DE102011052470A1 - Motion parameter-measuring unit for detecting e.g. motion parameter of human being, has sensors and/or sensor surfaces utilized for detecting foot pressure signal from reference speed and force-dependant and/or pressure-dependant velocities - Google Patents

Motion parameter-measuring unit for detecting e.g. motion parameter of human being, has sensors and/or sensor surfaces utilized for detecting foot pressure signal from reference speed and force-dependant and/or pressure-dependant velocities Download PDF

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Abstract

The unit has a sensor system (50) comprising a sensor chain with pressure sensors (54) in a planar arrangement over a surface of foot (10). Sensors and/or sensor surfaces are utilized for detecting a foot pressure signal from reference speed and force-dependant and/or pressure-dependant velocities based on time during revolution process for deriving motion parameter of a runner. The sensor system is integrated into an insertion sole (20) and a shoe, and comprises piezo elements, capacitive and/or inductive and/or Ohmic pressure absorbers i.e. force sensitive resistor, and a hydraulic linkage. An independent claim is also included for a method for operating motion parameter-measuring unit.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Erfassung von wenigstens einem Bewegungsparameter eines Läufers nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche. The invention relates to a method and a device for detecting at least one movement parameter of a runner according to the preambles of the independent claims.

Es sind verschiedenste Verfahren und Einrichtungen bekannt, um Bewegungsparameter wie etwa die Geschwindigkeit und die gelaufene Wegstrecke von Läufern zu bestimmen. In der DE-A1-19734697 oder der DE-A1-3405081 wird eine zurückgelegte Wegstrecke und eine mittlere Geschwindigkeit errechnet, indem eine geschätzte mittlere Schrittlänge betrachtet wird. Various methods and devices are known for determining motion parameters such as the speed and the distance traveled by runners. In the DE-A1-19734697 or the DE-A1-3405081 For example, a traveled distance and an average speed are calculated by considering an estimated average stride length.

Aus der WO 01/25726 A1 ist bekannt, an einer Fußspitze und einem Fersenbereich einer Einlegesohle jeweils einen Drucksensor anzuordnen, mit denen eine Kontaktzeit des Fußes auf dem Untergrund bestimmt werden kann. Die mittlere Geschwindigkeit wird aus den Geschwindigkeiten bestimmt, die aus einer Beschleunigung in einer Flugphase des Fußes und aus der Kontaktzeit des Fußes mit dem Untergrund abgeleitet werden. From the WO 01/25726 A1 It is known, in each case to arrange a pressure sensor on a toe and a heel area of an insole, with which a contact time of the foot on the ground can be determined. The average speed is determined from the speeds derived from an acceleration in a phase of flight of the foot and from the contact time of the foot with the ground.

Die DE 10 2007 011 855 B4 beschreibt die Erfassung von Geschwindigkeit und Wegstrecke mittels Drucksensoren, die als Sensorkette am Schuh, beispielsweise als Einlegesohle oder als Band um den Schuh angeordnet ist. The DE 10 2007 011 855 B4 describes the detection of speed and distance by means of pressure sensors, which is arranged as a sensor chain on the shoe, for example as an insole or as a band around the shoe.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein genaues und komfortables Verfahren und eine dazu geeignete Einrichtung zu schaffen, mit denen ein Bewegungsparameter eines Läufers bestimmt werden kann. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der weiteren Ansprüche. It is an object of the invention to provide an accurate and comfortable method and a device suitable for this, with which a movement parameter of a runner can be determined. The object is solved by the features of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the other claims.

Es wird eine Bewegungsparameter-Messeinrichtung zur Erfassung eines Bewegungsparameters eines Läufers vorgeschlagen, der gegenüber einem Untergrund eine Relativbewebung ausführt. Zur Erfassung eines Drucks und/oder einer Druckverteilung ist zwischen einem Fuß des Läufers und dem Untergrund eine Sensorik mit wenigstens einem Drucksensor vorgesehen, sowie eine Auswerteinheit, die aus dem erfassten Signal des Drucks und/oder der Druckverteilung einen Bewegungsparameter des Läufers ableitet. A movement parameter measuring device for detecting a movement parameter of a runner is proposed, which performs a relative movement with respect to a background. For detecting a pressure and / or a pressure distribution, a sensor system with at least one pressure sensor is provided between a foot of the rotor and the ground, and an evaluation unit which derives a movement parameter of the rotor from the detected signal of the pressure and / or the pressure distribution.

Insbesondere kann der Bewegungsparameter ein Bewegungswinkel sein, insbesondere ein Steigungswinkel des Untergrunds. So kann abgeleitet werden, ob der Läufer sich auf einer Ebene bewegt oder auf einer schiefen Ebene, d.h. auf einer Steigung oder einem Gefälle. Es ist möglich, einen oder mehrere Bewegungsparameter auf der Basis relativ einfacher Modelle von Kraftvektoren und/oder Beschleunigungen zu gewinnen, wobei jeweils gleichartige Parameter verglichen werden können, die mit verschiedenen Modellen gewonnen wurden. Dies erhöht die Sicherheit und kann zu Plausibilitätsbetrachtungen der Ergebnisse herangezogen werden. In particular, the movement parameter may be a movement angle, in particular a pitch angle of the ground. Thus it can be deduced whether the runner is moving on a plane or on an inclined plane, i. on a slope or a slope. It is possible to derive one or more motion parameters based on relatively simple models of force vectors and / or accelerations, each of which can compare similar parameters obtained with different models. This increases the safety and can be used to plausibility considerations of the results.

Vorteilhaft kann die Sensorik eine Sensorkette mit Drucksensoren umfassen, die sich in flächiger Anordnung wenigstens bereichsweise über eine Fußfläche erstreckt. Damit kann eine Druckverteilung erfasst werden, was die Sicherheit und Genauigkeit erhöht. Advantageously, the sensor system can comprise a sensor chain with pressure sensors, which extends in a planar arrangement at least partially over a foot surface. Thus, a pressure distribution can be detected, which increases the safety and accuracy.

Günstigerweise kann die Sensorik in eine Einlegsohle integriert sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Sensorik in einen Schuh integriert sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Sensorik in einen Strumpf integriert sein, der um einen Schuh oder Fuß legbar ist. Conveniently, the sensor can be integrated in an insole. Alternatively or additionally, the sensor system can be integrated in a shoe. Alternatively or additionally, the sensor system can be integrated into a sock which can be laid around a shoe or foot.

In günstiger Ausgestaltung kann die Sensorik ein hydraulisches Gestänge umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die Sensorik ein Piezoelement umfassen, oder auch andere Druckaufnehmer, z.B. kapazitive, induktive oder ohmsche Druckaufnehmer wie z.B. der FSR-Sensor (Force Sensitive Resistor), der seinen elektrischen Widerstand abhängig von der auf die aktive Oberfläche einwirkenden Kraft ändert. In a favorable embodiment, the sensor system may comprise a hydraulic linkage. Alternatively or additionally, the sensor system may comprise a piezoelectric element or other pressure transducers, e.g. Capacitive, inductive or resistive pressure transducers such as e.g. the FSR sensor (Force Sensitive Resistor), which changes its electrical resistance depending on the force acting on the active surface.

Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben einer Bewegungsparameter-Messeinrichtung vorgeschlagen, bei welchem aus einem Druck und/oder einer Druckverteilung zwischen einem Untergrund und einem Fuß eines sich gegenüber dem Untergrund eine Relativbewegung ausführenden Läufers ein Bewegungsparameter des Läufers abgeleitet wird. According to a further aspect of the invention, a method for operating a movement parameter measuring device is proposed in which a movement parameter of the rotor is derived from a pressure and / or a pressure distribution between a substrate and a foot of a relative movement running relative to the substrate.

Insbesondere kann der Bewegungsparameter ein Bewegungswinkel sein, insbesondere ein positiver oder negativer Steigungswinkel des Untergrunds. In particular, the movement parameter may be a movement angle, in particular a positive or negative gradient angle of the ground.

Vorteilhaft kann ein Referenzwert der Geschwindigkeit erfasst werden und mit einem aktuellen Signal des Drucks und/oder der Druckverteilung verglichen werden. Bei einer relativen Zunahme des Drucks im Hackenbereich kann ein Gefälle erkannt werden, und bei einer relativen Zunahme des Drucks in Vorderfußbereich kann eine Steigung erkannt werden. Ebenso kann eine Beschleunigung erkannt werden. Advantageously, a reference value of the speed can be detected and compared with a current signal of the pressure and / or the pressure distribution. With a relative increase in pressure in the heel area, a slope can be detected, and with a relative increase in pressure in the forefoot area, a slope can be detected. Likewise, an acceleration can be detected.

Aus dem Signal und einer vorgegebenen Länge einer Sensorik kann vorteilhaft eine Wegstrecke und/oder eine Geschwindigkeit abgeleitet werden. Advantageously, a distance and / or a speed can be derived from the signal and a predetermined length of a sensor.

Alternativ oder zusätzlich kann aus dem Signal ein Absprungwinkel abgeleitet werden. Alternativ oder zusätzlich kann aus dem Signal ein vorgegebener Laufstil abgeleitet werden. Alternatively or additionally, a takeoff angle can be derived from the signal. Alternatively or additionally, a predetermined running style can be derived from the signal.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Further advantages emerge from the following description of the drawing. In the drawings, embodiments of the invention are shown. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.

1 eine schematische Darstellung einer Einlegesohle, welche die Fußfläche eines Fußes nachbildet und mit Sensor-Druckflächen versehen ist; 1 a schematic representation of an insole, which simulates the foot surface of a foot and is provided with sensor pressure surfaces;

2 eine Erläuterung des D’Alembertschen Prinzips; 2 an explanation of D'Alembert's principle;

3 ein Beispiel eines hydraulischen Sensors mit hydraulischem Gestänge; 3 an example of a hydraulic sensor with hydraulic linkage;

4 eine Darstellung eines Läuferbeins in Bewegung; 4 a representation of a runner's leg in motion;

5a5e einen Läufer in verschiedenen Laufpositionen; 5a - 5e a runner in different running positions;

6a6f verschiedene Varianten von günstigen Druckflächen als Sensorflächen einer Sensorik; und 6a - 6f different variants of favorable pressure surfaces as sensor surfaces of a sensor system; and

7 Beispielsauswertung einer resultierenden Kraft anhand von Kennlinien bei verschiedenen Geschwindigkeiten als Funktion eines Steigungswinkels. 7 Example evaluation of a resulting force on the basis of characteristics at different speeds as a function of a pitch angle.

In den Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Elemente mit gleichen Bezugzeichen beziffert. In the figures the same or equivalent elements are numbered with like reference numerals.

1 zeigt eine Einlegsohle 20 für einen Fuß 10 mit nicht näher durch Bezugszeichen bezeichneten Sensoren und/oder Sensor-Druckflächen, über die der Fuß 10 beim Gehen oder Laufen abrollt. Die Einlegsohle wird beispielsweise in einen Laufschuh gelegt. Denkbar ist jedoch auch eine Integration in eine Schuhsohle oder auch in einen Sohlenbereich eines Strumpfs, der ausgebildet sein kann, über den Fuß des Läufers oder alternativ dessen Laufschuh gezogen zu werden. Ferner soll der Begriff Läufer sich sinngemäß auf Mensch und Tier beziehen. 1 shows an insole 20 for a foot 10 with unspecified by reference numerals sensors and / or sensor pressure surfaces over which the foot 10 rolling when walking or running. The insole is placed for example in a running shoe. However, it is also conceivable to integrate into a shoe sole or in a sole region of a stocking, which may be designed to be pulled over the foot of the runner or alternatively its running shoe. Furthermore, the term runner is to refer mutatis mutandis to humans and animals.

Die Abrollbewegung wird bei einem gesunden Menschen zeitlich nacheinander von der Ferse (Hackenteil 10.1) über das obere Sprunggelenk bis zum Vorfuß (10.3, 10.4) durchgeführt. The rolling motion is in a healthy man temporally successively from the heel (Hackteil 10.1 ) over the upper ankle to the forefoot ( 10.3 . 10.4 ) carried out.

Die Sensor-Druckflächen bestehen aus drucksensitiven Materialien wie z.B. einer drucksensitiven Folie, einer „Roboter-Haut“, einer „piezoelektrischen Silbertinte“ (FlexiForce), einer FSR-Force Sensing Resistorfolie oder Einzelsensoren und sind hinsichtlich ihrer Anordnung sowie ihrer Größe, Länge, Breite usw. zur optimalen Funktion frei wählbar. The sensor pressure surfaces are made of pressure sensitive materials such as e.g. a pressure-sensitive film, a "robot skin", a "piezoelectric silver ink" (FlexiForce), an FSR Force Sensing Resistorfolie or individual sensors and are freely selectable in terms of their arrangement and their size, length, width, etc. for optimal function.

Zur Ermittlung der Geschwindigkeit des Läufers aus einer Weg-Zeit-Messung, entspricht jede einzelne Sensorflächen-Länge oder die Gesamt-Sensorflächen-Länge, einer konstanten Messstrecke s über die der Fuß 10 abrollt. Das Verhältnis der Länge der Messstrecke s zur Dauer t des Abrollvorganges über die Messstrecke (z.B. die Sensorflächen-Länge), ist dann die aktuelle Geschwindigkeit nach v = s/t, im Folgenden mit vs/t. bezeichnet. To determine the speed of the rotor from a path-time measurement, each individual sensor surface length or the total sensor surface length corresponds to a constant measurement distance s over that of the foot 10 rolls. The ratio of the length of the measuring path s to the duration t of the rolling process over the measuring path (for example, the sensor surface length), is then the current speed to v = s / t, hereinafter v s / t . designated.

Die Geschwindigkeit kann auch aus einem Sensorabstand als Definition einer konstanten Messstrecke s, über die der Fuß 10 abrollt, ermittelt werden, beispielsweise über die gesamte Fußlänge L10. The speed can also be derived from a sensor distance as a definition of a constant measuring distance s over which the foot 10 rolls, be determined, for example, over the entire foot length L10.

Diese Geschwindigkeit vs/t gilt beim Gehen wie auch beim Laufen in der horizontalen Ebene und beim Aufwärts- wie auch beim Abwärts-Gehen/Laufen einer schiefen Ebene und gilt somit als Referenzgeschwindigkeit. This speed v s / t is valid for walking as well as running in the horizontal plane and in the upward as well as the downward walking / running of an inclined plane and thus applies as a reference speed.

Die Referenzgeschwindigkeit vs/t kann folglich insbesondere aus einer Weg/Zeit-Messung aus einem Abrollvorgang über Sensoren und/oder Sensorflächen abgeleitet werden. Denkbar ist jedoch auch, dass eine Referenzgeschwindigkeit aus externen Quellen, etwa über ein GPS-Signal oder dergleichen, zur Verfügung gestellt wird. The reference speed v s / t can therefore be derived in particular from a travel / time measurement from a rolling process via sensors and / or sensor surfaces. However, it is also conceivable that a reference speed from external sources, such as a GPS signal or the like, is provided.

Zur Ermittlung einer Geschwindigkeit vDruck aus einer Druck-Zeit-Messung (bzw. Kraft-Zeit-Messung) wird beim Abrollvorgang über die Sensorflächen die Amplitude des Fuß-Drucksignals als Funktion der Zeit erfasst. To determine a speed v pressure from a pressure-time measurement (or force-time measurement), the amplitude of the foot pressure signal is recorded as a function of time during the rolling process via the sensor surfaces.

Aus dem Flächenintegral des Drucksignals über die Zeit wird der arithmetische Mittelwert gebildet, der dem Betrag der resultierenden Kraft |FR_arithm| während der Dauer der Kraftwirkung entspricht.

Figure 00060001
From the area integral of the pressure signal over time, the arithmetic mean is formed, which is the magnitude of the resulting force | F R_arithm | during the duration of the force effect.
Figure 00060001

Mit Anordnung des Kräftesystems nach dem D’Alembertschen Prinzip dient der Satz des Pythagoras zur Berechnung des Betrages der Beschleunigungskraft |Fa| in der horizontalen Ebene. Dieses D’Alembertsche Prinzip wird den Überlegungen als vereinfachende Annahme zugrunde gelegt.

Figure 00060002
With the arrangement of the force system according to the D'Alembert principle, the Pythagorean theorem is used to calculate the magnitude of the acceleration force | F a | in the horizontal plane. This D'Alembert principle is taken as a simplifying assumption.
Figure 00060002

Fg ist dabei die Gewichtskraft des Läufers. Das Produkt aus dem Betrag der beschleunigenden Kraft |Fa| und seiner zeitlichen Dauer t heißt Kraftstoß oder Antrieb und ist im Verhältnis zur Körpermasse m ein Maß der Geschwindigkeit v. (bzw. der aktuellen Geschwindigkeit).

Figure 00060003
F g is the weight of the runner. The product of the amount of accelerating force | F a | and its time duration t is called force impulse or drive and is in relation to the body mass m a measure of the speed v. (or the current speed).
Figure 00060003

Die mit jedem Schritt gemessene resultierende Kraft FR_arithm wird vorzugsweise ständig mit einer berechneten resultierenden Kraft FR_berech, die für die horizontale Ebene gilt, verglichen, die später beschrieben wird. The resultant force F R_arithm measured with each step is preferably constantly compared with a calculated resulting force F R_berech , which is for the horizontal plane, which will be described later.

Bei Gleichheit der Werte (innerhalb einer gegebenen Toleranz) wird geschlossen, dass der Läufer in der horizontalen Ebene mit der Geschwindigkeit vs/t läuft. Bei Ungleichheit der Werte wird geschlossen, dass der Läufer mit der Geschwindigkeit vs/t in der schiefen Ebene läuft. If the values are equal (within a given tolerance), it is concluded that the rotor is running in the horizontal plane at the speed v s / t . In case of inequality of the values, it is concluded that the rotor runs at the speed v s / t in the inclined plane.

Der Vergleich des Betrages des arithmetischen Mittelwerts der resultierenden Kraft |FR_arithm|, mit dem Betrag der berechneten resultierenden Kraft |FR_berech| liefert folgende Aussagen:
Wenn: |FR_arithm| = |FR_berech|, dann läuft der Läufer in der horizontalen Ebene mit dem Steigungswinkel φ = 0°.
The comparison of the magnitude of the arithmetic mean of the resulting force | F R_arithm |, with the magnitude of the calculated resulting force | F R_berech | provides the following statements:
If: | F R_arithm | = | F R_berech |, then the slider runs in the horizontal plane with the pitch angle φ = 0 °.

Wenn: |FR_arithm| > |FR_berech|, läuft der Läufer eine schiefe Ebene hinauf mit dem Steigungswinkel φ > 0°. If: | F R_arithm | > | F R_berech |, the runner walks up an incline with the incline angle φ> 0 °.

Wenn: |FR_arithm| < |FR_berech|, läuft der Läufer eine schiefe Ebene hinab mit dem Steigungswinkel φ < 0°. If: | F R_arithm | <| F R_berech |, the runner runs down an inclined plane with the pitch angle φ <0 °.

