EP3701356A1 - System zur unterstützung einer bewegungsübung einer person mit einem objekt, verfahren und computerprogrammprodukt - Google Patents

System zur unterstützung einer bewegungsübung einer person mit einem objekt, verfahren und computerprogrammprodukt

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Publication number
EP3701356A1
EP3701356A1 EP18795986.1A EP18795986A EP3701356A1 EP 3701356 A1 EP3701356 A1 EP 3701356A1 EP 18795986 A EP18795986 A EP 18795986A EP 3701356 A1 EP3701356 A1 EP 3701356A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
person
state
sensor
training
sensor arrangement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP18795986.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas VON DER GRÜN
Sylvie Couronne
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP3701356A1 publication Critical patent/EP3701356A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • A61B5/02055—Simultaneously evaluating both cardiovascular condition and temperature
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    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0346—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of the device orientation or free movement in a 3D space, e.g. 3D mice, 6-DOF [six degrees of freedom] pointers using gyroscopes, accelerometers or tilt-sensors

Definitions

  • the training of an athlete plays an increasingly important role.
  • An adaptation of the training to a momentary performance of the athlete is important.
  • the current performance of the athlete can vary greatly.
  • the current performance of the athlete can depend on many different factors.
  • Objects can be used to enhance the athlete's abilities.
  • sports-specific objects such as a football, a basketball or a volleyball for the sport of the same name or, for example, a boxing glove for boxes.
  • rackets can be used in sports such as tennis, hockey or golf.
  • objects that are not specific to a specific sport such as a football for a martial arts or a dumbbell for gymnastics, can be used for training.
  • Training exercises can be performed with such objects in order to specifically train individual or several muscles or muscle groups.
  • Other exercises with the objects serve to improve the technique of the athlete or other training goals. This is mainly about the optimization of training success through targeted additional burden and avoidance of under-demand. Nevertheless, it can happen that the athlete is overwhelmed. Overstraining the athlete can lead to an increased risk of injury.
  • the training of an athlete can be led by a trainer. However, it is often difficult for a coach to properly assess the athlete's current performance and to adapt the training to it.
  • the object is achieved according to a first aspect by a system for supporting a movement exercise of a person with an object.
  • the system comprises a detection device for detecting an actual state of the object.
  • the system has l Furthermore, a sensor device for detecting at least one physiological parameter of the person.
  • the system has a determination device for determining a desired state of the object as a function of the detected parameter.
  • the system further includes a display device for displaying an indication of the target state of the object when the current state differs from the target state.
  • the person may be an athlete, for example a competitive athlete who completes a training session, in particular with individualized coaching.
  • the person may be an animal to be trained.
  • the object may be a training object, e.g. be a sports equipment that uses the person.
  • the object may be an animal with which the person is training a training exercise together.
  • the object is a ball, for example a football, a basketball or a squash ball.
  • the object may also be a racket, such as a hockey stick, tennis rackets or golf clubs.
  • the detection device detects the actual state of the object.
  • the actual state of the object is the actual state of the object.
  • the actual state may include a spatial and / or speed-dependent or acceleration-dependent component.
  • the actual state can be detected relative to the person, to a device of the system and / or to a training room.
  • the detection device can video-based the actual state and / or radio-based and / or optically detect.
  • the detection device may comprise inertial sensors, such as acceleration sensors.
  • a sensor arrangement which is adapted to detect physiological parameters of the person.
  • sensors of the sensor arrangement and / or measuring modules are arranged distributed on the body of the person. They may be integrated into a textile, such as a training shirt, or worn in a harness, or as a wearable computer system, a wearable, such as a fitness bracelet or a smartwatch.
  • the sensors may be connected via a communications module and data
  • the sensor arrangement transmits the detected physiological parameters to the detection device, and the sensors can also be connected in a wired fashion and thus transmit the physiological parameters of the person.
  • the detection device receives the physiological parameters of the person detected by the sensor arrangement and forwards them to the determination device.
  • the determination device can be part of the detection device.
