DE102011051054B4

DE102011051054B4 - Trainingsgeräte, Anbausätze, Steuer-Schaltkreise und Verfahren zum Steuern eines Trainingsgeräts

Info

Publication number: DE102011051054B4
Application number: DE102011051054A
Authority: DE
Inventors: Erwin Prassler; Walter Nowak; Sebastian Blumenthal; Alexey Zakharov; Thilo Zimmermann
Original assignee: Locomotec Ug (haftungsbeschrankt); LOCOMOTEC UG HAFTUNGSBESCHRAENKT
Current assignee: Locomotec Ug (haftungsbeschrankt); LOCOMOTEC UG HAFTUNGSBESCHRAENKT
Priority date: 2011-06-14
Filing date: 2011-06-14
Publication date: 2013-05-23
Anticipated expiration: 2031-06-15
Also published as: WO2012171956A1; EP2720764B1; US20150025660A1; EP2720764A1; DE102011051054A1; US9370706B2

Abstract

Trainingsgerät (100, 200), aufweisend:
• einen Antrieb (102), eingerichtet zum Fortbewegen des Trainingsgeräts (100, 200); und
• einen Steuer-Schaltkreis (104), aufweisend eine zum Empfangen eines physiologischen Parameters eines Benutzers des Trainingsgeräts (100, 200) eingerichtete Schnittstelle;
• wobei der Steuer-Schaltkreis (104) eingerichtet ist zum Vorgeben einer Geschwindigkeit des Antriebs basierend auf dem empfangenen physiologischen Parameter,
wobei der Steuer-Schaltkreis (104) ferner eingerichtet ist zum Vorgeben der Geschwindigkeit so, dass der physiologische Parameter in einem vorgegebenen Bereich liegt,
wobei der vorgegebene Bereich veränderlich ist mit einer fortlaufenden Trainingszeit und/oder veränderlich ist mit einer zurückgelegten Trainingsstrecke;
wobei das Trainingsgerät (100, 200) eingerichtet ist zum Abarbeiten eines Trainingsprogramms aufweisend eine Sequenz von Sollgrößen für den physiologischen Parameter, die für eine gewisse Zeitdauer und/oder Weglänge gültig sind.

