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Einleitung
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Im Fußball wird beim Training von Freistößen eine Mauer benötigt. Stehen nicht genügend Personen zur Verfügung, werden hierfür Dummys eingesetzt. Diese werden beispielsweise mit Heringen im Boden befestigt und sind manchmal so gelagert, dass sie einen Ball, der sie trifft, abfedern und zurückschleudern. Bis auf diese Bewegung sind diese Dummys allerdings starr und unbeweglich. Da dies einer Mauer entspricht, die beim Schuss einfach stehen bleibt, ist es für den Schützen keine große Herausforderung, darüber zu schießen.
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In einer Freistoßsituation in einem echten Fußballspiel springen die einzelnen Personen, die die Mauer bilden, wenn der Schütze den Ball schießt, um einen größeren Bereich abdecken zu können. Für den Trainingsbetrieb gibt es im Stand der Technik keine solche Mauer, die eine Sprungbewegung nachahmt. Es ist daher auch nicht möglich, einen Schuss zu trainieren, der unter der Mauer durchgehen soll.
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Ein weiteres Einsatzszenario ist das Torwarttraining. Wenn Bälle aufs Tor geschossen werden, könnten die angreifenden Spieler versuchen, über den Ball zu springen oder auch zum Kopfball ansetzen. Ein solcher Sprung kann auch nur dazu dienen, dem Torwart die Sicht einzuschränken. Im Stand der Technik sind keine Dummys bekannt, die eine Sprungbewegung ausführen.
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Im Volleyball wird bei der Abwehr eines Angriffs in erster Instanz versucht, den Ball direkt am Netz abzublocken. Für ein realistisches Training sind hier immer Personen erforderlich. Es ist kein Trainingsgerät bekannt, was die Sprungbewegung der Blocker nachahmt.
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Das Problem wird durch eine Vorrichtung gelöst, bei der die gewünschte Anzahl an Dummys mit einer Halterung verbunden wird, die ein Hoch- und Runterbewegen der Dummys ermöglicht. Ein Antrieb, der entweder alle Dummys gemeinsam oder jeden Dummy separat bedient, sorgt dafür, dass die Dummys nach dem Betätigen eines Auslösers eine Bewegung durchführen, die einem Sprung von Menschen nachempfunden ist.
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Übersicht
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Die hier beschriebene Erfindung ist eine Vorrichtung, mittels derer die Bewegung von Personen nachgestellt wird (5). Die Erfindung besteht aus einem Auslöser, einer Steuerung, einer Halterung (1), einem Antrieb (3) und einem oder mehreren Dummys (4).
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Der Auslöser ist ein Gerät, welches ein Signal erzeugt und an die Steuerung oder direkt an den Antrieb weitergibt. Durch dieses Signal wird mitgeteilt, dass der Bewegungsablauf starten soll.
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Die Steuerung empfängt das Signal des Auslösers und steuert den Bewegungsablauf des Antriebs vom Start der Bewegung bis zur abgeschlossenen Rückführung aller Dummys in die Ursprungsposition. Je nach Ausführung ist es möglich, dass die Steuerung wegfällt oder mit dem Auslöser oder dem Antrieb kombiniert ist.
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Die Halterung (1) sorgt für einen festen Stand der Vorrichtung (2), die auch stehen bleiben soll, wenn sie von den abzuwehrenden Bällen getroffen wird. Außerdem wird der Antrieb (3) an der Halterung befestigt.
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Der Antrieb (3) ist an der Halterung (1) befestigt. Ein oder mehrere Dummys (4) werden an dem Antrieb befestigt. Es wird entweder pro Dummy ein Antrieb verwendet oder ein Antrieb für alle Dummys. Wenn vom Auslöser bzw. der Steuerung das Signal zum Start des Bewegungsablaufs kommt, so startet der Antrieb den Bewegungsablauf.
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Der oder die Dummys (4) sind Figuren, die idealerweise die Umrisse eines Menschen darstellen, um möglichst realistisch zu wirken. Die Dummys können aber grundsätzlich jede Form haben.
