DE102022110836A1 - DEVICE AND METHOD FOR MEASURING THE RATIO OF FORCE, SPEED AND POWER DURING MOVING IN UNLOADED AND OVERLOADED CONDITIONS - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung löst das Problem der Messung der Kinetik während der Fortbewegung im unbelasteten und überbelasteten Zustand. Sie gehört zu den Messgeräten in der kinesiologischen Forschung und Sportleistungsdiagnostik sowie zu den Übungsvorrichtungen, die im Kraft- und Konditionstraining eingesetzt werden.The present invention solves the problem of measuring kinetics during locomotion in the unloaded and overloaded states. It is one of the measuring devices in kinesiological research and sports performance diagnostics as well as one of the exercise devices used in strength and conditioning training.
Description
Gebiet der ErfindungField of invention
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Sportleistungsdiagnostik und der Forschungsgeräte in der Kinesiologie und der menschlichen Fortbewegung. Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, die Kraft, Geschwindigkeit und Leistung misst, die von einem Sportler während der Fortbewegung unter unbelasteten oder überbelasteten Zuständen erzeugt werden. Die Vorrichtung kann zur Messung der Bewegungskinetik als Ergebnis der neuromuskulären Funktion während verschiedener zyklischer Bewegungen verwendet werden. In zweiter Linie dient sie auch als fortschrittliches Sporttrainingsgerät.The present invention relates to the field of sports performance diagnostics and research devices in kinesiology and human locomotion. The invention relates to a device that measures force, speed and power generated by an athlete during locomotion under unloaded or overloaded conditions. The device can be used to measure movement kinetics as a result of neuromuscular function during various cyclic movements. Secondarily, it also serves as an advanced sports training device.
Hintergrund der Erfindung und das technische ProblemBackground of the invention and the technical problem
Die körperliche Leistungsfähigkeit ist ein wesentlicher Faktor für den Erfolg in allen Sportarten. Um die besten Ergebnisse zu erzielen, muss das höchste Leistungsniveau erreicht werden. Es wird jedoch nur erreicht, wenn die effizienten Merkmale der Fortbewegungsmechanik erhalten werden. Das Hauptziel der Sportdiagnostik besteht daher darin, diese Eigenschaften zu bestimmen und das Leistungsniveau des Sportlers zu bewerten. Basierend auf der Diagnostik kann ein geeignetes Training konzipiert oder optimiert werden, um das höchstmögliche Leistungsniveau zu erreichen. Unter verschiedenen neuromuskulären kinetischen Leistungen ist die Leistung (P), die einfach ein Produkt der erzeugten Kraft (F) und der Geschwindigkeit (v) der Bewegung/Kontraktion ist, eine der wichtigsten Determinanten. Zu diesem Zweck werden die mechanischen Fähigkeiten des menschlichen Bewegungsapparates bei einer (azyklischen) oder mehreren (zyklischen) aufeinanderfolgenden Bewegungen für Bewegungen mit einem oder mehreren Gelenken gemessen. Darüber hinaus liefert das Verhältnis zwischen F, v und P und deren Größe während der Fortbewegung wertvolle Informationen über die Leistung des Sportlers und das Verhalten des Bewegungsapparates.Physical performance is an essential factor for success in all sports. To achieve the best results, the highest level of performance must be achieved. However, it will only be achieved if the efficient features of locomotion mechanics are preserved. Therefore, the main goal of sports diagnostics is to determine these characteristics and evaluate the athlete's performance level. Based on the diagnosis, appropriate training can be designed or optimized to achieve the highest possible level of performance. Among various neuromuscular kinetic outputs, one of the most important determinants is power (P), which is simply a product of force generated (F) and speed (v) of movement/contraction. For this purpose, the mechanical capabilities of the human musculoskeletal system are measured during one (acyclic) or several (cyclic) consecutive movements for movements with one or more joints. In addition, the relationship between F, v and P and their magnitude during locomotion provides valuable information about the athlete's performance and the behavior of the musculoskeletal system.
Insbesondere ist das Verhältnis zwischen Kraft und Geschwindigkeit (F-v) bei einer Ein-Gelenkbewegung hyperbolisch und ändert sich in ein invers lineares Verhältnis, wenn Bewegungen mit mehreren Gelenken ausgeführt werden. Ausgehend von einer einfachen mechanischen Gleichung und den bereits bekannten Parametern F und v wird die bei Bewegungen mit mehreren Gelenken erzeugte Leistung P als parabolisch beschrieben. Da diese mechanischen Eigenschaften auch mit individuellen morphologischen Faktoren, neuronalen Mechanismen und segmentalen Dynamiken einhergehen, haben sie einen hohen Vorhersagewert für das Leistungsniveau von Sportlern und eine hohe Validität.In particular, the force-velocity relationship (F-v) is hyperbolic in a single-joint movement and changes to an inverse linear relationship when multi-joint movements are performed. Starting from a simple mechanical equation and the already known parameters F and v, the power P generated during multi-joint movements is described as parabolic. Since these mechanical properties are also associated with individual morphological factors, neural mechanisms and segmental dynamics, they have a high predictive value for the performance level of athletes and a high validity.
Basierend auf F, v und P, die während der Fortbewegung ermittelt wurden, können die maximalen theoretischen Werte, die die mechanischen Grenzen des gesamten neuromuskulären Systems darstellen, extrapoliert werden. Außerdem kann die maximale P-Leistung (Pmax) eine integrierte Information über die Effizienz der Fortbewegung liefern. Durch die Analyse der Variablen kann das Profil (F-v-Profil) der Sportler für eine Vielzahl von Bewegungen bestimmt werden. Die Steigung des Verhältnisses zwischen F und v bestimmt die Dominanz von Kraft oder Geschwindigkeit. Steiler wird als „kraftdominant“ bezeichnet, während bei geringer Steigung das Profil als „geschwindigkeits-dominant“ beschrieben wird. Unter Berücksichtigung der praktischen Anwendung der Vorrichtung für das Training kann eine optimalere Progression und Belastung bereitgestellt werden, um entweder Kraft (hohe Kraft/Belastung und niedrige Geschwindigkeit), Leistung (optimale Kraft/Belastung und Geschwindigkeit, bei der Pmax beobachtet wird) oder Geschwindigkeit (niedrige Kraft/ Belastung, hohe Geschwindigkeit) zu trainieren.Based on F, v and P obtained during locomotion, the maximum theoretical values representing the mechanical limits of the entire neuromuscular system can be extrapolated. In addition, the maximum P power (Pmax) can provide integrated information about the efficiency of locomotion. By analyzing the variables, the profile (F-v profile) of the athletes can be determined for a variety of movements. The slope of the ratio between F and v determines the dominance of force or speed. Steeper slopes are described as “power-dominant”, while at lower gradients the profile is described as “speed-dominant”. Taking into account the practical application of the device for training, a more optimal progression and load can be provided to achieve either force (high force/load and low speed), power (optimal force/load and speed at which Pmax is observed) or speed ( low force/load, high speed).
