DE102005051960B3 - Method for recording movements of person and transferring movement of descriptive signals to electronic control module involves movements, which are jumps and are carried out by person on trampoline for therapeutic or sport purposes - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Erfassung von Bewegungen einer Person auf einem als Sport- und Therapiegerät verwendeten Trampolin sowie die Übertragung der die Bewegungen darstellenden Signale zu einem elektronischen Steuermodul, um die Bewegungen als Verformungen des Trampolin-Sprungtuches auf einem Display anzuzeigen.The The invention relates to a method and a device for detection of a person's movements on a sports and therapy device used Trampoline and the transmission the signals representing the movements to an electronic Control module to the movements as deformations of the trampoline-jumping cloth to display on a display.
In den zurückliegenden Jahren wurden eine Vielzahl von Therapie- und Trainingsgeräten für die Rehabilitationsmedizin eines Probanden und für den Trainingsaufbau eines Sportlers entwickelt. Im Rahmen von Therapiebehandlungen werden Krankengymnastik, Trainingstherapie und Physiotherapie im Sinne einer Komplextherapie planvoll miteinander verknüpft.In the past Years were a variety of therapy and exercise equipment for rehabilitation medicine of a subject and for developed the training structure of an athlete. In the context of therapy treatments are physiotherapy, training therapy and physiotherapy in mind a complex therapy linked together in a planned way.
Dabei haben Sprungkraftmessungen für die Leistungsdiagnostik eine erhebliche Bedeutung, um den Trainingszustand oder den Therapiezustand der Muskulatur eines Sportlers bzw. Probanden bezüglich Schnellkraft, Koordination und Ausdauer zu messen. Gemessen werden dabei sowohl Einzelsprünge als auch Mehrfachsprünge, bei denen eine Anzahl Sprünge unmittelbar aufeinander folgen.there have bounce measurements for the performance diagnostics have a significant importance to the training condition or the therapy state of the muscles of an athlete or test persons in terms of To measure speed, coordination and endurance. To be measured doing both individual jumps as also multiple jumps, where a number of jumps follow each other directly.
Die
Messung der vertikalen Sprungkraft der Beine, speziell der Muskulatur,
aus der dann eine Reihe von Parametern, wie beispielsweise die Sprunghöhe und die
Sprungleistung, ermittelt werden können, erfolgt mittels Messplattformen,
wie in der
Mit diesem Verfahren mag es durchaus möglich sein, die Bestimmung der Sprunghöhen von Mehrfachsprüngen zu ermitteln, allerdings ist das vorgestellte Verfahren auch nur anwendbar zur Ermittlung der jeweiligen Sprunghöhe des Probanden oder des Sportlers, weitere Aussagen sind mit dieser Methode nicht möglich.With This procedure may well be the determination the jump heights of multiple jumps to be determined, however, the presented method is only applicable for determining the respective jumping height of the subject or the athlete, further statements are not possible with this method.
Ein
Trampolin der eingangs beschriebenen Gattung beschreibt die
Dem Benutzer des Trampolins wird somit eine Kontrollmöglichkeit gegeben hinsichtlich der durchgeführten Sprünge auf dem Trampolin. Weitere Aussagen, die für eine Rehabilitation bzw. eine Therapie eines Probanden oder den Leistungs-Trainings-Aufbau eines Sportlers notwendig und vorteilhaft wären, sind mit dieser Lösung nicht realisierbar.the Users of the trampoline thus becomes a control option given regarding the jumps on the trampoline. Further statements, the for a rehabilitation or therapy of a subject or the Performance training structure of an athlete necessary and advantageous would, are with this solution not feasible.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die oben geschilderten Nachteile weitestgehend zu überwinden und ein Verfahren sowie eine Einrichtung zur Erfassung von Bewegungen einer Person sowie zu deren Übertragung und Darstellung zu entwickeln und ein als Sport- und Therapiegerät benutzbares Trampolin bereitzustellen, welches einfach im Aufbau, zuverlässig im Einsatz und kostengünstig in der Herstellung ist.task The invention therefore, as far as possible, the above-described disadvantages to overcome and a method and device for detecting movements a person and their transfer and to develop presentation and usable as a sports and therapy device Provide trampoline, which is simple in construction, reliable in Use and inexpensive is in production.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren und einer Einrichtung der eingangs genannten Art durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 4 gelöst.These The object is in a method and a device of the beginning mentioned type solved by the features of claims 1 and 4.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung gekennzeichnet.In the dependent claims advantageous embodiments of the subject matter of the invention are characterized.
