DE202007006221U1

DE202007006221U1 - System zur Betrachtung von Bewegungsabläufen, insbesondere des menschlichen Ganges

Info

Publication number: DE202007006221U1
Application number: DE202007006221U
Authority: DE
Original assignee: SCHLEER RALPH
Current assignee: SCHLEER RALPH
Priority date: 2006-04-28
Filing date: 2007-04-27
Publication date: 2007-07-12
Anticipated expiration: 2017-04-28

Abstract

System zur Betrachtung von Bewegungsabläufen insbesondere des menschlichen Ganges, mit:
– mindestens einen Bewegungsbereich, für mindestens eine Person
– mindestens eine Aufzeichnungsvorrichtung,
– mindestens eine Datenverarbeitungsvorrichtung,
– und mindestens ein Wiedergabegerät,
dadurch gekennzeichnet,
dass die mindestens eine Aufzeichnungsvorrichtung (1a-1d) so positioniert ist, daß sie die mindestens eine Person, welche sich im Bewegungsbereich (2) befindet, von mindestens einer oder zwei, vorzugsweise allen Seiten aufzuzeichnen in der Lage ist, wobei Aufzeichnungsdaten erstellt werden, die über die Datenverarbeitungsvorrichtung an das mindestens eine Wiedergabegerät (3) weitergegeben und von diesem für den Bewegenden, als Bewegungsselbstkorrektur und Wahrnehmungshilfe, sichtbar und simultan zu dessen Bewegung ausgegeben werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Betrachtung von Bewegungsabläufen, insbesondere des menschlichen Ganges gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es sind bereits verschiedene Verfahren, Messanordnungen oder Systeme bekannt, mit deren Hilfe versucht wurde, den menschlichen Gang zu analysieren.
So sind aus der JP 200574211 A2 Systeme bekannt, welche beispielsweise ein Laufband umfassen und darüber hinaus einen Monitor, mit dessen Hilfe Unterhaltungsmedien wiedergegeben werden können. Dies hat den Nachteil, dass eine derartige Vorrichtung der Erhöhung des psychischen Laufvergnügens dient.
Bisherige Lauf- oder Ganganalysemethoden z. B. beim Schuhverkauf oder im Sport nehmen zuerst die Bewegung auf und danach wird zeitversetzt analysiert.
Aus der WO 94/20020 ist hierzu eine Vorrichtung bekannt, die zur möglichst optimalen Auslegung von Fußorthosen (Einlagen) dient und hierfür mehre Videokameras besitzt, die auf allen Seiten der Füße, einer auf einer Glasplatte sich bewegenden Person gerichtet sind. Die aufgenommenen Daten werden abgeglichen und geometrisch analysiert zur Festlegung der Charakteristiken der Füße der Person, die wiederum zur Auslegung und Herstellung einer funktionalen Einlage dienen. Diese Einrichtung dient jedoch nicht zur Analyse des menschlichen Ganges insgesamt, insbesondere nicht der Haltung des gesamten Körpers, so des Oberkörpers und Kopfes, und ermöglicht nicht ein deren Haltung oder Fehlhaltung korrigierendes Training.
Schließlich zeigt die DE 4418475 C2 ein Verfahren und eine Meßanordnung zur Analyse des menschlichen Ganges, bei dem oder durch die durch Messungen der beim Gehen auf einem Laufband mit vorgegebener Geschwindigkeit auftretenden kinetischen und kinematischen Wirkungen des Körpers, mittels der von den Füßen eines Probanten ausgehenden Druckkräfte, sowie des Muskelpotentials und weiterer Messungen wie Schwitzfrequenz, Pulsfrequenz die Druckverteilung und die Druckspitzen an den Fußsohlen, eine zweidimensionale Bestimmung der Winkelstellung der Ge lenke vorgenommen wird. Dies dient wiederum z. B. in der Orthopädietechnik zur Beurteilung einer Prothesenanpassung, Kontrolle eines Rehabilitationsprozesses oder Steuerung und Begründung therapeutischer Maßnahmen usw. Es werden somit Messergebnisse erzielt zur nachträglichen Analyse des Gehverhaltens, ohne die Möglichkeit, dass der Proband eine Korrektur seiner Bewegungen, nämlich seines Ganges, in Kombination mit der kompletten Körperhaltung korrigiert und optimiert.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System zur Betrachtung von Bewegungsabläufen insbesondere des menschlichen Ganges zu Verfügung zu stellen, durch dass die Ergonomie von Bewegungen bzw. Bewegungsabläufen visualisiert werden und zwar so, dass die die Bewegungen durchführende Person eine Korrektur der Abläufe ihrer Bewegungen optimieren und eintrainieren kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein System zur Betrachtung von Bewegungsabläufen, insbesondere des menschlichen Ganges mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung gekennzeichnet.