Obwohl einige Verfahren zur Berechnung des F-v-Profils theoretisch gut etabliert sind, fehlt die praktische Umsetzung von Training und Forschung unter Verwendung gültiger Messinstrumente in der Wissenschaft und in der Praxis. Dies ist insbesondere bei zyklischen linearen Bewegungsaufgaben wie Laufen, Sprinten, Schwimmen oder Skaten zu erkennen. Eine Vorrichtung zur Messung von F-v-P während der Fortbewegung hat daher zwei Hauptvorteile. Zum einen für die Forschung, wo sie gültige und zuverlässige quantitative Daten in Echtzeit liefern kann und eine Überwachung vor Ort ermöglicht. Zum anderen für das Sporttraining, bei dem mit Hilfe der Vorrichtung ein systematisches Training basierend auf einer objektiven qualitativen Leistungsdiagnostik und einer optimalen Belastung möglich ist. Diese Art des Trainings hat sich bereits als effizient erwiesen, was die Leistung und die Verletzungsprävention betrifft.Although some methods for calculating the F-v profile are theoretically well established, the practical implementation of training and research using valid measurement instruments is lacking in science and practice. This is particularly evident in cyclic linear movement tasks such as running, sprinting, swimming or skating. A device for measuring F-v-P during locomotion therefore has two main advantages. Firstly, for research, where it can provide valid and reliable quantitative data in real time and enables on-site monitoring. On the other hand, for sports training, in which systematic training based on objective, qualitative performance diagnostics and optimal load is possible with the help of the device. This type of training has already proven to be efficient in terms of performance and injury prevention.
Folglich ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen, die Kraft, Geschwindigkeit und Leistung misst, die von einem Sportler während der Fortbewegung im unbelasteten oder überbelasteten Zustand erzeugt werden. Sowohl der unbelastete als auch der überbelastete Zustand werden bei bekannten Vorrichtungen durch einen Elektromotor gewährleistet, der nicht transportabel ist. Es werden manchmal anstelle des Elektromotors manuelle Bremssysteme, wie Gummibänder und Umlenkrollen verwendet, die jedoch keine Messungen ermöglichen. Die durch die vorliegende Erfindung gelöste technische Aufgabe besteht darin, eine alternative Anordnung bereitzustellen, die während einer Fortbewegungsbewegung einer Person, die das System benutzt, eine Abstoßungs- und Antriebskraft erzeugt, wobei die besagte Anordnung Messungen ermöglicht und eine leichte Konstruktion des Systems einen einfachen Transport der Vorrichtung gewährleistet.Consequently, the object of the invention is to provide a device that measures force, speed and power generated by an athlete during locomotion in an unloaded or overloaded state. In known devices, both the unloaded and the overloaded state are guaranteed by an electric motor that is not transportable. Manual braking systems such as rubber bands and pulleys are sometimes used instead of the electric motor, but these do not allow measurements. Those through the present The technical problem solved by the invention is to provide an alternative arrangement which generates a repulsive and propulsive force during a locomotion movement of a person using the system, said arrangement enabling measurements and a light construction of the system ensuring easy transport of the device.
Stand der TechnikState of the art
Eine Vorrichtung gemäß der Patentanmeldung
Die in dem Dokument
Mehrere zusätzliche tragbare Vorrichtungen wurden untersucht, um vor Ort die F-v-Verhältnisse bei zyklischen Bewegungen zu bewerten. Bei dem Gerät 1080 SPRINT™ handelt es sich um eine Vorrichtung für Sprinttests und -training vor Ort. Ein Elektromotor sorgt für Widerstand und Unterstützung beim Laufen. Das Gerät kann zur Messung von zyklischen Bewegungen (z. B. Laufen, Schwimmen) und schnellen Richtungswechseln, wie bei Ballsportarten (z. B. Fußball, Basketball und Tennis) verwendet werden. Es erfasst Kraft und Geschwindigkeit und berechnet die Leistungsabgabe. Diese Vorrichtung kann einen horizontalen Sprintwiderstand bis zu 30 kg bereitstellen.Several additional portable devices were investigated to evaluate in situ F-v ratios during cyclic motion. The 1080 SPRINT™ device is a device for on-site sprint testing and training. An electric motor provides resistance and support while running. The device can be used to measure cyclic movements (e.g. running, swimming) and rapid changes of direction, such as in ball sports (e.g. football, basketball and tennis). It records force and speed and calculates power output. This device can provide horizontal sprint resistance up to 30kg.
Im Gegensatz dazu ist die Run Rocket™ eine tragbare Vorrichtung, die während der Bewegung durch manuelles Abbremsen eines Schwungrads einen unbegrenzten zusätzlichen Widerstand bietet. Mit seinem breiten Widerstandsbereich kann es in vielen Sportarten (sowohl beim Laufen als auch beim Springen) und bei Sportlern mit unterschiedlichem Fitnessniveau eingesetzt werden. Der lineare und gleichmäßige Widerstand ermöglicht die Entwicklung höherer Geschwindigkeit, Explosivität und Beweglichkeit. Die verwendete Belastung wird jedoch auf einer Skala von 1 bis 30 angezeigt und die Vorrichtung ermöglicht keine metrische Messung von Kraft, Geschwindigkeit und Leistung während einer bestimmten Bewegung.In contrast, the Run Rocket™ is a wearable device that provides unlimited additional resistance while moving by manually braking a flywheel. With its wide resistance range, it can be used in many sports (both running and jumping) and by athletes of different fitness levels. The linear and consistent resistance allows the development of greater speed, explosiveness and agility. However, the load used is displayed on a scale of 1 to 30 and the device does not allow for metric measurement of force, speed and power during a particular movement.
Vertimax V8 EX™ ist eine Vorrichtung, die zusätzlichen Widerstand während der Bewegung bietet. Sie kann für verschiedene Bewegungen wie Laufen oder Springen verwendet werden. Der Widerstand wird durch eine Reihe von elastischen Bändern erzeugt, die durch ein System von Umlenkrollen verbunden sind, die den Sportler in der Bewegungsrichtung abbremsen. Diese Vorrichtung ermöglicht jedoch keine Messung von Kraft, Geschwindigkeit oder erzeugter Leistung.Vertimax V8 EX™ is a device that provides additional resistance during movement. It can be used for various movements such as running or jumping. Resistance is created by a series of elastic bands connected by a system of pulleys that slow the athlete in the direction of movement. However, this device does not allow measurement of force, speed or power generated.
