DE102019219529A1

DE102019219529A1 - Sportgerät

Info

Publication number: DE102019219529A1
Application number: DE102019219529.6A
Authority: DE
Inventors: Martin Kroeger; Andreas Weber
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-12-13
Filing date: 2019-12-13
Publication date: 2021-06-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sportgerät, das einen Berührungssensor umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sportgerät, das einen Berührungssensor umfasst.
Stand der Technik
Aus der DE69808293T2 ist ein Drucksensor bekannt, der ein Schaumstoffmaterial, eine Lichtquelle und einen Lichtsensor umfasst. Bei dem Drucksensor handelt es sich um einen Schaumstoffsensor. Das Schaumstoffmaterial umfasst Streuzentren und leitet durch die in ihm befindliche Lichtquelle eingespeistes Licht, sodass der ebenfalls im Schaumstoffmaterial befindliche Lichtsensor das eingeleitete Licht empfangen kann. Der Sensor ist so angeordnet, dass er das Licht der Lichtquelle nicht auf direktem Weg empfangen kann, sondern das Licht nach Streuung am Schaumstoffmaterial empfängt. Bei Deformation des Schaumstoffmaterial verändert sich dessen Lichtleitfähigkeit bzw. die Dichte der Streuzentren, sodass eine Auswertung der durch den Lichtsensor empfangenen Lichtintensität ein Maß für den auf das Schaumstoffmaterial wirkenden Druck darstellt. Somit kann aus dem Schaumstoffmaterial ein Drucksensor gebildet werden.
Aus der EP1605240A1 ist ein textiler Sensor bekannt, der aus einer flächigen, gewebten Elektrode und gegenüberliegenden durch leitende Fäden gebildete Elektroden gebildet wird. Die flächige Elektrode und die leitenden Fäden sind durch eine nichtleitende Schicht beabstandet und bilden je einen Kondensator. Der Abstand ändert sich bei Druckeinwirkung, sodass sich in Folge dessen auch die Kapazität der Kondensatoren Ändert. Die Kapazitätsänderung kann gemessen werden, um so ein Maß für den einwirkenden Druck zu erhalten.
Trainingsmethoden von Sportlern umfassen üblicherweise das Überwachen der korrekten Durchführung von Bewegungen durch einen Trainer. Hierfür verlässt sich der Trainer auf seine Erfahrung und seine optische Wahrnehmung. Teilweise werden Bewegungsabläufe mittele Kameras erfasst und im Rahmen einer Bewegungsanalyse ausgewertet. Kameras haben den Nachteil, dass bei Verwendung einer Kamera immer nur ein gewisser Sichtwinkel einer Bewegung abgedeckt wird.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Sportgerät hat demgegenüber den Vorteil, dass das Sportgerät einen Berührungssensor umfasst. Somit kann bei Verwendung des erfindungsgemäßen Sportgeräts, insbesondere im Training zusätzlich eine von dem Berührungssensor bereitgestellte Information analysiert werden. Rechnerunterstützte Trainingsmethoden werden so ermöglicht.
Vorteilhaft ist, dass es sich bei dem Sportgerät um einen Boxsack handelt, wobei der Berührungssensor derart an dem Boxsack angeordnet ist, dass eine Schlagposition und eine Schlagintensität mittels des Berührungssensors erfasst werden kann. Somit werden Analysen ermöglicht, die unter Verwendung von optischen Analyseverfahren nicht möglich sind. Beispielsweise kann gezielt die Schlagintensität in Abhängigkeit eines Trefferpunkts, also einer Schlagposition, ermittelt werden.
Vorteilhaft ist, dass es sich bei dem Sportgerät um einen Boxhandschuh handelt, wobei der Berührungssensor derart an dem Boxhandschuh angeordnet ist, dass mittels des Berührungssensors eine Schlagintensität erfasst werden kann.
