwendigen Komponenten in einem Sensormodul eingebaut werden können. Auf diese Weise kann aus einer begrenzten Anzahl standardisierter und somit preisgünstiger Komponenten für jede Anwendung das optimale Sensormodul aufgebaut werden.The sensor module can be constructed in particular fully integrated. Fully integrated in the sense of the invention means that all electronic components are firmly installed on a circuit board. Alternatively, the sensor module is also constructed so that individual components are modular, in particular releasably connected to each other. The fully integrated structure has the advantage of a very high reproducibility and miniaturization during production. The modular design, on the other hand, has the advantage that, depending on the type of sport and the body part, precisely the necessary components can be installed in a sensor module in a simple manner. In this way, from a limited number of standardized and thus inexpensive components for each application, the optimal sensor module can be constructed.
Ein erfindungsgemäßes tragbares System zur Trainingsüberwachung umfasst zumindest eine Mehrzahl von zumindest zur Detektion einer Bewegung von Körperteilen eines Trainierenden notwendigen Sensoren, wobei je eine Anzahl von Sensoren an mindestens zwei Körperteilen oder an mindestens zwei Körperteilen und mindestens einem Sportgerät eines Trainierenden anbringbar ist. Das System umfasst zumindest eine mit den Sensoren kommunikativ verbundenen Recheneinheit, wobei die Recheneinheit dazu ausgelegt ist, die Ist-Messwerte der Sensoren zu einem Ist-Bewegungsmuster zu korrelieren und das Ist-Bewegungsmuster des Trainierenden mit einem Soll-Bewegungsmuster zu vergleichen. Das System umfasst zumindest eine mit der Recheneinheit kommunikativ verbundenen Ausgabeeinheit.A portable monitoring system according to the invention comprises at least a plurality of sensors necessary at least for detecting a movement of body parts of a trainee, wherein a number of sensors can be attached to at least two body parts or to at least two body parts and at least one sports device of a trainee. The system includes at least one communicatively with the sensors connected computing unit, wherein the arithmetic unit is adapted to correlate the actual measured values of the sensors to an actual movement pattern and to compare the actual movement pattern of the trainee with a target movement pattern. The system comprises at least one output unit communicatively connected to the arithmetic unit.
Die Recheneinheit verfügt über zumindest eine Datenschnittstelle, die dazu ausgelegt ist, zumindest Körpermerkmale und Sportart des Trainierenden einzulesen und dazu passende Soll-Bewegungsmuster aus einer Datenbank in den Speicher der Recheneinheit abzurufen. Außerdem ist die Ausgabeeinheit des Systems zur Ausgabe eines zumindest optischen und/oder akustischen Signals in Echtzeit bei Abweichungen zwischen Ist-Bewegungsmuster und Soll-Bewegungsmuster an den Trainierenden zur Korrektur seines Bewegungsablaufs ausgelegt. Der Vorteil der Datenschnittstelle liegt darin, dass sie es dem Trainierenden erlaubt, selbstständig ohne einen Trainer ein für den Trainierenden und seine Sportart passendes Soll-Bewegungsmuster zu erhalten. Der Vorteil einer erfindungsgemäßen Ausgabeeinheit liegt darin, dass der Trainierende in Echtzeit, das heißt in einer kürzeren Zeit als einem sportarttypischen Bewegungszyklus, umfassende Informationen zur Korrektur seines Bewegungsablaufs erhält.The arithmetic unit has at least one data interface which is designed to read in at least body characteristics and sport of the exerciser and to retrieve suitable target movement patterns from a database into the memory of the arithmetic unit. In addition, the output unit of the system for outputting an at least optical and / or acoustic signal is designed in real time for deviations between actual movement pattern and target movement pattern to the trainees for correcting his movement. The advantage of the data interface is that it allows the trainee to independently obtain a target movement pattern suitable for the trainee and his sport without a trainer. The advantage of an output unit according to the invention is that the trainee receives comprehensive information in real time, that is to say in a shorter time than a typical movement cycle, in order to correct his movement sequence.
Wenigstens ein Sensor des Systems kann ein Bewegungssensor, insbesondere ein Beschleunigungssensor und/oder Drehratensensor, beispielsweise ein Gyroskop, sein, und insbesondere kann wenigstens ein Sensor ein Hilfssensor, beispielsweise ein Empfänger zur satellitengestützten Positionsbestimmung, Magnetfeldsensor, Drucksensor, Kraftsensor, Feuchtigkeitssensor, Temperatursensor, Pulsmesser und/oder Höhenmesser sein. Die Orientierung und Position eines Körperteils kann beispielsweise durch die zeitliche Integration der Drehrate und zweifache zeitliche Integration der Beschleunigung an dem Körperteil fixierter Sensoren bestimmt werden. Die dabei notwendigen Randbedingungen können aus anatomischen oder sportartbedingten Beschränkungen des Bewegungsablaufs oder aus den Messwerten von Hilfssensoren wie beispielsweise Magnetfeldsensoren zur Orientierungsbestimmung im Erdmagnetfeld oder Drucksensoren zur Kontrolle eines Kontakts beispielsweise zwischen Läuferfuß und Boden ermittelt und regelmäßig überprüft werden. Weitere Hilfssensoren können für die Trainingsanalyse nützliche Metadaten über den Trainingsverlauf aufnehmen. So können beispielsweise mit einem Pulsmesser der Anstrengungsverlauf des Trainierenden oder mit einem Höhenmesser das Höhenprofil der Trainingsstrecke ermittelt werden.At least one sensor of the system may be a motion sensor, in particular an acceleration sensor and / or yaw rate sensor, for example a gyroscope, and in particular at least one sensor may be an auxiliary sensor, for example a satellite-based position sensor, magnetic field sensor, pressure sensor, force sensor, humidity sensor, temperature sensor, heart rate monitor and / or altimeter. The orientation and position of a body part can be determined, for example, by the temporal integration of the rate of rotation and twice the temporal integration of the acceleration on the body part of fixed sensors. The necessary boundary conditions can be determined from anatomical or sport-related restrictions of the movement sequence or from the measured values of auxiliary sensors such as magnetic field sensors for orientation determination in geomagnetic field or pressure sensors for controlling a contact, for example between runners foot and ground and regularly checked. Other auxiliary sensors can record useful metadata about the training history for the training analysis. Thus, for example, the height profile of the training track can be determined with a heart rate monitor of the course of exercise of the exerciser or with an altimeter.