Beschreibung der Lösung des technischen ProblemsDescription of the solution to the technical problem
Die vorliegende Erfindung löst das technische Problem der gleichzeitigen Messung der Geschwindigkeit und der Größe der Kraft (F), die auf den Körper des Sportlers während einer bestimmten Bewegung, wie Laufen oder Schwimmen, wirkt durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Die Erfindung ermöglicht gültige Messungen der Variablen des F-v-Verhältnisses vor Ort:
- a) F0 - die maximale theoretische Kraft, berechnet auf der Grundlage der Extrapolation der Regressionslinie, bei einer Geschwindigkeit von 0,
- b) v0 - die maximale theoretische Geschwindigkeit, berechnet auf der Grundlage der Extrapolation der Regressionsgeraden, bei der theoretischen Kraft von 0,
- c) Pmax - die maximale theoretische Leistung, berechnet aus F und V und
- d) die Steigung der interpolierten Regressionsgeraden.
- a) F0 - the maximum theoretical force, calculated on the basis of extrapolation of the regression line, at a speed of 0,
- b) v0 - the maximum theoretical speed, calculated on the basis of extrapolation of the regression line, at the theoretical force of 0,
- c) Pmax - the maximum theoretical power, calculated from F and V and
- d) the slope of the interpolated regression line.
Die Erfindung ermöglicht Messungen unter (1) Überlastbedingungen unter Verwendung einer Abstoßungskraft, die in der Bewegung auf den Sportler ausgeübt wird, oder (2) Entlastungsbedingungen unter Verwendung einer Antriebskraft. Zusätzlich ermöglicht die Erfindung eine optimale auszuwertende Trainingsbelastung, die bei einer solchen (Ent-)Belastung durchgeführt wird.The invention allows measurements under (1) overload conditions using a repulsive force applied to the athlete in motion or (2) unloading conditions using a propulsive force. In addition, the invention enables an optimal training load to be evaluated, which is carried out with such a (re)load.
Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die Vorrichtung ein hydraulisches System umfasst, das eine Kraft erzeugt und damit einen Widerstand (Überlast) für den Sportler in Bewegung erzeugt. Zusätzlich wird der Widerstandswert innerhalb des hydraulischen Systems gemessen, was zusammen mit der Geschwindigkeit der Bewegung eine biomechanische Analyse der Fortbewegung ermöglicht. Der Widerstandswert wird mit einem integrierten Drucksensor gemessen, der so angeordnet ist, dass er indirekt die effektive Kraft zwischen der Vorrichtung und dem Sportler misst. Das hydraulische System ist jedoch nur für die Erzeugung der Abstoßungskraft vorgesehen, während die Antriebskraft auf jede geeignete bekannte Weise, vorzugsweise mit einem Elektromotor, gewährleistet wird. Eine solche Lösung ist den bekannten Lösungen aus verschiedenen Gründen überlegen. Erstens ist die Hydraulik billiger als Elektromotoren, zweitens ist die Hydraulik rein mechanisch, daher wird bei der Erzeugung der Abstoßungskraft keine zusätzliche Batterie oder Elektrizität benötigt, und drittens liefert das hydraulische System zuverlässige und gültige Ergebnisse der gemessenen Kraft und Geschwindigkeit. Außerdem kann die Vorrichtung aufgrund des geringeren Gewichts ihrer Komponenten leicht transportiert werden, so dass Messungen und Übungen vor Ort möglich sind.The essence of the invention is that the device includes a hydraulic system that generates a force and thus creates resistance (overload) for the athlete in motion. In addition, the resistance value within the hydraulic system is measured, which, together with the speed of movement, creates a biome mechanical analysis of locomotion enables. The resistance value is measured using an integrated pressure sensor arranged to indirectly measure the effective force between the device and the athlete. However, the hydraulic system is intended only for generating the repulsive force, while the driving force is provided in any suitable known manner, preferably with an electric motor. Such a solution is superior to known solutions for various reasons. Firstly, the hydraulics are cheaper than electric motors, secondly, the hydraulics are purely mechanical, therefore no additional battery or electricity is required when generating the repulsive force, and thirdly, the hydraulic system provides reliable and valid results of the measured force and speed. In addition, due to the lower weight of its components, the device can be easily transported, allowing on-site measurements and exercises.
Das hydraulische System, das eine Abstoßungskraft bereitstellt und den in dem hydraulischen System erzeugten Druck misst, umfasst vorzugsweise:
- - zwei Hydraulikflüssigkeitszylinder mit je einer Gewindekolbenstange und einem mit Hydraulikflüssigkeitsseparatoren verbundenen Kolben, wobei die genannten Zylinder mit einem Gehäuse verbunden sind,
- - das Gehäuse, in dem:
- o eine Hydraulikflüssigkeit durch ein System von Kanälen, und zwei Hydraulikflüssigkeitszylindern und -separatoren fließt, die senkrecht am Gehäuse angebracht sind, wobei die Zylinder parallel zueinander sind, wobei die Kanäle mit einem Druckeinstellelement versehen sind, das so angeordnet ist, dass es einen verengten Bereich des Kanalsystems definiert, wobei das Druckeinstellelement zur Regulierung der von dem hydraulischen System erzeugten Abstoßungskraft verwendet wird;
- - zwei gegenüberliegende hydraulische Übertragungszahnräder, die mit der Kolbenstange verbunden sind, und ein Hauptübertragungszahnrad, das mit dem Hydraulikzylinder verbunden ist, wobei das Hauptübertragungszahnrad, wenn sich der Zylinder dreht, die hydraulischen Übertragungszahnräder dreht, wodurch ein Fluss der Flüssigkeit in dem hydraulischen System erzeugt wird,
- - einen Einstellmechanismus zum Einstellen der Größe der Abstoßungskraft, wobei der Einstellmechanismus in seinem Inneren einen Kanal umfasst, der eine steife Stange aufnimmt, die so angeordnet ist, dass sie auf eine Feder drückt, um die durch das hydraulische System erzeugte Abstoßungskraft zu erhöhen oder zu verringern, indem die Kraft beeinflusst wird, die benötigt wird, um die Hydraulikflüssigkeit durch das System zu bewegen,
- - einen hydraulischen Drucksensor der in geeigneter Weise am Gehäuse des hydraulischen Systems angebracht ist, und der es ermöglicht, quantitative Angaben über den Druck im hydraulischen System zu liefern.