Demgemäß umfaßt das erfindungsgemäße System zur Betrachtung von Bewegungsabläufen mindestens einen Bewegungsbereich, mindestens eine Aufzeichnungsvorrichtung, mindestens eine Datenverarbeitungsvorrichtung und mindestens ein Wiedergabegerät. Dabei ist das mindestens eine Aufzeichnungsgerät so positioniert, daß es mindestens eine Person, welche sich im Bewegungsbereich befindet, von allen Seiten (jedoch mindestens zwei Seiten, z. B. von hinten und seitlich) aufzuzeichnen in der Lage ist. Hierbei werden Aufzeichnungsdaten erstellt, die über die Datenverarbeitungsvorrichtung an das mindestens eine Wiedergabegerät weitergegeben und von diesem für den Bewegenden, als Bewegungsselbstkorrektur- und Wahrnehmungshilfe, sichtbar und simultan zu dessen Bewegung ausgegeben oder dargestellt werden.
Dieses System, bewirkt, dass der sich Bewegende während der Bewegung von allen Seiten und dadurch in jedem Detail seine Bewegung betrachten kann und zwar simultan, also im selben Zeitpunkt, zu welchem er seine Bewegung ausführt. Hierdurch wird er in die Lage versetzt, beispielsweise beim Laufen oder Gehen Fehler in seiner Bewegung simultan zu identifizieren, egal von welcher Perspektive aus diese Fehler erkennbar sind. So ist beispielsweise vom Laufenden selbst eine subeffiziente Beugung des Knies auf diese Weise erkennbar, was nicht erkennbar wäre, wenn sich der Laufende nur von vorne betrachten könnte z. B. ein einem Spiegel. Hierdurch kann die Trainingseffizienz von Sportlern aus diversen Disziplinen, wie beispielsweise Radfahren, Laufen, etc. gesteigert werden. Zudem können Haltungsstörungen einer im System sich bewegenden Person noch während dem Gehen und Laufen „wegtrainiert" werden.
Wenn das erfindungsgemäße System einen Bewegungsbereich durch den Aktionsbereich des Bewegenden definiert hat, wobei der Körperschwerpunkt des Bewegenden im wesentlichen am selben Raumpunkt verbleibt, so bewirkt dies, dass dieses System für all diejenigen Sportarten in Frage kommt, bei welchen eine Bewegung, beispielsweise mit Hilfe einer Apparatur, unter quasirealistischen Bedingungen durchgeführt werden kann, aber der Bewegende im wesentlichen am selben Raumpunkt verbleibt. In Frage kommt daher beispielsweise auch ein Schwimmer im Becken, wenn er gegen eine Gegenstromanlage schwimmt. Dies ergibt den Vorteil, daß die betreffende Person, während des sich einstellenden Bewegungsablaufs diesen Bewegungsablauf korrigieren kann.
Darüber hinaus kommt das erfindungsgemäße System, beispielsweise auch für Boxer in Frage, um deren Bewegungsablauf von allen Seiten her zu optimieren. Auch Kugelstoßer könnten hiervon profitieren, da auch sie im wesentlichen am gleichen Raumpunkt bleiben. Aber insbesondere für Personen mit Haltungs- und Gang-Problemen ist dieses sehr geeignet, nun mit direkter Simultaner Selbstkontrolle z. B. eine Fehlhaltung bleibend zu korrigieren.
