DE2221767A1 - Lehrer-schueler-geraet zum erlernen von koerperlichen bewegungen - Google Patents

Description

• Lehrer-Schüler-Gerät zum Erlernen von körperlichen Bewegungen Anthropomorphen Maschinen, wie beispielsweise dem in unserer Firma entwickelten Syntelmann, wird von der Fachwelt eine grosse Zukunft für Arbeiten in gefährlicher, menschenfeindlicher Umgebuny und für die Automatisation zugeschrieben; Der Syntelmann ist eine Maschine, deren Konstruktion demmensch1-i--c-fienKörper entspricht und dessen künstliche Glieder durch einen Menschen mittels eines Exoskelettes gesteuert werden. Ein grosser Vorteil einer solchen "Meister-Sklaven" Anordnung ist es, dass der Mensch als Weister die gewünschte Bewegung in gewohnter Weise, ohne spezielle Programmierungvormachen kann und somit die Maschine komplizierte Bewegungen ohne grosse Anlernzeit ausführen lassen kann.
• Vor einem ähnlichen Problem, nämlich dem Erlernen komplexer Bewegungsabläufe, steht jeder, der eine der vielen Sportarten erlernen will.
• Die bisherigen Lehrmethoden für körperliche Bewegungen bedienten sich im wesentlichen kodierter Befehle, d.h. die akustischen oder optischein Signale, die vom Schüler zum Lehrer gingen, wirkten nicht direkt auf dessen Gliedmassen ein, sondern mussten erst im Gehirn des Schülers verarbeitet werden, bevor die Entscheidung über die auszuführende 3ewegung getroffen wurde. Alle menschlichen Bewegungsarten, und insbesondere die im Sport vorkommenden, sind aber ein komplexes Zusammenwirken aus vielerlei, oft verwickelt ablaufenden Körper-und Gliederbewegungen, welche mit dem Oberbegriff Technik umschrieben werden. Das Erlernen dieser Technik mit den klassischen Methoden ist ein mühsames Unterfangen. Dies liegt an den Nachteilen der kodierten Methode.
• 1. Ist es ihr nicht möglich, mehrere Befehle zugleich zu erteilen, und sie muss somit die natürlichen Bewegungen in ihre Einzelphasen zerlegen. Der Bewegungsablauf erhält somit etwas Konstruiertes, und jeder Fortschritt, der durch das Lernen einer zusätzlichen Einzelphase bedingt ist, setzt das Vergessen der alten, fehlerbehafteten Bewegung voraus; Zum 2. tritt bei der Ausführung eines kodierten Befehles vom Befehlsempfang bis zur Ausführung eine Zeitdifferenz, die als Reaktionszeit bekannt ist, auf. Gerade beim Anfänger ist diese beträchtlich und führt, besonders bei schnell ablaufenden Bewegungsvorgängen, zu Fehlverhalten. Auch die modernsten audiovisuellen Lehrmethoden beinhalten naturgemäss diese Nachteile.
• Erfindungsidee ist es deshalb, ein Gerät, im folgenden Lehrer-Schüler-Gerät genannt, zu schaffen, das die Weisungen des Lehrers zum Schüler direkt sinnfällig an dessen Muskeln und Gliedmassen weitergibt, ohne sich kodierter Befehle zu bedienen. Lehrer und Schüler tragen erfindungsgemäss an allen für den angestrebten Bewegungsablauf erforderlichen Körperstellen bzw. Gelenken Stellungssensoren (3), deren elektrische Ausgangsleistung ein Mass für deren Stellung bilden. Diese elektrischen Informationen werden erfindungsgemäss draht oder drahtlos einem Diskriminator zugeführt (4), der paarweise die Differenz einander zugeordneter Stellungselemente von Ihrer und Schüler bildet. Beträgt diese Null, ist die Stellung von Lehrer und Schüler deckungsgleich.
• Differiert sie von Null, muss die Stellung des Schülers korrigiert werden. Erfindungsgemäss trägt der Schüler zusätzlich zu den Stellungsssnsoren Stimulationselemente (5). Diese werden erfin dungsgemäss vom Diskriminator (4) aus automatisch in Betrieb Wesetzt, sobald eine Stellungsänderung nötig wird. Die Stimulationsenergie ist von der Intensität der erwünschten Bewegung abhängig.