Description

Verschiedene Ausführungsbeispiele betreffen Trainingsgeräte, Anbausätze, Steuer-Schaltkreise und Verfahren zum Steuern des Trainingsgeräts.
Ergometer sind verbreitete Trainingsgeräte, die dazu dienen, die Fitness einer Person zu erhöhen und Belastbarkeit und Ausdauer des kardiovaskulären Systems einer Person zu verbessern. Sie finden Einsatz sowohl in der Rehabilitationsmedizin, im privaten Bereich bzw. Amateursport, also auch im Profisport.
Aus DE 10 2006 024 019 A1 ist ein Gehilfewagen mit einer Notabschaltung bei Überschreiten eines vorgegebenen Pulses des Benutzers bekannt.
Aus DE 103 18 929 B3 und DE 10 2009 005 974 A1 ist bekannt, einen physiologischen Parameter während eines Trainings zur späteren Auswertung aufzuzeichnen.
Aus DE 20 2004 010 543 U1 ist ein stationärer Lauftrainer mit Notabschaltung über ein Sicherheitsband bekannt.
Gängige Typen von Ergometern sind Fahrradergometer, Laufbandergometer oder Ruderergometer. Ergometer sind typischerweise ortsfest und im Innenbereich beispielsweise in Fitnessstudios, Sporthallen oder Fitnessräumen aufgestellt.
Ein gezieltes Training im Freien erfolgt entweder mit Herzfrequenzmesser, die über Alarmsignale das Verlassen des idealen Trainingsbereichs anzeigen, oder durch professionellen Lauftrainer, der bei kontrollierter Geschwindigkeit als Tempomacher der trainierenden Person voraus läuft.
Der Erfindung liegt das Problem zu Grunde, ein Trainingsgerät bereitzustellen, das dem Benutzer ermöglicht, auch ohne professionellen Lauftrainer ein gutes auf seine körperliche Fitness und seine Ambitionen abgestimmtes Lauftraining im Freien zu absolvieren.
Das Problem wird durch Verfahren, Trainingsgeräte, Anbausätze für Trainingsgeräte und Steuer-Schaltkreise mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst.
Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann ein Trainingsgerät enthalten einen Antrieb, eingerichtet zum Fortbewegen des Trainingsgeräts, und einen Steuer-Schaltkreis, der eine zum Empfangen eines physiologischen Parameters eines Benutzers des Trainingsgeräts eingerichtete Schnittstelle enthalten kann. Der Steuer-Schaltkreis kann eingerichtet sein zum Vorgeben einer Geschwindigkeit des Antriebs basierend auf dem empfangenen physiologischen Parameter. Der Steuer-Schaltkreis kann ferner eingerichtet sein zum Vorgeben der Geschwindigkeit so, dass der physiologische Parameter in einem vorgegebenen Bereich liegt. Der vorgegebene Bereich kann veränderlich sein mit einer fortlaufenden Trainingszeit und/oder veränderlich sein mit einer zurückgelegten Trainingsstrecke. Das Trainingsgerät kann eingerichtet sein zum Abarbeiten eines Trainingsprogramms enthaltend eine Sequenz von Sollgrößen für den physiologischen Parameter, die für eine gewisse Zeitdauer und/oder Weglänge gültig sind.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner eingerichtet sein zum Ansteuern des Antriebs gemäß der vorgegebenen Geschwindigkeit.
In einer Ausführungsform kann der Antrieb Räder enthalten.
In einer Ausführungsform kann der Antrieb Ketten und/oder Raupen enthalten.
In einer Ausführungsform kann der Antrieb Beine enthalten.
In einer Ausführungsform kann der Antrieb ein Mittel zum Ändern einer Fortbewegungsrichtung des Trainingsgeräts enthalten.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner eingerichtet sein zum Regeln einer vorgegebenen Richtung des Trainingsgeräts mittels des Mittels zum Ändern der Fortbewegungsrichtung.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner eingerichtet sein zum Verringern der vorgegebenen Geschwindigkeit basierend auf einer Rate der Änderung der Fortbewegungsrichtung.
In einer Ausführungsform kann das Trainingsgerät ferner einen GPS-Signal-Empfang-Schaltkreis enthalten, der eingerichtet sein kann zum Empfangen eines GPS-Signals.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner eingerichtet sein zum Regeln der vorgegebenen Richtung des Trainingsgeräts basierend auf dem empfangenen GPS-Signals.
Das Trainingsgerät kann ferner einen Richtungssensor enthalten, der eingerichtet sein kann zum Ermitteln einer Orientierung des Trainingsgeräts.
In einer Ausführungsform kann der Richtungssensor ein Gyroskop und/oder ein(en) Beschleunigungssensor und/oder ein(en) Kompass enthalten oder sein.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner eingerichtet sein zum Regeln der vorgegebenen Richtung des Trainingsgeräts basierend auf der ermittelten Orientierung.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner eingerichtet sein zum Vorgeben einer vorgegebenen Bahn des Trainingsgeräts.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner eingerichtet sein zum Ansteuern des Antriebs und zum Ansteuern des Mittels zum Ändern der Fortbewegungsrichtung des Trainingsgeräts gemäß der vorgegebenen Bahn.
In einer Ausführungsform kann das Trainingsgerät ferner einen Abstands-Sensor enthalten, der eingerichtet sein kann zum Ermitteln eines Abstands des Trainingsgeräts von einem Hindernis.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner eingerichtet sein zum Vorgeben einer Geschwindigkeitsreduktion des Antriebs basierend auf einer vorgegebenen Bedingung für den ermittelten Abstand.
In einer Ausführungsform kann das Trainingsgerät ferner einen Notausschalter enthalten, der eingerichtet sein kann zum Ermitteln einer Gefahrensituation. Eine Gefahrensituation kann beispielsweise ermittelt werden durch ein Entfernen des Clips und ein damit verbundenes Aktivieren eines Notaus.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner eingerichtet sein zum Vorgeben einer Geschwindigkeitsreduktion des Antriebs basierend auf einer vorgegebenen Bedingung für die ermittelte Gefahrensituation.
In einer Ausführungsform kann das Trainingsgerät ferner einen Sensor enthalten, der eingerichtet sein kann zum Ermitteln des mindestens einen physiologischen Parameters und zum Übermitteln des ermittelten physiologischen Parameters an den Steuer-Schaltkreis über die Schnittstelle.
In einer Ausführungsform kann der mindestens eine physiologische Parameter eine Herzfrequenz eines Benutzers des Trainingsgeräts und/oder eine Atemfrequenz eines Benutzers des Trainingsgeräts und/oder eine Sauerstoffsättigung eines Benutzers des Trainingsgeräts und/oder eine Hautleitfähigkeit eines Benutzers des Trainingsgeräts und/oder eine Körpertemperatur eines Benutzers des Trainingsgeräts und/oder ein Blutdrucks eines Benutzers des Trainingsgeräts und/oder ein Energieverbrauch eines Benutzers des Trainingsgeräts enthalten oder sein.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner eingerichtet sein zum Erhöhen der vorgegebenen Geschwindigkeit basierend auf einer ersten vorgegebenen Bedingung für den empfangenen physiologischen Parameter und zum Verringern der vorgegebenen Geschwindigkeit basierend auf einer zweiten vorgegebenen Bedingung für den empfangenen physiologischen Parameter.
In einer Ausführungsform kann wobei der Steuer-Schaltkreis ferner eingerichtet sein zum Vorgeben der Geschwindigkeit so, dass der mindestens eine physiologische Parameter in einem vorgegebenen Bereich liegt.
In einer Ausführungsform kann der vorgegebene Bereich veränderlich sein mit einer fortlaufenden Trainingszeit.
In einer Ausführungsform kann der vorgegebene Bereich veränderlich sein mit einer zurückgelegten Trainingsstrecke.
In einer Ausführungsform kann der vorgegebene Bereich veränderlich sein mit einer aktuellen Position des Trainingsgeräts.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner eingerichtet sein zum Vorgeben der Geschwindigkeit basierend auf einer fortlaufenden Trainingszeit.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner eingerichtet sein zum Vorgeben der Geschwindigkeit basierend auf einer zurückgelegten Trainingsstrecke.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner eingerichtet sein zum Vorgeben der Geschwindigkeit basierend auf einer aktuellen Position des Trainingsgeräts.
In einer Ausführungsform kann das Trainingsgerät ferner einen Benutzer-Eingabe-Schaltkreis enthalten, der eingerichtet sein kann zum Empfangen einer Benutzer-Eingabe. Der Steuer-Schaltkreis kann ferner eingerichtet sein zum Vorgeben der Geschwindigkeit basierend auf der empfangenen Benutzer-Eingabe.
In einer Ausführungsform kann ein Anbausatz für ein Trainingsgerät enthalten einen Antrieb, eingerichtet zum Fortbewegen des Trainingsgeräts, ein Befestigungsmittel, eingerichtet zum Befestigen des Antriebs an dem Trainingsgerät, und einen Steuer-Schaltkreis, enthaltend eine zum Empfangen eines physiologischen Parameters eines Benutzers des Trainingsgeräts eingerichtete Schnittstelle, enthalten. Der Steuer-Schaltkreis kann eingerichtet sein zum Vorgeben einer Geschwindigkeit des Antriebs basierend auf dem empfangenen physiologischen Parameter. Der Steuer-Schaltkreis kann ferner eingerichtet sein zum Vorgeben der Geschwindigkeit so, dass der physiologische Parameter in einem vorgegebenen Bereich liegt. Der vorgegebene Bereich kann veränderlich sein mit einer fortlaufenden Trainingszeit und/oder veränderlich sein mit einer zurückgelegten Trainingsstrecke. Der Steuer-Schaltkreis kann ferner eingerichtet sein zum Abarbeiten eines Trainingsprogramms enthaltend eine Sequenz von Sollgrößen für den physiologischen Parameter, die für eine gewisse Zeitdauer und/oder Weglänge gültig sind. Es wird verstanden werden, dass die Formulierung „Anbausatz für Trainingsgerät” und die folgende Verwendung des Begriffs „Trainingsgerät” auch den Fall umfassen, dass der Anbausatz an ein existierendes Fahrzeug beispielsweise an einen gewöhnlichen Kinderwagen montiert wird und dadurch ein Fahrzeug zum Trainingsgerät gemacht wird. Der Anbausatz kann ein Teil der weiter unten beschriebenen modularen Geräteausführung sein.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner eingerichtet sein zum Ansteuern des Antriebs gemäß der vorgegebenen Geschwindigkeit.
In einer Ausführungsform kann der Antrieb Räder enthalten.
In einer Ausführungsform kann der Antrieb Ketten und/oder Raupen enthalten.
In einer Ausführungsform kann der Antrieb Beine enthalten.
In einer Ausführungsform kann der Antrieb ein Mittel zum Ändern einer Fortbewegungsrichtung des Trainingsgeräts enthalten.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner eingerichtet sein zum Regeln einer vorgegebenen Richtung des Trainingsgeräts mittels des Mittels zum Ändern der Fortbewegungsrichtung.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner eingerichtet sein zum Verringern der vorgegebenen Geschwindigkeit basierend auf einer Rate der Änderung der Fortbewegungsrichtung.
In einer Ausführungsform kann der Anbausatz ferner einen GPS-Signal-Empfang-Schaltkreis enthalten, der eingerichtet sein kann zum Empfangen eines GPS-Signals.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner eingerichtet sein zum Regeln der vorgegebenen Richtung des Trainingsgeräts basierend auf dem empfangenen GPS-Signals.
In einer Ausführungsform kann der Anbausatz ferner einen Richtungssensor enthalten, der eingerichtet sein kann zum Ermitteln einer Orientierung des Trainingsgeräts.
In einer Ausführungsform kann der Richtungssensor ein Gyroskop und/oder ein(en) Beschleunigungssensor und/oder ein(en) Kompass sein oder enthalten.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner eingerichtet sein zum Regeln der vorgegebenen Richtung des Trainingsgeräts basierend auf der ermittelten Orientierung.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner eingerichtet sein zum Vorgeben einer vorgegebenen Bahn des Trainingsgeräts.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner eingerichtet sein zum Ansteuern des Antriebs und zum Ansteuern des Mittels zum Ändern der Fortbewegungsrichtung des Trainingsgeräts gemäß der vorgegebenen Bahn.
In einer Ausführungsform kann der Anbausatz ferner einen Abstands-Sensor enthalten, der eingerichtet sein kann zum Ermitteln eines Abstands des Trainingsgeräts von einem Hindernis.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner eingerichtet sein zum Vorgeben einer Geschwindigkeitsreduktion des Antriebs basierend auf einer vorgegebenen Bedingung für den ermittelten Abstand.
In einer Ausführungsform kann der Anbausatz ferner einen Notausschalter enthalten, der eingerichtet sein kann zum Ermitteln einer Gefahrensituation.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner eingerichtet sein zum Vorgeben einer Geschwindigkeitsreduktion des Antriebs basierend auf einer vorgegebenen Bedingung für die ermittelte Gefahrensituation.
In einer Ausführungsform kann der Anbausatz ferner einen Sensor enthalten, der eingerichtet sein kann zum Ermitteln des mindestens einen physiologischen Parameters und zum Übermitteln des ermittelten physiologischen Parameters an den Steuer-Schaltkreis über die Schnittstelle.
In einer Ausführungsform kann der mindestens eine physiologische Parameter ein Sauerstoffsättigung eines Benutzers des Trainingsgeräts und/oder eine Hautleitfähigkeit eines Benutzers des Trainingsgeräts und/oder eine Herzfrequenz eines Benutzers des Trainingsgeräts und/oder eine Atemfrequenz eines Benutzers des Trainingsgeräts und/oder eine Körpertemperatur eines Benutzers des Trainingsgeräts und/oder ein Blutdrucks eines Benutzers des Trainingsgeräts und/oder ein Energieverbrauchs eines Benutzers des Trainingsgeräts enthalten oder sein.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner eingerichtet sein zum Erhöhen der vorgegebenen Geschwindigkeit basierend auf einer ersten vorgegebenen Bedingung für den empfangenen physiologischen Parameter und zum Verringern der vorgegebenen Geschwindigkeit basierend auf einer zweiten vorgegebenen Bedingung für den empfangenen physiologischen Parameter.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner eingerichtet sein zum Vorgeben der Geschwindigkeit so, dass der mindestens eine physiologische Parameter in einem vorgegebenen Bereich liegt.
In einer Ausführungsform kann der vorgegebene Bereich veränderlich sein mit einer fortlaufenden Trainingszeit.
In einer Ausführungsform kann der vorgegebene Bereich veränderlich sein mit einer zurückgelegten Trainingsstrecke.
In einer Ausführungsform kann der vorgegebene Bereich veränderlich sein mit einer aktuellen Position des Trainingsgeräts.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner eingerichtet sein zum Vorgeben der Geschwindigkeit basierend auf einer fortlaufenden Trainingszeit.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner eingerichtet sein zum Vorgeben der Geschwindigkeit basierend auf einer zurückgelegten Trainingsstrecke.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner eingerichtet sein zum Vorgeben der Geschwindigkeit basierend auf einer aktuellen Position des Trainingsgeräts.
In einer Ausführungsform kann der Anbausatz ferner einen Benutzer-Eingabe-Schaltkreis enthalten, der eingerichtet sein kann zum Empfangen einer Benutzer-Eingabe. Der Steuer-Schaltkreis kann ferner eingerichtet sein zum Vorgeben der Geschwindigkeit basierend auf der empfangenen Benutzer-Eingabe.
In einer Ausführungsform kann ein Steuer-Schaltkreis zum Steuern eines Trainingsgeräts enthalten eine Schnittstelle, die eingerichtet sein kann zum Empfangen eines physiologischen Parameters eines Benutzers des Steuer-Schaltkreises. Der Steuer-Schaltkreis kann eingerichtet zum Vorgeben einer Fortbewegungsgeschwindigkeit des Trainingsgerätes basierend auf dem empfangenen physiologischen Parameter. Der Steuer-Schaltkreis kann ferner eingerichtet sein zum Vorgeben der Geschwindigkeit so, dass der physiologische Parameter in einem vorgegebenen Bereich liegt. Der vorgegebene Bereich kann veränderlich sein mit einer fortlaufenden Trainingszeit und/oder veränderlich sein mit einer zurückgelegten Trainingsstrecke. Der Steuer-Schaltkreis kann ferner eingerichtet sein zum Abarbeiten eines Trainingsprogramms enthaltend eine Sequenz von Sollgrößen für den physiologischen Parameter, die für eine gewisse Zeitdauer und/oder Weglänge gültig sind.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner eingerichtet sein zum Ansteuern eines Antriebs des Trainingsgeräts gemäß der vorgegebenen Geschwindigkeit.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner eingerichtet sein zum Regeln einer vorgegebenen Richtung des Trainingsgeräts mittels eines Mittels zum Ändern der Fortbewegungsrichtung des Trainingsgeräts.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner eingerichtet sein zum Verringern der vorgegebenen Geschwindigkeit basierend auf einer Rate der Änderung der Fortbewegungsrichtung.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner einen GPS-Signal-Empfang-Schaltkreis enthalten, der eingerichtet sein kann zum Empfangen eines GPS-Signals.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner eingerichtet sein zum Regeln der vorgegebenen Richtung des Trainingsgeräts basierend auf dem empfangenen GPS-Signals.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner einen Richtungssensor enthalten, der eingerichtet sein kann zum Ermitteln einer Orientierung des Trainingsgeräts.
In einer Ausführungsform kann der Richtungssensor ein Gyroskop und/oder ein(en) Beschleunigungssensor und/oder ein(en) Kompass enthalten oder sein.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner eingerichtet sein zum Regeln der vorgegebenen Richtung des Trainingsgeräts basierend auf der ermittelten Orientierung.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner eingerichtet sein zum Vorgeben einer vorgegebenen Bahn des Trainingsgeräts.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner eingerichtet sein zum Ansteuern des Antriebs und zum Ansteuern des Mittels zum Ändern der Fortbewegungsrichtung des Trainingsgeräts gemäß der vorgegebenen Bahn.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner einen Abstands-Sensor enthalten, der eingerichtet sein kann zum Ermitteln eines Abstands des Trainingsgeräts von einem Hindernis.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner eingerichtet sein zum Vorgeben einer Geschwindigkeitsreduktion des Antriebs basierend auf einer vorgegebenen Bedingung für den ermittelten Abstand.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner einen Notausschalter enthalten, der eingerichtet sein kann zum Ermitteln einer Gefahrensituation.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner eingerichtet sein zum Vorgeben einer Geschwindigkeitsreduktion des Antriebs basierend auf einer vorgegebenen Bedingung für die ermittelte Gefahrensituation.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner einen Sensor enthalten, der eingerichtet sein kann zum Ermitteln des mindestens einen physiologischen Parameters und zum Übermitteln des ermittelten physiologischen Parameters an den Steuer-Schaltkreis über die Schnittstelle.
In einer Ausführungsform kann der mindestens eine physiologische Parameter eine Sauerstoffsättigung eines Benutzers des Trainingsgeräts und/oder eine Hautleitfähigkeit eines Benutzers des Trainingsgeräts und/oder eine Herzfrequenz eines Benutzers des Trainingsgeräts und/oder eine Atemfrequenz eines Benutzers des Trainingsgeräts und/oder eine Körpertemperatur eines Benutzers des Trainingsgeräts und/oder eines Blutdrucks eines Benutzers des Trainingsgeräts und/oder eines Energieverbrauchs eines Benutzers des Trainingsgeräts enthalten oder sein.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner eingerichtet sein zum Erhöhen der vorgegebenen Geschwindigkeit basierend auf einer ersten vorgegebenen Bedingung für den empfangenen physiologischen Parameter und zum Verringern der vorgegebenen Geschwindigkeit basierend auf einer zweiten vorgegebenen Bedingung für den empfangenen physiologischen Parameter.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner eingerichtet sein zum Vorgeben der Geschwindigkeit so, dass der mindestens eine physiologische Parameter in einem vorgegebenen Bereich liegt.
In einer Ausführungsform kann der vorgegebene Bereich veränderlich sein mit einer fortlaufenden Trainingszeit.
In einer Ausführungsform kann der vorgegebene Bereich veränderlich sein mit einer zurückgelegten Trainingsstrecke.
In einer Ausführungsform kann der vorgegebene Bereich veränderlich sein mit einer aktuellen Position des Trainingsgeräts.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner eingerichtet sein zum Vorgeben der Geschwindigkeit basierend auf einer fortlaufenden Trainingszeit.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner eingerichtet sein zum Vorgeben der Geschwindigkeit basierend auf einer zurückgelegten Trainingsstrecke.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner eingerichtet sein zum Vorgeben der Geschwindigkeit basierend auf einer aktuellen Position des Trainingsgeräts.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner einen Benutzer-Eingabe-Schaltkreis enthalten, der eingerichtet sein kann zum Empfangen einer Benutzer-Eingabe. Der Steuer-Schaltkreis kann ferner eingerichtet sein zum Vorgeben der Geschwindigkeit basierend auf der empfangenen Benutzer-Eingabe.
In einer Ausführungsform kann Verfahren zum Steuern eines Trainingsgeräts bereitgestellt werden. Es kann ein physiologischer Parameter eines Benutzers des Trainingsgeräts empfangen werden. Es kann eine Geschwindigkeit eines zum Fortbewegen des Trainingsgeräts eingerichteten Antriebs basierend auf dem empfangenen physiologischen Parameter vorgegeben werden. Die Geschwindigkeit kann vorgegeben werden so, dass der physiologische Parameter in einem vorgegebenen Bereich liegt. Der vorgegebene Bereich kann veränderlich sein mit einer fortlaufenden Trainingszeit und/oder veränderlich sein mit einer zurückgelegten Trainingsstrecke. Ein Trainingsprogramm enthaltend eine Sequenz von Sollgrößen für den physiologischen Parameter, die für eine gewisse Zeitdauer und/oder Weglänge gültig sind, kann abgearbeitet werden.
In einer Ausführungsform kann der Antrieb gemäß der vorgegebenen Geschwindigkeit angesteuert werden.
In einer Ausführungsform kann ferner eine vorgegebene Richtung des Trainingsgeräts mittels eines Mittels zum Ändern der Fortbewegungsrichtung des Trainingsgeräts geregelt werden.
In einer Ausführungsform kann ferner die vorgegebene Geschwindigkeit basierend auf einer Rate der Änderung der Fortbewegungsrichtung verringert werden.
In einer Ausführungsform kann ferner ein GPS-Signal empfangen werden.
In einer Ausführungsform kann ferner die vorgegebene Richtung des Trainingsgeräts basierend auf dem empfangenen GPS-Signal geregelt werden.
In einer Ausführungsform kann ferner eine Orientierung des Trainingsgeräts ermittelt werden.
In einer Ausführungsform kann ferner die vorgegebene Richtung des Trainingsgeräts basierend auf der ermittelten Orientierung geregelt werden.
In einer Ausführungsform kann ferner eine vorgegebene Bahn des Trainingsgeräts vorgegeben werden.
In einer Ausführungsform kann ferner der Antrieb zum Ändern der Fortbewegungsrichtung des Trainingsgeräts gemäß der vorgegebenen Bahn angesteuert werden.
In einer Ausführungsform kann ferner ein Abstand des Trainingsgeräts von einem Hindernis ermittelt werden.
In einer Ausführungsform kann ferner eine Geschwindigkeitsreduktion des Antriebs basierend auf einer vorgegebenen Bedingung für den ermittelten Abstand vorgegeben werden.
In einer Ausführungsform kann ferner eine Gefahrensituation ermittelt werden.
In einer Ausführungsform kann ferner eine Geschwindigkeitsreduktion des Antriebs basierend auf einer vorgegebenen Bedingung für die ermittelte Gefahrensituation vorgegeben werden.
In einer Ausführungsform kann der mindestens eine physiologische Parameter eine Sauerstoffsättigung eines Benutzers des Trainingsgeräts und/oder eine Hautleitfähigkeit eines Benutzers des Trainingsgeräts und/oder eine Herzfrequenz eines Benutzers des Trainingsgeräts und/oder eine Atemfrequenz eines Benutzers des Trainingsgeräts und/oder einer Körpertemperatur eines Benutzers des Trainingsgeräts und/oder ein Blutdruck eines Benutzers des Trainingsgeräts und/oder ein Energieverbrauch eines Benutzers des Trainingsgeräts enthalten oder sein.
In einer Ausführungsform kann ferner die vorgegebene Geschwindigkeit erhöht werden basierend auf einer ersten vorgegebenen Bedingung für den empfangenen physiologischen Parameter und/oder die vorgegebene Geschwindigkeit verringert werden basierend auf einer zweiten vorgegebenen Bedingung für den empfangenen physiologischen Parameter.
In einer Ausführungsform kann ferner die Geschwindigkeit so vorgegeben werden, dass der mindestens eine physiologische Parameter in einem vorgegebenen Bereich liegt.
In einer Ausführungsform kann der vorgegebene Bereich veränderlich sein mit einer fortlaufenden Trainingszeit.
In einer Ausführungsform kann der vorgegebene Bereich veränderlich sein mit einer zurückgelegten Trainingsstrecke.
In einer Ausführungsform kann der vorgegebene Bereich veränderlich sein mit einer aktuellen Position des Trainingsgeräts.
In einer Ausführungsform kann ferner die Geschwindigkeit basierend auf einer fortlaufenden Trainingszeit vorgegeben werden.
In einer Ausführungsform kann ferner die Geschwindigkeit basierend auf einer zurückgelegten Trainingsstrecke vorgegeben werden.
In einer Ausführungsform kann ferner die Geschwindigkeit basierend auf einer aktuellen Position des Trainingsgeräts vorgegeben werden.
In einer Ausführungsform kann ferner eine Benutzer-Eingabe empfangen werden und die Geschwindigkeit basierend auf der empfangenen Benutzer-Eingabe vorgegeben werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Weiteren näher erläutert.
1 zeigt ein Trainingsgerät gemäß einem Ausführungsbeispiel.
2 zeigt ein Trainingsgerät gemäß einem Ausführungsbeispiel.
3 zeigt einen Anbausatz gemäß einem Ausführungsbeispiel.
4 zeigt einen Steuer-Schaltkreis gemäß einem Ausführungsbeispiel.
5 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern eines Trainingsgeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel illustriert.
6 zeigt einen beispielhaften mechanischen Aufbau eines Trainingsgeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel.
7 zeigt eine beispielhafte schematische Anordnung von Komponenten gemäß einem Ausführungsbeispiel.
8 zeigt eine Verschaltung der Komponenten gemäß einem Ausführungsbeispiel.
9 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Auswahl einer manuellen Steuerung oder Programmsteuerung gemäß einem Ausführungsbeispiel illustriert.
10 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur manuellen Steuerung gemäß einem Ausführungsbeispiel illustriert.
11 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Programmsteuerung gemäß einem Ausführungsbeispiel illustriert.
12 zeigt Beispiele für Trainingsprogramme gemäß verschiedener Ausführungsbeispiele.
13 zeigt eine Illustration einer Möglichkeit zur Richtungsänderung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
14 zeigt eine Illustration einer Sicherheitseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
15 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur manuellen Steuerung mit Richtungsstabilisierung gemäß einem Ausführungsbeispiel illustriert.
16 zeigt ein Beispiel einer Fahrtroute gemäß einem Ausführungsbeispiel.
17 zeigt eine Illustration eines Longitudinalabstands gemäß einem Ausführungsbeispiel.
18 illustrierte den Zusammenhang zwischen Lenkwinkel und maximaler Geschwindigkeit gemäß einem Ausführungsbeispiel.
19 illustriert eine Kurvenfahrt gemäß einem Ausführungsbeispiel.
20 zeigt in a) eine Projektion von Sensordaten in ein Raster (lokale Karte) und in b) eine eindimensionale Hinderniskarte in Polarkoordinaten als polares Hindernisbild gemäß einem Ausführungsbeispiel, wobei grau markierte Winkelbereiche Hindernissen entsprechen.
21 illustriert eine Ausweichfahrt gemäß einem Ausführungsbeispiel.
22 zeigt einen modularen Antrieb gemäß einem Ausführungsbeispiel.
23 illustriert eine Erstellung ortunabhängiger Trainingsprogramme gemäß einem Ausführungsbeispiel.
24 illustriert eine Erstellung ortsabhängiger Trainingsprogramme gemäß einem Ausführungsbeispiel.
1 zeigt ein Trainingsgerät 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Trainingsgerät 100 kann enthalten einen Antrieb 102, eingerichtet zum Fortbewegen des Trainingsgeräts, und einen Steuer-Schaltkreis 104, der eine zum Empfangen eines physiologischen Parameters eines Benutzers des Trainingsgeräts eingerichtete Schnittstelle enthalten kann. Der Steuer-Schaltkreis 104 kann eingerichtet sein zum Vorgeben einer Geschwindigkeit des Antriebs basierend auf dem empfangenen physiologischen Parameter. Der Antrieb 102 und der Steuer-Schaltkreis 104 können über eine Verbindung 106 miteinander verbunden sein. Die Verbindung kann z. B. eine elektrische oder eine optische Verbindung sein, z. B. ein Kabel oder ein Bus.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 104 ferner eingerichtet sein zum Ansteuern des Antriebs gemäß der vorgegebenen Geschwindigkeit.
In einer Ausführungsform kann der Antrieb 102 Räder enthalten.
In einer Ausführungsform kann der Antrieb 102 Ketten und/oder Raupen enthalten.
In einer Ausführungsform kann der Antrieb 102 Beine enthalten.
In einer Ausführungsform kann der Antrieb 102 ein Mittel zum Ändern einer Fortbewegungsrichtung des Trainingsgeräts 100 enthalten.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 104 ferner eingerichtet sein zum Regeln einer vorgegebenen Richtung des Trainingsgeräts 100 mittels des Mittels zum Ändern der Fortbewegungsrichtung.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 104 ferner eingerichtet sein zum Verringern der vorgegebenen Geschwindigkeit basierend auf einer Rate der Änderung der Fortbewegungsrichtung.
In einer Ausführungsform kann das Trainingsgerät 100 ferner einen GPS-Signal-Empfang-Schaltkreis (nicht gezeigt) enthalten, der eingerichtet sein kann zum Empfangen eines GPS-Signals.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 104 ferner eingerichtet sein zum Regeln der vorgegebenen Richtung des Trainingsgeräts basierend auf dem empfangenen GPS-Signals.
2 zeigt ein Trainingsgerät 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Trainingsgerät 200 kann, ähnlich zu dem in 1 gezeigten Trainingsgerät 200 einen Antrieb 102 enthalten. Das Trainingsgerät 200 kann, ähnlich zu dem in 1 gezeigten Trainingsgerät 200 einen Steuer-Schaltkreis 104 enthalten. Das Trainingsgerät 200 kann ferner einen Richtungssensor 202 enthalten, der eingerichtet sein kann zum Ermitteln einer Orientierung des Trainingsgeräts 200. Der Antrieb 102, der Steuer-Schaltkreis 104 und der Richtungssensor 202 können über eine Verbindung 204 miteinander verbunden sein. Die Verbindung kann z. B. eine elektrische oder eine optische Verbindung sein, z. B. ein Kabel oder ein Bus.
In einer Ausführungsform kann der Richtungssensor 202 ein Gyroskop und/oder ein(en) Beschleunigungssensor und/oder ein(en) Kompass enthalten oder sein.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 104 ferner eingerichtet sein zum Regeln der vorgegebenen Richtung des Trainingsgeräts 200 basierend auf der ermittelten Orientierung.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 104 ferner eingerichtet sein zum Vorgeben einer vorgegebenen Bahn des Trainingsgeräts 200.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 104 ferner eingerichtet sein zum Ansteuern des Antriebs 102 und zum Ansteuern des Mittels zum Ändern der Fortbewegungsrichtung des Trainingsgeräts gemäß der vorgegebenen Bahn.
In einer Ausführungsform kann das Trainingsgerät 200 ferner einen Abstands-Sensor (nicht gezeigt) enthalten, der eingerichtet sein kann zum Ermitteln eines Abstands des Trainingsgeräts 200 von einem Hindernis.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 104 ferner eingerichtet sein zum Vorgeben einer Geschwindigkeitsreduktion des Antriebs 102 basierend auf einer vorgegebenen Bedingung für den ermittelten Abstand.
In einer Ausführungsform kann das Trainingsgerät 200 ferner einen Notausschalter (nicht gezeigt) enthalten, der eingerichtet sein kann zum Ermitteln einer Gefahrensituation.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 104 ferner eingerichtet sein zum Vorgeben einer Geschwindigkeitsreduktion des Antriebs basierend auf einer vorgegebenen Bedingung für die ermittelte Gefahrensituation.
In einer Ausführungsform kann das Trainingsgerät 200 ferner einen Sensor enthalten, der eingerichtet sein kann zum Ermitteln des mindestens einen physiologischen Parameters und zum Übermitteln des ermittelten physiologischen Parameters an den Steuer-Schaltkreis 104 über die Schnittstelle.
In einer Ausführungsform kann der mindestens eine physiologische Parameter eine Herzfrequenz eines Benutzers des Trainingsgeräts und/oder eine Atemfrequenz eines Benutzers des Trainingsgeräts 200 und/oder eine Sauerstoffsättigung eines Benutzers des Trainingsgeräts 200 und/oder eine Hautleitfähigkeit eines Benutzers des Trainingsgeräts 200 und/oder eine Körpertemperatur eines Benutzers des Trainingsgeräts 200 und/oder ein Blutdrucks eines Benutzers des Trainingsgeräts 200 und/oder ein Energieverbrauch eines Benutzers des Trainingsgeräts 200 enthalten oder sein.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 104 ferner eingerichtet sein zum Erhöhen der vorgegebenen Geschwindigkeit basierend auf einer ersten vorgegebenen Bedingung für den empfangenen physiologischen Parameter und zum Verringern der vorgegebenen Geschwindigkeit basierend auf einer zweiten vorgegebenen Bedingung für den empfangenen physiologischen Parameter.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 104 ferner eingerichtet sein zum Vorgeben der Geschwindigkeit so, dass der mindestens eine physiologische Parameter in einem vorgegebenen Bereich liegt.
In einer Ausführungsform kann der vorgegebene Bereich veränderlich sein mit einer fortlaufenden Trainingszeit.
In einer Ausführungsform kann der vorgegebene Bereich veränderlich sein mit einer zurückgelegten Trainingsstrecke.
In einer Ausführungsform kann der vorgegebene Bereich veränderlich sein mit einer aktuellen Position des Trainingsgeräts 200.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis ferner eingerichtet sein zum Vorgeben der Geschwindigkeit basierend auf einer fortlaufenden Trainingszeit.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 104 ferner eingerichtet sein zum Vorgeben der Geschwindigkeit basierend auf einer zurückgelegten Trainingsstrecke.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 104 ferner eingerichtet sein zum Vorgeben der Geschwindigkeit basierend auf einer aktuellen Position des Trainingsgeräts.
In einer Ausführungsform kann das Trainingsgerät 200 ferner einen Benutzer-Eingabe-Schaltkreis (nicht gezeigt) enthalten, der eingerichtet sein kann zum Empfangen einer Benutzer-Eingabe. Der Steuer-Schaltkreis 104 kann ferner eingerichtet sein zum Vorgeben der Geschwindigkeit basierend auf der empfangenen Benutzer-Eingabe.
3 zeigt einen Anbausatz 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Anbausatz 300 kann ein Anbausatz für ein Trainingsgerät sein und einen Antrieb 302, eingerichtet zum Fortbewegen des Trainingsgeräts, ein Befestigungsmittel 304, eingerichtet zum Befestigen des Antriebs 302 an dem Trainingsgerät, und einen Steuer-Schaltkreis 306, enthaltend eine zum Empfangen eines physiologischen Parameters eines Benutzers des Trainingsgeräts eingerichtete Schnittstelle, enthalten. Der Steuer-Schaltkreis 306 kann eingerichtet sein zum Vorgeben einer Geschwindigkeit des Antriebs basierend auf dem empfangenen physiologischen Parameter. Der Antrieb 302 und der Steuer-Schaltkreis 306 können über eine Verbindung 308 miteinander verbunden sein. Die Verbindung kann z. B. eine elektrische oder eine optische Verbindung sein, z. B. ein Kabel oder ein Bus.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 306 ferner eingerichtet sein zum Ansteuern des Antriebs 302 gemäß der vorgegebenen Geschwindigkeit.
In einer Ausführungsform kann der Antrieb 302 Räder enthalten.
In einer Ausführungsform kann der Antrieb 302 Ketten und/oder Raupen enthalten.
In einer Ausführungsform kann der Antrieb 302 Beine enthalten.
In einer Ausführungsform kann der Antrieb 302 ein Mittel (nicht gezeigt) zum Ändern einer Fortbewegungsrichtung des Trainingsgeräts enthalten.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 306 ferner eingerichtet sein zum Regeln einer vorgegebenen Richtung des Trainingsgeräts mittels des Mittels zum Ändern der Fortbewegungsrichtung.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 306 ferner eingerichtet sein zum Verringern der vorgegebenen Geschwindigkeit basierend auf einer Rate der Änderung der Fortbewegungsrichtung.
In einer Ausführungsform kann der Anbausatz 300 ferner einen GPS-Signal-Empfang-Schaltkreis (nicht gezeigt) enthalten, der eingerichtet sein kann zum Empfangen eines GPS-Signals.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 306 ferner eingerichtet sein zum Regeln der vorgegebenen Richtung des Trainingsgeräts basierend auf dem empfangenen GPS-Signals.
In einer Ausführungsform kann der Anbausatz 300 ferner einen Richtungssensor (nicht gezeigt) enthalten, der eingerichtet sein kann zum Ermitteln einer Orientierung des Trainingsgeräts.
In einer Ausführungsform kann der Richtungssensor ein Gyroskop und/oder ein(en) Beschleunigungssensor und/oder ein(en) Kompass sein oder enthalten.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 306 ferner eingerichtet sein zum Regeln der vorgegebenen Richtung des Trainingsgeräts basierend auf der ermittelten Orientierung.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 306 ferner eingerichtet sein zum Vorgeben einer vorgegebenen Bahn des Trainingsgeräts.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 306 ferner eingerichtet sein zum Ansteuern des Antriebs 302 und zum Ansteuern des Mittels zum Ändern der Fortbewegungsrichtung des Trainingsgeräts gemäß der vorgegebenen Bahn.
In einer Ausführungsform kann der Anbausatz 300 ferner einen Abstands-Sensor (nicht gezeigt) enthalten, der eingerichtet sein kann zum Ermitteln eines Abstands des Trainingsgeräts 300 von einem Hindernis.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 306 ferner eingerichtet sein zum Vorgeben einer Geschwindigkeitsreduktion des Antriebs basierend auf einer vorgegebenen Bedingung für den ermittelten Abstand.
In einer Ausführungsform kann der Anbausatz 300 ferner einen Notausschalter (nicht gezeigt) enthalten, der eingerichtet sein kann zum Ermitteln einer Gefahrensituation.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 306 ferner eingerichtet sein zum Vorgeben einer Geschwindigkeitsreduktion des Antriebs 302 basierend auf einer vorgegebenen Bedingung für die ermittelte Gefahrensituation.
In einer Ausführungsform kann der Anbausatz 300 ferner einen Sensor (nicht gezeigt) enthalten, der eingerichtet sein kann zum Ermitteln des mindestens einen physiologischen Parameters und zum Übermitteln des ermittelten physiologischen Parameters an den Steuer-Schaltkreis über die Schnittstelle.
In einer Ausführungsform kann der mindestens eine physiologische Parameter ein Sauerstoffsättigung eines Benutzers des Trainingsgeräts und/oder eine Hautleitfähigkeit eines Benutzers des Trainingsgeräts und/oder eine Herzfrequenz eines Benutzers des Trainingsgeräts und/oder eine Atemfrequenz eines Benutzers des Trainingsgeräts und/oder eine Körpertemperatur eines Benutzers des Trainingsgeräts und/oder ein Blutdrucks eines Benutzers des Trainingsgeräts und/oder ein Energieverbrauchs eines Benutzers des Trainingsgeräts enthalten oder sein.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 306 ferner eingerichtet sein zum Erhöhen der vorgegebenen Geschwindigkeit basierend auf einer ersten vorgegebenen Bedingung für den empfangenen physiologischen Parameter und zum Verringern der vorgegebenen Geschwindigkeit basierend auf einer zweiten vorgegebenen Bedingung für den empfangenen physiologischen Parameter.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 306 ferner eingerichtet sein zum Vorgeben der Geschwindigkeit so, dass der mindestens eine physiologische Parameter in einem vorgegebenen Bereich liegt.
In einer Ausführungsform kann der vorgegebene Bereich veränderlich sein mit einer fortlaufenden Trainingszeit.
In einer Ausführungsform kann der vorgegebene Bereich veränderlich sein mit einer zurückgelegten Trainingsstrecke.
In einer Ausführungsform kann der vorgegebene Bereich veränderlich sein mit einer aktuellen Position des Trainingsgeräts.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 306 ferner eingerichtet sein zum Vorgeben der Geschwindigkeit basierend auf einer fortlaufenden Trainingszeit.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 306 ferner eingerichtet sein zum Vorgeben der Geschwindigkeit basierend auf einer zurückgelegten Trainingsstrecke.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 306 ferner eingerichtet sein zum Vorgeben der Geschwindigkeit basierend auf einer aktuellen Position des Trainingsgeräts.
In einer Ausführungsform kann der Anbausatz 300 ferner einen Benutzer-Eingabe-Schaltkreis (nicht gezeigt) enthalten, der eingerichtet sein kann zum Empfangen einer Benutzer-Eingabe. Der Steuer-Schaltkreis 306 kann ferner eingerichtet sein zum vorgeben der Geschwindigkeit basierend auf der empfangenen Benutzer-Eingabe.
4 zeigt einen Steuer-Schaltkreis 400 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Steuer-Schaltkreis 400 kann ein Steuer-Schaltkreis zum Steuern eines Trainingsgeräts sein. Der Steuer-Schaltkreis 400 kann eine Schnittstelle 402 enthalten, die eingerichtet sein kann zum Empfangen eines physiologischen Parameters eines Benutzers des Steuer-Schaltkreises. Der Steuer-Schaltkreis 400 kann eingerichtet zum vorgeben einer Fortbewegungsgeschwindigkeit des Trainingsgerätes basierend auf dem empfangenen physiologischen Parameter.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 400 ferner eingerichtet sein zum Ansteuern eines Antriebs des Trainingsgeräts gemäß der vorgegebenen Geschwindigkeit.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 400 ferner eingerichtet sein zum Regeln einer vorgegebenen Richtung des Trainingsgeräts mittels eines Mittels zum Ändern der Fortbewegungsrichtung des Trainingsgeräts.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 400 ferner eingerichtet sein zum Verringern der vorgegebenen Geschwindigkeit basierend auf einer Rate der Änderung der Fortbewegungsrichtung.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 400 ferner einen GPS-Signal-Empfang-Schaltkreis (nicht gezeigt) enthalten, der eingerichtet sein kann zum Empfangen eines GPS-Signals.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 400 ferner eingerichtet sein zum Regeln der vorgegebenen Richtung des Trainingsgeräts basierend auf dem empfangenen GPS-Signals.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 400 ferner einen Richtungssensor (nicht gezeigt) enthalten, der eingerichtet sein kann zum Ermitteln einer Orientierung des Trainingsgeräts.
In einer Ausführungsform kann der Richtungssensor ein Gyroskop und/oder ein(en) Beschleunigungssensor und/oder ein(en) Kompass enthalten oder sein.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 400 ferner eingerichtet sein zum Regeln der vorgegebenen Richtung des Trainingsgeräts basierend auf der ermittelten Orientierung.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 400 ferner eingerichtet sein zum Vorgeben einer vorgegebenen Bahn des Trainingsgeräts.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 400 ferner eingerichtet sein zum Ansteuern des Antriebs und zum Ansteuern des Mittels zum Ändern der Fortbewegungsrichtung des Trainingsgeräts gemäß der vorgegebenen Bahn.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 400 ferner einen Abstands-Sensor (nicht gezeigt) enthalten, der eingerichtet sein kann zum Ermitteln eines Abstands des Trainingsgeräts von einem Hindernis.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 400 ferner eingerichtet sein zum Vorgeben einer Geschwindigkeitsreduktion des Antriebs basierend auf einer vorgegebenen Bedingung für den ermittelten Abstand.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 400 ferner einen Notausschalter enthalten, der eingerichtet sein kann zum Ermitteln einer Gefahrensituation.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 400 ferner eingerichtet sein zum Vorgeben einer Geschwindigkeitsreduktion des Antriebs basierend auf einer vorgegebenen Bedingung für die ermittelte Gefahrensituation.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 400 ferner einen Sensor enthalten, der eingerichtet sein kann zum Ermitteln des mindestens einen physiologischen Parameters und zum Übermitteln des ermittelten physiologischen Parameters an den Steuer-Schaltkreis über die Schnittstelle 402.
In einer Ausführungsform kann der mindestens eine physiologische Parameter eine Sauerstoffsättigung eines Benutzers des Trainingsgeräts und/oder eine Hautleitfähigkeit eines Benutzers des Trainingsgeräts und/oder eine Herzfrequenz eines Benutzers des Trainingsgeräts und/oder eine Atemfrequenz eines Benutzers des Trainingsgeräts und/oder eine Körpertemperatur eines Benutzers des Trainingsgeräts und/oder eines Blutdrucks eines Benutzers des Trainingsgeräts und/oder eines Energieverbrauchs eines Benutzers des Trainingsgeräts enthalten oder sein.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 400 ferner eingerichtet sein zum Erhöhen der vorgegebenen Geschwindigkeit basierend auf einer ersten vorgegebenen Bedingung für den empfangenen physiologischen Parameter und zum Verringern der vorgegebenen Geschwindigkeit basierend auf einer zweiten vorgegebenen Bedingung für den empfangenen physiologischen Parameter.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 400 ferner eingerichtet sein zum Vorgeben der Geschwindigkeit so, dass der mindestens eine physiologische Parameter in einem vorgegebenen Bereich liegt.
In einer Ausführungsform kann der vorgegebene Bereich veränderlich sein mit einer fortlaufenden Trainingszeit.
In einer Ausführungsform kann der vorgegebene Bereich veränderlich sein mit einer zurückgelegten Trainingsstrecke.
In einer Ausführungsform kann der vorgegebene Bereich veränderlich sein mit einer aktuellen Position des Trainingsgeräts.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 400 ferner eingerichtet sein zum Vorgeben der Geschwindigkeit basierend auf einer fortlaufenden Trainingszeit.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 400 ferner eingerichtet sein zum Vorgeben der Geschwindigkeit basierend auf einer zurückgelegten Trainingsstrecke.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 400 ferner eingerichtet sein zum Vorgeben der Geschwindigkeit basierend auf einer aktuellen Position des Trainingsgeräts.
In einer Ausführungsform kann der Steuer-Schaltkreis 400 ferner einen Benutzer-Eingabe-Schaltkreis (nicht gezeigt) enthalten, der eingerichtet sein kann zum Empfangen einer Benutzer-Eingabe. Der Steuer-Schaltkreis 400 kann ferner eingerichtet sein zum Vorgeben der Geschwindigkeit basierend auf der empfangenen Benutzer-Eingabe.
5 zeigt ein Flussdiagramm 500, das ein Verfahren zum Steuern eines Trainingsgeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel illustriert. In 502 kann ein physiologischer Parameter eines Benutzers des Trainingsgeräts empfangen werden. In 504 kann eine Geschwindigkeit eines zum Fortbewegen des Trainingsgeräts eingerichteten Antriebs basierend auf dem empfangenen physiologischen Parameter vorgegeben werden.
In einer Ausführungsform kann der Antrieb gemäß der vorgegebenen Geschwindigkeit angesteuert werden.
In einer Ausführungsform kann ferner eine vorgegebene Richtung des Trainingsgeräts mittels eines Mittels zum Ändern der Fortbewegungsrichtung des Trainingsgeräts geregelt werden.
In einer Ausführungsform kann ferner die vorgegebene Geschwindigkeit basierend auf einer Rate der Änderung der Fortbewegungsrichtung verringert werden.
In einer Ausführungsform kann ferner ein GPS-Signal empfangen werden.
In einer Ausführungsform kann ferner die vorgegebene Richtung des Trainingsgeräts basierend auf dem empfangenen GPS-Signal geregelt werden.
In einer Ausführungsform kann ferner eine Orientierung des Trainingsgeräts ermittelt werden.
In einer Ausführungsform kann ferner die vorgegebene Richtung des Trainingsgeräts basierend auf der ermittelten Orientierung geregelt werden.
In einer Ausführungsform kann ferner eine vorgegebene Bahn des Trainingsgeräts vorgegeben werden.
In einer Ausführungsform kann ferner der Antrieb zum Ändern der Fortbewegungsrichtung des Trainingsgeräts gemäß der vorgegebenen Bahn angesteuert werden.
In einer Ausführungsform kann ferner ein Abstand des Trainingsgeräts von einem Hindernis ermittelt werden.
In einer Ausführungsform kann ferner eine Geschwindigkeitsreduktion des Antriebs basierend auf einer vorgegebenen Bedingung für den ermittelten Abstand vorgegeben werden.
In einer Ausführungsform kann ferner eine Gefahrensituation ermittelt werden.
In einer Ausführungsform kann ferner eine Geschwindigkeitsreduktion des Antriebs basierend auf einer vorgegebenen Bedingung für die ermittelte Gefahrensituation vorgegeben werden.
In einer Ausführungsform kann der mindestens eine physiologische Parameter eine Sauerstoffsättigung eines Benutzers des Trainingsgeräts und/oder eine Hautleitfähigkeit eines Benutzers des Trainingsgeräts und/oder eine Herzfrequenz eines Benutzers des Trainingsgeräts und/oder eine Atemfrequenz eines Benutzers des Trainingsgeräts und/oder einer Körpertemperatur eines Benutzers des Trainingsgeräts und/oder ein Blutdruck eines Benutzers des Trainingsgeräts und/oder ein Energieverbrauch eines Benutzers des Trainingsgeräts enthalten oder sein.
In einer Ausführungsform kann ferner die vorgegebene Geschwindigkeit erhöht werden basierend auf einer ersten vorgegebenen Bedingung für den empfangenen physiologischen Parameter und/oder die vorgegebene Geschwindigkeit verringert werden basierend auf einer zweiten vorgegebenen Bedingung für den empfangenen physiologischen Parameter.
In einer Ausführungsform kann ferner die Geschwindigkeit so vorgegeben werden, dass der mindestens eine physiologische Parameter in einem vorgegebenen Bereich liegt.
In einer Ausführungsform kann der vorgegebene Bereich veränderlich sein mit einer fortlaufenden Trainingszeit.
In einer Ausführungsform kann der vorgegebene Bereich veränderlich sein mit einer zurückgelegten Trainingsstrecke.
In einer Ausführungsform kann der vorgegebene Bereich veränderlich sein mit einer aktuellen Position des Trainingsgeräts.
In einer Ausführungsform kann ferner die Geschwindigkeit basierend auf einer fortlaufenden Trainingszeit vorgegeben werden.
In einer Ausführungsform kann ferner die Geschwindigkeit basierend auf einer zurückgelegten Trainingsstrecke vorgegeben werden.
In einer Ausführungsform kann ferner die Geschwindigkeit basierend auf einer aktuellen Position des Trainingsgeräts vorgegeben werden.
In einer Ausführungsform kann ferner eine Benutzer-Eingabe empfangen werden und die Geschwindigkeit basierend auf der empfangenen Benutzer-Eingabe vorgegeben werden.
Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele beschrieben.
In einem Ausführungsbeispiel wird ein selbstfahrendes Trainingsgerät, das als Tempomacher gezieltes Bewegungs- bzw. Lauftraining basierend auf physiologischen Messwerten unterstützt, bereitgestellt.
Die Erfindung betrifft ein selbstfahrendes, manuell steuerbares oder programmierbares Trainingsgerät zur Unterstützung des Lauftrainings im Freien (”Outdoor Ergometer”, d. h. auf Deutsch: Freiland-Ergometer). Das Trainingsgerät erfüllt eine ähnliche Funktion wie ein Laufband, das über eine veränderbare Geschwindigkeit den Benutzer einer wechselnden körperlichen Belastung aussetzt und bei regelmäßiger Benutzung mittel und langfristig zu einer besseren Fitness und einer höheren Belastbarkeit und Ausdauer des Herzkreislaufsystems des Benutzers führt. Im Gegensatz zu einem Laufband ist besagtes Trainingsgerät jedoch nicht ortsfest. Es ist vielmehr als Fahrzeug ausgestaltet, das von einem oder mehreren Motor angetrieben mit einer veränderbaren Geschwindigkeit als Tempomacher vor dem Benutzer herfährt und diesem die Laufgeschwindigkeit vorgibt.
Die Fahrgeschwindigkeit des Trainingsgeräts wird von einer Steuereinheit über eine direkte Geschwindigkeitsvorgabe oder indirekt in Abhängigkeit von einem physiologischen Messwert des Benutzers (kurz „Biosignal”), wie beispielsweise Herzfrequenz oder Atemfrequenz oder auch einem prognostizierten Energieverbrauch geregelt. Bei indirekter Steuerung über einen physiologischen Messwert wird dieser über einen geeigneten Sensor z. B. einem Herzfrequenzmesser gemessen und an einen Steuerrechner übertragen. Dieser vergleicht die Steuergröße mit einem vorgegebenen Messwert, errechnet einen Korrekturwert, beispielsweise einen Differenzwert, und korrigiert die Geschwindigkeit des Fahrzeugs entsprechend.
Das Trainingsgerät ist in mehreren Konfigurationen ausführbar: nur Geschwindigkeitsregelung (manuell oder programmgesteuert, direkt oder indirekt über physiologische Messwerte); Geschwindigkeitsregelung und Richtungsstabilisierung; Autopilot (automatisches Abfahren einer Trainingsroute); Autopilot mit automatischer Hindernisvermeidung; modulare Geräteausführung zur Montage beispielsweise an Kinderwagen, Golf Trolley oder Gehhilfen.
In verschiedenen Ausführungsformen kann ein selbstfahrendes, manuell steuerbares oder programmierbares Trainingsgerät zur Unterstützung des Lauftrainings im Freien bereitgestellt werden.
6 zeigt einen beispielhaften mechanischen Aufbau eines Trainingsgeräts 600 gemäß einem Ausführungsbeispiel. 6A zeigt eine Seitenansicht, 6B eine Frontansicht und 6C eine Draufsicht. Das Trainingsgerät 600 kann einen oder mehrere Antriebe, beispielsweise Räder 602, ein Gestell 606 und einen Lenkstange 604 haben.
7 zeigt eine beispielhafte schematische Anordnung 700 von Komponenten gemäß einem Ausführungsbeispiel. Unter a) ist eine Draufsicht 700 eines Trainingsgerätes gezeigt, unter b) eine Detailansicht einer Antriebseinheit 708 und unter c) zwei Ausführungsformen einer Sicherheitsvorrichtung 714.
8 zeigt eine Verschaltung 800 der Komponenten gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Es wird verstanden werden, dass die folgende Auslistung von Komponenten nicht vollständig sein muss und dass nicht jede der gelisteten Komponenten enthalten sein muss. Jede der folgenden Komponenten, die zu einer Basisausführung des Trainingsgeräts gehören können, ist in den Figuren mit durchgängigen Linien dargestellt. Komponenten, die Bestandteil von Erweiterungen sein können, sind mit unterbrochenen Linien dargestellt.
Das Trainingsgerät kann folgende Haupt- und Nebenkomponenten enthalten:

– Fahrwerk 600 mit • Rahmen 606 mit Achsen 702, • Rädern (drei oder mehr) oder Raupen oder Skiern oder Kombination daraus 602, • Träger für Antriebseinheit und Stromversorgung 704, • Lenksäule 706 mit Lenkstange 604,
– Antriebseinheit 708 mit • Motor 730 (ein oder mehrere; beispielsweise Elektromotor und/oder Verbrennungsmotor), • Getriebe 716, • Messvorrichtung zur Messung der Fahrgeschwindigkeit und -distanz („Geschwindigkeits-/Wegmesser”) 718, • Motorsteuerung 720, • Energieversorgung, beispielsweise Stromversorgung 722 über Batterie mit Ladeanschluss,
– Steuer-Schaltkreis, beispielsweise eine Steuereinheit 710, mit • Rechner 814 mit • Empfänger für physiologische Messwerte 816, • Vorrichtung für Fahrtrichtungsmessung („Richtungssensor”), z. B. digitaler Kompass, Gyroskop oder Inertialmesseinheit 802, • Vorrichtung für globale Positionsbestimmung („Positionssensor”), z. B. GPS 804, • Vorrichtung zur Erkennung von Hindernissen („Hindernissensor”) 806, verbunden mit einer Vorrichtung zur Bestimmung der Rotationswinkel (Roll-, Dreh- und Neigungswinkel) des Hindernissensors um seine Hauptachsen, • Verbindung zu Ein-/Ausgabeeinheit, • Verbindung zu Motorsteuerung, • Verbindung zu Sicherheitsschalter, • Verbindung zu PC, • Verbindung zur Energieversorgung,
– Ein-/Ausgabeeinheit 712 mit • Ein-/Ausschalter 812, • Ein-/Ausgabepanel 810, • Eingabeelement für Richtungsvorgabe 808, z. B. Knopf, Wippschalter, Steuerhebel, • Steuerhebel für Richtungs- und Geschwindigkeitsänderung, • zusätzliche Bedienelemente (Schalter- oder Hebel),
– Sensor für physiologische Parameter (Herzfrequenz, Atemfrequenz oder andere physiologische Messwerte zur Überwachung des Herzkreislaufsystems) („Biosignalmesser”) 818,
– Sicherheitsvorrichtung 714 mit • Sicherheitsschalter 724, • Sicherheitsstecker oder -clip 726, • Sicherheitsleine 728, und • Sicherheitsgurt (um Hüfte oder Handgelenk).

