CN104274962A - 光信号控制运动训练器 - Google Patents

Abstract

本发明属于体育运动器械领域，涉及一种光信号控制运动训练器，其功能在于跑动过程中要判断和改变跑动的方向。由发光单元3、4、5、6、7、8（也称为发光器或标志物）、主控制器2、计算机1及相关软件组成。每个发光单元带有可发五色光的按钮开关，按钮开关发光的颜色由主控制器控制，当发光按钮点亮时，按压其上的按钮开关，则发光按钮灯光灭，同时向控制器发出一个信号，控制器随机控制其它的一个发光单元发光。当把几个发光单元放成一定形状，运动员见到一个发光单元上发光按钮点亮，跑去按压按钮开关，灯光灭，同时另外不亮的几个发光单元中有一个点亮，运动员向亮灯的发光单元跑去。反复上述过程，可用于训练运动员跑动中的反应能力。

Description

光信号控制运动训练器

技术领域

本发明属于体育运动器械领域，涉及一种光信号控制运动训练器，其功能在于在练习跑动过程中要判断和改变跑动的方向。

背景技术

折返跑是运动训练中的一种训练方法，折返跑是球类运动如足球、篮球等运动的基本训练内容。折返跑可训练运动员的加速、减速、快跑和灵敏度等素质。折返跑设定两个标志物，触及标志物后返回。它是由起跑、加速、急停（触及标志物）、急起（返回）等环节周而复始构成。以两标志物间的距离、两标志物之间跑动时间、两标志物之间跑动次数等为测量成绩标准。

五米三向折返跑方法是普通折返跑的一个改进，与上述普通折返跑相比，跑动的路线不在同一条直线上，折返点由两个改为四个，用四个标志点标志折返的方向，但折返的方式是预定好的，在跑动过程中不需要随时判断折返方向。具体方法是：场地为一直角的两边和中间角平分线各长5米的三向跑道线；起终点均设在直角顶点处，在起终点三向跑道的顶端各设一个标志物。从起点以站立式姿势起跑，先向右边跑道跑进至顶端，用手或足触及标志物后返回原起点；再向中间跑道跑进至顶端，用手或足触及标志物后返回原起点；再向左跑道跑进至顶端，用手触及标志物后返回原起点即终点。

折返跑是一个较好的训练方法，但也有不足。

普通折返跑中当触及标志物后，运动员明确知道折返的方向是来时的相反路线，五米三向折返跑虽折返的方向不是来时的相反方向，但折返的方向是预知的，不需运动员判断折返的方向。而许多运动，如篮球场上运动员在跑动中要不断跟据场上的情况，判断跑动的方向。如果在折返跑中加入要求运动员判断运动方向的因素，则这种训练更接近实战的要求。

跳舞毯是一种通过视觉判断后决定腿部运动的游戏设备。电视荧屏上随机给出图像信号，要求游戏者跟随电视荧屏上的图像要求，腿部快速移动。与折返跑相比，跳舞毯需要游戏者做出判断后运动，折返跑有几米的跑动过程，而跳舞毯只在一步范围内运动，运动范围较小。

有一种打地鼠游戏是在电视荧屏上不同位置随机出现动物图像，要求游戏者在电视荧屏上出现动物后立即用充气的软像皮锤锤打动物，动物被打后消失，被打动物消失的同时在电视荧屏上另外的位置上又有动物出现，游戏者用充气的软像皮锤再锤打刚出现的动物，不断重复上述过程。与折返跑相比，打地鼠游戏需要在上肢运动前有一个判断过程，但无跑动过程。

跳舞毯和打地鼠游戏的共同特点是通过接受视觉信号后再决定运动的方式，但运动的范围较小。折返跑运动的范围较大，但运动方向是已知的，不需要进行运动方向的判断。

本发明光信号控制运动训练器是原有的折返跑训练方法和跳舞毯、打地鼠游戏的一种混合，利用视觉信号进行运动中对下一步运动方向判断，并进行一定距离的跑动，判断与运动结合在一起，让运动员折返跑时，折返的方向不确定。光信号控制运动训练器用于运动训练，在原有普通折返跑折返方向确定的基础上，其功能特征是折返时方向不确定，需要现场判断。

球场上运动员在跑动中要不断判断跑动的方向，光信号控制运动训练器在折返跑中加入要求运动员判断运动方向的因素，这种训练更接近实战的要求。

发明内容

光信号控制运动训练器，由6个发光单元（也称为发光器或标志物）、充电器、发光单元支架、主控制器、计算机及相关软件组成；发光单元固定在发光支架上，发光单元与主控制器之间有线或无线通信控制发光单元发光，主控制器可与计算机有线连接传输各发光单元发光时刻和按压发光单元上按钮开关的时刻。