Wenn das System eine die Aufzeichnungsvorrichtung umfasst, die die Aufzeichnung bewegungssimultan aufnimmt, so ist zwischen Bewegung und Aufnahme der zugrunde liegenden Bewegung keine Zeitverzögerung gegeben. Dies bewirkt, daß sich der Bewegende seine Bewegung von allen Seiten oder von der interessierenden Seite ohne Zeitverzögerung betrachten kann, was den Vorteil einer schnellen und leichteren Korrigierbarkeit mit sich bringt. Dies kann beispielsweise durch eine Hochgeschwindigkeitskamera erfolgen. Darüber hinaus kann die mindestens eine Kamera höhenverstellbar sein, so daß sie auf den interessierenden Bereich direkt und ohne verzerrenden Winkel gerichtet werden kann. In Frage kommt prinzipiell bereits eine Kamera, welche beispielsweise mit Hilfe einer entsprechenden Vorrichtung um den sich Bewegenden herumbewegt werden kann, beispielsweise indem sie auf einer Schiene geführt wird, bzw. auf einer sich kreisrund um den Bewegungsbereich herumgebauten Schiene geführt wird. Gute Erfahrungen wurden mit drei bzw. vier Kameras gesammelt.
Wenn das System eine Datenverarbeitungsvorrichtung umfasst, welche eine Datenselektion erlaubt, zwischen Daten, welche eine Bewegung repräsentieren und Daten, welche eine Bewegung nicht repräsentieren, so bewirkt dies, daß ausschließlich der Teil der Daten, welcher die Bewegung repräsentiert, weiter verarbeitet wird. Dies bringt den Vorteil mit sich, daß eine geringere Datenmenge zu verarbeiten ist, wodurch diese schneller verarbeitet werden können. Eine weitere Beschleunigung ist möglich, indem die betreffenden Daten direkt auf die Festplatte gespeichert werden, ohne diese Daten in einer Zwischenspeicherung abzulegen.
Von Vorteil ist, wenn das System eine Datenverarbeitungsvorrichtung besitzt, welche mindestens Daten, welche eine Bewegung repräsentieren, so aufbereitet, dass diese Daten nach der Ausgabe eine dreidimensionale Drehbarkeit der Abbildung der zugrunde liegenden Bewegung erlaubt, so bewirkt dies, daß der sich Bewegende bzw. seine ihn interessierende Bewegung von allen Seiten betrachten kann. Hierdurch kann der Bewegende Problembereiche klarer identifizieren.
Ist erfindungsgemäß zudem mindestens ein Wiedergabegerät vorgesehen, welches die Daten aller Aufzeichnungsvorrichtungen zeitgleich darzustellen in der Lage ist, so bewirkt dies, daß der sich Bewegende zugleich seine Bewegung von allen Seiten betrachten kann und hierdurch besonders einfach kritische Stellen identifizieren kann. Dies hat den Vorteil, daß Korrekturmaßnahmen in bisher ungekannter Zeitnähe durch den sich Bewegenden selbst eingeleitet werden können.
Darüber hinaus kann die Darstellung an einem Widergabegerät auch in Segmenten innerhalb des Widergabegeräts erfolgen, so daß innerhalb des Widergabegeräts aus jeder einzelnen der Aufzeichnungsvorrichtungen alle Daten in einem eigenen Segment betrachtet werden können.
Darüber hinaus kann die Darstellung auch an einem Widergabegerät erfolgen, welches eine Großdarstellung erlaubt, wie beispielsweise einem Beamer. Hierdurch kann der sich Bewegende beispielsweise an einer großen Wand betrachten wodurch die Betrachtung Kinocharakter erhält.