Der Steuerrechner 814 kann über eine serielle Verbindung oder einen seriellen Bus 828 mit dem Richtungssensor 802, dem Positionssensor 804 und dem Hindernissensor 806 gekoppelt sein. Alle gezeigten Komponenten können über eine elektrische oder optische Verbindung 830 gekoppelt sein. Der biometrische Signalgeber 818 (in anderen Worten: der Signalgeber für physiologische Parameter) kann mit dem Empfänger für Biosignale 816 (in anderen Worten: dem Empfänger für physiologische Signale) über eine drahtlose oder drahtgebundene Verbindung 832 gekoppelt sein.
Im Folgenden wird eine einfache Geräteausführung beschrieben.
Eine Komponente der Steuerung (in anderen Worten: des Steuer-Schaltkreises) ist der Steuerrechner 814, der entweder als embedded PC (eingebetteter PC) oder alternativ als Microprozessor mit entsprechenden Schnittstellen ausgelegt sein kann. Der Steuerrechner ist über Signalleitungen, die als Unterbrechungssignal, serielle Schnittstelle oder als serieller Bus ausgelegt sind, mit allen anderen Komponenten der Steuerschaltung verbunden. Von der Energieversorgung 722, beispielsweise einer Batterie, wird der Steuerrechner mit Strom versorgt. Er liest entsprechende Eingaben von der Ein-/Ausgabe-Einheit 712 und physiologische Messwerte von dem Empfänger 816. Auf der Grundlage dieser Eingaben und Signale errechnet er entsprechende Steuerungsvorgaben für die Motorsteuerung 720. Über ein Unterbrechungssignal oder eine periodisch abgefragte serielle Leitung ist der Rechner mit der Sicherheitseinrichtung 714 verbunden. Der Steuerrechner kann über eine serielle Schnittstelle mit einem externen Rechner verbunden werden und mit diesem Daten und Programme austauschen.
Die Motorsteuerung 720 verfügt über eine Leistungselektronik, die die Drehgeschwindigkeit und Drehrichtung des Motors vorgibt. Die Motorsteuerung 720 ist über eine serielle Leitung mit dem Steuerrechner verbunden und erhält von diesem Geschwindigkeitsvorgaben. Ist das Trainingsgerät mit mehreren Antriebsmotoren ausgestattet, dann werden diese in der Regel von mehreren Motorsteuerungen gesteuert, die in gleicher Weise mit dem Steuerrechner verbunden sind. Mit dem Motor mechanisch verbunden ist ein Getriebe 716, das die Drehzahl und die Leistung des Motors geeignet umsetzt. Mit dem Getriebe verbunden ist ein Signalgeber 718, der die Drehgeschwindigkeit des Rads und bei gegebenen Radumfang daraus abgeleitet den Fahrtweg ermittelt. Motor und Motorsteuerung werden von der Energieversorgung 722 mit der notwendigen Antriebsenergie versorgt.
Die Verbindung zwischen Energieversorgung und Motor und Motorsteuerung führt über die Sicherheitseinrichtung 714. Wird der Sicherheitschip bzw. Stecker 726 aus der Sicherheitseinrichtung entfernt, dann wird die Energieversorgung des Motors und der Motorsteuerung unterbrochen und der Antrieb des Trainingsgeräts wird deaktiviert.
Das Ein- und Ausschalten des Trainingsgeräts, die Auswahl von Programmen, die Eingabe von Steuergrößen, die Ausgabe und die insbesondere graphische Darstellung von Steuer- und Messgrößen erfolgt über die Ein-/Ausgabeeinheit 712. Die Ein-/Ausgabeinheit besteht aus den Teilkomponenten Ein-/Ausschalter 812, Ein-/Ausgabepanel 810, Element für Richtungsvorgaben 808, sowie weiteren Ein-/Ausgabeelemente für Richtungs- und Geschwindigkeitsveränderungen. Sie ist über eine serielle Schnittstelle mit dem Steuerrechner verbunden. Gegebenenfalls kann der Ein-/Ausschalter 812 und das Ein-/Ausgabepanel 810 mit dem Steuerrechner in einer Einheit integriert sein. Das Eingabeelement für Richtungsvorgaben 808 und die weiteren Ein-/Ausgabeelementen (404 und 405) sind dann separat über serielle Verbindungen mit dem Steuerrechner verbunden.
Der Sensor für physiologische Parameter („Biosignalmesser”) 818 wird vom Benutzer am Körper getragen und misst charakteristische Parameter wie Herzfrequenz, Atemfrequenz oder andere physiologische Kenngrößen zur Überwachung des Herzkreislaufsystems. Per Radio- oder Lichtwellen werden diese zunächst an den Empfänger für physiologische Messwerte 816 und über eine serielle Verbindung dann weiter an den Steuerrechner 814 übertragen.
Im Folgenden werden mögliche erweiterte Ausführungsformen beschrieben.
Die einfache Konfiguration des Trainingsgeräts kann um mehrere Komponenten erweitert werden, um damit zusätzliche Funktionalitäten zu realisieren.
Der Richtungssensor 802, beispielsweise ein digitaler Kompass, dient zur Ermittlung der Fahrrichtung des Trainingsgeräts und ist mit einer seriellen Verbindung bzw. einem seriellen Bus wie USB mit dem Steuerrechner 814 verbunden. Dieser fragt in regelmäßigen Zeitintervallen die gegenwärtige Richtung des Fahrzeugs ab. Der Richtungssensor kommt bei der später beschriebenen automatischen Richtungsstabilisierung, der Autopilotfunktion und der Hindernisvermeidung zum Einsatz.
Der Positionssensor 804, beispielsweise ein Sensor, der seine Position von einem satelliten-basierten globalen Positionierungssystem wie NAVSTAR-GPS, Galileo oder GLONASS (russisch für Globalnaja Nawigazionnaja Sputnikowaja Sistema, d. h. auf Deutsch: Globales Satellitennavigationssystem) erhält, dient zur Ermittlung der Position des Trainingsgeräts. Zur Erhöhung der Genauigkeit können korrigierende Zusatzsysteme wie WAAS (Wide Area Augmentation System, d. h. auf Deutsch: Weitbereichiges Ergänzungs-System) oder EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service, d. h. auf Deutsch: Europäischer geostationärer Navigations-Überlagerungs-Dienst) herangezogen werden (Genauigkeit beispielsweise zwischen 1 und 3 m) oder gegebenenfalls auch die Signale von mehreren Positionierungssystemen gleichzeitig herangezogen werden. Der Positionssensor ist ebenfalls über eine serielle Verbindung bzw. einem seriellen Bus mit dem Steuerrechner 814 verbunden. Der Steuerrechner liest über die serielle Verbindung in regelmäßigen Zeitabständen die Positionsdaten des Sensors. Der Positionssensor kommt bei der später beschriebenen Autopilotfunktion und Hindernisvermeidung zum Einsatz.
Als Hindernissensor(en) 806 werden abstandsmessende 2D bzw. 3D Sensoren verwendet. Zum Einsatz kommen beispielsweise Ultraschallsensoren, wie sie in Einparkhilfen verwendet werden, 2D oder 3D Laserentfernungsmesser oder Mikrowellenradare, wie sie ebenfalls in der Automobilindustrie zur Abstandsmessung bzw. Abstandsregelung bereits Einsatz finden. Geeignet sind insbesondere solche Sensoren, die eine Reichweite haben, innerhalb derer das Trainingsfahrzeug bei maximaler Geschwindigkeit und maximaler Verzögerung vor einem Objekt zum Stillstand gebracht werden kann. Die Hindernissensoren werden so am Trainingsfahrzeug angebracht, dass ihr Erfassungs- bzw. Wahrnehmungsbereich den Raum auf dem Fahrweg abdeckt, den das Fahrzeug bei allen erlaubten Richtungsänderungen von der gegenwärtigen Position einnehmen kann.
9 zeigt ein Flussdiagramm 900, das ein Verfahren zur Auswahl einer manuellen Steuerung oder Programmsteuerung gemäß einem Ausführungsbeispiel illustriert.
Bei Einschalten in 902 des Geräts werden die Steuerung 710 mit all ihren Komponenten, die Ein-/Ausgabeeinheit 712 und die Motorsteuerung 720 aktiviert.
Auf dem Ein-/Ausgabepanel 810 erscheint eine interaktive Menuführung mit unterschiedlichen Anzeigen bzw. Visualisierungen für physiologische Messwerte (z. B. gegenwärtiger Wert, durchschnittlicher Wert, Maximalwert, Zeitverlauf der Herzfrequenz, Kalorienverbrauch, Atemfrequenz), für Empfangsstärke der physiologischen Signale, für Systemzustände des Geräts wie (gegenwärtige, durchschnittliche, Höchst-, Zeitverlauf der) Geschwindigkeit, Batteriestand, gefahrene Distanz und für Umgebungsdaten wie beispielsweise Temperatur.
Nach Einschalten des Geräts überprüft der Steuerrechner 814 in 904, ob der Sicherheitsstecker 726 mit der daran befestigten Sicherheitsleine 728 mit dem Sicherheitsschalter 724 verbunden ist bzw. in den Sicherheitsschalter eingeführt sind und wartet auf Eingabe von Ein-/Ausgabepanel 810. Ohne Verbindung kann das Trainingsgerät nicht bewegt werden (Stromzufuhr von Stromversorgung zu Motoren ist unterbrochen). Der Benutzer wird darauf hingewiesen und aufgefordert, die Verbindung herzustellen.
Der Benutzer kann in 906 auswählen, ob er Geschwindigkeit des Fahrzeugs durch manuelle Eingabe von Sollwerten (Geschwindigkeit oder physiologische Parameter) in 908 steuern will oder ob er ein Trainingsprogramm in 910 aktivieren will, über das die Geschwindigkeit des Trainingsgeräts dann automatisch gesteuert wird.
Nach Ende des Betriebs wird das Trainingsgerät in 912 ausgeschaltet.
10 zeigt ein Flussdiagramm 1000, das ein Verfahren zur manuellen Steuerung gemäß einem Ausführungsbeispiel illustriert.
Nach Auswahl der Option „manuelle Steuerung” kann der Benutzer auf dem Ein-/Ausgabepanel 810 in 1002 auswählen, ob er die Geschwindigkeit des Trainingsgeräts direkt vorgeben will (Geschwindigkeitsteuerung) oder ob die Geschwindigkeit indirekt in Abhängigkeit von einem physiologischen Parameter gesteuert werden soll („Biosignalsteuerung”).
Nach Auswahl eines Sollwerts in 1004 oder eines Trainingsprogramms muss der Benutzer in 1006 den Schalter bzw. die Schaltfläche „Starten” auf dem Ein-/Ausgabepanel aktivieren, um das Fahrzeug in Bewegung zu setzen.
Nach Aktivieren des Schalters bzw. der Schaltfläche „Starten” auf dem Ein-/Ausgabepanel beginnt der Rechner in 1010 damit, in regelmäßigen Zeitabständen den Istwert v_m des ausgewählten Signals (physiologischer Parameter oder Geschwindigkeit) in 1008 zu messen bzw. zu ermitteln.
Der Rechner vergleicht das gemessene bzw. gefilterte Signal mit dem vorgegebenen Sollwert v_s und ermittelt die Differenz zwischen beiden Signalen. Über ein Regelverfahren werden in 1012 die Differenz zwischen Istwert v_m und Sollwert v_s des Signals und minimiert und entsprechende Steuersignale an die Motorsteuerung (720) übermittelt.
Aktiviert der Benutzer die Schaltfläche „Unterbrechen” in 1014, dann wird die Geschwindigkeit des Trainingsgeräts auf Null reduziert und das Gerät angehalten.
Wird während der Fahrt der Sicherheitsstecker in 1014 entfernt, dann wird wie unten beschrieben die Energiezufuhr an die Motoren unterbrochen. Das Fahrzeug kommt dadurch ebenfalls zum Stillstand in 1020. Gleichzeitig wird der Sollwert für die Steuerung auf Null gesetzt. Wird die Sicherheitsverbindung wieder hergestellt, dann setzt das Trainingsgerät seine Fahrt in 1022 und 1024 fort, es sei denn der Benutzer beendet die Fahrt durch Aktivieren der Schaltfläche „Beenden”; in diesem Fall wird das Trainingsgerät in 1026 zurückgesetzt.
Der Benutzer hat die Möglichkeit, während der Fahrt über entsprechende Felder in der Ein-/Ausgabeeinheit (810), den Sollwert des Steuersignals in 1018 zu verändern und seine Belastung und dementsprechend die Geschwindigkeit des Trainingsfahrzeugs zu erhöhen oder zu reduzieren.
11 zeigt ein Flussdiagramm 1100, das ein Verfahren zur Programmsteuerung gemäß einem Ausführungsbeispiel illustriert, wobei Schritte, die ähnlich zu Schritten des in 10 beschriebenen Verfahrens sind, die gleichen Bezugszeichen haben können und auf doppelte Beschreibung verzichtet werden kann.
Über eine temporäre Verbindung zu einem externen Rechner 826 beispielsweise über eine serielle Verbindung (per Draht, Funk oder Licht) können Trainingsprogramme auf den Steuerrechner 814 geladen werden. Alternativ können Trainingsprogramme auch über einen Editor direkt auf dem Steuerrechner erstellt werden. Ein Trainingsprogramm besteht aus einer Sequenz 1200 von Sollgrößen (Geschwindigkeit oder physiologischer Parameter), die für eine gewisse Zeitdauer oder Weglänge gültig sind, wie beispielsweise in 12 gezeigt.
Das Trainingsprogramm wird vom Steuerrechner in ähnlicher Weise abgearbeitet, als würde der Benutzer manuell einen Sollwerte eingeben und das Fahrzeug für eine gewisse Zeit oder einen gewissen Weg mit diesem Sollwert betreiben, ehe er den nächsten Wert manuell eingibt, solange bis das Training beendet ist.
In 1102 wird das Trainingsprogramm ausgewählt und gestartet.
In 1104 wird eine Zählvariable i auf 0 gesetzt und eine Programmlänge L entsprechend des gewählten Programms gesetzt.
Der Steuerrechner greift in 1108 Schritt für Schritt auf den nächsten noch nicht referierten Eintrag in der Sequenz zu, nimmt diesen als neuen Sollwert und regelt für eine vorgegebene Zeitdauer die Fahrgeschwindigkeit des Trainingsgerätes direkt oder indirekt mit diesem Sollwert.
Nach Ablauf des Zeitintervalls bzw. der nach Zurücklegen der Weglänge (was beispielsweise durch Lesen der Messwerte in 1110 und anschließenden Vergleich in 1114 erfolgen kann) greift der Steuerrechner auf den nächsten Eintrag in der Sequenz zu und wiederholt die eben beschriebene Prozedur solange bis die Sequenz vollständig abgearbeitet ist (beispielsweise bis i gleich L ist in 1106).
Das Gerät kommt in 1020 zum Stillstand, wenn der Benutzer entweder in 1014 die Schaltfläche „Unterbrechen” aktiviert oder das Trainingsprogramm abgearbeitet ist (Fall i = L in 1106) oder der Sicherstecker entfernt wird. In allen Fällen reduziert der Steuerrechner die Geschwindigkeit des Trainingsgeräts zu Null.
Auf dem Ein-/Ausgabepanel 810 erscheinen in den ersten beiden Fällen zwei Schaltflächen „Beenden” und „Fortfahren”. Zum tatsächlichen Beenden des Trainingsprogramms muss der Benutzer die entsprechend Schaltfläche aktivieren.
Will der Benutzer das Trainingsprogramm nur vorübergehend unterbrechen – beispielsweise um eine Trainingspause einzulegen – und es zu einem späteren Zeitpunkt fortsetzen, dann kann er dies durch Aktivieren der Schaltfläche „Fortfahren” tun. Das Programm wird dann an der unterbrochenen Stelle fortgesetzt. Beendet der Benutzer das Programm, dann wird das Fahrzeug in den initialen Zustand zurückgesetzt und kann ausgeschaltet werden.
13 zeigt eine Illustration 1300 einer Möglichkeit zur Richtungsänderung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
In einem Ausführungsbeispiel kann nur die Fahrgeschwindigkeit des Trainingsgeräts wie oben beschrieben automatisch geregelt werden.
Dabei erlaubt die Kinematik des Fahrzeugs eine Bewegung nur in eine feste Richtung. Einmal in Bewegung gesetzt bewegt sich das Trainingsgerät in diese eine feste Richtung solange bis es gestoppt wird entweder durch Reduzierung der Geschwindigkeit oder durch Auslösen des Sicherheitsschalters oder durch ein Hindernis.
Unbeabsichtigte Richtungsänderungen, die dadurch erfolgen können, dass eines der Antriebsräder beispielsweise über eine Unebenheit fährt oder rutscht, werden nicht ausgeglichen. Das Fahrzeug kann daher von der Fahrtrichtung abkommen, wenn die Fahrtrichtung nicht durch den Benutzer korrigiert wird.
Ein Änderung oder Korrektur der Fahrtrichtung des Trainingsgeräts kann beispielsweise wie folgt vorgenommen werden: Durch Ausüben einer geringen Kraft auf die Lenkstange nach unten in Richtung Boden kann der Benutzer das Vorderrad das Trainingsgeräts anheben (wie in 13 gezeigt), das Fahrzeug über die Räder der Hinterachse in die gewünschte neue Richtung drehen und dann das Vorderrad durch Nachlassen des Drucks auf die Lenkstange wieder auf den Boden absetzen. Das Trainingsgerät fährt in die neue Richtung solange bis es gestoppt wird oder die Richtung erneut geändert wird.
14 zeigt eine Illustration 1400 einer Sicherheitseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Für den sicheren Betrieb des Fahrzeugs kann es gewünscht sein, dass sich das Trainingsfahrzeug selbstständig nie weiter als einen vorgegebenen Maximalabstand entfernen kann. Sollte dieser Abstand überschritten werden, dann ist das Trainingsfahrzeug unter allen Umständen abzubremsen und anzuhalten. Im Folgenden wird beispielhaft eine Sicherheitsvorrichtung beschrieben, welche die eben beschriebene Funktion erfüllt.
In einem Ausführungsbeispiel können wie in 14 gezeigt das Trainingsgerät und der Benutzer durch eine Sicherheitsleine 728 verbunden sein. Ein Ende dieser Sicherheitsleine ist mit Handgelenk oder Hüfte des Benutzers verbunden. Das andere Ende ist mit einem Sicherheitsstecker oder -chip 726 verbunden, der in den Sicherheitsschalter 724 eingeführt ist und eine elektrische Verbindung zwischen Motor(en) und Stromversorgung herstellt (siehe 7c).
Kann der Benutzer dem Trainingsgerät nicht mehr folgen, beispielsweise aufgrund von Ermüdung, Ablenkung oder gar Verletzung, dann wird die Sicherheitsleine gespannt und bei zunehmendem Zug der Sicherheitsstecker oder -chip aus dem Sicherheitsschalter entfernt.
Durch dieses Entfernen wird die Verbindung zwischen Motor(en) 730 und Stromversorgung 722 unterbrochen und das Gerät wird beispielsweise durch eine Motorbremse gebremst und kommt zum Stillstand. Die Programmausführung auf dem Steuerrechner wird unterbrochen. Der Rechner geht in eine Wartestellung und meldet dem Benutzer die Unterbrechung der Sicherheitsverbindung über die Ein-/Ausgabeeinheit.
Führt der Benutzer den Sicherheitsstecker 726 wieder in den Sicherheitsschalter 724 ein, dann setzt der Steuerrechner die Trainingsfahrt fort, indem er die Geschwindigkeit des Trainingsfahrzeugs solange erhöht, bis sich der gemessene Wert für das Steuersignal dem Sollwert angleicht.
Solange der Benutzer das Trainingsgerät nicht durch die Aktivierung der Schaltflächen „Starten” oder „Fortsetzen” in Bewegung setzt, regelt der Steuerrechner die Geschwindigkeit des Trainingsgeräts auf Null. Dies bedeutet, dass die Antriebsmotoren blockiert sind und das Gerät sich nicht bewegt bzw. nicht bewegt werden kann.
Während dieses Zustands erscheint auf der Ein-/Ausgabeeinheit eine Schaltfläche „Bremse lösen”. Nur durch Aktivieren dieser Schaltfläche kann der Benutzer die Antriebsmotoren bzw. -räder freigeben und das Gerät durch Körperkraft beliebig bewegen.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel einer Geräteausführung mit Richtungsstabilisierung beschrieben.
Ein Trainingsgerät mit Richtungsstabilisierung gleicht der einfachen Geräteausführung insbesondere hinsichtlich der Sicherheitsvorrichtung und hinsichtlich der Einstellung und der Regelung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Wie in der einfachen Geräteausführung kann das Trainingsfahrzeug entweder durch ein Trainingsprogramm oder manuell gesteuert werden. Zusätzlich kann das Trainingsgerät in eine fest vorgegebene Richtung gesteuert werden und unbeabsichtigte Richtungsänderungen beispielsweise durch Bodenunebenheiten automatisch ausgeglichen werden.
Eine Geräteausführung mit Richtungsstabilisierung kann zwei oder mehr Antriebsmotoren 730, die beispielsweise als Differentialantrieb ausgelegt sind, ein oder mehrere lenkbare Räder, zusätzlich einen Richtungssensor 802 (z. B. digitaler Kompass, Gyroskop oder Inertialmesseinheit), zusätzlich ein oder mehrere Eingabeelemente für Richtungsvorgabe 808 (z. B. Knopf, Wippschalter, Steuerhebel) und mechanische oder elektrische Einzelradbremsen für zwei oder mehr Räder enthalten.
Die Fahrtrichtung kann vor der Fahrt wie folgt festgelegt werden. Nach Einstellung des Sollwerts, über den die Geschwindigkeit des Fahrzeugs geregelt wird, bzw. nach Auswahl eines Trainingsprogramms und bevor der Benutzer das Trainingsgerät startet (Schaltfläche „Starten” ist deaktiviert), muss der Benutzer die initiale Fahrtrichtung vorgeben (Aufforderung wird über Ein-/Ausgabeeinheit angezeigt). Zu diesem Zweck hat der Benutzer das Trainingsgerät in die gewünschte Richtung auszurichten und an der Lenkstange für mehrere Sekunden das Eingabeelement für Richtungsvorgabe 808 zu aktivieren (z. B. Drücken eines Knopfes „(Fahrt)richtung”). Nach Aktivieren des Eingabeelements, liest der Steuerrechner gegebenenfalls auch mehrfach den Richtungswert, den der Richtungssensor anzeigt. Im Anschluss ermittelt der Steuerrechner aus den vom Richtungssensor gelesenen Richtungswerten eine neue Sollrichtung für das Trainingsfahrzeug. Diese Sollrichtung kann beispielsweise der Mittelwert der gelesenen Werte des Richtungssensors sein. Danach wird auf der Ein-/Ausgabeeinheit die Schaltfläche „Starten” aktiviert und der Benutzer kann durch Drücken/Berühren der Schaltfläche das Trainingsgerät starten.
15 zeigt ein Flussdiagramm 1500, das ein Verfahren zur manuellen Steuerung mit Richtungsstabilisierung gemäß einem Ausführungsbeispiel illustriert, wobei Schritte, die ähnlich zu Schritten des in 10 beschriebenen Verfahrens sind, die gleichen Bezugszeichen haben können und auf doppelte Beschreibung verzichtet werden kann.
Der Benutzer kann Sollwerte für das Biosignal (in anderen Worten: den physiologischen Parameter oder die physiologischen Parameter) und/oder die Geschwindigkeit und/oder Sollrichtung in 1502 vorgeben.
Während der Fahrt liest der Steuerrechner in 1506 in regelmäßigen Zeitabständen den aktuellen Kurs aus dem Richtungssensor (der die Richtung in 1504 misst) und vergleicht diesen aktuellen Wert mit der Sollrichtung. Weicht die tatsächliche Fahrrichtung von der Sollrichtung ab, dann verändert der Steuerrechner die Drehgeschwindigkeiten der Antriebmotoren beispielsweise durch entsprechende Vorgaben an den Motorregler oder durch Aktivierung einer Bremse um die Differenz zwischen tatsächlicher Fahrtrichtung und Sollrichtung in 1508 zu minimieren. Die Richtungsstabilisierung wird unterbrochen sobald der Benutzer das Eingabeelement für Richtungsvorgabe aktiviert.
In 1510 können die Sollwerte für das Biosignal (in anderen Worten: den physiologischen Parameter oder die physiologischen Parameter) und/oder die Geschwindigkeit und/oder Sollrichtung eingestellt werden.
Das Ablaufdiagramm 1500 ist ein Ablaufdiagramm, in dem die Richtungsstabilisierung mit der manuellen Steuerung kombiniert ist. Ein ähnlicher Ablauf ergibt sich für die Kombination von Richtungsstabilisierung und Programmsteuerung.
Richtungsänderungen des Trainingsgeräts während der Fahrt sind auf unterschiedliche Weisen durchführbar. Im Folgenden werden beispielhaft mehrere Varianten beschrieben:

