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Die Erfindung betrifft ein Regelungssystem für sportliche Belastungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs.
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Die Erfindung gehört zu einer sportlichen Ausrüstung und kann bei der Durchführung von Trainings oder Wettbewerben auf sportlichen Trainergeräten für eine Vervollkommnung von Trainingsprogrammen der Sportler, für eine Kontrolle oder für eine Auswertung von Trainings oder Wettbewerben verwendet werden.
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Aus dem Stand der Technik ist ein System für das Training eines Radfahrers bekannt, das einen Block eines Programmsatzes aufweist, wobei einer dessen Ausgänge mit einem Eingang eines Aufzeichnungs- und Leseprogrammblocks und ein anderer Ausgang mit einem der Eingänge eines Lastmanagementblocks verbunden sind. Der Ausgang des Lastmanagementblocks ist mit einem der Eingänge des Lastblocks verbunden. Der Lastblock ist mit einem Heimtrainer mit einem Sattel und Pedalen verbunden. Es sind ein erster Synchronisationsblock, dessen Ausgang mit dem Eingang eines Projektierungsblocks einer mit einem Bildschirm verbundenen Trassendarstellung, ein Aufgabenblock für die Geschwindigkeit eines Führers, ein Subtraktionsblock, ein Display für den Sportler, ein auf dem Körper des Sportlers befestigter Sensor für elektrokardiographische Parameter, ein Sensor für die Atmungsfrequenz, dessen Ausgänge mittels entsprechender Umgestaltungsblöcke für die Signale entsprechend mit dem Eingang eines Messblocks der elektrokardiographischen Parameter und dem Eingang des Messblocks der Atmungsfrequenz verbunden sind, vorgesehen. Ein Elektromyographiesensor und der Ausgang eines Umgestaltungsblocks der Elektromyographie sind mit dem Eingang eines Messblocks der Elektromyographie verbunden. Diese Erfindung lässt zu, die Effektivität des Trainings mit dem Vorhandensein eines Steuerpults des Trainers, des Displays des Trainers, einer Anpassungseinheit des Auswahlblocks von Darstellungen, eines zweiten Synchronisationsblocks, einer Steuereinheit der medizinisch-biologischen Einwirkung und von Regulierungsblöcken einer Heimtrainerlage [1] zu erhöhen. Ein Mangel dieser bekannten Anlage ist jedoch ihre Komplexität.
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Es ist auch ein Trainergerät-Vorsatz bekannt, der einen Trägerkörper mit einem bewegungsunfähigen Steuerrad und einem regulierten Sitz sowie eine Belastungseinrichtung mit der Möglichkeit des Drehens von Pedalen aufweist, wobei die Pedale mittels einer flexiblen Verbindung mit der Belastungseinrichtung verbunden sind. Das Trainergerät ist mit einem zusätzlichen Steuerrad versehen, das auf dem Trägerkörper mit der Möglichkeit einer Wobbelung in quer verlaufender Richtung und der Wendung um die eigene Achse aufgestellt und in ihrer Mittellage elastisch festgelegt ist. Auf dem zusätzlichen Steuerrad gibt es Stützplätze, wobei auf einem davon eine Computermaus angeordnet ist. Auf einem anderen Stützplatz ist ein Pult mit zusätzlichen Spieltasten befestigt. Auf dem bewegungsunfähigen Steuerrad ist eine Computertastatur befestigt. Auf einer flexiblen Verbindung, die das Drehen der Pedale an die Belastungseinrichtung übergibt, ist eine Stütze angeordnet, die eine Möglichkeit der Umstellung mit der Bemühung entlang der flexiblen Verbindung und des Kontakts mit zwei Mikroschaltern hat, die auf dem Trägerkörper entlang der flexiblen Verbindung zu beiden Seiten der Stütze angeordnet sind.
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Auf dem Trägerkörper ist noch ein Paar von Mikroschaltern angeordnet, die auf zwei Seiten des zusätzlichen Steuerrads mit der Möglichkeit eines Kontakts bei seiner Wendung oder Neigung liegen. Kontakte der Mikroschalter und der zusätzlichen Tasten des Pults sind mit entsprechenden Kontakten der Tastatur elektrisch verbunden. Beim Anschließen einer Maus und einer Tastatur an den Personalcomputer kann man ein Drehen der Pedale nach dieser oder jener Seite sowie eine Wendung oder Neigung des Steuerrads mit einem auf dem Computer gestarteten Spiel [2] steuern.