Vorteilhaft ist, dass es sich bei dem Sportgerät um einen Tennisschläger handelt, wobei der Berührungssensor derart an einem Außenbereich eines Rahmens des Tennisschlägers angeordnet ist, sodass eine durch ein Schlagen eines Balls auf Saiten des Tennisschlägers wirkende Kraft mittels des Berührungssensors erfasst werden kann. Vorteilhafterweise befindet sich der Berührungssensor zwischen dem Rahmen und den Saiten, sodass eine auf die Saiten wirkende Zugkraft durch den Sensor als Druck erfasst werden kann.
Vorteilhaft ist, dass es sich bei dem Sportgerät um einen Schanzentisch handelt, wobei der Berührungssensor derart an dem Schanzentisch angeordnet ist, dass mittels des Berührungssensors eine Absprungposition und eine Sprungkraft erfasst werden können. Vorteilhafterweise handelt es sich um den Schanzentisch einer Skisprungschanze.
Vorteilhaft ist, dass es sich bei dem Sportgerät um einen Standbrett handelt, wobei der Berührungssensor derart an dem Standbrett angeordnet ist, dass mittels des Berührungssensors eine Stehposition eines Benutzers, der auf dem Standbrett steht, erfasst werden kann. Bei einem Standbrett kann es sich um ein Skateboard, ein Snowboard, ein Surfbrett oder um Ski handeln.
Vorteilhaft ist, dass es sich bei dem Sportgerät um einen Kegelpin handelt, wobei der Berührungssensor derart an dem Kegelpin angeordnet ist, dass mittels des Berührungssensors ein Umfallen des Kegelpins sowie eine Auftreffposition, an der der Kegelpin von einer Bowlingkugel getroffen wurde, erfasst werden können. Handelt es sich bei allen Kegelpins einer Bowlingbahn um Kegelpins mit Berührungssensor, kann unter Ausnutzung einer zeitlichen Auflösung der Berührungssensoren, ein Trefferbild genau analysiert werden. Außerdem kann ein Betreiber der Bowlingbahn auf eine kamerabasierte Erkennung der umgefallenen Kegelpins verzichten.
Vorteilhaft ist, dass es sich bei dem Sportgerät um eine Trainingsmatte handelt, wobei der Berührungssensor derart an der Trainingsmatte angeordnet ist, dass mittels des Berührungssensors eine Körperhaltung eines Benutzers der Trainingsmatte erfasst werden kann. Unter Körperhaltung kann insbesondere eine Position verstanden werden, bei der einige Körperteile, wie z.B. Füße, Hände, Knie oder Ellenbogen des Benutzers die Trainingsmatte berühren. Unter Ausnutzung des Berührungssensors können Gewichtsverteilungen und relative Abstände der Aufstellpunkte der Körperteile analysiert werden.
Vorteilhaft ist, dass es sich bei dem Sportgerät um ein Trampolin handelt, wobei der Berührungssensor derart an dem Trampolin angeordnet ist, dass mittels des Berührungssensors eine Auftrefffläche und eine Auftreffkraft, mit der ein Benutzer des Trampolins auf das Trampolin auftrifft, erfasst werden kann.
Vorteilhaft ist, dass es sich bei dem Sportgerät um einen Baseballschläger handelt, wobei der Berührungssensor derart an dem Baseballschläger angeordnet ist, dass mittels des Berührungssensors eine Schlagintensität und Schlagposition erfasst werden kann. Unter Schlagposition ist hierbei der Teil des Baseballschlägers zu verstehen, der bei einem Schlag einen Ball berührt.
Vorteilhaft ist, dass der Berührungssensor einen Textilsensor oder einen Schaumstoffsensor umfasst.