Wenigstens ein Sensor des Systems kann einen Mikroprozessor, der zur Berechnung abgeleiteter Messwerte aus den Sensormesswerten, beispielsweise zur Datenfilterung und/oder zur Eliminierung von Artefakten aus Relativbewegungen zwischen einem Körperteil oder Sportgerät des Trainierenden und dem daran angebrachten Sensormodul, ausgelegt ist, und/oder einen Datenspeicher, beispielsweise einen nicht-flüchtigen Datenspeicher, insbesondere einen Flash-Speicher, umfassen.At least one sensor of the system may include a microprocessor configured to calculate derived measurements from the sensor readings, for example, for data filtering and / or elimination of artifacts from relative movement between a body part or sports equipment of the exerciser and the sensor module mounted thereon Data storage, for example, a non-volatile data storage, in particular a flash memory include.
Der Mikroprozessor bringt den Vorteil, dass durch die Filterung die Menge der Daten reduziert und ihre Qualität verbessert werden kann. Dadurch müssen geringere Datenmengen gespeichert und/oder übertragen werden, sodass der Datenspeicher und die kommunikative Verbindung zur Recheneinheit geringer dimensioniert werden können und somit kleiner, leichter und kostengünstiger sind. Außerdem wird für Speicherung und Übertragung weniger Energie benötigt, sodass auch die Energieversorgung kleiner, leichter und kostengünstiger wird. Der Datenspeicher erlaubt es, Messwerte oder abgeleitete Messwerte zu sammeln und paketweise an die Recheneinheit zu übermitteln. Dadurch können zum Beispiel Übertragungsfehler vermieden werden, indem bei Verbindungsproblemen mehrfach die gleichen Daten übermittelt und verglichen werden. Ein Flash-Speicher stellt eine besonders energieeffiziente und kostengünstige Ausführung eines solchen nicht flüchtigen Datenspeichers dar.The advantage of the microprocessor is that filtering can reduce the amount of data and improve its quality. As a result, smaller amounts of data must be stored and / or transmitted, so that the data memory and the communicative connection to the arithmetic unit can be dimensioned smaller and thus smaller, lighter and less expensive. In addition, less energy is needed for storage and transmission, so that the power supply is smaller, lighter and cheaper. The data memory makes it possible to collect measured values or derived measured values and transmit them packet by packet to the arithmetic unit. In this way, for example, transmission errors can be avoided by repeatedly transmitting and comparing the same data in the case of connection problems. A flash memory is a particularly energy-efficient and cost-effective embodiment of such a non-volatile data memory.
Wenigstens ein Sensor des Systems kann drahtlos kommunikativ mit der Recheneinheit verbunden sein, wobei die Verbindung beispielsweise bekannten Kommunikationsstandards, insbesondere Bluetooth, Bluetooth Low Energy und/oder WLAN, entspricht. Die Verwendung drahtloser Kommunikation vermeidet eine aufwändige und fehleranfällige Verdrahtung zwischen Sensor und Recheneinheit, die außerdem die Bewegungsfreiheit des Trainierenden einschränken könnte. Durch die Verwendung bekannter Kommunikationsstandards können kostengünstige und gut charakterisierte Standardkomponenten zur Realisierung der Verbindung eingesetzt werden.At least one sensor of the system can be wirelessly communicatively connected to the computing unit, the connection corresponding, for example, to known communication standards, in particular Bluetooth, Bluetooth low energy and / or WLAN. The use of wireless communication avoids complex and error-prone wiring between the sensor and the computing unit, which could also restrict the freedom of movement of the exerciser. By using known communication standards, inexpensive and well-characterized standard components can be used to implement the connection.
Wenigstens ein Sensor des Systems kann eine Energieversorgung umfassen, die insbesondere ein zum bewegungsabhängigen automatischen Einschalten und/oder Ausschalten, zum Aktivieren und/oder Deaktivieren eines Energiesparmodus und/oder zur automatischen Anpassung der Abtastrate und/oder der Übertragungsrate des Sensors ausgelegtes Regelelement und/oder einen manuellen Ein-/Ausschalter umfassen kann. Diese Ausgestaltungen haben den Vorteil, dass sie die Energieeffizienz des Sensors steigern können, sodass seine Energieversorgung klein, leicht und kostengünstig dimensioniert werden kann. Bezüglich der Abtastrate ist beispielsweise eine hohe Abtastrate für einmalig ausgeführte Bewegungen notwendig, wohingegen die Abtastrate bei zyklischen Bewegungen reduziert werden kann. Außerdem kann die Energieversorgung einen Energiespeicher, beispielsweise einen Akkumulator und/oder Kondensator, umfassen.At least one sensor of the system may comprise a power supply, in particular a control element designed for movement-dependent automatic switching on and / or off, for activating and / or deactivating a power-saving mode and / or for automatically adapting the sampling rate and / or the transmission rate of the sensor may include a manual on / off switch. These embodiments have the advantage that they can increase the energy efficiency of the sensor, so that its power supply can be small, lightweight and inexpensive dimensions. With regard to the sampling rate, for example, a high sampling rate for one-off movements is necessary, whereas the sampling rate for cyclic movements can be reduced. In addition, the power supply may comprise an energy store, for example an accumulator and / or capacitor.
Wenigstens ein Sensor des Systems kann in Form eines erfindungsgemäßen Sensormoduls ausgestaltet ist, wodurch die in der Beschreibung des Sensormoduls genannten Vorteile realisiert werden.At least one sensor of the system can be designed in the form of a sensor module according to the invention, whereby the advantages mentioned in the description of the sensor module are realized.
Das System kann ein zur Synchronisierung der Sensoren und der Recheneinheit auf eine Abweichung unter 10 ms ausgelegtes Synchronisierungs-Modul, insbesondere ein Funksynchronisierungs-Modul, umfassen. Die Einbindung eines solchen Synchronisierungs-Moduls bringt den Vorteil, dass die Messwerte mehrerer Sensoren ohne durch Zeitverschiebungen bedingte Artefakte zu einem einzigen Bewegungsmuster kombiniert werden können.The system may comprise a synchronization module, in particular a radio synchronization module, designed to synchronize the sensors and the processing unit to a deviation of less than 10 ms. The integration of such a synchronization module has the advantage that the measured values of several sensors can be combined into a single movement pattern without artifacts due to time shifts.