Die Berechnung des positiven oder negativen Steigungswinkels φ der schiefen Ebene erfolgt mit dem Kosinussatz der Trigonometrie. Der Kosinussatz ist die Verallgemeinerung des Satzes von Pythagoras für beliebige Dreiecke. The calculation of the positive or negative pitch angle φ of the inclined plane takes place with the cosine set of the trigonometry. The cosine phrase is the generalization of Pythagoras' theorem for arbitrary triangles.

Folglich ergibt sich mit:

Figure 00070001
der Winkel β zu:
Figure 00070002
Consequently results with:
Figure 00070001
the angle β to:
Figure 00070002

Der positive oder negative Steigungswinkel φ ist dann: φ = 90° – β.The positive or negative pitch angle φ is then: φ = 90 ° -β.

Der in 1 dargestellte Druck-Verlauf über der Zeit entspricht dem zeitlichen Verlauf der resultierenden Kraft FR(t) FR(t) = p(t)·A(Kraft = Druck·Fläche). The in 1 illustrated pressure curve over time corresponds to the time course of the resulting force F R (t) F R (t) = p (t) · A (force = pressure · area).

Die durchgezogene Linie unter der Einlegsohle 20 in 1 entspricht dem jeweiligen Druck-Verlauf der einzelnen Fuß-Abschnitte 10.1 (Hacken-Aufsetzfläche), 10.2 (Mittelfuß-Aufsetzfläche), 10.3 (Vorderfuß-Aufsetzfläche) und 10.4 (Vorderfuß-Abdrucksfläche). Die strichlierte Linie entspricht dem Druckverlauf über den ganzen Fuß 10. The solid line under the insole 20 in 1 corresponds to the respective pressure curve of the individual foot sections 10.1 (Hoe contact surface) 10.2 (Metatarsal-contact surface) 10.3 (Forefoot contact surface) and 10.4 (Forefoot footprint area). The dashed line corresponds to the pressure curve over the entire foot 10 ,

Der arithmetische Mittelwert entspricht dem Betrag der resultierenden Kraft |FR|. Der Betrag der Beschleunigungskraft |Fa| ergibt sich nach Pythagoras:

Figure 00080001
The arithmetic mean corresponds to the magnitude of the resulting force | F R |. The amount of acceleration force | Fa | follows from Pythagoras:
Figure 00080001

Multipliziert mit der Dauer der Kraftwirkung, der Druckzeit t, ergibt das Produkt den Flächeninhalt und ist ein Maß der Geschwindigkeit v in der horizontalen Ebene nach p = m·∆v = Fa·t. Multiplied by the duration of the force action, the pressure time t, the product gives the area and is a measure of the velocity v in the horizontal plane p = m · Δv = F a · t.

Das System ermöglicht Gehern oder Läufern neben den Angaben über Geschwindigkeit, Beschleunigung und zurückgelegter Wegstrecke, auch Angaben über die positive oder negative Steigung der Wegstrecke. The system allows walkers or runners, in addition to information on speed, acceleration and distance covered, also information on the positive or negative slope of the route.

Maßgebend ist die Erfassung des dynamischen Verlaufs der resultierenden Kraft FR. Zur Ermittlung der Parameter dient eine Einrichtung wie z.B. eine Einlegfußsohle 20, mit integrierten konstante Messstrecken und Druckflächen, und/oder aktuellen-Messstrecken s und Druckflächen, über die der Fuß abrollt. (siehe 1). Decisive is the detection of the dynamic course of the resulting force F R. To determine the parameters, a device such as an inlay sole serves 20 , with integrated constant measuring sections and pressure surfaces, and / or current measuring sections and pressure surfaces over which the foot rolls. (please refer 1 ).

Die Definition einer konstanten Messstrecke erfolgt über die Länge einer Druckfläche oder/und über den Abstand zweier Sensoren. Beispielsweise kann die Fußlänge L10 eine konstante Messstrecke s sein, wie in 1 beispielhaft angedeutet ist. The definition of a constant measuring section takes place over the length of a pressure surface and / or over the distance between two sensors. For example, the foot length L10 may be a constant measurement distance s, as in FIG 1 is indicated by way of example.

Beim Laufen auf den Vorderfüßen dient z.B. eine Sensorkette oder Druckflächenkette, die am frühsten Aufsetzpunkt des Vorderfußes beginnt und an der Fußspitze endet, zur Ermittlung einer aktuellen Messstrecke s, über die der Vorderfuß abrollt. When walking on the forefoot, e.g. a sensor chain or pressure surface chain that begins at the earliest touchdown point of the forefoot and terminates at the toe, to determine a current measurement distance s over which the forefoot rolls.

Eine weitere, alternative oder ergänzende Betrachtung ist im Folgenden dargestellt. Another, alternative or supplementary consideration is shown below.

Beim Abrollen des Fußes 10 über die konstante/aktuelle Messstrecke s, wird mit jedem Schritt die dazu benötigte Zeit t gemessen und dient der Berechnung der aktuellen Geschwindigkeit vs/t. vs/t = s / t When unrolling the foot 10 via the constant / current measuring distance s, the time t required for this is measured with each step and serves to calculate the current speed v s / t . v s / t = s / t

Diese Geschwindigkeit vs/t gilt beim Gehen/Laufen in der horizontalen Ebene und beim Hinauf-/Hinab-gehen/laufen einer schiefen Ebene und gilt somit als Referenz-Geschwindigkeit. This speed v s / t applies when walking / running in the horizontal plane and when going up / down / walking an inclined plane and is therefore considered as a reference speed.

Mit jedem Schritt kann die Geschwindigkeit vs/t aus der Weg-Zeit-Messung berechnet und die vorhergehende Geschwindigkeit v1 mit der aktuellen Geschwindigkeit v2 verglichen werden. Die Differenz ∆v aus v1 – v2 entspricht einer Geschwindigkeitszunahme oder Geschwindigkeitsabnahme und ist somit ein Maß der Beschleunigung a. Mit einer vorher bestimmten prozentuale Größe der Geschwindigkeitsdifferenz ∆v wird eine Beschleunigung a erkannt. With each step, the speed v s / t can be calculated from the distance-time measurement and the previous speed v 1 compared with the current speed v 2 . The difference Δv from v 1 -v 2 corresponds to a speed increase or decrease and is thus a measure of the acceleration a. With a predetermined percentage size of the speed difference Δv, an acceleration a is detected.

Das Produkt aus der zuvor berechneten Geschwindigkeit vs/t und der konstanten Körpermasse m, im Verhältnis zur gemessenen Dauer der Kraftwirkung t (Abroll-Zeit t oder Kraftdruck-Zeit t), ergibt die für die aktuelle Geschwindigkeit vs/t benötigte beschleunigende Kraft Fa.

Figure 00100001
The product of the previously calculated speed v s / t and the constant body mass m, in relation to the measured duration of the force effect t (roll time t or force pressure time t), yields the accelerating force needed for the current speed v s / t F a .
Figure 00100001

Mit Anordnung des Kräftesystems nach dem D’Alembertschen Prinzip dient der Satz des Pythagoras eines rechtwinkligen Dreiecks zur Berechnung des Betrages der resultierenden Kraft |FR| in der horizontalen Ebene.

Figure 00100002
By ordering the force system according to D'Alembert's principle, the Pythagorean theorem of a right-angled triangle is used to calculate the magnitude of the resulting force | F R | in the horizontal plane.
Figure 00100002

Mit dem Betrag der berechneten Beschleunigungskraft |Fa| und dem Betrag der konstanten Gewichtskraft |Fg| = m·g, ergibt sich eine berechnete resultierende Kraft |FR_berech|, die benötigt wird, um in der horizontalen Ebene die aktuelle Geschwindigkeit vs/t zu besitzen. With the amount of the calculated acceleration force | F a | and the amount of constant weight | F g | = m · g, results in a calculated resulting force | F R_berech | that is needed to have the current velocity v s / t in the horizontal plane.

Gleichzeitig mit der Zeitmessung t wird der Druckverlauf der resultierenden Kraft FR = f(t) über einen analog-Digitalwandler abgetastet, (abgespeichert, aufgenommen) und der arithmetische Mittelwert gebildet. Simultaneously with the time measurement t, the pressure curve of the resulting force F R = f (t) is sampled via an analog-digital converter (stored, recorded) and the arithmetic mean value is formed.

Der arithmetische Mittelwert des Druckverlaufs entspricht dem Betrag der resultierenden Kraft |FR_arithm| beim Abrollen des Fußes über die konstante bzw. aktuelle Messstrecke s, Druckfläche A, Druckflächenkette, Sensorkette, in der dazu benötigten Zeit t. The arithmetic mean of the pressure curve corresponds to the magnitude of the resulting force | F R_arithm | when unrolling the foot over the constant or current measuring distance s, pressure surface A, pressure surface chain, sensor chain, in the time required t.

Der Betrag der resultierenden Kraft |FR_arithm|, dient dem Vergleich zum Betrag der berechneten resultierenden Kraft |FR_berech| in der horizontalen Ebene, zur Berechnung des positiven oder negativen Steigungswinkels φ und zur Berechnung der Geschwindigkeit vFt. The magnitude of the resulting force | F R_arithm |, is used to compare the magnitude of the calculated resulting force | F R_berech | in the horizontal plane, to calculate the positive or negative pitch angle φ and to calculate the speed v Ft .

Ist der ermittelte Betrag des arithmetischen Mittelwerts der resultierenden Kraft |FR_arithm| aus der Druck/Zeit-Messung, (Kraft/Zeit-Messung), gleich dem Betrag der berechneten resultierenden Kraft |FR_berech| aus der Weg/Zeit-Messung, so läuft der Läufer mit der Geschwindigkeit vs/t in der horizontalen Ebene. |FR_berech| = |FR_arithm|; → vs/t = vFt Is the determined amount of the arithmetic mean of the resulting force | F R_arithm | from the pressure / time measurement, (force / time measurement), equal to the amount of calculated resulting force | F R_berech | from the distance / time measurement, the runner runs at the speed v s / t in the horizontal plane. | F R_berech | = | F R_arithm |; → v s / t = v Ft

Aufgrund unterschiedlicher Schuhsohlen-Dämpfungen, ist der Betrag der resultierenden Kraft |FR_arithm| aus der Drucksignal-Messung mit einem Dämpfungsfaktor d zu multiplizieren, um die beiden ermittelten Beträge der resultierenden Kräfte FR gleichzusetzen. |FR_berech| = |FR_arithm|·d; → vs/t = vFt Due to different shoe sole cushioning, the amount of resultant force | F R_arithm | from the pressure signal measurement with a damping factor d to multiply, to equate the two determined amounts of the resulting forces F R. | F R_berech | = | F R_arithm | · d; → v s / t = v Ft

Bei zusätzlichen Störfaktoren, wie z. B. unterschiedlichen Dämpfungen bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten oder zur Kalibrierung, wird noch ein Korrekturfaktor k_Faktor hinzugefügt, um die beiden ermittelten Resultierenden FR gleichzusetzen. |FR_berech| = |FR_arithm|·d·k_Faktor; → vs/t = vFt For additional disturbing factors, such. B. different attenuation at different speeds or for calibration, a correction factor k _Faktor is added to equalize the two determined resultant F R. | F R_berech | = | F R_arithm | · d · k _Factor ; → v s / t = v Ft

Ist der Betrag der resultierenden Kraft |FR_arithm|, ungleich dem Betrag der resultierenden Kraft |FR_berech|, so läuft der Läufer mit der Geschwindigkeit vs/t in der schiefen Ebene. |FR_berech| ≠ |FR_arithm|; → vs/t ≠ vFt If the magnitude of the resulting force | F R_arithm |, not equal to the magnitude of the resulting force | F R_berech |, then the rotor is running at the speed v s / t in the inclined plane. | F R_berech | ≠ | F R_arithm |; → v s / t ≠ v Ft

Die Berechnung des positiven oder negativen Steigungswinkels φ der schiefen Ebene erfolgt, wie oben bereits erwähnt, mit dem Kosinussatz der Trigonometrie. The calculation of the positive or negative slope angle φ of the inclined plane, as already mentioned above, takes place with the cosine set of trigonometry.

Mit konstanter Gewichtskraft FG und veränderlicher Beschleunigungskraft Fa; veränderlicher Geschwindigkeit vs/t nimmt die resultierende Kraft FR in jedem einzelnen Laufbereich einen bestimmten Wertebereich seiner Betragsgröße ein. (siehe 2) With constant weight F G and variable acceleration force F a ; variable speed v s / t takes the resulting force F R in each individual run area a certain range of values of its magnitude. (please refer 2 )

Im Laufbereich der horizontalen Ebene wird der Wertebereich der resultierenden Kraft FR von der maximalen Beschleunigungskraft Fa_max; maximalen Geschwindigkeit vs/t_max begrenzt. In the running region of the horizontal plane, the value range of the resultant force F R is the maximum acceleration force F a_max ; maximum speed v s / t_max limited.

Im Laufbereich der schiefen Ebene aufwärts wird der Wertebereich der resultierenden Kraft FR von der maximalen Beschleunigungskraft Fa_max; maximalen Geschwindigkeit vs/t_max und dem maximalen Steigungswinkel φmax begrenzt. In the running range of the inclined plane upwards, the value range of the resultant force F R is the maximum acceleration force F a_max ; maximum speed v s / t_max and the maximum pitch angle φ max limited.

Im Laufbereich der schiefen Ebene abwärts wird der Wertebereich der resultierenden Kraft FR von der maximalen Beschleunigungskraft Fa_max; maximalen Geschwindigkeit vs/t_max und dem maximalen Neigungswinkel (–)φmax begrenzt. In the running region of the inclined plane downwards, the value range of the resultant force F R is the maximum acceleration force F a_max ; maximum speed v s / t_max and the maximum inclination angle (-) φ max limited.

Berechnung der Geschwindigkeit vFt aus dem arithmetischen Mittelwert der resultierenden Kraft |FR_arithm|. Calculation of the velocity v Ft from the arithmetic mean of the resulting force | F R_arithm |.

Zur Ermittlung der Geschwindigkeit vFt aus der Druck/Zeit-Messung (Kraft-Zeit-Messung) wird beim Abrollvorgang über die Sensorflächen A die Amplitude des Fuß-Drucksignals als Funktion der Zeit t erfasst. Aus dem Flächenintegral des Drucksignals p über die Zeit t, multipliziert mit der Sensorfläche A, wird der arithmetische Mittelwert gebildet, der dem Betrag der resultierenden Kraft |FR_arithm| während der Dauer der Kraftwirkung entspricht. To determine the speed v Ft from the pressure / time measurement (force-time measurement), the amplitude of the foot pressure signal is detected as a function of the time t during the rolling process via the sensor surfaces A. From the area integral of the pressure signal p over the time t, multiplied by the sensor area A, the arithmetic mean is formed, which is the amount of the resulting force | F R_arithm | during the duration of the force effect.

Figure 00120001
Figure 00120001

Mit Anordnung des Kräftesystems nach dem D’Alembertschen Prinzip dient der Satz des Pythagoras zur Berechnung des Betrages der Beschleunigungskraft |Fa| in der horizontalen Ebene (siehe 2).

Figure 00130001
With the arrangement of the force system according to the D'Alembert principle, the Pythagorean theorem is used to calculate the magnitude of the acceleration force | Fa | in the horizontal plane (see 2 ).
Figure 00130001

Das Produkt aus dem Betrag der beschleunigenden Kraft |Fa| und seiner Zeitlichen Dauer t, heißt Kraftstoß oder Antrieb und ist im Verhältnis zur Körpermasse m ein Maß der Geschwindigkeit v.

Figure 00130002
The product of the amount of accelerating force | F a | and its temporal duration t, is called force impulse or drive and is in relation to the body mass m a measure of the speed v.
Figure 00130002

Die berechneten Geschwindigkeiten v aus der Weg/Zeit-Messung und aus der Drucksignal-Messung, sind beim Gehen oder Laufen in der horizontalen Ebene gleich vs/t = vFt. The calculated velocities v from the path / time measurement and from the pressure signal measurement are equal to v s / t = v Ft when walking or running in the horizontal plane.

Aufgrund unterschiedlicher Schuhsohlen-Dämpfungen, ist der berechnete Wert vFt aus der Drucksignal-Messung mit einem Dämpfungsfaktor d zu multiplizieren, um die beiden ermittelten Geschwindigkeiten gleichzusetzen: vs/t = vFt·d. Due to different shoe sole damping, the calculated value v Ft from the pressure signal measurement is to be multiplied by a damping factor d in order to equate the two determined speeds: v s / t = v Ft * d.

Bei zusätzlichen Störfaktoren, wie z. B. unterschiedlichen Dämpfungen bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten oder zur Kalibrierung, wird noch ein Korrekturfaktor k_Faktor hinzugefügt, um die beiden ermittelten Geschwindigkeiten gleichzusetzen: vs/t = vFt·d·k_Faktor. For additional disturbing factors, such. B. different attenuation at different speeds or for calibration, a correction factor k _Faktor added to equalize the two determined speeds: v s / t = v Ft · d · k _Faktor .

Sind die berechneten Geschwindigkeiten v aus der Weg/Zeit-Messung und aus der Drucksignal-Messung ungleich, dann läuft der Läufer in der schiefen Ebene mit der Geschwindigkeit vs/t: vs/t ≠ vFt. If the calculated velocities v from the path / time measurement and from the pressure signal measurement are unequal, then the rotor runs in the inclined plane at the speed v s / t : v s / t ≠ v Ft .

Die Multiplikation der Geschwindigkeit vFt mit den Dämpfungs- und Korrektur-Faktoren d und k_Faktor entfällt, wenn zuvor der arithmetische Mittelwert der resultierenden Kraft |FR_arithm| mit den Faktoren multipliziert wurde. The multiplication of the velocity v Ft by the damping and correction factors d and k factor is omitted if the arithmetic mean of the resulting force | F R_arithm | multiplied by the factors.

Die Ermittlung der Schrittlänge sL erfolgt mit der Messung einer zweiten Zeitspanne. Die Zeitmessung wird in einem Zeitpunkt, der im Bereich vom Aufsetzen des Fußes 10 mit dem Hacken, bis zum Abheben des Fußes 10 mit der Fußspitze liegt gestartet und beim nächsten Schritt, im gleichen Zeitpunkt im Bereich vom Aufsetzen des Fußes mit dem Hacken, bis zum Abheben des Fußes mit der Fußspitze gestoppt und entspricht somit der Schrittdauer. The determination of the step length s L takes place with the measurement of a second time span. The timing is at a time in the area of touchdown of the foot 10 with the hacking, until the lifting of the foot 10 is started with the toe and stopped at the next step, at the same time in the area from putting on the foot with the hoe, to lifting the foot with the toe and thus corresponds to the step duration.

Die Zeitspanne ∆t_sL liegt also zwischen den Zeitpunkten eines gleichartigen Bewegungsablaufs des zeitlich vorlaufenden Fußes und des zeitlich nachlaufenden Fußes, im Bereich vom Aufsetzen des Fußes mit dem Hacken bis zum Abheben des Fußes mit der Fußspitze. The period .DELTA.t _sL is thus between the times of a similar movement of the temporally leading foot and the trailing foot in the range from putting the foot with the hoes to lifting the foot with the toe.