– Anheben Vorderrad und Aktivieren eines Eingabeelement für (Fahrt-)richtung,
– Steuerhebel für Richtungs- und Geschwindigkeitsänderung, und
– Mechanische oder elektrische Einzelradbremse.

Im Folgenden wird eine Richtungsänderung durch Anheben Vorderrad und Aktivieren eines Eingabeelements für (Fahrt-)richtung beschrieben. Der Benutzer aktiviert das Eingabeelement für (Fahrt-)richtung 808. Während das Eingabeelement aktiviert ist, wird keine automatische Kurskorrektur durchgeführt. Alle Antriebsräder drehen sich mit derselben Geschwindigkeit. Mit aktiviertem Eingabeelement hebt der Benutzer wie oben beschrieben das Vorderrad des Trainingsgeräts, dreht das Gerät in die gewünschte Fahrtrichtung und setzt das Vorderrad dann wieder ab. Nach Absetzen des Vorderrads hält der Benutzer das Eingabeelement noch mehrere Sekunden aktiviert. Solang das Eingabeelement aktiviert ist, liest der Steuerrechner einen oder mehrere Richtungswerte aus dem Richtungssensor. Nach Deaktivieren des Eingabeelements (Loslassen des Schalters bzw. Hebels) errechnet der Steuerrechner beispielsweise über den Mittelwert aus den gelesenen Richtungswerten eine neue Sollrichtung für das Trainingsfahrzeug.
Im Folgenden wird eine Richtungsänderung durch einen Steuerhebel für Richtungs- und Geschwindigkeitsänderung beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel wird das Eingabeelement für (Fahrt-)richtung 808 kombiniert mit einem Steuerhebel für Richtungs- und Geschwindigkeitsänderung. Dieser Steuerhebel kann wie der Steuerhebel einer Fernsteuerung in alle Richtungen geneigt werden. Bezugspunkt für Richtungsangaben ”links”, ”rechts”, ”vorne”, ”hinten” ist der Benutzer. Eine Neigung nach vorne bzw. nach hinten dient als Anzeige, dass die Geschwindigkeit des Trainingsgeräts erhöht bzw. reduziert werden soll. Eine Neigung nach rechts bzw. nach links dient als Anzeige, dass die Richtung nach rechts bzw. nach links geändert werden soll. Im Falle einer Neigung des Steuerhebels nach rechts oder links verändert der Steuerrechner die Drehgeschwindigkeit der Räder, beispielsweise durch Erhöhen oder Erniedrigen der Drehzahl der Motoren, solange bis der Benutzer den Steuerhebel in die neutrale Position zurückführt und damit signalisiert, dass die gewünschte Fahrrichtung erreicht wurde. Der Steuerrechner ermittelt die neue Sollrichtung für die Steuerung indem der nach Rückführung in die neutrale Position die Richtungsangabe aus dem Richtungsmessinstrument ausliest und daraus über ein geeignetes Verfahren die neue Sollgröße für die Fahrtrichtung errechnet. Die automatische Regelung der Fahrtgeschwindigkeit des Trainingsgeräts wird während der Richtungsänderung ausgesetzt bzw. durch die Vorgaben des Steuerhebels überschrieben. Nach Rückführung des Schalthebels in die neutrale Position wird die automatische Regelung der Fahrtgeschwindigkeit des Trainingsgeräts wieder aktiv und das Trainingsgerät kehrt zur ursprünglichen Geschwindigkeit zurück. Wird der Steuerhebel nach vorne oder nach hinten geneigt, dann erhöht bzw. reduziert der Steuerrechner die Geschwindigkeit des Trainingsfahrzeugs, solange bis der Benutzer den Steuerhebel in die neutrale Stellung zurückführt. Während dieses Vorgangs wird die automatische Regelung der Fahrgeschwindigkeit des Trainingsgeräts ausgesetzt und durch die Vorgaben des Steuerhebels überschrieben. Nach Rückführung des Schalthebels in die neutrale Position wird automatische Regelung der Fahrtgeschwindigkeit des Trainingsgeräts wieder aktiv und das Trainingsgerät kehrt zur ursprünglichen Geschwindigkeit zurück.
Im Folgenden wird eine Richtungsänderung durch eine mechanische oder elektrische Einzelradbremse beschrieben. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Trainingsgerät mit einer Vorrichtung ausgestattet, die eine individuelle Reduzierung der Geschwindigkeit der Antriebsräder erlaubt. Die mechanische Ausgestaltung der Vorrichtung besteht aus zwei Bremshebeln, die wie bei einem Fahrrad auf der linken und rechten Seite der Lenkstange angebracht sind. Die beiden Bremshebel sind durch ein Bremsseil verbunden mit mechanischen Backenbremsen. Die elektrische Ausgestaltung der Vorrichtung besteht aus zwei Wippschaltern, die wie die Bremshebel auf der linken und rechten Seite der Lenkstange angebracht ist. Beide Schalter sind mit dem Steuerrechner verbunden. Betätigt der Benutzer den Wippschalter auf einer Seite des Trainingsgeräts, dann reduziert der Steuerrechner die Drehgeschwindigkeit des Motors des Antriebrads auf dieser Seite, solange bis der Benutzer den Schalter in die neutrale Position zurückführt. Werden beide Schalter aktiviert, dann reduziert der Steuerrechner dementsprechend die Drehgeschwindigkeit der Motoren beider Antriebsräder. Die automatische Regelung der Fahrtgeschwindigkeit des Trainingsgeräts wird während der Betätigung der Wippschalter deaktiviert und durch die Vorgaben des bzw. der Schalter überschrieben. Nach Rückführung des bzw. der Schalter(s) in die neutrale Position wird automatische Regelung der Fahrtgeschwindigkeit des Trainingsgeräts wieder aktiv und das Trainingsgerät kehrt zur ursprünglichen Geschwindigkeit zurück.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eine Geräteausführung mit Autopilot-Funktion zusätzlich zur Richtungsstabilisierung eine Vorrichtung enthalten, die eine Fortbewegung entlang einer Folge von Wegpunkten und eine automatische ortsabhängige Richtungsbestimmung zur Erreichung dieser Wegpunkte erlaubt. Die Funktionsweise des Autopiloten ist im Folgenden beschrieben.
Ein Ausführungsbeispiel mit Autopilot-Funktion kann zusätzlich zur Geräteausführung mit Richtungsstabilisierung über einen Positionssensor 804 verfügen.
Im Folgenden wird eine Fortbewegung entlang einer Folge von Wegpunkten beschrieben.
16 zeigt ein Beispiel 1600 einer Fahrtroute gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Im Gegensatz zur Geschwindigkeitssteuerung, die weitgehend ortsunabhängig ist und mit Aspekten des Lauftrainings zusammenhängt, ist die Fahrtrichtung des Trainingsgeräts in hohem Maß ortsabhängig. Die Richtungsänderungen, die über die Richtungsstabilisierung hinausgehen, erfolgen an bestimmten Orten, sogenannten Wegpunkten. Diese Wegpunkte werden über globale Koordinaten (z. B. Längengrad (englisch: Longitude) – Breitengrad (englisch: Latitude)) eindeutig beschrieben.
Die Fahrroute des Trainingsgeräts wird über eine Folge solcher Wegpunkte markiert wie in 16 gezeigt. Die Wegstrecke zwischen zwei aufeinanderfolgenden Wegpunkten kann auch als Wegsegment bezeichnet werden. Die Wegpunkte bzw. Wegsegmente können beispielsweise in einer Liste gespeichert werden, auf die der Steuerrechner sequentiell zugreifen kann.
Für eine effiziente Darstellung der Fahrroute genügen solche Wegpunkte, an denen eine Richtungsänderung vorgenommen werden soll, beispielsweise in Kurven oder an Abzweigungen. Es kann jedoch gewünscht sein, wesentlich mehr Wegpunkte zu verwenden. Eine detaillierte Darstellung der Fahrroute über eine höhere Anzahl von Wegpunkten ermöglicht beispielsweise eine detailliertere Spurführung und erlaubt es, Gelände- und Fahrbahngegebenheiten wie beispielsweise Fahrbahnverengungen besser zu berücksichtigen und die Fahrtroute entsprechend anzupassen.
Bei einem Betrieb im Autopilotmodus fährt das Trainingsgerät selbständig von Wegpunkt zu Wegpunkt solange bis der letzte Wegpunkt erreicht und die Route komplett abgefahren ist.
Zur Ermittlung der augenblicklichen Position des Trainingsgeräts liest der Steuerrechner während der Fahrt fortwährend die vom Positionssensor 804 gemessenen Positionswerte und ermittelt die geographische Distanz zwischen augenblicklicher Position und angesteuertem Wegpunkt.
Der Steuerrechner betrachtet einen Wegpunkt als erreicht, wenn sowohl der absolute Abstand d(p_G, wp_k) als auch der (Longitudinal-)abstand d_l(p_G, wp_k) zwischen der Projektion des gegenwärtig angesteuerten Wegpunktes auf die Fahrzeugmittellinie und einem Referenzpunkt auf dem Fahrzeug einen vorgegebenen Minimalwert unterschreitet wie in der Illustration 1700 in 17 gezeigt.
Der Steuerrechner wählt dann den nächsten Wegpunkt in der Liste und betrachtet ihn als nächstes zu erreichendes Zwischenziel. Befindet sich kein weiterer Wegpunkt in der Liste, dann ist das Ziel der Fahrroute erreicht und das Trainingsfahrzeug stoppt.
Im Folgenden wird eine Bestimmung der Fahrtrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel beschrieben.
Die augenblickliche Position des Trainingsgeräts und die Lage des gegenwärtig angesteuerten Wegpunkts bestimmen auch den Sollwert für die Fahrrichtung des Trainingsgeräts. Die kürzeste Verbindung zweier Punkte auf der Erdoberfläche bezeichnet man als Orthodrome.
Zur Ermittlung der Fahrtrichtung des Trainingsgeräts kann man aus der Nautik das Formelwerk für die Berechnung des Kurswinkels entlang einer Orthodrome heranziehen.
Der so berechnete Kurswinkel wird der Richtungsstabilisierung als Sollrichtung vorgegeben. Die Richtungsstabilisierung vergleicht wie beschrieben die aus dem Richtungssensor ausgelesene Richtung mit der Sollrichtung und führt bei Bedarf eine Richtungskorrektur durch.
Im Folgenden wird ein Zusammenwirken von Autopilotfunktion und Geschwindigkeitssteuerung gemäß einem Ausführungsbeispiel beschrieben.
Der Betrieb des Autopiloten und die damit verbundene automatische Richtungssteuerung erfolgt in der Regel in Zusammenwirken mit einem Trainingsprogramm, das direkt oder über physiologische Messwerte die Geschwindigkeit des Trainingsfahrzeugs steuert. Die folgende Beschreibung bezieht sich zunächst nur auf diesen Betriebsmodus, in dem der Autopilot in Kombination mit einem Trainingsprogramm benutzt wird.
Bei Geradeausfahrt und geringfügigen Richtungsänderungen sind Richtungssteuerung und Geschwindigkeitssteuerung des Trainingsgeräts unabhängig. Die Richtungssteuerung nimmt keinen Einfluss auf die Geschwindigkeitssteuerung und die Geschwindigkeitssteuerung keinen Einfluss auf die Richtungssteuerung.
Eine deutliche Wechselwirkung zwischen Richtungssteuerung und Geschwindigkeitssteuerung ergibt sich bei der Fahrt in einer Kurve. Dabei kann eine zu hohe Geschwindigkeit oder eine zu abrupte Richtungsänderung zu einer instabilen Lage des Trainingsgeräts führen.
Um diese Wechselwirkungen zu vermeiden, ist es aber nicht notwendig, dass die Trainingsprogramme so modifiziert werden, dass die daraus letztendlich abgeleitete Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu keinen instabilen Situationen führt. Die Trainingsprogramme müssen also nicht notwendigerweise den Erfordernissen der Autopilotfunktion untergeordnet werden.
Vielmehr kann die Stabilität des Fahrzeugs und die Einhaltung von minimalem Kurvenradius bzw. maximaler Kurvengeschwindigkeit über entsprechende Einstellungen in der Steuerung des Trainingsgeräts erreicht werden, die dann zu kurzfristigen Abweichungen von den programmierten Geschwindigkeiten bzw. physiologischer Kenngröße und von den (über die Lage der Wegpunkte) vorgegebenen Fahrtrichtungen führen können.
Auch wenn die Trainingsprogramme unabhängig von den Erfordernissen der Autopilotfunktion (automatische Richtungssteuerung) entwickelt werden können, kann es gewünscht sein, dass bei der Erstellung eines Trainingsprofils auf die Gegebenheiten und Charakteristik einer Fahrtroute Rücksicht genommen wird. Andernfalls besteht die Gefahr, dass der Trainingsrhythmus durch den Autopilot unnötig beeinträchtigt wird. So ist es beispielsweise sinnvoll, sowohl die Länge der Fahrtroute und der einzelnen Wegsegmente als auch die Lage der Wegpunkte bei der Entwicklung des Intervalltrainings zu berücksichtigen.
Der Steuerungsmechanismus für Kurvenfahrten bzw. für Richtungsänderungen an Wegpunkten ist im Folgenden beschrieben.
Im Folgenden wird ein beispielhaftes Verfahren für Richtungsänderungen an Wegpunkten beschrieben.
Nähert sich das Trainingsgerät einem Wegpunkt, dann muss der Autopilot je nach Lage des darauf folgenden Wegpunkts gegebenenfalls eine Richtungskorrektur durchführen. Die zukünftige Fahrtrichtung des Trainingsgeräts ergibt sich aus der Lage des gegenwärtig angesteuerten Wegpunkts und des darauf folgenden Wegpunkts. Sie wird nach dem oben beschriebenen Verfahren für die Berechnung des Kurswinkels entlang einer Orthodrome aus den Koordinaten dieser beiden Punkte errechnet.
Da große, abrupte Richtungsänderungen bei einer festen Geschwindigkeit zu einer instabilen Lage des Trainingsgeräts führen und gegebenenfalls auch den Trainingsablauf beeinträchtigen können, wird ein Kurvenradius r_min und eine Kurvengeschwindigkeit v_max festgelegt, deren Werte bei einer Richtungsänderung nicht unterschritten bzw. überschritten werden dürfen.
Der Zusammenhang zwischen Minimal- bzw. Maximalwert für Kurvenradius, Lenkwinkel und Kurvengeschwindigkeit kann über die physikalischen Formeln für Zentrifugalkraft und Haftreibungskraft basierend auf Größen wie die Masse des Fahrzeugs, Beschaffenheit der Fahrbahn und Haftreibungskoeffizienten analytisch ermittelt werden. Nachdem Fahrbahnbeschaffenheit und Haftreibungskräfte jedoch sehr stark variieren können, kann alternativ die maximale Kurvengeschwindigkeit v_max bei gegebenem Kurvenradius r und Lenkwinkel φ, bzw. der minimaler Kurvenradius r_min und maximaler Lenkwinkel φ_min bei gegebener Kurvengeschwindigkeit empirisch ermittelt und in einer Tabelle gespeichert werden, auf welche die Steuerung zugreift.
18 illustriert den Zusammenhang zwischen Lenkwinkel und maximaler Geschwindigkeit gemäß einem Ausführungsbeispiel. 18 enthält eine graphische Darstellung 1800 der Beziehung zwischen Geschwindigkeit und zulässigem Lenkwinkel.
Die Steuerung für die Richtungsänderung an einem Wegpunkt und die Kurvenfahrt wird von folgenden Größen beeinflusst, wie in 19 und der Illustration 1900 einer Kurvenfahrt dargestellt:

• die minimale Fahrbahnbreite b entlang der gesamte Fahrtroute; beispielsweise wird die Breite der Fahrbahn in Fahrtrichtung betrachtet, die Breite des gesamten Wegs bzw. der gesamten Straße ist dann 2b; es ist nicht unbedingt erforderlich, dass b der tatsächlichen physikalische Bereite der Fahrbahn entspricht; man kann auch eine virtuelle Fahrbahnbreite annehmen, die einen virtuellen Korridor zu beiden Seiten der Verbindungslinie zwischen zwei aufeinanderfolgenden Wegpunkten markiert; dieser Korridor kann deutlich enger sein kann, als die tatsächliche Fahrbahnbreite;
• gegenwärtige Position des Trainingsgeräts p_G;
• Abstand des Fahrzeugs vom angesteuerten Wegpunkt d(p_G, wp_k);
• Position des angesteuerten Wegpunkt wp_k und des nächsten Wegpunkt wp_k+1;
• augenblickliche Fahrtrichtung und zukünftige Fahrtrichtung ϑ_k und ϑ_k+1 und der dazwischen liegende Winkel dϑ (modulo
• gegenwärtige Geschwindigkeit des Trainingsgeräts v_m und die maximale Kurvengeschwindigkeit v_k in Abhängigkeit vom zugehörigen Kurvenradius r_k;
• maximale Verzögerung a^– _G und maximale Beschleunigung a⁺ _G des Geräts;
• Mittelpunkt p_k und Radius r_k des Drehkreises bei Wegpunkt wp_k;
• Einlenkpunkt ep_k, der Punkt, an dem die Steuerung mit der Richtungsänderung beginnt und Auslenkpunkt ap_k, der Punkt, an dem das Trainingsgerät die Kurvenfahrt beendet; und
• Bremspunkt bp_k, der Punkt entlang der Strecke <p_G, wp_k> von dem aus das Fahrzeug bei maximaler Verzögerung auf eine Geschwindigkeit abgebremst werden kann, die eine sichere Richtungsänderung innerhalb des Fahrwegs erlaubt.