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Die Energieversorgung kann auf verschiedene Arten erfolgen. Je nach Anwendungsart ist eine andere Versorgung vorteilhafter. So bietet sich auf dem Fußballfeld eine kabellose Versorgung an, beispielsweise durch einen Akku oder einen Generator. Beim Betrieb in einer Halle oder vergleichbaren Innenräumen kann eine Versorgung durch das externe Stromnetz sinnvoller sein, sofern gewährleistet ist, dass ein Stromkabel nicht zu einer Stolperfalle wird.
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Detailbeschreibung: Bewegungsablauf
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Der Bewegungsablauf der oder des Dummys beginnt in der Grundposition. Bezogen auf den Anwendungsfall der Fußballmauer ist das die Position, in der die Personen in der Mauer fest auf dem Boden stehen und warten, bis der Schütze den Ball schießt.
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Der oder die Dummys bewegen sich dann nach oben, was ein Springen nachstellt. Zwischen dem Start des Bewegungsablaufs und dieser Bewegung kann eine Totzeit eingestellt werden. Die Höhe sowie die Dauer dieser Bewegung werden so angepasst, dass diese möglichst nahe an der Realität liegen. In der Ausführung der Fußballmauer ist eine Sprunghöge von 40 bis 50 cm realisiert, die innerhalb von etwa 0,5 s durchgeführt wird.
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Je nach Art des Antriebs wird diese Bewegung so durchgeführt, dass sie mit höchster Geschwindigkeit startet und dann beim Aufstieg immer langsamer wird. Dadurch wird der Einfluss der Schwerkraft beim Sprung eines Menschen nachgestellt.
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Anschließend werden die Dummys wieder in die Grundposition geführt. Je nach Ausführung der Erfindung kann dies von Hand oder automatisch erfolgen. Bei der automatischen Rückführung kann dabei die Geschwindigkeit langsam erhöht werden, um den Verlauf einer realen Fallbewegung nachzustellen.
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In der Grundposition werden die Dummys arretiert, bis der nächste Bewegungsablauf startet.
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Detailbeschreibung: Auslöser
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Es sind verschiedene Auslöser möglich, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Taster, Lichtschranken oder Smartphones. Es wird unterschieden, ob die Auslösung vollautomatisch, halbautomatisch oder manuell betätigt wird.
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In der vollautomatischen Variante erkennt ein Sensor, wenn die Auslösung stattfinden soll. Ein optischer Sensor kann beispielsweise eingesetzt werde, um das Vorhandensein eines Balles zu detektieren und sobald der Ball nicht mehr da ist, also geschossen wurde, eine Auslösung signalisieren. Ebenfalls vollautomatisch ist die zeitgesteuerte oder die zyklische Auslösung.
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In der halbautomatischen Variante sorgt ein Mensch dafür, dass das Auslöse-Signal erzeugt wird. Entweder macht dies der Spieler selbst oder eine weitere Person, beispielsweise der Trainer.
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In der manuellen Variante wird die Bewegung der Dummys durch eine Person ausgeführt.
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Für den Anwendungsfall der Fußballmauer empfiehlt sich eine Lichtschranke oder ein optischer Abstandssensor, der leitungsgeführt an die Steuerung angeschlossen wird. Er wird so positioniert, dass er erkennt, wenn der Ball geschossen wird. Die Leitung wird dabei so ausgeführt, dass diese mittels einer Zugentlastung an der Halterung befestigt ist. Die Länge wird auf 9,15m bemessen, welches die minimale Entfernung zwischen Mauer und Ball laut Fußball-Regelwerk der FIFA darstellt. Dadurch hat der Schütze automatisch immer den passenden Abstand zur Positionierung des Balls.
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Der Sensor kann auch akkubetrieben und per Funk mit der Steuerung verbunden sein. Hierbei kann die Entfernung entweder durch ein Seil oder Maßband entsprechender Länge, welches am Sensor und der Halterung befestigt ist, gesetzt werden, oder vollständig manuell durch den Schützen.
