WO2014126509A1 - Soccer game simulation for the game-based training of soccer players - Google Patents

Soccer game simulation for the game-based training of soccer players Download PDF

Info

Publication number
WO2014126509A1
WO2014126509A1 PCT/RU2014/000091 RU2014000091W WO2014126509A1 WO 2014126509 A1 WO2014126509 A1 WO 2014126509A1 RU 2014000091 W RU2014000091 W RU 2014000091W WO 2014126509 A1 WO2014126509 A1 WO 2014126509A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ball
virtual
player
football
game
Prior art date
Application number
PCT/RU2014/000091
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Александр Михайлович ПЕРМЯКОВ
Николай Павлович КУЗНЕЦОВ
Original Assignee
Permyakov Aleksandr Mihailovich
Kuznetsov Nikolai Pavlovich
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Permyakov Aleksandr Mihailovich, Kuznetsov Nikolai Pavlovich filed Critical Permyakov Aleksandr Mihailovich
Publication of WO2014126509A1 publication Critical patent/WO2014126509A1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/011Arrangements for interaction with the human body, e.g. for user immersion in virtual reality
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays
    • G02B27/017Head mounted
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09BEDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B19/00Teaching not covered by other main groups of this subclass
    • G09B19/003Repetitive work cycles; Sequence of movements
    • G09B19/0038Sports
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09BEDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B9/00Simulators for teaching or training purposes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B24/00Electric or electronic controls for exercising apparatus of preceding groups; Controlling or monitoring of exercises, sportive games, training or athletic performances
    • A63B24/0087Electric or electronic controls for exercising apparatus of groups A63B21/00 - A63B23/00, e.g. controlling load
    • A63B2024/0096Electric or electronic controls for exercising apparatus of groups A63B21/00 - A63B23/00, e.g. controlling load using performance related parameters for controlling electronic or video games or avatars
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B71/00Games or sports accessories not covered in groups A63B1/00 - A63B69/00
    • A63B71/06Indicating or scoring devices for games or players, or for other sports activities
    • A63B71/0619Displays, user interfaces and indicating devices, specially adapted for sport equipment, e.g. display mounted on treadmills
    • A63B71/0622Visual, audio or audio-visual systems for entertaining, instructing or motivating the user
    • A63B2071/0638Displaying moving images of recorded environment, e.g. virtual environment
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B22/00Exercising apparatus specially adapted for conditioning the cardio-vascular system, for training agility or co-ordination of movements
    • A63B22/02Exercising apparatus specially adapted for conditioning the cardio-vascular system, for training agility or co-ordination of movements with movable endless bands, e.g. treadmills
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays
    • G02B27/0101Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/014Head-up displays characterised by optical features comprising information/image processing systems
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays
    • G02B27/0179Display position adjusting means not related to the information to be displayed
    • G02B2027/0187Display position adjusting means not related to the information to be displayed slaved to motion of at least a part of the body of the user, e.g. head, eye

Definitions

  • the invention relates to sports equipment and can be used both for training individual football players and for simulating game moments on a football field, including in the “football karaoke” mode, up to simulating a full-fledged football match, but without using a football field as such .
  • the aim of the invention [8] is to increase the efficiency of playing football by increasing accuracy and teamwork in attacking actions: students will be able to practice on-site kicks and passes with one touch on a moving ball, including those with obtuse and close to right angles. The inventor believes that the interaction of athletes serving a pass and performing a strike will also be practiced.
  • a treadmill simulator can be used, as is the case with US patent J4 ° 2012/0083368 A1 [10].
  • the device according to the Russian patent for the invention -N ° 2343 947 [1 1] can be used.
  • the essence of the invention according to patent N ° 2 139 1 18 [12] lies in the fact that it contains a sensor unit that responds to the impact of the ball and the computer, moreover, the sensor unit is located in the area of the football goal and is connected to the computer.
  • the device may also contain a ball-feeding unit connected to a computer, obstacle shields with sensors, a signaling unit of a football player passing a predetermined place on a football field, a video camera and a VCR.
  • the main positive quality of the device, according to its authors, is that it is possible to automatically record the duration of the exercise, the accuracy and strength of the shot on goal, as well as automatically and objectively compare the results of the exercise by different players or the same player at different time periods .
  • the device according to the patent of the Russian Federation for the invention N ° 2 139 118 [12] allows you to obtain objective data to determine the form in which the player is, and to compare the characteristics of the players among themselves.
  • the aforementioned invention does not allow real multi-pass (multi-hazard) game combinations to be realized during training, and for its implementation, like many of the analogues mentioned above, it requires special sports grounds. It does not allow the device to simulate a football match. And the need to create an imitation of football matches has existed for a long time, an example of which can be called an application for the invention of the Russian Federation JSTa 2009 136 578 [13] on the principle system of playing mini-football, allowing create conditions on the plane of the gaming table that match the real conditions of football sports matches as much as possible.
  • such an invention is absolutely useless for the physical preparation of an athlete-footballer and does not allow to realize (imitate) a real duel involving sportsmen of football players.
  • a method for simulating a real sports soccer match or a method for simulating individual training processes and football combinations, as well as a device for its implementation, is proposed.
  • the essence of the method lies in the fact that the game of football (training) is carried out on a virtual soccer field with a virtual soccer ball, the movements of which are modeled by computers in virtual space.
  • the ball movement is simulated taking into account the basic laws of mechanics.
  • the positioning of players on the football field is also carried out by a computer in 3D space, based on the readings of sensors recording the movement of the player at his gaming workplace, which includes a treadmill with a ball feed system for the player at the right time in the game.
  • the computer adapts (combines) the position of the virtual ball with the position of the real ball, which the ball feed system delivers to the player interacting with the ball (hit the ball or catch the ball for the goalkeeper).
  • the main element is the player’s workplace, where he implements (imitates) his movements on the playing field, for which a treadmill is used, and the player’s ball delivery system.
  • the ball delivery system for the “player in the field” and for the “player in the goal” will differ structurally due to the functional features of the players in the field and the goalkeeper.
  • the system for supplying the ball to the “player in the field” must supply the ball to the player for impact, and the ball system for the goalkeeper ejects the ball to one point or another of the goal plane into which the virtual ball flies.
  • the virtual helmet according to the patent of the Russian Federation for the invention ”2 391 436 is intended to create a three-dimensional stereoscopic image combined with the real environment in training systems, in games, in remote influences using communication and the Internet. That is, the possibility of using a virtual helmet for playing football allows you to simulate a game of real football for players located in different parts of not only the city, but the entire globe.
  • the picking of teams can be done by analogy with the picking of players when playing poker in the "Rockeg star” system.
  • each separate game is controlled by its own separate central processor (server). Access to this server of potential soccer players allows you to form teams in one or another quantitative composition.
  • the corresponding server software will allow to visualize the position of all players and their positioning on the football field on the video screens of the virtual helmet, as well as visualize the referees of the game and even spectators in the stands.
  • the player When playing soccer, the player carries out not only kicks on the ball, but also moves around the football field.
  • Moving on a virtual football field is carried out using a treadmill, which has the ability to rotate about an axis perpendicular to the working plane of the treadmill.
  • the treadmill is equipped with sensors that record the speed of the athlete, his path and the angle of rotation (azimuth) of the track, which allows you to programmatically determine the position of each player on the virtual football field.
  • the azimuth of the treadmill can be controlled by turning the head due to the signals of the sensors that respond to its rotation.
  • the server (central processor) software provides virtual positioning on the playing field of all players, taking into account the laws of optics and stereometry.
  • the real ball is delivered to the player by the ball feeder, which is fundamentally different for the player in the field and for the goalkeeper.
  • the ball feeder should not only bring the real ball to hit the player, but also allow to evaluate the strength and direction of the hit on the real ball so that the processor can simulate the movement of the virtual ball after hitting the real ball.
  • the goalkeeper must catch a freely flying ball, therefore, to feed the ball to the goalkeeper, while protecting the football goal, any device can be used to feed the ball to the desired height, in a certain direction and with the required initial speed, an example of which is the device according to the Russian patent for the invention of JSTe 2166976 [17].
  • the goalkeeper must in many cases enter the ball into the game, so the goalkeeper's workplace must be equipped with a system for determining the path of the ball after it is put into play.
  • video-television equipment and other telemetry systems can be used to determine the trajectory of the ball after the ball has come off the goalkeeper's hands.
  • the player in the field also often puts the ball into the field with his hands because of the sideline, so his workplace, like the workplace of the goalkeeper, should include a ball rolling unit under the player’s feet so that he can pick it up.
  • the workplace should have a system for determining the trajectory of the ball, after introducing it into the game, similar to the system at the goalkeeper's workplace.
  • a method for simulating a game of football is proposed by creating a virtual soccer field, virtual players and a virtual ball in 3D using a computer and combining game episodes of a virtual game with the actions of real players participating in the game.
  • Players imitate their actions in the game process at their workplaces, each of which can be located both outdoors and indoors, up to the room in the apartment.
  • the game process is controlled by a server (central processor) with appropriate software that allows you to simulate a virtual game and adapt (combine) its episodes related to the interaction of players with the ball, or with collisions of players with each other according to the readings of the sensor system that each workstation is equipped with player.
  • each player’s workplace has its own working processor, commutatively connected to the server.
  • the method not only allows you to play football competitions between teams, but also conduct training for football players with full physical activity to develop individual sports skills or collective action skills, for which it is necessary to have the appropriate software.
  • the method allows to simulate in the environment of ZD multi-way combinations of real football matches including with the participation of football stars, and any person can act as a participant in such a combination, having the appropriate equipment for playing virtual football.
  • the virtual football player becomes a kind of “football karaoke” player.
  • the effectiveness of the implementation of the method of playing soccer or training a football player, or a participant in football karaoke depends on the structure of the device that implements the method.
  • a device that implements the proposed method of playing soccer or integrated training of a football player consists of 20 workplaces of football players' athletes - players in the field, and two jobs for goalkeepers, as well as jobs for referees of the match.
  • Each of the player’s workplaces contains a node for supplying soccer balls and a treadmill, as well as a processor for controlling the node for supplying balls and parameters of the treadmill, and each of the processors of the workplaces is commutatively connected to a central processor (server) simulating a virtual soccer game in 3D .
  • server central processor
  • each virtual helmet has not only video screens - glasses for visualizing the game situation on the field, but also a head (neck) rotation sensor for each of the players, on whose head this helmet is worn, which allows you to control not only the work of the treadmill, but also carry out the positioning procedure of each player on the virtual playing field. For playing “football karaoke” fewer jobs are allowed for players than for a full virtual football match.
  • the processor of the workplace of each player must be wired a virtual version of a real football combination or a system that converts the video image of a football match (combination) into an animated view.
  • a player’s workplace can be equipped with a ball feed unit and a node for simulating a player’s collision with other virtual football players.
  • Fig. 1 shows a diagram of a device for playing virtual football.
  • Fig. 1 positions indicate: 1 - server (central processor), 2 ... 11 - jobs of players in the field of one team, 12 ... 21 - jobs of players in the field of another team, 22 - workplace of the goalkeeper of the first team, 23 - workplace goalkeeper of the second team.
  • the structure of his workplace is indicated, which consists of the following nodes: 27 - treadmill, 28 - soccer ball feed unit, 29 - soccer player workstation processor, 30 - soccer player collision simulation node with others by players during a football match, 31 - virtual helmet, 32 - ball positioning system after it is thrown in from the side line, 33 - knot of the ball being thrown at the player in order to hit the ball with his head or roll the ball into the throw-in due to the side line.
  • the processor of each player’s workstation is connected through the server with the other players during the football match.
  • the processor of each player’s workstation is connected to the main nodes of the workplace and the central processor - the server.
  • the player’s workstation processor processes the signals from the status sensors of the main nodes of the workplace and the information received from the server about the player’s positioning on the virtual football field and generates signals to the control engines of the workplace nodes, and also forms a video image of the situation on the soccer field from the position a specific player of a given workplace on his virtual helmet goggle screens.
  • the workplaces of the field player and the goalkeeper are distinguished by the performance of the main components that make up the workplace of the football player. These differences are determined by the player’s main movements on the football field and the nature of the player’s interaction with the soccer ball: the goalkeeper catches the ball, and the player moves on the field to intercept the ball and pass the ball or hit the goal. At the same time, during the game, players may collide with each other, which must be imitated to increase the reality of the game.
  • the goalkeeper's workplace (position 23) consists of the following components: 34 - treadmill, 35 - soccer ball feed unit, 36 - soccer player workstation processor, 37 - soccer player collision simulation node with other players during a football match, 38 - virtual helmet, 39 - ball positioning system after it is thrown into the game from the goalkeeper’s hands or the goalkeeper’s foot.
  • a device for simulating a football game also contains workstations for the referees indicated in Fig. 1 positions 24 and 25.
  • the judge’s workplace (position 24) consists of a treadmill - 40, a processor 41 and a virtual helmet 42.
  • the structural layout of the workplace of a field player is shown in Fig. 2.
  • the main component of the field player’s workplace is the treadmill indicated on Fig. 2 by position 1.
  • the treadmill is hung on the power frame 2, which, in turn, is mounted on the axis 3, perpendicular to the plane of the treadmill with power drive 13 to rotate the treadmill to the required azimuth angle ⁇ .
  • the workplace of the field player has an annular guide 5, and to simulate the interaction of the field player with a soccer ball, guide 6 is made equidistant to guide 5.
  • a node with simulator 7 moves along guide 5 (dummy) of a player with whom a collision may occur, and along the guide 6, the ball feed unit 8 moves to the field player.
  • the treadmill 1 is located inside the annular guides, the planes of which are parallel to the plane of the treadmill 1.
  • the collision simulation node. players is equipped with appropriate power drives to move the dummy 7 in height and angle W, relative to the longitudinal axis of the treadmill.
  • the dummy 7 itself is mounted on a slide with a power drive to move along the radial groove 9 with the possibility of realizing collision parameters corresponding to the game situation.
  • dummy 7 has the ability to be rotated about its vertical axis by an angle, which is also carried out by a power drive, not shown in Fig. 2.
  • the node simulating the collision of a player with another player moves along the guide 5 using the slider a.
  • the supply of a soccer ball to a player at the footballer's workplace is carried out by moving the support 10 along a vertical guide, which is not indicated by the position in Fig. 1.
  • This guide is mounted on a slide 17, which can be moved in a radial direction perpendicular to the direction of movement of the support 10 due to the power drive 15.
  • this radial guide is attached to the support node b, which is able, due to the power drive 16, to move along guide 6.
  • Moving the support 10 in the vertical direction is carried out by the power drive 14. Moving the support b along the guide 6 allows you to simulate the required azimuthal angle of the ball on the foot of the player.
  • the ball 8 itself is mounted on an elastic console 11 mounted on a support 10. Since, to build a virtual football game, it is necessary to calculate the trajectory of the ball after hitting it with a foot, the calculation is based on the movement of the fixing point of soccer ball 8 on console 1 1.
  • the magnitude of the deformations of the console is determined by the readings of the load cells mounted on the body of the console 11 and which are not shown in Fig. 2.
  • the movement of the dummy 7 and the support 10 is controlled by the processor of the workplace 12, which controls the operation of the power drives 14,15,16, based on the game situation on the virtual football field and the intentions of the player 4.
  • the intentions of player 4 are realized due to his movement on the treadmill 1, by positioning it on the plane of the treadmill and changing the positioning of the track itself in the angle ⁇ .
  • kinematic sensors are installed on the treadmill. player’s characteristics, relative to the treadmill, azimuth ⁇ plane angle sensors, and treadmill position angle control ⁇ can be performed not only by turning the player’s head on which a virtual helmet 18 with angle sensors of the player’s head is fixed, which are not shown in Fig.
  • load cells 22 are installed on the axes of the side rollers of the treadmill, which record changes in the forces acting on them from the player’s legs, and can be additionally used by the processor 12 to adjust the azimuthal angle ⁇ P.
  • the processor 12 depending on the gaming situation, controls the movement of the dummy 7 in the workplace of the player.
  • the ball roll-out unit is not shown to the player if it is necessary to throw the ball in because of the side line and the ball-feed unit for receiving the player’s head by the ball is not shown, which are indicated by one position in Fig. 1.
  • limiting the flight of the ball when introducing it into the game or when the ball is reflected by the head, it is necessary to limit the flight of the ball at the player’s workplace.
  • the field player’s workstation has an annular catching net indicated on Fig. 2 by position 20.
  • each element of the catching grid 20 has strain gauges (strain gauges) embedded in the threads of a single cell, not shown in Fig. 2.
  • strain gauges strain gauges
  • the efforts perceived by the tensile elements when catching the ball allow you to calculate the kinematic characteristics of the ball, and taking into account the coordinates of the field player, you can calculate the trajectory of the virtual ball.
  • the player’s workstation has a video recording system consisting of video cameras 19 and two normalized coordinate grids 23 and 21, which are installed on video cameras.
  • the axis of the lenses of the video cameras 19 are perpendicular to the planes of the coordinate grids.
  • Fig. 3 The goalkeeper's workplace layout is shown in Fig. 3.
  • the main node of the goalkeeper's workplace is treadmill 1, which, as in Fig. 2, is hung out on the power frame 2, and the frame 2 itself is fixed on the axis 3, which is perpendicular to the plane of the treadmill.