Die Schrittlänge sL ergibt sich aus der Multiplikation der gemessenen Zeitspanne ∆t_sL mit der aktuellen Geschwindigkeit vs/t des Läufers. Schrittlänge: sL = ∆t_sL·vs/t. The step length s L results from the multiplication of the measured time interval Δt _sL with the current speed v s / t of the rotor. Step length: s L = Δt _sL · v s / t .

Eine zurückgelegte Wegstrecke sweg ergibt sich durch Summation der einzelnen gemessenen Schrittlängen sL: sweg = ∑sL1 + sL2 + sL3 ... sLn A distance traveled s away results from the summation of the individual measured step lengths s L : s away = Σs L1 + s L2 + s L3 ... s Ln

Eine Funktionsbeschreibung mit Anwendung des D’Alembertschen Prinzips-Trägheitskräfte ist in 2 näher erläutert. Wird eine Körpermasse mk mit einer Beschleunigungskraft Fa beschleunigt, so setzen sich die gegen die Beschleunigungsrichtung der Körpermasse gerichteten Trägheitskräfte FT = (–m·a) und die nach unten gerichtete Gewichtskraft des Körpers FG = (m·g) zu einer resultierenden Kraft FR zusammen. A functional description using D'Alembert's principle of inertial forces is in 2 explained in more detail. If a body mass m k is accelerated with an acceleration force F a , then the inertial forces F T = (-m.a) directed against the direction of acceleration of the body mass and the downward weight force of the body F G = (m · g) become one resulting force F R together.

Je nach Größe einer Beschleunigung oder Abbremsung, beim Laufen in der horizontalen Ebene oder beim Hinauf- oder Hinunterlaufen einer schiefen Ebene, verlagert der Mensch seine Körpermasse zum Gleichgewicht sämtlicher angreifender Kräfte in der Weise, dass die im Kräftesystem beschleunigend wirkende Resultierende FR (d.h. der resultierenden Kraft FR) zur optimalen Kraftübertragung, immer durch die Berührungsflächen der Fußsohle verläuft. Depending on the magnitude of an acceleration or deceleration, when running in the horizontal plane or when walking up or down an inclined plane, man shifts his body mass to the balance of all the attacking forces in such a way that the resultant in the force system resulting F R (ie the resulting force F R ) for optimum power transmission, always passes through the contact surfaces of the sole of the foot.

Beim Aufsetzen mit dem Hacken eines Fußes 10 wirkt die resultierende FR im ersten Augenblick auf die Hackenaufsetzfläche Aaufsetz und wandert zur Aufrechterhaltung der Bewegung, mit der Bewegung und dem Abheben des Hacken, zur Vorderfußabdruckskraft-Fläche AFabdruck, um hier, mit dem Abheben des Vorderfußes, die Betragsgröße der resultierenden FR durch Muskelkraft beizubehalten, zu vergrößern oder zu verkleinern, was einer konstanten Geschwindigkeit, einer erhöhten Geschwindigkeit oder einer verminderten Geschwindigkeit v entspricht. When putting on with the hack of a foot 10 affects the resulting F R landing at the first instant to the Hackenaufsetzfläche A and moves to the maintenance of the movement, with the movement and the lifting of the hoes, to Vorderfußabdruckskraft area A Fabdruck to here, with the lifting of the front of the foot, the amount size of the resulting F R by muscle power to maintain, increase or decrease, which corresponds to a constant speed, increased speed or a reduced speed v.

Beim Aufsetzen mit dem Vorderfuß wirkt die resultierende FR im ersten Augenblick auf die Vorderfußaufsetzfläche Aaufsetz und wandert zur Aufrechterhaltung der Bewegung, mit der Bewegung, zur Vorderfußabdruckskraft-Fläche AFabdruck, um hier, mit dem Abheben des Vorderfußes, die Betragsgröße der resultierenden FR durch Muskelkraft beizubehalten, zu vergrößern oder zu verkleinern, was einer konstanten Geschwindigkeit, einer erhöhten Geschwindigkeit oder einer verminderten Geschwindigkeit v entspricht. When placed on the forefoot, the resulting F R acts on the forefoot surface A at the first moment and, in order to maintain the movement, with the movement, to the forefoot imprint area A, to here, with the lift of the forefoot, the magnitude of the resulting F R by muscle power to maintain, increase or decrease, which corresponds to a constant speed, increased speed or a reduced speed v.

Die Erfassung des dynamischen Verlaufs der resultierenden FR, hinsichtlich Kraftstärke und seiner zeitlichen Dauer, vom Aufsetzen des Fußes mit dem Hacken bis zum Abheben des Vorderfußes mit der Fußspitze, oder vom Aufsetzen des Vorderfußes bis zum Abheben des Vorderfußes mit der Fußspitze, erfolgt über: und/oder konstante Messstrecken, aktuelle Messstrecken, konstante Druckflächen, aktuelle Druckflächen, Sensorketten, Druckflächenketten und/oder einem hydraulischen Gestänge 52c (s. 1 u. 3). The detection of the dynamic behavior of the resulting F R , in terms of strength and its duration, from placing the foot with the hoes to lifting the forefoot with the toe, or from putting on the forefoot to lifting the forefoot with the toe, via: and / or constant measuring sections, current measuring sections, constant pressure surfaces, current pressure surfaces, sensor chains, pressure surface chains and / or a hydraulic linkage 52c (S. 1 u. 3 ).

Zur Findung und Messung einer aktuellen Messstrecke s und Abroll-Zeit t dienen hauptsächlich das Hackenaufsetz-Signal, das Hackenabhebe-Signal, das Vorderfußaufsetz-Signal und das Vorderfußabhebe-Signal, mit den von den Sensoren erzeugten steigenden und fallenden Schalt-Flanken. To find and measure a current measurement distance s and roll-off time t are mainly the Hackenaufset signal, the Hackenabhebe signal, the Vorderfußaufsetz signal and Vorderfußabhebe signal, with the generated by the sensors rising and falling switching edges.

Beim Laufen mit dem ganzen Fuß 10 ergibt sich eine aktuelle Messstrecke, z.B. von der Sensor-Aufsetz-Position am Hacken bis zur Sensor-Abhebe-Position am Vorderfuß, wobei die Abrollzeit t, vom Zeitpunkt des Abhebens des Hacken bis zum Zeitpunkt des Abheben des Vorderfußes gemessen wird (mit der Bewegung). When running with the whole foot 10 results in a current measuring distance, for example, from the sensor placement position on the heel up to the sensor lifting position on the forefoot, wherein the rolling time t, from the time of lifting the heel up to the time of lifting the forefoot is measured (with the movement ).

Beim Laufen auf den Vorderfüßen dient z.B. eine Sensorkette oder Druckflächenkette, die am frühsten Aufsetzpunkt des Vorderfußes beginnt und an der Fußspitze endet, zur Ermittlung einer aktuellen Messstrecke über die der Vorderfuß abrollt. When running on the forefoot, for example, a sensor chain or pressure surface chain, which begins at the earliest attachment point of the forefoot and ends at the toe, is used to determine a current measurement distance over which the forefoot rolls.

Die Sensoren, beispielsweise Schalter und dergleichen, einer Sensorkette oder einer Druckflächenkette liefern die Länge der aktuellen Messstrecke s vom frühsten Aufsetzpunkt des Vorderfußes bis zum spätesten Abhebepunkt des Vorderfußes und die dafür benötigte Zeit t. Hiermit ist auch die Ermittlung einer aktuellen Messstrecken-Länge s, von einem späteren Aufsetzpunkt des Vorderfußes bis zu einem früheren Abhebepunkt des Vorderfußes gegeben. Mit der Aktivierung/Inaktivierung der Sensoren werden die Positionen der Sensoren, die z.B. im Speicher eines Mikrokontrollers liegen, erkannt und die aktuelle Messstrecken-Länge s ermittelt. Gleichzeitig wird zur Messung der Zeit t, die zum Zurücklegen der aktuellen Messstrecken-Länge s benötigt wird, eine Uhr (Timer) geschaltet. The sensors, such as switches and the like, a sensor chain or print area chain provide the length of the current measurement distance s from the earliest touchdown point of the forefoot to the latest lifting point of the forefoot and the time t required for it. This is also the determination of a current measuring track length s, given by a later touchdown point of the forefoot to an earlier lifting point of the forefoot. With the activation / deactivation of the sensors, the positions of the sensors, e.g. lie in the memory of a microcontroller, detected and the current measuring distance length s determined. At the same time, a clock (timer) is switched to measure the time t, which is needed to travel the current measuring distance length s.

Zur Ermittlung und Berechnung der gesuchten Parameter werden die Signale einem Mikrokontroller zugeführt, der die notwendigen Verknüpfungen durchführt und anschließend die Resultate z.B. über ein Sender-Empfänger-System, z.B. mit Hilfe eines Displays mit integrierter Eingabetastatur am Handgelenk, zur Anzeige bringt. Es besteht auch die Möglichkeit, dem Läufer die Resultate über ein akustisches System mitzuteilen. (Kopfhörer, Flachlautsprecher im Gürtel). Möglich sind z.B. unterschiedliche akustische Signale für bestimmte positive oder negative Steigungswinkel φ und/oder für jeden gelaufenen Kilometer. In order to determine and calculate the sought-after parameters, the signals are fed to a microcontroller, which performs the necessary operations and then displays the results, e.g. via a transceiver system, e.g. using a display with integrated keypad on the wrist, brings to the display. It is also possible to tell the runner the results via an acoustic system. (Headphones, flat speaker in the belt). Possible are e.g. different acoustic signals for certain positive or negative pitch angle φ and / or for each kilometer run.

Außerdem können die im Werte-Speicher des Mikrocontrollers liegenden Resultate einem PC zugeführt und über eine graphische Benutzeroberfläche ausgewertet und analysiert werden. In addition, the results stored in the value memory of the microcontroller can be fed to a PC and evaluated via a graphical user interface and analyzed.

Zur Erfassung/Aufnahme des dynamischen Verlaufs der resultierenden FR, dient z.B. ein hydraulisches Gestänge 52 als ˝Einleg-Fußsohle˝ oder in den Schuh integriert, welches die Kraftwirkung optimal an eine Messzelle 54 weiterleitet. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines solchen hydraulischen Gestänges 52 mit einer Sensorfläche 52a am Hacken des Fußes 10 und einer Sensorfläche 52b am Vorderfuß, wobei die Sensorflächen 52a, 52b mit einer hydraulischen Verbindung 52c verbunden sind. In der Verbindung 52c sind Messzellen 54 angeordnet (zweckmäßigerweise im Bereich der Fußhöhle zum Schutz der Messzellen 54), die mit einer Auswerteeinheit verbunden sind (durch Drähte angedeutet). To capture / record the dynamic course of the resulting F R , serves as a hydraulic linkage 52 as "insole sole" or integrated into the shoe, which optimally transfers the force to a measuring cell 54 forwards. 3 shows an embodiment of such a hydraulic linkage 52 with a sensor surface 52a at the heel of the foot 10 and a sensor surface 52b on the forefoot, with the sensor surfaces 52a . 52b with a hydraulic connection 52c are connected. In the connection 52c are measuring cells 54 arranged (expediently in the area of the foot cavity to protect the measuring cells 54 ), which are connected to an evaluation unit (indicated by wires).

Das hydraulische Gestänge 52 besteht z.B. aus Kunststoff, Gummi oder Silikon und/oder Mischungen und Variationen mit Zusätzen und ist mit einer Flüssigkeit kleiner Kompressibilität wie z.B. Wasser, Gel, Öl, Glyzerin oder ähnlichem, als Kraftübertragungsmedium gefüllt. Die Messzellen 54 sind in der Einlegfußsohle im Bereich der Fußhöhle platziert, um sie nicht mit Belastungen wie Stoß, Druck, Torsion etc. zu beanspruchen. Die Druckmesszellen sind über Anschlussdrähte mit dem Mikrocontroller elektrisch verbunden. The hydraulic linkage 52 For example, consists of plastic, rubber or silicone and / or mixtures and variations with additives and is filled with a liquid small compressibility such as water, gel, oil, glycerol or the like, as a power transmission medium. The measuring cells 54 are placed in the foot sole in the area of the foot cavity so as not to stress them with loads such as impact, pressure, torsion, etc. The pressure cells are electrically connected via connecting wires to the microcontroller.

Der Mikrocontroller und der Sender können z.B. an den Schuh geklemmt, geklebt, in eine Einleg-Folie integriert oder in einer kleinen Manschette oberhalb des Knöchels fixiert sein. Die Folie kann in den Schuh integriert sein oder als Einleg-Folie ausgebildet sein. Die „Einleg-Fußsohle˝ ist zweckmäßigerweise so konstruiert, dass die Fußabdruckskraft-Druckamplitude und die Hackenaufsetz-Druckamplitude optimal an die Druckmesszellen 54 weitergeleitet werden, so dass beim Laufen keinerlei Beeinträchtigungen auftreten, sondern Wohlbehagen. For example, the microcontroller and the transmitter may be clamped to the shoe, glued, integrated into an insert film, or fixed in a small sleeve above the ankle. The film may be integrated in the shoe or be designed as Einleg film. The "insole sole" is conveniently designed so that the footprint pressure amplitude and the heel pressure amplitude are optimally matched to the pressure cells 54 be forwarded, so that when running no interference, but well-being.

Das hydraulische Gestänge 52 arbeitet nach dem z.B. aus Flüssigkeitsbremsen in Kraftfahrzeugen oder hydraulische Pressen bekannten Prinzip:
Wirkt auf die Kraft-Aufnahme-Fläche A1 die resultierende Kraft FR(F1), so überträgt sich die Kraft auf die Drucksensor-Fläche A2 der Messzelle 54 und wandelt die resultierende Kraft FR in eine elektrische Signalamplitude.
The hydraulic linkage 52 works according to the principle known eg from fluid brakes in motor vehicles or hydraulic presses:
Acts on the force-receiving surface A 1, the resulting force F R (F 1 ), the force is transmitted to the pressure sensor surface A2 of the measuring cell 54 and converts the resultant force F R into an electrical signal amplitude.

Analog zur hydraulischen Presse verhalten sich die Kräfte wie die entsprechenden Flächen. Es gilt: F1/F2 = A1/A2 Similar to the hydraulic press, the forces behave like the corresponding surfaces. The following applies: F 1 / F 2 = A 1 / A 2

Eine weitere Möglichkeit zur Ermittlung der Geschwindigkeit, der positiven oder negativen Beschleunigung sowie der positiven oder negativen Steigung einer Wegstrecke ergibt sich durch die Erkennung typischer Charakteristika des Kraftverlaufes als Funktion der Zeit, insbesondere aus der Aufnahme des Fuß-Druckbildes. Another way to determine the speed, the positive or negative acceleration and the positive or negative slope of a path results from the recognition of typical characteristics of the force curve as a function of time, in particular from the recording of the foot print image.

Aufnahmen typischer Fuß-Druckbilder von Gehenden oder Laufenden beim Beschleunigen, Abbremsen oder beim Hinauf- oder Hinablaufen einer schiefen Ebene, mit dem ganzen Fuß oder auf dem Vorderfuß, liegen im Speicher eines Mikrocontrollers und dienen einer aktuellen Aufnahme-Messung als Schablonen oder Referenz, zum Vergleich. Recordings of walking or walking footprints when accelerating, decelerating, or when walking up or down an inclined plane, with the whole foot or on the forefoot, are stored in the memory of a microcontroller and serve as a current recording measurement as templates or reference, for Comparison.

Somit ist z.B. eine Unterscheidung zwischen einer Beschleunigung in der horizontale Ebene und dem Hinauflaufen oder Hinablaufen einer schiefen Ebene, durch einen unterschiedlichen Verlauf des Kraft-Zeit-Signals oder unterschiedlichen Fuß-Druckbildes, gegeben. Thus, for example, a distinction between an acceleration in the horizontal plane and the rise or fall of an inclined plane, given by a different course of the force-time signal or different foot print image.

So wird beim Hinablaufen einer schiefen Ebene der Fuß stärker (verglichen mit dem Vorderfuß) mit dem Hacken aufgesetzt als beim Laufen in der Horizontalen oder beim Hinauflaufen. Beim Hinauflaufen einer schiefen Ebene wird eher der Vorderfuß mehr belastet als der Hacken. Aus der Änderung der jeweiligen Belastung von Hacken und Vorderfuß und im Vergleich mit der „neutralen“ Druckverteilung bei Bewegung in der horizontalen Ebene kann erkannt werden, ob der Läufer sich horizontal bewegt oder auf einer Steigung oder einem Gefälle. So when walking down an inclined plane, the foot is placed more heavily (compared to the forefoot) with the heel as when running in the horizontal or when running up. When walking up an inclined plane, the forefoot is more stressed than the heel. From the change in the load on the heel and forefoot and in comparison with the "neutral" pressure distribution when moving in the horizontal plane, it is possible to detect whether the runner moves horizontally or on a slope or a slope.

Die Größe der Parameter, wie Geschwindigkeit, Geschwindigkeitserhöhung oder Geschwindigkeitsminderung, positive oder negative Beschleunigung, sowie positiver oder negativer Steigungswinkel der Wegstrecke, lassen sich aus der Messung des Verlaufs oder Teilverlaufs des Kraft-Zeit-Signals, bezüglich seiner Kraftgröße und seiner zeitlichen Dauer berechnen. Mit Impuls oder Kraftstoß ergibt sich ∆p = m·∆v = F·t The size of the parameters, such as speed, speed increase or deceleration, positive or negative acceleration, as well as positive or negative slope angle of the distance can be calculated from the measurement of the course or partial course of the force-time signal, with respect to its force magnitude and its duration. With impulse or force impulse results Δp = m · Δv = F · t

Die Berechnungen erfolgen mit Hilfe des D’Alembertschen Prinzips, wonach sich mit der Messung der Kraftgröße des Betrages der resultierenden |FR| und der mathematischen Verknüpfung mit dem Betrag der Gewichtskraft |Fg|, der Betrag der Beschleunigungskraft |Fa| ergibt. The calculations are made using the D'Alembertian principle, according to which the measurement of the force magnitude of the magnitude of the resulting | F R | and the mathematical conjunction with the magnitude of the weight | F g |, the magnitude of the acceleration force | F a | results.

Im Folgenden sind einige Zahlenbeispiele angegeben. Die Werte sind zur Veranschaulichung gedacht und sollen lediglich als Anhaltspunkte dienen. Die Werte können selbstverständlich je nach Läufer stark variieren. The following are some numerical examples. The values are for illustrative purposes and are intended as a guide only. Of course, the values can vary greatly depending on the runner.