每个发光单元带有可发五色光的按钮开关，按钮开关发光的颜色由主控制器控制，当发光按钮点亮时，按压其上的按钮开关，则发光按钮灯光灭，同时向控制器发出一个信号，控制器随机控制其它的发光按钮点亮。当把几个发光单元放成一定形状，例如三角形，运动员见到一个发光单元上发光按钮点亮，跑去按压按钮开关，灯光灭，同时另外不亮的两个发光单元有一个点亮，运动员向亮灯的发光单元跑去。反复上述过程，运动员在跑动过程中预先不知按压开关后哪一个发光单元点亮，所以可用于训练跑动中的反应能力。

1．发光单元：发光单元上有按钮开关、发射与接收天线、导线插口、充电器电源插口、电源开关、工作指示灯、与发光单元支架相固定配合的孔。

按钮开关直径80毫米，按钮开关表面为半月形半透明高强度塑料板制成，按钮开关内部即半透明高强度塑料板下方有可发红、黄、蓝、绿、白光的发光二极管，当二极管发光时，按钮开关表面的80毫米半月形半透明高强度塑料板呈现不同的发光颜色，所以这个按钮开关也称发光按钮开关。

发射与接收天线，发光单元内的无线通信部分通过天线可与主控制器之间无线通信，从主控制器接收该单元是否发光及发何种颜色光的信号，向主控制器发送该发光单元的按钮开关是否被按压及按压时刻的信号。

导线插口，可与主控制器之间用导线相连接通信，当导线插口上接有导线时，发光单元内的无线通信部分不工作。

充电器电源插口，用于与充电器相连接，对发光单元内的电池充电。

与发光单元支架相固定配合的孔。

2．发光单元支架：发光单元支架呈园台状，其上部表面用于固定发光单元，有与发光单元相固定配合的孔，发光单元支架带有高度调节装置。

3．主控制器：主控制器有导线插口6个、与计算机有线连接的接口1个、液晶显示屏、开关组、发射和接收天线。

导线插口6个，可与1至6个发光单元相连接通信，当有导线插入时，无线收发部分停止工作。

与计算机有线连接的接口，当光信号控制运动训练器用于测量运动反应速度时，主控制器要向计算机传送各发光单元发光时刻和按压按钮开关时刻的数据，需将主控制器与计算机相连接，如光信号控制运动训练器用于运动训练，无需将主控制器与计算机相连接。

液晶显示屏，用于和开关组配合，对控制内容进行设置。

开关组，用于设置运动训练时使用的发光单元的个数，可设置1、2、3、4、5、6个发光单元工作；用于设置参与运动的人数，可设置1、2、3、4、5人参于运动；用于设置是否向计算机传送各发光单元发光时刻和按压按钮开关时刻的数据。

发光单元与主控制器之间可以选择有线通信或无线通信方式。在有线通信方式，发光单元与主控制器之间的通信无延时，所以发光单元和主控制器之间用有线连接时，当一个发光单元的发光按钮按压熄灭的同时另一个发光单元发光。而用无线通信时，存在调制解调过程，有24毫秒的延时，一个发光单元按压按钮后，延时24毫秒，主控制器接收到按钮按压下的信号，主控制器向另一个发光单元发出亮灯的信号，另一个发光单元24毫秒后收到信号，因此，当用无线通信时，一个发光单元按压按钮开关后48毫秒另一个发光单元才亮起，所以，当进行高精度运动反应时测量时，选用有线通线，而训练时选用无线通信。

4．计算机及相关软件：计算机接收主控制器发来的每一个发光单元亮灯的时刻和按压按钮的时刻，分析运动员跑动的速度和反应的速度。

应用光信号控制运动训练器的1至6个发光单元的训练和测试方法如下。

1．只用一个发光单元，运动员坐在发光单元边上，手放在发光按钮开关之上，当运动员见发光按钮开关灯光亮时，以最快的速度按压发光按钮开关，计算机自动记录灯光开始亮的时间和按压发光按钮开关的时间，这两个时间之差为运动员的光剌激简单反应时。

2．只用两个发光单元，放置一定的距离，一名运动员训练，可以任选5种颜色中的一种颜色。开始时两个发光单元中有一个发光单元亮。当亮的发光单元上发光按钮开关被按压时，该发光单元灭同时另一个发光单元灯亮，计算机记录每一个发光单元按压发光按钮开关的时间。这时就是普通的折返跑。

3．用三个发光单元，放置成等边三角形，一名运动员训练，开始时三个发光单元中有一个发光单元亮，二个发光单元不亮。当亮的发光单元上发光按钮开关被按压时，该发光单元灭同时另二个发光单元中有一个发光单元随机点亮，受试者要判断亮灯位置，再改变方向跑动。计算机记录每一个发光单元按压发光按钮开关的时间。这就是不定向折返跑。