  • a gear 4 is fixed on the axis 3, which is meshed with the gear 5 fixed on the axis of the stepper motor 6, which acts as a power drive for turning the treadmill to an azimuth angle ⁇ .
  • Goalkeeper 7 moves along treadmill 1, on whose head a virtual helmet is fixed 8.
  • the goalkeeper's workplace should allow the goalkeeper to move along the goal, exit the gate towards the attacking players, catch or hit the ball thrown in the direction of the goal and put the ball into the game.
  • the goalkeeper may collide with players on the field.
  • the goalkeeper’s workplace like the player’s workplace in the field, has a semi-ring, rather than an annular guide 9, along which the support unit 1 1 moves on which the player 13 is mounted, having the ability to move behind account of power drives, both in height and in the radial direction.
  • the dummy 13 moves along the guide 12.
  • power drives for moving the dummy in the radial direction and in height in Fig. 3 are not shown.
  • the player’s dummy is possible due to the power drive, not shown in Fig. 3, rotate around its axis at an angle ⁇ .
  • the center of the semicircular guide 9 is the point of intersection of the center of the axis 3 with the working surface of the treadmill 1.
  • the goalkeeper’s workstation has two linear guides 14, 15 along which simulators of the rods 16 can move. 17 football goals due to power drives not shown in Fig. 3.
  • the goalkeeper's workstation has a semi-circular guide 18, an equidistant guide 9, along which the ball feed unit 19 is moved due to the power drive, in quality. which can be used with a stepper motor.
  • the ball feed unit feeds the ball with the speed and angular characteristics of the trajectory of the virtual ball flying towards the goalkeeper.
  • the goalkeeper’s workplace also has an annular catching net 20.
  • each element of the catching net 20 has strain gauges (strain gauges) embedded in the threads of a single cell, not shown in Fig. 3.
  • strain gauges strain gauges
  • the efforts perceived by the tensile elements when catching the ball make it possible to calculate the kinematic characteristics of the ball, and taking into account the coordinates of the goalkeeper throwing the ball, the trajectory of the virtual ball can also be calculated.
  • the goalkeeper’s workstation Since after a throw-in the ball, the goalkeeper, after the ball has torn away from his hands (hands), often continues to move, in order to clarify the trajectory of the ball, the goalkeeper’s workstation has a video registration system consisting of video cameras 21 and two normalized coordinate grids 22 and 23 with video cameras installed .
  • the axes of the lenses of the video cameras 21 are perpendicular to the planes of the coordinate grids 22 and 23.
  • a groove 24 is installed, which is inclined to the axis of the goalkeeper’s workstation on both sides of the axis, and has a ball receiver 25 in the center of this groove. 25 from the ball receiver supplying the ball to the feeder of the ball feeding unit 19, not shown in Fig. 3, the meatball 26 serves.
  • Goalkeeper workstation is controlled by a processor 27, which is commutatively connected with position sensors of the ball feed assembly 19, treadmill 1, dummy 11 and its support assembly 11, rods 16, 17 and virtual helmet 8 of player 7, as well as with power step drives of the main movable Goalie workstation nodes.
  • the processor 27 is also connected to the digital video cameras 21.
  • the goalkeeper can control the parameters of the treadmill, for example, its angular position (azimuthal angle) by turning the head due to sensors built into virtual helmet 8 and not shown in Fig. . 3.
  • the design features of the player’s and goalkeeper’s workplaces described above make it possible to simulate the weather conditions of a game, such as rain and wind, when playing virtual football.
  • workstations can be equipped with fans, installations simulating wind, and deluge devices simulating rain.
  • the wind force will be set by the characteristics (fan rotation speed) of the fan drive, and the rain parameters can be varied by the pressure of water displacement from the tank and the size (height) of the nozzle heads of the deluge system above the heads of players moving on treadmills at their workplaces.
  • Weather characteristics that are constant for all jobs of football players are set by the server and supported by it.
  • the server central processor
  • devices physically simulating weather conditions in Fig. 2 and Fig. 3 are not shown.
  • each workplace of a football player whose structural diagrams are shown in Fig. 2 and Fig. 3 provide an opportunity for football players to develop reflex memory through training at high and maximum speeds, significantly improve accuracy and impact force, safe play techniques, and increase tactical literacy.
  • our proposed method of simulating a soccer game and a device for its implementation can be used not only for holding a virtual soccer match between real football players, but also for conducting various forms of the training process, both for field players and goalkeepers.
  • the device for simulating a football match may (should) include the work of the referees of the match. Since the work of the referees of the match in their composition have a significantly smaller number of nodes and devices than the workplaces of the participants of the match, the scheme of the work of the judge of the match separately does not have its own graphic representation.
  • the referee’s workplace may include such key components as a treadmill, virtual helmet, weather simulation systems and, if necessary, devices for simulating a judge’s collision with players. It is possible to introduce into the workplace of the referee a device to simulate the physical interaction of the referee with the ball, in the event of a direct hit of the ball by the referee.
  • a team of players Before playing virtual football, a team of players is formed. To do this, players who have at their disposal the workplace of a football player, of which two players must have goalkeeper jobs, communicate via the Internet with a server (central processor), which, after receiving an application for the game, forms teams. Having formed teams, players, either by agreement, or due to a random selection by the server, they set the weather conditions for the match, as well as agree on the start time of the match or this time is assigned by the server. By the time the match starts, the players take their jobs and each player puts on a virtual helmet on their heads, as well as start the processors of their workplaces. The referees of the match are similarly appointed (selected), who occupy their jobs before the start of the match and also put their virtual helmets on their heads.
  • the server polls the processors of the workplaces of the players and the judges about their readiness for the game, randomly chooses for each team half of the virtual football field. Further, the server performs the formation of a virtual football field and the initial positioning of players and referees on the field. The player who starts the game is selected and warned. After performing these operations, the device is ready for operation.
  • the device operates as follows:
  • Server 1 (Fig. 1) from the beginning of a football match forms a virtual football match on a virtual football field.
  • the beginning of such formation is the first hit on the ball, made by the player introducing the ball into the game.
  • server 1 forms on the video screen-glasses of the virtual helmet of this player, indicated by position 31, an image of a ball towards which a player starts to move along treadmill 27.
  • the server displays the corresponding trajectories of the player’s movement and the movement of the virtual ball on the virtual helmet’s glasses screen.
  • the server When the virtual player approaches the virtual ball, the server combines the image of the virtual ball with the movement of the real ball, the position of which with the help of the ball feed unit 28 is positioned and combined at one point in both real and virtual spaces, which allows the player in the workplace 2 to hit on the ball.
  • the sensor system with which the ball feed unit 28 is equipped (Fig. 1), and which are not shown in Fig. 1, it is possible to determine the parameters of the beginning of the ball’s flight trajectory after hitting the player’s foot at the workplace 2.
  • Such parameters are the boundary conditions for the processor to calculate the workplace 29 and server 1 of the virtual ball’s trajectory, which is achieved by solving a system of known differential equations of mechanics.
  • the mathematical model of the virtual ball movement includes equations that describe the weather conditions for a virtual match.
  • the processors of the jobs of the players transmit to the server 1 sensor readings from the workplaces of the game participants, processing which server 1 forms a picture of the game on the entire football field.
  • server 1 central processor
  • server 1 using processors of workplaces of players in the field, which have switching connections with the main nodes of workplaces and the corresponding virtual helmets of players at these workplaces, completely form the game of field players on the virtual playing field.
  • the server according to the readings of the sensors of the goalkeeper’s workstation and the signals from the goalkeeper’s workstation processor, commutatively connected with the goalkeeper’s workstation nodes and the goalkeeper’s virtual helmet, forms a virtual process of participation of a physical goalkeeper in a virtual match.
  • the server controls the work through the processor of the goalkeeper's workplace with the work of all the main nodes of the goalkeeper's workplace.
  • a virtual football match can be realized.
  • a virtual soccer field player being at the field player's workplace, the diagram of which is shown in Fig. 2, participating in the game, with the help of the main nodes of the player’s workplace, performs the main actions inherent in the actions of a real football player, which are adequately reflected in the picture of a virtual football match.
  • the virtual football player determines his actions based on the virtual picture of the football match, which is transmitted to the video screen of the virtual helmet 18 of player 4. If it is necessary to move player 4 along the virtual working field, player 4 runs on a treadmill 1 in one direction or another (one way or the other along the track), and to change direction of movement in azimuth, player 4 can rotate the power frame 2 by the required angle Y.
  • the rotation is carried out due to the power drive 13 of the angular rotation of the treadmill, the operation of which is controlled by the action of player 4 on the treadmill belt 1, which moves on roller guides mounted on the axes on which the load cells indicated on Fig. 2 by positions 22.
  • the position of the treadmill 1 is controlled by turning the head of player 4, since the virtual helmet 18 has corresponding sensors not shown in Fig. 2, fixing the rotation of the head.
  • the signals generated by the sensor systems for controlling the treadmill, both on the track itself and on the virtual helmet are synchronized in the processor 12, which provides the necessary signal to the power drive 13 to rotate the treadmill at an angle U.
  • the workplace of a football player allows you to simulate a physical collision of a player 4 moving along the treadmill 1 of a workplace with another player on a virtual football field.
  • the possibility of a collision of one player with another player is determined by the central processor 1 in Fig. 1. Once the possibility of a collision of a specific player 4 with another player has been determined, relevant information is received on the processors of their workplaces 12 (Fig. 2).
  • each of these processors generates the corresponding signals to the power drives for moving the dummy (dummy) 7 along the guides 5 and 9, according to the angle of the players ’meeting, which simulates the rotation of the dummy’s body (dummy) of the player by the angle ⁇ , as well as the height of the meeting ( collision height) if the collision occurs when a player (players) jumps.
  • submission of the ball 8 for kicking a footballer 4 at the player’s workplace a diagram of which is shown in Fig. 2, is carried out by combining the position of the virtual ball with the actual ball 8, for which power drives 16, 15, 14 of the ball feed assembly are used.
  • the ball feed unit 8 moves along the guide 6 due to the power drive 16.
  • the console 11 is moved in the vertical direction by the power drive 14, and the console 11, with the ball 8 is radially moved by the power drive 15.
  • the operation of the power drives is carried out by the workstation processor 12, work which is synchronized with the server 1 (Fig. 1) to combine the position of the virtual ball with the real ball 8, so that the player can make a real hit on the ball.
  • the player sees the ball only on the video screen-glasses of virtual helmet 18 (Fig. 2) and for this player the ball at the moment of impact on it will be not a virtual, but a real ball.
  • the cantilever 1 will deform elastically. 1.
  • the cantilever strain tensor (angular and linear deformations) will be determined by the geometric and elastic parameters of the cantilever 1 1, and will also depend on the direction and force of the hitting the ball 8, which rigidly fixed to the console 11.
  • the strain gauges of the console glued to the surface of the body of the console 11 and which are not shown in Fig. 2, and the console itself can be made in the form of a conical spring, which makes it possible to determine the components of the strain tensor.
  • the deformations of the console 1 1 allow you to determine the initial direction of movement of the ball 8 after hitting it with the foot of a football player.
  • the console deformations make it possible to determine the initial conditions of movement of not only the real ball, but also the virtual ball, since at the moment of hitting the ball both the real ball and the virtual ball are combined.
  • the movement of a virtual ball is constructed as a solution to the corresponding differential equations whose integration constants (initial conditions) are determined by the deformations of the console 1 1.
  • the ball’s movement after a throw-in due to a sideline or when hitting a real ball in the event of a penalty kick is determined using digital video cameras 19 and coordinate grids 21 and 24, as well as with the help of a retention grid 20 in which elements are added strain gages not shown in Fig . 2.
  • the player’s goalkeeper workplace diagram is shown in Fig. 3.
  • the main difficulty is due to the fact that the movement of the goalkeeper 7 along track 1 must be correlated with the position of the goal, in particular the rods.
  • the soccer goalkeeper 7 moves along the treadmill 1 and turns its power frame 2 to the required angle relative to axis 3 due to the power drive, which is controlled by player 7 itself by influencing the edges of the treadmill 1, by analogy with the player in the field, and by turning heads with a virtual helmet 8 on it, in which the sensors for turning the player’s head are installed 7.
  • the movements of player 7 along the treadmill 1 are determined by the game situation, which for simplicity can be divided into three main types.
  • the goalkeeper When repelling the attack of football players on the goal, the goalkeeper must catch the ball, for this purpose he moves along the treadmill and at the same time he may collide with the player (s).
  • a physical simulation of the collision of the goalkeeper 7 with the dummy of the player 13 is carried out (controlled) by the central processor 1 (Fig. 1) and the processor 27 (Fig. 3) of the goalkeeper's workplace.
  • the combination of the virtual player that the goalkeeper must face is carried out by power drives, not shown in Fig. 3.
  • a power drive 10 To move the dummy 13 mounted on the support 11 along the guide 9, a power drive 10 is used. Drives to move the dummy 13 along the guide 12, to move the dummy 13 vertically and to rotate the dummy 13 by an angle ⁇ in Fig. 3 are not shown.
  • a goalkeeper attack with a soccer ball is simulated using the ball feed unit 19, which moves along the guide 18 using a power drive, not shown in Fig. 3.
  • the movement of the node 19 along the guide 18 is made to combine the virtual azimuth angle with the physical azimuthal angle of the ball.
  • the point of delivery point of departure of the ball
  • using power drives moves vertically.
  • the ball feed channel can also be rotated to the required angles, depending on the flight path of the virtual ball.
  • the speed of departure of the ball from the node 19, corresponding to the speed of the virtual ball at this point, is determined by the parameters of the ball: gas (air) pressure if the ball is pushed out by compressed gas, the lever rotation speed if the ball 19 is similar to the node according to the patent [17] and t .d.
  • the goalkeeper catches or does not catch the ball that has flown out of the feed unit 19, and he can also move on a real football field at the football goal range, as a result of which he may collide with goal posts.
  • the goalkeeper's workplace is equipped with linear grooves 14 and 15 lying in the same plane with the axis 3 of the treadmill 1. At the grooves 14 and 15 due to power drives not shown in Fig.
  • the gate rods 16 and 17 are moved, and the operation of these power drives for moving the rods is controlled by the central processor 1 (Fig. 1) and the processor of the goalkeeper's workplace 27, depending on the game situation on the virtual playing field.
  • a ball thrown from knot 19 can be a goalkeeper both caught and missed; in this case, the ball is caught by net 20 and rolls down it, where due to a special slope, not shown in Fig. 3 rolls onto treadmill 1, where the goalkeeper can pick it up and enter it into the game.
  • the goalkeeper can enter the ball into the game either by kicking the ball or throwing in his hands.
  • the goalkeeper in the virtual game needs to conduct the central processor (server) and the processor of the goalkeeper's workplace, not only combining the position of the real and virtual balls at the time of the throw-in, but also determine the kinematic characteristics of the ball being thrown in - the initial flight speed, azimuth angle, zenith angle, etc.
  • the goalkeeper’s workstation is equipped with digital video cameras 21 opposite from the symmetry axis of the workplace and offset relative to each other, as well as coordinate grids 22 and 23, which is necessary for determining by the projection of the ball onto the coordinate grids 22 and 23 fixed by video cameras 21, laws of motion, parameters of the trajectory of the ball. And accounting for mutual the location of the cameras 21 and their positions relative to the coordinate grids 22 and 23 allows, in accordance with the software “recorded” in the central processor (server) and the processor of the goalkeeper's workplace 27, to determine the trajectory of movement not only of the real ball thrown by the goalkeeper 7, but also, respectively virtual ball.
  • the ball thrown by the goalkeeper 7 into the game is caught by a catching radially mounted vertical ring net 20.
  • strain gauges not shown in Fig. 2 are mounted in the threads of the net forming each cell. 3.
  • the coordinates of each cell of the catching grid 20 are set both in the processor of the workplace of the goalkeeper 27 (Fig. 3) and in the central processor server 1 (Fig. 1).
  • the ball caught by the catching radially mounted ring net 20 falls down to the base of the net and along the guide the groove 24, having an angle to the plane of symmetry of the goalkeeper’s workplace, rolls down to the ball receiver 25, from where the ball is fed through the meat path 26 to the ball feed device 19 to the goalkeeper 7.
  • the equipment of the workplace of the player - the goalkeeper allows you to physically simulate real game situations that arise on a real football field.
  • the equipment of the workplace of a soccer player in the field allows you to physically simulate the main real game situations that occur on a real physical field.
  • the workplace of football referees can be developed, the main equipment of which will be a treadmill with the corresponding power drives and sensors for its position, similar to how it takes place for the workplaces of players in the field and players - goalkeepers, and a virtual helmet.
  • the method of playing virtual football allows you to simulate (simulate) real game situations that arise in real football matches involving football stars, and the simulation is carried out in the environment of ZD by animation processing video recordings of real football matches, which can be made both by the processor of a separate workplace of a football player and outside the processor, and the finished virtual model of a football combination is “sewn” (recorded) into the processor’s memory.
  • This allows you to use the workplace of football players according to the invention as a kind of “football karaoke,” when any athlete standing on the treadmill of a football player’s workplace can play for individual players of a football combination implemented in virtual space or with them.
  • the workplace of football players can be equipped with additional equipment and components that physically simulate more complex game situations, for example, tripping players, the procedure for circling the player, collision with multiple players, etc.
  • each of the jobs of football players allows you to organize an independent training process for an individual player, using only the technical capabilities of his individual workplace and the processor capabilities of his workplace.
  • software must be “sewn” into the processor’s memory of a player’s individual workstation, allowing them to virtually simulate certain situations of the training process, including game situations of the training process, with the possibility of their physical adaptation for a particular player conducting the training.
  • Jobs football players can simulate in a virtual space those or other situations occurring in real football matches, including with the participation of football stars, in which any player who is at his or her workplace as a football player can take physical part, i.e. Become a member of a kind of football karaoke.
  • RF patent for the invention ⁇ "21391 18. Device for training a football player / Yu.T. Pechatnikov, A.B. Entin, V.F. Kuzichkin / IPC 6 A 63 V 69/00; 69/34; 24/00. Publ. 10/10/1999 (prototype).