  • the Determining device determines a target state of the object from the acquired physiological parameters and predefined determination rules as well as optionally given additional parameters.
  • Additional parameters can be training parameters, in particular a type of training, training goals or desired training intensity. They can include environmental parameters, in particular time of day, temperature or size of an exercise area. You can further include individual static parameters of the person, for example as profile data such as gender, age, etc. but also role in a team sport (eg goalkeeper or attacker or defender in football etc.).
  • the target state of the object is the state of the object which the object would have as an actual state in the case of a correctly performed movement exercise. That is, the target state is determined as the target of the movement exercise and is dependent on a set training goal. For example, a target state is a hit target to train the accuracy of the person or a frequency of the object within a certain range to train the endurance of the person. Likewise, a deformation or an acceleration of the object can serve as a desired state, for example to train a person's power or his sprint speed.
  • the actual state of the object can be used to determine the desired state of the object.
  • further state data of further objects or other persons may be used, for example positions of fellow players in a team sport.
  • the determination of the target state of the object may be based on a set of rules or guidelines, such as game rules or training rules, such as tempo changes, shotgun techniques, stroke movement techniques, dribbling, and others.
  • the data may be conditioned by an analysis module, for example as part of the determination device or another processor, to be output on the display device.
  • the data can also be processed in the display device.
  • the conditioning may include determining a difference between an actual state value and a desired state value of the object.
  • the difference can then be compared with a predetermined value, for example a threshold value.
  • This threshold corresponds to a measure of how much tolerance the difference between the actual state and target state may have, in order to be considered a successfully achieved current training target.
  • This value can be set as an absolute number or as a percentage, or depending on the physiological condition of the exerciser and adapt accordingly. Any change in the threshold may affect the training goal, for example, it triggers the proposal to pause or change the duration of the training session.
  • Results of reprocessing and other information can be displayed on the display.
  • the display device can be, for example, a virtual reality goggle, or a monitor or a computer system, such as a smartwatch, a tablet computer or other mobile terminals, such as a mobile phone. Smartphone.
  • vital parameters ie display parameters of the exerciser or display parameters determined by the trainer, can be output.
  • a difference between actual state value and desired state value of the object can be output. This can be done, for example, by outputting a length difference if the actual state and the desired state comprise a spatial component. Furthermore, this can be done as an output of a force difference, if the actual state and the target state comprises an acceleration component or a force component.
  • the display can be quantitative or qualitative.
  • the indication may include one or more indications when the difference between the current state value and the target state value exceeds a predetermined threshold. This can be a Reference difference value between actual state value and target state value of the object to be read, which is stored for example as a predetermined threshold in a database.
  • the display device may be integrated in the detection device or in one of the other devices.
  • the display device may be wired or wirelessly connected to the remaining components of the system.
  • the display device can be connected to the system via a data network, for example via the Internet.
  • the system may include a plurality of display devices that display information at several different locations. Here, the same content can be displayed in each case. However, different information can also be displayed for different persons, such as the athlete and the trainer. For example, a coach is presented information in full and presented to the person, so the trainees, information to a lesser extent. Likewise, the person can be presented with the information presented to the trainer in a vivid and easily comprehensible manner. On the display device, an avatar of the person can be displayed as an animation figure in order to make the training notes easier to understand.
  • An advantage of such a system is that the person can be presented with up-to-date data on their exercise to adjust and control their movement exercise.
  • the information returned is based on objective measurement data that takes into account the athlete's current performance and environmental conditions.
  • a training can thus be adjusted individually and depending on the current performance of the person.
  • the adjustment can be made automatically by the system, so that a trainer does not have to make any changes and adjustments manually during a workout.
  • the system still allows for manual intervention by the trainer or other person. This can be done by an input field in the display module.
  • the trainer or the exerciser can influence the training goals or the design of the training session and, if necessary, instruct changes in the training process in the training sequence, which are based on the objective information displayed in the display module.
  • the object is designed to emit a position signal, in particular a radio signal.