Ein Textilsensor ist beispielsweise ein Gewebe, dass zumindest teilweise aus elektrisch leitenden Fasern besteht, sodass eine Berührung des Gewebes entweder durch einen Spannungsabfall oder aber durch eine Änderung einer Kapazität von durch die leitenden Fasern gebildeten Kondensatoren erkannt werden kann. Die Kapazitätsänderung kann vorteilhafter Weise abhängig von der Intensität eines auf den Textilsensor ausgeübten Drucks sein. Textilsensoren können besonders flach und gewichtssparend gefertigt werden und eignen sich daher besonders, um eine vorhandene Oberfläche mit einem Berührungssensor zu überziehen.
Bei dem Schaumstoffsensor kann es sich um einen aus dem Stand der Technik bekannten Schaumstoffsensor handeln, oder um einen der nachstehend näher beschriebenen Schaumstoffsensoren.
Der Schaumstoffsensor kann vorteilhafterweise ein Schaumstoffelement umfassen, wobei sich innerhalb des Schaumstoffelements Lichtquellen und Lichtsensoren befinden, sodass die Lichtsensoren durch die Lichtquellen ausgesendetes Licht empfangen, wobei das Schaumstoffelement derart ausgebildet ist, dass sich die von den Lichtsensoren empfangene Lichtintensität in Abhängigkeit eines auf das Schaumstoffelement wirkenden Drucks ändert, wobei der Schaumstoffsensor außerdem Elektroden umfasst, die einen Kondensator bilden, dessen Kapazität anhängig von dem auf das Schaumstoffelement einwirkenden Drucks ist.
Das Schaumstoffelement umfasst Streuzentren, ist ansonsten aber lichtleitend ausgebildet. In das Schaumstoffelement eingekoppeltes Licht wird an den Streuzentren gestreut, sodass die im Schaumstoffelement befindlichen Lichtsensoren das durch die Streuzentren gestreute Licht empfangen. Bei Kompression des Schaumstoffelements in Folge von Druckeinwirkung wird die lokale Dichte der Streuzentren im Bereich der Druckeinwirkung erhöht, sodass die Lichtsensoren eine erhöhte Lichtintensität erfassen. Die Lichtintensität ist dabei ein eindeutiges Maß für die Intensität der Druckeinwirkung. Zusätzlich kann der Schaumstoffsensor Elektroden umfassen, die einen Kondensator bilden. Der Kondensator ist, beispielsweise durch die Verwendung des kompressiblen Schaumstoffmaterials als Isolierschicht, ebenfalls kompressibel, sodass sich die Kapazität des Kondensators bei lokaler Druckeinwirkung ändert. Eine Messung der Kapazität des Kondensators liefert daher ein eindeutiges Maß für den auf den Kondensator einwirkenden Druck, sodass diese Ausgestaltung des Schaumstoffsensors vorteilhafterweise zwei unabhängige Messverfahren ermöglicht, die verwendet werden können, um einen Druck redundant zu erfassen. Dies ist besonders vorteilhaft bei Anwendungen in denen der Schaumstoffsensor über eine lange Produktlebensdauer nicht getauscht oder gewartet werden kann, da die beiden voneinander unabhängigen Messverfahren auch verwendet werden können um langfristige Sensordriften zu erkennen und im Rahmen einer elektronischen Auswertung zu kompensieren. Somit bietet diese Ausgestaltung des Schaumstoffsensors eine kostengünstige, flexible und langlebige Möglichkeit einen Druck zu messen.
Vorteilhafter Weise wird eine Elektrode des Sensorsystems durch ein flächiges Gewebe gebildet, das beispielsweise aus einer miteinander verwobenen Vielzahl von elektrisch leitenden Drähten oder Fasern gebildet sein kann. Alternativ kann das flächige Gewebe auch nicht elektrisch leitende Komponenten, wie z.B. handelsübliche Textilfasern, enthalten. Somit kann vorteilhafterweise eine mechanische oder haptische Eigenschaft des flächigen Gewebes in einer gewünschten Art und Weise bereitgestellt werden.