Eine Berechnung der Beschleunigungskraft Fa kann aus dem Kosinussatz abgeleitet werden. Mit gemessener resultierender Kraft |FR_arithm| = 1474,62 N, bei gegebener Gewichtskraft Fg = 800 N, gegebenem Steigungswinkel φ = 18,72° und β = 90° – φ ergibt sich β = 71,28°, und einer Geschwindigkeit vs/t = 7 km/h. Aus dem Kosinussatz der Trigonometrie mit A calculation of the acceleration force F a can be derived from the cosine theorem. With measured resulting force | F R_arithm | = 1474.62 N, given a gravitational force F g = 800 N, a given pitch angle φ = 18.72 ° and β = 90 ° - φ results in β = 71.28 °, and a velocity v s / t = 7 km / H. From the cosine theorem of trigonometry with

Figure 00190001
Figure 00190001

Figure 00200001
Figure 00200001

Die negative Lösung für x2 wird nicht betrachtet. The negative solution for x 2 is not considered.

Die Berechnung der aktuellen Leistung P mit jedem Schritt ergibt sich aus dem Produkt der wirkenden Kraft F, die einen Körper auf die Geschwindigkeit vs/t bringt und der Geschwindigkeit vs/t, die durch das Wirken der Kraft F hervorgerufen wurde: P = F·vs/t The calculation of the actual power P with each step results from the product of the acting force F, which brings a body to the speed v s / t and the speed v s / t , which was caused by the action of the force F: P = F · v s / t

Bei gegebener Geschwindigkeit vs/t verhalten sich die Leistungen P wie die Kräfte F. Die Leistung P ist der Kraft F proportional zugeordnet. For a given speed v s / t , the powers P behave like the forces F. The power P is proportional to the force F.

Mit Anordnung der berechneten und gemessenen Kräfte F in einem Kräfte-Dreieck und Multiplikation der Kräfte F mit einer aus diesen Kräften erzeugten aktuellen Geschwindigkeit vs/t, ergibt das Produkt F·v = P ein Leistungsdreieck mit den jeweiligen zugehörigen Leistungen: Beschleunigungskraft-Leistung (horizontale Ebene) Pah = |Fah|·vs/t Beschleunigungskraft-Leistung (schiefe Ebene) Pas = |Fas|·vs/t Resultierende Kraft-Leistung (horizontale Ebene) PRh = |FR_berech|·vs/t Resultierende Kraft-Leistung (schiefe Ebene) PRs = |FR_arithm|·vs/t Gewichtskraft-Leistung PFg = |Fg|·vs/t By arranging the calculated and measured forces F in a force triangle and multiplying the forces F by a current speed v s / t generated from these forces, the product F · v = P yields a power triangle with the respective associated powers: Accelerator power (horizontal plane) P ah = | F ah | · v s / t Acceleration force performance (inclined plane) P as = | F as | · v s / t Resulting force-power (horizontal plane) P Rh = | F R_berech | · v s / t Resulting force power (inclined plane) P Rs = | F R_arithm | * v s / t Weight Power Output P Fg = | F g | · v s / t

Zur Berechnung der Beschleunigungs-Leistung Pah in der horizontalen Ebene, wird die wirkende Kraft Fah aus dem Kraftstoß und die Geschwindigkeit vs/t aus der Weg/Zeit-Messung berechnet.

Figure 00210001
To calculate the acceleration power P ah in the horizontal plane, the acting force F ah is calculated from the momentum and the speed v s / t is calculated from the distance / time measurement.
Figure 00210001

Zur Berechnung der Beschleunigungs-Leistung Pas in der schiefen Ebene, wird die wirkende Kraft Fas aus dem Kosinussatz mit der gemessenen Resultierenden |FR_arithm| berechnet. Die Geschwindigkeit vs/t wird aus der Weg/Zeit-Messung berechnet. Pas = Fas·vs/t mit Fas aus Kosinussatz, |FR_arithm|; vs/t = s / t To calculate the acceleration power P as in the inclined plane, the acting force F as from the cosine set with the measured resultant | F R_arithm | calculated. The velocity v s / t is calculated from the distance / time measurement. P as = F as · v s / t with F as from cosine set, | F R_arithm |; v s / t = s / t

Die Berechnung der Resultierenden-Leistung PRh in der horizontalen Ebene ergibt sich aus dem Produkt der berechneten wirkenden Kraft |FR_berech| und der Geschwindigkeit vs/t, die aus der Weg-Zeit-Messung berechnet wurde. PRh = FR_berech·vs/t The calculation of the resultant power P Rh in the horizontal plane results from the product of the calculated acting force | F R_berech | and the velocity v s / t calculated from the path-time measurement. P Rh = F R_berech * v s / t

Die Berechnung der Resultierenden-Leistung PRs in der schiefen Ebene ergibt sich aus dem Produkt der gemessenen wirkenden Kraft |FR_arithm| und der Geschwindigkeit vs/t, die aus der Weg/Zeit-Messung berechnet wurde. PRs= FR_arithm·vs/t The calculation of the resultant power P Rs in the inclined plane results from the product of the measured acting force | F R_arithm | and the speed v s / t calculated from the distance-time measurement. P Rs = F R_arithm * v s / t

Die Berechnung der Gewichtskraft-Leistung PFg ergibt sich aus dem Produkt der konstanten Gewichtskraft Fg und der aktuellen Geschwindigkeit vs/t, die aus der Weg/Zeit-Messung berechnet wurde. PFg = Fg·vs/t mit Fg = m·g und vs/t = s / t The calculation of the weight force power P Fg results from the product of the constant weight force F g and the current speed v s / t , which was calculated from the distance / time measurement. P Fg = F g * v s / t with F g = m * g and v s / t = s / t

Die Gewichtskraft-Leistung PFg gilt in der horizontalen Ebene und in der schiefen Ebene und ist proportional der aktuellen Geschwindigkeit vs/t. The weight force power P Fg applies in the horizontal plane and in the inclined plane and is proportional to the current speed v s / t .

Eine mittlere Gesamtleistung Pges ergibt sich durch Summation der jeweiligen einzelnen berechneten Schritt-Leistungen dividiert durch die Anzahl der berechneten Leistungen. A mean total power P ges is obtained by summing the respective individual calculated step powers divided by the number of calculated services.

Figure 00220001
Figure 00220001

Die einzelnen Leistungen können auch in Analogie zur Wechselstromtechnik betrachtet werden (elektrische Maschine). Hierbei entsprechen dann die Beschleunigungkraft-Leistung Pa der Wirkleistung P, die resultierende Kraft-Leistung PR der Scheinleistung S und die Gewichtskraft-Leistung PFg der Blindleistung Q. The individual services can also be considered in analogy to AC technology (electric machine). Here, the acceleration force power P a then corresponds to the active power P, the resulting power power P R of the apparent power S and the weight force power P Fg of the reactive power Q.

Die Beinmuskeln entsprechen hierbei einem Generator und die Körpermasse den Verbraucher. Die Gewichtskraft-Leistung PFg entspricht somit der ausgetauschten Leistung zwischen Muskelkraft und der zu beschleunigenden Körpermasse. The leg muscles correspond to a generator and the body mass to the consumer. The weight force power P Fg thus corresponds to the exchanged power between muscle power and the body mass to be accelerated.

In der horizontalen Ebene gilt somit:

Figure 00230001
In the horizontal plane the following applies:
Figure 00230001

Der Leistungsfaktor λ, ist als Funktion vom Steigungswinkel φ und dem Verhältnis von Wirkleistung P = Pa zur Scheinleistung S = PR gegeben. The power factor λ, is given as a function of the pitch angle φ and the ratio of active power P = P a to the apparent power S = P R.

Ein positiver Steigungswinkel (+φ) würde einer induktiven Belastung entsprechen und ein negativer Steigungswinkel (–φ) einer kapazitiven Belastung. A positive pitch angle (+ φ) would correspond to an inductive load and a negative pitch angle (-φ) to a capacitive load.

Die verschiedenen Messverfahren bzw. Berechnungsverfahren können alternativ oder in beliebiger Kombination eingesetzt werden, wobei dieselben, mit verschiedenen Verfahren gewonnenen Größen einerseits zur Plausibilitätsbetrachtung eingesetzt werden können (Ausreißer-Werte können ignoriert werden) und/oder zur Mittelwertbildung, um etwaige Messfehler zu reduzieren. The different measuring methods or calculation methods can be used alternatively or in any desired combination, wherein the same variables obtained with different methods can be used on the one hand for plausibility analysis (outlier values can be ignored) and / or for averaging in order to reduce any measurement errors.

In der horizontalen Ebene ist jeder Geschwindigkeit v der Betrag einer bestimmten resultierenden Kraft |FR| zugeordnet, wobei die Sätze von Newton und Pythagoras gelten In the horizontal plane, each velocity v is the magnitude of a given resultant force | F R | assigned, the sentences of Newton and Pythagoras apply

In der schiefen Ebene ist jedem Betrag einer bestimmten resultierenden Kraft |FR| ein Winkel β zugeordnet. Weiterhin gilt das D`Alambert`sche Prinzip und der Kosinussatz. (siehe 2) In the inclined plane, every amount of a given resultant force | F R | an angle β assigned. Furthermore, the D`Alambert`sche principle and the Kosinussatz applies. (please refer 2 )

Ein Läufer bewegt sich in der horizontalen Ebene und benötigt zum Zurücklegen seiner konstanten Messstrecke am Fuß s = 30 cm = 0,3m die gemessene Abrollzeit t1 = 0,216 s, das heißt, seine aktuelle Geschwindigkeit ist vs/t1 = s/t1 mit vs/t1 = 0,3m/0,216 s = 1,3889 m/s = 5 km/h. A runner moves in the horizontal plane and needs to travel its constant measuring distance at the foot s = 30 cm = 0.3m the measured rolling time t 1 = 0.216 s, that is, its current speed is v s / t1 = s / t 1 with v s / t1 = 0.3 m / 0.216 s = 1.3889 m / s = 5 km / h.

Gleichzeitig wird in der gemessenen Zeit t1 = 0,216 s der Kraftamplitudenverlauf der resultierenden Kraft FR1 aufgenommen und der arithmetische Mittelwert gebildet, der somit dem Betrag der resultierenden Kraft |FR| während der Zeit t entspricht. At the same time, in the measured time t 1 = 0.216 s, the force amplitude curve of the resulting force F R1 is recorded and the arithmetic mean value is formed, which thus corresponds to the magnitude of the resulting force | F R | during the time t corresponds.

|FR1| = 951,132 N gemessen, arithmetischer Mittelwert. | F R1 | = 951.132 N measured, arithmetic mean.

Der Betrag der Beschleunigungskraft |Fa| ergibt sich aus dem Pythagoras.

Figure 00240001
The amount of acceleration force | F a | arises from the Pythagoras.
Figure 00240001

Das Produkt des konstanten Betrag der beschleunigenden Kraft |Fa1| und seiner Dauer t1 ergibt im Verhältnis zur Körpermasse m die aktuelle Geschwindigkeit vDruck1. VFt1 = Fa1·t1/m VFt1 = 514,44 N·0,216 s/80 kg = 1,389 m/s = 5 km/h The product of the constant amount of accelerating force | F a1 | and its duration t 1 results in relation to the body mass m, the current speed v Druck1 . V Ft1 = F a1 · t 1 / m V Ft1 = 514.44 N · 0.216 s / 80 kg = 1.389 m / s = 5 km / h

Aussage: vs/t1 = VFt1 d.h. der Läufer läuft in der horizontalen Ebene! Statement: v s / t1 = V Ft1 ie the rotor runs in the horizontal plane!

Die nächste gemessene Abrollzeit sei t2 = 0,154 s und ergibt mit der konstanten Wegstrecke s = 0,3 m die zu findende aktuelle Geschwindigkeit v2 = s/t2 vs/t2 = 0,3m/0,154 s = 1,948 m/s = 7 km/h The next measured roll-off time is t 2 = 0.154 s and with the constant distance s = 0.3 m results in the actual velocity v 2 = s / t 2 to be found v s / t 2 = 0.3 m / 0.154 s = 1.948 m / s = 7 km / h

Die Geschwindigkeitserhöhung beträgt ∆v2-1 ∆v2-1 = vs/t2 – vs/t1 = 7 km/h – 5 km/h = 2 km/h The speed increase is Δv 2-1 Δv 2-1 = v s / t 2 - v s / t 1 = 7 km / h - 5 km / h = 2 km / h

Gleichzeitig wird in der gemessenen Zeit t = 0,154 s der Kraftamplitudenverlauf der resultierenden Kraft FR2 aufgenommen und der arithmetische Mittelwert gebildet, der somit dem Betrag der resultierenden Kraft |FR| während der Zeit t entspricht. At the same time, in the measured time t = 0.154 s, the force amplitude curve of the resulting force F R2 is recorded and the arithmetic mean value is formed, which thus corresponds to the magnitude of the resulting force | F R | during the time t corresponds.

|FR2| = 1288,527 N gemessen, berechnet arithmetischer Mittelwert. | F R2 | = 1288.527 N, calculated arithmetic mean.

Der Betrag der Beschleunigungskraft |Fa2| ergibt sich aus dem Pythagoras.

Figure 00250001
The amount of acceleration force | F a2 | arises from the Pythagoras.
Figure 00250001

Das Produkt des konstanten Betrag der beschleunigenden Kraft |Fa2| und seiner Dauer t2 ergibt im Verhältnis zur Körpermasse m die aktuelle Geschwindigkeit v2. VFt2 = |Fa2|·t2/m VFt2 = 1010,101 N·0,154 s/80 kg = 1,944 m/s = 7 km/h The product of the constant amount of accelerating force | F a2 | and its duration t 2 gives in relation to the body mass m the current speed v 2 . V Ft2 = | F a2 | · t 2 / m V Ft2 = 1010.10 N · 0.154 s / 80 kg = 1.944 m / s = 7 km / h

Die Ermittlung der aktuellen Geschwindigkeiten v1 und v2 aus der Weg-Zeit-Messung und der Kraft-Zeit-Messung ergeben die Werte:
(vs/t1 = 5 km/h, VFt2 = 7 km/h) und ergeben die Aussage, dass der Läufer in der horizontalen Ebene läuft und seine Geschwindigkeit um ∆v = 2 km/h erhöht.
The determination of the current velocities v 1 and v 2 from the distance-time measurement and the force-time measurement yield the values:
(v s / t1 = 5 km / h, V Ft2 = 7 km / h) and give the statement that the runner runs in the horizontal plane and increases its speed by Δv = 2 km / h.

Die Geschwindigkeitsänderung und die Beschleunigung können auch aus den Differenzen berechnet werden. Die Geschwindigkeitsdifferenz ∆v = vs/t2 – vs/t1 ergibt ∆v = 1,944 m/s – 1,389 m/s = 0,555 m/s und damit ∆v = 2 km/h, d.h. Geschwindigkeitsänderung um v = 2 km/h The speed change and the acceleration can also be calculated from the differences. The speed difference Δv = v s / t 2 -v s / t 1 gives Δv = 1.944 m / s - 1.389 m / s = 0.555 m / s and thus Δv = 2 km / h, ie speed change by v = 2 km / h. H

Die Abrollzeitdifferenz beträgt ∆t = t1 – t2 mit ∆t = 0,216 s – 0,154 s = 0,062 s The roll-off time difference is Δt = t 1 -t 2 with Δt = 0.216 s-0.154 s = 0.062 s

Die Beschleunigung ergibt sich damit aus a1-2 = ∆v/∆t mit a1-2 = 0,56 m/s/0,062 s = 8,96 m/s2 The acceleration results from a 1-2 = Δv / Δt with a 1-2 = 0,56 m / s / 0,062 s = 8,96 m / s2

Der Betrag der Beschleunigungskraft |Fa| ergibt sich aus |Fa| = m·a1-2 mit der Körpermasse m = 80 kg ergibt sich |Fad| = 80 kg·8,96 m/s2 = 716,845 N. The amount of acceleration force | F a | results from | F a | = m · a 1-2 with the body mass m = 80 kg results | F ad | = 80 kg · 8,96 m / s2 = 716,845 N.

Das Produkt des ermittelten konstanten Betrages der beschleunigenden Kraft |Fad| und der Abrollzeitdifferenz ∆t ergibt im Verhältnis zur Körpermasse m die aktuelle Geschwindigkeitsänderung ∆v. ∆v = |Fad|·∆t/m mit ∆v = 716,845 N·0,062 s/80 kg = 0,555 m/s = 2 km/h The product of the determined constant amount of accelerating force | F ad | and the roll-off time difference .DELTA.t results in relation to the body mass m, the current speed change .DELTA.v. Δv = | F ad | · Δt / m with Δv = 716.845 N · 0.062 s / 80 kg = 0.555 m / s = 2 km / h

In der schiefen Ebene ergibt sich mit einer gemessenen Abrollzeit t1 = 0,216 s und mit der konstanten Wegstrecke s = 0,3 m die zu findende aktuelle Geschwindigkeit v1 = s/t1 = 0,3m/0,216 s = 1,389 m/s zu v1 = 5 km/h. In the inclined plane results with a measured roll-off time t 1 = 0.216 s and with the constant distance s = 0.3 m, the actual speed to be found v 1 = s / t 1 = 0.3m / 0.216 s = 1.389 m / s to v 1 = 5 km / h.

Gleichzeitig wird in der gemessenen Zeit t1 = 0,216 s der Kraftamplitudenverlauf der resultierenden Kraft FR aufgenommen und der arithmetische Mittelwert gebildet, der somit dem Betrag der resultierenden Kraft |FR| entspricht mit |FR1| = 951,132 N als gemessener, arithmetischer Mittelwert. At the same time, in the measured time t 1 = 0.216 s, the force amplitude curve of the resulting force F R is recorded and the arithmetic mean value is formed, which thus corresponds to the magnitude of the resulting force | F R | corresponds to | F R1 | = 951.132 N as measured, arithmetic mean.

Der Betrag der Beschleunigungskraft |Fa1| ergibt sich aus dem Satz von Pythagoras.

Figure 00270001
The amount of acceleration force | F a1 | arises from the theorem of Pythagoras.
Figure 00270001

Das Produkt des konstanten Betrages der beschleunigenden Kraft |Fa1| und seiner Dauer t1 ergibt im Verhältnis zur Körpermasse m die aktuelle Geschwindigkeit v1. mit V1 = |Fa1|·t/m zu V1 = 514,44 N·0,216 s/80 kg = 1,389 m/s = 5 km/h The product of the constant amount of accelerating force | F a1 | and its duration t 1 gives in relation to the body mass m the current speed v 1 . with V 1 = | F a1 | · t / m to V 1 = 514.44 N · 0.216 s / 80 kg = 1.389 m / s = 5 km / h

Die Ermittlung der aktuellen Geschwindigkeiten v aus der Weg-Zeit-Messung und der Kraft-Zeit-Messung ergeben dieselben Werte (v = 5 km/h) und machen die Aussage: der Läufer läuft in der horizontalen Ebene! The determination of the current velocities v from the distance-time measurement and the force-time measurement result in the same values (v = 5 km / h) and make the statement: the rotor runs in the horizontal plane!