In vorteilhafter Weise kann die Datenverarbeitungsvorrichtung und das mindestens eine Wiedergabegerät so ausgerüstet und/oder voreingestellt sein, dass das Wiedergabegerät z. B. ein Bildschirm ist, der nebeneinander oder überlagert zwei Bewegungsabläufe zeigt, nämlich einen Simultan-Bewegungsablauf, der sich auf dem Laufband bewegenden Person und einen Vergleichs- oder Muster-Bewegungsablauf, der auf einer älteren Aufnahme basiert. So z. B. die Aufnahme einer vorexerzierenden Person oder eine vorhergehende oder ältere Aufnahme der Bewegungen der übenden bzw. ausführenden Person, die unter Anleitung und Korrektur eines Therapeuten aufgenommen wurde. So kann z. B. der rechte Bildschirm oder das rechte Bildschirmsegment einen Silmutan-Bewegungsablauf zeigen, also die sich auf dem Laufband bewegende Person. Gleichzeitig kann der linke Bildschirm oder entsprechend das linke Bildsegment eine sich prinzipiell in der selben Gangart bewegenden Person zeigen, die auf einer älteren, gespeicherten Aufnahme basiert und entweder eine andere Person zeigt oder die gleiche Person welche die Bewegung korrekt unter Anleitung eines Therapeuten ausgeführt hat. So kann der Übende, der z. B. eine korrekte Gangart einstudieren will, um z. B. Fehlhaltungen zu korrigieren, immer jede seiner eigenen Bewegungen, seine Körperhaltung beim Gehen usw. kritisch betrachten und gleichzeitig mit dem älteren Vorbild direkt vergleichen und gleich, noch während seiner Übungen, entsprechende Korrekturen vornehmen bzw. einüben, z. B. die Kopf- und Körperhaltung und deren Neigung vornehmen und eintrainieren.
Statt die Verwendung von zwei Wiedergabegeräten oder eines Wiedergabegerätes mit zwei oder mehr Bildschirmsegmenten für die beiden Bewegungsabläufe kann auch nur ein Bildschirm verwendet werden, auf dem die beiden Bewegungsabläufe genau übereinander oder nur geringfügig zueinander verschoben dargestellt sind. Dadurch muss die vor dem Bildschirm sich auf dem Laufband bewegende Person nicht die Augen links-rechts-vergleichend bewegen, um im Bildvergleich eventuelle Bewegungsfehler zu erkennen, sondern die Person sieht beide Bewegungsabläufe annähernd sich überdeckend. Dabei können selbstverständlich beide Bilder bzw. Bewegungsabläufe (ältere/simultane) bezüglich der Bildintensität oder Farbgebung ca. gleich sein, eine unterschiedliche Intensität aufweisen, also mehr oder weniger hell oder durchscheinend sein oder beide können durchscheinend transparent sein, jedoch in unterschiedlicher Farbgebung. So kann z. B. ein blauer Muster-Bewegungsablauf und ein roter Simultan-Ablauf sich im wesentlichen überdecken.
Ist dann auch noch ein Datenabgleich vorgesehen zwischen Datenverarbeitungsvorrichtung und dem Laufband des Verbindungsbereichs, insbesondere zur zumindest annähernden Synchronisierung des voraufgenommenen Vergleichs- oder Muster-Bewegungsablaufs mit dem Simultan-Bewegungsablauf dann ist sicher gestellt, dass beide auf dem Bildschirm zu sehenden Figuren ungefähr gleichzeitig die gleiche Bewegung ausführen, so dass auch die Fehler besser zu erkennen und dadurch zu beheben sind.
Wenn das Wiedergabegerät die Daten aller Aufzeichnungsvorrichtungen als Hologramm darzustellen in der Lage ist, so bewirkt dies, daß der sich Bewegende die betreffenden Bewegungsabläufe dreidimensional betrachten kann. Kombiniert man mindestens zwei erfindungsgemäße Systeme, so ist es möglich, daß die Hologramme so positioniert werden, daß der Eindruck entsteht, als ob die Bewegenden sich im Wettstreit gegeneinander befinden würden. Im Fall, daß die sich bewegenden beispielsweise Boxer wären, könnte hierdurch per Hologramm ein Kampf gegeneinander dargestellt werden, wobei jeder der beiden in die Lage versetzt wird, zeitsynchron sich in jeder Position zu betrachten. Das gleiche gilt für Sportarten mit komplexeren Bewegungsabläufen, wie beispielsweise dem Diskuswerfer.