- - two hydraulic fluid cylinders, each with a threaded piston rod and a piston connected to hydraulic fluid separators, said cylinders being connected to a housing,
- - the housing in which:
- o a hydraulic fluid flows through a system of channels, and two hydraulic fluid cylinders and separators mounted vertically on the housing, the cylinders being parallel to each other, the channels being provided with a pressure adjusting element arranged to form a narrowed area of the channel system, wherein the pressure adjustment element is used to regulate the repulsive force generated by the hydraulic system;
- - two opposing hydraulic transmission gears connected to the piston rod and a main transmission gear connected to the hydraulic cylinder, the main transmission gear, as the cylinder rotates, rotates the hydraulic transmission gears, thereby producing a flow of fluid in the hydraulic system ,
- - an adjusting mechanism for adjusting the magnitude of the repulsive force, the adjusting mechanism comprising in its interior a channel receiving a rigid rod arranged to press a spring to increase or decrease the repulsive force generated by the hydraulic system reduce by affecting the force needed to move the hydraulic fluid through the system,
- - a hydraulic pressure sensor which is suitably attached to the housing of the hydraulic system and which makes it possible to provide quantitative information about the pressure in the hydraulic system.
Das beschriebene hydraulische System kann einen Horizontalwiderstand bis zu 50 kg erzeugen, wobei der Widerstandswert mit dem Drucksensor gemessen und/oder zumindest basierend auf der theoretischen Gleichung geschätzt wird.The hydraulic system described can generate a horizontal resistance of up to 50 kg, with the resistance value being measured with the pressure sensor and/or at least estimated based on the theoretical equation.
Die Vorrichtung zur Messung von Kraft und Geschwindigkeit (d. h. das Verhältnis von Kraft, Geschwindigkeit und Leistung-) während der Fortbewegung umfasst das oben beschriebene hydraulische System und umfasst ferner die folgenden Komponenten:
- - ein Metallgehäuse, in dem ein Zylinder zum Auf- und Abwickeln eines Seils, vorzugsweise eines Stahlseils oder eines Kletterseils, bereitgestellt ist, wobei das Seil in jeder bekannten Weise an der die Vorrichtung benutzenden Person befestigt werden kann,
- - einen stationären Träger der aus zwei horizontalen Teleskopmetallstangen besteht, auf die das Metallgehäuse aufgesetzt wird, wobei die horizontalen Metallstangen auf jeder Seite mit einer vorderen vertikalen Metallstange verbunden sind (und so die Beine der Vorrichtung bilden), die ganz am Ende mit einem Paar Rädern versehen sind,
- - ein Befestigungsmodul, das zur Fixierung an verschiedenen Testfeldern verwendet wird, wobei die Befestigungsplattform an zwei der hinteren vertikalen Metallstangen des stationären Trägers unter Verwendung von Scharnieren oder ähnlichen Elementen befestigt ist;
- - einen Elektromotor zur Erzeugung von Antriebskraft in einer unbelasteten Fortbewegung, wobei der Elektromotor an einer Seite des Metallgehäuses angebracht ist;
- - eine Gewindespindel, die über einen Riementrieb mit einer Seilzylinderspindel und weiter mit einer Elektromotorspindel verbunden ist;
- - eine Seilführungsbaugruppe (Lerchenspindel), wobei zwei Riemenscheiben auf den Metallmodulen angeordnet sind, die an der Trapezgewindemutter befestigt sind, die an der Gewindespindel befestigt ist, wobei die Hauptfunktion einer Lerchenspindel darin besteht, die Reibung beim Austritt des Stahlseils aus der Vorrichtung zu verringern;
- - einen Drehgebersensor, der senkrecht zum seitlichen Metallgehäuseblock am Ende der Gewindespindel befestigt ist, um die Drehung des Seilzylinders aufgrund des Abwickelns des Stahlseils zu erfassen,
- - einen Verstärker, der an dem seitlichen Metallgehäuse befestigt und direkt mit einer elektronischen Vorrichtung und mit den Sensoren verbunden ist, um die Signale des Drucksensors und des Drehgebers zu erfassen, wobei die Daten mit einer Frequenz von 1000 Hz erfasst und die Signale an das elektronische Gerät übertragen werden, vorzugsweise über Kabel oder Bluetooth.
- - a metal housing in which a cylinder is provided for winding and unwinding a rope, preferably a steel rope or a climbing rope, the rope being able to be attached to the person using the device in any known manner,
- - a stationary support consisting of two horizontal telescopic metal rods on which the metal housing is placed, the horizontal metal rods being connected on each side to a front vertical metal rod (thus forming the legs of the device), which at the very end is connected to a pair of wheels are provided,
- - a fixing module used for fixing to various test fields, the fixing platform being fixed to two of the rear vertical metal bars of the stationary support using hinges or similar elements;
- - an electric motor for generating driving force in an unloaded locomotion, the electric motor being attached to one side of the metal housing;
- - a threaded spindle, which is connected via a belt drive to a cable cylinder spindle and further to an electric motor spindle;
- - a cable guide assembly (lark spindle), where two pulleys are arranged on the metal modules, which are attached to the trapezoidal screw nut, which is fixed to the threaded screw, the main function of a lark screw being to reduce the friction when the steel cable exits the device;
- - a rotary encoder sensor mounted perpendicular to the side metal housing block at the end of the threaded spindle to detect the rotation of the rope cylinder due to the unwinding of the steel rope,
- - an amplifier fixed to the side metal casing and connected directly to an electronic device and to the sensors to acquire the signals from the pressure sensor and the rotary encoder, acquiring the data at a frequency of 1000 Hz and sending the signals to the electronic device, preferably via cable or Bluetooth.
Die Position des Stahlseils wird durch einen Drehgeber (Rotationssensor) gemessen, der auf der Achse des Seilzylinders angebracht ist.The position of the steel cable is measured by a rotary encoder (rotation sensor) mounted on the axis of the cable cylinder.
Die Befestigungsmittel können so angeordnet sein, dass sie die Befestigung an einer Sportbahn, einer Wand oder einem Zaun oder einem Beckenrand ermöglichen. Diese drei verschiedenen Ausführungsformen der Befestigungsmittel können wie folgt aufgebaut sein:
- - bei einer Leichtathletikbahn umfassen die Befestigungsmittel eine Befestigungsplattform mit einer an der Unterseite der Plattform angebrachten Spike-Beschichtung, und ein an der Oberseite der Plattform angeordnetes System von Gewichten, wobei die Spikes zur Gewährleistung der Reibung zwischen der Vorrichtung und der Leichtathletikbahn vorgesehen sind;
- - für eine Sprossenwand oder einen Zaun muss die Befestigungsplattform vertikal mit den hinteren vertikalen Metallstangen unter Verwendung des oben erwähnten Scharniers ausgerichtet werden, wobei die Befestigungsmittel ein kurzes lineares Führungsgehäuse umfassen, das an der Seite der hinteren vertikalen Metallstangen angebracht ist, und ein langes lineares Führungsgehäuse, das an der Seite der Befestigungsplattform angebracht ist, sowie vier Klammern, die in vertikaler Richtung manipuliert werden können, um die Sprossen zu umgreifen;
- - für einen Beckenrand bestehen die Befestigungsmittel aus teleskopischen horizontalen Metallstangen, einer Spannschraube zur Auswahl der Länge der horizontalen Metallstangen, vorderen vertikalen Metallstangen und hinteren vertikalen Metallstangen, wobei die Innen- und Unterseite der Stangen mit einem Gummibelag versehen sind.