Die nächste gemessene Abrollzeit t2 sei auch: t2 = 0,216 s ergibt mit der konstanten Wegstrecke s = 0,3 m die zu findende aktuelle Geschwindigkeit v2 = s/t2 = 0,3m/0,216s = 1,389 m/s zu v2 = 5 km/h The next measured rolling time t 2 is also: t 2 = 0.216 s with the constant distance s = 0.3 m gives the actual speed v 2 = s / t 2 = 0.3 m / 0.216 s = 1.389 m / s to be found v 2 = 5 km / h

Gleichzeitig wird in der gemessenen Zeit t2 = 0,216 s der Kraftamplitudenverlauf der resultierenden Kraft FR aufgenommen und der arithmetische Mittelwert gebildet, der somit dem Betrag der resultierenden Kraft |FR| entspricht mit |FR2| = 1080,259 N als gemessener, arithmetischer Mittelwert. At the same time, in the measured time t 2 = 0.216 s, the force amplitude curve of the resulting force F R is recorded and the arithmetic mean value is calculated, which thus corresponds to the magnitude of the resulting force | F R | corresponds to | F R2 | = 1080.259 N as measured arithmetic mean.

Eine Zeit-Differenzenbildung mit ∆td = ∆t2 – ∆t1 = 0,216s – 0,216 s = 0 s und ∆vd = ∆v2 – ∆v1 = 1,389 s – 1,389 s = 0 s liefert die Aussage: Es liegt keine Geschwindigkeitserhöhung, Beschleunigung vor. A time difference formation with Δt d = Δt 2 - Δt 1 = 0.216s - 0.216 s = 0 s and Δv d = Δv 2 - Δv 1 = 1.389 s - 1.389 s = 0 s provides the statement: There is no speed increase, acceleration.

Mit dem Berechnungsmodus – horizontale Ebene ergibt sich die Beschleunigungskraft |Fa| aus dem Satz des Pythagoras. The calculation mode - horizontal plane results in the acceleration force | F a | from the sentence of Pythagoras.

Figure 00280001
Figure 00280001

Das Produkt des konstanten Betrag der beschleunigenden Kraft |Fa| und seiner Dauer t2 ergibt im Verhältnis zur Körpermasse m die aktuelle Geschwindigkeit v2 mit V2 = |Fa2|·t2/m und V2 = 725,919 N·0,216 s/80 kg = 1,95 m/s = 7,055 km/h. Weil die Abrollzeitdifferenz ∆t = t1 – t2 = 0 ist und es somit keine Geschwindigkeitsänderung ∆v = 0 und keine Beschleunigung a = 0. gibt, – ist das ermittelte Ergebnis
v2 = 7,05 km/h oder
∆v = 7,05 km/h – 5 km/h = 2,05 km/h, was erkennbar falsch ist. Hiermit wird erkannt, dass der Läufer sich auf der schiefen Ebene bewegt. Aufgrund seiner Abrollzeit t = 0,216 s läuft der Läufer mit der Geschwindigkeit v = 5 km/h.
The product of the constant amount of accelerating force | F a | and its duration t 2 , in relation to the body mass m, gives the current speed v 2 with V 2 = | F a2 | · t 2 / m and V 2 = 725.919 N · 0.216 s / 80 kg = 1.95 m / s = 7.055 km / h. Because the roll-off time difference Δt = t1 - t2 = 0 and there is thus no speed change Δv = 0 and no acceleration a = 0, - is the result determined
v 2 = 7.05 km / h or
Δv = 7.05 km / h - 5 km / h = 2.05 km / h, which is clearly wrong. It is recognized that the runner moves on the inclined plane. Due to its rolling time t = 0.216 s, the runner runs at the speed v = 5 km / h.

Gesucht wird nun der positive oder negative Steigungswinkel φ, wozu der Berechnungsmodus – schiefe Ebene → Kosinussatz herangezogen wird. We are now looking for the positive or negative pitch angle φ, for which the calculation mode - inclined plane → cosine theorem is used.

Der Betrag seiner Beschleunigungskraft |Fa| beträgt weiterhin |Fa| = m·v/t = 80 kg·1,389 m/s/0,216 s = 514,44 N, weil v = const. = 5 km/h. The amount of its acceleration force | F a | is still | F a | = m · v / t = 80 kg · 1.389 m / s / 0.216 s = 514.44 N, because v = const. = 5 km / h.

Der Betrag der gemessenen resultierenden Kraft ist |FR2| = 1080,259 N, und die Gewichtskraft Fg beträgt: Fg = m·g = 80 kg·10 m/s2 = 800 N. The amount of the measured resultant force is | F R2 | = 1080.259 N, and the weight F g is: F g = m × g = 80 kg × 10 m / s 2 = 800 N.

Aus dem Kosinussatz:

Figure 00280002
ergibt sich ß mit
Figure 00280003
β = arccos(1080,2592 – 8002 N – 514,442/2·800 N·514,44) β = arccos (0,318); β = 1,247 (Bogenmaß); β = 71,45°
Der Steigungswinkel φ = 90° – β = 90° – 71,45° = 18,55°From the cosine phrase:
Figure 00280002
ß results with
Figure 00280003
β = arccos (1080.259 2 - 800 N 2 - 514.44 2/2 · 800 N · 514.44) β = arccos (0.318); β = 1.247 (radians); β = 71.45 °
The pitch angle φ = 90 ° - β = 90 ° - 71.45 ° = 18.55 °

Daraus folgt die Aussage: Der Läufer läuft mit der Geschwindigkeit v = 5 km/h eine schiefe Ebene mit dem Steigungswinkel φ = 18,55 ° hinauf. From this follows the statement: The runner runs with the speed v = 5 km / h an inclined plane with the pitch angle φ = 18.55 °.

Bei einer Geschwindigkeitserhöhung, d.h. Beschleunigen, in der schiefen Ebene ergibt sich folgendes. At a speed increase, i. Accelerate, in the inclined plane the following results.

Die gemessene Abrollzeit sei t1 = 0,216 s ergibt mit der konstanten Wegstrecke s = 0,3 m die zu findende aktuelle Geschwindigkeit vs/t1 = s/t1 = 0,3m/0,216 s = 1,389 m/s zu vs/t1 = 5 km/h. The measured Abrollzeit is t 1 = 0.216 s yields at the constant distance s = 0.3 m to place current speed v s / t 1 = s / t 1 = 0.3 m / s = 0.216 1.389 m / s to v s / t1 = 5 km / h.

Gleichzeitig wird in der gemessenen Zeit t1 = 0,216 s der Kraftamplitudenverlauf der resultierenden Kraft FR aufgenommen und der arithmetische Mittelwert gebildet, der somit dem Betrag der resultierenden Kraft |FR| entspricht. At the same time, in the measured time t 1 = 0.216 s, the force amplitude curve of the resulting force F R is recorded and the arithmetic mean value is formed, which thus corresponds to the magnitude of the resulting force | F R | equivalent.

Der Betrag der gemessenen Resultierenden ist |FR1| = 1080,259 N The amount of the measured resultant is | F R1 | = 1080,259 N

|FR1| = 1080,259 N gemessen, arithmetische Mittelwert | F R1 | = 1080,259 N measured, arithmetic mean

Aus der vorherigen Berechnung (In der schiefen Ebene) ergeben die gemessenen und ermittelten Werte: v1 = 5 km/h, |Fr1| = 1080,259 N die Aussage: der Läufer läuft mit der Geschwindigkeit v = 5 km/h eine schiefe Ebene mit dem Steigungswinkel φ = 18,55° hinauf. From the previous calculation (in the inclined plane) the measured and determined values give: v 1 = 5 km / h, | Fr 1 | = 1080,259 N the statement: the runner runs with the speed v = 5 km / h an inclined plane with the pitch angle φ = 18.55 °.

Die nächste gemessene Abrollzeit sei t2 = 0,154 s und ergibt mit der konstanten Wegstrecke s = 0,3 m die zu findende aktuelle Geschwindigkeit v2 = s/t2 mit vs/t2 = 0,3m/0,154 s = 1,944 m/s = 7 km/h. The next measured roll-off time is t 2 = 0.154 s and with the constant distance s = 0.3 m results in the current velocity v 2 = s / t 2 with v s / t 2 = 0.3 m / 0.154 s = 1.944 m / s = 7 km / h.

Die Berechnungen aus Differenzenbildung mit ∆t = ∆t1 – ∆t2 = 0,216 s – 0,154 s = 0,062 s ∆v = ∆v2 – ∆v1 = 1,944 m/s – 1,389 m/s = 0,555 m/s = 2 km/h ergibt die Aussage: Der Läufer erhöht seine Geschwindigkeit um 2 km/h The calculations from difference formation with Δt = Δt 1 - Δt 2 = 0.216 s - 0.154 s = 0.062 s Δv = Δv 2 - Δv 1 = 1.944 m / s - 1.389 m / s = 0.555 m / s = 2 km / h gives the statement: The runner increases his speed by 2 km / h

Um die Frage zu klären, ob der Läufer in der horizontalen oder in der schiefen Ebene läuft, wird folgende Betrachtung angestellt. To clarify the question of whether the runner runs in the horizontal or in the inclined plane, the following consideration is made.

Der Betrag der gemessenen und ermittelten Resultierenden |FR_arithm| = 1474,575 N. Um die Geschwindigkeit von v = 7 km/h zu laufen, benötigt der Läufer eine bestimmte Beschleunigungskraft Fa. Zur Berechnung der Beschleunigungskraft Fa dient der Impulssatz: Fa = v·m/t = 1,944 m/s·80 kg/0,154s = 1009,87 N The amount of the measured and determined resultant | F R_arithm | = 1474.575 N. In order to run at the speed of v = 7 km / h, the runner needs a certain acceleration force F a . To calculate the acceleration force F a , the pulse set is used: F a = v · m / t = 1.944 m / s · 80 kg / 0.154 s = 1009.87 N

In der horizontalen Ebene gilt der Pythagoras zur Ermittlung des Betrages der Resultierenden |FR|. In the horizontal plane, the Pythagoras is used to determine the amount of resultant | F R |.

Pythagoras ergibt

Figure 00300001
Pythagoras yields
Figure 00300001

Aussage: Der Vergleich der gemessenen Resultierenden |FR_arithm|= 1474,575 N mit der aus dem Pythagoras berechneten Resultierenden |FRberech| = 1288,347 N liefert: |FR_arithm| ≠ |FRberech|, die gemessene Resultierende ist nicht gleich der berechneten Resultierenden, d.h. Der Läufer läuft in der schiefen Ebene, woraus folgt, dass die Berechnung des Steigungswinkels φ aus dem Kosinussatz erfolgt. β = arccos(FR_arithm 2 – Fg 2 – Fa 2/2·Fg·Fa) β = arccos(1474,5752 – 8002 – 1009,872/2·800·1009,87) β = arccos(0,318) = 1,247(Bogenmaß) = 1,247·360°/2·3,1415 = 71,45° φ = 90° – β = 90° – 71,45° = 18,55° Statement: The comparison of the measured resultants | F R_arithm | = 1474,575 N with the resultant | F Rberech | calculated from the Pythagoras = 1288.347 N returns: | F R_arithm | ≠ | F Rberech |, the measured resultant is not equal to the calculated resultant, ie the rotor runs in the oblique plane, from which it follows that the calculation of the pitch angle φ is done from the cosine set. β = arc cos (F R_arithm 2 - F g 2 - F a 2/2 · F · g F a) β = arccos (1474.575 2-800 2-1009.87 2/2 · 800 · 1009.87) β = arccos (0.318) = 1.247 (radians) = 1.247 x 360 ° / 2 x 3.1415 = 71.45 ° φ = 90 ° - β = 90 ° - 71.45 ° = 18.55 °

Ergebnis: Der Läufer läuft weiterhin die schiefe Ebene mit dem Steigungswinkel φ = 18,55 ° hinauf, und seine Geschwindigkeit hat er dabei von v1 = 5 km/h auf v2 = 7 km/h erhöht. Result: The runner continues to climb the inclined plane with the pitch angle φ = 18.55 °, increasing his speed from v 1 = 5 km / h to v 2 = 7 km / h.

Es folgt die Betrachtung der Bewegung die schiefe Ebene hinab. Ein Läufer benötigt zum Zurücklegen seiner konstanten Messstrecke s am Fuß s = 30 cm = 0,3m die gemessene Abrollzeit t1 = 0,060 s. Mit v = s/t1 ergibt sich eine aktuelle Geschwindigkeit von: vs/t1 = 0,3 m/0,06 s = 5 m/s, d.h. vs/t1 = 18 km/h. It follows the consideration of the movement down the inclined plane. A runner requires the measured rolling time t 1 = 0.060 s to cover his constant measuring distance s at the foot s = 30 cm = 0.3 m. With v = s / t 1 an actual speed of: v s / t1 = 0.3 m / 0.06 s = 5 m / s, ie v s / t1 = 18 km / h.

Um in der horizontalen Ebene die Geschwindigkeit von vs/t1 = 18 km/h zu besitzen, wird eine Beschleunigungskraft Fa benötigt, die sich aus dem Impuls/Kraftstoß ergibt. |Fa| = m·v/t = 80 kg·5,00 m/s/0,060 s = 6666,67 N In order to have the velocity of v s / t1 = 18 km / h in the horizontal plane, an acceleration force F a resulting from the momentum / momentum is required. | F a | = m · v / t = 80 kg · 5.00 m / s / 0.060 s = 6666.67 N

Mit Anordnung der Kräfte nach dem D’Alembertschen Prinzip ergibt sich der Betrag der resultierenden Kraft |FR|, beim Laufen in der horizontalen Ebene, aus dem Pythagoras. By arranging the forces according to D'Alembert's principle, the amount of the resulting force | F R |, when running in the horizontal plane, results from the Pythagoras.

Mit der Gewichtskraft Fg = m·g = 80 kg·10 m/s2 = 800 m/s2

Figure 00310001
With the weight F g = m × g = 80 kg × 10 m / s 2 = 800 m / s 2
Figure 00310001

Gleichzeitig zur Messung der Abrollzeit t1 = 0,060 s wird der Kraftamplitudenverlauf der resultierenden Kraft FR gemessen und der arithmetische Mittelwert gebildet, der somit dem Betrag der resultierenden Kraft |FR_arithm| während der Abrollzeit t1 = 0,060 s entspricht. Simultaneously with the measurement of the rolling time t 1 = 0.060 s, the force amplitude curve of the resulting force F R is measured and the arithmetic mean value is calculated, which thus corresponds to the magnitude of the resulting force | F R_arithm | during the rolling time t 1 = 0.060 s corresponds.

Es ergibt sich gemessen |FR_arithm| = 6304,84 N und berechnet |FRberech| = 6714,498 N, d.h. |FR_arithm| ≠ |FRberech| und |FR_arithm| < |FRberech|. The result is measured | F R_arithm | = 6304.84 N and computes | F Rberech | = 6714.498 N, ie | F R_arithm | ≠ | F Rberech | and | F R_arithm | <| F Rberech |.

Wenn die gemessenen resultierenden Kraft |FR_arithm| gleich der berechneten resultierenden Kraft |FRberech| ist, d.h. |FR_arithm| = |FRberech|, dann läuft der Läufer in der horizontalen Ebene mit der Geschwindigkeit vs/t1 = 18 km/h, und es gilt:
Steigungswinkel φ = 0°
When the measured resultant force | F R_arithm | equal to the calculated resulting force | F Rberech | is, ie | F R_arithm | = | F Rberech |, then the runner runs in the horizontal plane at the speed v s / t1 = 18 km / h, and the following applies:
Slope angle φ = 0 °

Wenn die gemessene resultierende Kraft |FR_arithm| ungleich der berechneten resultierenden Kraft |FRberech| ist, |FR_arithm| ≠ |FRberech|, dann läuft der Läufer in der schiefen Ebene mit der Geschwindigkeit vs/t1 = 18 km/h. When the measured resultant force | F R_arithm | unlike the calculated resulting force | F Rberech | is, | F R_arithm | ≠ | F Rberech |, then the runner runs in the inclined plane with the speed v s / t1 = 18 km / h.

Der Steigungswinkel φ berechnet sich aus dem aus Kosinussatz nach β = arccos((FR_arithm 2 – Fg 2 – Fa 2)/2·Fg·Fa) β = arccos(6304,842 – 8002 – 6666,672/2·800·6666,67) = 2,094 = 120° φ = 90° – β = 90° – 120° = –30° The pitch angle φ is calculated from the set of cosines β = arccos ((F R_arithm 2 -F g 2 -F a 2 ) / 2 × F g × F a ) β = arccos (6304.84 2-800 2-6666.67 2/2 · 800 · 6666.67) = 2.094 = 120 ° φ = 90 ° - β = 90 ° - 120 ° = -30 °

Ergebnis: Der Läufer läuft mit der Geschwindigkeit vs/t = 18 km/h die schiefe Ebene mit dem Steigungswinkel φ = (–30°) hinab. Result: The runner descends the inclined plane with the incline angle φ = (-30 °) at the speed v s / t = 18 km / h.

Die Erfindung erlaubt außer der Bestimmung, ob der Läufer sich auf einer horizontalen oder auf einer schiefen Ebene bewegt, eine Unterscheidung von Gehen und Laufen. The invention allows a distinction between walking and running, in addition to determining whether the runner is moving on a horizontal or inclined plane.

Beim Gehen kennt man beispielsweise nach dem Rancho-Los-Amigos-System acht Unterphasen eines Gangzyklus: ein initiale Bodenkontakt (Initial Contact), eine Belastungsantwort (Loading Response), eine mittlere Standphase (Mid Stance), eine terminale Standphase (Terminal Stance), eine Vorschwungphase (Pre-swing), eine initiale Schwungphase (Initial Swing), eine mittlere Schwungphase (Mid Swing) und eine terminale Schwungphase (Terminal Swing). When walking, for example, according to the Rancho Los Amigos system eight subphases of a gait cycle are known: an initial contact with the ground, a loading response, a mid stance, a terminal stance, a pre-swing phase, an initial swing phase, a mid swing phase and a terminal swing phase.

Die Aufgabe des initialen Bodenkontakts und der Belastungsantwort ist die Übernahme der Körperlast. Hierdurch wird der Stoß abgedämpft, die Stabilität des Beines initiiert und die Fortbewegung beibehalten. Die nächsten drei Unterphasen, die mittlere Standphase, die terminale Standphase und die Vorschwungphase, gewährleisten das monopedale Stehen. In diesen Unterphasen wird die ganze Masse des Menschen nur von einem Bein (monopedal) getragen. Dies benötigt Stabilität, ohne dabei die Fortbewegung zu unterbrechen. Aufgabe der nächsten vier Unterphasen (Vorschwungphase, initiale Schwungphase, mittlere Schwungphase und terminale Schwungphase) ist es, das Bein ohne Geschwindigkeitsverlust nach vorne zu schwingen: das Bein hebt ab, wird nach vorne bewegt und wieder abgesetzt. The task of the initial ground contact and the load response is the takeover of the body load. This dampens the impact, initiates leg stability and maintains locomotion. The next three sub-phases, the middle stance phase, the terminal stance phase and the advance phase, ensure monopedal standing. In these sub-phases the whole mass of the human being is carried by only one leg (monopedal). This requires stability without interrupting locomotion. The next four sub-phases (pre-swing phase, initial swing phase, middle swing phase, and terminal swing phase) are designed to swing the leg forward without loss of speed: the leg lifts off, is moved forward, and released.