Die Recheneinheit und/oder die Ausgabeeinheit des Systems kann in wenigstens einem tragbaren Computergerät, beispielsweise einem Smartphone, einem Tablet, einem Activity-Tracker, einer Sportuhr und/oder einer Smartwatch, enthalten sein. Diese Ausgestaltung sorgt durch die Verwendung von Standardgeräten, insbesondere wenn der Trainierende sowieso über diese Geräte verfügt, für eine erhebliche Kostenreduktion bei der Herstellung und/oder Anschaffung des Systems. Außerdem könnten so auch die in dem Computergerät vorhandenen Sensoren, beispielsweise Empfänger zur satellitengestützten Positionsbestimmung und/oder Lagesensoren, in das System zur Trainingsüberwachung eingebunden werden.The computing unit and / or the output unit of the system can be contained in at least one portable computing device, for example a smartphone, a tablet, an activity tracker, a sports watch and / or a smartwatch. This embodiment provides by the use of standard equipment, especially if the trainee anyway has these devices, for a significant cost reduction in the manufacture and / or purchase of the system. In addition, the sensors present in the computer device, for example receivers for satellite-based position determination and / or position sensors, could thus be integrated into the system for monitoring training.
Das System kann mit einer Web-Anwendung oder Desktop-Anwendung kommunikativ verbunden sein, beispielsweise durch die Internetanbindung eines Smartphones. In dieser Ausgestaltung kann die Systemkonfiguration, das Laden von Messdaten, Bewegungsmustern und/oder Metadaten und/oder Auswertungen auf komfortablere Weise als an einem tragbaren Gerät durchgeführt werden. Außerdem können Ergebnisse der Auswertungen und/oder Trainingsvorschläge umfassender dargestellt werden.The system may be communicatively connected to a web application or desktop application, such as through the internet connection of a smartphone. In this embodiment, the system configuration, the loading of measurement data, motion patterns and / or metadata and / or evaluations can be carried out in a more comfortable manner than on a portable device. In addition, results of the evaluations and / or training suggestions can be presented more comprehensively.
Mehrere Sensoren des Systems können mit einer gemeinsamen Energieversorgung, einem gemeinsamen Mikroprozessor, einem gemeinsamen Datenspeicher und/oder einer gemeinsamen Kommunikationseinheit zur Kommunikation mit der Recheneinheit und/oder einem Synchronisierungsmodul verbunden sein. Dabei kann die Kommunikationseinheit drahtlose Kommunikation, insbesondere bekannte Kommunikationsstandards, beispielsweise Bluetooth, Bluetooth Low Energy und/oder WLAN unterstützen. Dadurch, dass mehrere Sensoren eine gemeinsame Energieversorgung, einen gemeinsamen Mikroprozessor, einen gemeinsamen Datenspeicher und/oder eine gemeinsame Kommunikationseinheit nutzen, können einerseits Kosten bei der Herstellung des Systems eingespart und andererseits der Energieverbrauch im Betrieb reduziert werden.Several sensors of the system may be connected to a common power supply, a common microprocessor, a common data memory and / or a common communication unit for communication with the computing unit and / or a synchronization module. In this case, the communication unit can support wireless communication, in particular known communication standards, for example Bluetooth, Bluetooth low energy and / or WLAN. The fact that several sensors use a common power supply, a common microprocessor, a common data memory and / or a common communication unit, on the one hand saves costs in the production of the system and on the other hand, the power consumption during operation can be reduced.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Trainingsüberwachung umfasst die folgenden Schritte:
- • Erfassen von Ist-Messwerten durch eine Mehrzahl von zumindest zur Detektion einer Bewegung von Körperteilen eines Trainierenden notwendigen Bewegungssensoren und/oder Hilfssensoren, wobei je eine Anzahl von Bewegungssensoren und/oder Hilfssensoren an mindestens zwei Körperteilen oder an mindestens zwei Körperteilen und mindestens einem Sportgerät eines Trainierenden angebracht ist,
- • Übermitteln der Ist-Messwerte und/oder aus den Ist-Messwerten abgeleiteter Messwerte von den Sensoren an eine tragbare Recheneinheit,
- • Ermitteln eines Ist-Bewegungsmusters des Trainierenden aus den Ist-Messwerten und/oder den abgeleiteten Messwerten durch die Recheneinheit,
- • Abrufen aus einer Datenbank und/oder Eingabe eines Soll-Bewegungsmusters durch die Recheneinheit,
- • Vergleich von Soll-Bewegungsmuster und Ist-Bewegungsmuster durch die Recheneinheit und
- • Ausgabe eines zumindest optischen und/oder akustischen Korrektursignals bei einer Abweichung zwischen Soll-Bewegungsmuster und Ist-Bewegungsmuster in Echtzeit durch die Recheneinheit über eine mit der Recheneinheit kommunikativ verbundenen tragbaren Ausgabeeinheit an den Trainierenden zur Korrektur seines Bewegungsablaufs.
- • Detecting actual measured values by a plurality of at least for detecting a movement of body parts of a trainee necessary motion sensors and / or auxiliary sensors, wherein each a number of motion sensors and / or auxiliary sensors on at least two body parts or at least two body parts and at least one sports device Appropriate for exercisers,
- Transmitting the actual measured values and / or measured values derived from the actual measured values from the sensors to a portable computing unit,
- Determining an actual movement pattern of the trainee from the actual measured values and / or the derived measured values by the arithmetic unit,
- Retrieving from a database and / or inputting a desired movement pattern by the arithmetic unit,
- Comparison of target movement pattern and actual movement pattern by the arithmetic unit and
- • Output of an at least optical and / or acoustic correction signal in case of a deviation between target movement pattern and actual movement pattern in real time by the arithmetic unit via a communicatively connected to the computing unit portable output unit to the trainees to correct his movement.