- - in the case of an athletics track, the fastening means comprise a fastening platform with a spike coating attached to the underside of the platform, and a system of weights arranged on the top of the platform, the spikes being intended to ensure friction between the device and the athletics track;
- - for a wall bar or fence, the fixing platform must be aligned vertically with the rear vertical metal bars using the above-mentioned hinge, the fixing means comprising a short linear guide housing attached to the side of the rear vertical metal bars and a long linear guide housing , which is attached to the side of the mounting platform, as well as four brackets that can be manipulated vertically to grip the rungs;
- - for a pool edge, the fasteners consist of telescopic horizontal metal rods, a tension screw for selecting the length of the horizontal metal rods, front vertical metal rods and rear vertical metal rods, the inside and bottom of the rods being provided with a rubber coating.
Das Stahlseil wird um den Seilzylinder gewickelt und läuft weiter durch die an der Gewindespindel befestigte Lerchenspindel. Am Ende ist das Stahlseil an einem verstellbaren Gürtel befestigt, der einem Sportler oder einer Person, die trainiert und/oder Messungen durchführt, angelegt wird. Während der Bewegung einer Person bestimmt die zeitliche Längenänderung des Stahlseils die mögliche Geschwindigkeit und Beschleunigung der linearen Fortbewegung. Eine Lerchenspindel besteht aus einem System von zwei Lagerrollen, durch die das Seil läuft. Die Rollen sind so angeordnet, dass sie die Reibung des Stahlseils minimieren und ein reibungsloses Abwickeln ermöglichen. Beim Ziehen des Stahlseils dreht sich der Seilzylinder aufgrund der Rotationsübertragung des Riemenantriebsmechanismus synchron mit der Gewindespindel. Durch die Drehung der Gewindespindel wird die Lerchenspindel in Abwickelrichtung des Stahlseils bewegt, so dass die Kabel beim Abwickeln nicht verdeckt werden. Durch die Drehung des Seilzylinders wird ein hydraulisches Getriebe gedreht, was die Hydraulikflüssigkeit durch das hydraulische System bewegt, in dem die Höhe der Abstoßungskraft durch Anziehen oder Lösen der steifen Stange reguliert wird, die eine Vorspannung auf eine Feder erzeugt. Diese Vorspannung der Feder muss überschritten werden, um den Flüssigkeitsstrom aufrechtzuerhalten. Durch diesen Mechanismus wird die Kraft, die erforderlich ist, um die Flüssigkeit zu bewegen, manipuliert und das Niveau der auf den Sportler wirkenden Abstoßungskraft, kann eingestellt werden.The steel cable is wrapped around the cable cylinder and continues to run through the lark spindle attached to the threaded spindle. At the end, the steel cable is attached to an adjustable belt that is put on an athlete or a person who is training and/or taking measurements. As a person moves, the change in length of the steel cable over time determines the possible speed and acceleration of linear movement. A lark spindle consists of a system of two bearing rollers through which the rope runs. The rollers are arranged to minimize friction on the steel cable and enable smooth unwinding. When the steel rope is pulled, the rope cylinder rotates synchronously with the lead screw due to the rotation transmission of the belt drive mechanism. By rotating the threaded spindle, the lark spindle is moved in the unwinding direction of the steel cable so that the cables are not covered when unwinding. The rotation of the cable cylinder rotates a hydraulic gearbox, which moves the hydraulic fluid through the hydraulic system, in which the amount of repulsive force is regulated by tightening or loosening the rigid rod, which creates a preload on a spring. This spring preload must be exceeded to maintain fluid flow. Through this mechanism, the force required to move the fluid is manipulated and the level of repulsive force acting on the athlete can be adjusted.
Es werden Sensoren verwendet, um quantitative Informationen über den Druck im Hydrauliksystem und die Position des Stahlseils zu erhalten. Die Drehung des Seilzylinders wird indirekt durch einen geeigneten Sensor erfasst, z.B. einen elektromagnetischen oder vergleichbaren anderen Sensortyp, einen sogenannten Drehgeber, der am Ende senkrecht zum Schnittpunkt der Achse der Gewindespindel angebracht ist. Der Druck im hydraulischen System wird direkt vom hydraulischen Drucksensor gemessen. Aufgrund des Verhältnisses zwischen Druck und Kraft in den hydraulischen Systemen kann der Betrag der auf den sich bewegenden Sportler wirkenden Abstoßungskraft präzise und genau gemessen werden. Ein Verstärker sammelt die Signale des Drucksensors und des Drehgebers, wobei die Daten mit 1000 Hz erfasst und die Signale an das elektronische Gerät, vorzugsweise über Kabel oder Bluetooth, übertragen werden. Damit die gesammelten Daten von den beiden Sensoren nutzbar für weitere Analysen sind, arbeiten sie synchron. Mit Rohdatenanschlüssen ist es möglich, unterschiedliche Signale von unterschiedlichen Gerätetypen zu synchronisieren.Sensors are used to obtain quantitative information about the pressure in the hydraulic system and the position of the steel cable. The rotation of the cable cylinder is detected indirectly by a suitable sensor, e.g. an electromagnetic or comparable other type of sensor, a so-called rotary encoder, which is attached at the end perpendicular to the intersection of the axis of the threaded spindle. The pressure in the hydraulic system is measured directly by the hydraulic pressure sensor. Due to the relationship between pressure and force in the hydraulic systems, the amount of repulsive force acting on the moving athlete can be measured precisely and accurately. An amplifier collects the signals from the pressure sensor and the encoder, collecting the data at 1000 Hz and transmitting the signals to the electronic device, preferably via cable or Bluetooth. So that the data collected by the two sensors can be used for further analysis, they work synchronously. With raw data connections it is possible to synchronize different signals from different types of devices.
Ein Verfahren zur Messung des Verhältnisses von Kraft, Geschwindigkeit und Leistung bei der Fortbewegung im unbelasteten und überbelasteten Zustand kann wie folgt durchgeführt werden:
- 1. Bei überbelastetem (abstoßenden) Zustand:
- - Das Stahlseil ist am Sportler befestigt, vorzugsweise unter Verwendung eines Gurtes,
- - sobald der Sportler sich zu bewegen beginnt (z. B. Laufen oder Schwimmen), wird eine bestimmte, voreingestellte Abstoßungskraft entgegen der Bewegungsrichtung aufgebracht;
- - Sensoren erfassen die Drehung des Seilzylinders und den Druck im hydraulischen System,
- - Geschwindigkeit und Größe der Kraft werden synchron mit einer Frequenz von 1000 Hz vom Anfang bis zum Ende jeder Bewegung gemessen;
- - Daten von den Sensoren werden an die elektronischen Elemente gesendet, gegebenenfalls an einen Computer, Tablet oder Smartphone, wo die Daten verarbeitet, analysiert und dem Trainer oder Sportler als Feedback präsentiert werden;
- - nach Beendigung der Bewegung kehrt der Sportler zur Grundlinie zurück und der Elektromotor wird zum Aufwickeln des Seils auf den Seilzylinder verwendet.