Ein Speerwerfer könnte beispielsweise eine sich während des Anlaufs mitbewegende Aufzeichnungsvorrichtung seine Bewegungen beobachten.
Wenn das Wiedergabegerät die Daten aller Aufzeichnungsvorrichtungen als Head up Display darzustellen in der Lage ist, so bringt dies den Vorteil mit sich, daß das Widergabegerät durch den Betrachtenden bei seiner Bewegung mitgeführt werden kann. Ein derartiges Head up Display kann der sich Bewegende beispielsweise auf dem Kopf tragen, oder an eine Brille oder sonstiges Gestell angebaut haben.
Head up Displays bestehen im Allgemeinen aus einem Display, einem Optikmodul und einem Combiner. Ein Display produziert hierbei ein Bild, woraus mit Hilfe der Optik, d.h. einer Linse, einem Hohlspiegels oder dem Einsatz der Holografietechnik ein virtuelles Bild erzeugt wird. Dieses kann dann der Betrachter in einer spiegeln den, lichtdurchlässigen Scheibe, dem Combiner, sehen. Der Combiner überlagert also die Informationen der Umwelt mit denen des Head up Display.
Das erfindungsgemäße System kann darüber hinaus mit einer Analysesoftware ausgestattet sein, mit deren Hilfe der Unterschied der Ist-Bewegung von der idealen Soll-Bewegung dargestellt werden kann. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß die ideale Ist-Bewegung bereits als Datensatz vorhanden ist, oder von extern als Datensatz individuell eingespielt werden kann.
Nachfolgenden wird die Erfindung anhand eines nur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben.
Die einzige Zeichnungsfigur zeigt ein Laufband 2, welches als Band oder als Lamellenausführung ausgestaltet sein kann. Im vorliegenden Fall stellt das Laufband 2 den Bewegungsbereich dar. Um dieses Laufband 2 sind beispielhaft vier Aufzeichnungsvorrichtungen 1a, 1b, 1c, 1d in der Gestalt von Kameras aufgestellt. Diese sind mit Hilfe einer Verbindung (z. B. Funk, Kabel, Infrarot etc.) mit einer hier nicht dargestellten Datenverarbeitungsvorrichtung verbunden, welche wiederum mit Hilfe einer Verbindung (z.B. Funk, Kabel, Infrarot etc.) mit einem Widergabegerät 3 verbunden ist. Das Widergabegerät 3 ist idealerweise höhenverstellbar und kann ein Monitor bzw. ein Touchscreen sein und bei Bedarf eine Fernbedienung umfassen. In der Zeichnung dargestellt ist ein Wiedergabegerät 3, dass aus zwei nebeneinander angeordneten Bildschirmen 4, 5 oder entsprechenden zwei Bildschirmsegmenten besteht, wobei das eine Segment oder Bildschirm 5 die auf dem Laufband sich bewegende Person zeigt, während der Bildschirm 4 eine andere oder die gleiche Person in Bewegungsabläufen zeigt, die zu einem anderen, vorhergehenden Zeitpunkt aufgezeichnet wurden.
Darüber hinaus kann die Datenverarbeitungsvorrichtung auch Software jeglicher Art, umfassen, hierunter fällt beispielsweise dem Fachmann bekannte Software zur Bewegungsanalyse, Bewegungshilfe, Bewegungssteuerung, Bewegungsführung, aber auch Software zur Bildbearbeitung, Tonbearbeitung, Hardwarebearbeitung.