4．用六个发光单元，放置成正六边形，一名运动员训练，可以任选5种颜色中的一种颜色。开始时六个发光单元中只有一个发光单元亮。当亮的发光单元上发光按钮开关被按压时，该发光单元灭同时另五个不亮的发光单元中发光按钮有一个随机点亮，计算机记录每一个发光单元按压发光按钮开关的时间。

5．用六个发光单元，放置成正六边形，二名运动员训练，可以任选5种颜色中的二种颜色。每人分配一种颜色，每个人找自已对应的颜色的灯按压，开始时六个发光单元中只有二个发光单元亮，四个发光单元不亮。当亮的发光单元上发光按钮开关被按压时，该发光单元灭同时另四个不亮的发光单元中有一个随机点亮，计算机记录每一个发光单元按压发光按钮开关的时间和颜色。

6．用六个发光单元，放置成正六边形，三名运动员训练，可以任选5种颜色中的三种颜色。每人分配一种颜色，每个人找自已对应的颜色的灯按压，开始时六个发光单元中只有三个发光单元亮，三个发光单元不亮。当亮的发光单元上发光按钮开关被按压时，该发光单元灭同时另三个不亮的发光单元中有一个随机点亮，计算机记录每一个发光单元按压发光按钮开关的时间和颜色。

7．用六个发光单元，放置成正六边形，四名运动员训练，可以任选5种颜色中的四种颜色。每人分配一种颜色，每个人找自已对应的颜色的灯按压，开始时六个发光单元中只有四个发光单元亮，二个发光单元不亮。当亮的发光单元上发光按钮开关被按压时，该发光单元灭同时另二个不亮的发光单元中有一个随机点亮，计算机记录每一个发光单元按压发光按钮开关的时间和颜色。

8．用六个发光单元，放置成正六边形，五名运动员训练， 5种颜色每人分配一种颜色，每个人找自已对应的颜色的灯按压，开始时六个发光单元中有五个发光单元亮，一个发光单元不亮。当亮的发光单元上发光按钮开关被按压时，该发光单元灭同时另一个不亮的发光单元点亮，计算机记录每一个发光单元按压发光按钮开关的时间和颜色。

上述4至8的训练可以有多人一起训练，更好地模拟球场上的对抗情况。

附图说明

图1　光信号控制运动训练器系统框图。由发光单元3、4、5、6、7、8（也称为发光器或标志物）、主控制器2、计算机1及相关软件组成。

图2　发光单元示意图。按钮（也称按钮开关或发光按钮开关或发光开关）9、导线插口10、充电电源孔11、天线12、工作指示灯13、电源开关14、与发光单元支架固定连接的配合孔15。

图3　发光单元支架示意图。高度调节装置17、与发光单元固定连接的配合孔18、发光单元上按钮伸出的孔16。

图4　主控制器示意图。导线接口19、天线20、液晶屏21、开关组22、与计算机相连的接口23。

图5　简单反应时测试结果。

图6　普通折返跑速度测试结果。

图7　不定向折返跑速度测试结果。

具体实施方式

按图1、2、3、4加工出光信号控制运动训练器，用于运动训练和测试。

1．简单反应时测定：被测者坐在1号发光单元前，右手放于开关上，当开关中的灯亮时，被测者按下开关，灯熄灭，被测者等待下一次灯亮，从灯灭到下一次灯亮的时间间隔0.3秒至3秒，是随机的。反复测试总时间30秒。计算机自动记录灯亮到按灭开关的时间作为简单反应时。计算机自动记录简单反应时的数据以备后续分析使用。同时计算机以图的形式显示所存数据，并在图的上方标出所存数据的文件名、均值和标准差。图5为一实际的简单反应时测定结果。该图显示数据文件名“富磊反应时第三次测试”，30秒时间测试了22次，平均反应时0.23455秒，标准差0.03771秒。

2．二点折返跑时间测试（即普通折返跑）：用二个发光单元，1号和2号发光单元，放置一定距离，当1号发光单元亮时，被试者跑到1号发光单元处按灭1号发光单元，这时2号发光单元亮，被试再跑到2号发光单元处按灭2号发光单元，当按灭2号发光单元时同时1号发光单元亮起。计算机自动记录每次按发光单元的时间，计算出每次两发光单元之间跑动的时间。同时计算机以图的形式显示所存数据，并在图的上方标出所存数据的文件名、均值和标准差。图6为普通折返跑测试实例，两发光单元距离5米，跑动时间30秒。该图显示数据文件名“富磊折返第一次测试”，30秒时间跑动了16次，平均时间1.6921秒，标准差0.07196秒。