- 2. Im unbelasteten (Antriebs-) Zustand wird das Verfahren wie folgt durchgeführt:
- - Das Stahlseil wird an der Vorderseite des einstellbaren Gurtes angebracht;
- - wenn sich der Sportler in Bewegung setzt, wird ein voreingestellter Antrieb in Bewegungsrichtung durch den Elektromotor erzeugt, der das Stahlseil auf den Seilzylinder aufwickelt;
- - Sensoren erfassen die Drehung des Seilzylinders,
- - Bewegungsgeschwindigkeit und Größe der Antriebskraft werden synchron mit einer Frequenz von 1000 Hz von Anfang bis Ende jeder Bewegung gemessen;
- - Die Daten von den Sensoren werden an die elektronischen Elemente gesendet, gegebenenfalls an einen Computer, Tablet oder Smartphone, wo die Daten verarbeitet, analysiert und dem Trainer oder Sportler als Feedback präsentiert werden;
- - Nach Beendigung der Bewegung kehrt der Sportler zur Grundlinie zurück indem er das Seil abwickelt.
- 1. In overloaded (repulsive) condition:
- - The steel cable is attached to the athlete, preferably using a strap,
- - as soon as the athlete begins to move (e.g. running or swimming), a certain, preset repulsive force is applied against the direction of movement;
- - Sensors record the rotation of the rope cylinder and the pressure in the hydraulic system,
- - Speed and magnitude of force are measured synchronously at a frequency of 1000 Hz from the beginning to the end of each movement;
- - Data from the sensors is sent to the electronic elements, possibly a computer, tablet or smartphone, where the data is processed, analyzed and presented to the coach or athlete as feedback;
- - after completing the movement, the athlete returns to the baseline and the electric motor is used to wind the rope onto the rope cylinder.
- 2. In the unloaded (drive) state, the procedure is carried out as follows:
- - The steel cable is attached to the front of the adjustable strap;
- - when the athlete starts moving, a preset drive in the direction of movement is generated by the electric motor, which winds the steel cable onto the cable cylinder;
- - Sensors record the rotation of the cable cylinder,
- - Movement speed and driving force magnitude are measured synchronously at a frequency of 1000 Hz from the beginning to the end of each movement;
- - The data from the sensors is sent to the electronic elements, possibly a computer, tablet or smartphone, where the data is processed, analyzed and presented to the coach or athlete as feedback;
- - After completing the movement, the athlete returns to the baseline by unwinding the rope.
Die Vorrichtung misst in erster Linie den Druck im Kolben des hydraulischen Systems und die Veränderung der Seillänge in der Zeit. Zwischen dem Druck im Kolben und der Kraft besteht ein direkter linearer Zusammenhang, so dass die Kraft bestimmt werden kann, während die Änderung der Seillänge in der Zeit die Berechnung der Geschwindigkeit ermöglicht. Zweitens können die Kraft und die Geschwindigkeit in der Zeit gemessen werden, wobei das Produkt aus Kraft und Geschwindigkeit Leistung ergibt. Schließlich ermöglicht die Vorrichtung die Bestimmung von Größen wie Pmax, v0 und F0 nach bekannten Berechnungen. The device primarily measures the pressure in the piston of the hydraulic system and the change in cable length over time. There is a direct linear relationship between the pressure in the piston and the force, so that the force can be determined, while the change in the length of the rope over time allows the speed to be calculated. Second, force and velocity can be measured in time, with the product of force and velocity equaling power. Finally, the device allows the determination of quantities such as Pmax, v0 and F0 according to known calculations.
Das Mess- oder Trainingsprotokoll kann nach Bedarf erstellt werden. Zur Messung des F-v-P-Verhältnisses bei der linearen Fortbewegung werden üblicherweise 3 bis 5 Wiederholungen einer Bewegung mit dem gewünschten Abstand und der gewünschten Belastung durchgeführt. Der Mittelwert aller Wiederholungen oder die besten Wiederholungen können als Basis für die Berechnung der F-v-Profilgrößen weiter verwendet werden. Durch Anziehen oder Lösen eines Bremskraft-Einstellmechanismus kann die Belastung genau eingestellt werden.The measurement or training protocol can be created as needed. To measure the F-v-P ratio in linear locomotion, 3 to 5 repetitions of a movement are usually performed at the desired distance and load. The average of all repetitions or the best repetitions can be further used as a basis for calculating the F-v profile sizes. By tightening or loosening a brake force adjustment mechanism, the load can be precisely adjusted.
Die Erfindung ermöglicht eine gültige und zuverlässige Kraftanwendung und hilft dabei, Übungen zu planen. Durch ihre einfache Konstruktion und die relativ kleine Form wird die Benutzerfreundlichkeit der Vorrichtung erhöht. Sie ist tragbar und erlaubt Messungen vor Ort unter Verwendung einer technischen Lösung für Leistungsbewertungsverfahren und Übungen. So können belastende Schwimm-, Lauf- oder Skatingübungen und genaue F-v-Profilmessungen unter verschiedenen Bedingungen durchgeführt werden.The invention enables valid and reliable application of force and helps plan exercises. Its simple construction and relatively small shape increase the user-friendliness of the device. It is portable and allows on-site measurements using a technical solution for performance assessment procedures and exercises. This means that strenuous swimming, running or skating exercises and precise F-v profile measurements can be carried out under various conditions.
Die Vorrichtung zur Messung des Verhältnisses von Kraft, Geschwindigkeit und Leistung während der Fortbewegung im unbelasteten und überbelasteten Zustand wird anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben. Es zeigen:
-
1 eine Vorrichtung zur Messung des Verhältnisses von Kraft, Geschwindigkeit und Leistung während der Fortbewegung im unbelasteten und überbelasteten Zustand. -
2 Die Vorrichtung (1)der 1 mit zugehörigen Softwareanschlüssen (2). -
3 Ein System von Hydraulikzylindern, das den mechanischen Hauptteil - Messungsteil der Vorrichtung der1 darstellt, und dessen Innenstruktur, dargestellt als Querschnitt auf der ersten und zweiten Ebene. Die gestrichelte Linie zeigt den Durchfluss der Hydraulikflüssigkeit an. -
4a und4b Die Verringerung der Reibung durch eine Lerchenspindel, wenn ein Stahlseil nicht genau in horizontaler Richtung gezogen wird. -
5 und6 Die Vorrichtung der 1 , die zur Messung von Sprints mithilfe einer Sprossenwand verwendet wird. -
7 und8 Die Verwendung der Vorrichtung der1 zur Messung von Sprints unter Abstoßungs- oder Antriebsbedingungen durch Befestigung auf der Laufbahnoberfläche, auf Kunstrasen oder auf einer beliebigen anderen ebenen Fläche. -
9 und10 Die Verwendung der Vorrichtung der1 für die Messung beim Schwimmen unter Abstoßungs- oder Antriebsbedingungen unter Verwendung eines Befestigungssystems für einen Beckenrand. -