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Eine weitere Möglichkeit für einen Auslöser ist ein einfacher Taster, der entweder kabelgebunden oder kabellos mit der Steuerung kommuniziert. Ein Tastendruck sorgt dafür, dass das Startsignal an die Steuerung weitergereicht wird. Es empfiehlt sich eine Ausführung, die mit der ganzen Hand umschlungen und mit dem Daumen betätigt werden kann oder eine Ausführung, die auf dem Boden liegend mit dem Fuß betätigt wird.
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Eine Alternative stellt die Betätigung des Auslösers per Smartphone oder Tablet dar. Über eine App wird das Smartphone per Bluetooth mit der Steuerung verbunden und die Auslösung wird beispielsweise über einen virtuellen Taster, das Schütteln des Smartphones oder durch ein Sprachsignal getriggert. Die App kann flexibel erweitert werden und beispielsweise auch zeitgesteuerte oder zyklische Auslösung anbieten.
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Im Anwendungsfall des Torwarttrainings bietet es sich an, mehrere Vorrichtungen mit jeweils einem Dummy im Trainingsbereich aufzustellen. Um nicht für jeden Dummy einen eigenen Auslöser zu haben, wird hierfür ein Sammelauslöser eingesetzt. Dieser besitzt mehrere Auslöser zum individuellen Auslösen einzelner Dummys und zusätzlich ein oder mehrere Gruppenauslöser, die gleichzeitig eine bestimmte Anzahl von Dummys auslösen. Die flexibelste Lösung hierfür ist die Ansteuerung der einzelnen Vorrichtungen per App, wobei die App sich mit der gewünschten Anzahl Vorrichtungen verbinden lässt. Innerhalb der App können flexibel Gruppen festgelegt und Zeitdifferenzen eingestellt werden, wenn gewünscht auch mit Zufallsgenerator. So kann ein Ablauf von Bewegungsabläufen eingestellt und mit einem einzigen Signal gestartet werden.
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Eine Variante der Erfindung basiert auf Antrieben in Form von Federn, die die Dummys ziehen oder drücken, um eine Bewegung zu erzeugen. Da hier keine Steuerung eingesetzt wird, ist ein mechanischer Auslöser in Verwendung. Die Dummys werden hierbei von Hand in die Grundposition gedrückt, wo diese einen Haken hochdrücken, der dann einrastet. Dies sorgt dafür, dass die Dummys in der Grundposition arretiert sind. Die Arretierung wird über ein Zugseil gelöst, das bei Spannung den Haken direkt oder durch einen Magnetschalter hochzieht und die Dummys dadurch freigibt. Dies kann durch einen Ruck mit der Hand direkt am Seil passieren oder durch ein Fußpedal, welches das Seil spannt, während es gedrückt ist.
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Detailbeschreibung: Steuerung
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Die Steuerung kann ein separates, aber auch ein in einem anderen Teil der Vorrichtung integriertes Gerät sein. Sie dient grundsätzlich dazu, Signale verschiedener Auslöser zu empfangen, diese zu verarbeiten und letztlich dem Antrieb anzuzeigen, dass der Bewegungsablauf gestartet werden soll.
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Je nach Art und Ausführung des Antriebs wird die Steuerung mehr oder weniger Anteil an den einzelnen Schritten des Bewegungsablaufs haben. Es ist möglich, dass sie lediglich das Startsignal an den Antrieb gibt. Es ist aber auch möglich, dass sie für jeden Teil der gesamten Bewegung die Parameter vorgibt und der Antrieb vollständig durch die Steuerung bedient wird.
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Die Steuerung kann verschiedene zusätzlich Funktionalitäten beinhalten. Ein Zufallsgenerator kann beispielsweise dazu genutzt werden, die Zeit zwischen Auslösen und der ersten Bewegung zu variieren. Werden die einzelnen Dummys durch jeweils einen eigenen Antrieb bewegt, ist es möglich, die Zeit für jeden Dummy individuell zu variieren, so dass deren Bewegungen nicht gleichzeitig, sondern leicht versetzt zueinander, starten.