  • the detection device is in this case configured to receive the position signal and to determine the actual state of the object on the basis of the received position signal.
  • the detection device may have a communication interface to detect the position signal.
  • the communication interface may in particular be WLAN (for example WiFi), Zigbee, Bluetooth, UWB, UHF-RFID.
  • the position of the object for example from a sensor in the object, can be transmitted to the detection device.
  • inertial sensors can be arranged in the object.
  • a wireless communication between object and detection device can be realized. This facilitates the data transfer from the object to the detection device.
  • the sensor arrangement is designed to record at least one of the following physiological parameters: vital parameters, respiration rate, oxygen concentration, blood sugar value, blood pressure, skin conductance, myoelectric activity, brain electrical activity, and / or biomechanical parameters, in particular a time parameter biokinematic parameter or a biodynamic parameter.
  • the sensors for this purpose may include the following sensors: pulse sensor, pulse oximeter, pressure sensor, ECG, respiratory air meter, piezoelectric sensors, strain gauges. Furthermore, the sensors could also be designed to record the following parameters: activity of the sweat glands, phasic and / or tonic changes, loss of minerals, calorie consumption, energy requirement, metabolic effectiveness, sugar or fat burning, oxygen uptake capacity of cells, muscle activity. The determination of the target state of the object as a function of such values may increase the accuracy of the system to specify a movement exercise adapted to the current performance of the person.
  • the sensor arrangement is adapted to detect the physiological parameters of the person contactless or touch-bound.
  • a touch-sensitive detection can be done reliably and quickly.
  • An advantage of non-contact sensing is that non-contact sensing can be more ergonomic.
  • the sensor arrangement is designed to record an image recording of the person, in particular an infrared image recording, to capture at least one physiological parameter on the basis of the image recording.
  • Imaging is a non-invasive acquisition method that can capture physiological parameters without affecting the person. For example, if it is an infrared camera, then infrared images can be taken, for example, capture a body temperature.
  • the sensor arrangement has a sensor for detecting the physiological parameter, wherein the sensor is arranged in the object.
  • the sensor may be a sensor that can detect physiological parameters.
  • the sensor detects a mineral loss, or an electrolyte content of a body fluid, for example via an analysis of sweat or a temperature or oxygen saturation of the person.
  • the sensor can in this case be arranged in the object.
  • the object may be a racket, such as a hockey stick, a tennis racket, a golf club, but also a ball held in one hand.
  • the object is designed such that it brings the sensor into contact with or in the vicinity of the person for detecting the physiological parameter in order to be able to detect the physiological parameter.
  • An advantage of this embodiment is that the ergonomics is further enhanced because no additional sensor must be directly attached to the body of the person, but the sensor can come into contact with the body and the person when it touches the object.
  • the sensor arrangement is designed to transmit the detected physiological parameters of a determination device wirelessly, in particular by WLAN, Zigbee, Bluetooth, UWB, UHF-RFID, or wired.
  • a wireless transmission has the advantage that the transmission can take place over a greater distance and very ergonomically and allows more freedom of movement.
  • a wired transmission may have interference-free transmission, be easier to implement, and cheaper.
  • the determination device is designed to associate the detected physiological parameter with the desired state.
  • the target state can be adjusted with increasing effort of the person and increasing training duration and, if appropriate, a training goal to be achieved can be simplified.
  • the determination device has a database in which different desired physiological parameters different desired states or differences between desired states and actual states are assigned as predetermined thresholds.
  • the differences determine a threshold, which can be easily evaluated for an evaluation.
  • Using a database makes using the system easier. To retrieve records from the database can be done quickly and thus accelerate the determination of the desired state and / or the display on the display device.
  • the difference between the desired state and the actual state can be formed during operation of the system by an analysis module which is integrated in the determination device or the display device or can also be arranged separately therefrom.
  • an analysis module which is integrated in the determination device or the display device or can also be arranged separately therefrom.
  • the determination device is designed to determine the desired state in further dependence on a movement state of the object, in particular of an object speed or of an object acceleration.