Der Vorteil des Abrufens eines Soll-Bewegungsmusters aus einer Datenbank liegt darin, dass es dem Trainierenden erlaubt, selbstständig ohne einen Trainer ein für den Trainierenden und seine Sportart passendes Soll-Bewegungsmuster zu erhalten. Der Vorteil einer erfindungsgemäßen Ausgabe eines Korrektursignals liegt darin, dass der Trainierende in Echtzeit, das heißt in einer kürzeren Zeit als einem sportarttypischen Bewegungszyklus, umfassende Informationen zur Korrektur seines Bewegungsablaufs erhält.The advantage of retrieving a target movement pattern from a database is that it allows the trainee to independently obtain a target movement pattern suitable for the trainee and his sport without a trainer. The advantage of an output of a correction signal according to the invention lies in the fact that the trainee receives comprehensive information in real time, that is to say in a shorter time than a typical movement cycle, in order to correct his movement sequence.
Neben den Bewegungen von Körperteilen des Trainierenden können auch Bewegungen von Sportgeräten des Trainierenden in das Ermitteln eines Ist-Bewegungsmusters einfließen. Bei vielen Sportarten ist die korrekte Bewegung von Sportgeräten, beispielsweise eines Flugdrachens, Gleitschirms, Hochsprungstabs, Tennisschlägers oder Golfschlägers; von Ski, Skistöcken, Paddeln, Skulls oder Riemen, wesentlich für den sportlichen Erfolg. Daher ist es vorteilhaft, wenn zusammen mit der Körperbewegung des Trainierenden auch die Bewegung seiner Sportgeräte erfasst wird.In addition to the movements of body parts of the exerciser, movement of sports equipment of the exerciser can also be incorporated into the determination of an actual movement pattern. In many sports, the correct movement of sports equipment, such as a kite, paraglider, high jump bar, tennis racket or golf club; of skis, ski poles, paddles, skulls or belts, essential for sporting success. Therefore, it is advantageous if together with the Body movement of the exerciser and the movement of his sports equipment is detected.
Das Verfahren kann beispielsweise so ausgestaltet sein, dass die minimale zur Ermittlung eines charakteristischen Ist-Bewegungsmusters notwendige Anzahl Sensoren verwendet wird. Die Auswahl und Positionierung der Sensoren kann unter Ausnutzung von Symmetrieeigenschaften des Körpers, anatomischer Randbedingungen und/oder sportartbedingter Randbedingungen des Bewegungsablaufs erfolgen. Bei einem Läufer könnte man beispielsweise Sensoren nur an jeweils einem Arm und einem Bein und am Rumpf und/oder Becken anbringen und die Bewegung des jeweils anderen Armes und Beines aus Symmetrieüberlegungen erschließen. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass durch die Verwendung einer möglichst geringen Anzahl von Sensoren die Kosten des Verfahrens und die Menge der zu übertragenden und zu verarbeitenden Messwerte minimiert werden. Weniger Messwerte bedingen wiederum einen geringeren Bedarf an Übertragungsleistung, Rechenleistung und Energie zur Umsetzung des Verfahrens.By way of example, the method can be configured such that the minimum number of sensors necessary for determining a characteristic actual movement pattern is used. The selection and positioning of the sensors can take place by utilizing symmetry properties of the body, anatomical boundary conditions and / or sport-related boundary conditions of the movement sequence. In a runner, for example, sensors could be attached to only one arm and one leg and to the trunk and / or pelvis, and the movement of the respective other arm and leg could be developed for reasons of symmetry. This refinement has the advantage that the use of the smallest possible number of sensors minimizes the costs of the method and the amount of measured values to be transmitted and processed. Fewer readings, in turn, require less transmission power, processing power, and energy to implement the method.
Die Menge zu übertragender und zu verarbeitender Messwerte kann auch dadurch verringert werden, dass an unterschiedlichen Körperteilen angebrachte Sensoren mit unterschiedlichen Abtastraten messen. Indem an Orten hoher Dynamik, beispielsweise am Fuß eines Läufers, mit einer höheren Abtastrate gemessen wird als an Orten geringerer Dynamik, beispielsweise am Rumpf eines Läufers, kann mit einem möglichst geringen Datenvolumen eine möglichst umfassendes Bewegungsmuster ermittelt werden.The amount of data to be transferred and processed can also be reduced by measuring sensors mounted on different parts of the body at different sampling rates. By measuring at a high sampling rate at locations of high dynamics, for example at the foot of a runner, than at locations of lesser dynamics, for example on the body of a runner, a movement pattern that is as comprehensive as possible can be determined with the smallest possible data volume.
Mindestens ein Bewegungssensor und/oder Hilfssensor kann aus den Ist-Messwerten abgeleitete Messwerte durch Datenfilterung ermitteln, wobei insbesondere Methoden der PID-Regelung, Sensorfusion mittels Kalman-Filterung, Madgwick-Filterung, Fuzzy-Logic und/oder selbstlernender Algorithmen, beispielsweise neuronale Netzwerke, eingesetzt werden. Die Verwendung abgeleiteter Messwerte bringt den Vorteil, dass die Menge der zu übertragenen und zu behandelnden Daten reduziert wird, sodass Übertragung und weitere Behandlung energieeffizienter und/oder schneller umgesetzt werden können. Des Weiteren kann die Qualität der Messwerte verbessert werden, indem Artefakte aus Relativbewegungen zwischen einem Körperteil oder Sportgerät und dem daran angebrachten Sensor ausgefiltert werden.At least one motion sensor and / or auxiliary sensor can determine measured values derived from the actual measured values by data filtering, in particular methods of PID control, sensor fusion using Kalman filtering, Madgwick filtering, fuzzy logic and / or self-learning algorithms, for example neural networks, be used. The use of derived measurements has the advantage of reducing the amount of data to be transmitted and treated so that transmission and further treatment can be more energy efficient and / or faster. Furthermore, the quality of the measured values can be improved by filtering artifacts from relative movements between a body part or sports equipment and the sensor attached thereto.