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Wird beispielsweise ein pneumatischer Antrieb verwendet, der doppelt wirkt, muss die Steuerung dafür sorgen, dass die Dummys wieder die Grundposition anfahren. Die Zeit zwischen Erreichen der oberen Position und dem Beginn der Rückführung kann ebenfalls variiert werden, so dass die Dummys unterschiedlich lange in der Luft bleiben.
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Um eine Verbindung zu einem Smartphone herstellen zu können, muss die Steuerung per Bluetooth oder einer anderen Funkkommunikation bedienbar sein.
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Außerdem kann es sinnvoll sein, Lageschalter an verschiedenen Positionen anzubringen, die der Steuerung mitteilen, wenn ein Dummy die jeweilige Position erreicht hat. So kann die gesamte Bewegung möglicherweise detaillierter gesteuert werden.
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Detailbeschreibung: Elektromotor als Antrieb
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Die flexibelste Lösung des Antriebs sind Elektromotoren. Ein Elektromotor kann so gesteuert werden, dass man die Drehzahl während der Bewegung der Dummys verändern kann. So kann man beispielsweise eine Sprungbewegung sehr realistisch nachstellen, indem die Drehzahl beim Aufsteigen langsam kleiner wird und dadurch die Geschwindigkeit des Aufsteigens langsam abnimmt. Gleiches kann beim Abfallen gemacht werden, wobei hier die Geschwindigkeit der Bewegung schneller wird und bei Erreichen der Grundposition sehr schnell wieder auf null zurück geht.
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Je nach Gewicht, das ein Motor bewegen muss, ergibt sich eine andere Leistung, die der Motor bereitstellen muss. Entsprechend ändern sich hierbei auch die Möglichkeiten der Energieversorgung. Wird zu viel Leistung benötigt, ist der Betrieb über Akkus eventuell nicht mehr möglich.
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Möglich sind verschiedene Arten von Elektromotoren, die in den folgenden Abschnitten detaillierter beschrieben werden.
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Detailbeschreibung: Linearmotor als Antrieb
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Ein Linearmotor bietet die gewünschte Funktionalität, sofern er mit entsprechender Geschwindigkeit den angestrebten Weg zurücklegen kann. Die Dummys können durch eine Querstange miteinander verbunden werden, mit der auch der an der Halterung befestigte Linearmotor verbunden wird. So werden bei Bewegungen des Linearmotors alle Dummys gleichzeitig bewegt.
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Alternativ kann jeder Dummy mit einem eigenen Linearmotor verbunden sein. Dadurch ist es möglich, die einzelnen Dummys individuell zu bewegen, wodurch das Nachstellen der Sprungbewegungen der Gruppe mehr an die Realität angeglichen wird, wo auch jede Person zu einem individuellen Zeitpunkt losspringt und eine individuelle Höhe erreicht. Kombiniert man diese Individualität mit einem Zufallsgenerator für die maximale Höhe sowie die Verzögerung des Sprungs, ergibt sich bei jedem einzelnen Bewegungsablauf auf anderes Muster.
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Detailbeschreibung: Getriebemotor mit Seilzug als Antrieb
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Ein Getriebemotor (3) wird auf der Rückseite der Halterung (1) der Vorrichtung angebracht. Um die Vibrationen und Schocks auf den Motor durch aufprallende Bälle zu reduzieren, sollte der Motor möglichst tief sitzen. An die Abtriebswelle des Getriebemotors wird eine Seilrolle angebracht. Ein Ende eines Seils, beispielsweise ein Drahtseil, wird daran befestigt und durch die Rotation der Abtriebswelle auf- oder abgewickelt.
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Das Seil wird über Führungen an der Halterung nach oben gelegt und dort über eine Seilrolle umgelenkt, so dass es in Richtung der oder des Dummys (4) geführt wird. Mittig an Jedem Dummy ist eine weitere Seilrolle, die das Seil wieder nach unten umlenkt. Etwa in der Mitte des Dummys wird das Seil an dem Dummy befestigt.