Gemäß der Erfindung ist es möglich, die physiologischen und physikalischen Parameter eines Sprunges auf einem Therapie-Trainingsgerät, insbesondere einem Trampolin, zu erfassen, abzugleichen und optisch anzuzeigen.According to the invention Is it possible, the physiological and physical parameters of a jump on a therapy training device, in particular a trampoline, to capture, match and visually display.
So werden aus der Verformung des Sprungtuches, die der Nutzer des Trampolins verursacht, nämlich die Erfassung der Penetration des Nutzers auf dem Sprungtuch oder die Detektion des Aufsprungpunktes, Werte ermittelt und in elektrische Signale gewandelt, die durch geeignete Algorithmen zu einer dreidimensionalen Darstellung der Verformung des Sprungtuches und damit der Sprünge bzw. der Auswertung der Sprünge dienen.So, from the deformation of the jump cloth, which causes the user of the trampoline, namely the detection of the penetration of the user on the jumping mat or the detection of the jump point, values determined and converted into electrical signals, which by suitable algorithms to a three-dimensional representation of the deformation of the jumping cloth and thus the jumps or to serve the evaluation of the jumps.
Mit der Erfindung ist es durch die dreidimensionale Erfassung der Penetration des Sprungtuches möglich, physiologische Parameter wie Sprungkraft und Dämpfung oder physikalische Parameter wie Sprunghöhe, Sprungfrequenz, Absprungbeschleunigung, Absprunggeschwindigkeit, verrichtete Arbeit, Stützzeit, Flugzeit, Steigzeit, Gewichtskraft und weitere Parameter, wie beispielsweise die Sprunganzahl, zu bestimmen.With The invention is characterized by the three-dimensional detection of penetration the jumping cloth possible, physiological parameters such as bounce and attenuation or physical parameters like jump height, Hopping frequency, take-off acceleration, take-off speed, done work, support time, Flight time, climb time, weight and other parameters, such as the number of jumps to determine.
Dazu weist die erfindungsgemäße Einrichtung Empfangsmodule für Signale auf, die den auf das Sprungtuch ausgeübten Bewegungen/Belastungen entsprechen, welche mit einer Schnittstelle zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zu einem elektronischen Steuermodul ausgebildet sind, wobei das elektronische Steuermodul mit einem Computer verbunden ist, welcher mit einem Display zur optischen Anzeige der empfangenen elektrischen Impulse ausgestattet ist.To has the device according to the invention Receiving modules for Signals indicating the movements / strains applied to the hammock correspond, which with an interface for producing a formed electrical connection to an electronic control module are, wherein the electronic control module connected to a computer which is equipped with a display for visual display of the received equipped with electrical impulses.
Die Empfangsmodule sind als Sensoren ausgebildet, so als potentiometrische Sensoren, Winkeldrehgeber oder Kraftsensoren und jeder zum Einsatz kommende Sensor ist mit einem Mikrocontroller verbunden, mit dem die Signale der Sensoren in ein elektrisches Signal gewandelt werden, welches dann über das elektronische Steuermodul zu einem Computer transferiert wird. Die Übertragung erfolgt dabei seriell über standardisierte Schnittstellen, wie z. B. USB, RS232 oder in ähnlicher Form oder drahtlos, beispielsweise als Bluetooth oder WLAN.The Receive modules are designed as sensors, so as potentiometric Sensors, angle encoders or force sensors and everyone is used upcoming sensor is connected to a microcontroller, with the the signals from the sensors are converted into an electrical signal, which then over the electronic control module is transferred to a computer. The transfer takes place serially over standardized interfaces, such as B. USB, RS232 or similar Form or wireless, for example as Bluetooth or WLAN.