• Stimulation erfolgt solange, bis Stellungskongruenz zwischen Lehrer und Schüler besteht. Die elektrischen Ausgangs Werte der Stellung sensoren des Schülers aktivieren zusätzliche, an den entsprechenden Gliedmassen des Lehrers angebrachte Stimulatoren (5). Ausser der optischen Information Ober Fernsehen (2), (6), (5) und (9) und der akustischen über Sprechfunk ( (2), (7) und (8) erhält der Lehrer somit eine dritte, nicht kodierte Information (5) über die jeweilige Stellung des SchUlers, indem er diese direkt erfuhit.
• Erfindungsprinzip des Lehrer-Schüler-Gerätes ist somit die Erzielung einer Snchronbewegung zwischen Lehrer und Schüler, die durch direkte, nicht kodierte Reizung der erforderlichen Körperpartien des Schülers bewirkt wird Erfindungsgemäss besteht aber auch die Möglichkeit für den Lehrer, eine Lehrbewegung nicht völlständig auszuführen, sondern nur im Falls eines Fehlverhaltens des Schullers korrigierend einzugreifen. Hierzu ist erfindungsgemäss eine automatische Unterbrechtung des Regelkreises Lehrer - Schüler vorgesehen, sobald dessen Korrekturbewegung beendet ist.
• Erfindungsgemäss ist es auch möglich, durch einen einzigen Lehrer mehrere Schüler auszubilden. Weiterhin besteht erfindungsgemäss die Möglichkeit, den Bewegungsablauf zwischen Lehrer -und Schüler nicht synchron zu gestalten. Bei sehr ausgeprägten Bewegungen ist es oft genügend, wenn der Lehrer nur die Tendenz der Bewegung mitteilt, ohne sie im vollen Umfange auszuführen. Hier wird im Diskriminator keine Differenz der Sensorenausgangswerte gebildet, sondern der Befehl direkt an die Stimulatoren gegeben. Der Lehrer beobachtet entweder den Schüler direkt oder erfindungsgemäss über Fernsehen, und kann entscheiden, wann die Simulation beendet werden soll. - Abbildung 1 zeigt eine schematische Darstellung des Regelkreises zwischen Lehrer und Schüler am Beispiel des Schilaufes.
• ß ttentansprüche: Gerät, die Bewegungsabläufe eines oder einer Anzahl Menschen zu steuern oder zu überwachen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lehrer einem Schüler oder Schülern körperliche Bewegungen zwecks Erlernung ganz oder teilweise vormacht, wobei Sensoren an den für die Bewegung wesentlichen Gliedmassen des Lehrers elektrische Signale liefern, welche Stimulatoren an den entsprechenden Gliedmassen des Schülers aktivieren, die dessen Muskeln direkt reizen und sie veranlassen, eine dem Lehrer sychrone Bewegung auszuführen, wobei die Bewegungen des Schülers von Stellungssensoren registriert werden, die wiederum Stimulatoren am Körper des Lehrers aktivieren und diesem somit ausser der optischen und akustischen berwachung der Cchülers Eine sensorische hinzufügen und ihm somit die Möglichkeit geben, Bewegungsabläufe ganz, teilweise oder nur in ihren Ansätzen zu überwachen, zu korrigieren oder ganz zu befehlen, wobei der Zeitpunkt und die Intensität der auf den Schüler einwirkenden Stimulationsreize durch einen elektronischen Diskriminator bewerkstelligt werden.
• 2. Gerät nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, dass die Stellungssensoren aus elastisch verformbarem, leitfähigem Material gefertigt sind, dessen elektrische Ausgangsleistung als Mass für die Stellung des Gelenkes und zur Steuerung der Stimulatoren dient.
• 3. Gerät nach Anspruch 1) und 2), dadurch gekennzeichnet, dass Stimulatoren durch ihre Funktion elektrische, mechanische oder thermische Reizungen der Muskeln bewirken und die Intensität dieser Reizungen von der elektrischen Ausgangleistung der Sensoren der die Bewegung befehlenden Person abhängen.

Claims (1)

1. 4 s. Gerät nach Anspruch 1) bis 3), dadurch gekennzeichnet, dass ein elektronischer Diskriminator die Differenz der elektrischen Ausgangsleistungen aller bei Lehrer und Schüler paarweise angeordneten Sensoren bildet und hierdurch erkennt, ob und um wieviel die Bewegung des Schlrs von der des Lehrers abweicht und daraufhin Zeitpunkt, qichtung und Grösse der erforderlichen Korrektionsbewegung steuert.