  • the desired state of the object can be effected as a function of the speed. It is often important in sports to accelerate an object or bring it to a certain speed. This then influences the target state of the object and, depending on the adjusted target state, it can be displayed that the acceleration or the speed is increasing slow or too high. As a result, it is also possible to determine a force, for example an impact force or a throwing force.
  • the determination device is designed to additionally determine the desired state as a function of at least one of the following parameters: age of the person, performance characteristic of the person, training intensity level, duration of training, selection of targeted training units.
  • a training intensity level is an intensity for one of the following trainings: performance training, warm-up training, rehabilitation training, physiotherapy training, condition training.
  • the determination device is designed to determine the desired state of the object in further dependence on an actual state or desired states of a further object.
  • Various objects may be important for a workout, such as a golf ball and a hole for pocketing the golf ball.
  • a football and a football goal or a football goal are examples.
  • Such constellations can be described for many sports.
  • a target accuracy can be improved by such a configured system.
  • Even in team sport, such a configuration may be advantageous.
  • the determination device comprises a communication interface, which is set up to establish a data transmission from the determination device to a computer system.
  • the computer system may in this case comprise the detection device and / or the sensor device and / or the display device.
  • the computer system may also be a server on which training data is stored.
  • data such as display data or control data may be transmitted from the determination means via the Communication interface to be passed.
  • the communication interface comprises, for example, a radio module for wireless data transmission or a data network connection for connection to a data network, for example the Internet.
  • the object is achieved by a method for supporting a movement exercise of a person with an object.
  • the method comprises the following steps:
  • the object is achieved by a computer program product according to claim 17.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a system according to an embodiment of
  • Fig. 2 is a schematic representation of a system according to another
  • Fig. 3 is a schematic representation of a Flussidagramms for a method according to an embodiment of the invention.
  • a person 101 is shown.
  • the person 101 trains a sport, here football.
  • 1 shows a system 100 according to a first embodiment.
  • the system 100 includes an object 102.
  • the object 102 is a football in the exemplary embodiment.
  • a goal wall 107 is shown, against which the person 101 is to shoot the object 102.
  • the goal wall 107 on a target (not shown).
  • the object may be a boxing glove used, for example, in boxing.
  • the person 101 does not practice football, but a different sport.
  • the object 102 is an object adapted to the other sport.
  • the goal wall 107 may be omitted or adapted to the sport.
  • the system 100 has a detection device 103.
  • the detection device 103 is divided into two different sensors.
  • a first sensor 103a is attached to the object 102.
  • the first sensor 103a is an inertial sensor, in particular an acceleration sensor.
  • the detection device 103 furthermore has a second sensor 103b. This is a camera in the embodiment shown.
  • the second sensor 103b is configured to optically detect the object 102.
  • the first sensor 103a is configured to detect the object 102 based on acceleration values. From the two values of the different sensors 103a, 103b of the detection device 103, an actual state of the object 102 can be determined.
  • the first sensor 103a has a radio module in order to send the measured data to the detection device 103.
  • the detection device 103 includes a radio module configured to receive radio data transmitted from the first sensor 103a.
  • several or all sensors of the detection device 103 have a radio module in order to transmit the respectively acquired data to the detection device 103.
  • the detection device 103 additionally or alternatively comprises a plurality of cameras and / or a plurality of acceleration sensors and / or other sensors, such as an optical system with lasers.
  • the detection device 103 determines the current state, ie the actual state of the object 102 in the training room in which the person 101 trains and the system 100 is arranged, for example the position of the object 102.
  • the object 102 comprises a position sensor and sends out a position signal to relay the position of the object 102.
  • the detection device 103 has a radio sensor which receives the position signal from the object 102 and determines the actual state therefrom.
  • the system 100 further includes a sensor assembly 104.
  • the sensor arrangement 104 is arranged on the person 101 in the exemplary embodiment shown.
  • the sensor arrangement 104 is a fitness tracker which is worn on the wrist of the person 101.