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Wenn sich nun der Motor dreht, bewegt sich der Dummy entsprechend hoch oder runter (5). Die Ansteuerung des Motors wird so eingestellt, dass er nach dem Auslösen eine festgelegte Anzahl an Umdrehungen macht. Diese kann ggf. leicht variiert werden, um die einzelnen Sprünge in deren Höhe zu variieren. Alternativ wird die Bewegung mittels Endlagenschalter gestoppt.
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Es kann pro Dummy ein eigener Motor und ein eigener Seilzug verwendet werden, um die einzelnen Dummys individuell zu bewegen. Alternativ wird das Seil aufgeteilt und jedes Ende mit einem Dummy verbunden. Für diesen Fall kann auch in jedes Seil ein elastisches Element, beispielsweise eine Feder oder ein Gummiseil, eingebaut werden, wodurch die Bewegungen der einzelnen Dummys leicht unterschiedlich sind.
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Detailbeschreibung: Federn als Antrieb und Getriebemotor mit Mitnehmerstange als Rückführung
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An jedem Dummy ist ein Mitnahmestift befestigt, um die Dummys in die Grundposition zurückzuführen. An dem Mitnahmestift ist eine Halterung/Einkerbung befestigt, damit ein Haken den Dummy in der Grundposition fixiert.
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Eine Feder ist an der Oberseite der Halterung und an der Unterseite des Dummys angebracht, damit die Dummys die Sprungbewegung nachstellen können. Im unteren Bereich des Stahlrahmens ist ein Magnetschalter angebracht. Dieser Magnetschalter ist über Bowdenzüge (dünne Stahlseile) mit dem Haken verbunden. Beim Auslösen des Magnetschalters werden die Haken gelöst und die Dummys führen die Sprungbewegung aus.
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Ein Getriebemotor wird auf der Rückseite der Halterung der Vorrichtung angebracht. Um die Vibrationen und Schocks auf den Motor durch aufprallende Bälle zu reduzieren, sollte der Motor möglichst tief sitzen. Die Abtriebswelle des Motors wird über die gesamte Breite der Vorrichtung verlängert.
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Die Abtriebswelle ist mit zwei Zahnriemen (rechts und links) verbunden. Die zwei Zahnriemen sind über eine Mitnehmerstange miteinander verbunden. Durch die Rotation der Mitnehmerstange werden die Dummys in die Grundposition zurückgeführt, wo sie durch Einrasten des Hakens wieder fixiert werden. Ein Endlagenschalter stoppt den Motor, wenn die Mitnehmerstange auf der Rückseite der Zahnriemen ist, so dass die Mitnehmerstange kein Hindernis für die Dummys ist, wenn diese ihre Bewegung ausführen.
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Der oben erwähnte Magnetschalter startet auch die Rotation des Motors, der die Dummys wieder in die Grundposition zurückführt.
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Detailbeschreibung: pneumatischer oder hydraulischer Antrieb
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Hydraulik- oder Pneumatikzylinder bieten die gewünschte Funktionalität, sofern sie mit entsprechender Geschwindigkeit den angestrebten Weg zurücklegen können. Die Dummys können durch eine Querstange miteinander verbunden werden, mit der auch der an der Halterung befestigte Zylinder verbunden wird. So werden bei Bewegungen des Zylinders alle Dummys gleichzeitig bewegt.
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Alternativ kann jeder Dummy mit einem eigenen Zylinder verbunden sein. Dadurch ist es möglich, die einzelnen Dummys individuell zu bewegen, wodurch das Nachstellen der Sprungbewegungen der Gruppe mehr an die Realität angeglichen wird, wo auch jede Person zu einem individuellen Zeitpunkt losspringt und eine individuelle Höhe erreicht. Kombiniert man diese Individualität mit einem Zufallsgenerator für die Verzögerung des Sprungs, ergibt sich bei jedem einzelnen Bewegungsablauf auf anderes Muster.
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Um die Zylinder betreiben zu können, ist ein Kompressor notwendig. Im Falle der pneumatischen Lösung wird zusätzlich möglicherweise ein Windkessel notwendig sein. Die Ansteuerung der Ventile, die die Zylinder in die eine oder andere Position fahren lassen, wird durch eine elektronische Steuerung gesteuert. Durch kleine Variationen der Durchflussmenge der Ventile kann die Geschwindigkeit der Bewegungen der Dummys leicht variiert werden.