Der Lauf unterscheidet sich vom Gang durch seine Phasen. Beinhaltet sind nur die Schwung- und monopedale Standphase, eine bipedale Standphase entfällt. Bei höherer Geschwindigkeit kommt die Schwebephase hinzu, in der kein Fuß Kontakt zum Boden hat. Beim Sprint wird der initiale Bodenkontakt vom Fußballen übernommen. The run is different from the walk through its phases. Included are only the swing and monopedal stance phase, a bipedal stance phase is eliminated. At higher speeds, the floating phase is added, in which no foot has contact with the ground. During the sprint the initial contact with the ground is taken over by the ball of the foot.

Beim Gehen setzt kurz vor dem Abheben des Vorderfußes des nachlaufenden, beschleunigungsgebenden Fußes, der vorlaufende Fuß mit dem Hacken auf. In diesem Zeitpunkt haben beide Füße Bodenkontakt. Im nächsten Augenblick, mit dem Abheben des Vorderfußes des nachlaufenden, beschleunigungsgebenden Fußes, wird die resultierende FR auf den vorlaufenden Fuß übertragen und wandert mit der Fußabrollbewegung vom Hacken zum Vorderfuß, während der abgehobene Fuß des nachlaufenden Fußes nach vorne bewegt wird und nun den Part des vorlaufenden Fußes übernimmt. Hierbei hat der Geher in jeder Phase eines Schrittzyklus mit einem seiner Füße Bodenkontakt, was als Definition des Gehens gelten kann. When walking sets the leading leg of the heel just before lifting the forefoot of the trailing, accelerating foot. At this point, both feet have contact with the ground. The next moment, with the lift of the fore foot of the trailing accelerating foot, the resulting F R is transferred to the leading foot and travels with the foot rolling movement from the heel to the forefoot, while the lifted foot of the trailing foot is moved forward and now the part of the leading foot takes over. Here, in each phase of a step cycle, the goer has ground contact with one of his feet, which can be considered a definition of walking.

Beim Aufsetzen des vorlaufenden Fußes mit dem Hacken fällt der Läufer aus ca. 1 cm Höhe zum Boden. Erfolgt das Aufsetzen des Hackens des vorlaufenden Fußes nach dem Abheben des Vorderfußes des nachlaufenden Fußes, so ist kurzzeitig kein Bodenkontakt mit einem der Füße gegeben. Die Zeitspanne, vom Abheben des Vorderfußes des nachlaufenden Fußes, bis zum Aufsetzen des Hackens des vorlaufenden Fußes, wird als Flugphase bezeichnet und kann als Definition des Laufens gelten. When placing the leading foot with the hoes of the runner falls from about 1 cm height to the ground. If the touchdown of the hacking of the leading foot takes place after lifting off the forefoot of the trailing foot, there is for a short time no ground contact with one of the feet. The period of time, from lifting the forefoot of the trailing foot, to putting on the hacking of the leading foot, is referred to as flight phase and can be considered as a definition of running.

Zur Erkennung, ob ein Gehen oder Laufen vorliegt, dienen der Zeitpunkt des Hackenaufsetz-Signals des vorlaufenden Fußes und der Zeitpunkt des Vorderfußabhebe-Signals des nachlaufenden Fußes oder generell der Zeitpunkt beim Aufsetzen des vorlaufenden Fußes und der Zeitpunkt beim Abheben des nachlaufenden Fußes. To detect whether walking or running, serve the time of Hackenaufsetz signal of the leading foot and the time of Vorderfußabhebe signal of the trailing foot or generally the time when placing the leading foot and the time when lifting the trailing foot.

Liegt der Zeitpunkt des Hackenaufsetz-Signals des vorlaufenden Fußes vor oder ist gleich dem Zeitpunkt des Vorderfußabhebe-Signals des nachlaufenden Fußes, so ist Gehen erkannt. (Bodenkontakt) If the time of the Hackenaufsetz signal of the leading foot before or is equal to the time of Vorderfußabhebe signal of the trailing foot, so walking is detected. (Ground contact)

Liegt der Zeitpunkt des Hackenaufsetz-Signals des vorlaufenden Fußes nach dem Zeitpunkt des Vorderfußabhebe-Signals des nachlaufenden Fußes, so ist Laufen erkannt. (Flugphase) If the time of the heel strike signal of the leading foot is after the time of the Vorderfußabhebe signal of the trailing foot, then running is detected. (Flight phase)

Das Laufen entspricht einer Reihenfolge von „Schritt-Weitsprüngen“, wobei mit dem hinteren nachlaufenden, beschleunigungsgebenden Fuß abgesprungen und mit dem vorlaufenden Fuß gelandet wird. Die Flugphase ist vergleichbar mit dem schrägen Wurf. The running corresponds to a sequence of "step wide jumps", jumping off with the rear trailing, accelerating foot and landed with the leading foot. The flight phase is comparable to the oblique litter.

Hierbei ist die Überlagerung einer gleichförmigen Bewegung des Körperschwerpunktes KSP mit bestimmter Anfangsgeschwindigkeit (Absprunggeschwindigkeit) schräg nach oben und des freien Falls zu verstehen. Die beiden Teilbewegungen ergeben eine resultierende Bewegung. Als Bahnkurve ergibt sich eine Parabel, die der Körperschwerpunkt KSP vom Zeitpunkt des Vorderfußabhebe-Signals des nachlaufenden Fußes, bis zum Zeitpunkt des Hackenaufsetz-Signals des vorlaufenden Fußes zurücklegt. This is the superposition of a uniform movement of the body center of gravity KSP with certain initial speed (jump speed) obliquely upward and free fall to understand. The two partial movements result in a resulting movement. The trajectory is a parabola, which the body center of gravity KSP travels from the time of the forefoot release signal of the trailing foot to the time of the chopping-up signal of the leading foot.

Für diese resultierende Bewegung des Körperschwerpunktes KSP können Geschwindigkeiten und Wege rechnerisch oder zeichnerisch ermittelt werden. Hierbei gelten die Gesetze und Funktionen vom schrägen Wurf, wobei der schräge Wurf nun einem „schrägen Sprung “ entspricht. Für die resultierende Geschwindigkeit gilt:

Figure 00350001
For this resulting movement of the body center of gravity KSP, speeds and paths can be determined by calculation or drawing. Here, the laws and functions of the oblique litter, the oblique litter now corresponds to a "diagonal jump". For the resulting speed:
Figure 00350001

Dabei bedeuten:

v0
Geschwindigkeit des Körperschwerpunktes KSP beim Absprung; Absprungsgeschwindigkeit; Anfangsgeschwindigkeit
g
Fallbeschleunigung (9,81 m/s2)
ts
Zeit (vom Zeitpunkt des Vorderfußabhebe-Signals des nachlaufenden Fußes, bis zum Zeitpunkt des Hackenaufsetz-Signals des vorlaufenden Fußes)
δ
Absprungwinkel; (Beschleunigungskraft-Winkel);
Where:
v 0
Speed of body center KSP at take-off; Bounce rate; initial velocity
G
Fall acceleration (9,81 m / s 2 )
t s
Time (from the time of the forefoot lift off signal of the trailing foot until the time of the heel strike signal of the leading foot)
δ
Bounce angle; (Acceleration force angle);

Von Interesse ist hierbei die Sprungweite des Körperschwerpunktes KSP. Sie hängt von der Anfangsgeschwindigkeit (Absprungsgeschwindigkeit) und vom Absprungwinkel δ ab. Für die Sprungweite sW des Körperschwerpunktes KSP gilt:

Figure 00350002
Of interest here is the jump distance of the body's center of gravity KSP. It depends on the initial speed (take-off speed) and the take-off angle δ. For the jump width s W of the body center of gravity KSP, the following applies:
Figure 00350002

In Bezug zur Höhe des Körperschwerpunktes KSP, zum Zeitpunkt des Vorderfußabhebe-Signals des nachlaufenden Fußes, erreicht der Körperschwerpunkt nach der Steigzeit tst seine größte Höhe. Die größte Höhe, die der Körperschwerpunktes KSP erreicht, wird als Sprunghöhe sh bezeichnet. Die Zeit bis zum Erreichen der größten Höhe ist die Steigzeit tst und ist genau so groß wie die Fallzeit tf, also die Zeit zwischen dem Erreichen der größten Höhe und dem Aufsetzen des Hackens des vorlaufenden Fußes in Absprunghöhe. Die Dauer des gesamten Körperschwerpunkt-Sprunges, ist also gleich der Summe aus Steigzeit und Fallzeit. With respect to the height of the body center of gravity KSP, at the time of the forefoot lifting signal of the trailing foot, the body center of gravity reaches its greatest height after the climbing time t st . The greatest height reached by the body center of gravity KSP is called the jump height s h . The time to reach the highest altitude is the climb time t st and is the same as the fall time t f , ie the time between reaching the highest altitude and setting up the hopping of the leading foot in jump height. The duration of the entire body-center-jump, is therefore equal to the sum of rise time and fall time.

Die Sprungdauer (Schrittdauer) tsp ergibt sich aus tsp = tst + tf The jump duration (step duration) t sp results from t sp = t st + t f

Wobei die Steigzeit tst mit dem Abheben des nachlaufenden Fußes beginnt und die Fallzeit mit dem Aufsetzen des vorlaufenden Fußes endet. Where the rising time t st begins with the lifting of the trailing foot and the fall time ends with the placement of the leading foot.

Sprunghöhe und Steigzeit des Körperschwerpunktes KSP berechnen sich mit

Figure 00360001
Jump height and climbing time of the body center of gravity KSP calculate with
Figure 00360001

Die Wege des Körperschwerpunktes KSP in horizontaler Richtung bzw. in vertikaler Richtung ergeben sich aus den Teilbewegungen und können folgendermaßen ermittelt werden: sx = v0·t·cosδ sy = v0·t·sinδ – g / 2·t2 The paths of the body center of gravity KSP in the horizontal direction or in the vertical direction result from the partial movements and can be determined as follows: s x = v 0 · t · cosδ s y = v 0 × t × sinδ-g / 2 × t 2

Die dargestellten Zusammenhänge gelten in der horizontalen Ebene bei Vernachlässigung des Luftwiderstandes. In der schiefen Ebene ist der Steigungswinkel ±φ zu berücksichtigen. The relationships shown apply in the horizontal plane neglecting air resistance. In the inclined plane, the pitch angle ± φ must be considered.

Das Gehen ist eine olympische, leichtathletische Disziplin, wobei Schiedsrichter strengstens darauf achten, ob der Geher Regelkonform immer Bodenkontakt mit einem seiner Füße hat und nicht läuft. Dabei hat es immer wieder Fehlurteile geben, weil die Beobachtung und Beurteilung sehr schwierig ist. Walking is an Olympic, athletics discipline, with referees paying close attention to whether the golfer complies with the rules of always having contact with one of his feet and is not walking. There are always wrong judgments, because the observation and assessment is very difficult.

Mit der Erfassung des Zeitpunktes des Hackenaufsetz-Signals des vorlaufenden Fußes und dem Zeitpunkt des Vorderfußabhebe-Signals des nachlaufenden Fußes, wird Gehen oder Laufen erkannt und kann z.B. über farbige Leuchtdioden am Schuh signalisiert werden. Damit können Fehlurteile ausgeschlossen werden und tragen zu einem fairen Wettbewerb bei. With the detection of the timing of the heel strike signal of the leading foot and the time of the forefoot release signal of the trailing foot, walking or running is recognized and may be e.g. be signaled via colored LEDs on the shoe. Thus, wrong judgments can be excluded and contribute to a fair competition.

Des Weiteren ist die Innovation zum Training des Weitsprunges oder zur Bestimmung des Kalorienverbrauchs beim Treppensteigen geeignet. Furthermore, the innovation is suitable for training the long jump or for determining the calorie consumption when climbing stairs.

Die Körpergröße eines Läufers, beziehungsweise seine Beinlänge, ist maßgebend für die größtmögliche Schrittlänge sLmax, dem größtmöglichen Winkel δ_max und seiner Schrittfrequenz fschritt. The body size of a runner, or his leg length, is decisive for the largest possible stride length s Lmax , the largest possible angle δ_max and its stepping frequency f step .

Zur Festlegung eines Wertebereiches dient die Einführung einer definierten Beinlänge Lbein. The introduction of a defined leg length L leg serves to define a range of values.

Wie aus 4 ersichtlich, ergibt sich eine definierte Beinlänge Lbein, die der gezeichneten resultierenden Kraft FR entspricht, aus der Mitte der Fußabruckskraftfläche AFabdruck vom Vorderfuß des nachlaufenden Fußes, zum Hüftknochen und bildet zur lotrecht wirkenden Gewichtskraft FG, den Winkel δ. Die Beinlänge Lbein kann mit einem Metermaß manuell gemessen werden und wird über eine Eingabetastatur dem Mikrokontroller zugeführt. How out 4 can be seen results in a defined leg length L leg , which corresponds to the drawn resultant force F R , from the center of Fußabruckskraftfläche A Fabdruck the forefoot of the trailing foot to the hip bone and forms the perpendicular weight force F G , the angle δ. The leg length L bein can be measured manually with a meter measure and is fed via an input keyboard to the microcontroller.

Eine kleine Beinlänge Lbein erfordert zum Zurücklegen einer gegebenen Laufstrecke eine höhere Schrittfrequenz, gegenüber einer großen Beinlänge Lbein. Höhere Schrittfrequenzen ergeben sich beim Beschleunigen und beim Hinauflaufen einer schiefen Ebene. Niedrigere Schrittfrequenzen ergeben sich bei Geschwindigkeitsminderung und beim Hinablaufen einer schiefen Ebene. A small leg length L leg requires a higher stride frequency to travel a given distance, compared to a large leg length L leg . Higher stepping frequencies result when accelerating and when ascending an inclined plane. Lower pacing rates result from slowing down and when walking down an incline.

Um einen Körper zu beschleunigen und ihn auf eine bestimmte Geschwindigkeit zu bringen, muss Arbeit verrichtet werden. Diese steckt dann in Form von kinetischer Energie im Körper. To accelerate a body and bring it to a certain speed, work has to be done. This is then in the form of kinetic energy in the body.

Die aufgewendete Arbeit entspricht somit einer Beschleunigungsarbeit, die von der Fußabdruckskraft geleistet wird. The work done thus corresponds to an acceleration work performed by the footprint force.

Figure 00380001
Figure 00380001

Dabei bedeuten:

Wkin
kinetische Energie des Körpers (Beschleunigungsarbeit)
m
Masse des Körpers
v
Geschwindigkeit des Körpers
s
Weg
Where:
W kin
kinetic energy of the body (acceleration work)
m
Mass of the body
v
Speed of the body
s
path

Eine Änderung der Geschwindigkeit von v1 nach v2 hat demnach eine Änderung der kinetischen Energie(-Beschleunigungsarbeit) zur Folge. A change in the velocity from v 1 to v 2 therefore results in a change in the kinetic energy (acceleration work).

Diese ist dann: ΔWkin = m / 2·(v2 2 – v1 2) This is then: ΔW kin = m / 2 · (v 2 2 - v 1 2 )

Die Differenz, einer gemessenen Fußabdruckskraft zur gemessenen Hackenaufsetzkraft und zur nächsten oder vorherigen gemessenen Fußabdruckskraft, ist ein Maß der Geschwindigkeitsänderung. The difference, a measured footprint force to the measured hoe touch force and the next or previous measured footprint force, is a measure of the speed change.

Die 5a bis 5e zeigen einen Läufer 100, der aufrecht, mit konstanter Gewichtskraft FG, mit konstanter resultierender Kraft FR (konstanter Fußabdruckskraft) und konstanter Schrittlänge sL eine schiefe Ebene hinauf läuft, in der horizontalen Ebene läuft und eine schiefe Ebene hinab läuft. (5a).. Unterhalb der Teilbilder a, b, c der 5a sind zur Veranschaulichung Kräfte und Winkel zwischen den Kräften angegeben The 5a to 5e show a runner 100 which runs upright, with constant weight force F G , with constant resultant force F R (constant footprint force) and constant stride length s L up an inclined plane, running in the horizontal plane and running down an inclined plane. ( 5a ). Below the partial images a, b, c of the 5a For purposes of illustration, forces and angles between forces are indicated

Hierbei wirkt die Gewichtskraft FG immer lotrecht aus dem Schwerpunkt des Läufers zum Boden und bildet mit der resultierenden Kraft FR den Winkel δ. (Beschleunigungskraft-Winkel; Geschwindigkeits-Winkel). Here, the weight F G always acts perpendicular from the center of gravity of the rotor to the ground and forms with the resultant force F R the angle δ. (Acceleration force angle, speed angle).

Mit Betrachtung des mittleren Teilbildes a der 5a (Läufer 100 auf horizontaler Ebene) ergibt sich aus der größten Schrittlänge sLmax des Läufers 100 eine maximale resultierende Kraft |FR_max| des Vorderfußes des nachlaufenden Fußes zum Körperschwerpunkt KSP und bildet somit zur lotrechten konstanten Gewichtskraft |FG|, den größten Winkel δmax in der horizontalen Ebene. With consideration of the middle partial picture a the 5a (Runner 100 on the horizontal plane) results from the largest stride length s Lmax of the runner 100 a maximum resulting force | F R_max | of the fore foot of the trailing foot to the body center of gravity KSP and thus forms the vertical constant weight force | F G |, the largest angle δ max in the horizontal plane.

Die Schrittlänge sL ist abhängig von der Körpergröße des Läufers 100 beziehungsweise seiner Beinlänge Lbein. Der Körperschwerpunkt KSP befindet sich in der Nähe des Bauchnabels in Höhe vom Hüftknochen des Läufers. Mit kleiner werdenden Schrittlängen sLverkleinert sich der Winkel δL und erreicht seinen minimalen Wert δmin, wenn die Schrittlänge sL gleich der Fußlänge sF ist. Hierbei ergibt sich die kleinste Schrittlänge sLmin, wenn der Hacken des nachlaufenden Fußes, in der Linie zur Fußspitze des vorlaufenden Fußes aufsetzt, und erzeugt damit auch die minimalste resultierende Kraft FR_min. The step length s L is dependent on the height of the runner 100 or his leg length L leg . The body center of gravity KSP is located near the belly button at the level of the hip bone of the runner. Become smaller step lengths L s, the angle δ L decreases and reaches its minimum value δ min, when the step length L s is equal to the foot length F s is. This results in the smallest step length s Lmin when the hacking of the trailing foot, in the line to the toe of the leading foot touches, and thus generates the minimum resulting force F R_min .