Weiterhin können an das System, bzw. an die Datenverarbeitungsvorrichtung auch Lautsprecher-Boxen, eine Hifi-Anlage, Dolby Surround angeschlossen werden und es können mit deren Hilfe Spezialeffekte in Licht, Bild, Ton dargestellt werden, sowie mit entsprechenden und dem Fachmann bekannten Vorrichtungen, auch Duftmittel.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist darüber hinaus auch als Bildungsvorrichtung geeignet, und geeignet zum Training und Einüben aller möglichen Lernmodi, wie Kognition, Emotion, Intuition, Sensation, Sensomotorik, Kinestetik, Illusion, etc. Durch das System wird ein Erleben des eigenen Bewegens und auch des Fehlers mit allen Sinnen ermöglicht. Hierdurch ist es auch bei der Rednerschulung bzw. dem Schauspielertraining einsetzbar.
Darüber hinaus ist auch ein Vernebler bzw. eine zusätzliche und in der Figur nicht dargestellte Sauerstoffzufuhr anbringbar.

Claims

System zur Betrachtung von Bewegungsabläufen insbesondere des menschlichen Ganges, mit: – mindestens einen Bewegungsbereich, für mindestens eine Person – mindestens eine Aufzeichnungsvorrichtung, – mindestens eine Datenverarbeitungsvorrichtung, – und mindestens ein Wiedergabegerät, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Aufzeichnungsvorrichtung (1a-1d) so positioniert ist, daß sie die mindestens eine Person, welche sich im Bewegungsbereich (2) befindet, von mindestens einer oder zwei, vorzugsweise allen Seiten aufzuzeichnen in der Lage ist, wobei Aufzeichnungsdaten erstellt werden, die über die Datenverarbeitungsvorrichtung an das mindestens eine Wiedergabegerät (3) weitergegeben und von diesem für den Bewegenden, als Bewegungsselbstkorrektur und Wahrnehmungshilfe, sichtbar und simultan zu dessen Bewegung ausgegeben werden.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungsbereich, z. B. ein Laufband (2), durch den Aktionsbereich des Bewegenden definiert ist, wobei der Körperschwerpunkt des Bewegenden im wesentlichen am selben Raumpunkt bestehen bleibt.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufzeichnungsvorrichtung (1a-1d) die Aufzeichnung bewegungssimultan aufnimmt.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungsvorrichtung eine Datenselektion und Datenunterscheidung durchführen kann, zwischen Daten, die eine Bewegung repräsentieren und solchen die keine Bewegung darstellen oder enthalten.
System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungsvorrichtung welche mindestens Daten, welche eine Bewegung repräsentieren, so aufbereitet, dass diese Daten nach der Ausgabe eine dreidimensionale Drehbarkeit der Abbildung der zugrunde liegenden Bewegung erlaubt.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wiedergabegerät (3) die Daten aller Aufzeichnungsvorrichtungen (1a-1d) zeitgleich wiedergibt oder darstellt.
System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenverarbeitungsvorrichtung und das mindestens eine Wiedergabegerät (3) so ausgerüstet und/oder voreingestellt sind, dass das Wiedergabegerät (3) z. B. mindestens ein Bildschirm ist, der nebeneinander oder zumindest teilweise überlagert zwei Bewegungsabläufe zeigt, nämlich einen Simultan-Bewegungsablauf der sich auf dem Laufband bewegenden Person und einen Vergleichs- oder Muster-Bewegungsablauf der auf einer älteren Aufzeichnung basiert, z. B. aufgenommen unter Anleitung eins Therapeuten.
System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Datenabgleich zwischen der Datenverarbeitungsvorrichtung und dem Laufband (2) des Bewegungsbereichs vorgesehen ist, insbesondere zur zumindest annähernden Synchronisierung des voraufgenommenen Vergleichs- oder Muster-Bewegungsablauf mit dem Simultan-Bewegungsablauf.
System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Wiedergabegerät (3) die Daten aller Aufzeichnungsvorrichtungen (1a-1d) als Hologramm darzustellen in der Lage ist.
System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Wiedergabegerät (3) die Daten aller Aufzeichnungsvorrichtungen (1a-1d) als head up Display darzustellen in der Lage ist.