  • a belt can be used, to which at least a part of the sensor arrangement 104 is attached, for example a chest belt.
  • the sensor arrangement 104 may comprise other and / or additional sensors, for example sensors woven into a textile for wearing as a T-shirt or adhesive electrodes.
  • the sensor arrangement 104 is configured to detect at least one physiological parameter of the person 101.
  • the sensor arrangement 104 is set up to detect the oxygen content of the blood, the temperature and the pulse of the person 101.
  • further physiological parameters can be detected.
  • vital parameters in particular heart rate, respiratory rate, blood sugar value, blood pressure, skin conductance, myoelectric activity, brain electrical activity, and / or biomechanical parameters, in particular a time parameter, a biokinematic parameter or a biodynamic parameter are detected.
  • the system 100 further comprises a determination device 105.
  • the determination device 105 is a computer system, in particular a microcontroller, which is arranged separately in the training room in which the person 101 trains.
  • the determination device 105 can be arranged in the detection device 103 or the sensor arrangement 104 or in a display device 106, or else can be set up as a virtual system on a server which is connected to the system 100 via a data network connection.
  • the determination device 105 is configured to receive the detected physiological parameters of the person 101 from the sensor arrangement 104.
  • the sensor arrangement 104 can be connected to the determination device 105 wirelessly or by wire.
  • the sensor arrangement 104 is wirelessly connected to the determination device 105.
  • a wireless standard Bluetooth is used.
  • another wireless communication takes place between the sensor arrangement 104 and the determination device 105, for example with WLAN, Zigbee, UWB, UHF-RFID.
  • a transmission takes place wirelessly and by cable, with the respectively detected physiological parameters being transmitted by different sensors to the person 101.
  • the determination device 105 is further connected to the detection device 103.
  • the determination device 105 can receive the detected actual state of the object 102 from the detection device 103.
  • the determination device 105 is wirelessly connected to the first sensor 103a and wired to the second sensor 103b.
  • the determination device 105 is not connected directly to the detection device 103.
  • the actual state is transmitted by a further computer system or a separate microcontroller, for example a separate analysis module.
  • the determination device 105 determines a target state of the object 102.
  • the target state of the object 102 may be a target of the object 102, such as the target on the goal wall 107. If the detection device 103 detects that the object 102 is the target state reached, so here the goal on the goal wall 107, the actual state of the object 102 coincides with the target state of the object 102.
  • the object 102 hits the goal wall 107 at a location other than the goal.
  • the desired state of the object 102 is shown in dashed lines in FIG.
  • the actual state of the object 102 is shown in FIG. 1 by solid lines. In Fig. 1, the actual state is different from the target state.
  • the actual state of the object 102 differs from the target state of the object 102. This is detected by a comparison of the actual state of the object 102 with the desired state of the object 102. For this purpose, the actual state of the object 102 and the desired state of the object 102 are determined as a data comparison by an analysis module 108.
  • the analysis module 108 is located in the determiner 105 and implemented as software. In a further embodiment, the analysis module 108 is arranged as hardware and / or in one of the other devices of the system 100 or else as a separate device.
  • the analysis module 108 is connected to a database via a data network connection.
  • the analysis module 108 evaluates the data recorded by the detection device 103 about the actual state, the physiological data of the exercising person as well as the desired state of the object 102.
  • the analysis module 108 has access to data for training purposes and training instructions from the database and may further access predetermined stored desired state values and calculate from these a threshold especially for the person exercising.
  • the analysis module has access to characteristic physiological values of the exercising person, for example at rest, in different effort levels, etc., or to typical physiological reference values of a sample person with a similar profile.
  • the determination device 105 evaluates the detected physiological parameters of the person 101. For this purpose, the physiological parameters of the person 101 are sent from the sensor arrangement 104 to the determination device 105. If the person 101 has a very high pulse and a low oxygen saturation, the target value of the object 102 has a large tolerance. In a further embodiment, in addition or as an alternative to the tolerance, an easily attainable desired state is specified. The person 101 can deliver a targeted shot difficult with such physiological parameters. This is then detected by the determination device 105 and the desired state of the object 102 is set accordingly, so that the desired state of the object 102 can be more easily achieved by the person 101 by shooting the object 102. That is, if the physiological parameters point to excessive physical exertion, then an easily attainable desired state value or a high threshold value is specified. Additionally or alternatively, an indication of a break can also be specified.