Abstract

The invention relates to the field of sports. Player operating positions (2-23) include equipment for physically simulating the participation of a player in a match, for example a treadmill having an actuator for driving and inclining the treadmill belt, sensors for registering player actions and video cameras. Virtual reality helmets having a video screen for monitoring a virtual game are commutatively connected to an operating position processor (29) and to a server (1). A device for simulating weather conditions in the form of precipitation, wind and temperature conditions is connected to control units. A virtual image of a soccer situation is modeled by means of the processor processing player actions at an operating position and video materials of a selected soccer situation which are recorded on a video disk using animation graphics in order for an actual player to eventually physically participate in carrying out the soccer combination. The aim of the claimed invention: developing soccer skills by means of combining actual player actions with virtual soccer situations.

Description

ИМИТАЦИЯ ИГРЫ В ФУТБОЛ ДЛЯ ИГРОВОЙ  FOOTBALL GAME IMITATION FOR GAME
ТРЕНИРОВКИ ФУТБОЛИСТОВ  FOOTBALL TRAINERS
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ FIELD OF TECHNOLOGY
Изобретение относится к спортивному инвентарю и может быть использовано как для тренировки отдельных футболистов, так и для имитации игровых моментов на футбольном поле, в том числе и в режиме «футбольного караоке», вплоть до имитации полноценного футбольного матча, но без использования футбольного поля как такового.  The invention relates to sports equipment and can be used both for training individual football players and for simulating game moments on a football field, including in the “football karaoke” mode, up to simulating a full-fledged football match, but without using a football field as such .
Подготовка высокопрофессиональных футболистов во многом определяется правильной организацией футбольного процесса, в ходе которого отрабатывается умение владения мячом, точность удара, взаимодействие с членами своей команды, владение тактическими навыками современного футбола и др. В комплексе все эти навыки проявляются непосредственно в игровом процессе, протекающем на футбольном поле [1]. ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ The training of highly professional football players is largely determined by the correct organization of the football process, during which the skills of owning the ball, accuracy of the blow, interaction with the members of their team, possession of the tactical skills of modern football, etc. are developed. Together, all these skills are manifested directly in the game process that takes place on the football field [1]. BACKGROUND OF THE INVENTION
При подготовке футболиста в ходе его тренировочной практики производится отработка отдельных приемов и навыков, для чего используются различного рода тренажеры и тренажеры-площадки, которые не требуют использования для проведения тренировок футбольных полей или больших спортивных залов.  When preparing a football player during his training practice, certain techniques and skills are worked out, for which various simulators and training simulators are used, which do not require the use of football fields or large gyms for training.
Так в качестве примеров тренажеров для развития навыков владения мячом и мастерства ударов по мячу может быть названо а.с. СССР N° 1512636 [2]., патенты США на изобретения Jfc 4027880 [3], N° 5280922 [4], международный патент WO 99/33531 [5], но при этом все они имеют низкую (недостаточную) эффективность своего использования, поскольку накладываемые на мяч или имитатор мяча связи не позволяют спортсмену адекватно оценить удар, а, точнее, результат удара. Так, например, сложно оценить гипотетическую траекторию движения мяча, оценить точность удара. А именно отработка точных движений футболистом является одним из основных элементов его подготовки.  So as examples of simulators for the development of ball possession skills and ball mastery can be named as. USSR N ° 1512636 [2]., US patents for inventions Jfc 4027880 [3], N ° 5280922 [4], international patent WO 99/33531 [5], but they all have low (insufficient) efficiency of their use, since the connections imposed on the ball or the ball simulator do not allow the athlete to adequately assess the blow, or rather, the result of the blow. So, for example, it is difficult to evaluate the hypothetical trajectory of the ball, to evaluate the accuracy of the blow. Namely, practicing precise movements by a football player is one of the main elements of his preparation.
Обычно отработка точности проводится путем удара мячом в вертикальную стенку, отскочив от которой мяч снова отказывается у спортсмена. Однако при этом трудно обеспечить эффект повторяемости движения мяча, а, следовательно, и повторяемость условий удара по мячу. Частично эти вопросы решены в а.с. СССР N 1039513 (МКИ А 63 В 69/00) и N° 1227220 (МКИ А 63 В 69/40) [6,7].  Usually, accuracy testing is carried out by hitting the ball with a vertical wall, bouncing off of which the athlete again refuses the ball. However, it is difficult to ensure the effect of repeatability of the ball, and, consequently, the repeatability of the conditions of impact on the ball. Partially these issues are resolved in A.S. USSR N 1039513 (MKI A 63 V 69/00) and N ° 1227220 (MKI A 63 V 69/40) [6,7].
По патенту России на изобретение N.? 2250791 [8] предлагается тренировку футболистов проводить на площадке, имеющей устройство для улавливания и возврата мячей, штанги, ограждающую сетку, цель и наклонные элементы для скатывания мячей в транспортное средство, перемещающее мячи к точке питания на площадке. Площадка может быть снабжена системой координат с нумерацией продольных и поперечных рядов по периферии. На площадке отмечаются места расположения спортсменов. According to the Russian patent for the invention of N.? 2250791 [8] it is proposed that football players be trained on a site that has a device for catching and returning balls, a bar net, a goal, and inclined elements for rolling the balls into a vehicle that moves the balls to a feeding point on the court. The site can be equipped with a coordinate system with the numbering of longitudinal and transverse rows on the periphery. The site marks the location of the athletes.
Целью изобретения [8] является повышение результативности при игре в футбол за счет повышения точности и сыгранности при атакующих действиях: обучающиеся смогут на площадке отрабатывать удары и пасы в одно касание по движущемуся мячу, в том числе и при тупых и близких к прямому углах подачи. Автор изобретения считает, что отрабатываться будет и взаимодействие спортсменов, подающих пас и выполняющих удар.  The aim of the invention [8] is to increase the efficiency of playing football by increasing accuracy and teamwork in attacking actions: students will be able to practice on-site kicks and passes with one touch on a moving ball, including those with obtuse and close to right angles. The inventor believes that the interaction of athletes serving a pass and performing a strike will also be practiced.
Однако, такая тренажерная площадка не позволяет отработать удары и пасы, совершаемые игроками в движении, в процессе игры. Более того, такая площадка не позволяет проводить комплексную подготовку всех футболистов, а не только форвардов, поскольку, при подготовке защитников и вратарей имеются свои особенности подготовки. Так для подготовки вратарей может быть использован тренажер по международному патенту JSIs СН 703 412 А2 [9]. Более того, все эти площадки - тренажеры требуют для своей реализации отчуждения больших земельных участков или аренды спортивных залов.  However, such a training ground does not allow practicing blows and passes made by players in motion during the game. Moreover, such a platform does not allow for the comprehensive training of all football players, and not just forwards, since, in the preparation of defenders and goalkeepers, they have their own training features. So for training goalkeepers the simulator according to the international patent JSIs CH 703 412 A2 can be used [9]. Moreover, all these platforms - simulators require the alienation of large land plots or rental of sports halls for their implementation.
Для тренировки навыков взаимодействия бегущего футболиста с мячом может быть использован тренажер с беговой дорожкой, как это имеет место быть по патенту США J4°2012/0083368 А1 [10]. Для отработки удара по мячу с целью направления его между движущимися игроками может быть использовано устройство по патенту России на изобретение -N°2343 947 [1 1].  To train the skills of the interaction of a running soccer player with the ball, a treadmill simulator can be used, as is the case with US patent J4 ° 2012/0083368 A1 [10]. To work out the blow on the ball with the aim of directing it between moving players, the device according to the Russian patent for the invention -N ° 2343 947 [1 1] can be used.
И эти устройства для тренировки футболистов, и отмеченные выше устройства, не только не позволяют комплексно проводить подготовку спортсменов, но и обладают высоким субъективизмом оценки качества такой подготовки. Более широкими возможностями и более объективной оценкой качества подготовки футболиста, в том числе и оценкой выполнения отдельного упражнения, является устройство для тренировки футболиста по патенту РФ на изобретение 139 118 (МКИ А 63 В 69/00, 69/34, 24/00), которое является наиболее близким аналогом предлагаемому изобретению [12] (прототипом). And these devices for training football players, and the devices mentioned above, not only do not allow comprehensive training of athletes, but also have a high subjectivity in assessing the quality of such training. The broader opportunities and more objective assessment of the quality of training a football player, including the assessment of the performance of a particular exercise, is a device for training a football player according to the patent of the Russian Federation for invention 139 118 (MKI A 63 B 69/00, 69/34, 24/00), which is the closest analogue of the invention [12] (prototype).
Сущность изобретения по патенту N° 2 139 1 18 [12] заключается в том, что оно содержит датчиковый узел, реагирующий на удар мяча и ЭВМ, причем, датчиковый узел расположен в области футбольных ворот и подключен к ЭВМ. Устройство также может содержать связанные с ЭВМ узел подачи мячей, щиты препятствия с датчиками, узел сигнализации прохождения футболистом заданного места на футбольном поле, видеокамеру и видеомагнитофон. Главное положительное качество устройства, по мнению его авторов, заключается в том, что можно автоматически фиксировать продолжительность выполнения упражнения, точность и силу удара по воротам, а также автоматически и объективно сравнивать результаты выполнения упражнения разными футболистами или одного и того же футболиста в разные периоды времени. Устройство по патенту РФ на изобретение N° 2 139 118 [12] позволяет получить объективные данные для определения формы, в которой находится футболист, и для сравнения характеристик футболистов между собой.  The essence of the invention according to patent N ° 2 139 1 18 [12] lies in the fact that it contains a sensor unit that responds to the impact of the ball and the computer, moreover, the sensor unit is located in the area of the football goal and is connected to the computer. The device may also contain a ball-feeding unit connected to a computer, obstacle shields with sensors, a signaling unit of a football player passing a predetermined place on a football field, a video camera and a VCR. The main positive quality of the device, according to its authors, is that it is possible to automatically record the duration of the exercise, the accuracy and strength of the shot on goal, as well as automatically and objectively compare the results of the exercise by different players or the same player at different time periods . The device according to the patent of the Russian Federation for the invention N ° 2 139 118 [12] allows you to obtain objective data to determine the form in which the player is, and to compare the characteristics of the players among themselves.
Однако, упомянутое изобретение не позволяет реализовать в ходе тренировки реальные многоходовые (многопасовые) игровые комбинации, а для своей реализации, как и многие упомянутые выше аналоги, требует специальных спортивных площадок. Не позволяет устройство и смоделировать футбольный матч. А потребность создания имитации футбольных поединков существует уже давно, примером чего может быть названа заявка на изобретение РФ JSTa 2009 136 578 [13] на принципиальную систему игры в настольный мини-футбол, позволяющая создавать на плоскости игрового стола условия, максимально соответствующие реальным условиям футбольных спортивных поединков. Однако, такое изобретение абсолютно бесполезно для физической подготовки спортсмена-футболиста и не позволяет реализовать (сымитировать) реальный, с участием спортсменов футболистов, поединок. However, the aforementioned invention does not allow real multi-pass (multi-hazard) game combinations to be realized during training, and for its implementation, like many of the analogues mentioned above, it requires special sports grounds. It does not allow the device to simulate a football match. And the need to create an imitation of football matches has existed for a long time, an example of which can be called an application for the invention of the Russian Federation JSTa 2009 136 578 [13] on the principle system of playing mini-football, allowing create conditions on the plane of the gaming table that match the real conditions of football sports matches as much as possible. However, such an invention is absolutely useless for the physical preparation of an athlete-footballer and does not allow to realize (imitate) a real duel involving sportsmen of football players.
Нет сейчас и тренировочных комплексов, которые бы позволяли смоделировать наиболее интересные футбольные комбинации. Те комбинации, которые имели место быть на уже прошедших футбольных матчах, авторами которых, или участниками, являются известные футболисты. Перевод таких реальных футбольных комбинаций в «виртуальную плоскость», то есть в среду ЗД, позволило бы принять участие в игре, в той или иной комбинации футбольного поединка, любому человеку, который имел бы для этого необходимое оборудование. То есть, в этом случае можно было бы реализовать своеобразное футбольное караоке.  Now there are no training complexes that would allow us to simulate the most interesting football combinations. Those combinations that took place at past football matches, the authors of which, or participants, are famous football players. Transferring such real football combinations to the “virtual plane”, that is, on Wednesday ZD, would allow anyone who has the necessary equipment to take part in the game, in one or another combination of a football match. That is, in this case, it would be possible to implement a kind of football karaoke.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ  SUMMARY OF THE INVENTION
Предлагается способ имитации реального спортивного футбольного матча или способ имитации отдельных тренировочных процессов и футбольных комбинаций, а также устройство для его реализации. Сущность способа состоит в том, что игра в футбол (тренировка) осуществляется на виртуальном футбольном поле виртуальным футбольным мячом, движения которого моделируются ЭВМ в виртуальном пространстве. Моделирование движения мяча производится с учетом основных законов механики. Позиционирование игроков на футбольном поле осуществляется также ЭВМ в 3D пространстве, исходя из показаний датчиков, фиксирующих перемещение игрока на его игровом рабочем месте, имеющем в своем составе беговую дорожку с системой подачи мяча игроку в необходимый момент игры. При этом ЭВМ осуществляет адаптацию (совмещение) положения виртуального мяча с положением реального мяча, который система подачи мяча подает игроку, осуществляющего взаимодействие с мячом (удар по мячу или ловля мяча для вратаря). A method for simulating a real sports soccer match or a method for simulating individual training processes and football combinations, as well as a device for its implementation, is proposed. The essence of the method lies in the fact that the game of football (training) is carried out on a virtual soccer field with a virtual soccer ball, the movements of which are modeled by computers in virtual space. The ball movement is simulated taking into account the basic laws of mechanics. The positioning of players on the football field is also carried out by a computer in 3D space, based on the readings of sensors recording the movement of the player at his gaming workplace, which includes a treadmill with a ball feed system for the player at the right time in the game. Wherein The computer adapts (combines) the position of the virtual ball with the position of the real ball, which the ball feed system delivers to the player interacting with the ball (hit the ball or catch the ball for the goalkeeper).
Таким образом, в предлагаемом способе имитации игры в футбол основным элементом является рабочее место игрока, на котором он осуществляет (имитирует) свои перемещения по игровому полю, для чего используется беговая дорожка, и система подачи мяча игроку. При этом система подачи мяча для «игрока в поле» и для «игрока в воротах» будут отличаться конструктивно ввиду функциональных особенностей игроков в поле и вратаря. Так система для подачи мяча «игроку в поле» должна осуществить подвод мяча игроку для удара, а система подачи мяча для вратаря осуществляет выброс мяча в ту или иную точку плоскости ворот, в которую летит виртуальный мяч. При этом визуализация адаптации реального и виртуального мячей (совмещение мячей) осуществляется с помощью специального широкоугольного виртуального шлема, имеющего возможность совмещения реального и виртуального пространств, примерами которого могут быть патенты на изобретение N2N2 2 326 419, 2 391 436, 2 413 266 (МКИ G 02 В 27/22) [14-16].  Thus, in the proposed method of simulating a game of football, the main element is the player’s workplace, where he implements (imitates) his movements on the playing field, for which a treadmill is used, and the player’s ball delivery system. At the same time, the ball delivery system for the “player in the field” and for the “player in the goal” will differ structurally due to the functional features of the players in the field and the goalkeeper. Thus, the system for supplying the ball to the “player in the field” must supply the ball to the player for impact, and the ball system for the goalkeeper ejects the ball to one point or another of the goal plane into which the virtual ball flies. At the same time, adaptation of real and virtual balls (combining balls) is visualized using a special wide-angle virtual helmet that can combine real and virtual spaces, examples of which are invention patents N2N2 2,326,419, 2,391,436, 2,413,266 (MKI G 02 B 27/22) [14-16].
Так виртуальный шлем по патенту РФ на изобретение » 2 391 436 предназначен для создания объемного стереоскопического изображения, совмещенного с реальным окружающим пространством в тренажерных системах, в играх, в дистанционных воздействиях с помощью связи и интернета. То есть, возможность использования виртуального шлема для игры в футбол позволяет имитировать игру в реальный футбол для игроков, находящихся в разных частях не только города, но и всего земного шара.  So the virtual helmet according to the patent of the Russian Federation for the invention ”2 391 436 is intended to create a three-dimensional stereoscopic image combined with the real environment in training systems, in games, in remote influences using communication and the Internet. That is, the possibility of using a virtual helmet for playing football allows you to simulate a game of real football for players located in different parts of not only the city, but the entire globe.
Комплектование команд можно будет производить по аналогии с комплектованием игроков при игре в покер в системе «Рокег star». Однако, в виду сложности самого процесса игры в футбол, целесообразно, чтобы каждой отдельной игрой управлял свой отдельный центральный процессор (сервер). Обращение к этому серверу потенциальных игроков в футбол позволяет сформировать команды в том или ином количественном составе. Соответствующее программное обеспечение сервера позволит визуализировать на видеоэкранах-очках виртуального шлема положение всех игроков и их позиционирование на футбольном поле, а также визуализировать судей игры и даже зрителей на трибунах. The picking of teams can be done by analogy with the picking of players when playing poker in the "Rockeg star" system. However, in view of the complexity of the process of playing soccer, it is advisable that each separate game is controlled by its own separate central processor (server). Access to this server of potential soccer players allows you to form teams in one or another quantitative composition. The corresponding server software will allow to visualize the position of all players and their positioning on the football field on the video screens of the virtual helmet, as well as visualize the referees of the game and even spectators in the stands.
Однако, имеются свои особенности использования виртуального шлема для игры в футбол. В частности, известно, что при совмещении виртуального и реального пространства необходимо учитывать подвижность глаза человека, как это отмечается в патентах [14-16], поскольку глаз человека может настраиваться как на дальние, так и на близкие объекты, но при этом происходит изменение не только фокуса хрусталика, но и изменение расстояния до сетчатки глаза.  However, there are peculiarities of using a virtual helmet for playing football. In particular, it is known that when combining virtual and real space, it is necessary to take into account the mobility of the human eye, as noted in the patents [14-16], since the human eye can be adjusted to both distant and close objects, but this does not change only the focus of the lens, but also the change in the distance to the retina.
При игре в виртуальный футбол виртуальное и реальное пространство необходимо совмещать только для того игрока, которому осуществлен пас мяча, а ситуацию на всем поле игрок отслеживает только в виртуальной постановке. Поэтому следить за ситуацией на футбольном поле игрок может не за счет движения глаз, а за счет движения (поворота) головы, перемещения которой могут фиксировать специальные датчики, закрепленные, например, на шее игрока или встроенные непосредственно в виртуальный шлем.  When playing virtual football, virtual and real space must be combined only for the player who has the ball, and the player monitors the situation in the entire field only in a virtual setting. Therefore, the player can monitor the situation on the football field not due to eye movement, but due to the movement (rotation) of the head, the movement of which can be detected by special sensors, mounted, for example, on the player’s neck or built directly into the virtual helmet.
При игре в футбол, игрок осуществляет не только удары по мячу, но и перемещения по футбольному полю. Перемещения по виртуальному футбольному полю осуществляются с помощью беговой дорожки, имеющей возможность вращаться относительно оси, перпендикулярной рабочей плоскости беговой дорожки. Беговая дорожка оснащена датчиками, фиксирующими скорость движения спортсмена, путь его движения и угол поворота (азимут) дорожки, что позволяет программно определить положение каждого игрока на футбольном виртуальном поле. Управление азимутом беговой дорожки может проводиться поворотом головы за счет сигналов датчиков, реагирующих на ее поворот. When playing soccer, the player carries out not only kicks on the ball, but also moves around the football field. Moving on a virtual football field is carried out using a treadmill, which has the ability to rotate about an axis perpendicular to the working plane of the treadmill. The treadmill is equipped with sensors that record the speed of the athlete, his path and the angle of rotation (azimuth) of the track, which allows you to programmatically determine the position of each player on the virtual football field. The azimuth of the treadmill can be controlled by turning the head due to the signals of the sensors that respond to its rotation.