2．三点折返跑（不定向折返跑）时间测试：用三个发光单元，1号发光单元、2号发光单元和3号发光单元，放置成一定距离等边三角形，当1号发光单元亮时，被试者跑到1号发光单元处按灭1号发光单元，这时2号与3号发光单元中有一只发光单元随机点亮，受试者要判断发光单元亮位置后才能决定正确跑动的方向，这属于剌激发生的时间已知，但剌激发生的空间不确定的反应灵敏度测试。被试者再跑到2号或3号发光单元处按灭亮着的发光单元，当按灭发光单元时同时另外不亮的二只发光单元中有一只发光单元亮起。计算机自动记录每次按发光单元的时间，计算出每次两发光单元之间跑动的时间。同时计算机以图的形式显示所存数据，并在图的上方标出所存数据的文件名、均值和标准差。图7为实际不定向折返跑速度测试结果，等边三角形边的距离为5米，跑动时间30秒。该图显示数据文件名“富磊三折返第二次测试”，30秒时间跑动了13次，平均时间2.0298秒，标准差0.19065秒。

从上面简单的例子说明如下问题：在5米折返跑中，判断后折返跑的平均时间2.0298秒大于简单反应时的平均时间0.23455秒与预知折返方向折返跑的平均时间1.6921之和。

不定向折返跑(也就是判断和快速转向运动)花费的时间大于简单反应时加预知方向折返跑的时间，而橄榄球、篮球等运动有大量的不定向的折返跑(判断和快速转向运动)，光信号控制运动训练器在评价和训练橄榄球或篮球运动员反应灵敏性中有一定的应用价值。

 “光信号控制运动训练器”主要用于竞技运动员反应灵敏度的测试和训练，使用对象是运动员，用于运动反应时的测量和训练，要求测试精度高，而使用的方便性和安全性比游戏机略低。当只用于训练而不进行测试时，对反应时的测量、运动速度的测量、与计算机相联结的数据采集等则没有必要，不需与计算机相连，简化为 “五色灯光控制打地鼠运动游戏机”，使用对像是小学和幼儿园，使用目的是让小学和幼儿园的学生喜欢运动，操作简单方便，成为运动游戏机，达到运动的娱乐性的目的。

Claims (4)

1.光信号控制运动训练器，其特征是由6个发光单元（也称为发光器或标志物）、充电器、发光单元支架、主控制器、计算机及相关软件组成；发光单元固定在发光支架上，发光单元与主控制器之间有线或无线通信控制发光单元发光，主控制器可与计算机有线连接传输各发光单元发光时刻和按压发光单元上按钮开关的时刻。

2.根据权利要求1所述的光信号控制运动训练器，其特征在于发光单元上有

按钮开关，按钮开关直径80毫米，按钮开关表面为半月形半透明高强度塑料板制成，按钮开关内部即半透明高强度塑料板下方有可发红、黄、蓝、绿、白光的发光二极管，当二极管发光时，按钮开关表面的直径80毫米半月形半透明高强度塑料板呈现不同的发光颜色；

和发射与接收天线，发光单元内的无线通信部分通过天线可与主控制器之间无线通信，从主控制器接收该单元是否发光及发何种颜色光的信号，向主控制器发送该发光单元的按钮开关是否被按压及按压时刻的信号；

和导线插口，可与主控制器之间用导线相连接通信，当导线插口上接有导线时，发光单元内的无线通信部分不工作；

和充电器电源插口，用于与充电器相连接，对发光单元内的电池充电；

和与发光单元支架相固定配合的孔。

3.根据权利要求1所述的光信号控制运动训练器，其特征在于发光单元支架呈圆台状，其上部表面用于固定发光单元，有与发光单元相固定配合的孔，发光单元支架带有高度调节装置。

4.根据权利要求1所述的光信号控制运动训练器，其特征在于主控制器有

导线插口6个，可与1至6个发光单元相连接通信，当有导线插入时，无线收发部分停止工作；

和1个与计算机有线连接的接口，当光信号控制运动训练器用于测量运动反应速度时，主控制器要向计算机传送各发光单元发光时刻和按压按钮开关时刻的数据，需将主控制器与计算机相连接，如光信号控制运动训练器用于运动训练，无需将主控制器与计算机相连接；

和液晶显示屏，用于和开关组配合，对控制内容进行设置；

和开关组，用于设置运动训练时使用的发光单元的个数，可设置1、2、3、4、5、6个发光单元工作；用于设置参与运动的人数，可设置1、2、3、4、5人参于运动；用于设置是否向计算机传送各发光单元发光时刻和运动员按压按钮开关时刻的数据。