  • the determining device 105 specifies a firing force or an acceleration of the object 102 as the target state of the object 102.
  • the acceleration data of the first sensor 103 of the sensor arrangement 103 can be evaluated.
  • the physiological parameters of the person 101 are high, that is to say the detected physiological parameters indicate a slight effort, then a target state which is difficult to reach or a low threshold value is predetermined in order to keep the training target high.
  • This specification can be made by the determination device 105 or by the analysis module 108. Alternatively, it may pass an indication of a higher training goal and / or longer duration of training on the display 106.
  • the system 100 further includes the display 106.
  • the display device 106 is a flat-screen monitor. In a further embodiment, it is a speaker for displaying acoustic signals. Another possible embodiment is to use vibration signals to draw the trainee's attention to a specific event, such as a defective execution of a movement or an imminent overexertion.
  • the display device 106 is arranged separately in the embodiment shown. In a further embodiment, the display device 106 is integrated into the detection device 103.
  • the display device 106 is configured to display an indication of the desired state of the object 102. In the described embodiment of FIG. 1, the display device 106 indicates whether the object 102 has hit the target in the goal wall 107, or not.
  • a praising positive result is displayed on the display device 106, for example a green color or a smiling smiley or success score.
  • the display device 106 displays an arrow pointing in the direction in which the object 102 is to be shot at the next attempt of the person 101. In another embodiment, it may be displayed on the display 106 that the object is to be beaten harder, or a negative output such as a red color or a negative smiley, or a negative success score.
  • the system allows the person 101 to be trained to handle the object 102 more precisely and to meet the desired state of the object 102 more and more accurately over several training cycles. Furthermore, it can be achieved with the system 100 that the person 101 completes an endurance training in which the person 101 is given such training values via the display device 106, which lead to the person 101 the object 102 more frequently, faster and / or stronger plays.
  • the displayed indications on the display device 106 here depend on the physiological parameters of the person 101 detected by the sensor arrangement 104. This allows the system 100 to adjust the target state of the object 101, depending on how strained, concentrated, or fit the person 101 is.
  • Fig. 2 shows a system 200 according to another embodiment.
  • the person 101 is a tennis player.
  • the tennis player holds the object 102, here a tennis racket, in his hand.
  • the object 102 With the object 102 a tennis ball 201 is to be beaten.
  • the tennis ball 201 should be beaten here against a ball wall 207.
  • the ball wall 207 may have markings intended to simulate a tennis net.
  • the system 200 comprises an object 202, here a tennis racket and a detection device 203.
  • the detection device 203 is fastened to the object 202.
  • the detection device 203 in the exemplary embodiment shown in FIG. 2 is a motion sensor that can detect the speed and acceleration of the object 202.
  • data can be collected on how fast and how dynamically the person 101 swings the object 202.
  • the system 200 furthermore comprises a sensor arrangement 204.
  • the sensor arrangement 204 is arranged in or on the handle of the object 202.
  • the sensor arrangement 204 is arranged such that the person 101 is in contact with the sensor device 204 when holding the object 202.
  • the sensor assembly 204 may read data about the physiological parameters of the person 101 from the contact to the person's hand 101.
  • the sensor arrangement 204 comprises electrodes, via which a skin conductance, the temperature and the pulse of the person 101 can be detected.
  • the system 200 further includes a determiner 205.
  • the determination device 205 is arranged in the object 202. This is in particular a microcontroller, which assumes the determination of the desired state of the object 202.
  • the determination device 205 may also be arranged separately, as described for example with reference to FIG. 1.