Сервер (центральный процессор) программно обеспечивает виртуальное позиционирование на игровом поле всех игроков с учетом законов оптики и стереометрии. В процессе игры совмещение виртуальной и реальной картины необходимо только тогда, когда игрок на своем рабочем месте подбегает к мячу, или, если это вратарь, - ловит, летящий в ворота мяч. Подача реального мяча игроку осуществляется устройством подачи мяча, которое принципиально отличается для игрока в поле и для вратаря. Для игрока в поле устройство подачи мяча должно не только подвести реальный мяч для удара игроком, но и позволить оценить силу и направление удара по реальному мячу, чтобы процессор смог смоделировать движение виртуального мяча после удара по реальному мячу.  The server (central processor) software provides virtual positioning on the playing field of all players, taking into account the laws of optics and stereometry. During the game, the combination of the virtual and the real picture is necessary only when the player runs to the ball at his workplace, or, if he is the goalkeeper, catches the ball flying at the goal. The real ball is delivered to the player by the ball feeder, which is fundamentally different for the player in the field and for the goalkeeper. For a player in the field, the ball feeder should not only bring the real ball to hit the player, but also allow to evaluate the strength and direction of the hit on the real ball so that the processor can simulate the movement of the virtual ball after hitting the real ball.
Вратарь должен ловить свободно летящий мяч, поэтому для подачи мяча вратарю, при его защите футбольных ворот, может быть использовано любое устройство подачи мяча на нужную высоту, в определенном направлении и с необходимой начальной скоростью, примером которого может быть устройство по патенту России на изобретение JSTe 2166976 [17]. По правилам игры в футбол, вратарь должен во многих случаях вводить мяч в игру, поэтому рабочее место вратаря должно быть оборудовано системой определения траектории движения мяча, после введения его в игру. Для решения этой задачи может быть использована видео-телеаппаратура и иные телеметрические системы, позволяющие определить траекторию движения мяча после того, как мяч оторвался от рук вратаря. Игрок в поле также зачастую руками вводит мяч в поле из-за боковой линии, поэтому его рабочее место, как и рабочее место вратаря, должно иметь в своем составе узел выкатывания мяча под ноги игроку, чтобы он его мог взять в руки. Рабочее место должно иметь систему определения траектории движения мяча, после введения его в игру, аналогичную системе на рабочем месте вратаря. The goalkeeper must catch a freely flying ball, therefore, to feed the ball to the goalkeeper, while protecting the football goal, any device can be used to feed the ball to the desired height, in a certain direction and with the required initial speed, an example of which is the device according to the Russian patent for the invention of JSTe 2166976 [17]. According to the rules of the game of football, the goalkeeper must in many cases enter the ball into the game, so the goalkeeper's workplace must be equipped with a system for determining the path of the ball after it is put into play. To solve this problem, video-television equipment and other telemetry systems can be used to determine the trajectory of the ball after the ball has come off the goalkeeper's hands. The player in the field also often puts the ball into the field with his hands because of the sideline, so his workplace, like the workplace of the goalkeeper, should include a ball rolling unit under the player’s feet so that he can pick it up. The workplace should have a system for determining the trajectory of the ball, after introducing it into the game, similar to the system at the goalkeeper's workplace.
Таким образом, предлагается способ имитации игры в футбол, путем создания с помощью ЭВМ виртуального футбольного поля, виртуальных игроков и виртуального мяча в среде 3D и совмещение игровых эпизодов виртуальной игры с действиями реальных игроков - участников игры. Игроки имитируют свои действия в игровом процессе на своих рабочих местах, каждое из которых может располагаться как на открытом воздухе, так и в закрытом помещении, вплоть до комнаты в квартире. Управление игровым процессом осуществляется сервером (центральным процессором) с соответствующим программным обеспечением, позволяющим моделировать виртуальную игру и адаптировать (совмещать) ее эпизоды, связанные с взаимодействием игроков с мячом, или со столкновениями игроков друг с другом по показаниям системы датчиков, которой оснащено каждое рабочее место игрока. Причем каждое рабочее место игрока имеет свой рабочий процессор, коммутативно связанный с сервером.  Thus, a method for simulating a game of football is proposed by creating a virtual soccer field, virtual players and a virtual ball in 3D using a computer and combining game episodes of a virtual game with the actions of real players participating in the game. Players imitate their actions in the game process at their workplaces, each of which can be located both outdoors and indoors, up to the room in the apartment. The game process is controlled by a server (central processor) with appropriate software that allows you to simulate a virtual game and adapt (combine) its episodes related to the interaction of players with the ball, or with collisions of players with each other according to the readings of the sensor system that each workstation is equipped with player. Moreover, each player’s workplace has its own working processor, commutatively connected to the server.
Способ не только позволяет проводить игровые состязания по футболу между командами, но и проводить тренировки футболистов с полноценной физической нагрузкой по развитию отдельных спортивных навыков или навыков коллективных действий, для чего необходимо иметь соответствующее программное обеспечение. Способ позволяет моделировать в среде ЗД многоходовые комбинации реальных футбольных поединков в том числе с участием футбольных звезд, причем в качестве участника такой комбинации может выступить любой человек, имеющий соответствующее оборудование для игры в виртуальный футбол. В этом случае игрок в виртуальный футбол становится игроком в своеобразное «футбольное караоке». The method not only allows you to play football competitions between teams, but also conduct training for football players with full physical activity to develop individual sports skills or collective action skills, for which it is necessary to have the appropriate software. The method allows to simulate in the environment of ZD multi-way combinations of real football matches including with the participation of football stars, and any person can act as a participant in such a combination, having the appropriate equipment for playing virtual football. In this case, the virtual football player becomes a kind of “football karaoke” player.
Эффективность реализации способа игры в футбол или тренировки футболиста, или участника футбольного караоке, зависит от структуры устройства, реализующего способ.  The effectiveness of the implementation of the method of playing soccer or training a football player, or a participant in football karaoke, depends on the structure of the device that implements the method.
Устройство, реализующее предлагаемый способ игры в футбол или комплексной тренировки футболиста, состоит из 20 рабочих мест спортсменов футболистов - игроков в поле, и двух рабочих мест вратарей, а также рабочих мест судей матча. Каждое из рабочих мест игроков содержит узел для подачи футбольных мячей и беговую дорожку, а также процессор для управления узлом подачи мячей и параметрами беговой дорожки, причем каждый из процессоров рабочих мест коммутативно соединен с центральным процессором (сервером), моделирующим в среде 3D виртуальную футбольную игру. Для моделирования игры используется соответствующее программное обеспечение и информация, поступающая на сервер с процессоров рабочих мест спортсменов, а для визуализации совмещения (адаптации) моментов виртуальной игры, связанных с взаимодействием отдельного игрока с мячом, используются системы для создания объемного стереоскопического изображения, совмещенного с реальным окружающим пространством. Каждый виртуальный шлем имеет не только видеоэкраны- очки для визуализации игровой ситуации на поле, но и датчик поворота головы (шеи) каждого из игроков, на голову которого надет этот шлем, что позволяет управлять не только работой беговой дорожки, но и проводить процедуру позиционирования каждого игрока на виртуальном игровом поле. Для игры в «футбольное караоке» допускается меньшее количество рабочих мест игроков, чем для полноценного виртуального футбольного матча. При этом, в процессор рабочего места каждого игрока должен быть зашит виртуальный вариант реальной футбольной комбинации или система, преобразующая видеоизображение футбольного матча (комбинации) в анимационный вид. A device that implements the proposed method of playing soccer or integrated training of a football player consists of 20 workplaces of football players' athletes - players in the field, and two jobs for goalkeepers, as well as jobs for referees of the match. Each of the player’s workplaces contains a node for supplying soccer balls and a treadmill, as well as a processor for controlling the node for supplying balls and parameters of the treadmill, and each of the processors of the workplaces is commutatively connected to a central processor (server) simulating a virtual soccer game in 3D . To simulate the game, the appropriate software and information is used, which comes to the server from the processors of the athletes' workstations, and to visualize the combination (adaptation) of the moments of the virtual game associated with the interaction of an individual player with the ball, systems are used to create a three-dimensional stereoscopic image combined with the real environment space. Each virtual helmet has not only video screens - glasses for visualizing the game situation on the field, but also a head (neck) rotation sensor for each of the players, on whose head this helmet is worn, which allows you to control not only the work of the treadmill, but also carry out the positioning procedure of each player on the virtual playing field. For playing “football karaoke” fewer jobs are allowed for players than for a full virtual football match. At the same time, the processor of the workplace of each player must be wired a virtual version of a real football combination or a system that converts the video image of a football match (combination) into an animated view.
Рабочие места игроков в поле и вратарей имеют свои отличия относительно конструктивного исполнения отдельных узлов, например, узла подачи мяча. Для более полного соответствия виртуальной игры в футбол реальному спортивному поединку, рабочее место игрока может быть оснащено кроме игровой дорожки и узлом подачи мяча еще и узлом имитации столкновения игрока с другими игроками в виртуальный футбол.  The workplaces of players in the field and goalkeepers have their own differences regarding the design of individual units, for example, the ball feed unit. For a more complete correspondence of a virtual football game to a real sports match, a player’s workplace can be equipped with a ball feed unit and a node for simulating a player’s collision with other virtual football players.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ  BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
На Fig. 1 представлена схема устройства для игры в виртуальный футбол.  In Fig. 1 shows a diagram of a device for playing virtual football.
На Fig. 1 позициями обозначено: 1 - сервер (центральный процессор), 2...11 - рабочие места игроков в поле одной команды, 12...21 - рабочие места игроков в поле другой команды, 22 - рабочее место вратаря первой команды, 23 - рабочее место вратаря второй команды. На примере рабочего места одного из полевых игроков (позиция 2) обозначена структура его рабочего места, состоящая из следующих узлов: 27 - беговая дорожка, 28 - узел подачи футбольного мяча, 29 - процессор рабочего места футболиста, 30 - узел имитации столкновения футболиста с другими игроками в ходе футбольного матча, 31 - виртуальный шлем, 32 - система позиционирования мяча после его вбрасывания из-за боковой линии, 33 - узел выбрасывания мяча на игрока с целью удара по мячу головой или выкатывания мяча на вбрасывание из-за боковой линии. Процессор каждого рабочего места игрока коммутационно связан через сервер с остальными игроками в ходе футбольного матча. Процессор каждого рабочего места игрока коммутационно связан с основными узлами рабочего места и центральным процессором - сервером. При этом, все связи двухсторонние: процессор рабочего места футболиста обрабатывает сигналы с датчиков состояния основных узлов рабочего места и информацию, поступающую с сервера о позиционировании игрока на виртуальном футбольном поле и вырабатывает сигналы на управляющие двигатели узлов рабочего места, а также формирует видеоизображение ситуации на футбольном поле с позиции конкретного игрока данного рабочего места на его экраны-очки виртуального шлема. In Fig. 1 positions indicate: 1 - server (central processor), 2 ... 11 - jobs of players in the field of one team, 12 ... 21 - jobs of players in the field of another team, 22 - workplace of the goalkeeper of the first team, 23 - workplace goalkeeper of the second team. On the example of the workplace of one of the field players (position 2), the structure of his workplace is indicated, which consists of the following nodes: 27 - treadmill, 28 - soccer ball feed unit, 29 - soccer player workstation processor, 30 - soccer player collision simulation node with others by players during a football match, 31 - virtual helmet, 32 - ball positioning system after it is thrown in from the side line, 33 - knot of the ball being thrown at the player in order to hit the ball with his head or roll the ball into the throw-in due to the side line. The processor of each player’s workstation is connected through the server with the other players during the football match. The processor of each player’s workstation is connected to the main nodes of the workplace and the central processor - the server. Wherein, all communications are two-way: the player’s workstation processor processes the signals from the status sensors of the main nodes of the workplace and the information received from the server about the player’s positioning on the virtual football field and generates signals to the control engines of the workplace nodes, and also forms a video image of the situation on the soccer field from the position a specific player of a given workplace on his virtual helmet goggle screens.
Конструктивно рабочие места полевого игрока и вратаря отличаются исполнением основных узлов, входящих в состав рабочего места футболиста. Эти отличия определяются основными выполняемыми движениями игрока на футбольном поле и характером взаимодействия игрока с футбольным мячом: вратарь ловит мяч, а игрок на поле перемещается по полю с целью перехвата мяча и осуществления паса мячом или удара по воротам. При этом, в ходе игры возможны столкновения игроков друг с другом, что необходимо имитировать для повышения реальности игры.  Structurally, the workplaces of the field player and the goalkeeper are distinguished by the performance of the main components that make up the workplace of the football player. These differences are determined by the player’s main movements on the football field and the nature of the player’s interaction with the soccer ball: the goalkeeper catches the ball, and the player moves on the field to intercept the ball and pass the ball or hit the goal. At the same time, during the game, players may collide with each other, which must be imitated to increase the reality of the game.
Принципиально структура рабочего места игрока в поле и вратаря ничем не отличается. Так для вратаря, в соответствии со схемой, приведенной на Fig. 1, рабочее место вратаря (позиция 23) состоит из следующих составляющих: 34 - беговая дорожка, 35 - узел подачи футбольного мяча, 36 - процессор рабочего места футболиста, 37 - узел имитации столкновения футболиста с другими игроками в ходе футбольного матча, 38 - виртуальный шлем, 39 — система позиционирования мяча после его вбрасывания в игру с рук вратаря или ногой вратаря.  Fundamentally, the structure of the player’s workplace in the field and the goalkeeper is no different. So for the goalkeeper, in accordance with the diagram shown in Fig. 1, the goalkeeper's workplace (position 23) consists of the following components: 34 - treadmill, 35 - soccer ball feed unit, 36 - soccer player workstation processor, 37 - soccer player collision simulation node with other players during a football match, 38 - virtual helmet, 39 - ball positioning system after it is thrown into the game from the goalkeeper’s hands or the goalkeeper’s foot.
Устройство для имитации игры в футбол содержит также рабочие места для судей матча, обозначенные на Fig. 1 позициями 24 и 25. Рабочее место судьи (позиция 24) состоит из беговой дорожки - 40, процессора 41 и виртуального шлема 42. Конструктивно-компоновочная схема рабочего места полевого игрока приведена на Fig. 2. A device for simulating a football game also contains workstations for the referees indicated in Fig. 1 positions 24 and 25. The judge’s workplace (position 24) consists of a treadmill - 40, a processor 41 and a virtual helmet 42. The structural layout of the workplace of a field player is shown in Fig. 2.
Основной составляющей рабочего места полевого игрока является беговая дорожка, обозначенная на Fig. 2 позицией 1. Беговая дорожка вывешена на силовой раме 2, которая, в свою очередь, закреплена на оси 3, перпендикулярной плоскости беговой дорожки с силовым приводом 13 для поворота беговой дорожки на необходимый азимутальный угол Ψ . Для имитации столкновения, бегущего по беговой дорожке 1 игрока 4, соосно с осью 3, рабочее место полевого игрока имеет кольцевую направляющую 5, а для имитации взаимодействия полевого игрока с футбольным мячом выполнена эквидистантно направляющей 5 направляющая 6. По направляющей 5 перемещается узел с имитатором 7 (муляжом) игрока, с которым может произойти столкновение, а по направляющей 6 перемещается узел подачи мяча 8 полевому игроку. При этом беговая дорожка 1 находится внутри кольцевых направляющих, плоскости которых параллельны плоскости беговой дорожки 1. Для реализации любых углов столкновения игрока с другим игроком и различных видов столкновения узел имитации столкновения . игроков, снабжен соответствующими силовыми приводами для перемещения муляжа 7 по высоте и по углу W , относительно продольной оси беговой дорожки. При этом, сам муляж 7 установлен на салазках с силовым приводом для перемещения по радиальному пазу 9 с возможностью реализации соответствующих игровой ситуации параметров столкновения. Для большего соответствия с реальными условиями столкновения муляж 7 имеет возможность разворота относительно своей вертикальной оси на угол , что также осуществляется силовым приводом, непоказанным на Fig. 2. Узел имитации столкновения игрока с другим игроком перемещается по направляющей 5 с помощью ползуна а. Подача футбольного мяча игроку на рабочем месте футболиста осуществляется за счет перемещения опоры 10 по вертикальной направляющей, которая не обозначена позицией на Fig. 1. Эта направляющая крепится на салазках 17, которые могут перемещаться в радиальном направлении, перпендикулярном направлению перемещения опоры 10 за счет силового привода 15. В свою очередь эта радиальная направляющая крепится к опорному узлу б, который имеет возможность за счет силового привода 16, перемещаться по направляющей 6. Перемещение опоры 10 в вертикальном направлении осуществляется силовым приводом 14. Перемещение опоры б по направляющей 6 позволяет имитировать необходимый азимутальный угол подачи мяча на ногу игрока. Сам мяч 8 закреплен на упругой консоли 11 , установленной на опоре 10. Поскольку для построения виртуальной футбольной игры необходимо рассчитывать траекторию движения мяча после удара по нему ногой, расчет проводится по движению точки закрепления футбольного мяча 8 на консоли 1 1. Величина деформаций консоли определяется по показаниям тензодатчиков, закрепленных на теле консоли 11 и которые не показаны на Fig. 2. Для уменьшения жесткости связи, накладываемой на футбольный мяч 8 консолью 11, саму консоль целесообразно выполнить в виде конусной пружины, как показано на Fig. 2. Управление перемещением муляжа 7 и опоры 10 осуществляется процессором рабочего места 12, который управляет работой силовых приводов 14,15,16, исходя из игровой ситуации на виртуальном футбольном поле и намерениями игрока 4. Намерения игрока 4 реализуются за счет его движения по беговой дорожке 1, позиционированием его на плоскости беговой дорожке и изменением позиционирования самой дорожки по углу Ψ . Для этого на беговой дорожке установлены датчики определения кинематических характеристик игрока, относительно беговой дорожки, датчики угла поворота плоскости дорожки по азимуту Ψ , причем управление по углу Ψ положения беговой дорожки может осуществляться не только за счет поворота головы игрока, на которой закреплен виртуальный шлем 18 с датчиками угла поворота головы игрока, которые не показаны на Fig. 2, но и, например, за счет изменения силового воздействия игроком в процессе бега по беговой дорожке с одной ее стороны на другую. Для этого на осях боковых роликов беговой дорожки установлены тензодатчики усилий 22, которые фиксируют изменения усилий, воздействующих на них со стороны ног игрока, и дополнительно могут быть использованы процессором 12 для корректировки азимутального угла <Р . Процессор 12 в зависимости от игровой ситуации управляет перемещением муляжа 7 на рабочем месте игрока. The main component of the field player’s workplace is the treadmill indicated on Fig. 2 by position 1. The treadmill is hung on the power frame 2, which, in turn, is mounted on the axis 3, perpendicular to the plane of the treadmill with power drive 13 to rotate the treadmill to the required azimuth angle Ψ. To simulate a collision running on the treadmill 1 of player 4, coaxially with axis 3, the workplace of the field player has an annular guide 5, and to simulate the interaction of the field player with a soccer ball, guide 6 is made equidistant to guide 5. A node with simulator 7 moves along guide 5 (dummy) of a player with whom a collision may occur, and along the guide 6, the ball feed unit 8 moves to the field player. In this case, the treadmill 1 is located inside the annular guides, the planes of which are parallel to the plane of the treadmill 1. To implement any angles of the player’s collision with another player and various types of collision, the collision simulation node. players, is equipped with appropriate power drives to move the dummy 7 in height and angle W, relative to the longitudinal axis of the treadmill. At the same time, the dummy 7 itself is mounted on a slide with a power drive to move along the radial groove 9 with the possibility of realizing collision parameters corresponding to the game situation. To better match the actual conditions of the collision, dummy 7 has the ability to be rotated about its vertical axis by an angle, which is also carried out by a power drive, not shown in Fig. 2. The node simulating the collision of a player with another player moves along the guide 5 using the slider a. The supply of a soccer ball to a player at the footballer's workplace is carried out by moving the support 10 along a vertical guide, which is not indicated by the position in Fig. 1. This guide is mounted on a slide 17, which can be moved in a radial direction perpendicular to the direction of movement of the support 10 due to the power drive 15. In turn, this radial guide is attached to the support node b, which is able, due to the power drive 16, to move along guide 6. Moving the support 10 in the vertical direction is carried out by the power drive 14. Moving the support b along the guide 6 allows you to simulate the required azimuthal angle of the ball on the foot of the player. The ball 8 itself is mounted on an elastic console 11 mounted on a support 10. Since, to build a virtual football game, it is necessary to calculate the trajectory of the ball after hitting it with a foot, the calculation is based on the movement of the fixing point of soccer ball 8 on console 1 1. The magnitude of the deformations of the console is determined by the readings of the load cells mounted on the body of the console 11 and which are not shown in Fig. 2. To reduce the stiffness of the connection imposed on the soccer ball 8 by the console 11, it is advisable to make the console itself in the form of a conical spring, as shown in Fig. 2. The movement of the dummy 7 and the support 10 is controlled by the processor of the workplace 12, which controls the operation of the power drives 14,15,16, based on the game situation on the virtual football field and the intentions of the player 4. The intentions of player 4 are realized due to his movement on the treadmill 1, by positioning it on the plane of the treadmill and changing the positioning of the track itself in the angle Ψ. For this, kinematic sensors are installed on the treadmill. player’s characteristics, relative to the treadmill, azimuth Ψ plane angle sensors, and treadmill position angle control Ψ can be performed not only by turning the player’s head on which a virtual helmet 18 with angle sensors of the player’s head is fixed, which are not shown in Fig. 2, but also, for example, due to a change in the force impact of the player during the run along the treadmill from one side to the other. For this, load cells 22 are installed on the axes of the side rollers of the treadmill, which record changes in the forces acting on them from the player’s legs, and can be additionally used by the processor 12 to adjust the azimuthal angle <P. The processor 12, depending on the gaming situation, controls the movement of the dummy 7 in the workplace of the player.