11 Ein Beispiel für den zeitlichen Verlauf von Kraft und Geschwindigkeit. -
12 Ein Beispiel für das Verhältnis zwischen Kraft, Geschwindigkeit und Leistung. -
13 Ein Beispiel für das Verhältnis zwischen Last und Geschwindigkeit. -
14 Einen Signalverarbeitungspfad. -
15 Eine Graphische Darstellung der Funktionen derVorrichtung aus 1 .
-
1 a device for measuring the relationship between force, speed and power during locomotion in the unloaded and overloaded state. -
2 The device (1) of1 with associated software connections (2). -
3 A system of hydraulic cylinders, which is the main mechanical part - measuring part of thedevice 1 represents, and its internal structure, shown as a cross section on the first and second levels. The dashed line indicates the flow of hydraulic fluid. -
4a and4b The reduction of friction caused by a lark spindle when a steel cable is not pulled exactly in a horizontal direction. -
5 and6 The device of1 , which is used to measure sprints using a wall bar. -
7 and8th The use of thedevice 1 for measuring sprints Repulsion or propulsion conditions by mounting on the track surface, artificial turf or any other flat surface. -
9 and10 The use of thedevice 1 for measurement while swimming under repulsive or propulsive conditions using a pool edge attachment system. -
11 An example of the progression of force and speed over time. -
12 An example of the relationship between strength, speed and power. -
13 An example of the relationship between load and speed. -
14 A signal processing path. -
15 A graphical representation of the functions of thedevice 1 .
Wie in
- -
einen Elektromotor 8 zur Erzeugung der Antriebskraft, die für die Messungen bei unbelasteter Fortbewegung benötigt wird, wobei der Elektromotor 8 aneinem Metallgehäuse 9 angebracht ist, - - ein Stahlseil 7 (die übliche Länge ist 40 m), das
um einen Seilzylinder 6 mit konstantem Radius gewickelt ist, - -
eine Gewindespindel 5, die über einen Riemenantrieb mit der Seilzylinderspindel 21 und weiter mit einerElektromotorspindel 22 verbunden ist, - - eine an
der Gewindespindel 5befestigte Lerchenspindel 4, die es ermöglicht,das Stahlseil 7 reibungsarm und in gerader Richtung abzuwickeln, - -
ein Drehgebersensor 3, der senkrecht zum Ende derGewindespindel 5 befestigten ist, - -
einen Hydraulikdrucksensor 2, der aneinem hydraulischen System 1 befestigt ist, - -
einen Verstärker 23, der an der Innenseite eines Metallgehäuses 9 befestigt und direkt mitden elektronischen Geräten 24 und den Sensoren verbunden ist, - - ein stationäres Gehäuse der Vorrichtung, umfassend:
- o zwei seitliche Metallgehäuseblöcke 9, die an einem einzigen unterseitigen Metallblock 20 befestigt sind, der durch eine Konstruktion von zwei horizontalen Teleskopmetallstangen 10, 11 getragen wird
- - verschiedene Befestigungsmodule zur Befestigung an:
- o einer Leichtathletikbahn, bestehend aus einer verstellbaren Befestigungsplatte 14, die an den hinteren vertikalen Metallstangen 15 durch zwei Scharniere 17, Spikes 41 und ein
System von Gewichten 40 befestigt ist; - o einer Sprossenwand oder einem Zaun, bestehend aus einer kürzeren 38 und einer längeren linearen Führung 39, die an den hinteren vertikalen Metallstangen 15 bzw. den beiden Enden der Befestigungsplatte 14 angebracht sind. Es werden vier Klammern 16 verwendet, die die Sprossen umgreifen;
- o einem Beckenrand, bestehend aus einem Gummibelag 18, der an der Innen- und der Unterseite der hinteren 15 und vorderen 12 vertikalen Metallstangen und der horizontalen Metallstange mit größerem Durchmesser 10 angebracht ist, und einer Spannschraube 19, mit der die
10, 11 auf eine gewünschte Länge eingestellt werden können.horizontalen Teleskopmetallstangen
- o einer Leichtathletikbahn, bestehend aus einer verstellbaren Befestigungsplatte 14, die an den hinteren vertikalen Metallstangen 15 durch zwei Scharniere 17, Spikes 41 und ein
- - an
electric motor 8 for generating the driving force required for the measurements during unloaded locomotion, theelectric motor 8 being attached to ametal housing 9, - - a steel cable 7 (the usual length is 40 m), which is wound around a
cable cylinder 6 with a constant radius, - - a threaded
spindle 5, which is connected via a belt drive to thecable cylinder spindle 21 and further to anelectric motor spindle 22, - - a
lark spindle 4 attached to the threadedspindle 5, which enables thesteel cable 7 to be unwound with little friction and in a straight direction, - - a
rotary encoder sensor 3, which is attached perpendicular to the end of the threadedspindle 5, - - a
hydraulic pressure sensor 2, which is attached to ahydraulic system 1, - - an
amplifier 23, which is attached to the inside of ametal housing 9 and is connected directly to theelectronic devices 24 and the sensors, - - a stationary housing of the device, comprising:
- o two side
metal housing blocks 9 attached to a singlebottom metal block 20 supported by a structure of two horizontal 10, 11telescopic metal rods
- o two side
- - various fastening modules for fastening to:
- o an athletics track consisting of an
adjustable mounting plate 14 attached to the rear vertical metal bars 15 by twohinges 17, spikes 41 and a system ofweights 40; - o a wall bars or fence consisting of a shorter 38 and a longer
linear guide 39 attached to the rear vertical metal bars 15 and the two ends of the mountingplate 14, respectively. Fourbrackets 16 are used that grip the rungs; - o a pool edge, consisting of a
rubber pad 18, which is attached to the inside and the underside of the rear 15 andfront 12 vertical metal rods and the horizontal metal rod with alarger diameter 10, and atension screw 19 with which the horizontal 10, 11 can be adjusted to a desired length.telescopic metal rods
- o an athletics track consisting of an
Das in
- - einen Einstellmechanismus zur Einstellung der Größe der Abstoßungskraft, der zwei steife Stangen 34, 35,
eine Feder 37 und einen Flüssigkeitsdruckregler 25 umfasst, - -
zwei Hydraulikflüssigkeitsseparatoren 26 und Hydraulikflüssigkeitszylinder 29, in denen eine Gewindekolbenstange 30und ein Kolben 31 verbunden sind, - - ein Hydraulikflüssigkeits-Kanalsystem, durch das die Hydraulikflüssigkeit in zwei Ebenen strömen kann (gepunktete Linie), wobei das Kanalsystem Folgendes umfasst:
- o einen U-förmigen Hydraulikflüssigkeitskanal, der über Separatoren 26
mit den Zylindern 29 verbunden ist, - o einen Druckausgleichsmechanismus 36
mit Gehäuse 27; - o einen Flüssigkeitsrücklaufkanal 28;
- o einen U-förmigen Hydraulikflüssigkeitskanal, der über Separatoren 26
- - zwei hydraulische Übertragungsgetriebe 32,
- - und ein mit dem
Seilzylinder verbundenes Hauptübertragungsgetriebe 33.