Gemäß der Erfindung sind zwischen dem Sprungtuch und dem Rahmen eines Trampolins Sensoren vorgesehen, die zum einen zum Sprungtuch und zum anderen am Rahmen des Trampolins befestigt sind. Dabei ist erfindungswesentlich, dass die zum Einsatz kommenden Sensoren auf jeweils zwei Achsen, den x- und y-Achsen, angebracht sind. Die y-Achse verläuft durch das Zentrum des Trampolins in Blickrichtung des Nutzers und die x-Achse steht senkrecht auf der y-Achse und verläuft ebenfalls durch das Zentrum des Trampolins.According to the invention are between the jumping sheet and the frame of a trampoline sensors provided, on the one hand to the jumping sheet and the other on the frame attached to the trampoline. It is essential to the invention that the sensors used on each of two axes, the x and y axes are attached. The y-axis passes through the center of the trampoline in Viewing direction of the user and the x-axis is perpendicular to the y-axis and runs also through the center of the trampoline.
Zur Ermittlung der Daten aus der Verformung des Sprungtuches sind mindestens zwei Sensoren, vorzugsweise vier Sensoren, vorzusehen, mit denen eine präzise Erfassung der Daten bezüglich der Verformung des Sprungtuches realisiert wird. Dabei können aber auch mehr als vier Sensoren zum Einsatz kommen, so dass dadurch noch eine präzisere Datenerfassung möglich ist.to Determining the data from the deformation of the jumping sheet are at least two sensors, preferably four sensors to provide, with which a precise Collection of data regarding the deformation of the jumping cloth is realized. But you can Also, more than four sensors are used, so by that even more precise Data acquisition possible is.
Als besonderer Vorteil sei erwähnt, dass jede Bewegung des Nutzers des Trampolins mit dem Computer aufgezeichnet wird und in Kombination der Eingabe des Gewichtes des Nutzers, dem Abstand der beiden Sensoren auf der x- bzw. y-Achse und unter Berücksichtigung der Federkonstanten der zum Einsatz kommenden Federn, die das Sprungtuch zum Rahmen verbinden, viele für die Beurteilung der physischen Fitness relevante Parameter bestimmt werden können, die es ermöglichen, im Zusammenspiel mit einer Anwendungssoftware Langzeitstatistiken einer Therapie oder eines Trainingsverlaufes zu erstellen.When special advantage should be mentioned that every movement of the user of the trampoline recorded with the computer is and in combination entering the weight of the user, the Distance between the two sensors on the x or y axis and under consideration the spring constant of the used springs, which the jump cloth to Frame connect, many for the assessment of physical fitness relevant parameters can be determined can, which make it possible in conjunction with an application software long-term statistics to create a therapy or a training course.
Mit nachfolgendem Ausführungsbeispiel soll die Erfindung näher erläutert werden. Die dazugehörige Zeichnung zeigt inWith following embodiment the invention should be closer explained become. The Associated Drawing shows in
Aus
den Darstellungen der
Das
Trampolin
So
besteht das Trampolin
Die
Anzahl der einzusetzenden Federn
Wie
in
Wesentlich
ist jedoch, dass die eingesetzten Sensoren
Im
Trampolin
Die
Sensoren
Aus
dieser Darstellung ergibt sich ferner, dass das elektronische Steuermodul
Die
Anordnung eines Sensors
Die
obere Abbildung verdeutlicht die Anordnung des Sensors
Die
Anordnung der zum Einsatz kommenden Sensoren
Gemäß den Darstellungen sind auf den x-Achsen die Sensoren Sx1 und Sx2 und auf den y-Achsen die Sensoren Sy1 und Sy2 in das Gesamtsystem eingebunden.According to the representations, the sensors S x1 and S x2 are integrated on the x axes and the sensors S y1 and S y2 on the y axes into the overall system.