На Fig. 2 не показан узел выкатывания мяча игроку при необходимости вбрасывания мяча из-за боковой линии и не показан узел подачи мяча для приема его головой игрока, которые на Fig.1 обозначены одной позицией 33. При этом, при имитации игры в футбол в этих случаях при ограничении полета мяча при введении его в игру или при отражении мяча головой необходимо ограничить полет мяча на рабочем месте игрока.  In Fig. 2, the ball roll-out unit is not shown to the player if it is necessary to throw the ball in because of the side line and the ball-feed unit for receiving the player’s head by the ball is not shown, which are indicated by one position in Fig. 1. Moreover, when simulating a game of football in these cases, limiting the flight of the ball when introducing it into the game or when the ball is reflected by the head, it is necessary to limit the flight of the ball at the player’s workplace.
Для ограничения полета мяча рабочее место полевого игрока имеет кольцевую улавливающую сетку, обозначенную на Fig. 2 позицией 20. При этом каждый элемент улавливающей сетки 20 имеет встроенные в нити отдельной клетки тензоэлементы (тензодатчики), непоказанные на Fig. 2. По показаниям тензодатчиков (тензоэлементов) можно определить координаты точки траектории, вброшенного в игру мяча (отраженного головой мяча), поскольку каждый из тензоэлементов улавливающей сетки позиционирован относительно ее краев. Более того, усилия, воспринимаемые тензоэлементами при улавливании мяча позволяют рассчитать кинематические характеристики мяча, а с учетом координат полевого игрока, можно рассчитать и траекторию виртуального мяча. To limit the flight of the ball, the field player’s workstation has an annular catching net indicated on Fig. 2 by position 20. In addition, each element of the catching grid 20 has strain gauges (strain gauges) embedded in the threads of a single cell, not shown in Fig. 2. According to the readings of the strain gauges (strain elements), you can determine the coordinates of the point of the trajectory thrown into the game of the ball (reflected by the head of the ball), since each of the pick-up strain elements is positioned relative to its edges. Moreover, the efforts perceived by the tensile elements when catching the ball allow you to calculate the kinematic characteristics of the ball, and taking into account the coordinates of the field player, you can calculate the trajectory of the virtual ball.
Поскольку, после вбрасывания мяча в игру, после того как мяч оторвался от рук (руки) игрока или отскочил от его головы, он продолжает двигаться по вполне определенной траектории. Для уточнения траектории движения мяча рабочее место игрока имеет видео регистрирующую систему, состоящую из видеокамер 19 и двух нормированных координатных сеток 23 и 21, опозитно установленных видеокамерам. При этом оси объективов видеокамер 19 перпендикулярны плоскостям координатных сеток.  Since, after throwing the ball into the game, after the ball has torn off the player’s hands (arms) or has bounced off his head, he continues to move along a well-defined path. To clarify the trajectory of the ball, the player’s workstation has a video recording system consisting of video cameras 19 and two normalized coordinate grids 23 and 21, which are installed on video cameras. The axis of the lenses of the video cameras 19 are perpendicular to the planes of the coordinate grids.
Схема рабочего места вратаря приведена на Fig. 3.  The goalkeeper's workplace layout is shown in Fig. 3.
По аналогии с рабочим местом полевого игрока, основным узлом рабочего места вратаря является беговая дорожка 1, которая, как на Fig. 2, вывешена на силовой раме 2, а сама рама 2 закреплена на оси 3, которая перпендикулярна плоскости беговой дорожки. На оси 3 закреплена шестерня 4, находящаяся в зацеплении с шестерней 5, закрепленной на оси шагового двигателя 6, выполняющего роль силового привода для поворота беговой дорожки на азимутальный угол Ψ . По беговой дорожке 1 перемещается вратарь 7, на голове которого закреплен виртуальный шлем 8. Рабочее место вратаря должно позволять перемещаться вратарю вдоль ворот, выход из ворот навстречу атакующим игрокам, ловить или отбивать мяч, брошенный в направлении ворот и вводить мяч в игру. При выполнении этих действий на реальном футбольном поле возможно столкновение вратаря с игроками на поле. Для имитации этой ситуации рабочее место вратаря, как и рабочее место игрока в поле, имеет полукольцевую, а не кольцевую направляющую 9, по которой перемещается за счет силового привода 10 опорный узел 1 1 на котором установлен муляж игрока 13, имеющий возможность перемещаться за счет силовых приводов, как по высоте, так и в радиальном направлении. Например, в радиальном направлении относительно полукольцевой направляющей 9, муляж 13 перемещается по направляющей 12. Причем, силовые приводы для перемещения муляжа в радиальном направлении и по высоте на Fig. 3 не показаны. Для имитации реального угла столкновения вратаря с игроком, муляж игрока имеет возможность за счет силового привода, непоказанного на Fig. 3, проворачиваться вокруг своей оси на угол ω . Центром полукольцевой направляющей 9 является точка пересечения центра оси 3 с рабочей поверхностью беговой дорожки 1. By analogy with the workplace of a field player, the main node of the goalkeeper's workplace is treadmill 1, which, as in Fig. 2, is hung out on the power frame 2, and the frame 2 itself is fixed on the axis 3, which is perpendicular to the plane of the treadmill. A gear 4 is fixed on the axis 3, which is meshed with the gear 5 fixed on the axis of the stepper motor 6, which acts as a power drive for turning the treadmill to an azimuth angle Ψ. Goalkeeper 7 moves along treadmill 1, on whose head a virtual helmet is fixed 8. The goalkeeper's workplace should allow the goalkeeper to move along the goal, exit the gate towards the attacking players, catch or hit the ball thrown in the direction of the goal and put the ball into the game. When performing these actions on a real football field, the goalkeeper may collide with players on the field. To simulate this situation, the goalkeeper’s workplace, like the player’s workplace in the field, has a semi-ring, rather than an annular guide 9, along which the support unit 1 1 moves on which the player 13 is mounted, having the ability to move behind account of power drives, both in height and in the radial direction. For example, in the radial direction relative to the semicircular guide 9, the dummy 13 moves along the guide 12. Moreover, power drives for moving the dummy in the radial direction and in height in Fig. 3 are not shown. To simulate the real angle of the goalkeeper’s collision with the player, the player’s dummy is possible due to the power drive, not shown in Fig. 3, rotate around its axis at an angle ω . The center of the semicircular guide 9 is the point of intersection of the center of the axis 3 with the working surface of the treadmill 1.
Для имитации футбольных ворот рабочее место вратаря имеет две линейные направляющие 14, 15 по которым имеют возможность перемещаться имитаторы штанг 16. 17 футбольных ворот за счет силовых приводов, неп оказанных на Fig. 3.  To simulate a football goal, the goalkeeper’s workstation has two linear guides 14, 15 along which simulators of the rods 16 can move. 17 football goals due to power drives not shown in Fig. 3.
Для подачи мяча вратарю, как результат удара по мячу в направлении ворот, рабочее место вратаря имеет полукольцевую направляющую 18, эквидистантную направляющей 9, по которой перемещается узел подачи мяча 19 за счет силового привода, в качестве . которого может быть использован шаговый электродвигатель. Узел подачи мяча осуществляет подачу мяча со скоростью и угловыми характеристиками траектории виртуального мяча, летящего в сторону вратаря.  To serve the ball to the goalkeeper, as a result of hitting the ball in the direction of the goal, the goalkeeper's workstation has a semi-circular guide 18, an equidistant guide 9, along which the ball feed unit 19 is moved due to the power drive, in quality. which can be used with a stepper motor. The ball feed unit feeds the ball with the speed and angular characteristics of the trajectory of the virtual ball flying towards the goalkeeper.
Для ограничения полета мяча при введении его в игру вратарем, рабочее место вратаря имеет также кольцевую улавливающую сетку 20. При этом, каждый элемент, улавливающей сетки 20 имеет встроенные в нити отдельной клетки тензоэлементы (тензодатчики), непоказанные на Fig. 3. По показателям тензодатчиков можно определить координаты точки траектории, вброшенного в игру мяча, поскольку каждый из тензоэлементов улавливающей сетки позиционирован относительно ее краев. Можно также зафиксировать факт взятия ворот. Более того, усилия, воспринимаемые тензоэлементами при улавливании мяча позволяют рассчитать кинематические характеристики мяча, а с учетом координат вратаря, вбросившего мяч, можно рассчитать и траекторию виртуального мяча. To limit the flight of the ball when the goalkeeper enters the game, the goalkeeper’s workplace also has an annular catching net 20. Moreover, each element of the catching net 20 has strain gauges (strain gauges) embedded in the threads of a single cell, not shown in Fig. 3. Using the strain gauge indicators, you can determine the coordinates of the point of the trajectory thrown into the ball game, since each of the pick-up strain gauges is positioned relative to its edges. You can also record the goal. Moreover, the efforts perceived by the tensile elements when catching the ball make it possible to calculate the kinematic characteristics of the ball, and taking into account the coordinates of the goalkeeper throwing the ball, the trajectory of the virtual ball can also be calculated.
Поскольку после вбрасывания мяча вратарь, после того как мяч оторвался от его рук (руки), продолжает зачастую двигаться, для уточнения траектории движения мяча, рабочее место вратаря имеет видеорегистрационную систему, состоящую из видеокамер 21 и двух нормированных координатных сеток 22 и 23 опозитно установленных видеокамерам. При этом оси объективов видеокамер 21 перпендикулярны плоскостям координатных сеток 22 и 23. Внизу улавливающей сетки 20 установлен желоб 24, имеющий уклон к оси рабочего места вратаря с обеих сторон от оси, а в центре этого желоба имеет приемник мячей 25. Из приемника мячей 25 для подачи мяча в питатель узла подачи мячей 19, непоказанный на Fig. 3, служит мячепровод 26.  Since after a throw-in the ball, the goalkeeper, after the ball has torn away from his hands (hands), often continues to move, in order to clarify the trajectory of the ball, the goalkeeper’s workstation has a video registration system consisting of video cameras 21 and two normalized coordinate grids 22 and 23 with video cameras installed . The axes of the lenses of the video cameras 21 are perpendicular to the planes of the coordinate grids 22 and 23. At the bottom of the catching grid 20, a groove 24 is installed, which is inclined to the axis of the goalkeeper’s workstation on both sides of the axis, and has a ball receiver 25 in the center of this groove. 25 from the ball receiver supplying the ball to the feeder of the ball feeding unit 19, not shown in Fig. 3, the meatball 26 serves.
Управление рабочим местом вратаря осуществляется процессором 27, который коммутативно связан с датчиками положения узла подачи мяча 19, беговой дорожки 1, муляжа 11 и его опорного узла 11, штанг 16, 17 и виртуальным шлемом 8 игрока 7, а также с силовыми шаговыми приводами основных подвижных узлов рабочего места вратаря. Также процессор 27 коммутативно связан с цифровыми видеокамерами 21. По аналогии с рабочим местом игрока в поле, вратарь может управлять параметрами беговой дорожки, например, ее угловым положением (азимутальным углом) поворотом головы за счет датчиков, встроенных в виртуальный шлем 8 и непоказанных на Fig. 3. Может управлять и воздействуя через полотно беговой дорожки на датчики 28, установленные на осях подшипниковых узлов беговой дорожки вблизи ее кромок. Описанные выше конструктивные особенности рабочих мест игрока в поле и вратаря позволяют при игре в виртуальный футбол сымитировать особенности погодных условий проведения игры, таких как дождь и ветер. Для этого рабочие места могут быть оснащены вентиляторами, установками, имитирующими ветер, и дренчерными утройствами, имитирующими дождь. Сила ветра будет задаваться характеристиками (скорость вращения вентилятора) силового привода вентилятора, а параметры дождя можно варьировать величиной давления вытеснения воды из емкости и величиной (высотой) расположения форсуночных головок дренчерной системы над головами игроков, передвигающихся на своих рабочих местах по беговым дорожкам. Характеристики погодных условий, постоянные для всех рабочих мест футболистов задаются сервером и поддерживаются им же. С учетом указанных выше параметров сервер (центральный процессор) моделирует виртуальный футбольный поединок. При этом устройства, физически имитирующие погодные условия, на Fig. 2 и Fig. 3 не показаны. Goalkeeper workstation is controlled by a processor 27, which is commutatively connected with position sensors of the ball feed assembly 19, treadmill 1, dummy 11 and its support assembly 11, rods 16, 17 and virtual helmet 8 of player 7, as well as with power step drives of the main movable Goalie workstation nodes. The processor 27 is also connected to the digital video cameras 21. By analogy with the player’s workplace in the field, the goalkeeper can control the parameters of the treadmill, for example, its angular position (azimuthal angle) by turning the head due to sensors built into virtual helmet 8 and not shown in Fig. . 3. Can control and acting through the treadmill belt on sensors 28 mounted on the axes of the bearing units of the treadmill near its edges. The design features of the player’s and goalkeeper’s workplaces described above make it possible to simulate the weather conditions of a game, such as rain and wind, when playing virtual football. To do this, workstations can be equipped with fans, installations simulating wind, and deluge devices simulating rain. The wind force will be set by the characteristics (fan rotation speed) of the fan drive, and the rain parameters can be varied by the pressure of water displacement from the tank and the size (height) of the nozzle heads of the deluge system above the heads of players moving on treadmills at their workplaces. Weather characteristics that are constant for all jobs of football players are set by the server and supported by it. Based on the above parameters, the server (central processor) simulates a virtual football match. At the same time, devices physically simulating weather conditions in Fig. 2 and Fig. 3 are not shown.
Как следует из структуры рабочих мест полевого игрока в футбол (Fig. 2) и футбольного вратаря (Fig. 3), рабочие места могут быть использованы для тренировок спортсменов, в том числе для отработки сложных многопасовых комбинаций, для чего достаточно будет задействовать несколько рабочих мест футболистов, а не полный игровой комплекс. При этом, за счет соответствующего программного обеспечения процессора рабочего места футболиста можно будет отрабатывать и коллективные многопасовые комбинации в виртуальном пространстве на виртуальном футбольном поле, не привлекая к тренировке других реальных спортсменов. Фактически, каждое рабочее место футболиста является центром подготовки футболистов высшего класса, аналогичным центру подготовки футболистов высшего класса, футболистов высшего класса по заявке РФ на изобретение Л22001126008 [18]. As follows from the structure of the workplaces of a field football player (Fig. 2) and a football goalkeeper (Fig. 3), jobs can be used for training athletes, including for practicing complex multi-hazard combinations, for which it will be enough to use several jobs football players, not a complete game complex. At the same time, due to the appropriate software for the processor of the football player’s workplace, it will be possible to work out collective multi-hazard combinations in virtual space on a virtual football field without involving other real athletes in training. In fact, every workplace of a football player is a center for training football players of higher class similar to the training center for top-class football players, top-class football players according to the application of the Russian Federation for the invention of L22001126008 [18].
Как и центр подготовки футболистов высшего класса, каждое рабочее место футболиста, структурные схемы которых представлены на Fig. 2 и Fig. 3, предоставляют возможность футболистам развить рефлекторную память за счет тренировок на больших и предельных скоростях, значительно улучшить точность и силу удара, приемы безопасной игры, повысить тактическую грамотность.  Like the training center for top-level football players, each workplace of a football player whose structural diagrams are shown in Fig. 2 and Fig. 3, provide an opportunity for football players to develop reflex memory through training at high and maximum speeds, significantly improve accuracy and impact force, safe play techniques, and increase tactical literacy.
Выше отмечалось, что частично решение этих задач изложено в заявке на изобретение [18], где приведено описание центра подготовки футболистов, содержащего манеж, оборудованный тренажерами «бегущая дорожка» с поворотным устройством, «пушку», «накопитель», а так же тренажерный зал и зал специальной подготовки, а так же компьютерный класс.  It was noted above that part of the solution to these problems is set forth in the application for the invention [18], which describes the training center for football players, which includes an arena equipped with treadmills with a rotary device, a cannon, a drive, and a gym and a special training room, as well as a computer class.
В отличие от центра подготовки футболистов высшего класса по источнику [18], использовании рабочих мест футболистов в соответствии с предлагаемым изобретением в качестве спортивных комплексов (спортивных тренажеров) не требует использования тренажерного зала и компьютерного класса и обладает более широкими возможностями тренировочного процесса. Это обусловлено и той причиной, что кроме общих узлов, как для центра подготовки [18], так и по предлагаемому изобретению, таких как бегущая дорожка и «пушка», или устройство подачи мяча, рабочие места футболистов по предлагаемому изобретению оснащены узлами имитации столкновения с соперниками на футбольном поле, узлами физического моделирования погодных условий. При этом не требуется отчуждений значительных площадей спортивных залов или строительства специальных тренажерных площадок. Более того, в предлагаемом нами изобретении дифференцированы особенности тренажеров в виде рабочих мест футболистов для футболиста - полевого игрока и для футболиста — вратаря. In contrast to the training center for top-class soccer players according to the source [18], the use of football players' workplaces in accordance with the invention as sports complexes (sports simulators) does not require the use of a gym and a computer class and has wider training process capabilities. This is also due to the reason that, in addition to common nodes, both for the training center [18], and according to the invention, such as a treadmill and a “gun”, or a ball feeder, the jobs of football players according to the invention are equipped with collision simulation nodes with rivals on the football field, nodes of physical modeling of weather conditions. It does not require the alienation of significant areas of gyms or the construction of special training facilities. Moreover, in our invention differentiated features of simulators in the form of jobs for football players for a football player - a field player and for a football player - a goalkeeper.
Таким образом, предлагаемый нами способ имитации игры в футбол и устройство для его реализации могут быть использованы не только для проведения виртуального футбольного матча между реальными футболистами, но и для проведения различных форм тренировочного процесса, как для полевых игроков, так и футболистов - вратарей.  Thus, our proposed method of simulating a soccer game and a device for its implementation can be used not only for holding a virtual soccer match between real football players, but also for conducting various forms of the training process, both for field players and goalkeepers.
Более того, как отмечалось выше, в состав устройства для имитации футбольного матча могут (должны) входить и рабочие места судей матча. Поскольку рабочие места судей матча в своем составе имеют значительно меньшее количество узлов и устройств, чем рабочие места участников матча, схема рабочего места судьи матча отдельно не имеет своего графического представления. В частности, в состав рабочего места судьи могут входить такие основные узлы, как беговая дорожка, виртуальный шлем, системы имитации погодных условий и, может быть, при необходимости, устройства имитации столкновения судьи с игроками. Можно в состав рабочего места судьи ввести и устройство для имитации физического взаимодействия судьи с мячом, в случае прямого попадания мяча в судью.  Moreover, as noted above, the device for simulating a football match may (should) include the work of the referees of the match. Since the work of the referees of the match in their composition have a significantly smaller number of nodes and devices than the workplaces of the participants of the match, the scheme of the work of the judge of the match separately does not have its own graphic representation. In particular, the referee’s workplace may include such key components as a treadmill, virtual helmet, weather simulation systems and, if necessary, devices for simulating a judge’s collision with players. It is possible to introduce into the workplace of the referee a device to simulate the physical interaction of the referee with the ball, in the event of a direct hit of the ball by the referee.