Vorteilhaft ist, wenn das Schaumstoffelement eine Oberfläche aufweist, wobei sich eine Elektrode auf der Oberfläche des Schaumstoffelements befindet. In besonders vorteilhafter Ausgestaltung befindet sich die Elektrode, die das flächige Gewebe bildet, auf der Oberfläche des Schaumstoffelements. Somit kann eine gewünschte Oberflächeneigenschaft bzw. -haptik bereitgestellt werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung befindet sich mindestens eine zweite Elektrode innerhalb des Schaumstoffelements.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung, in der das Schaumstoffelement zwei gegenüberliegende Oberflächen aufweist, befinden sich die Elektroden auf den beiden gegenüberliegenden Oberflächen des Schaumstoffelements. Besonders vorteilhaft ist, wenn beide Oberflächen durch Elektroden bedeckt sind, die flächige Gewebe bilden.
Vorteilhaft ist, wenn die Elektroden eine elektrische Leitung bilden, die mit den Lichtquellen oder den Lichtsensoren verbunden sind. Durch die Verwendung der Elektroden als elektrischen Leitungen lässt sich vorteilhafterweise ein Schaumstoffsensor realisieren, dass keine gesonderten elektrischen Leitungen zum Versorgen der Lichtquellen mit elektrischer Energie oder zum Übermitteln von durch die Lichtsensoren bereitgestellten elektrischen Signalen benötigt. Mit anderen Worten kann so vorteilhafterweise ein Schaumstoffsensor bereitgestellt werden, dessen Signalleitungen bzw. Versorgungsleitungen verwendet werden können, um kapazitive Drucksensoren zu realisieren.
Vorteilhafter Weise bildet das Schaumstoffelement eine Matte. Der Schaumstoffsensor umfasst mehrere Lichtsensoren, sodass aus einer Verteilung der durch die Lichtsensoren empfangenen Lichtintensität eine Lokalisierung des auf das Schaumstoffelement einwirkenden Drucks ermittelt werden kann. Die Mattenform des Schaumstoffelements bietet den Vorteil, dass der derart gebildete Schaumstoffsensor flexibel eingesetzt werden kann. Somit kann der Druck nicht nur dem Betrag nach gemessen, sondern auch räumlich zugeordnet werden. Durch entsprechende Anordnung der Lichtsensoren kann ein Schaumstoffsensor mit einer räumlichen Auflösung bereitgestellt werden, die eine Bestimmung einer Einwirkfläche des Drucks oder einer zweidimensionalen Druckverteilung ermöglicht. Der Schaumstoffsensor kann auch eine Vielzahl von Elektroden umfassen.
Ein Ausführungsbeispiel eines Schaumstoffsensors wird in den nachfolgenden Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen:
Figurenliste

1 einen schematischen Querschnitt durch einen beispielhaften Schaumstoffsensor;
2 eine schematische Draufsicht auf einen beispielhaften Schaumstoffsensor;

1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Schaumstoffsensor (10). Ein Schaumstoffelement (11) ist näherungsweise quaderförmig ausgebildet, sodass der Schaumstoffsensor (10) insgesamt eine Matte bildet. Das Schaumstoffelement (11) ist lichtleitend und umfasst Streuzentren. Auf der Oberseite des Schaumstoffelements (11) befindet sich ein flächiges Gewebe (12), das zumindest teilweise aus elektrisch leitendem Material besteht und daher eine Elektrode bildet. Das flächige Gewebe (12) ist dünn im Vergleich zur Dicke des Schaumstoffelements (11).