  • the determination device 205 evaluates the physiological parameters of the person 101, which were detected by the sensor arrangement 204. From this and from stored data sets, such as, for example, previous physiological parameters of the person 101 and reference values for predetermined movements of the object 202, the determination device 205 determines the desired state of the object 202.
  • the system 200 further comprises an analysis module 208, which is arranged separately and evaluates the detected actual state of the object 202 from the detection device 203 and the target state of the object 202 from the determination device 205.
  • an analysis module 208 which is arranged separately and evaluates the detected actual state of the object 202 from the detection device 203 and the target state of the object 202 from the determination device 205.
  • a difference between the values of the desired state of the object 202 and the values of the actual state of the object 202 can be determined as a function of the physiological parameters and further boundary conditions, such as time of day, temperature of the environment or a training cycle.
  • the actual state of the object 202 is characterized by a first parameter, here a first speed value.
  • the desired state of the object 202 is characterized by a second parameter, here a second speed value.
  • the difference between the first parameter and the second parameter is smaller than a predetermined threshold value, then the actual state of the object 202 and the target state of the object 202 are considered equal, and this is output on the display device 206. If, however, the threshold value is exceeded, ie the actual state of the object 202 and the desired state of the object 202 are not equal, or if the actual state value differs from the desired state value by more than a predefined tolerance, then this becomes an indication output on the display device 106. For example, it can be stated here that the racket, ie the object 202, has to be swiveled faster or more firmly.
  • the sensor arrangement 204 comprises a separately arranged, not shown in Figure 2, camera for taking a picture of the person 101, in particular an infrared camera for taking an infrared image.
  • the physiological parameters of the person 101 are recorded in the image recording, so a temperature of the person 101 can be determined.
  • the system 200 is configured to train hockey with a hockey stick or golf with a golf club. Similar examples to the system 100 shown in FIG. 1 may be used for rugby, other ball games, throwing games, or skiing.
  • the tennis ball 201 is detected as an object 202 or as a further object.
  • an evaluation of the actual state and the desired state takes place according to the evaluation as described for Fig. 1.
  • the sensors and devices of the system 100 and of the system 200 are combined and / or comprise further sensors for detecting the physiological parameters and / or the actual state of the object 102, 202.
  • the arrangement of FIGS and Fig. 2 described parts of the systems 100, 200 interchangeable or combinable. This also applies to the described communications between the described parts of the respective system 100, 200.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a flow chart 300 for a method according to an embodiment of the invention.
  • the actual state of the object 102, 202 is detected.
  • the detection of the actual state is in this case performed by the detection device 103, 203, which determines the object 102, 202 by means of image data of a camera and / or sensor data from one or more sensors, such as acceleration sensors. Additionally or alternatively, the actual state can also be determined by a laser-based detection system.
  • step 302 physiological parameters of the person 101 are detected.
  • data from the sensor arrangement 104, 204 are used to record the physiological parameters of the person 101.
  • the step 302 can be carried out parallel to the step 301 or the step 301 can be carried out before the step 302.
  • the determination device 105, 205 various physiological parameters can be passed on, such as vital parameters, in particular heart rate, respiratory rate, oxygen concentration, blood glucose value, blood pressure, skin conductance, myoelectric activity, brain electrical activity, and / or biomechanical parameters, in particular a time parameter, a biokinematic parameter or biodynamic parameter.
  • vital parameters in particular heart rate, respiratory rate, oxygen concentration, blood glucose value, blood pressure, skin conductance, myoelectric activity, brain electrical activity, and / or biomechanical parameters, in particular a time parameter, a biokinematic parameter or biodynamic parameter.
  • a desired state of the object 102, 202 is determined.
  • the determination of the desired state of the object 102, 202 is carried out as a function of the physiological parameters detected in step 302.
  • the sensor arrangement 104, 204 sends the detected physiological parameters of the person 101 to the determination device 105, 205.
  • the transmission can take place here wirelessly or by cable.
  • the detected physiological values of the person 101 may comprise predetermined information in order to be able to correctly interpret the physiological measurement values in the analysis module 108, 208.