Работа устройства для имитации игры в футбол в виртуальном пространстве с физическими игроками предшествует несколько подготовительных операций.  The operation of a device for simulating a game of football in a virtual space with physical players is preceded by several preparatory operations.
Перед игрой в виртуальный футбол формируется команда игроков. Для этого игроки, имеющие в своем распоряжении рабочее место игрока в футбол, из них двое игроков должны иметь рабочие места вратаря, связываются по интернету с сервером (центральным процессором), который, получив заявку на игру, формирует команды. Сформировав команды, игроки или по договоренности, или за счет случайного выбора сервером, назначают погодные условия матча, а так же договариваются о времени начала матча или это время назначается сервером. К моменту начала матча игроки занимают свои рабочие места и каждый игрок надевает на голову виртуальный шлем, а так же запускают в работу процессоры своих рабочих мест. Аналогичным образом назначаются (выбираются ) судьи матча, которые перед началом матча занимают свои рабочие места и также надевают на свои головы свои виртуальные шлемы. Before playing virtual football, a team of players is formed. To do this, players who have at their disposal the workplace of a football player, of which two players must have goalkeeper jobs, communicate via the Internet with a server (central processor), which, after receiving an application for the game, forms teams. Having formed teams, players, either by agreement, or due to a random selection by the server, they set the weather conditions for the match, as well as agree on the start time of the match or this time is assigned by the server. By the time the match starts, the players take their jobs and each player puts on a virtual helmet on their heads, as well as start the processors of their workplaces. The referees of the match are similarly appointed (selected), who occupy their jobs before the start of the match and also put their virtual helmets on their heads.
За несколько минут до начала игры сервер проводит опрос процессоров рабочих мест игроков и судей об их готовности к игре, выбирает для каждой команды случайным образом половины виртуального футбольного поля. Далее сервер осуществляет формирование виртуального футбольного поля и начальное позиционирование игроков и судей на поле. Выбирается и предупреждается игрок, который начнет игру. После выполнения этих операций устройство готово к работе.  A few minutes before the start of the game, the server polls the processors of the workplaces of the players and the judges about their readiness for the game, randomly chooses for each team half of the virtual football field. Further, the server performs the formation of a virtual football field and the initial positioning of players and referees on the field. The player who starts the game is selected and warned. After performing these operations, the device is ready for operation.
ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ  MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Устройство работает следующим образом:  The device operates as follows:
Сервером 1 (Fig. 1) с начала футбольного матча формируется виртуальный футбольный поединок на виртуальном футбольном поле. Началом такого формирования является первый удар по мячу, производимый игроком, вводящим мяч в игру. Допустим, это будет игрок, стоящий на рабочем месте, обозначенный на Fig. 1 позицией 2. Для этого сервер 1 формирует на видеоэкране-очках виртуального шлема этого игрока, обозначенного позицией 31, изображение мяча, к которому по беговой дорожке 27 начинает двигаться игрок. Перемещение игрока по беговой дорожке и возможные ее повороты, соответствующие траектории движения игрока и движению виртуального мяча сервер отображает на экране-очках виртуального шлема. При приближение виртуального игрока к виртуальному мячу сервер производит совмещение изображения виртуального мяча с движением реального мяча, положение которого с помощью узла подачи мяча 28 позиционируется и совмещается в одной точке как реального, так и виртуального пространств, что дает возможность игроку на рабочем месте 2 совершить удар по мячу. А система датчиков, которыми оснащен узел подачи мяча 28 (Fig. 1), и которые не показаны на Fig. 1, позволяет определить параметры начала траектории полета мяча после удара по нему ногой игрока на рабочем месте 2. Такие параметры являются граничными условиями для расчета процессором рабочего места 29 и сервером 1 траектории движения виртуального мяча, что осуществляется путем решения системы известных дифференциальных уравнений механики. При этом в математическую модель движения виртуального мяча входят уравнения, описывающие погодные условия проведения виртуального поединка. Одновременно с визуализацией на видеоэкранах- очках виртуальных шлемов игроков движения виртуального мяча, процессоры рабочих мест игроков передают на сервер 1 показания датчиков с рабочих мест участников игры, обрабатывая которые сервер 1 формирует картину игры на всем футбольном поле. Тем самым сервер 1 (центральный процессор) с помощью процессоров рабочих мест игроков в поле, которые имеют коммутационные связи с основными узлами рабочих мест и соответствующими виртуальными шлемами игроков на этих рабочих местах, полностью формируют игру полевых игроков на виртуальном игровом поле. При этом, используя цифровую видеотехнику с базовыми мерными сетками и оснастив рабочее место полевого игрока узлом подачи мяча для вбрасывания, можно в процессе проведения виртуальной игры осуществлять (имитировать) вбрасывание мяча из-за боковой линии. Server 1 (Fig. 1) from the beginning of a football match forms a virtual football match on a virtual football field. The beginning of such formation is the first hit on the ball, made by the player introducing the ball into the game. Suppose it is a player standing in the workplace, indicated on Fig. 1 by position 2. For this, server 1 forms on the video screen-glasses of the virtual helmet of this player, indicated by position 31, an image of a ball towards which a player starts to move along treadmill 27. Player moving along the treadmill and its possible turns, the server displays the corresponding trajectories of the player’s movement and the movement of the virtual ball on the virtual helmet’s glasses screen. When the virtual player approaches the virtual ball, the server combines the image of the virtual ball with the movement of the real ball, the position of which with the help of the ball feed unit 28 is positioned and combined at one point in both real and virtual spaces, which allows the player in the workplace 2 to hit on the ball. And the sensor system with which the ball feed unit 28 is equipped (Fig. 1), and which are not shown in Fig. 1, it is possible to determine the parameters of the beginning of the ball’s flight trajectory after hitting the player’s foot at the workplace 2. Such parameters are the boundary conditions for the processor to calculate the workplace 29 and server 1 of the virtual ball’s trajectory, which is achieved by solving a system of known differential equations of mechanics. At the same time, the mathematical model of the virtual ball movement includes equations that describe the weather conditions for a virtual match. Simultaneously with the visualization on the video screens of virtual helmets of the players of the movement of the virtual ball, the processors of the jobs of the players transmit to the server 1 sensor readings from the workplaces of the game participants, processing which server 1 forms a picture of the game on the entire football field. Thus, server 1 (central processor) using processors of workplaces of players in the field, which have switching connections with the main nodes of workplaces and the corresponding virtual helmets of players at these workplaces, completely form the game of field players on the virtual playing field. At the same time, using digital video equipment with basic measuring grids and equipping the workplace of a field player by the ball feed unit for a throw-in; during the virtual game, it is possible to carry out (imitate) a throw-in of the ball because of the sideline.
Аналогичным образом с учетом особенностей действий вратаря в игровом процессе, что отражается в особенностях организации рабочего места вратаря, сервер по показаниям датчиков рабочего места вратаря и входящим на него сигналам от процессора рабочего места вратаря, коммутативно связанного с узлами рабочего места вратаря и виртуальным шлемом вратаря, формирует виртуальный процесс участия физического вратаря в виртуальном матче. Для этого сервер управляет работой через процессор рабочего места вратаря работой всех основных узлов рабочего места вратаря. В результате взаимодействия через сервер процессоров всех рабочих мест игроков может быть реализован виртуальный футбольный матч.  Similarly, taking into account the peculiarities of the goalkeeper’s actions in the game process, which is reflected in the peculiarities of organizing the goalkeeper’s workplace, the server according to the readings of the sensors of the goalkeeper’s workstation and the signals from the goalkeeper’s workstation processor, commutatively connected with the goalkeeper’s workstation nodes and the goalkeeper’s virtual helmet, forms a virtual process of participation of a physical goalkeeper in a virtual match. To do this, the server controls the work through the processor of the goalkeeper's workplace with the work of all the main nodes of the goalkeeper's workplace. As a result of interaction through the processor server of all workplaces of players, a virtual football match can be realized.
Рабочие места игроков в поле и рабочее место вратаря - футболиста, как технические устройства, работают, исходя из их функционального назначения.  The workplaces of the players in the field and the workplace of the goalkeeper - the football player, like technical devices, work based on their functional purpose.
Так полевой игрок в виртуальный футбол, находясь на рабочем месте полевого игрока, схема которого приведена на Fig. 2, участвуя в игре, совершает с помощью основных узлов рабочего места игрока основные действия, свойственные действиям игрока в реальный футбол, которые адекватно отражаются на картине виртуального футбольного поединка. Свои действия игрок в виртуальный футбол определяет исходя из виртуальной картины футбольного матча, которая передается на видеоэкран-очки виртуального шлема 18 игрока 4. В случае необходимости перемещения игрока 4 по виртуальному рабочему полю, игрок 4 совершает пробежку по беговой дорожке 1 в том или ином направлении (в одну или другую сторону по дорожке), а для изменения направления движения по азимуту, игрок 4 может осуществлять поворот силовой рамы 2 на необходимый угол У . Поворот осуществляется за счет силового привода 13 углового поворота беговой дорожки, управление работой которого осуществляется воздействием игрока 4 на полотно беговой дорожки 1, которое перемещается на роликовых направляющих, установленных на осях, на которых закреплены тензодатчики усилий, обозначенные на Fig. 2 позициями 22. Дополнительно управление положением беговой дорожки 1 осуществляется за счет поворота головы игрока 4, поскольку на виртуальном шлеме 18 имеются соответствующие датчики, непоказанные на Fig. 2, фиксирующие поворот головы. При этом, сигналы, вырабатываемые системами датчиков для управления беговой дорожкой, как на самой дорожке, так и на виртуальном шлеме, синхронизируются в процессоре 12, который выдает необходимый сигнал на силовой привод 13 для поворота беговой дорожки на угол У . So a virtual soccer field player, being at the field player's workplace, the diagram of which is shown in Fig. 2, participating in the game, with the help of the main nodes of the player’s workplace, performs the main actions inherent in the actions of a real football player, which are adequately reflected in the picture of a virtual football match. The virtual football player determines his actions based on the virtual picture of the football match, which is transmitted to the video screen of the virtual helmet 18 of player 4. If it is necessary to move player 4 along the virtual working field, player 4 runs on a treadmill 1 in one direction or another (one way or the other along the track), and to change direction of movement in azimuth, player 4 can rotate the power frame 2 by the required angle Y. The rotation is carried out due to the power drive 13 of the angular rotation of the treadmill, the operation of which is controlled by the action of player 4 on the treadmill belt 1, which moves on roller guides mounted on the axes on which the load cells indicated on Fig. 2 by positions 22. In addition, the position of the treadmill 1 is controlled by turning the head of player 4, since the virtual helmet 18 has corresponding sensors not shown in Fig. 2, fixing the rotation of the head. In this case, the signals generated by the sensor systems for controlling the treadmill, both on the track itself and on the virtual helmet, are synchronized in the processor 12, which provides the necessary signal to the power drive 13 to rotate the treadmill at an angle U.
В зависимости от игровой ситуации, рабочее место футболиста позволяет имитировать физическое столкновение игрока 4, перемещающегося по беговой дорожке 1 рабочего места, с другим игроком на футбольном виртуальном поле. Возможность столкновения одного игрока с другим игроком определяется центральным процессором 1 на Fig. 1. После того как определена возможность столкновения конкретного игрока 4 с другим игроком, на процессоры их рабочих мест 12 (Fig. 2) поступает соответствующая информация. Далее каждый из этих процессоров формирует соответствующие сигналы на силовые приводы перемещения манекена (муляжа) 7 по направляющим 5 и 9, по углу встречи игроков, для чего имитируется и поворот тела манекена (муляжа) игрока на угол ω , а также имитируется и высоте встречи (высота столкновения), если столкновение происходит при прыжке игрока (игроков). Подача мяча 8 для удара по нему ногой футболиста 4 на рабочем месте игрока, схема которого приведена на Fig. 2, осуществляется путем совмещения положения виртуального мяча с действительным мячом 8, для чего используются силовые приводы 16, 15, 14 узла подачи мяча. Узел подачи мяча 8 перемещается по направляющей 6 за счет силового привода 16. Перемещение консоли 11 в вертикальном направлении осуществляется силовым приводом 14, а радиальное перемещение консоли 11, с мячом 8 осуществляется силовым приводом 15. Управление работы силовых приводов осуществляется процессором рабочего места 12, работа которого синхронизируется с работой сервера 1 (Fig. 1) для совмещения положения виртуального мяча с реальным мячом 8, чтобы игрок мог осуществить действительный удар по мячу. При этом, мяч игрок видит только на видеоэкране-очках виртуального шлема 18 (Fig. 2) и для этого игрока мяч в момент удара по нему будет являться не виртуальным, а реальным мячом. Depending on the game situation, the workplace of a football player allows you to simulate a physical collision of a player 4 moving along the treadmill 1 of a workplace with another player on a virtual football field. The possibility of a collision of one player with another player is determined by the central processor 1 in Fig. 1. Once the possibility of a collision of a specific player 4 with another player has been determined, relevant information is received on the processors of their workplaces 12 (Fig. 2). Next, each of these processors generates the corresponding signals to the power drives for moving the dummy (dummy) 7 along the guides 5 and 9, according to the angle of the players ’meeting, which simulates the rotation of the dummy’s body (dummy) of the player by the angle ω , as well as the height of the meeting ( collision height) if the collision occurs when a player (players) jumps. Submission of the ball 8 for kicking a footballer 4 at the player’s workplace, a diagram of which is shown in Fig. 2, is carried out by combining the position of the virtual ball with the actual ball 8, for which power drives 16, 15, 14 of the ball feed assembly are used. The ball feed unit 8 moves along the guide 6 due to the power drive 16. The console 11 is moved in the vertical direction by the power drive 14, and the console 11, with the ball 8 is radially moved by the power drive 15. The operation of the power drives is carried out by the workstation processor 12, work which is synchronized with the server 1 (Fig. 1) to combine the position of the virtual ball with the real ball 8, so that the player can make a real hit on the ball. At the same time, the player sees the ball only on the video screen-glasses of virtual helmet 18 (Fig. 2) and for this player the ball at the moment of impact on it will be not a virtual, but a real ball.
В результате удара по мячу 8 ногой футболиста 4, произойдет упругая деформация консоли 1 1. Тензор деформаций консоли (угловые и линейные деформации) будут определяться геометрическими и упругими параметрами консоли 1 1 , а также будет зависеть от направления и силы удара по мячу 8, который жестко закреплен на консоли 11. Тензодатчики деформации консоли, наклеенные на поверхности тела консоли 11 и которые не показаны на Fig. 2, а сама консоль может быть выполнена в виде конической пружины, позволяют определить составляющие тензора деформаций. С помощью известных математических моделей напряженно-деформированного состояния консоли [19] легко определить не только координаты конца консоли 11, то есть положение мяча 8, но и кинематические характеристики конца консоли 1 1, то есть и кинематические характеристики мяча 8. Более того, деформации консоли 1 1 позволяют определить и начальное направление движения мяча 8 после удара по нему ногой футболиста. Тем самым, деформации консоли позволяют определить начальные условия движения не только реального мяча, но и виртуального мяча, поскольку в момент удара по мячу и реальный мяч и виртуальный мяч совмещены. Движение виртуального мяча строится как решение соответствующих дифференциальных уравнений, константы интегрирования которых (начальные условия) определяются по деформациям консоли 1 1. As a result of hitting the ball with foot 8 of footballer 4, the cantilever 1 will deform elastically. 1. The cantilever strain tensor (angular and linear deformations) will be determined by the geometric and elastic parameters of the cantilever 1 1, and will also depend on the direction and force of the hitting the ball 8, which rigidly fixed to the console 11. The strain gauges of the console, glued to the surface of the body of the console 11 and which are not shown in Fig. 2, and the console itself can be made in the form of a conical spring, which makes it possible to determine the components of the strain tensor. Using the well-known mathematical models of the stress-strain state of the console [19], it is easy to determine not only the coordinates of the end of the console 11, that is, the position of the ball 8, but also the kinematic characteristics of the end of the console 1 1, that is, the kinematic characteristics of the ball 8. Moreover, the deformations of the console 1 1 allow you to determine the initial direction of movement of the ball 8 after hitting it with the foot of a football player. Thus, the console deformations make it possible to determine the initial conditions of movement of not only the real ball, but also the virtual ball, since at the moment of hitting the ball both the real ball and the virtual ball are combined. The movement of a virtual ball is constructed as a solution to the corresponding differential equations whose integration constants (initial conditions) are determined by the deformations of the console 1 1.
После удара по мячу 8 игрока 4 осуществляет перемещение по беговой дорожке 1, в том числе поворачивая ее на необходимый угол Y в зависимости от игровой ситуации, которую игрок отслеживает на экране своего виртуального шлема 18.  After hitting the ball 8 of player 4, he moves along the treadmill 1, including turning it to the required angle Y depending on the game situation that the player tracks on the screen of his virtual helmet 18.
Движение мяча после вбрасывания его из-за боковой линии или при ударе по реальному мячу в случае пробития штрафного удара определяется с помощью цифровых видеокамер 19 и координатных сеток 21 и 24, а также с помощью удерживающей сетки 20 в элементы которой встроены тензоэлементы, непоказанные на Fig. 2.  The ball’s movement after a throw-in due to a sideline or when hitting a real ball in the event of a penalty kick is determined using digital video cameras 19 and coordinate grids 21 and 24, as well as with the help of a retention grid 20 in which elements are added strain gages not shown in Fig . 2.
Более сложной является работа игрока на рабочем месте футболиста-вратаря, поскольку вратарь ловит мяч или производит вбрасывание мяча ударом по нему ногой или рукой в игру. Схема рабочего места игрока - вратаря представлена на Fig. 3. Основная сложность обусловлена тем, что перемещение игрока-вратаря 7 по дорожке 1 должно коррелироваться с положением ворот, в частности штанг. Как и игрок в поле, вратарь-футболист 7 перемещается по беговой дорожке 1 и разворачивает ее силовую раму 2 на необходимый угол относительно оси 3 за счет силового привода, управление работой которого осуществляется самим игроком 7 за счет воздействия на края беговой дорожки 1 , по аналогии с игроком в поле, и за счет поворота головы с надетым на нее виртуальным шлемом 8, в котором установлены датчики поворота головы игрока 7. Перемещения игрока 7 по беговой дорожке 1 определяются игровой ситуацией, которую для простоты можно подразделить на три основных вида. More difficult is the player’s work at the workplace of a soccer goalkeeper, since the goalkeeper catches the ball or makes a throw-in of the ball with his foot or hand into the game. The player’s goalkeeper workplace diagram is shown in Fig. 3. The main difficulty is due to the fact that the movement of the goalkeeper 7 along track 1 must be correlated with the position of the goal, in particular the rods. Like the player in the field, the soccer goalkeeper 7 moves along the treadmill 1 and turns its power frame 2 to the required angle relative to axis 3 due to the power drive, which is controlled by player 7 itself by influencing the edges of the treadmill 1, by analogy with the player in the field, and by turning heads with a virtual helmet 8 on it, in which the sensors for turning the player’s head are installed 7. The movements of player 7 along the treadmill 1 are determined by the game situation, which for simplicity can be divided into three main types.
При отражении атаки футболистов на ворота, вратарь должен поймать мяч, с этой целью он перемещается по беговой дорожке и при этом он может столкнуться с игроком (игроками). Физическую имитацию столкновения вратаря 7 с муляжом игрока 13 осуществляется (управляется) центральным процессором 1 (Fig. 1) и процессором 27 (Fig. 3) рабочего места вратаря. В зависимости от игровой ситуации совмещение виртуального игрока, с которым должен столкнуться вратарь, осуществляется силовыми приводами, непоказанными на Fig. 3. Для перемещения муляжа 13, установленного на опоре 11, по направляющей 9, используется силовой привод 10. Приводы для перемещения муляжа 13 по направляющей 12, для перемещения муляжа 13 по вертикали и для поворота муляжа 13 на угол ω на Fig. 3 не показаны. When repelling the attack of football players on the goal, the goalkeeper must catch the ball, for this purpose he moves along the treadmill and at the same time he may collide with the player (s). A physical simulation of the collision of the goalkeeper 7 with the dummy of the player 13 is carried out (controlled) by the central processor 1 (Fig. 1) and the processor 27 (Fig. 3) of the goalkeeper's workplace. Depending on the game situation, the combination of the virtual player that the goalkeeper must face is carried out by power drives, not shown in Fig. 3. To move the dummy 13 mounted on the support 11 along the guide 9, a power drive 10 is used. Drives to move the dummy 13 along the guide 12, to move the dummy 13 vertically and to rotate the dummy 13 by an angle ω in Fig. 3 are not shown.