Der Schaumstoffsensor (10) umfasst mehrere Lichtquellen (14), bei denen es sich beispielsweise um LEDs handeln kann, sowie mehrere Lichtsensoren (16) wie z.B. Photozellen. Die Lichtquellen (14) und die Lichtsensoren (16) sind in das Schaumstoffelement (11) eingebettet und derart angeordnet, dass die durch die Lichtsensoren (16) empfangene Lichtintensität einen erheblichen Anteil an Streulicht, das an den Streuzentren gestreut wurde, aufweist. Die Lichtquellen (14) und die Lichtsensoren (16) sind jeweils mit elektrischen Leitungen (17) verbunden, wobei es sich bei den elektrischen Leitungen (17) sowohl um Leitungen zur Spannungsversorgung, als auch um Signalleitungen handeln kann. Vorteilhafterweise können Signale von den Lichtsensoren (16) als digitale Signale über die elektrischen Leitungen (17) übermittelt werden. Die elektrischen Leitungen (17) bilden gemeinsam mit dem flächigen Gewebe (12) jeweils einen kompressiblen Kondensator, dessen Kapazität von einer Druckeinwirkung auf das Schaumstoffelement (11) abhängt. Mittels einer Auswerteelektronik kann die Kapazität der Kondensatoren gemessen und daraus die Druckeinwirkung bestimmt werden.
2 zeigt eine schematische Draufsicht auf den Schaumstoffsensor (10), wobei die bereits im Rahmen der Beschreibung von 1 erläuterten Elemente nicht erneut beschrieben werden. Der Schaumstoffsensor (10) kann einen weiteren Sensor (18) umfassen, bei dem es sich um einen Beschleunigungssensor, einen Temperatursensor und/oder einen Feuchtesensor handeln kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 69808293 T2 [0002]
EP 1605240 A1 [0003]

Claims

Sportgerät, dadurch gekennzeichnet, dass das Sportgerät einen Berührungssensor umfasst.
Sportgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Sportgerät um einen Boxsack handelt, wobei der Berührungssensor derart an dem Boxsack angeordnet ist, dass eine Schlagposition und eine Schlagintensität mittels des Berührungssensors erfasst werden kann.
Sportgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Sportgerät um einen Boxhandschuh handelt, wobei der Berührungssensor derart an dem Boxhandschuh angeordnet ist, dass mittels des Berührungssensors eine Schlagintensität erfasst werden kann.
Sportgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Sportgerät um einen Tennisschläger handelt, wobei der Berührungssensor derart an einem Außenbereich eines Rahmens des Tennisschlägers angeordnet ist, sodass eine durch ein Schlagen eines Balls auf Saiten des Tennisschlägers wirkende Kraft ein mittels des Berührungssensors erfasst werden kann.
Sportgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Sportgerät um einen Schanzentisch handelt, wobei der Berührungssensor derart an dem Schanzentisch angeordnet ist, dass mittels des Berührungssensors eine Absprungposition und eine Sprungkraft erfasst werden können.
Sportgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Sportgerät um ein Standbrett handelt, wobei der Berührungssensor derart an dem Standbrett angeordnet ist, dass mittels des Berührungssensors eine Stehposition eines Benutzers, der auf dem Standbrett steht, erfasst werden kann.
Sportgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Sportgerät um einen Kegelpin handelt, wobei der Berührungssensor derart an dem Kegelpin angeordnet ist, dass mittels des Berührungssensors ein Umfallen des Kegelpins sowie eine Auftreffposition, an der der Kegelpin von einer Bowlingkugel getroffen wurde, erfasst werden können.
Sportgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Sportgerät um eine Trainingsmatte handelt, wobei der Berührungssensor derart an der Trainingsmatte angeordnet ist, dass mittels des Berührungssensors eine Körperhaltung eines Benutzers der Trainingsmatte erfasst werden kann.
Sportgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Sportgerät um ein Trampolin handelt, wobei der Berührungssensor derart an dem Trampolin angeordnet ist, dass mittels des Berührungssensors eine Auftrefffläche und eine Auftreffkraft, mit der ein Benutzer des Trampolins auf das Trampolin auftrifft, erfasst werden kann.
Sportgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Sportgerät um einen Baseballschläger handelt, wobei der Berührungssensor derart an dem Baseballschläger angeordnet ist, dass mittels des Berührungssensors eine Schlagintensität und Schlagposition erfasst werden kann.
Sportgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Berührungssensor einen Textilsensor oder einen Schaumstoffsensor umfasst.