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Detailbeschreibung: manueller Antrieb mit Federn
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Eine Feder ist an der Oberseite der Halterung und an der Unterseite des Dummys angebracht, damit die Dummys die Sprungbewegung nachstellen können. Die Rückstellung in Grundposition erfolgt von Hand. Entweder können die Dummys in der Grundposition eingerastet werden, oder aber sie müssen dort festgehalten werden. Die Auslösung erfolgt dann entsprechend durch Loslassen bzw. Lösen der Arretierung.
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Damit die Person, die die Rückstellung und ggf. das Halten der Dummys durchführt, nicht durch den Ball abgeschossen wird, ist die Halterung so ausgeführt, dass die Person hinter der Vorrichtung stehen kann. Im Falle der Ausführung mit Arretierung kann diese beispielsweise über ein Seil aus sicherer Entfernung gelöst werden.
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Detailbeschreibung: manueller Antrieb mit Seilzügen
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Ein Seil wird am unteren Ende der Dummys befestigt, von dort nach oben geführt und über eine Seilrolle wieder nach unten abgelenkt. Unten wird das Seil über eine weitere Seilrolle so abgelenkt, dass eine hinter oder neben der Vorrichtung positionierte Person das Seil händisch ziehen kann, um die Bewegung der Dummys auszuführen. Die Rückführung in die Grundposition erfolgt ebenfalls manuell durch das Seil.
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Detailbeschreibung: Halterung
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Die Halterung (1) ist so konstruiert, dass sie stabil steht, auch wenn die Vorrichtung mit Bällen beschossen wird. Dazu sind die Füße (2) schräg aus der Mitte herausgeführt. Die Halterung wird an die jeweilige Ausführung angepasst, damit alle Komponenten an ihr befestigt werden können.
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Damit es möglich ist, im Training auch unter den Dummys durchzuschießen, während diese Springen, ist der Bereich vom Boden bis zur Unterkante eines Dummys, der vollständig am oberen Ende seiner möglichen Positionen ist, freigelassen.
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Schwere Komponenten, wie etwa der Kompressor oder der Windkessel im Falle einer fluidtechnischen Ausführung, werden dann in dieser Höhe befestigt, um den Schwerpunkt der gesamten Vorrichtung so tief wie möglich zu halten.
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Komponenten, die gegen Vibrationen und Schocks empfindlich sind, werden so tief wie möglich an der Halterung befestigt. Dadurch wird der Einfluss der mechanischen Kräfte durch das Aufprallen von Bällen reduziert. Weiterhin können diese Komponenten mittels gedämpfter Befestigungen an der Halterung befestigt sein.
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Detailbeschreibung: Dummy(s)
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Die Dummys (4) können jede beliebige Form haben. Die in dieser Ausführung der Erfindung genutzten Dummys zeigen im weitesten Sinne die Umrisse eines Menschen.
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Sie sind gefertigt aus einem gebogenen Stahlrohr für die Außenkontur und werden mit einem Blech ausgefüllt. Alternativ können hier auch andere Materialien eingesetzt werden, wie beispielsweise Alu-Dibond-Platten oder PVC-Folie. Der Antrieb muss auf das Gewicht der Dummys angepasst werden, damit die Bewegung realistisch erscheinen.
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Die Erfindung kann auch so gebaut werden, dass sie mit handelsüblichen Dummys bestückt werden kann, die entsprechend an die Bedürfnisse der Vorrichtung angepasst werden.
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Beschreibung der Abbildungen
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Die Erfindung kann auf sehr viele verschiedene Arten ausgeführt werden. Die Abbildungen zeigen eine Ausführung mit vier Dummys, angetrieben durch einen Elektromotor mit Seilzügen. 1 zeigt die Vorderansicht und 2 die Seitenansicht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Halterung
- 2
- Füße der Halterung
- 3
- Elektromotor
- 4
- Dummy
- 5
- verschiedene Positionen des Dummys