Атака вратаря футбольным мячом имитируется с помощью узла подачи мяча 19, который перемещается по направляющей 18 с помощью силового привода, непоказанного на Fig. 3. Перемещения узла 19 по направляющей 18 производится для совмещения виртуального угла азимута с физическим азимутальным углом движения мяча. В самом узле 19 подачи мяча на вратаря точка подачи (точка вылета мяча), с помощью силовых приводов перемещается по вертикали. Канал подачи мяча может также поворачиваться на необходимые углы, в зависимости от траектории полета виртуального мяча. Скорость вылета мяча из узла 19, соответствующая скорости движения виртуального мяча в этой точке задается параметрами подачи мяча: давлением газа (воздуха), если мяч выталкивается сжатым газом, скоростью поворота рычага, если узел подачи 19, аналогичен узлу по патенту [17] и т.д. Вылетевший из узла подачи 19 мяч вратарь ловит или не ловит, при этом он может на реальном футбольном поле осуществлять перемещения и в створе футбольных ворот, в результате чего возможны столкновения его со штангами ворот. Для реализации такой игровой ситуации, рабочее место вратаря оснащено линейными пазами 14 и 15, лежащими в одной плоскости с осью 3 беговой дорожки 1. По пазам 14 и 15 за счет силовых приводов, непоказанных на Fig. 3, перемещаются воротные штанги 16 и 17, причем управление работой этих силовых приводов перемещения штанг осуществляет центральный процессор 1 (Fig. 1) и процессор рабочего места вратаря 27 в зависимости от игровой ситуации на виртуальном игровом поле. Выброшенный из узла 19 мяч, может быть вратарем как пойман, так и пропущен, в этом случае, мяч ловится сеткой 20 и скатывается по ней вниз, где за счет специального откоса, непоказанного на Fig. 3 скатывается на беговую дорожку 1, где его может подобрать игрок - вратарь и ввести в игру. A goalkeeper attack with a soccer ball is simulated using the ball feed unit 19, which moves along the guide 18 using a power drive, not shown in Fig. 3. The movement of the node 19 along the guide 18 is made to combine the virtual azimuth angle with the physical azimuthal angle of the ball. In the node 19 of the ball to the goalkeeper, the point of delivery (point of departure of the ball), using power drives moves vertically. The ball feed channel can also be rotated to the required angles, depending on the flight path of the virtual ball. The speed of departure of the ball from the node 19, corresponding to the speed of the virtual ball at this point, is determined by the parameters of the ball: gas (air) pressure if the ball is pushed out by compressed gas, the lever rotation speed if the ball 19 is similar to the node according to the patent [17] and t .d. The goalkeeper catches or does not catch the ball that has flown out of the feed unit 19, and he can also move on a real football field at the football goal range, as a result of which he may collide with goal posts. To implement such a game situation, the goalkeeper's workplace is equipped with linear grooves 14 and 15 lying in the same plane with the axis 3 of the treadmill 1. At the grooves 14 and 15 due to power drives not shown in Fig. 3, the gate rods 16 and 17 are moved, and the operation of these power drives for moving the rods is controlled by the central processor 1 (Fig. 1) and the processor of the goalkeeper's workplace 27, depending on the game situation on the virtual playing field. A ball thrown from knot 19 can be a goalkeeper both caught and missed; in this case, the ball is caught by net 20 and rolls down it, where due to a special slope, not shown in Fig. 3 rolls onto treadmill 1, where the goalkeeper can pick it up and enter it into the game.
В соответствии с правилами футбола вратарь мяч в игру может ввести или ударом ноги по мячу или вбрасыванием руками. Для адекватного отражения введения мяча в игру, игроком-вратарем в виртуальной игре необходимо провести центральным процессором (сервером) и процессором рабочего места вратаря не только совмещение положения реального и виртуального мячей в момент вбрасывания, но и определить кинематические характеристики вбрасываемого мяча — начальную скорость полета, угол азимута, зенитный угол и т.д. С этой целью рабочее место вратаря оснащено цифровыми видеокамерами 21 оппозитно установленными от оси симметрии рабочего места и со смещением друг относительно друга, а также координатными сетками 22 и 23, что необходимо для определения по проекции мяча на координатные сетки 22 и 23, фиксируемые видеокамерами 21 , законов движения, параметров траектории движения вбрасываемого мяча. А учет взаимного расположения видеокамер 21 и положения их относительно координатных сеток 22 и 23 позволяет в соответствии с программным обеспечением, «записанным» в центральный процессор (сервер) и процессор рабочего места вратаря 27 определить траекторию движения не только реального мяча, вброшенного вратарем 7, но и, соответственно, виртуального мяча. In accordance with the rules of football, the goalkeeper can enter the ball into the game either by kicking the ball or throwing in his hands. To adequately reflect the introduction of the ball into the game, the goalkeeper in the virtual game needs to conduct the central processor (server) and the processor of the goalkeeper's workplace, not only combining the position of the real and virtual balls at the time of the throw-in, but also determine the kinematic characteristics of the ball being thrown in - the initial flight speed, azimuth angle, zenith angle, etc. To this end, the goalkeeper’s workstation is equipped with digital video cameras 21 opposite from the symmetry axis of the workplace and offset relative to each other, as well as coordinate grids 22 and 23, which is necessary for determining by the projection of the ball onto the coordinate grids 22 and 23 fixed by video cameras 21, laws of motion, parameters of the trajectory of the ball. And accounting for mutual the location of the cameras 21 and their positions relative to the coordinate grids 22 and 23 allows, in accordance with the software “recorded” in the central processor (server) and the processor of the goalkeeper's workplace 27, to determine the trajectory of movement not only of the real ball thrown by the goalkeeper 7, but also, respectively virtual ball.
Вброшенный вратарем 7 в игру мяч ловится улавливающей радиально установленной вертикальной кольцевой сеткой 20. В каждую ячейку улавливающей сетки 20, в нити сетки, образующие каждую ячейку, вмонтированы тензодатчики усилий, непоказанные на Fig. 3. Координаты каждой ячейки улавливающей сетки 20 заданы как в процессоре рабочего места вратаря 27 (Fig. 3) так и в центральном процессоре сервере 1 (Fig. 1). Поэтому, когда мяч, выброшенный в игру вратарем, останавливается улавливающей сеткой, по координатам ячеек улавливающей сетки 20, которые уловили мяч, и по показаниям тензодатчиков усилий нитей этих ячеек, не только можно определить координаты еще одной точки траектории движения мяча, но и скорректировать (уточнить) его основные кинематические характеристики, определенные с помощью видеокамер 21 и координатных сеток 22 и 23, что повысит адекватность совмещения реального футбольного мяча и виртуального мяча на виртуальном футбольном поле. Улавливающая сетка 20 с ее точно фиксированными в пространстве отдельными клетками-ячейками позволяет фиксировать и факт взятия ворот.  The ball thrown by the goalkeeper 7 into the game is caught by a catching radially mounted vertical ring net 20. In each cell of the catching grid 20, strain gauges, not shown in Fig. 2, are mounted in the threads of the net forming each cell. 3. The coordinates of each cell of the catching grid 20 are set both in the processor of the workplace of the goalkeeper 27 (Fig. 3) and in the central processor server 1 (Fig. 1). Therefore, when the ball thrown into the game by the goalkeeper is stopped by the catching net, according to the coordinates of the cells of the catching net 20 that caught the ball, and from the readings of the strain gauges of the efforts of the threads of these cells, it is possible not only to determine the coordinates of another point of the ball's trajectory, but also to correct ( to clarify) its basic kinematic characteristics determined using video cameras 21 and coordinate grids 22 and 23, which will increase the adequacy of combining a real soccer ball and a virtual ball on a virtual soccer field. The catching grid 20 with its precisely fixed individual cell cells in space allows the fact of taking the goal to be recorded.
При этом ни цифровые видеокамеры 21 , ни координатные сетки 22 и 23, ни улавливающая сетка 20, ни узел выбрасывания мяча вратарю на видеоэкране-очках виртуального шлема 8 вратаря 7 не отражается никоим образом.  At the same time, neither digital video cameras 21, nor coordinate grids 22 and 23, nor catching net 20, nor the goalkeeper throwing ball on the video screen-glasses of virtual helmet 8 of goalkeeper 7 are not reflected in any way.
Мяч, пойманный улавливающей радиально установленной кольцевой сеткой 20, падает вниз, к основанию сетки и по направляющему желобу 24, имеющему угол к плоскости симметрии рабочего места вратаря скатывается к приемнику мяча 25, оттуда мяч по мячепроводу 26 подается в устройство подачи мяча 19 вратарю 7. The ball caught by the catching radially mounted ring net 20 falls down to the base of the net and along the guide the groove 24, having an angle to the plane of symmetry of the goalkeeper’s workplace, rolls down to the ball receiver 25, from where the ball is fed through the meat path 26 to the ball feed device 19 to the goalkeeper 7.
Тем самым оборудование рабочего места игрока - вратаря позволяет физически смоделировать реальные игровые ситуации, возникающие на реальном футбольном поле. Аналогично, оборудование рабочего места игрока-футболиста в поле позволяет физически смоделировать основные реальные игровые ситуации, возникающие на реальном физическом поле. При этом, современное состояние цифровой микропроцессорной техники, современные языки программирования, 3D технологии, достижения оптоволоконной техники, возможность адаптации к особенностям моделирования работы основных узлов и оборудования рабочих мест футболистов таких прикладных систем, как «Ansys», делает реальным создание игровой системы в футбол, за счет виртуальной имитации футбольного матча с физической адаптацией тех или иных игровых ситуаций для конкретных игроков с помощью соответствующего оборудования, которым оснащено рабочее место игроков в футбол, будь это полевой игрок, или игрок-вратарь, или судья матча.  Thus, the equipment of the workplace of the player - the goalkeeper allows you to physically simulate real game situations that arise on a real football field. Similarly, the equipment of the workplace of a soccer player in the field allows you to physically simulate the main real game situations that occur on a real physical field. At the same time, the current state of digital microprocessor technology, modern programming languages, 3D technology, the achievements of fiber optic technology, the ability to adapt to the features of modeling the work of the main components and equipment of the workplace of football players of such application systems as “Ansys”, makes it possible to create a football game system, due to the virtual simulation of a football match with the physical adaptation of certain game situations for specific players using the appropriate equipment that is equipped with bochee place players in football, whether it be a field player, or a player-goalkeeper, or the match referee.
Аналогичным образом, но без специального оборудования, может быть разработано, в случае необходимости, и рабочее место футбольных судей, главным оборудованием которых будет беговая дорожка с соответствующими силовыми приводами и датчиками ее положения, аналогично тому, как это имеет место для рабочих мест игроков в поле и игроков - вратарей, и виртуальный шлем.  In the same way, but without special equipment, if necessary, the workplace of football referees can be developed, the main equipment of which will be a treadmill with the corresponding power drives and sensors for its position, similar to how it takes place for the workplaces of players in the field and players - goalkeepers, and a virtual helmet.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ  INDUSTRIAL APPLICABILITY
Способ игры в виртуальный футбол позволяет моделировать (имитировать) реальные игровые ситуации, возникающие в реальных футбольных поединках с участием футбольных звезд, причем моделирование проводится в среде ЗД путем анимационной обработки видео записей реальных футбольных поединков, что может производится как процессором отдельного рабочего места футболиста, так и вне процессора, а готовая виртуальная модель футбольной комбинации «вшивается» (записывается) в память процессора. Это позволяет использовать рабочие места футболистов по предлагаемому изобретению в качестве своеобразного «футбольного караоке», когда за отдельных игроков футбольной комбинации, реализуемой в виртуальном пространстве, или вместе с ними может поиграть любой спортсмен, стоящий на беговой дорожке рабочего места футболиста. The method of playing virtual football allows you to simulate (simulate) real game situations that arise in real football matches involving football stars, and the simulation is carried out in the environment of ZD by animation processing video recordings of real football matches, which can be made both by the processor of a separate workplace of a football player and outside the processor, and the finished virtual model of a football combination is “sewn” (recorded) into the processor’s memory. This allows you to use the workplace of football players according to the invention as a kind of “football karaoke,” when any athlete standing on the treadmill of a football player’s workplace can play for individual players of a football combination implemented in virtual space or with them.
В ходе своего развития предлагаемый способ игры в футбол и состав устройства для его реализации будут претерпевать дальнейшие совершенствования, рабочие места футболистов могут быть оснащены дополнительным оборудованием и узлами, позволяющими физически моделировать более сложные игровые ситуации, например - подножки игрокам, процедуру обвода игрока, столкновение с несколькими игроками и т.д.  In the course of its development, the proposed method of playing football and the composition of the device for its implementation will undergo further improvements, the workplace of football players can be equipped with additional equipment and components that physically simulate more complex game situations, for example, tripping players, the procedure for circling the player, collision with multiple players, etc.
Более того, каждое из рабочих мест футболистов, схемы которых изображены на Fig. 2 и на Fig. 3, позволяет организовать самостоятельный тренировочный процесс для отдельного игрока, используя только технические возможности своего отдельного рабочего места и возможности процессора своего рабочего места. В память процессора отдельного рабочего места игрока в этом случае должно быть «зашито» программное обеспечение, позволяющее виртуально моделировать те или иные ситуации тренировочного процесса, в том числе и игровые ситуации тренировочного процесса, с возможностью их физической адаптации для конкретного игрока, проводящего тренировку.  Moreover, each of the jobs of football players, the schemes of which are depicted in Fig. 2 and in Fig. 3, allows you to organize an independent training process for an individual player, using only the technical capabilities of his individual workplace and the processor capabilities of his workplace. In this case, software must be “sewn” into the processor’s memory of a player’s individual workstation, allowing them to virtually simulate certain situations of the training process, including game situations of the training process, with the possibility of their physical adaptation for a particular player conducting the training.
Рабочие места футболистов позволяют смоделировать в виртуальном пространстве те или иные ситуации, происходящие в реальных футбольных поединках, в том числе с участием футбольных звезд, в которых физическое участие может принять любой игрок, находящийся на своем рабочем месте футболиста, т.е. стать участником своеобразного футбольного караоке. Jobs football players can simulate in a virtual space those or other situations occurring in real football matches, including with the participation of football stars, in which any player who is at his or her workplace as a football player can take physical part, i.e. Become a member of a kind of football karaoke.
Таким образом, исходя из современного состояния техники, вполне реально реализовать предлагаемый способ игры в виртуальный футбол с элементами физической имитации ряда игровых ситуаций для конкретных игроков. При этом нет необходимости собирать обе команды игроков на футбольном поле, тратить время и средства на доставку игроков к месту игры, проводить организационные мероприятия на стадионе при подготовке к матчу и после него, отпадает проблема футбольных фанатов и т.д.  Thus, based on the current state of technology, it is quite realistic to implement the proposed method of playing virtual football with elements of physical imitation of a number of game situations for specific players. At the same time, there is no need to collect both teams of players on the football field, spend time and money on delivering players to the place of the game, carry out organizational activities at the stadium in preparation for and after the match, the problem of football fans disappears, etc.
Источники информации, принятые во внимание Sources of information taken into account
1. Арпад Чанди. Футбол. Тренировка. - М.: Физкультура и спорт. - 1985 г.  1. Arpad Chandi. Football. Workout. - M.: Physical education and sports. - 1985
2. Авторское свидетельство СССР (SU) N° 1512636. Тренажер для игр с мячом / Б.Г. Холин/ МКИ А 63 В 69/38. Опубл. 07.10.89. Бюл. 37.  2. Copyright certificate of the USSR (SU) N ° 1512636. Simulator for games with the ball / B.G. Choline / MKI A 63 V 69/38. Publ. 10/07/89. Bull. 37.
3. Патент США на изобретение (US) .Nb 4027880. МКИ А 63 В 69/38. 1976 г.  3. US patent for the invention (US). Nb 4027880. MKI And 63 In 69/38. 1976
4. Патент США на изобретение (US) JN° 5280922. Apparatus for training an individual to kick balls / Thomas L. Jones / МКИ 5 A 63 В 69/00. Опубл. 19 января 1993.  4. US patent for invention (US) JN ° 5280922. Apparatus for training an individual to kick balls / Thomas L. Jones / MKI 5 A 63 V 69/00. Publ. January 19, 1993.
5. Международный патент на изобретение (WO) JSTs 99/33531 Soccer training apparatus / МКИ 6 A 63 В 69/00. Опубл. 23 декабря 1997.  5. International Patent Invention (WO) JSTs 99/33531 Soccer training apparatus / MKI 6 A 63 V 69/00. Publ. December 23, 1997.
6. Авторское свидетельство СССР Х° Ю39513. МКИ 4 , А 63 В 69/00. 6. Copyright certificate of the USSR X ° U39513. MKI 4, A 63 V 69/00.
7. Авторское свидетельство СССР JY 1227220 МКИ 4. А 63 В 69/40. Опубл. 30.04.1986. 8. Патент РФ на изобретение N° 2250791. Площадка для обучения футболистов / Л.А. Харьков/ МПК 7 А 63 В 69/34. Опубл. 27.04.2005. Бюл. 7. USSR copyright certificate JY 1227220 MKI 4. A 63 V 69/40. Publ. 04/30/1986. 8. RF patent for the invention N ° 2250791. A platform for training soccer players / L.A. Kharkov / IPC 7 A 63 V 69/34. Publ. 04/27/2005. Bull.
9. Международный патент на изобретение (WO) N° 2012/007373 А1 / Soccer training apparatus. Fussball - training - sgerat / МПК A 63/00; A 63 В 63/00; A 63 В 24/00. 9. International patent for invention (WO) N ° 2012/007373 A1 / Soccer training apparatus. Fussball - training - sgerat / IPC A 63/00; A 63 V 63/00; A 63 V 24/00.
10. Патент США на изобретение (US) tfa 2012/ 0083368 Al / Soccer training apparatus / МПК A 63 В 69/00. Опубл. 5 апреля 2012г.  10. US patent for invention (US) tfa 2012/0083368 Al / Soccer training apparatus / IPC A 63 V 69/00. Publ. April 5, 2012
1 1. Патент РФ на изобретение Ns 2343947. Устройство для тренировки спортсменов / А.Ф. Попов/ МПК А 63 В 69/34; А 63 В 23/00. Опубл. 20.01.2009. Бюл.-Νί. 2.  1 1. RF patent for the invention Ns 2343947. A device for training athletes / A.F. Popov / IPC A 63 B 69/34; A 63 B 23/00. Publ. 01/20/2009. Bull.-Νί. 2.
12. Патент РФ на изобретение Ν» 21391 18. Устройство для тренировки футболиста / Ю.Т. Печатников, А.Б. Энтин, В.Ф. Кузичкин / МПК 6 А 63 В 69/00; 69/34; 24/00. Опубл. 10.10.1999 (прототип).  12. RF patent for the invention Ν "21391 18. Device for training a football player / Yu.T. Pechatnikov, A.B. Entin, V.F. Kuzichkin / IPC 6 A 63 V 69/00; 69/34; 24/00. Publ. 10/10/1999 (prototype).
13. Заявка на изобретение РФ Ν» 2009136578/12. Принципиальная система игры в настольный мини-футбол, позволяющая создавать на плоскости игрового стола условия, максимально соответствующие реальным условиям футбольных спортивных поединков / И.В. Воронин/ МПК А 63 F 3/00. Дата публикации заявки 10.04.201 1, бюлл. 10.  13. Application for the invention of the Russian Federation Ν "2009136578/12. The basic system of playing mini-soccer, which allows creating conditions on the plane of the gaming table that are most appropriate for the real conditions of football sports matches / I.V. Voronin / IPC A 63 F 3/00. Application publication date 10.04.201 1, bull. 10.
14. Патент РФ на изобретение Ν° 2326419.  14. RF patent for the invention Ν ° 2326419.
15. Патент РФ на изобретение JVb 2301436. Широкоугольный виртуальный шлем с возможностью совмещения реального и виртуального пространства / О.Л. Головков / МПК G 02 В 27/22. Дата публикации 20.06.2007. Бюл. J4° 17.  15. RF patent for the invention of JVb 2301436. A wide-angle virtual helmet with the possibility of combining real and virtual space / О.L. Golovkov / IPC G 02 V 27/22. Publication date 06/20/2007. Bull. J4 ° 17.
16. Патент РФ на изобретение Ν» 2413266. Электронно-управляемые 3D-04KH / Б.И. Волков/ МПК G 02 В 27/22. Дата публикации 27.02.201 1.  16. RF patent for the invention Ν "2413266. Electronically-controlled 3D-04KH / B.I. Volkov / IPC G 02 V 27/22. Publication date 2/27/2011 1.
17. Патент РФ на изобретение Ν2 2166976. Тренажер для футболистов / Е.М. Лапин, ПЛ. Кобзарь/ МПК 7 А 63 В 69/34; 69/00. Дата публ. 20.05.2001. 18. Заявка на изобретение РФ JSfe 201 126008. Центр подготовки футболистов высшего класса / И.М. Панютин/ МПК 7 А 63 В 69/00; А 63 В 69/34. Дата публикации заявки 20.07.2003. 17. RF patent for the invention Ν2 2166976. Trainer for football players / Е.М. Lapin, PL. Kobzar / IPC 7 A 63 V 69/34; 69/00. Publication Date 05/20/2001. 18. Application for the invention of the Russian Federation JSfe 201 126008. Training center for top-level football players / I.М. Panyutin / IPC 7 A 63 V 69/00; A 63 B 69/34. Application publication date 07/20/2003.
19. Расчеты на прочность в машиностроении: Том 1, 1956, 884 с; Том 2, 1958, 974 с; Том 3, 1959, 11 18 с. - М.: Государственное научно- техническое издательство машиностроительной литературы.  19. Strength calculations in mechanical engineering: Volume 1, 1956, 884 s; Volume 2, 1958, 974 s; Volume 3, 1959, 11 18 p. - M .: State scientific and technical publishing house of engineering literature.