Die Bewegungssensoren und/oder Hilfssensoren und die Recheneinheit können auf eine Abweichung von unter 10 ms synchronisiert werden. Die Synchronisierung bringt den Vorteil, dass die Messwerte mehrerer Sensoren ohne durch Zeitverschiebungen bedingte Artefakte zu einem einzigen Bewegungsmuster kombiniert werden können.The motion sensors and / or auxiliary sensors and the arithmetic unit can be synchronized to a deviation of less than 10 ms. The advantage of synchronizing is that the readings of multiple sensors can be combined into a single motion pattern without the need for time-shifting artifacts.
Für das Verfahren kann ein erfindungsgemäßes System zur Trainingsüberwachung verwendet werden, wodurch die in dessen Beschreibung genannten Vorteile möglich werden.For the method, a training monitoring system according to the invention can be used, whereby the advantages mentioned in its description become possible.
Die Recheneinheit kann zum Ermitteln des Ist-Bewegungsmusters neben den Ist-Messwerten und/oder abgeleiteten Messwerten der Bewegungssensoren auch Ist-Messwerte und/oder abgeleitete Messwerte von Hilfssensoren, Symmetrieeigenschaften des Körpers des Trainierenden, anatomische Randbedingungen und/oder sportartbedingte Randbedingungen des Bewegungsablaufs einbeziehen. Die anatomischen Randbedingungen können in Form eines biomechanischen Modells des Menschen hinterlegt sein.For determining the actual movement pattern, the arithmetic unit may also include actual measured values and / or derived measured values of auxiliary sensors, symmetry properties of the body of the exercising person, anatomical boundary conditions and / or sport-related boundary conditions of the movement sequence in addition to the actual measured values and / or derived measured values of the motion sensors. The anatomical boundary conditions can be stored in the form of a biomechanical model of humans.
Die Orientierung und Position eines Körperteils kann beispielsweise durch die zeitliche Integration der Drehrate und zweifache zeitliche Integration der Beschleunigung eines an dem Körperteil fixierten Sensors bestimmt werden. Die dabei notwendigen Randbedingungen können aus anatomischen oder sportartbedingten Beschränkungen des Bewegungsablaufs oder aus den Messwerten von Hilfssensoren wie beispielsweise Magnetfeldsensoren zur Orientierungsbestimmung im Erdmagnetfeld oder Drucksensoren zur Kontrolle eines Kontakts beispielsweise zwischen Läuferfuß und Boden ermittelt und regelmäßig überprüft werden. Diese Ausgestaltung erlaubt es, mit einer minimalen Anzahl an Bewegungssensoren ein charakteristisches Bewegungsmuster zu ermitteln und somit die Kosten des Verfahrens gering zu halten. Gleichzeitig können die Messwerte der Bewegungssensoren mit Hilfe der zusätzlichen Daten überprüft und korrigiert werden.The orientation and position of a body part can be determined, for example, by the temporal integration of the rate of rotation and twice the temporal integration of the acceleration of a sensor fixed to the body part. The necessary boundary conditions can be determined from anatomical or sport-related restrictions of the movement sequence or from the measured values of auxiliary sensors such as magnetic field sensors for orientation determination in geomagnetic field or pressure sensors for controlling a contact, for example between runners foot and ground and regularly checked. This embodiment makes it possible to determine a characteristic movement pattern with a minimum number of motion sensors and thus to keep the costs of the method low. At the same time, the measured values of the motion sensors can be checked and corrected using the additional data.
Die Ermittlung eines charakteristischen Bewegungsmusters setzt sich zusammen aus Winkelmessung und Bestimmung der Körperhaltung. Die Winkelmessung hat die Aufgabe die dreidimensionalen Winkel von Körpersegmenten kontinuierlich in Bezug zum Lot zu bestimmen. Zum anderen ist ein wichtiger Messparameter die Winkelinformationen zwischen den Köpersegmenten. Die Winkeldaten geben Aufschluss über die Körperhaltung und sind wesentlicher Bestandteil der Sport-Bewegungsanalyse.The determination of a characteristic movement pattern consists of angle measurement and determination of posture. The purpose of the angle measurement is to determine the three-dimensional angles of body segments continuously with respect to the solder. On the other hand, an important measurement parameter is the angle information between the body segments. The angle data provides information about the posture and is an integral part of the sports movement analysis.
Bei der Detektion von Bewegungsmustern werden aus spezifischen Mustern in den Sensordaten Rückschlüsse auf das Bewegungsverhalten getroffen. Wichtig ist, dass die Algorithmen so entwickelt werden, dass eine Anpassung oder Erweiterung an die speziellen Umstände der Versuchsreihe relativ einfach möglich ist. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die zu erkennenden Bewegungsverhalten in einem separaten Textfile über eine Skriptsprache mit einfacher Syntax definiert werden. Dabei wird das Bewegungsverhalten durch eine Kombination von vorher ermittelten Basis-Merkmalen beschrieben. Das Ziel ist die Detektion von besonderen, insbesondere nachteiligen Krafteinwirkungen auf die Gelenke; zyklischen Bewegungsmustern; Fehlstellungen bezüglich der Gelenkwinkel, die den Bewegungsablauf ungünstig beeinflussen, und/oder Asymmetrien, welche als Hinweise auf mögliche orthopädische Probleme verstanden werden können.In the detection of movement patterns, conclusions about the movement behavior are made from specific patterns in the sensor data. It is important that the algorithms are developed in such a way that adaptation or extension to the special circumstances of the test series is relatively easy. This can be achieved by recognizing the movement behavior to be detected in a separate text file via a Scripting language can be defined with simple syntax. The movement behavior is described by a combination of previously determined basic characteristics. The goal is the detection of special, especially adverse effects of force on the joints; cyclic motion patterns; Deformations in terms of joint angles, which adversely affect the movement, and / or asymmetries, which can be understood as indications of possible orthopedic problems.
Mittels Winkeldaten und Bewegungsverhalten soll eine Sportbewegungsanalyse durchgeführt werden. Der zeitliche Verlauf der erhobenen Daten dient als Grundlage für eine Beurteilung der durchgeführten Bewegungen. Die charakteristischen Bewegungsphasen können je nach Sensor-Anzahl und -Anbringung nur für einzelne Körpersegmente oder auch für den gesamten Körper erfasst werden.By means of angle data and movement behavior, a sports movement analysis should be carried out. The temporal course of the collected data serves as the basis for an assessment of the movements carried out. The characteristic movement phases can only be recorded for individual body segments or for the entire body, depending on the number and location of the sensor.