- - an adjustment mechanism for adjusting the magnitude of the repulsive force, comprising two
34, 35, arigid rods spring 37 and afluid pressure regulator 25, - - two hydraulic
fluid separators 26 and hydraulicfluid cylinders 29, in which a threadedpiston rod 30 and apiston 31 are connected, - - a hydraulic fluid channel system through which the hydraulic fluid can flow in two planes (dotted line), the channel system comprising:
- o a U-shaped hydraulic fluid channel which is connected to the
cylinders 29 viaseparators 26, - o a
pressure compensation mechanism 36 withhousing 27; - o a
liquid return channel 28;
- o a U-shaped hydraulic fluid channel which is connected to the
- - two hydraulic transmission gears 32,
- - and a
main transmission gear 33 connected to the cable cylinder.
Eine Lerchenspindel 4, wie sie in den
Der Grad der Unterstützung (d. h. der Antriebskraft) während der Fortbewegung wird durch den Elektromotor 8 geregelt, der die Seilzylinderspindel 21 in Drehung versetzt und über einen Antriebsriemenmechanismus eine Antriebskraft erzeugt. Seine Sekundärfunktion besteht darin, ein Stahlseil 6 auf den Seilzylinder 6 aufzuwickeln, wenn die Fortbewegung im Vortrieb beendet ist.The degree of assistance (i.e. driving force) during locomotion is regulated by the
Der Drehgeber und der hydraulische Drucksensor dienen dazu, quantitative Informationen über den Druck im hydraulischen System 1 und die Position (Länge) des Stahlseils 7 zu erhalten. Diese messtechnischen Daten werden zur objektiven Bewertung der gewünschten Biomechanik der Fortbewegung verwendet. Die Drehung des Seilzylinders 6 wird indirekt von einem Sensor, d. h. einem elektromagnetischen oder vergleichbaren anderen Sensor, der als Drehgeber 3 bezeichnet wird, der am Ende senkrecht zum Schnittpunkt der Achse der Gewindespindel 5 angebracht ist, erfasst. Der Druck im hydraulischen System 1 wird direkt vom hydraulischen Drucksensor 2 gemessen. Aufgrund des Verhältnisses zwischen Druck und Kraft in den hydraulischen Systemen kann der Betrag der auf den sich bewegenden Sportler wirkenden Abstoßungskraft präzis und genau gemessen werden.The rotary encoder and the hydraulic pressure sensor serve to obtain quantitative information about the pressure in the
Ein Verstärker 23 sammelt die Signale des Drucksensors und des Drehgebers, wobei die Daten bei 1000 Hz erfasst und die Signale an ein elektronisches Gerät 24, vorzugsweise über Kabel oder Bluetooth, übertragen werden. Damit die gesammelten Daten von den beiden Sensoren nutzbar für weitere Analysen sind, arbeiten sie synchron. Mit Rohdatenanschlüssen ist es möglich, unterschiedliche Signale von verschiedenen Gerätetypen zu synchronisieren. Die von den Sensoren erhaltenen Rohdaten zu Druck und Position in der Zeit, werden weiterverarbeitet, um aus den geglätteten Daten Kraft und Geschwindigkeit in der Zeit zu berechnen, wie in der
Die Befestigungselemente erhöhen die Verwendbarkeit der Vorrichtung in unterschiedlichen Umgebungen, wie Schwimmbad, Leichtathletikbahnen, Kunstrasen usw. Darüber hinaus wird die Verwendbarkeit der Messungen vor Ort erhöht, indem technische Lösungen in Form verschiedener Montagemöglichkeiten für die in den Figuren gezeigte Vorrichtung verfügbar sind. Erstens kann eine einfache Verschraubung der Vorrichtung am Beckenrand, wie in den
Eine geeignete Gestaltung der Befestigungselemente ist aus zwei Hauptgründen erforderlich. Erstens muss die Vorrichtung die höchsten messtechnischen und methodischen Standards erfüllen, um ihre Verwendung zu wissenschaftlichen Forschungszwecken zu rechtfertigen. Zum anderen muss die Befestigung eine Krafteinleitung in die gewünschte Richtung ermöglichen, so dass ein Kontrasttraining durchgeführt werden kann. Daher ist jeder geeignete Gurt, der das Gurtbefestigungsmodul 42 umfasst, zur Verwendung geeignet. Der Hauptzweck dieses Moduls besteht darin, eine stabile und einstellbare Fixierung zu gewährleisten, die eine korrekte Kraftanwendung ermöglicht. Um den Komfort während der Fortbewegung aufrechtzuerhalten, werden haltbare und leichte Materialien mit minimalistischem Design verwendet, so dass die Biomechanik der Fortbewegung nicht beeinträchtigt wird. Zur besseren Transportfähigkeit der Vorrichtung wird ein an der Befestigungsplatte 14 angeordneter Handgriff und Räder 13 an den vorderen vertikalen Metallstangen 12 verwendet, um die Vorrichtung von einem Ort zum anderen zu transportieren.Appropriate fastener design is necessary for two main reasons. First, the device must meet the highest metrological and methodological standards to justify its use for scientific research purposes. On the other hand, the attachment must enable force to be applied in the desired direction so that contrast training can be carried out. Therefore, any suitable strap that includes the
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- US 2014/0323270 A1 [0007]US 2014/0323270 A1 [0007]
- US 5813945 A [0008]US 5813945 A [0008]
- US 6454679 B1 [0008]US 6454679 B1 [0008]
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102022110836.8A DE102022110836A1 (en) | 2022-05-03 | 2022-05-03 | DEVICE AND METHOD FOR MEASURING THE RATIO OF FORCE, SPEED AND POWER DURING MOVING IN UNLOADED AND OVERLOADED CONDITIONS |
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---|---|
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ID=88414061
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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---|---|
DE (1) | DE102022110836A1 (en) |
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- 2022-05-03 DE DE102022110836.8A patent/DE102022110836A1/en active Pending
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