Claims

Формула изобретения Claim
1. Способ имитации игры в футбол и имитации игровой тренировки футболистов, заключающийся в проведении виртуального футбольного матча или виртуальной тренировки, в которых принимают участие игроки-футболисты, находясь вне реального футбольного стадиона, а за игровой ситуацией следят по видеоизображениям на видеовоспроизводящей аппаратуре, которая имеется у каждого игрока, и в качестве которой могут быть использованы видеоэкраны-очки виртуальных шлемов, причем, аналогичным образом в виртуальной игре принимают участие и судьи игры, а адаптация особенностей отдельной игровой ситуации при виртуальной игре реальным физическим процессам производится на реальных рабочих местах футболистов и судей, путем обеспечения возможности их физических перемещений, например, по беговой дорожке, и за счет имитации физического взаимодействия отдельного игрока с объектами и субъектами виртуально игрового процесса, для чего характеристики реального того или иного физического воздействия совмещаются с характеристиками виртуального процесса, что осуществляется процессорами рабочих мест футболистов и судей матча, а общее руководство футбольным матчем осуществляет центральный процессор. 1. A way to simulate a game of football and imitate the game training of soccer players, which consists in holding a virtual soccer match or virtual training, in which soccer players take part outside the real football stadium, and the game situation is monitored by video images on video reproducing equipment that is available each player, and for which video screens-glasses of virtual helmets can be used, and, in a similar way, the referees of the game take part in the virtual game, and hell the specific features of a separate game situation during virtual game are tested on real physical processes of football players and referees, by ensuring the possibility of their physical movements, for example, along a treadmill, and by simulating the physical interaction of an individual player with objects and subjects of the virtual game process, why the characteristics of the real physical or other physical impact are combined with the characteristics of the virtual process, which is carried out by processors eats football and referees, and the central processor manages the football match.
2. Способ имитации отдельной футбольной ситуации реального футбольного матча с участием футбольных звезд для игры в футбольное караоке, отличающийся по п.1 тем, что виртуальная картина футбольной ситуации моделируется путем обработки процессором рабочего места футболиста видеоматериалов выбранной футбольной ситуации, которые записаны на видеодиск, методами анимационной графики для дальнейшего физического участия реального игрока в исполнении футбольной комбинации. 2. A method of simulating an individual football situation of a real football match involving football stars for playing karaoke, characterized in claim 1 in that the virtual picture of the football situation is modeled by the processor processing the football player’s workstation of the video footage of the selected football situation, which are recorded on a video disc, using methods animation graphics for further physical participation of the real player in the performance of the football combination.
3. Устройство для реализации способа виртуальной имитации игры в футбол, имитации игровой тренировки футболистов, или в и имитации отдельной футбольной ситуации реального футбольного матча, содержит центральный процессор, двадцать рабочих мест игроков в поле, два рабочих места вратарей, три (два) рабочих места футбольных судей, причем, каждое из вышеназванных рабочих мест имеет свой процессор, скоммутированный с центральным процессором (сервером), а само рабочее место в зависимости от особенностей участия того или иного участника игрового процесса в самом виртуальном футбольном процессе оснащено отдельным оборудованием и узлами для физической имитации участия этого игрока в матче, причем совмещение виртуальной игровой ситуации с реальным физическим участием того или иного игрока в футбольном процессе обеспечивается центральным процессором и процессорами рабочих мест игроков и судей, а также, исходя из позиционирования каждого отдельного участника матча на виртуальном футбольном поле с учетом его перемещений и иных физических действий на рабочем поле, которые фиксируются датчиками и аппаратурой, которыми оснащено рабочее место, при этом все участники матча (игроки и судьи) имеют на головах виртуальные шлемы, на видеоэкранах-очках которых участники матча следят не только за игрой, но и осуществляют в зависимости от игровой ситуации те или иные действия на своем рабочем месте, причем каждый виртуальный шлем коммутативно связан не только с соответствующим процессором своего рабочего места, но и непосредственно, процессора рабочего места с центральным процессором.  3. A device for implementing a method of virtual simulation of a game of soccer, simulating a game training of soccer players, or in and simulating a separate soccer situation of a real soccer match, contains a central processor, twenty workplaces of players in the field, two workplaces of goalkeepers, three (two) workplaces football referees, moreover, each of the above-mentioned workplaces has its own processor, connected to the central processor (server), and the workplace itself, depending on the characteristics of the participation of one or another participant in the game about the process in the virtual football process itself is equipped with separate equipment and units for physically simulating the participation of this player in the match, and the combination of the virtual game situation with the real physical participation of a player in the football process is provided by the central processor and processors of the workplaces of players and referees, as well as based on the positioning of each individual match participant on a virtual football field, taking into account his movements and other physical actions on the working field, which are fixed They are equipped with sensors and equipment that the workplace is equipped with, while all participants in the match (players and referees) have virtual helmets on their heads, on the video screens of which the participants in the match monitor not only the game, but also carry out certain games depending on the game situation. actions at their workplace, and each virtual helmet is commutatively connected not only with the corresponding processor of its workplace, but also directly, the processor of the workplace with a central processor.
4. Рабочее место игрока в поле в виртуальный футбол содержит беговую дорожку с датчиками положения и перемещения игрока по ней, имеющей силовой привод для поворота полотна дорожки по азимутальному углу для имитации перемещения игрока по виртуальному полю, виртуальный шлем с втдеоэкраном-очками, на котором отражаются с помощью процессора рабочего места вид игровой ситуации на виртуальном игровом поле с позиции игрока данного рабочего места, узлы и элементы для совмещения виртуальной ситуации на игровом поле с физическим процессом взаимодействия конкретного игрока с футбольным мячом или другим игроком, для чего рабочее место игрока в поле имеет физический муляж (манекен) игрока, с которым есть возможность столкновения в ходе игры, и который оснащен силовыми приводами, а управление силовыми приводами перемещения муляжа осуществляется процессором рабочего места игрока, что позволяет в соответствии с ситуацией в вириальной игре физически смоделировать столкновение игрока на его рабочем месте с другим игроком, причем для физического моделирования удара по мячу рабочее место содержит узел для подачи мяча для удара, состоящий непосредственно из мяча, жестко закрепленного на конической пружине консольного вида, которая, в свою очередь установлена на опоре, имеющей возможность перемещения, как по трем взаимно-перпендикулярным направлениям, так и возможность соответствующих угловых перемещений относительно линейных направлений, за счет силовых приводов, управляемых процессором рабочего места, а для совмещения виртуального мяча с реальным физическим мячом по которому игрок собирается совершить удар, и для определения траектории движения виртуального мяча, после удара по физическому мячу, на витках конической пружины закреплены тензодатчики (тензоэлементы), по показаниям которых процессором определяются характеристики удара по мячу и моделируется виртуальная траектория движения мяча, при этом для проведения углового удара или вбрасывания из-за боковой - рабочее место игрока в поле имеет узел выкатывания физического мяча на полотно беговой дорожки, и для определения его кинематических параметров и построения его виртуальной траектории, рабочее место игрока оснащено несколькими оппозитно установленными цифровыми видеокамерами, смещенными друг относительно друга, и установленным перпендикулярно их объективам двух координатных сеток, а сам мяч улавливается сеткой, окружающей рабочее место игрока, каждая ячейка которой имеет известные координаты, что позволяет определить вторую точку виртуальной траектории мяча и его кинематические характеристики. 4. The player’s workplace in the virtual football field contains a treadmill with sensors for positioning and moving the player along it, having a power drive for turning the track web along azimuthal angle to simulate the player’s movement along the virtual field, a virtual helmet with a goggle-screen, which reflects using the processor of the workplace the kind of game situation on the virtual playing field from the position of the player of the given workplace, nodes and elements for combining the virtual situation on the playing field with the physical process of interaction of a particular player with a soccer ball or another player, for which the player’s workplace in the field has a physical dummy (dummy) of the player with which there is a possibility during the game, and which is equipped with power drives, and the control of the power drives for moving the dummy is carried out by the processor of the player’s workplace, which allows, in accordance with the situation in the virial game, to physically simulate a player’s collision at his workplace with another player, and for physical simulation of the impact the ball the workplace contains a node for supplying the ball for impact, consisting directly of the ball, rigidly mounted on a conical spring cantilever type, which, in turn, is mounted on op re, with the ability to move, both in three mutually perpendicular directions, and the possibility of corresponding angular displacements relative to linear directions, due to power drives controlled by the processor of the workplace, and to combine a virtual ball with a real physical ball on which the player is going to hit, and to determine the trajectory of the virtual ball, after hitting a physical ball, strain gauges (strain elements) are fixed on the coils of the conical spring, according to which percent quarrel determined characteristics of hitting the ball and simulated virtual trajectory of the ball, while for a corner kick, or a throw-in side - the workplace in the player has racking assembly of the ball on the physical web treadmill and determining its kinematic parameters and constructing its virtual path, the player’s workplace is equipped with several opposed digital cameras that are offset from each other and mounted perpendicular to their lenses of two coordinate grids, and the ball itself is captured by a grid surrounding the player’s workstation, each cell of which has known coordinates, which allows you to determine the second point of the virtual path of the ball and its kinematic characteristics.
5. Рабочее место вратаря в виртуальный футбол состоит из беговой дорожки с датчиками положения и перемещения вратаря по ней, причем она беговая дорожка вывешена в силовой раме, имеющей силовой привод для поворота полотна дорожки по азимутальному углу для имитации перемещения вратаря по виртуальному полю, виртуальный шлем с видеоэкраном-очками, на котором отражаются с помощью процессора рабочего места вид игровой ситуации на виртуальном игровом поле с позиции вратаря, узлы и элементы для совмещения виртуальной ситуации на игровом поле с физическим процессом взаимодействия вратаря с футбольным мячом или другим игроком, или со штангами ворот, для чего рабочее место вратаря оснащено физическим муляжом (манекеном) игрока, с которым возможно столкновения в ходе игры, а сам манекен оснащен силовыми приводами для его перемещения, причем управление силовыми приводами перемещения муляжа осуществляется процессором рабочего места вратаря, что позволяет в соответствии с ситуацией в виртуальной игре физически смоделировать столкновение вратаря на его рабочем месте с другим игроком, причем для физического моделирования взаимодействия вратаря с мячом, брошенным в его сторону, рабочее место содержит узел для подачи мяча, позволяющий моделировать с помощью процессора рабочего места вратаря кинематические характеристики мяча при его выходе из узла подачи и параметры его траектории, при этом для введения мяча в игру руками или ударом ноги по мячу, рабочее место вратаря имеет узел выкатывания физического мяча на полотно беговой дорожки, а для определения его кинематических параметров и построения его виртуальной траектории при введении физического мяча в игру, рабочее место вратаря оснащено несколькими оппозитно установленными цифровыми видеокамерами, смещенными друг относительно друга, и установленным перпендикулярно их объективам двух координатных сеток, а сам мяч улавливается сеткой, окружающей рабочее место вратаря, каждая ячейка которой имеет известные координаты, что позволяет определить вторую точку виртуальной траектории мяча и его кинематические характеристики, при этом для имитации столкновения вратаря с элементами ворот рабочее места вратаря оснащено вертикальными стойками , имитирующими штанги ворот, и имеющими возможность своего перемещения в плоскости, образованной штангами, за счет силовых приводов в соответствии с игровой ситуацией. 5. The goalkeeper’s workplace in virtual football consists of a treadmill with sensors for positioning and moving the goalkeeper along it, and the treadmill is hung in a power frame having a power drive to rotate the track along the azimuthal angle to simulate the goalkeeper moving in a virtual field, a virtual helmet with a video screen, glasses, which are reflected using the processor of the workplace, the type of game situation on the virtual playing field from the goalkeeper position, nodes and elements for combining the virtual situation on the playing field with the physical process of the goalkeeper interacting with a soccer ball or another player, or with goal posts, for which the goalkeeper’s workplace is equipped with a physical model (mannequin) of the player, which may collide during the game, and the mannequin is equipped with power drives to move it; the drive for moving the dummy is carried out by the processor of the goalkeeper's workplace, which allows, in accordance with the situation in the virtual game, to physically simulate the goalkeeper’s collision at his workplace with another player m, wherein the physical modeling interaction with the ball of the ball thrown toward him, workstation comprises a unit for feeding the ball, allowing the processor to simulate a workplace kinematic characteristics of the ball of the ball as it exits the feed unit and the parameters of its the trajectory, while for introducing the ball into the game with your hands or kicking the ball, the goalkeeper’s workstation has a knot for rolling the physical ball onto the track, and for determining the kinematic parameters and constructing its virtual trajectory when the physical ball enters the game, the goalkeeper’s workplace equipped with several opposed mounted digital video cameras offset from each other, and mounted perpendicular to their lenses of two coordinate grids, and the ball itself is caught by a grid surrounding the slave the goalkeeper’s other place, each cell of which has known coordinates, which allows you to determine the second point of the ball’s virtual trajectory and its kinematic characteristics, while to simulate the goalkeeper’s collision with the goal elements, the goalkeeper’s workplace is equipped with vertical posts that simulate the goalposts and can be moved to the plane formed by the rods, due to power drives in accordance with the game situation.
6. Рабочие места игроков в футбол и судей имеют в своем составе устройства, имитирующие погодные условия в виде осадков, ветра, температурных условий, соблюдение постоянства которых для всех рабочих мест обеспечивается центральным процессором и процессорами на рабочих местах игроков.  6. The workplaces of football players and referees include devices that simulate weather conditions in the form of precipitation, wind, temperature conditions, the constancy of which for all workplaces is ensured by the central processor and processors at the workplaces of the players.
PCT/RU2014/000091 2013-02-12 2014-02-11 Soccer game simulation for the game-based training of soccer players WO2014126509A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013105987 2013-02-12
RU2013105987/12A RU2013105987A (en) 2013-02-12 2013-02-12 METHOD FOR SIMULATING A FOOTBALL GAME FOR GAME TRAINING OF FOOTBALL PLAYERS, FOR PLAYING A FOOTBALL KARAOKE AND DIRECT CARRYING OUT OF VIRTUAL FOOTBALL MATCHES AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014126509A1 true WO2014126509A1 (en) 2014-08-21

Family

ID=51354405

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2014/000091 WO2014126509A1 (en) 2013-02-12 2014-02-11 Soccer game simulation for the game-based training of soccer players

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2013105987A (en)
WO (1) WO2014126509A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017100227A1 (en) 2016-01-20 2017-07-20 Gilbert Duong activities simulator
US11896882B2 (en) 2020-11-04 2024-02-13 Xreps, Llc Extended reality system for training and evaluation

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU176658U1 (en) * 2016-08-17 2018-01-24 Роман Евгеньевич Доронин Sports mannequin
CN108525268B (en) * 2018-06-04 2023-10-31 四川大学 Can freely control service robot of table tennis rotary state

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2149667C1 (en) * 1999-07-05 2000-05-27 Рязанов Анатолий Гаврилович Apparatus for exercising and competing, particularly, for performing sportive locomotions and games
US20090091583A1 (en) * 2007-10-06 2009-04-09 Mccoy Anthony Apparatus and method for on-field virtual reality simulation of US football and other sports
RU2366481C2 (en) * 2007-12-05 2009-09-10 Сергей Юрьевич Подлесный Assembly for action game, and simulation method of operation with sports gear
RU87094U1 (en) * 2009-07-02 2009-09-27 Александр Александрович Севастьянов INTERACTIVE SIMULATOR AND SYSTEM OF INTERACTIVE SIMULATORS
WO2010138952A2 (en) * 2009-05-29 2010-12-02 Microsoft Corporation Gesture shortcuts

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2149667C1 (en) * 1999-07-05 2000-05-27 Рязанов Анатолий Гаврилович Apparatus for exercising and competing, particularly, for performing sportive locomotions and games
US20090091583A1 (en) * 2007-10-06 2009-04-09 Mccoy Anthony Apparatus and method for on-field virtual reality simulation of US football and other sports
RU2366481C2 (en) * 2007-12-05 2009-09-10 Сергей Юрьевич Подлесный Assembly for action game, and simulation method of operation with sports gear
WO2010138952A2 (en) * 2009-05-29 2010-12-02 Microsoft Corporation Gesture shortcuts
RU87094U1 (en) * 2009-07-02 2009-09-27 Александр Александрович Севастьянов INTERACTIVE SIMULATOR AND SYSTEM OF INTERACTIVE SIMULATORS

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017100227A1 (en) 2016-01-20 2017-07-20 Gilbert Duong activities simulator
US11896882B2 (en) 2020-11-04 2024-02-13 Xreps, Llc Extended reality system for training and evaluation

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013105987A (en) 2014-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11836929B2 (en) Systems and methods for determining trajectories of basketball shots for display
TWI565505B (en) A screen baseball game apparatus without Temporal and spatial limitations
US9821220B2 (en) Sport and game simulation systems with user-specific guidance and training using dynamic playing surface
JP5965089B1 (en) Screen baseball system competition method
US20060116185A1 (en) Sport development system
US9266002B2 (en) Soccer training apparatus
CN101890218B (en) Virtual golf simulator, sensor therein and sensing method of virtual golf simulator
US9283431B2 (en) Trajectory detection and feedback system
US20070026975A1 (en) Trajectory detection and feedback system
US10843056B2 (en) Golf simulating system and method for playing a golf game partially in a golf simulator and partially on a golf course
KR100647498B1 (en) Golf exercising facilities capable of providing simulation of far-distance swing and real exercising of putting
KR20160025575A (en) Two-environment game play system
WO2014126509A1 (en) Soccer game simulation for the game-based training of soccer players
KR101752310B1 (en) Golf game system using mixed reality space
US11285369B2 (en) Apparatus and method for repetitive training of golf swing with virtual reality
KR20060082350A (en) Virtual golf game system
KR20130025278A (en) Apparatus for baseball game and method for providing baseball game thereof
RU2716544C1 (en) Method of tactical and technical training of tennis players and badminton players
CN202061348U (en) Forest bowling
KR200450233Y1 (en) Screen golf practice field using only lesson
Hoinville et al. Performances of experienced and novice sportball players in heading virtual spinning soccer balls
US11951376B2 (en) Mixed reality simulation and training system
KR102587042B1 (en) System for providing screen golf service
KR101014701B1 (en) Motion-based game input device and the gaming method using it
Santiago et al. Foundations for Creating a Handball Sport Simulator

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14752202

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14752202

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1