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Aus dem Stand der Technik sind auch ein System von interaktiven Trainergeräten und ein interaktives Trainergerät bekannt, das einen elektronischen und einen mechanischen Teil aufweist, wobei der elektronische Teil einen Block für eine Datenbearbeitung enthält, der drahtgebunden und\oder drahtlos mit Systemen und Einrichtungen verbunden ist, einschließlich mit einem Audiosystem für den Anschluss von akustischen Signalen und Audioeffekten, mit einem Anschlusssystem von Tasteffekten und Informationen, mit einer Abbildungseinrichtung von visualen Informationen und mit Einrichtungen der Dateneinführung. Der mechanische Teil nimmt wenigstens ein sportliches Trainergerät auf, auf dem ein Teil von Einrichtungen der Dateneinführung aufgestellt ist. Ein Block zur Datenbearbeitung weist einen Prozessor mit einer Taktfrequenz nicht weniger als 1600 MHz, nicht weniger als 512 Mb des Arbeitsspeichers und eine Videosystemgruppe auf, die mit nicht weniger als 256 Mb eines Gedächtnisses ausgestattet ist. Das System der interaktiven Trainergeräte nimmt wenigstens zwei interaktive Trainergeräte auf, die in beschriebener Weise ausgestattet sind, und einen Server, der durch ein Computernetz mittels einer Draht- oder drahtlosen Verbindung oder einer anderen Einrichtung verbunden ist. Die Einrichtung gewährleistet ein lokales Netz, wobei der Server wenigstens einen Prozessor mit einer Taktfrequenz nicht weniger als 1800 MHz und einen Arbeitsspeicher mit einem Durchsatz nicht weniger als 3200 Mb/Sekunden [3] aufweist.
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Aus dem Stand der Technik ist auch ein Kontrollsystem für sportliche Belastungen bei der Durchführung von Wettbewerben oder Trainings auf sportlichen Trainergeräten bekannt, das eine Stimulierung der sportlichen Leistungen ihrer Benutzer gewährleistet und erlaubt, sportliche Belastungen bei der Durchführung von Trainings und der Auswertung von Wettbewerben auf den sportlichen Trainergeräten objektiv zu kontrollieren. Das bekannte Kontrollsystem kann auf Grund eines aus dem Stand der Technik bekannten Trainergeräts erfüllt sein, es lässt aber nicht zu, eine Belastung des Trainergeräts zwecks einer Vervollkommnung des Trainingsprozesses [4] zu ändern.
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Alle angegebenen technischen Lösungen lassen nicht zu, eine objektive Regelung der sportlichen Belastungen bei der Durchführung von Trainings bei einer Vollziehung einer zusätzlichen Zahl von Trainingsübungen eines Sportlers zu verwirklichen. Eine Belastung kann entweder nur der Trainer oder nur der Sportler ändern.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein vervollkommnetes Regelungssystem für sportliche Belastungen zu schaffen, das den Ermüdungsgrad des Sportlers berücksichtigt.
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Die gestellte Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs gelöst.
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Die Regulierung der sportlichen Belastungen unterscheidet sich dadurch, dass das System es zulässt, eine Ermüdung eines trainierten Muskels des Sportlers zu erkennen und damit die sportlichen Belastungen bei der Durchführung von Wettbewerben und Trainings auf sportlichen Trainergeräten automatisch zu regulieren.
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Der Ermüdungsgrad des Sportlers ist die wichtigste Charakteristik seiner potentiellen Möglichkeiten im Sport. Den Forschern und dem Sportler ist es sehr wichtig, außer einer subjektiven Einschätzung vom Zustand (ein guter, schlechter Zustand) auch qualitative Kennwerte dieses Zustands zu erfahren.
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In der vorliegenden Erfindung ist ein Bewertungsverfahren vom Zustand eines Sportlers nach qualitativen Parametern der Muskelschwingungen (z. B. Frequenz, Dämpfungsdekrement) je nach dem Zustand des Ermüdungsgrads eines Sportlers verwendet. Experimentelle Ergebnisse haben eine Effektivität des Bewertungsverfahrens des Muskelermüdungsgrads eines Menschen aufgrund einer Korrelationsabhängigkeit zwischen den Parametern der eigenen mechanischen Schwingungen vom Muskel eines Menschen und dem Zustand seiner Arbeitsfähigkeit bestätigt.
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Das Regelungssystem für sportliche Belastungen weist einen Sensor, der qualitative Kennwerte der Muskelschwingung eines Sportlers abliest, einen Abschätzungsblock einer Muskelermüdung und mindestens ein Trainergerät auf, das mit einer Einrichtung einer Elektronensteuerung der Belastung verbunden ist, die mit einem Abschätzungsblock der Muskelermüdung verbunden ist, der Analogsignale über die mechanischen Schwingungen des Muskels eines Sportlers und ihre Parameter ununterbrochen in digitale Signale von Messinformationen umwandelt und über eine Draht- oder drahtlose Verbindung in einen Datenbearbeitungs- und Aufbewahrungsblock sendet. Dabei ist der Datenbearbeitungs- und Aufbewahrungsblock aufgrund einer Analyse der von den Sensoren erhaltenen Parameter von Schwingungen des trainierten Muskels, einer Korrelationsabhängigkeit zwischen den Parametern der eigenen Schwingungen des Muskels und einem Zustand seiner Arbeitsfähigkeit in der Lage, die Signale automatisch auszuarbeiten und einen Steuerbefehl an den Steuermechanismus der Belastungsregelung des Trainergeräts zu senden.