Aus der Fahrwegbreite b und aus momentanen Position des Geräts p_G der Lage der Wegpunkte wp_k und wp_k+1 und dem Winkel zwischen <p_G, wp_k> und <wp_k, wp_k+1> berechnet der Steuerrechner zunächst einen Kreisbogen mit Mittelpunkt p_k und Radius r_k, auf dem das Trainingsgerät sicher eine Kurvenänderung vornehmen kann ohne die Fahrbahn zu verlassen.
Aus oben genannter Tabelle ermittelt der Steuerrechner dann die für diesen Radius maximale Kurvengeschwindigkeit v_k, die auf dem Kreisbogen nicht überschritten werden darf, um das Gerät nicht in eine instabile Lage zu bringen. Weiterhin errechnet der Steuerrechner den Einlenkpunkt ep_k, an dem mit der Richtungsänderung begonnen wird; ep_k ist der Punkt zwischen p_G und wp_k, der in einem Abstand von d_E von wp_k liegt, wobei
Analog wird der Auslenkpunkt ap_k berechnet: der Auslenkpunkt ap_k, an dem die Richtungsänderung beendet wird, ist der Punkt zwischen wp_k und wp_k+1, der in einem Abstand d_E von wp_k liegt.
Für die Geschwindigkeit während der Kurvenfahrt unterscheidet der Steuerrechner zwei Fälle:
Fall 1: v_m ≤ v_k
In diesem Fall ist die momentane Geschwindigkeit kleiner als die maximal zulässige Kurvengeschwindigkeit. Das Trainingsgerät kann ohne Reduzierung der Geschwindigkeit am Einlenkpunkt in die Kurve einlenken, darf allerdings in der Kurve die Geschwindigkeit nicht erhöhen, auch wenn dies gegebenenfalls aus dem Trainingsprogramm vorgegeben würde. Der Steuerrechner muss eine entsprechende Geschwindigkeitsbegrenzung vornehmen.
Fall 2: v_m > v_k
In diesem Fall muss das Trainingsgerät seine Geschwindigkeit reduzieren, um am Einlenkpunkt mit einer Geschwindigkeit v_k in die Kurve einzulenken. Dazu ermittelt der Steuerrechner aus der maximalen Verzögerung den Bremspunkt bp_k von dem aus das Trainingsgerät bis zum Einlenkpunkt ep_E auf eine Geschwindigkeit v_k abgebremst werden kann.
Ist der Einlenkpunkt erreicht, dann beginnt der Steuerrechner mit der Richtungsänderung, die das Trainingsgerät in die neue Fahrtrichtung <wp_k, wp_k+1>. Für die Steuerung der Kurvenfahrt gibt es mehrere Varianten. Exemplarisch sind im Folgenden zwei genannt.
Der Steuerrechner kann die Bogen für die Kurvenfahrt in mehrere Segmente unterteilen und entlang des Bogens sogenannte Hilfswegpunkte einführen. Der Abstand zwischen diesen Hilfswegpunkte ist einerseits klein genug zu wählen, damit eine maximale Richtungsänderung, die eine abrupte Geschwindigkeitsänderung erzwingen würde, nicht überschritten wird, und andererseits groß genug, damit die Steuerung auf die Richtungsänderung anspricht.
Alternativ kann der Steuerrechner aus der Kurvenlänge, die beispielsweise ein Punkt entlang der Mittellinie des Geräts in Fahrtrichtung zu bewältigen hat, die Kurvenlänge für die dem Kurvenmittelpunkt zugewandten und abgewandten Räder ermitteln. Aus der unterschiedlichen Länge dieser Kurven kann der Steuerrechner dann eine für die gesamte Kurvenfahrt gültige individuelle Geschwindigkeit jedes Rads des Trainingsgeräts errechnen. Diese Lösungsvariante hat den Nachteil, dass der Steuerrechner unbeabsichtigte Richtungsänderungen, die durch Unebenheiten der Fahrbahn zustande kommen, nicht ausgleichen kann.
In jedem Fall begrenzt der Steuerrechner während einer Kurvenfahrt die Geschwindigkeitsvorgaben, die von einem Trainingsprogramm ausgehen, auf die maximal zulässige Kurvengeschwindigkeit.
Die Kurvenfahrt wird beendet, wenn das Trainingsgerät den Auslenkpunkt erreicht hat (wie oben definiert).
Da abrupte Richtungsänderungen und Geschwindigkeitsänderungen physikalisch unmöglich sind, ist die Annahme, dass sich das Trainingsgerät während einer Kurvenfahrt auf einer exakten Kreisbahn bewegt bzw. bewegen kann, unrealistisch. Im Straßenbau haben Kurven daher in der Regel nicht die Form von Kreissegmenten sondern werden durch sogenannte Klothoide beschrieben. Klothoide tragen dem Umstand Rechnung, dass Fahrzeuge ihren Lenkwinkel nicht abrupt ändern können, sondern kontinuierlich. Die oben genannten Richtungsänderungen werden vom Steuerrechner daher nicht unmittelbar und abrupt sondern werden nur mit Verzögerungen umgesetzt. Das Trainingsgerät wird sich daher nur näherungsweise auf einer Kreisbahn bewegen. Die Abweichung von dieser idealen Bahn hängt von der Wahl der Regelungsparameter ab, die der Steuerrechner verwendet.
Im Folgenden wird ein Zusammenwirken von Autopilotfunktion und manueller Steuerung gemäß einem Ausführungsbeispiel beschrieben.
Das Zusammenwirken von Autopilotfunktion und manueller Steuerung unterscheidet sich nicht wesentlich von dem Zusammenwirken mit Steuerung durch Trainingsprogramm. Ein Unterschied besteht darin, dass der Benutzer die Geschwindigkeit jederzeit verändern kann, entweder direkt oder durch Veränderung des Sollwerts für den physiologischen Parameter. Damit kann der Benutzer nach eigenem Gutdünken die Geschwindigkeit auch während einer Kurvenfahrt verändern.
Der Autopilot wird jedoch ähnlich wie bei der programmgesteuerten Geschwindigkeitsregelung die Kurvengeschwindigkeit nach oben begrenzen. Sollte der Benutzer während der Kurvenfahrt versuchen, die Geschwindigkeit zu erhöhen, dann würde dies ohne Wirkung bleiben. Erst ab dem Auslenkpunkt ap_k kann der Benutzer die Geschwindigkeit wieder nach Belieben erhöhen.
Im Folgenden wird ein Aktivieren, Unterbrechen und Beenden der Autopilot-Funktion gemäß einem Ausführungsbeispiel beschrieben.
Bei einem Gerät mit Autopilotfunktion erscheint nach Einschalten des Geräts auf der Ein-/Ausgabeeinheit zusätzlich eine Schaltfläche „Autopilot”. Aktiviert der Benutzer diese Schaltfläche, dann wird er zunächst weiter gefragt, ob er eine manuelle Steuerung des Trainingsgeräts wünscht oder ein Trainingsprogramm ausführen möchte.
In Abhängigkeit von dieser Entscheidung, erhält der Benutzer dann die Möglichkeit, aus mehreren Routen auszuwählen. Bei der Wahl eines Trainingsprogramms können die Routen mit einem Trainingsprofil hinterlegt werden. Wählt der Benutzer die manuelle Steuerung, dann muss er die Geschwindigkeit wie oben beschrieben manuell steuern.
Zur Wahl stehen in beiden Fällen allerdings nur solche Routen, deren Startpositionen eine vorgegebene Entfernung zur augenblicklichen Position des Trainingsgeräts nicht überschreitet. Nach Auswahl der Route kehrt der Benutzer in das Hauptmenü der Steuerung zurück und kann das Trainingsgerät starten. Bevor das Gerät gestartet wird, sollte es grob in Richtung des ersten Wegpunkts ausgerichtet werden, da andernfalls sehr abrupte und unerwünschte Bewegungen auftreten können.
Die Fahrt des Trainingsfahrzeugs vom Standort des Einschaltens zum ersten Wegpunkt der Trainingsroute wird nicht als Bestandteil der Trainingsfahrt angesehen. Sie erfolgt mit einer fest eingestellten sehr moderaten Geschwindigkeit.
Der Benutzer kann die Trainingsfahrt per Autopilot jederzeit unterbrechen, in dem er die Schaltfläche „Unterbrechen” aktiviert. Dabei wird die Geschwindigkeit zu null reduziert und das Trainingsfahrzeug angehalten.
Um das Fahrzeug manuell zu bewegen, muss der Benutzer zusätzliche die Schaltfläche „Bremsen lösen” aktivieren. Diese erscheint auf der Ein-/Ausgabeeinheit unmittelbar nach Aktivieren der Schaltfläche „Unterbrechen”. Bei gelösten Motorbremsen kann der Benutzer das Trainingsfahrzeug beliebig bewegen. Er kann es mit Körperkraft weiter entlang des Fahrtwegs schieben oder er kann es um ein Hindernis herum schieben.
Um die Trainingsfahrt fortzusetzen, muss der Benutzer die Schaltfläche „Fortsetzen” aktivieren. Bevor das Trainingsgerät seine Fahrt im Autopilot Modus fortsetzt, überprüft es seine Position entlang der Trainingsroute. Ist das Gerät mehr als eine halbe Wegbreite b/2 von der Verbindungsgerade zweier Wegpunkte entfernt, dann kann die Fahrt nicht im Autopilot Modus fortgesetzt werden. Das Aktivieren der Schaltfläche „Fortsetzen” bleibt ohne Wirkung. Ist das Gerät eine halbe Wegbreite b/2 oder weniger von der Verbindungsgerade zweier Wegpunkte entfernt, dann wählt der Steuerrechner den dem Endziel am nächsten gelegenen Wegpunkt aus und steuert ihn als nächstes Zwischenziel an. Das Trainingsprogramm wird an der unterbrochenen Stelle fortgesetzt.
Wird die Schaltfläche „Autopilot” nicht aktiviert, dann wird das Gerät so betrieben wie weiter oben beschrieben.
Im Folgenden wird eine Geräteausführung mit automatischer Kollisionsvermeidung gemäß einem Ausführungsbeispiel beschrieben.
Bei der Ausführung mit automatischer Kollisionsvermeidung verfügt das Trainingsgerät zusätzlich zur Autopilotfunktion über eine Sensorkonfiguration, die das Erkennen von Hindernissen auf der Fahrbahn und ein automatisches Ausweichen und Umfahren dieser Hindernisse ermöglicht.
Das Trainingsgerät kann enthalten eine Sensorkonfiguration („Hindernissensor”) 806, enthaltend einen oder mehreren Entfernungssensoren, welche 2D oder 3D Entfernungsmessungen liefern, zur Erkennung von Hindernissen über der Fahrbahn und zur Messung des Abstands zwischen den Hindernissen und dem Trainingsfahrzeug kombiniert mit Sensoren zur Erfassung der Rotation des Trainingsfahrzeugs bzw. des Hindernissensors um seine Hauptachsen.
Im Folgenden wird eine Hinderniserkennung und Erstellung zweidimensionaler lokaler Rasterkarten gemäß einem Ausführungsbeispiel beschrieben.
Als Hindernisse werden solche Objekte betrachtet, deren Höhe über der Fahrbahn die Bodenfreiheit des Trainingsfahrzeugs überschreitet und die teilweise oder ganz in den Fahrweg des Trainingsgeräts ragen und daher bei einer Fahrt in die Sollrichtung zu einer Kollision mit dem Fahrzeug führen würden.
Zur Erkennung solcher Objekte werden abstandsmessende 2D bzw. 3D Sensoren verwendet. Zum Einsatz kommen solche Sensoren, die eine Reichweite haben, innerhalb derer das Trainingsfahrzeug bei maximaler Geschwindigkeit und maximaler Verzögerung vor einem Objekt zum Stillstand gebracht werden kann. Die abstandsmessenden Sensoren werden so am Trainingsfahrzeug angebracht, dass ihr Erfassungsbereich den Raum auf dem Fahrweg abdeckt, den das Fahrzeug bei allen erlaubten Richtungsänderungen von der gegenwärtigen Position einnehmen kann.
Je nach verwendeter Sensormodalität und Auflösung liefern die Sensoren ein 2D bzw. 3D Entfernungsprofil von der vor dem Fahrzeug befindlichen Fahrbahn und den Hindernissen darauf. Liefern die Sensoren und die aus seinen Daten erzeugte Sensorbilder ein 3D Entfernungsprofil in hinreichender Auflösung, dann kann ein Höhenprofil des Hindernisses samt seiner lateralen und longitudinalen Ausdehnung des Raums vor dem Trainingsfahrzeug errechnet werden.
Bei Einsatz von 2D Entfernungssensoren kann es schwierig und teuer sein, aus den Sensorbildern dreidimensionale Informationen über den Raum im Frontbereich des Fahrzeugs zu gewinnen. In diesem Fall kann die für die Hindernisvermeidung wichtige Information implizit über die Positionierung und Ausrichtung der Sensoren am Trainingsfahrzeug und somit über den Sensorbereich ermittelt werden. Beispielsweise können Ultraschallsensoren so ausgerichtet werden, dass sie Hindernisse nur dann wahrnehmen und eine entsprechende Schallreflektion liefern, wenn das Hindernis eine festzulegende Mindesthöhe überschreitet.
Um Lageveränderungen der Sensoren und die damit einhergehenden Veränderungen in den Sensorbildern berücksichtigen zu können, werden ein oder mehrere Lagesensoren verwendet. Die Messwerte dieser Lagesensoren werden mit den Sensorbildern der Entfernungswerte verknüpft, so dass über eine der Lageveränderung entsprechende Koordinatentransformation die Sensorbilder zueinander in Korrelation gebracht werden können.
Da eine einzelne, momentane Sensoraufnahme möglicherweise verrauschte oder gar falsche Messwerte enthalten kann, kann ein zuverlässigeres Abbild der Umgebung des Trainingsfahrzeugs ermittelt werden, indem mehrere Sensoraufnahmen entsprechend überlagert und fusioniert werden. Verrauschte oder fehlerhafte Messungen können auf diese Weise gefiltert werden.
20 zeigt in a) eine Projektion 2000 von Sensordaten in ein Raster (lokale Karte) und in b) eine eindimensionale Hinderniskarte 2004 in Polarkoordinaten als polares Hindernisbild von Hindernissen 2002 gemäß einem Ausführungsbeispiel, wobei grau markierte Winkelbereiche 2008 Hindernissen entsprechen und weiße Winkelbereiche 2006 freien Bereichen entsprechen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird für die Filterung und Fusionierung momentaner Sensoraufnahmen eine diskretisierte Darstellung gewählt. Dabei werden die Messdaten der Entfernungssensoren, die häufig in Polarkoordinaten gegeben sind in eine zweidimensionale Raster- bzw. Gitterkarte projiziert (wie in 20a) gezeigt). Die Rasterkarte kann auf Englisch mit „occupancy grids” (d. h. auf Deutsch Belegtheitsgitter) bezeichnet werden. Dabei entspricht jeder Zelle des Rasters bzw. Gitters ein Raumquadrat einer gewissen Kantenlänge in der realen Welt und umgekehrt. Bezugspunkt für eine solche sogenannte „lokale Karte”, ist ein Referenzpunkt auf dem Trainingsfahrzeug.
Da die Sensordaten dem gemessenen Abstand zwischen Trainingsfahrzeug zu einem Objekt entsprechen, markiert die Projektion eines bzw. mehrerer Entfernungswerte in die Rasterdarstellung die Lage des Objekts relativ zum Trainingsfahrzeug. Eine in der Rasterdarstellung markierte Zelle wird dementsprechend als belegt bezeichnet.
Während der Fahrt wird die lokale Karte mit hoher Frequenz aktualisiert, um immer eine authentische Darstellung der Umgebung des Trainingsfahrzeugs und etwaiger Hindernisse zur Berechnung des Kurses oder gegebenenfalls des Ausweichkurses zur Verfügung zu haben.
In die Rasterkarte werden als virtuelle Hindernisse die Begrenzungen der Fahrbahn eingeblendet. Dazu wird die Verbindungsgerade zwischen den Wegepunkten, die das augenblicklich befahrene Wegsegment begrenzen, in die lokale Rasterdarstellung projiziert. Danach wird jede Zelle in dem Raster, deren normalen Abstand zu dieser virtuellen Gerade größer ist als die halbe Breite b/2 des augenblicklichen Wegsegments als durch ein Hindernis belegt markiert. Durch das Einblenden der Fahrbahnbegrenzung als virtuelles Hindernis wird verhindert, dass das Fahrzeug während der Ausweichbewegung von der Fahrbahn abkommt.
Durch ein Verfahren, das englisch als „obstacle growing”„ (d. h. auf Deutsch: Hindernis-Wachsen) bezeichnet werden kann, kann die Rasterkarte so modifiziert werden, dass der physikalischen Ausdehnung des Trainingsfahrzeugs Rechnung getragen wird, wenn in einem weiteren unten beschriebenen Schritt kollisionsfreie Kurse berechnet werden.
Im Folgenden wird eine automatische Kollisionsvermeidung gemäß einem Ausführungsbeispiel beschrieben.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann ein Verfahren, das aus einer zweidimensionalen Rasterkarte, wie sie oben beschrieben wurde, Sollgrößen für Fahrtrichtung und -geschwindigkeit für eine kollisionsfreie Fortbewegung in Richtung Ziel errechnen kann, eingesetzt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann ein Verfahren, mit dem aus einer Rasterkarte ein eindimensionales sogenanntes „polares Hindernisbild” (englische Bezeichnung: polar histogram) ermittelt wird, eingesetzt werden. Dieses polare Hindernisbild gibt Auskunft darüber, in welcher Fahrtrichtung (und Entfernung) bezogen auf den augenblicklichen Standort des Fahrzeugs sich ein für das Fahrzeug unüberwindliches Hindernis befindet. In 20b) sind solche Bereiche mit „frei” und „versperrt” markiert.
Das polare Hindernisbild berücksichtigt aufgrund des oben erwähnten obstacle growing bereits die laterale Ausdehnung des Trainingsfahrzeugs und deklariert nur solche Fahrtrichtungen als hindernisfrei, in denen das Fahrzeug genügend lateralen Freiraum zum nächstgelegen Hindernis hat und dieses sicher passieren kann.
Werden in dem polaren Hindernisbild ein oder mehrere Hindernisse erkannt, dann ermittelt der Steuerrechner alle hindernisfreien Fahrtrichtungen, die nicht zu einer Kollision mit einem Hindernis führen. Aus den ermittelten hindernisfreien Fahrtrichtungen wählt der Steuerrechner dann diejenige aus, die die geringste Richtungsänderung gegenüber der ursprünglichen Fahrtrichtung zum nächsten Wegpunkt erfordert und steuert in diese Richtung.
Ist die errechnete geringste Richtungsänderung nicht eindeutig, da die erforderliche Richtungsänderung nach links (Fahrt links an dem Hindernis vorbei) gleich ist der erforderlichen Richtungsänderung nach rechts (Fahrt rechts an dem Hindernis vorbei), dann wird der Richtungsänderung nach rechts der Vorzug gegeben („Rechtsfahrgebot”).
In Abhängigkeit von der Hindernisdichte und dem Abstand zwischen dem Trainingsfahrzeug muss unter Umständen die vom Benutzer oder Trainingsprogramm vorgegebene Geschwindigkeit reduziert werden. Die oben genannten Verfahren beinhalten Berechnungsmethoden, um eine der Hindernissituation angepasste, reduzierte Geschwindigkeit zu berechnen.
Sollte der Steuerrechner im Hindernisbild keine hindernisfreie Fahrtrichtung ermitteln können beispielsweise weil die komplette Fahrbahn versperrt ist, dann verzögert/bremst der Steuerrechner das Trainingsfahrzeugs so, dass es vor dem Hindernis ohne Kollision zum Stillstand gebracht werden kann und geht in den Unterbrechungsmodus. Durch Lösen der Bremsen kann der Benutzer das Fahrzeug dann verschieben, ehe er dann fortfährt.
Die Erstellung des polaren Hindernisbildes aus den 2D bzw. 3D Entfernungsbildern und die Bestimmung eines kollisionsfreien Kurses ist in eine Regelschleife eingebettet, die der Steuerrechner mit einer Zyklenzeit von beispielsweise mehreren zehn Hertz ausführt.
Im Folgenden wird eine Rückkehr zur ursprünglichen Route nach Ausweichen gemäß einem Ausführungsbeispiel beschrieben.
Nach Passieren eines Hindernisses (d. h. außer der Fahrbahnbegrenzung werden keine Hindernisse erkannt) würde die automatische Richtungssteuerung und Kollisionsvermeidung dazu führen, dass sich das Trainingsgerät wieder auf einem direkten Kurs in Richtung des nächsten Wegpunktes bewegen würde. Aufgrund der vorangegangenen Ausweichbewegung würde sich das Trainingsgerät dabei auf einer anderen Kurslinie bewegen als auf der ursprünglich geplanten Kurslinie zwischen <wp_k-1, wp_k>. Unter Umständen ist es jedoch wünschenswert, dass das Trainingsgerät nach dem Ausweichen wieder schnellstmöglich auf die ursprünglich geplante Kurslinie <wp_k-1, wp_k> einschwenkt.
Dies kann erreicht werden, indem beispielsweise durch mehrfache Streckenteilung zusätzliche Hilfswegpunkte wp_k-1,1 ... wp_k-1,n zwischen wp_k-1 und wp_k eingeführt werden. Der Steuerrechner wählt dann nicht wp_k als den nächsten anzusteuernden Wegpunkt aus, sondern den in Fahrtrichtung nächstgelegenen Hilfswegpunkt, der nicht durch ein reelles oder virtuelles Hindernis blockiert ist und mit einer Richtungsänderung ohne Reduzierung der Fahrtgeschwindigkeit erreicht werden kann, wie in der in 21 gezeigten Illustration 2100 einer Ausweichfahrt gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Im Folgenden wird ein Zusammenwirken von Kurvenfahrt und automatischer Kollisionsvermeidung gemäß einem Ausführungsbeispiel beschrieben.
Solange die Fahrt in Richtung des nächsten Wegpunktes nicht durch Hindernisse gestört wird (und die automatische Kollisionsvermeidung aktiv ist), steuert der Steuerrechner das Trainingsfahrzeug nach den direkten oder indirekten (über physiologische Parameter) Geschwindigkeitsvorgaben des Benutzers oder des Trainingsprogramms. In einer Kurve wird die Geschwindigkeit und Richtung wie oben beschrieben beeinflusst, um eine sichere Kurvenfahrt zu gewährleisten.
Befindet sich das Trainingsgerät jedoch in einer Ausweichbewegung zur Vermeidung einer Kollision und passiert dabei den nächsten Einlenkpunkt ep_k und nähert sich dem Wegepunkt wp_k dann kann keine reguläre Kurvenfahrt auf der Grundlage der oben beschriebenen Kursberechnung initiiert und durchgeführt werden.
Die Steuerung des Trainingsfahrzeugs wird in dieser Situation vollständig von der automatischen Kollisionsvermeidung übernommen. Diese erhält als Ziel den nächsten Wegepunkt wp_k+1 und als Sollgeschwindigkeit die vom Benutzer oder dem Trainingsprogramm vorgegebene Geschwindigkeit für diese neue Wegsegment.
Über die oben erwähnten und beschriebenen Verfahren wird daraus eine kollisionsfrei Fahrtrichtung und sichere Geschwindigkeit errechnet, die das Trainingsfahrzeug in Richtung wp_k+1 steuern.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eine modulare Geräteausführung zur Montage an Kinderwagen oder Gehhilfen bereitgestellt werden, beispielsweise in Form eines Anbausatzes wie oben beschrieben.
Die modulare Geräteausführung unterscheidet sich von den oben beschriebenen Geräteausführungen dahingehend, dass sie nicht auf einem eigenen Fahrzeug aufgebaut ist, sondern lediglich Komponenten dieser Gerätausführungen in bestehende Fahrzeuge (Trägerfahrzeug) integrieren, die nicht primär den Charakter von Trainingsgeräten haben, aber zu solchen modifiziert werden können. Beispiele sind Sportkinderwagen oder Babyjogger, Golf Trolley, oder Geh- und Laufhilfen.
In der Basisversion umfasst diese Geräteausführung lediglich die Antriebseinheit 708, die Steuereinheit 710, die Ein-/Ausgabeeinheit 712, den Sensor oder die Sensoren für physiologische Parameter 818, die Sicherheitsvorrichtung 714 und deren jeweilige Subkomponenten.
Auf der Basisversion aufbauend kann jede der oben beschriebenen Geräteausführungen auch in modularer Form ausgeführt werden. Zusätzlich zu den oben genannten Komponenten für die Basisversion können gemäß verschiedener Ausführungsformen die entsprechenden Zusatzkomponenten für die jeweilige Geräteausführung bereitgestellt werden.
Die modularen Geräteausführungen können als zusätzliche Komponenten enthalten eine geeignete Halterungen für die oben genannten Komponenten für Antrieb, Steuerung, Ein-/Ausgabe und Sicherheitsvorrichtung und/oder mechanische Vorrichtungen für die Kraftübertragung vom modularen Antrieb auf eines oder mehrere Räder des jeweiligen Trägerfahrzeugs.
Im Folgenden werden ein mechanischer Aufbau und Vorrichtungen für Kraftübertragung gemäß verschiedener Ausführungsbeispiele beschrieben.
Die oben genannten Komponenten für Antrieb, Steuerung, Ein-/Ausgabe, Sicherheitsvorrichtung werden über geeignete, auf die Konstruktion und Gestaltung des Zielfahrzeug abgestimmte Halterungen am Trägerfahrzeug befestigt. Die Komponenten selbst müssen dafür nicht modifiziert werden. Gemäß verschiedener Ausführungsbeispiele können geeignete Halterungen bereitgestellt werden.
22 zeigt einen modularen Antrieb 2200 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
In der gezeigten Vorrichtung für die Kraftübertragung von einer modularen Antriebseinheit auf die Räder eines Trägerfahrzeugs kann mittels einer Befestigung 2214 (beispielsweise mittels einer Klemm-Schraub-Vorrichtung) ein Transmissionsrad (Großrad) 2210 konzentrisch um die Achse 2208 des Trägerfahrzeugs an den Speichen 2212 des Trägerfahrzeugs befestigt werden. Dieses Großrad ist in der Regel als Zahnrad ausgeführt. Mithilfe weiterer Klemm-Schraub-Vorrichtungen werden eine oder mehrere modulare Antriebseinheiten 2206 mit der bzw. den Achsen und weiteren Fahrgestellelementen des Trägerfahrzeugs steif und verwindungsfrei verbunden. Die Verbindung ist dergestalt justiert, dass ein Antrieb(zahn)rad (Ritzel) 2204 einen formschlüssig Kontakt mit dem Transmissionsrad hat und eine Drehbewegung des Antriebszahnrads sich auf das Transmissionsrad und damit auf das oder die Räder 2202 des Trägerfahrzeugs überträgt und eine Drehung derselben herbeiführt.
Die Verschaltung und das Zusammenwirken der Komponenten für Antrieb, Steuerung, Ein-/Ausgabe, Sicherheitsvorrichtung ist analog zu der Verschaltung und dem Zusammenwirken der Komponenten für die nicht-modularen Geräteausführungen.
Im Folgenden wird ein Erstellen von Trainingsprogrammen gemäß verschiedener Ausführungsbeispiele beschrieben.
Trainingsprogramme können Folgen von einzelnen Trainingsaktivitäten sein. Es können zwei Trainingsaktivitäten unterschieden werden: Laufen bei einer gewissen, konstanten Geschwindigkeit bei variablem Verlauf physiologischer Kenngrößen, wie Herzschlag- oder Atemfrequenz; Laufen bei einer gewissen konstanten Belastung (konstanter Verlauf physiologischer Kenngrößen) bei variabler Geschwindigkeit.
Gemäß verschiedener Ausführungsformen können diese Aktivitäten für ein gewisses Zeitintervall oder über eine gewisse Entfernung ausgeübt werden. Diese Form von Trainingsprogrammen ist völlig unabhängig von den geographischen Verhältnisse, in denen die Programme ausgeführt werden. Sie können damit an jedem Ort und jeder möglichen Trainingsstrecke ausgeführt werden, soweit sie für das Trainingsgerät befahrbar sind.
Alternativ können Trainingsprogramme auch auf örtliche Gegebenheiten bezogen werden. So kann sich beispielweise eine Trainingsaktivität auf zwei Wegpunkte, Startpunkt und Endpunkt, beziehen. Ortsabhängige Trainingsprogramme unterstützen die Autopilotfunktion, haben aber den Nachteil, dass sie an keinem anderen Ort bzw. auf keiner anderen Trainingstrecke ausgeführt werden können.
Im Folgenden werden ortsunabhängige Trainingsprogramme für Geräte ohne Autopilotfunktion gemäß verschiedener Ausführungsformen beschrieben.
Im Folgenden wird eine Datenstruktur für Trainingsprogramme beschrieben.
Ein Beispiel für eine Aktivitätssequenz ist in 12 gezeigt. 12a) zeigt ein Trainingsprogramm für ein Intervalltraining, bei dem der Benutzer zunächst 2000 Meter bei einer Herzfrequenz (HF) von 130 Schlägen pro Minute (spm) (engl. beats per minute (bpm)) läuft, anschließend weitere 2000 Meter bei einer Herzfrequenz von 150 spm. Wie in 12b) gezeigt kann die Herzfrequenz auch über Zeitintervall vorgegeben werden. Der Wechsel zwischen einer Belastung von 130 spm und 150 spm wiederholt sich über die folgenden 4000 Meter. 12c) zeigt ein Trainingsprogramm, in dem in Intervallen von 2000 Meter die Laufgeschwindigkeit variiert wird (Tempolauf). Wie in 12d) gezeigt, kann die Geschwindigkeit auch über Zeitintervall vorgegeben werden.
Um vom Steuerrechner des Trainingsgeräts verarbeitet werden zu können, müssen Trainingsprogramme einem bestimmten Datenformat bzw. einer bestimmten Struktur genügen. Eine beispielhafte Datenstruktur ist im Folgenden beschrieben. Diese beispielhafte Datenstruktur besteht aus einer Folge von Wertepaaren angeführt von einem Schlüsselpaar, der die Größeneinheiten der Wertepaare beschreibt. Das erste Element legt die Art des Intervalls bzw. der Dauer fest, für die die Sollgröße gelten soll, beispielsweise Distanz (gemessen in Meter) oder Zeit (gemessen in Sekunden). Das zweite Element des Schlüsselpaares legt die Art der Sollgröße für die Regelung fest, beispielsweise Geschwindigkeit (gemessen in km/h) oder Herzschlagsfrequenz (gemessen in spm).
Dem Schlüsselpaar folgt eine Sequenz von Wertepaaren, die dann die Dauer und den Wert der Sollgröße festlegen.
Ein Beispiel kann wie folgt aussehen:
<<D(m), HF (spm)>: <2000, 130>, <2000, 150>, <2000, 130>, <2000, 150>>
Im Folgenden wird eine Erstellung von Programmen gemäß verschiedener Ausführungsbeispiele beschrieben.
Es werden beispielhaft zwei Werkzeuge, mit deren Hilfe ortsunabhängige Trainingsprogramme erstellt und editiert werden können, beschrieben. Diese sind für Fahrzeuge ohne Autopilotfunktion bzw. für den Betrieb ohne Autopilot bestimmt. Die Werkzeuge können sowohl auf dem Steuerrechner als auch auf einem anderen Rechner betrieben werden. Im ersten Fall werden die Trainingsprogramme als Datei vom Steuerrechner in einem bestimmten Speicherbereich für Trainingsprogramme abgelegt werden. Im zweiten Fall müssen die Trainingsprogramme auf den Steuerrechner übertragen werden, ehe sie in den Speicherbereich für Trainingsprogramme abgelegt werden.
Bei dem ersten Werkzeug handelt es sich um einen einfachen Texteditor, in dem Trainingsprogramme den oben beschriebenen Formaten entsprechend als Text eingegeben werden. Das Ergebnis wird in einer Datei abgespeichert, die der Steuerrechner in einen internen Speicherbereich laden und abarbeiten kann. Die Datei wird gegebenenfalls noch verschlüsselt und in Binärcode umgewandelt, ehe sie an den Steuerrechner zur Verarbeitung übergeben wird. Der Vorteil bei der Verwendung von Texteditoren ist, dass diese sehr universal sind und völlig unabhängig von den verwendeten Formaten. Sie haben aber den Nachteil, dass Eingaben nicht notwendigerweise mit einer visuellen Interpretation der Daten verbunden sind und daher eine visuelle Plausibilitätsprüfung unterbleibt. Eingabefehlern machen sich daher unter Umständen erst zur Ausführungszeit bemerkbar.
23 illustriert eine Erstellung ortunabhängiger Trainingsprogramme gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Diese Nachteile können vermieden werden durch Verwendung von sogenannten graphischen Benutzeroberflächen bzw. graphischen Ein-/Ausgabegeräten gegebenenfalls mit animierten Steuerflächen. Ein solches graphisches Ein-/Ausgabegerät basierend auf einem Touchpanel 2300 (deutsch: „berührungssensitives Paneel”) ist beispielhaft in 23 gezeigt. Dieses Ein-/Ausgabegerät verfügt über 14 Schaltflächen für die Eingabe, acht davon bestehen aus Pfeilen, deren Aktivierung die Inkrementierung bzw. Dekrementierung des Eingabewerts bewirken. Alternativ können statt der pfeilförmigen Schaltflächen und der dazwischen liegenden Ausgabefläche graphisch animierte Stellräder verwendet werden. Die Schaltfläche „Eingabe” bestätigt die eingestellten Werte für eine Trainingsaktivität als endgültige Eingabe und schaltet zur Eingabe der nächsten Trainingsaktivität weiter. Die Schaltfläche „Beenden” beendet die Eingabe des Trainingsprogramms und speichert dieses. Die Schaltflächen „Zurück” und „Weiter” ermöglichen das Vorwärts- und Rückwärtsblättern zu bereits eingegebenen Trainingsaktivitäten. Die Schaltflächen „Einfügen” und „Löschen” ermöglichen das Einfügen und Löschen von Trainingsaktivitäten in das oder aus dem bereits erstellten Trainingsprogramm. Das graphische Ein-/Ausgabegerät verfügt weiterhin über fünf graphische Ausgabeflächen, vier davon dienen der Anzeige der konkreten Werte einer Trainingsaktivität, Art der Steuergröße, deren Wert, Art der Dauer und deren Wert. Solange die Schaltfläche „Eingabe” nicht betätigt wurde, können diese Werte über die darüber- bzw. darunter liegenden pfeilförmigen Schaltflächen inkrementiert bzw. dekrementiert werden. In einer großen Ausgabefläche wird das Trainingsprogramm als eine Kurve dargestellt. Diese graphische Darstellung erlaubt das schnelle Erkennen von Inkonsistenzen oder Fehlern im Trainingsprogramm. Nach Fertigstellung des Trainingsprogramms wird dieses von dem graphischen Ein-/Ausgabegerät gegebenenfalls noch verschlüsselt und in Binärcode umgewandelt in einer Datei abgespeichert.
Im Folgenden werden ortsabhängige Trainingsprogramme für Geräte mit Autopilotfunktion gemäß verschiedener Ausführungsbeispiele beschrieben.
Eine mögliche Datenstruktur für ortsabhängige, autopilot-geeignete Trainingsprogramme unterscheidet sich nicht grundsätzlich von der Datenstruktur für ortsunabhängige Trainingsprogramme. Lediglich das Schlüsselelement „Dauer”, gemessen entweder als Zeit oder als Distanz, wird darin durch ein Element „Wegsegment” WS ersetzt.
Ein Wegsegment besteht aus zwei Wegpunkten wp_k und wp_k+1, die den Anfang und das Ende des Wegsegments markieren, und der Fahrbahnbreite b des Wegsegments.
Wegpunkte werden üblicherweise durch ihre geographische Länge und Breite charakterisiert. Dementsprechend wird bei Verwendung der Dezimalschreibweise mit Vorzeichen ein Wegepunkt als ein Paar reell-wertiger Zahlen beschrieben.
Ein Beispiel kann wie folgt aussehen:
Ein ortsabhängiges Trainingsprogramm kann nur ausgeführt werden, wenn sich das Trainingsprogramm am Anfang eines Wegsegmentes befindet, beispielsweise am Anfang des ersten Wegsegmentes.
Das obige Format weist eine gewisse Redundanz aus, da alle bis auf zwei Wegpunkte doppelt gelistet werden, als Endpunkt des vorausgegangenen und als Startpunkt des nachfolgenden Wegsegments. Diese Redundanz lässt sich eliminieren, wenn man von der plausiblen Annahme ausgeht, dass der letzte Wegpunkt eines Wegsegments der Anfang des darauffolgenden Wegsegments ist.
Bei dieser Vereinfachung ergibt sich allerdings das Problem, dass der Startpunkt im Trainingsprogramm nicht wohl definiert ist und beliebig sein kann. Diesem Problem könnte man mit der Annahme begegnen, dass der Standort des Fahrzeugs bei Einschalten des Geräts auch der erste Wegpunkt der Fahrtroute ist. Das hätte jedoch die unerwünschte Konsequenz, dass die Länge des ersten Wegsegments variabel und nicht eindeutig vorab definiert ist und damit auch die Trainingsaktivität nicht vorab eindeutig definiert werden kann.
Vermeiden lässt sich dieses Problem, indem man an erster Stelle im Trainingsprogramm einen Wegpunkt einführt, der explizit den Startpunkt der Trainingsroute markiert. Die Sollgröße für die Geschwindigkeitssteuerung, die mit diesem Wegpunkt kombiniert wird, wird in der Programmausführung jedoch ignoriert, da die Sollgröße für das erste Wegsegment mit dem zweiten Wegpunkt definiert wird. Wie oben beschrieben fährt das Trainingsgerät vom Standort des Einschaltens bis zum ersten Wegpunkt, dem Startpunkt der Trainingsroute, mit fest einstellbarer, sehr moderater Geschwindigkeit.
Eine weitere Vereinfachung des Formats lässt sich erreichen, wenn man annimmt, dass man bei der Kursberechnung während einer Kurvenfahrt nicht die individuelle Fahrbahnbreite des jeweiligen Wegsegments heranzieht, sondern einheitlich die kleinste Fahrbahnbreite entlang der gesamten Fahrroute. Dies führt zwar dazu, dass das Trainingsgerät in Kurvenfahrten gelegentlich stärker als nötig abbremst, vereinfacht aber die Kursberechnung erheblich. Das obige Beispiel einer Route lässt sich damit wie folgt vereinfachen:

<<WS(wp), HF(spm)>:
<(48,041764; 10,911669), 130>, <(48,041767; 10,909133), 150>, <(48,041692; 10,908969), 130>, <(48,041772; 10,906078), 150>>
Im Folgenden wird eine Erstellung von Fahrtrouten gemäß einem Ausführungsbeispiel beschrieben.
Die Festlegung bzw. Ermittlung (der Koordinaten) der Wegpunkte einer Trainingsroute kann auf mehrerlei Art erfolgen. Der Benutzer bzw. Ersteller des Programms kann die Koordinaten der gewünschten Wegpunkte in einer Karte mit hinreichender Auflösung (z. B. einer Wanderkarte) und Angaben von Längen- und Breitengraden bestimmen. Er kann sie aus digitalen Karten ermitteln. Er kann die Fahrtroute zu Fuß oder mit einem Fahrzeug erkunden und die Koordinaten der Wegpunkte über ein gängiges portables GPS System ermitteln. Er kann die Wegpunkte und deren geographische Lage über einen Aufzeichnungsmodus am Steuerrechner während einer Trainingsfahrt aufzeichnen und diese dann nach der Trainingsfahrt geeignet exportieren.
Bei der Festlegung der Trainingsroute können neben den geographischen Koordinaten zusätzliche Information über die Wegpunkte ermittelt bzw. aufgezeichnet werden. Dazu können die Fahrbahnbreite, die Höhe der Wegpunkte über dem Meeresspiegel, die Entfernung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Wegpunkten und die Richtung in der sie zueinander liegen gehören. Diese Informationen werden zwar nicht alle zwingend für die Steuerung des Trainingsfahrzeugs benötigt, können aber hilfreich für die Erstellung von Trainingsprogrammen sein.
Ein Beispiel für geographische Eigenschaften entlang der Fahrtrouten sind die Höhenunterschiede zwischen zwei Wegpunkten. Offensichtlich ist die Trainingsbelastung an einer Steigung größer als auf einer flachen Strecke. Je nach Trainingseffekt, der erzielt werden soll, ist es sinnvoll, dies in Betracht zu ziehen.
Unabhängig von der letztendlich gewählten Vorgehensweise kann davon ausgegangen werden, dass die Fahrtroute nach Festlegung der Wegepunkte in einem lesbaren bzw. austauschbaren digitalen Format vorliegen. Ein Beispiel für ein solches Format ist GPX (GPS Exchange Format (d. h. auf Deutsch: GPS-Austausch-Format)). Dieses lässt auch ein Verknüpfen der geographischen Koordinaten (in Dezimalschreibweise) mit zusätzlichen Informationen zu. Üblich in GPX ist beispielsweise die Verknüpfung von geographischen Koordinaten mit Höhenangaben.
Im Folgenden wird eine Erstellung von Programmen gemäß verschiedener Ausführungsbeispiele beschrieben.
Ähnlich wie für die Erstellung von ortsunabhängigen Trainingsprogrammen werden im Folgenden beispielhaft kurz zwei Werkzeuge beschrieben, mit deren Hilfe ortsabhängige Trainingsprogramme erstellt und editiert werden können. Diese sind für Fahrzeuge mit Autopilotfunktion bzw. für den Betrieb mit Autopilot bestimmt. Beide Werkzeuge müssen in der Lage sein, Fahrrouten in einem digitalen Format wie GPX einzulesen und weiter zu verarbeiten. Was den Betrieb dieser Werkzeuge auf dem Steuerrechner oder dem anderem Rechner und die Datenübertragung angeht, gilt Gleiches wie für die Werkzeuge für ortsunabhängige Trainingsprogramme.
Auch für die Erstellung von ortsabhängigen Trainingsprogrammen ist ein Texteditor das allgemeinste Werkzeug. Der Nachteil einer fehlenden visuellen Plausibilitätsprüfung wird bei der textuellen Erfassung und Bearbeitung von ortsabhängigen Trainingsprogrammen noch stärker, da größere Datenmengen auch in Form reeller Zahlen mit sechs Nachkommastellen verarbeitet werden.
24 illustriert eine Erstellung ortsabhängiger Trainingsprogramme gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Ein graphisches Ein-/Ausgabegerät für die Erstellung von ortsabhängigen Trainingsprogrammen muss Ortinformation und Trainingsinformation in anschaulicher Form verknüpfen. In 24 ist beispielhaft ein graphisches Ein-/Ausgabegerät 2400 mit drei Ein-/Ausgabefenstern gezeigt. Das linke obere Fenster dient zur Eingabe der Trainingsaktivität. Der Parameter Dauer (einer Trainingsaktivität in Zeit oder Entfernung) ist hier ersetzt durch den Bezug zu einem Wegpunkt. Die eingestellte Steuergröße gilt vom vorausgehenden Wegepunkt bis zu dem eingestellten Wegepunkt. Die Sollgröße, die mit dem ersten Wegpunkt, nämlich dem Startpunkt der Route assoziiert ist, wird wie oben beschrieben ignoriert. Durch die pfeilförmigen Schaltflächen oder graphisch animierte Stellräder kann der Benutzer die Werte für die jeweiligen Ausgabeflächen wählen bzw. inkrementieren oder dekrementieren. Dies gilt insbesondere auch für die eingelesenen Wegepunkte. Das Fenster rechts oben enthält eine zweidimensionale maßstabgetreue Ansicht der Lage der eingelesenen Wegpunkte. Über Schaltflächen in diesem Fenster können Wegpunkte eingefügt oder gelöscht werden. Dazu wird ein Fadenkreuz über animierte Rändelschrauben für horizontale und vertikale Bewegung an die Stelle gebracht, an der ein Wegpunkt gelöscht oder eingefügt werden soll, und danach die entsprechende Schaltfläche aktiviert. Die Verwaltung der Bezeichnungen der Wegepunkte erfolgt automatisch. Durch die Schaltflächen mit dem Symbol „+” und „–” kann der Maßstab der Darstellung verändert werden. Das dritte Fenster zeigt eine linearisierte Darstellung der Folge von Wegepunkten in der Horizontalachse. Der Abstand der Wegpunkte ist proportional zu ihrem tatsächlichen euklidischen Abstand, der in Metern ebenfalls auf der Achse gezeigt wird. Über der Horizontalachse werden beispielhaft zwei Kurven gezeigt: die Kurve, welche die Steuergröße (HF) für das Trainingsprogramm darstellt und die Kurve, die den Höhenverlauf (ELE) entlang der Wegepunkte darstellt.
Im Folgenden wird ein Webportal für Trainingsprogramme gemäß verschiedener Ausführungsformen beschrieben.
Sowohl der Aufbau einer Grundfitness für Breitensportler, als auch die Erzielung einer rehabilitierenden Wirkung für Patienten mit Herzkreislaufproblemen oder motorischen Funktionsstörungen, als auch die Erzielung einer deutlichen Leistungssteigerung bei Leistungssportler erfordern eine sorgfältige, sich über einen langen Zeitraum von Wochen und Monaten erstreckende Trainingsplanung. Wesentlich ist weiterhin, dass die Trainingsplanung auf die individuelle körperliche Verfassung der Person abgestimmt ist und ihren gegenwärtigen Leistungsstand berücksichtigt.
Ohne ein solch sorgfältig geplantes Training kann leicht ein gegenteiliger, gesundheitsbeeinträchtigender Effekt eintreten.
Um der Versuchung einer laienhaften Trainingsplanung und -durchführung und einer damit möglicherweise verbundenen Gefahr einer gesundheitlichen Beeinträchtigung durch den Benutzer selbst – beispielsweise durch Überbeanspruchung – entgegen zu wirken, ist es sinnvoll, dass die Programme für das Trainingsgerät sportmedizinisch fundiert oder gar geprüft sind.
Die Wirksamkeit und Nützlichkeit des oben beschriebenen Trainingsgeräts wird stark davon abhängen, dass eine Vielzahl von solchen geprüften Trainingsprogrammen zur Verfügung stehen, die individuelle Bedürfnisse von Benutzern und Patienten und deren Leistungsziele adressieren.
Dies kann über ein Webportal erfolgen, in dem Benutzer des Trainingsgeräts (ortsunabhängige) Trainingsprogramme finden, die spezielle auf Aspekte wie

– Alter,
– Gewicht/body mass index (d. h. auf Deutsch: Körper-Masse-Index),
– Geschlecht,
– gesundheitlichen Risiken, Erkrankungen und Beeinträchtigungen,
– momentaner Fitness- und Leistungszustand,
– angestrebter Fitness- und Leistungszustand z. B. Gewichtsverlust, Grundfitness, leistungssportliche Ziele (Halbmarathon, Marathon, Triathlon, etc.),

Weiterhin können über ein solches Webportal maßgeschneiderte individuelle Trainingsprogramme für Benutzer zur Verfügung gestellt werden oder ortsunabhängige Trainingsprogramme auf örtliche Gegebenheiten und benutzerspezifische Anforderungen angepasst werden.
Folgende Funktionen können beispielhaft in einem solchen Webportal zur Verfügung stehen:

– Herunterladen von vorgefertigten Trainingsprogramm (auf Rechner/auf Steuergerät);
– Suchen nach Programmen mit speziellen Aspekten;
– Anfrage nach individualisiertem Programm anhand vorher gemessener bzw. gesammelter physiologischer Messwerte; und
– Hochladen von eigenen Trainingsprogrammen.

Claims

Trainingsgerät (100, 200), aufweisend: • einen Antrieb (102), eingerichtet zum Fortbewegen des Trainingsgeräts (100, 200); und • einen Steuer-Schaltkreis (104), aufweisend eine zum Empfangen eines physiologischen Parameters eines Benutzers des Trainingsgeräts (100, 200) eingerichtete Schnittstelle; • wobei der Steuer-Schaltkreis (104) eingerichtet ist zum Vorgeben einer Geschwindigkeit des Antriebs basierend auf dem empfangenen physiologischen Parameter, wobei der Steuer-Schaltkreis (104) ferner eingerichtet ist zum Vorgeben der Geschwindigkeit so, dass der physiologische Parameter in einem vorgegebenen Bereich liegt, wobei der vorgegebene Bereich veränderlich ist mit einer fortlaufenden Trainingszeit und/oder veränderlich ist mit einer zurückgelegten Trainingsstrecke; wobei das Trainingsgerät (100, 200) eingerichtet ist zum Abarbeiten eines Trainingsprogramms aufweisend eine Sequenz von Sollgrößen für den physiologischen Parameter, die für eine gewisse Zeitdauer und/oder Weglänge gültig sind.
Trainingsgerät (100, 200) gemäß Anspruch 1, wobei der Steuer-Schaltkreis (104) ferner eingerichtet ist zum Ansteuern des Antriebs (102) gemäß der vorgegebenen Geschwindigkeit.
Trainingsgerät (100, 200) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Antrieb (102) aufweist ein Mittel zum Ändern einer Fortbewegungsrichtung des Trainingsgeräts (100, 200).
Trainingsgerät (100, 200) gemäß Anspruch 3, wobei der Steuer-Schaltkreis (104) ferner eingerichtet ist zum Regeln einer vorgegebenen Richtung des Trainingsgeräts (100, 200) mittels des Mittels zum Ändern der Fortbewegungsrichtung.
Trainingsgerät (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner aufweisend: einen Richtungssensor (202), eingerichtet zum Ermitteln einer Orientierung des Trainingsgeräts (200).
Trainingsgerät (100, 200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Steuer-Schaltkreis (104) ferner eingerichtet ist zum Vorgeben einer vorgegebenen Bahn des Trainingsgeräts (100, 200).
Trainingsgerät (100, 200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Steuer-Schaltkreis (104) ferner eingerichtet ist zum Erhöhen der vorgegebenen Geschwindigkeit basierend auf einer ersten vorgegebenen Bedingung für den empfangenen physiologischen Parameter und zum Verringern der vorgegebenen Geschwindigkeit basierend auf einer zweiten vorgegebenen Bedingung für den empfangenen physiologischen Parameter.
Anbausatz (300) für ein Trainingsgerät, aufweisend: • einen Antrieb (302), eingerichtet zum Fortbewegen des Trainingsgeräts; • Befestigungsmittel (304), eingerichtet zum Befestigen des Antriebs (302) an dem Trainingsgerät; und • einen Steuer-Schaltkreis (306), aufweisend eine zum Empfangen eines physiologischen Parameters eines Benutzers des Trainingsgeräts eingerichtete Schnittstelle; • wobei der Steuer-Schaltkreis (306) eingerichtet ist zum Vorgeben einer Geschwindigkeit des Antriebs (302) basierend auf dem empfangenen physiologischen Parameter, wobei der Steuer-Schaltkreis (306) ferner eingerichtet ist zum Vorgeben der Geschwindigkeit so, dass der physiologische Parameter in einem vorgegebenen Bereich liegt, wobei der vorgegebene Bereich veränderlich ist mit einer fortlaufenden Trainingszeit und/oder veränderlich ist mit einer zurückgelegten Trainingsstrecke; wobei der Steuer-Schaltkreis (306) ferner eingerichtet ist zum Abarbeiten eines Trainingsprogramms aufweisend eine Sequenz von Sollgrößen für den physiologischen Parameter, die für eine gewisse Zeitdauer und/oder Weglänge gültig sind.
Anbausatz (300) gemäß Anspruch 8, wobei der Steuer-Schaltkreis (306) ferner eingerichtet ist zum Ansteuern des Antriebs (302) gemäß der vorgegebenen Geschwindigkeit.
Steuer-Schaltkreis (400) zum Steuern eines Trainingsgeräts, der Steuer-Schaltkreis (400) aufweisend: • eine Schnittstelle (402), eingerichtet zum Empfangen eines physiologischen Parameters eines Benutzers des Steuer-Schaltkreises; • wobei der Steuer-Schaltkreis (400) eingerichtet ist zum Vorgeben einer Fortbewegungsgeschwindigkeit des Trainingsgerätes basierend auf dem empfangenen physiologischen Parameter, wobei der Steuer-Schaltkreis (400) ferner eingerichtet ist zum Vorgeben der Geschwindigkeit so, dass der physiologische Parameter in einem vorgegebenen Bereich liegt, wobei der vorgegebene Bereich veränderlich ist mit einer fortlaufenden Trainingszeit und/oder veränderlich ist mit einer zurückgelegten Trainingsstrecke; wobei der Steuer-Schaltkreis (400) ferner eingerichtet ist zum Abarbeiten eines Trainingsprogramms aufweisend eine Sequenz von Sollgrößen für den physiologischen Parameter, die für eine gewisse Zeitdauer und/oder Weglänge gültig sind.
Verfahren zum Steuern eines Trainingsgeräts (100, 200), das Verfahren aufweisend: • Empfangen (502) eines physiologischen Parameters eines Benutzers des Trainingsgeräts (100, 200); • Vorgeben (504) einer Geschwindigkeit eines zum Fortbewegen des Trainingsgeräts (100, 200) eingerichteten Antriebs (102) basierend auf dem empfangenen physiologischen Parameter, wobei die Geschwindigkeit vorgegeben wird so, dass der physiologische Parameter in einem vorgegebenen Bereich liegt, wobei der vorgegebene Bereich veränderlich ist mit einer fortlaufenden Trainingszeit und/oder veränderlich ist mit einer zurückgelegten Trainingsstrecke; wobei ein Trainingsprogramm aufweisend eine Sequenz von Sollgrößen für den physiologischen Parameter, die für eine gewisse Zeitdauer und/oder Weglänge gültig sind, abgearbeitet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 11, ferner aufweisend: Ansteuern des Antriebs (102) gemäß der vorgegebenen Geschwindigkeit.