In der horizontalen Ebene gelten die Gesetze der trigonometrischen Funktionen eines rechtwinkligen Dreiecks. Die Kräfte berechnen sich aus dem Pythagoras: FR 2 = FG 2 + Fa 2 In the horizontal plane the laws of the trigonometric functions of a right triangle apply. The forces are calculated from the Pythagoras: F R 2 = F G 2 + F a 2

Der Winkel β beträgt in der horizontalen Ebene 90°. Der Winkel δ berechnet sich aus:

Figure 00390001
The angle β is 90 ° in the horizontal plane. The angle δ is calculated from:
Figure 00390001

Das linke Teilbild b der 5a zeigt die Bewegung des Läufers 100 in einer schiefen Ebene aufwärts, wobei die schiefe Ebene einen positiven Steigungswinkel (+φ) aufweist. Deutlich erkennbar ist, wie die lotrecht aus dem Schwerpunkt des Läufers zum Boden wirkende konstante Gewichtskraft FG, den Winkel δ in der Größenordnung des Steigungswinkel (+φ) verkleinert und somit bezüglich Teilbild a, eine kleinere Beschleunigungskraft Fa in Bewegungsrichtung erzeugt, was einer geringeren Geschwindigkeit v entspricht. The left part of the picture b the 5a shows the movement of the runner 100 in an inclined plane upwards, wherein the inclined plane has a positive pitch angle (+ φ). It can be clearly seen how the constant weight force F G acting perpendicularly from the center of gravity of the rotor to the ground reduces the angle δ in the order of magnitude of the pitch angle (+ φ) and thus produces a smaller acceleration force F a in the direction of movement with respect to sub-image a, which is a lower speed v corresponds.

Das rechte Teilbild c der 5a zeigt den Läufer 100, der eine schiefe Ebene mit dem negativen Steigungswinkel (–φ) hinab läuft. Deutlich erkennbar ist, wie die lotrecht aus dem Schwerpunkt des Läufers zum Boden wirkende Gewichtskraft FG, den Winkel δ in der Größenordnung des Steigungswinkel (–φ) vergrößert und somit bezüglich des Teilbilds a, eine größere Beschleunigungskraft Fa in Bewegungsrichtung erzeugt, was einer größeren Geschwindigkeit v entspricht. The right part of the picture c the 5a shows the runner 100 running down an inclined plane with the negative pitch angle (-φ). It can be clearly seen how the weight force F G , which acts perpendicularly from the center of gravity of the rotor to the ground, increases the angle δ in the order of magnitude of the pitch angle (-φ) and thus produces a greater acceleration force F a in the direction of movement with respect to the sub-image a greater speed v corresponds.

In der schiefen Ebene gelten die Gesetze der trigonometrischen Funktionen eines schiefwinkligen Dreiecks (s. 2). Die resultierende Kraft FR berechnet sich mit:

Figure 00400001
In the inclined plane the laws of the trigonometric functions of a skewed triangle apply (s. 2 ). The resulting force F R is calculated with:
Figure 00400001

Die Beschleunigungskraft Fa berechnet sich mit:

Figure 00400002
The acceleration force F a is calculated with:
Figure 00400002

Der Steigungswinkel φ ergibt sich mit: φ = 90° – βThe pitch angle φ is given by: φ = 90 ° - β

Der Winkel δ ergibt sich aus: δ = arcsin((Fa/FR)·sinβ); β = 90° – φThe angle δ is given by: δ = arcsin ((F a / F R ) · sinβ); β = 90 ° - φ

Der Winkel ω ergibt sich aus: ω = arcsin((Fg/FR)·sinε); ε = 180° – βThe angle ω is given by: ω = arcsin ((F g / F R ) · sinε); ε = 180 ° - β

Weitere Winkelbeziehungen sind: δ = β – ω; 180° = δ + ω + εOther angular relationships are: δ = β - ω; 180 ° = δ + ω + ε

Zur Findung des maximalen positiven Steigungswinkel (+φmax) dienen die Teilbilder a–d der 5b zur Betrachtung des Verhaltens des Kräftesystems und des Körperschwerpunktes KSP des Läufers bei wachsendem positiven Steigungswinkel +φ hinsichtlich seines Gleichgewichts und seiner Standfestigkeit. Hierbei ist der Läufer 100 so lange standsicher, wie sein Schwerpunkt lotrecht oberhalb der Unterstützungsfläche (aufsetzender Fuß) liegt und er sich damit im stabilen Gleichgewicht befindet. To find the maximum positive pitch angle (+ φ max ) serve the fields a-d of 5b to consider the behavior of the force system and the body center of gravity KSP of the runner with increasing positive pitch angle + φ with regard to its equilibrium and its stability. Here's the runner 100 stable as long as its center of gravity lies vertically above the support surface (foot) and is therefore in stable equilibrium.

Die Bilder zeigen einen Läufer, der aufrecht, mit konstanter Gewichtskraft FG, mit konstanter resultierender Kraft FR (konstanter Fußabdruckskraft) und konstanter Schrittlänge sL, eine schiefe Ebene mit wachsendem positiven Steigungswinkel (+φ) hinauf läuft. The images show a runner running upright, with constant weight force F G , with constant resultant force F R (constant footprint force) and constant stride length s L , an inclined plane with increasing positive pitch angle (+ φ).

Teilbild a zeigt den Läufer 100 in der horizontalen Ebene mit dem Steigungswinkel φ = 0. Hierbei befindet sich der Körperschwerpunkt KSP, mit seiner aus ihm lotrecht wirkenden konstanten Gewichtskraft FG, in der Frontalebene der Körpermitte in Höhe des Bauchnabels, wobei die lotrecht wirkende konstante Gewichtskraft FG, durch die Mitte des Schritts zum Boden verläuft. (stabiles Gleichgewicht) Drawing a shows the runner 100 in the horizontal plane with the pitch angle φ = 0. In this case, the body center of gravity KSP, with its constant weight force F G acting perpendicular to it, is in the frontal plane of the middle of the body at the level of the navel, the perpendicular constant weight force F G , through which Center of the step to the ground runs. (stable balance)

Die Teilbilder b, c, d zeigen, das die lotrecht wirkende konstante Gewichtskraft FG, mit wachsenden positiven Steigungswinkel (+φ), den Winkel δ verkleinert und somit eine immer kleiner werdende Beschleunigungskraft Fa in Bewegungsrichtung erzeugt. Hieraus ergibt sich ein maximaler positiver Steigungswinkel von φ = 15°, der ein aufrechtes kontinuierliches Gehen/Laufen in der schiefen Ebene gewährleistet. The sub-images b, c, d show that the vertically acting constant weight force F G decreases with increasing positive lead angle (+ φ), the angle δ and thus produces an ever smaller acceleration force F a in the direction of movement. This results in a maximum positive pitch angle of φ = 15 °, which ensures an upright continuous walking / running in the inclined plane.

Ab einem positiven Steigungswinkel von φ = 20°, befindet sich der Läufer 100 im kritischen Bereich, indem über Messungen bewertet werden muss, ob ein aufrechtes kontinuierliches Gehen/Laufen in der schiefen Ebene gewährleistet werden kann. From a positive pitch angle of φ = 20 °, is the rotor 100 in the critical area, by assessing via measurements, whether an upright continuous walking / running in the inclined plane can be guaranteed.

Zur Findung des maximalen negativen Steigungswinkel (–φmax) dienen die Teilbilder a, b, c, d der 5c zur Betrachtung des Verhaltens des Kräftesystems und des Körperschwerpunktes KSP des Läufers 100, bei wachsendem negativem Steigungswinkel –φ, hinsichtlich seines Gleichgewichts und seiner Standfestigkeit. Hierbei ist der Läufer 100 so lange standsicher, wie sein Schwerpunkt KSP lotrecht oberhalb der Unterstützungsfläche (aufsetzender Fuß) liegt und er sich damit im stabilen Gleichgewicht befindet. Die Teilbilder a–d der Figur zeigen den Läufer 100, der aufrecht, mit konstanter Gewichtskraft FG mit konstanter resultierender Kraft FR (konstanter Fußabdruckskraft) und konstanter Schrittlänge sL, eine schiefe Ebene mit wachsenden negativen Steigungswinkel (–φ) hinab läuft. To find the maximum negative pitch angle (-φ max ) serve the sub-images a, b, c, d of 5c to consider the behavior of the system of forces and the body's center of gravity KSP of the runner 100 , with increasing negative pitch angle -φ, in terms of its balance and stability. Here's the runner 100 stable as long as its center of gravity KSP lies vertically above the support surface (placing foot) and thus is in stable equilibrium. The partial images a-d of the figure show the runner 100 running downright, with constant weight force F G with constant resultant force F R (constant footprint force) and constant stride length s L , an inclined plane with increasing negative pitch angle (-φ).

Teilbild a zeigt den Läufer 100 in der horizontalen Ebene mit dem Steigungswinkel φ = 0. Hierbei befindet sich der Körperschwerpunkt KSP, mit seiner aus ihm lotrecht wirkenden konstanten Gewichtskraft FG, in der Frontalebene der Körpermitte, wobei die lotrecht wirkende konstante Gewichtskraft FG, durch die Mitte des Schritts zum Boden verläuft (stabiles Gleichgewicht). Drawing a shows the runner 100 in the horizontal plane with the pitch angle φ = 0. In this case, the body center of gravity KSP, with its constant weight force F G acting perpendicularly on it, is in the frontal plane of the body center, the perpendicular constant weight force F G passing through the middle of the step Ground runs (stable balance).

Die Teilbilder b, c, d zeigen, dass die lotrecht wirkende konstante Gewichtskraft FG mit wachsenden negativen Steigungswinkel (–φ) den Winkel δ vergrößert und somit eine immer größer werdende Beschleunigungskraft Fa in Bewegungsrichtung erzeugt. The sub-images b, c, d show that the perpendicularly acting constant weight force F G increases the angle δ with increasing negative lead angle (-φ) and thus generates an ever-increasing acceleration force F a in the direction of movement.

Hieraus ergibt sich ein maximaler negativer Steigungswinkel von –φ = 15°, der ein aufrechtes kontinuierliches Gehen/Laufen in der schiefen Ebene gewährleistet. This results in a maximum negative pitch angle of -φ = 15 °, which ensures an upright continuous walking / running in the inclined plane.

Ab einem negativen Steigungswinkel von –φ = 20°, befindet sich der Läufer 100 im kritischen Bereich, indem über Messungen bewertet werden muss, ob ein aufrechtes kontinuierliches Gehen/Laufen in der schiefen Ebene gewährleistet werden kann. From a negative pitch angle of -φ = 20 °, is the rotor 100 in the critical area, by assessing via measurements, whether an upright continuous walking / running in the inclined plane can be guaranteed.

Im Teilbild a der 5d ist der Läufer 100 gezeigt, der eine schiefe Ebene mit dem positiven Steigungswinkel +φ = 15° hinauf läuft, wobei sich sein Oberkörper im rechten Winkel zur schiefen Ebene befindet. In the drawing a the 5d is the runner 100 shown running up an inclined plane with the positive pitch angle + φ = 15 °, with his upper body at right angles to the inclined plane.

Teilbild b zeigt den Läufer 100, der eine schiefe Ebene mit dem positiven Steigungswinkel +φ = 15° hinauf läuft, wobei sein Oberkörper, in Bezug auf Teilbild a, um 15° nach vorne gebeugt ist und sich nun lotrecht zur schiefen Ebene befindet, was einem aufrechten Gehen/Laufen entspricht (Körperhaltung für konstante Geschwindigkeit; kleine Geschwindigkeitsänderungen). Drawing b shows the runner 100 which runs up an inclined plane with the positive pitch angle + φ = 15 °, with its upper body, with respect to partial image a, bent by 15 ° forward and is now perpendicular to the inclined plane, which corresponds to an upright walking / running (Posture for constant speed, small speed changes).

Teilbild c zeigt den Läufer 100, der eine schiefe Ebene mit dem positiven Steigungswinkel +φ = 15° hinauf läuft, wobei sein Oberkörper, in Bezug auf Teilbild b, um 18° nach vorne gebeugt ist und sich nun in einer Linie zum Vorderfuß des nachlaufenden, beschleunigungsgebenden Fußes befindet (Beschleunigungshaltung zur Geschwindigkeitserhöhung). Drawing c shows the runner 100 , which runs up an inclined plane with the positive pitch angle + φ = 15 °, with its upper body, with respect to partial image b, bent by 18 ° forward and is now in line with the forefoot of the trailing accelerating foot (acceleration attitude for speed increase).

Wie aus den Bildern ersichtlich, verschiebt der Läufer durch Beugung des Oberkörpers seinen Körperschwerpunkt KSP mit seiner aus ihm lotrecht wirkenden Gewichtskraft FG nach vorne und vergrößert damit den Winkel δ und die resultierende FR, womit eine größere Beschleunigungskraft Fa in Bewegungsrichtung erzeugt wird. As can be seen from the pictures, the runner shifts his body center of gravity KSP by flexing the upper body with its perpendicularly acting weight F G forward and thus increases the angle δ and the resulting F R , creating a greater acceleration force F a is generated in the direction of movement.

Teilbild a der 5e zeigt den Läufer 100, der eine schiefe Ebene mit dem negativen Steigungswinkel –φ = 15° hinab läuft, wobei sich sein Oberkörper im rechten Winkel zur schiefen Ebene befindet. Partial picture a the 5e shows the runner 100 running down an inclined plane with the negative pitch angle -φ = 15 °, with its upper body at right angles to the inclined plane.

Teilbild b der 5e zeigt den Läufer 100, der eine schiefe Ebene mit dem negativen Steigungswinkel –φ = 15° hinab läuft, wobei sein Oberkörper, in Bezug auf Teilbild a, um 15° nach hinten gebeugt ist und sich nun lotrecht zur schiefen Ebene befindet, was einem aufrechten Gehen/Laufen entspricht (Körperhaltung für konstante Geschwindigkeit; kleine Geschwindigkeitsänderungen). Partial picture b of the 5e shows the runner 100 which runs down an inclined plane with the negative pitch angle -φ = 15 °, with its upper body, with respect to sub-picture a, bent 15 ° backwards and is now perpendicular to the inclined plane, which corresponds to an upright walking / running (Posture for constant speed, small speed changes).

Teilbild c der Figur zeigt den Läufer 100, der eine schiefe Ebene mit dem negativen Steigungswinkel –φ = 15° hinab läuft, wobei sein Oberkörper in Bezug auf Teilbild b um 15° nach hinten gebeugt ist und sich nun in einer Linie zum Vorderfuß des vorlaufenden, beschleunigungsnehmenden Fußes befindet (Bremshaltung zur Geschwindigkeitsminderung). Partial figure c of the figure shows the runner 100 running down an inclined plane with the negative pitch angle -φ = 15 °, with its upper body bent back by 15 ° with respect to panel b and now in line with the forefoot of the leading, accelerating foot (brake position for speed reduction ).

Wie aus den Bildern ersichtlich, verschiebt der Läufer 100 durch Beugung des Oberkörpers seinen Körperschwerpunkt KSP mit seiner aus ihm lotrecht wirkenden Gewichtskraft FG nach hinten und verkleinert somit den Winkel δ und die resultierende FR, um eine kleinere Beschleunigungskraft Fa in Bewegungsrichtung oder eine Bremskraft (–Fa) entgegen der Bewegungsrichtung zu erzeugen. As can be seen from the pictures, the runner shifts 100 by bending the upper body its body center of gravity KSP with its perpendicular from him gravitational force F G backwards and thus reduces the angle δ and the resulting F R to a smaller acceleration force F a in the direction of movement or a braking force (-F a ) against the direction of movement produce.

6a6f zeigen verschiedene Varianten von günstigen Druckflächen einer Sensorik 50 als Sensorflächen. 6a - 6f show different variants of favorable pressure surfaces of a sensor 50 as sensor surfaces.

6a zeigt eine Sensorketten-Anordnung einer Sensorik 50 mit Messzellen 54 zur Erfassung des Fußdruckes vom Hacken-Bereich 10.1 über den Mittelfußabroll-Bereich 10.2 bis zum Vorderfuß-Bereich 10.3 und 10.4. Die Sensorketten-Anordnung ist beispielsweise in einer Einlegsohle 20 integriert. 6a shows a sensor chain arrangement of a sensor 50 with measuring cells 54 to record foot pressure from the heel area 10.1 over the midfoot area 10.2 to the forefoot area 10.3 and 10.4 , The sensor chain arrangement is for example in an insole 20 integrated.

Zur direkten Erfassung der durch den Fuß 10 des Läufers ausgeübten Kraft sind die Druckflächen beispielsweise gleich groß gestaltet und liefern bei Kraftwirkung die genaue Längen-Position innerhalb der Fußsohle entlang deren Länge L10. das Bezugszeichen 24 deutet den frühesten Aufsetzpunkt des Fußes 10 am Fußballen 10.3 an. 10.4 bezeichnet den Bereich der Fußspitze. For direct detection of the foot 10 For example, the force exerted by the runner, the pressure surfaces are designed to be equal in size and provide the exact length position within the sole of the foot along its length L10 when force. the reference number 24 indicates the earliest touchdown point of the foot 10 on the ball of the foot 10.3 at. 10.4 refers to the area of the toe.

Zur Wandlung der Kraftwirkung in ein elektrisches Signal können sich Druckmesszellen 54 direkt im Kraftübertragungsmedium innerhalb der Druckfläche befinden oder über Kapillaren damit verbunden im Bereich der Fußhöhle 12 installiert sein (Bereich 22 für Signalerfassung und Signalverarbeitung). For the conversion of the force in an electrical signal pressure measuring cells can 54 are located directly in the transmission medium within the pressure surface or connected by capillaries in the area of the foot cavity 12 be installed (area 22 for signal acquisition and signal processing).

6b zeigt eine Sensorketten-Anordnung zur Erfassung des Fußdruckes vom Hacken-Bereich 10.1 und vom Vorderfuß-Bereich 10.3, 10.4. Zur direkten Erfassung der ausgeübten Kraft, sind die Druckflächen gleichgroß gestaltet und liefern bei Kraftwirkung die genaue Längen-Position entlang der Länge L10 (Längserstreckung des Fußes 10) innerhalb der Fußsohle. 6b shows a sensor chain arrangement for detecting the foot pressure from the heel area 10.1 and the forefoot area 10.3 . 10.4 , For direct detection of the applied force, the pressure surfaces are designed to be the same size and provide the force of the exact length position along the length L10 (longitudinal extension of the foot 10 ) within the sole of the foot.

6c zeigt eine Sensorketten-Anordnung zur Erfassung des Fußdruckes vom Hacken-Bereich 10.1 und vom Vorderfuß-Bereich 10.3, 10.4. Die Druckflächen liefern bei Kraftwirkung die genaue Längen-Position innerhalb der Fußsohle entlang der Längserstreckung L10 des Fußes 10 und sind unterschiedlich groß gestaltet. 6c shows a sensor chain arrangement for detecting the foot pressure from the heel area 10.1 and the forefoot area 10.3 . 10.4 , The pressure surfaces provide the force of the exact length position within the sole of the foot along the longitudinal extent L10 of the foot 10 and are designed differently sized.