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Der Datenbearbeitungs- und Aufbewahrungsblock reguliert automatisch die Belastung nach den Analyseergebnissen der vom Sensor erhaltenen Daten, wobei er die Korrelationsabhängigkeit zwischen den Parametern von eigenen Schwingungen des Muskels eines Menschen (Frequenz und Dämpfungsdekrement) und dem Zustand seiner Arbeitsfähigkeit verwendet. So verringert sich die Belastung automatisch bei einer Verschlechterung der Arbeitsfähigkeit des Muskels. Bei einer normalen Arbeitsfähigkeit wird die Belastung erhöht, und beim Erreichen eines kritischen Kennwerts der Muskelanstrengung wird ein Befehl zur Unterbrechung des Trainings ausgegeben.
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Der Abschätzungsblock für die Ermüdung des trainierten Muskels ist aufgrund des Sensors in der Lage, die qualitativen Kennwerte der Muskelschwingung des Sportlers abzulesen und sie in den Datenbearbeitungs- und Aufbewahrungsblock zu übergeben.
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Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:
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1 in Schema des Regelungssystems für sportliche Belastungen.
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Ein Regelungssystem für sportliche Belastungen ist mit einem Abschätzungsblock für eine Ermüdung eines trainierten Muskels realisiert, der aufgrund eines Sensors 1 erreicht ist, der qualitative Kennwerte der Muskelschwingungen registriert. Der Sensor 1 ist auf der Haut des trainierten Muskels eines Sportlers befestigt und mit einem Datenbearbeitungs- und Aufbewahrungsblock 3 über eine Draht- 2 oder drahtlose Verbindung verbunden. Der Datenbearbeitungs- und Aufbewahrungsblock 3 ist aufgrund einer Platte eines Steuermikrokontrollers realisiert und mit einem Personalcomputer 4 verbunden, dessen Software eine Korrelationsabhängigkeit zwischen den Parametern der eigenen (mechanischen) Schwingungen der Muskelhaut eines Menschen und dem Zustand seiner Arbeitsfähigkeit verwendet und einen Befehl an einen Fernsteuerungsblock 6 abgibt. Der Fernsteuerungsblock 6 ist an den Steuermechanismus der Belastungsregelung eines grundlegenden Trainergeräts des Systems angeschlossen.
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Als ein Beispiel der Realisierung für die Registrierung der Schwingungen im Muskel sind im System ein Kapazitätsgeber (ein dreiaxiales Akzelerometer MMA7361), eine Platte eines Steuermikrokontrollers (Arduino Uno USB aufgrund eines Mikrokontrollers ATMEGA328P-PU) und ein Personalcomputer mit einer Software verwendet, die für die Bearbeitung der Signale notwendig ist.
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Die Ausgänge eines Akzelerometers X-OUT, Y-OUT und Z-OUT sind an die Analogeingänge der Platte des Steuermikrokontrollers angeschlossen, dessen digitaler Ausgang mit dem USB-Eingang des Computers verbunden ist. Die Umfragefrequenz eines Sensors wird im Umfang von 100 bis zu 1000 Messungen pro Sekunde programmgemäß geändert, was dem Theorem von Kotelnikov bei einem Spektrum der Frequenzen von Muskelschwingungen in den Grenzen von 10 bis zu 200 Hz entspricht. Die Analogdaten, die von einem Sensor erhalten sind, werden mit Hilfe von einem 10-Entladungs-AD-Umsetzer des Mikrokontrollers in einen Zahlencode umgewandelt und durch den USB-Port in den Computer übergeben, wo sich daraus Zahlenparameter der Schwingungen ergeben, die als Graphiken auf einem Bildschirm dargestellt werden. Aufgrund der Messergebnisse, die mittels einer Korrelationsabhängigkeit zwischen den Parametern von eigenen (mechanischen) Schwingungen des Muskels eines Menschen und einem Zustand seiner Arbeitsfähigkeit gewonnen werden, gibt der Computer einen Befehl an den Fernsteuerungsblock für die Belastung aus, der an das grundlegende Trainergerät des Systems angeschlossen ist.
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Die technische Lösung lässt zu, bei einem Trainergerät ein Regelungssystem für sportliche Belastungen bei der Durchführung von Trainings oder Wettbewerben auf sportlichen Trainergeräten zu schaffen, das eine Stimulierung der sportlichen Leistungen ihrer Benutzer gewährleistet und eine optimale Zahl von Trainingsübungen zulässt.
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Quellen der Informationen
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- 1. Urheberschein der UdSSR SU 1347949 A1 , 30.10.1987
- 2. Gebrauchsmusterpatent RU 52338 U , 27.03.2006
- 3. Gebrauchsmusterpatent RU 87094 , 27.09.2009
- 4. Gebrauchsmusterpatent RU 104852 , 24.03.2011