Die Recheneinheit kann das Ist-Bewegungsmuster aufzeichnen und/oder zusammen mit dem Ist-Bewegungsmuster über die Hilfssensoren trainingsrelevante Metadaten, beispielsweise Puls und/oder Schweißproduktion des Trainierenden und/oder ein Höhenprofil der Trainingsstrecke, aufnehmen. Der Vorteil der Aufzeichnung liegt darin, dass der Trainingsverlauf im Nachhinein analysiert werden kann und beispielsweise mehrere Trainingseinheiten miteinander verglichen werden können. Durch zusätzliche Metadaten wird die Aussagekraft der Aufzeichnungen weiter gesteigert.The arithmetic unit can record the actual movement pattern and / or together with the actual movement pattern via the auxiliary sensors training-relevant metadata, such as pulse and / or sweat production of the exerciser and / or a height profile of the training track record. The advantage of the recording is that the training process can be analyzed afterwards and, for example, several training sessions can be compared with each other. Additional metadata further enhances the informative value of the records.
Der Trainierende oder ein Trainer kann das Soll-Bewegungsmuster durch die Ausführung von Referenzbewegungen in die Recheneinheit eingeben. Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass der Trainierende mit einem Trainer eine Ziel- oder Soll-Bewegung erstellen kann, die er nach erfolgreichem Absolvieren speichert. Somit wird der Individualität der Bewegung Genüge getan. Eine gesunde und effektive Bewegung kann bei verschiedenen Menschen unterschiedlich sein. Ebenso können Sportler mit Verletzungen oder Handicaps gegebenenfalls nur an ein suboptimales Bewegungsmuster herangeführt werden, welches aber aus ihrer Sicht trotzdem das maximal gesunde und effektive Muster darstellt.The trainer or a trainer can enter the target movement pattern by executing reference movements in the arithmetic unit. The advantage of this embodiment is that the trainee with a trainer can create a target or target movement, which he saves after successful completion. Thus, the individuality of the movement is satisfied. A healthy and effective exercise can be different in different people. Similarly, athletes with injuries or handicaps may possibly only be led to a suboptimal pattern of movement, which, in their view, nevertheless represents the maximum healthy and effective pattern.
Der Trainierende kann seine Körpermerkmale, Sportart und/oder Trainingspräferenzen über ein mit der Recheneinheit kommunikativ verbundenes Eingabegerät an die Recheneinheit eingeben, damit die Recheneinheit ein zur Eingabe passendes Soll-Bewegungsmuster aus einer Datenbank, beispielsweise einer Online-Datenbank, abruft. Außerdem kann die Datenbank durch die Körpermerkmale, Sportarten und/oder Trainingspräferenzen in Verbindung mit Ist-Bewegungsmustern und/oder Metadaten von Trainierenden stetig ergänzt werden. Eine solche Datenbankanbindung ermöglicht es dem Trainierenden, selbständig das für sein Training optimale individualisierte Soll-Bewegungsmuster zu finden. Durch die Definition geeigneter Auswahltabellen, zum Beispiel Körpermaße, Alter, Geschlecht, Gewicht, Trainingsparameter wie beispielsweise Geschwindigkeit und/oder Steigung, und/oder kinematische Parameter kann die Datenbanknutzung optimiert werden. Die Grundlage der Datenbasis können beispielsweise spezielle Körpermaße aus Lehrbüchern und/oder Norm-Tabellen bilden. Die Optimierung für eine gesellschafts- und zeitnähere Datenbasis kann mit Hilfe der eingegebenen Benutzerdaten erfolgen.The trainee can enter his physical characteristics, sport and / or training preferences via an input device communicatively connected to the arithmetic unit to the arithmetic unit, so that the arithmetic unit retrieves a target movement pattern suitable for the input from a database, for example an online database. In addition, the database may be continually supplemented by body features, sports and / or exercise preferences associated with actual movement patterns and / or metadata of exercisers. Such a database connection allows the trainee to independently find the optimal individualized target movement pattern for his training. By defining suitable selection tables, for example body measurements, age, gender, weight, training parameters such as speed and / or slope, and / or kinematic parameters, database usage can be optimized. The basis of the database can be, for example, specific body measurements from textbooks and / or standard tables. The optimization for a more social and timely database can be done using the entered user data.
Die Recheneinheit kann zu Soll-Bewegungsmustern und dazugehörigen Ist-Bewegungsmustern und insbesondere auch Metadaten in Echtzeit und/oder nach dem Training passende Trainingsvorschläge aus einer Datenbank, insbesondere einer Online-Datenbank, abrufen und dem Trainierenden über die Ausgabeeinheit anzeigen. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass der Trainierende auch ohne Trainer wichtige Hinweise erhält, wie sein weiteres Training gestaltet werden kann, damit er seinem Bewegungsoptimum schrittweise näher kommt.The arithmetic unit can retrieve appropriate training suggestions from a database, in particular an online database, for target movement patterns and associated actual movement patterns and in particular metadata in real time and / or after training, and display this to the exerciser via the output unit. The advantage of this embodiment is that the trainer receives important information even without a trainer, as his further training can be designed so that he gradually comes closer to his optimal movement.