6d zeigt eine Sensorketten-Anordnung, die der Anordnung in 6c entspricht, aber mit zusätzlicher Erfassung des Fußdrucks im Mittelfußabroll-Bereich 10.2. 6d shows a sensor chain arrangement, the arrangement in 6c corresponds but with additional detection of foot pressure in the midfoot region 10.2 ,

6e zeigt eine Sensorketten-Anordnung zur Erfassung des gesamten Fußabdruckes. Die Druckflächen sind z.B. rechteckig gestaltet und liefern bei Kraftwirkung die genaue Längen-Position innerhalb der Fußsohle entlang der Längserstreckung L10 des Fußes. Unterhalb der Draufsicht ist zur Illustration ein Längsschnitt durch die Messzellen 54 entlang L10 gezeigt. 6e shows a sensor chain arrangement for detecting the entire footprint. The pressure surfaces are designed, for example rectangular and provide the force of the exact length position within the sole of the foot along the longitudinal extent L10 of the foot. Below the plan view is for illustrative purposes a longitudinal section through the measuring cells 54 shown along L10.

6f zeigt eine Sensorketten-Anordnung zur Erfassung des gesamten Fußabdruckes. Die Druckflächen sind beispielsweise gleich groß gestaltet und in einem zentralen Bereich der Fußsohle entlang der Längserstreckung L10 angeordnet. So kann ein Druck oder eine Druckverteilung im zentralen Bereich des Fußes 10 erfasst werden. 6f shows a sensor chain arrangement for detecting the entire footprint. The pressure surfaces are designed, for example, the same size and arranged in a central region of the sole of the foot along the longitudinal extent L10. So can a pressure or a pressure distribution in the central area of the foot 10 be recorded.

Die in den 6a6f gezeigten Ausgestaltungen sind beispielhaft gemeint. Es kann sowohl ein Absolutdruck als auch eine Verteilung des Drucks über die Sensorfläche erfasst werden und zur Auswertung herangezogen werden. The in the 6a - 6f embodiments shown are meant by way of example. Both an absolute pressure and a distribution of the pressure across the sensor surface can be detected and used for the evaluation.

7 zeigt eine Beispielsauswertung einer resultierenden Kraft FR anhand von Kennlinien bei verschiedenen Geschwindigkeiten als Funktion eines Steigungswinkels φ. 7 shows an example evaluation of a resultant force F R on the basis of characteristics at different speeds as a function of a pitch angle φ.

Als Berechnungsdaten werden beispielhaft folgende Größen verwendet:
Körpergewicht m = 80 kg
konstante Messstrecke s vom Hacken zur Fußspitze s = 30 cm.
The following quantities are used as calculation data by way of example:
Body weight m = 80 kg
constant measuring distance s from the heel to the toe s = 30 cm.

Bei einer Geschwindigkeit von v = 10 km/h (obere Kurve) und einem Steigungswinkel φ = 10° erhöht sich die resultierende Kraft FR um ∆FR = 125,88 N At a speed of v = 10 km / h (upper curve) and a slope angle φ = 10 °, the resulting force F R increases by ΔF R = 125.88 N

Bei einer Geschwindigkeit von v = 5 km/h (untere Kurve) und einem Steigungswinkel φ = 10° erhöht sich die resultierende Kraft FR um ∆FR = 72,37 N. At a speed of v = 5 km / h (lower curve) and a slope angle φ = 10 °, the resulting force F R increases by ΔF R = 72.37 N.

Zur Gewährleistung sehr hoher Genauigkeit werden die maßgebenden Parameter, wie die aus der Weg-Zeit-Messung berechnete Geschwindigkeit vs/t und der ermittelte Betrag vom arithmetischen Mittelwert des Druckverlaufs der resultierenden Kraft |FR_arithm|, für jede Laufgeschwindigkeit v und jeden Steigungswinkel (±φ) über Korrekturfaktoren oder Korrekturfunktionen kalibriert. Zur Kalibrierung jeder Geschwindigkeit vs/t und jeden Steigungswinkel (±φ) beim Gehen/Laufen mit dem ganzen Fuß oder auf dem Vorderfuß, dient ein Laufband als Primärnormal zur Geschwindigkeitsvorgabe vkal und einstellbaren positiven und negativen Steigungswinkel (±φkal). To ensure very high accuracy, the relevant parameters, such as the velocity v s / t calculated from the distance-time measurement and the determined value of the arithmetic mean of the pressure curve of the resulting force | F R_arithm |, for each running speed v and each helix angle ( ± φ) are calibrated via correction factors or correction functions. For calibration of each speed v s / t and each pitch angle (± φ) when walking / running with the whole foot or on the forefoot, a treadmill is used as the primary standard for the speed command v kal and adjustable positive and negative pitch angles (± φ kal ).

Vorausgesetzt wird normales Gehen/Laufen, was ein Trapsen, Trippeln, Plumpsen oder auf der Stelle Gehen/Laufen ausschließt. Prerequisite is normal walking / running, which excludes a chattering, tripping, slumping or walking / running.

Die aus der Weg-Zeit-Messung berechnete Geschwindigkeit vs/t, wird mit der vorgegebenen Geschwindigkeit vkal verglichen und bei Nichtgleichheit durch Korrekturfaktoren oder Korrekturfunktionen gleichgesetzt. z.B. vkal = vs/t·kFaktor = vs/t_kal oder vkal = vs/t·f(kFaktor) = vs/t_kal The speed v s / t calculated from the distance-time measurement is compared with the preset speed v kal and equated by correction factors or correction functions in the case of inequality. eg v cal = v s / t · k factor = v s / t_kal or v cal = v s / t * f (k factor ) = v s / t_kal

Die genaue Gewichtskraft des Läufers |Fg| = m·g, wird mit einer geeichten Waage gemessen. The exact weight of the runner | F g | = m · g, is measured with a calibrated balance.

Beim Gehen/Laufen in der horizontalen Ebene, wird mit der kalibrierten Geschwindigkeit vs/t_kal und der genaust gemessenen Gewichtskraft |Fg| = m·g, die beschleunigende Kraft Fa und weiterhin der Betrag der resultierenden Kraft |FR_berech| berechnet. When walking / running in the horizontal plane, with the calibrated speed v s / t_kal and the properly measured weight force | Fg | = m · g, the accelerating force Fa, and further the magnitude of the resultant force | F R_berech | calculated.

Dieser aus den kalibrierten Werten berechnete Betrag der resultierenden Kraft |FR_berech|, gilt nun als kalibrierte resultierende Kraft |FR_berech_kal| in der horizontalen Ebene, bei eingestellten Steigungswinkel φkal = 0°. Die Kalibrierung vom Betrag des arithmetischen Mittelwerts der resultierenden Kraft |FR_arithm| aus der Druck/Zeit-Messung, (Kraft/Zeit-Messung) in der horizontalen Ebene, erfolgt über die Gleichsetzung mit der resultierende Kraft |FR_berech_kal| in der horizontalen Ebene, durch Korrekturfaktoren oder Korrekturfunktionen bei jeder vorgegebenen Geschwindigkeit vkal und eingestellten Steigungswinkel φkal = 0°. z.B. |FR_berech_kal| = |FR_arithm|·kFaktor = |FR_arithm_kal| oder |FR_berech_kal| = |FR_arithm|·f(kFaktor) = |FR_arithm_kal| This amount of the resulting force | F R_berech |, calculated from the calibrated values, is now considered calibrated resulting force | F R_berech_kal | in the horizontal plane, with set pitch angles φ kal = 0 °. The calibration of the magnitude of the arithmetic mean of the resulting force | F R_arithm | from the pressure / time measurement, (force / time measurement) in the horizontal plane, takes place via the equation with the resulting force | F R_berech_kal | in the horizontal plane, by correction factors or correction functions at each predetermined speed v cal and set pitch angle φ kal = 0 °. eg | F R_berech_kal | = | F R_arithm | · k Factor = | F R_arithm_kal | or | F R_berech_kal | = | F R_arithm | · f (k factor ) = | F R_arithm_kal |

Somit gilt: |FR_berech_kal| = |FR_arithm_kal|; für alle vkal bei φkal = 0°Thus: | F R_berech_kal | = | F R_arithm_kal |; for all v kal at φ kal = 0 °

Hierbei sind die Beträge maßgebend und nicht der individuelle Kraft-Druck-Verlauf der resultierenden Kraft FR. Here, the amounts are decisive and not the individual force-pressure curve of the resulting force F R.

Zur Eliminierung von Signal-Ausreißern (Peak) ist der Auswerteeinheit ein Signalfilter vorgeschaltet. To eliminate signal outliers (peak), the evaluation unit is preceded by a signal filter.

Die Kalibrierung des positiven und negativen Steigungswinkels (±φ), erfolgt über die Gleichsetzung des berechneten Steigungswinkels (±φberech) zu jeden eingestellten Steigungswinkel (±φkal) durch Korrekturfaktoren oder Korrekturfunktionen, bei jeder eingestellten Geschwindigkeit vkal des Laufbandes. The calibration of the positive and negative pitch angle (± φ) is made by equating the calculated pitch angle (± φ berech ) to each set pitch angle (± φ kal ) by correction factors or correction functions at each treadmill speed v kal set .

Maßgebend zur Berechnung des positiven oder negativen Steigungswinkels (±φ), ist der Betrag des arithmetischen Mittelwerts der resultierenden Kraft |FR_arithm_kal| aus der Druck/Zeit-Messung, (Kraft/Zeit-Messung). Decisive for the calculation of the positive or negative pitch angle (± φ), is the magnitude of the arithmetic mean of the resulting force | F R_arithm_kal | from the pressure / time measurement, (force / time measurement).

Um die Gleichheit des zu berechnenden Steigungswinkels (±φ) mit dem eingestellten Steigungswinkel (±φkal) zu erreichen, wird der Betrag |FR_arithm_kal| mit einem Winkel-Korrekturfaktor φ_kFaktor oder einer Winkel-Korrekturfunktion f(φ_kFaktor) multipliziert. Mit: |FR_arithm_kal|·φ_kFaktor → φ_berech_kal = φkal Mit: |FR_arithm_kal|·f(φ_kFaktor) → φ_berech_kal = φkal. In order to obtain the equality of the pitch angle (± φ) to be calculated with the set pitch angle (± φ kal ), the magnitude | F R_arithm_kal | multiplied by an angle correction factor φ_k factor or an angle correction function f (φ_k factor ). With: | F R_arithm_kal | · φ_k factor → φ _berech_kal = φ kal With: | F R_arithm_kal | · f (φ_k factor ) → φ _berech_kal = φ kal .

Zusammenfassend ist zu sagen, dass aus der Geschwindigkeitsreferenz v =s/t die Resultierende |FRberech| berechnet wird und somit auch als Kraft-Referenz für die horizontale und schiefe Ebene gilt. In summary, from the velocity reference v = s / t, the resultant | F Rberech | is calculated and thus also applies as a force reference for the horizontal and inclined plane.

Aus der Druckverlauf-Messung wird die Resultierende |FR_arithm| ermittelt und die Geschwindigkeit vFt berechnet, was nur in der horizontalen Ebene korrekt ist. From the pressure curve measurement, the resultant | F R_arithm | and calculates the speed v Ft , which is correct only in the horizontal plane.

Wenn |FR_arithm| = |FRberech| dann ist auch vFt = vs/t (nur horizontale Ebene). If | F R_arithm | = | F Rberech | then also v Ft = v s / t (horizontal plane only).

Wenn |FR_arithm| ≠ |FRberech| dann ist auch vFt ≠ vs/t (Laufen in schiefer Ebene). If | F R_arithm | ≠ | F Rberech | then also v Ft ≠ v s / t (walking in a slanted plane).

|FR_arithm| ist somit ein Maß des Steigungswinkels (±φ) bezüglich |FRberech|. | F R_arithm | is thus a measure of the pitch angle (± φ) with respect to | F Rberech |.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 119734697 A1 [0002] DE 119734697 A1 [0002]
  • DE 3405081 A1 [0002] DE 3405081 A1 [0002]
  • WO 01/25726 A1 [0003] WO 01/25726 A1 [0003]
  • DE 102007011855 B4 [0004] DE 102007011855 B4 [0004]

Claims (19)

Bewegungsparameter-Messeinrichtung zur Erfassung eines Bewegungsparameters eines Läufers (100), der gegenüber einem Untergrund eine Relativbewegung ausführt, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ableiten eines Bewegungsparameters (φ) des Läufers (100), aus einer Referenzgeschwindigkeit (vs/t) und einer kraftabhängigen und/oder druckabhängigen Geschwindigkeit (vFt) die aus einem Fuß-Drucksignal als Funktion der Zeit beim Abrollvorgang über Sensoren und/oder Sensorflächen erfassbar ist. Motion parameter measuring device for detecting a movement parameter of a runner ( 100 ), which relative to a ground performs a relative movement, characterized in that for deriving a movement parameter (φ) of the runner ( 100 ), from a reference speed (v s / t ) and a force-dependent and / or pressure-dependent speed (v Ft ) which can be detected from a foot pressure signal as a function of time during the rolling process via sensors and / or sensor surfaces. Bewegungsparameter-Messeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Bewegungsparameter (φ) des Läufers (100) ein Bewegungswinkel (φ) ist. Movement parameter measuring device according to claim 1, characterized in that movement parameters (φ) of the runner ( 100 ) is a movement angle (φ). Bewegungsparameter-Messeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (50) eine Sensorkette mit Drucksensoren (54) umfasst, die sich in flächiger Anordnung wenigstens bereichsweise über eine Fußfläche erstreckt. Movement parameter measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that the sensors ( 50 ) a sensor chain with pressure sensors ( 54 ), which extends in a planar arrangement at least partially over a foot surface. Bewegungsparameter-Messeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (50) in eine Einlegsohle integriert ist. Movement parameter measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensors ( 50 ) is integrated in an insole. Bewegungsparameter-Messeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (50) in einen Schuh integriert ist. Movement parameter measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensors ( 50 ) is integrated in a shoe. Bewegungsparameter-Messeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (50) in einen Strumpf integriert ist, der um einen Schuh oder Fuß legbar ist. Movement parameter measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensors ( 50 ) is integrated into a sock which can be laid around a shoe or foot. Bewegungsparameter-Messeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (50) ein hydraulisches Gestänge (52) umfasst. Movement parameter measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensors ( 50 ) a hydraulic linkage ( 52 ). Bewegungsparameter-Messeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (50) Piezoelemente und/oder kapazitive und/oder induktive und/oder ohmsche Druckaufnehmer umfasst. Movement parameter measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensors ( 50 ) Comprises piezo elements and / or capacitive and / or inductive and / or ohmic pressure transducers. Verfahren zum Betreiben einer Bewegungsparameter-Messeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus einer Referenzgeschwindigkeit (vs/t) und einer kraftabhängigen und/oder druckabhängigen Geschwindigkeit (vFt), die aus einem Fuß-Drucksignal als Funktion der Zeit beim Abrollvorgang über Sensoren/ Sensorflächen erfasst wird, ein Bewegungsparameter (φ) des Läufers (100) abgeleitet wird. Method for operating a movement parameter measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that from a reference speed (v s / t ) and a force-dependent and / or pressure-dependent speed (v Ft ), which consists of a foot pressure signal as a function of time Rolling process is detected by sensors / sensor surfaces, a movement parameter (φ) of the rotor ( 100 ) is derived. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungsparameter ein Bewegungswinkel (φ) ist. A method according to claim 9, characterized in that the movement parameter is a movement angle (φ). Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzgeschwindigkeit (vs/t) aus einer Weg/Zeit-Messung aus einem Abrollvorgang über Sensoren und/oder Sensorflächen abgeleitet wird. Method according to claim 9 or 10, characterized in that the reference speed (v s / t ) is derived from a travel / time measurement from a rolling process via sensors and / or sensor surfaces. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer relativen Zunahme des Drucks im Hackenbereich (10.1) ein Gefälle erkannt wird und bei einer relativen Zunahme des Drucks in Vorderfußbereich (10.4, 10.3) eine Steigung und/oder Beschleunigung erkannt wird. Method according to one of claims 9 to 11, characterized in that at a relative increase in the pressure in the heel area ( 10.1 ), and a relative increase in pressure in the forefoot area (FIG. 10.4 . 10.3 ) a slope and / or acceleration is detected. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Zeitsignal und/oder Drucksignal und einer vorgegebenen Länge und/oder aktuellen Länge einer Sensorik (50) eine Wegstrecke (s) und/oder eine Geschwindigkeit (vs/t, vFt, v) abgeleitet wird. Method according to one of claims 9 to 12, characterized in that from the time signal and / or pressure signal and a predetermined length and / or current length of a sensor ( 50 ) a distance (s) and / or a speed (v s / t , v Ft , v) is derived. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Zeitsignal und/oder Drucksignal ein Absprungwinkel abgeleitet wird. Method according to one of claims 9 to 13, characterized in that a jump angle is derived from the time signal and / or pressure signal. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Zeitsignal und/oder Drucksignal ein vorgegebener Laufstil abgeleitet wird. Method according to one of claims 9 to 14, characterized in that from the time signal and / or pressure signal, a predetermined running style is derived. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Zeitspanne der Schrittdauer (∆t_sL) und der Referenzgeschwindigkeit (vs/t) die Schrittlänge sL abgeleitet wird, insbesondere dass aus dem Produkt von Zeitspanne (∆t_sL) und Referenzgeschwindigkeit (vs/t)) die Schrittlänge sL berechnet wird. Method according to one of Claims 9 to 15, characterized in that the step length s L is derived from the time span of the step duration (Δt _sL ) and the reference speed (v s / t ), in particular that the step length s L is calculated from the product of time span (Δt _sL ) and reference speed (v s / t )). Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass durch Summation der einzelnen Schrittlängen sL eine zurückgelegte Wegstrecke sweg und/oder eine Gesamtstrecke abgeleitet wird. Method according to one of claims 9 to 16, characterized in that is derived by summation of the individual step lengths s L a distance traveled away s and / or a total distance. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die im Speicher eines Mikrokontrollers liegenden Daten und/oder Resultate über eine serielle und/oder parallele und/oder USB Schnittstelle einem separaten Computer zugeführt und, bevorzugt über eine geeignete graphische Benutzeroberfläche, ausgewertet und/oder dargestellt werden. Method according to one of Claims 9 to 17, characterized in that the data and / or results lying in the memory of a microcontroller are fed via a serial and / or parallel and / or USB interface to a separate computer and evaluated, preferably via a suitable graphical user interface and / or displayed. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die im Speicher eines Mikrokontrollers liegenden Daten und/oder Resultate über eine serielle und/oder parallele und/oder USB Schnittstelle einem Sender-Empfängersystem zugeführt und zur Anzeige gebracht werden. Method according to one of Claims 9 to 18, characterized in that the data and / or results lying in the memory of a microcontroller are fed via a serial and / or parallel and / or USB interface to a transmitter-receiver system and displayed.
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