Dies
erfolgt derart, dass zunächst
der Mittelpunkt des Trampolins
Drei
unterschiedliche Belastungsfälle
eines Trampolins
Die
mittlere Darstellung gibt den Belastungsfall einer zentrischen Belastung
des Sprungtuches
Den
dritten Belastungsfall zeigt die untere Darstellung, aus der sich
ergibt, dass die Belastung des Sprungtuches
Da die Sensorachsen senkrecht aufeinander stehen, kann der Aufsprungpunkt somit zweidimensional bestimmt werden.There the sensor axes are perpendicular to each other, the landing point thus be determined two-dimensionally.
Die Messung der Einsinktiefe und des Aufsprungpunktes erfolgt dabei stetig, dies unter einer Abtastfrequenz von vorzugsweise 30 Hz. Diese Abtastfrequenz kann je nach Anwendung erhöht oder verringert werden, wobei eine Erhöhung der Abtastfrequenz einhergeht mit einer besseren Auflösung des Aufsprungvorganges und eine Verringerung der Abtastfrequenz eine Verminderung der zu verarbeitenden und zu speichernden Daten nach sich zieht.The Measurement of the sinking depth and the Aufsprungpunktes takes place steady, this under a sampling frequency of preferably 30 Hz. This sampling frequency can be increased or decreased depending on the application, being an increase the sampling frequency is accompanied by a better resolution of the Aufsprungvorganges and a reduction of the sampling frequency Reduction of the data to be processed and stored pulls.
In
analoger Weise erfolgt die Erfassung, wenn das Sprungtuch
Die
Sensoren
Die einzelnen Verfahrensschritte, die notwendig sind, um Rückschlüsse auf die physiologischen und physikalischen Parameter eines Sprunges auf einem Trampolin zu erfassen, abzugleichen und optisch anzuzeigen und dann daraus Schlussfolgerungen zu ziehen, sind
- – die Messung der Abstände von zwei Sensoren auf ihren x- bzw. y-Achsen,
- – Erfassung der maximalen Eindrücktiefe des Sprungtuches und der Bestimmung der daraus resultierenden maximalen Auslenkwinkel der Sensoren,
- – Festlegung der Federkonstante des Trampolins in mehreren Bereichen des Sprungtuches, jeweils vom Mittelpunkt ausgehend nach außen und die Bestimmung der Näherungsfunktion aus den gewonnenen Messpunkten, dies unter Einbeziehung eines Normgewichts, der Auslenkwinkel der einzelnen Sensoren, des Eintrittpunktes auf dem Sprungtuch, der zutreffenden Federkonstante, der Einsinktiefe des Sprungtuches je Achse und der Gesamteindrücktiefe des Sprungtuches,
- – danach erfolgt die Bestimmung der resultierenden physikalischen Größen und der Statistik.
- The measurement of the distances between two sensors on their x and y axes,
- Detecting the maximum depth of impression of the jumping cloth and the determination of the resulting maximum deflection angle of the sensors,
- Determination of the spring constant of the trampoline in several areas of the jumping cloth, in each case from the center outward and the determination of the approximation function from the measured points obtained, this including a standard weight, the deflection angle of the individual sensors, the entry point on the jump sheet, the applicable spring constant, the sinking depth of the jumping sheet per axis and the overall depth of the jumping sheet,
- - then the determination of the resulting physical quantities and the statistics takes place.
So
ist es möglich,
aus den gewonnenen Daten aus der x-, y-Position und der Eindringtiefe
eine statistische Verteilung der Sprünge zu erzeugen, wie beispielhaft
in der
Mit
der Bezugszahl
Weitere
optische Darstellungen in Auswertung eines Sprunges zeigen die Diagramme
der
Die
Das
Diagramm der
Die
mit der Erfindung erreichten Vorteile sind zusammengefasst darin
zu sehen, dass jede Bewegung des Nutzers des Trampolins
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20110502 |