Die Bewegungssensoren und/oder Hilfssensoren können statisch, beispielsweise durch Nullpunktkorrektur, Bestimmung der Start-Orientierung und/oder Abfrage der lokalen Deklination und Erdmagnetfeldstärke bei einem Deklinations-Server, kalibriert werden. Die Bewegungssensoren können dynamisch, beispielsweise durch Drehung um eine isolierte Achse und/oder Drehung in 90°-Schritten und/oder eine Würfelbewegung und/oder eine Temperatur-Verlaufs-Korrektur kalibriert werden. Die Relativposition der Bewegungssensoren kann in Form einer anatomischen Kalibration, beispielsweise durch die Ausführung einer definierten Bewegung des Trainierenden und/oder Vermessung des Körpers des Trainierenden, kalibriert werden. Zur Kalibrierung der Relativpositionen ist zum Beispiel eine Hampelmann-Bewegung zur automatischen Bestimmung der Sensor-Position innerhalb eines Körpersegmentes durch Ausnutzung des Drehimpulserhaltungssatzes und/oder Trigonometrie, die Vermessung des Körpers durch Anbringung von Sensoren an den äußersten Gelenkpunkten des Systems, die Vermessung der Sensor-Position innerhalb eines definierten Intervalls auf der Basis der Körpermaße, die Aufstellung von Drehimpuls- bzw. Trägheitstabellen unabhängig von der Masse des entsprechenden Körpersegmentes, die Vermessung des Körpers über Photogrammetrie und/oder Received Signal Strength Indicator und/oder die Bestimmung der Sensor-Position durch Rückschlüsse aus der Berechnung des Bogenmaßes bzw. zurückgelegten Weges bei der Durchführung verschiedener Pendelbewegungen beispielsweise für Arme und/oder Beine denkbar. Die Kalibration der Sensoren und/oder des Systems erhöht die Genauigkeit der Sensormesswerte und verbessert damit die Aussagekraft des daraus ermittelten Ist-Bewegungsmusters und möglicher Abweichungen vom Soll-Bewegungsmuster.The motion sensors and / or auxiliary sensors can be calibrated statically, for example by zero point correction, determination of the start orientation and / or query of the local declination and geomagnetic field strength at a declination server. The motion sensors can be calibrated dynamically, for example by rotation about an isolated axis and / or rotation in 90 ° steps and / or a cube movement and / or a temperature gradient correction. The relative position of the motion sensors can be calibrated in the form of an anatomical calibration, for example by performing a defined movement of the exerciser and / or measuring the body of the exerciser. For calibrating the relative positions, for example, a jumping jack movement for automatically determining the sensor position within a body segment by utilizing the angular momentum conservation and / or trigonometry, the measurement of the body by attaching sensors to the outermost articulation points of the system, the measurement of the sensor Position within a defined interval based on the body measurements, the establishment of angular momentum tables independent of the mass of the corresponding body segment, the measurement of the body via photogrammetry and / or the Received Signal Strength Indicator and / or the determination of the sensor position Conclusions from the calculation of the radian measure or distance traveled in the implementation of various oscillations, for example, arms and / or legs conceivable. The calibration of the sensors and / or the system increases the Accuracy of the sensor measured values and thus improves the validity of the resulting determined actual movement pattern and possible deviations from the target movement pattern.
Die Recheneinheit kann Soll-Bewegungsmuster und Ist-Bewegungsmuster in Echtzeit oder nach dem Training zur graphischen Darstellung an die Anzeigeeinheit übermittelt, wobei die Darstellung beispielsweise in Form von je einem überlagerten Schema des Körpers des Trainierenden für Soll-Bewegungsmuster und Ist-Bewegungsmuster erfolgt. Dabei können Abweichungen zwischen Soll-Bewegungsmuster und Ist-Bewegungsmuster beispielsweise farblich, insbesondere in Form eines Ampelsystems, hervorgehobenen, werden. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass der Trainierende eine einfach zu erfassende Rückmeldung über sein gesamtes Ist-Bewegungsmuster und dessen Abweichungen vom Soll-Bewegungsmuster erhält.The arithmetic unit can transmit target movement patterns and actual movement patterns to the display unit in real time or after training for the purpose of graphic representation, the representation taking place, for example, in the form of a superimposed pattern of the body of the trainee for target movement patterns and actual movement patterns. In this case, deviations between the desired movement pattern and the actual movement pattern can be highlighted, for example, in color, in particular in the form of a traffic light system. The advantage of this embodiment is that the trainee receives an easy-to-capture feedback on his entire actual movement pattern and its deviations from the target movement pattern.
Die Erfindung stellt unter anderem ein automatisiertes am Köper getragenes Messsystem und seine Verwendung für die Analyse der Körperbewegung beispielsweise während des Laufsports dar. Das System ist in der Lage, die Körperhaltung mobil zu erfassen und über einen längeren Zeitraum zu überprüfen. Dadurch wird eine deutliche Verbesserung der Bewegung des Trainierenden hinsichtlich der für ihn festgelegten medizinischen Randbedingungen ermöglicht.The invention includes, among other things, an automated body-worn measurement system and its use for analysis of body movement during, for example, running. The system is capable of mobile detection of the body posture and over a longer period of time. As a result, a significant improvement in the movement of the trainee is made possible with regard to the medical boundary conditions specified for him.
Ein Einsteigerset mit 3 bis 5 Sensoren kann die Bewegung von einzelnen Körperpartien wie Arm, Bein, Schulter-Rücken analysieren. Der Trainierende kann sich beim Training dann auf diese Areale konzentrieren. Eine Ganzkörperanalyse ist mit einer entsprechenden Anzahl an Sensoren ebenso möglich. Die Daten können zum Beispiel mittels Smartphone oder separat erhältlichem Datenlogger aufgezeichnet werden. Darüber hinaus können in Echtzeit bereits wichtige Hinweise an den Trainierenden gegeben werden.An entry-level set of 3 to 5 sensors can analyze the movement of individual parts of the body such as the arm, leg and shoulder-back. The exerciser can then focus on these areas during training. A whole body analysis is also possible with a corresponding number of sensors. The data can be recorded, for example, using a smartphone or separately available data logger. In addition, important information can be given to the trainee in real time.
Neben dem bereits erwähnten Laufsport kann die Erfindung auf zusätzliche Sportarten angewandt werden. Weitere mögliche Anwendungsbereiche sind zum Beispiel im Breitensport Schwimmen, Radfahren, Gehen und Inline-Skating; in der Leichtathletik Sprint, Langlauf, Weitsprung, Hochsprung, Stab-Hochsprung, Hürdenlauf, Speerwurf, Hammerwurf, Diskuswurf und Kugelstoßen; im Wintersport Eisschnelllauf, Eiskunstlauf, Slalom, Parallelslalom, Abfahrtslauf, Skilanglauf, Skisprung und Biathlon; im Flugsport Gleitschirmfliegen und Drachenfliegen; im Ballsport Basketball, Volleyball, Handball, Tennis, Badminton, Hockey und Golf; im Kampfsport Karate, Taekwondo und Judo; im Wassersport Rudern, Kanu- und Kajakfahren; im Tiersport Dressurreiten, Springreiten, Pferderennen, Kamelrennen und Hunderennen sowie weitere olympische Sportarten wie Bodenturnen, Geräteturnen, Gewichtheben und Fechten.In addition to the already mentioned running sports, the invention can be applied to additional sports. Other possible areas of application include swimming, cycling, walking and inline skating; in athletics sprint, cross country, long jump, high jump, high bar jump, hurdles, javelin, hammer throw, discus throw and shot put; speed skating, figure skating, slalom, parallel slalom, downhill skiing, cross-country skiing, ski jumping and biathlon; in aviation paragliding and hang gliding; basketball, volleyball, handball, tennis, badminton, hockey and golf; in martial arts karate, taekwondo and judo; Rowing, canoeing and kayaking in water sports; In the animal sport dressage, show jumping, horse racing, camel racing and dog racing as well as other Olympic sports such as floor gymnastics, gymnastics, weightlifting and fencing.
Auch im therapeutischen und Rehabilitationsbereich, beispielsweise nach dem Setzen von Hüft- oder Kniegelenkprothesen, kann die Erfindung große Vorteile bringen. In diesem Bereich sind die Erfassung der Bewegung und ein zeitnahes Feedback an den Trainierenden beziehungsweise Patienten von immenser Bedeutung für den Genesungsverlauf, indem beispielsweise des Verletzungsrisikos bei empfindlichen und/oder vorgeschädigten Trainierenden ohne dauernde Betreuung durch einen Therapeuten oder Trainer gesenkt wird. Dabei kann insbesondere die symmetrische Ausführung von Bewegungen überwacht werden, um Dysbalancen vorzubeugen.Also in the therapeutic and rehabilitation area, for example after the setting of hip or knee joint prostheses, the invention can bring great benefits. In this area, the recording of the movement and a timely feedback to the trainees or patients of immense importance for the recovery process, for example by the risk of injury in sensitive and / or previously injured trainees without continuous care by a therapist or coach is lowered. In particular, the symmetrical execution of movements can be monitored in order to prevent imbalances.
Im Rahmen der Rehabilitation beispielsweise bei halbseitigen Lähmungen, beispielsweise nach einem Schlaganfall, tritt häufig das Problem auf, dass Patienten im Alltag im Gegensatz zu Therapiesitzungen überwiegend ihre nicht gelähmte Körperseite benutzen, wodurch Verletzungen durch Überanstrengung auf der gesunden und eine weitere Schwächung auf der gelähmten Körperseite auftreten können. Dagegen kann die Erfindung genutzt werden, um die Teil-Bewegungsmuster der rechten und linken Körperhälfte kontinuierlich zu vergleichen. Indem der Patient beziehungsweise Trainierende bei Abweichungen in Echtzeit gewarnt wird, kann insbesondere auch im Alltag eine möglichst gleichmäßige Belastung beider Körperseiten erreicht werden.In the context of rehabilitation, for example, in semi-sided paralysis, for example, after a stroke, often the problem arises that patients in everyday life, as opposed to therapy sessions predominantly use their non-paralyzed body side, causing injuries by overexertion on the healthy and a further weakening on the paralyzed body side may occur. In contrast, the invention can be used to continuously compare the partial movement patterns of the right and left body halves. By alerting the patient or exerciser in case of deviations in real time, it is possible, in particular in everyday life, to achieve as even as possible a load on both sides of the body.
Ausführungsbeispiele werden anhand der Figuren erläutert. Merkmale, die im Kontext eines Beispiels dargestellt sind, können erfindungsgemäß auch anders kombiniert werden.Exemplary embodiments will be explained with reference to the figures. Features that are presented in the context of an example can also be combined differently according to the invention.
Es zeigen:Show it:
Schließlich erfolgt durch die Recheneinheit
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- tragbares Sensormodulportable sensor module
- 110110
- Sensorsensor
- 111111
- Mikroprozessormicroprocessor
- 112112
- Datenspeicherdata storage
- 120120
- Energieversorgungpower supply
- 121121
- System zur lokalen EnergiegewinnungSystem for local energy production
- 122122
- Regelelement der EnergieversorgungControl element of the power supply
- 123123
- manueller Ein-/Ausschaltermanual on / off switch
- 124124
- Energiespeicherenergy storage
- 130130
- Kommunikationseinheitcommunication unit
- 131131
- Antenneantenna
- 132132
- Mittel zur AbschirmungMeans for shielding
- 140140
- Gehäusecasing
- 141141
- Kommunikations- und/oder EnergieversorgungsanschlussCommunication and / or power supply connection
- 142142
- Befestigungssystemfastening system
- 143143
- Anzeigeeinheitdisplay unit
- 200200
- tragbares System zur Trainingsüberwachungportable system for training monitoring
- 210210
- Sensorsensor
- 211211
- Mikroprozessormicroprocessor
- 212212
- Datenspeicherdata storage
- 220220
- Recheneinheitcomputer unit
- 221221
- DatenschnittstelleData Interface
- 222222
- DatenbankDatabase
- 230230
- Ausgabeeinheitoutput unit
- 240240
- Synchronisierungsmodulsynchronization engine
- 250250
- tragbares Computergerätportable computer device
- 300300
- Verfahren zur TrainingsüberwachungTraining monitoring procedure
- 310310
- Erfassen von Ist-MesswertenAcquisition of actual measured values
- 311311
- Ermitteln abgeleiteter MesswerteDetermine derived measurements
- 320320
- Übermitteln von Messwerten an eine RecheneinheitTransmission of measured values to a computing unit
- 330330
- Ermitteln eines Ist-Bewegungsmusters aus den MesswertenDetermining an actual movement pattern from the measured values
- 340340
- Abrufen eines Soll-BewegungsmustersRetrieve a desired movement pattern
- 350350
- Vergleich von Soll-Bewegungsmuster und Ist-BewegungsmusterComparison of target movement pattern and actual movement pattern
- 360360
- Ausgabe eines KorrektursignalsOutput of a correction signal
- SGSG
- SportgerätSports equipment
- TT
- Trainierenderexerciser
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- EP 1970005 B1 [0009, 0009] EP 1970005 B1 [0009, 0009]
- US 2013/0002682 A1 [0010, 0010] US 2013/0002682 A1 [0010, 0010]
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