  • the predetermined details are, for example, an age of the person and / or the sex and / or a disability and / or own physiological reference values.
  • the determination device 105, 205 has access to a database in which reference values for desired states and rules for determining the desired state are stored. For example, such a rule comprises a game rule of a sport to be trained.
  • the desired state of the object 102, 202 includes a movement form and / or a speed and / or an acceleration of the object 102, 202 and / or a spatial position in the training room.
  • the desired state can be determined via a data analysis platform.
  • the system 100, 200 corresponding communication means to exchange data with the data analysis platform.
  • step 304 the detected physiological values of the person 101, 201 are interpreted on the basis of predetermined information by the analysis module 108, 208, for example no appreciable effort is detected or too many minerals have been lost, for example by sweating.
  • a difference value between the actual state of the object 102, 202 and the target state of the object 102, 202 is calculated by the analysis module 108, 208.
  • a reference value can be a threshold that can be exceeded or fallen below.
  • the threshold can be absolute, e.g. be defined as a numerical value, but also as a relative percentage.
  • the threshold value can also be set dynamically and depend on other factors. That is, the threshold may be varied depending on the physiological parameters, for example, to facilitate training with a high exertion of the person or a lack of concentration, or vice versa.
  • step 305 If the threshold is exceeded, d. H. if the difference between the actual state of the object 102, 202 is greater than a predetermined difference value to the target state of the object 102, 202, the method is continued in step 305.
  • this Control via the display device 106 run to be confirmed or rejected by the trainee and / or the trainer (in Fig. 3 for reasons of clarity not shown).
  • a message indicating a desired target state of the object 102, 202 is output on the display device 106.
  • the hint is generated by the analysis module 108, 208.
  • the display 106 indicates that the object 102, 202 should be hit faster, farther, or harder, or it may also be indicated that the object 102, 202 should be played more accurately.
  • training measures can be specified, such as a break, a drinking break or sharper or more intense training.
  • step 306 If the threshold is not exceeded, the method is continued in step 306.
  • a positive output may be made, for example a praise that the training goal has been achieved.
  • no display is output in step 306.
  • the display device 106 can use the output of the notes on a hint catalog, are stored in the predetermined notes.
  • the display device 106 can be used for inputting predetermined information as well as for confirming or rejecting proposed instructions and for the manual control of the training sequence.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein System (100) zur Unterstützung einer Bewegung einer Person (101) mit einem Objekt (102). Das System (100) umfasst eine Erfassungseinrichtung (103) zum Erfassen eines Ist-Zustands des Objekts (102). Das System weist des Weiteren eine Sensoranordnung (104) auf, die dazu eingerichtet ist, zumindest einen physiologischen Parameter der Person (101) zu erfassen. Das System (100) hat weiter eine Bestimmungseinrichtung (105) zum Bestimmen eines Soll-Zustands des Objekts (102) in Abhängigkeit von dem erfassten physiologischen Parameter. Das System (100) weist weiter eine Anzeigeeinrichtung (106) zum Anzeigen eines Hinweises auf, wenn sich der Ist-Zustand von dem Soll-Zustand unterscheidet. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren und ein Computerprogrammprodukt.

Description

System zur Unterstützung einer Bewegungsübung einer Person mit einem Objekt,
Verfahren und Computerprogrammprodukt
Im Sport, insbesondere im Leistungssport, spielt das Training eines Sportlers eine immer größere Rolle. Eine Anpassung des Trainings an eine momentane Leistung des Sportlers ist wichtig. Die momentane Leistung des Sportlers kann jedoch sehr stark variieren. Die momentane Leistung des Sportlers kann von vielen verschiedenen Faktoren abhängen. Im Training werden Bewegungsübungen zur Verbesserung der Kondition, insbesondere der Ausdauer, Kraft, Schnelligkeit, Beweglichkeit, aber auch eine Verbesserung der Technik des Sportlers, insbesondere der Koordination und der Bewegungsfertigkeiten, durchgeführt.
Zur Verbesserung der Fähigkeiten des Sportlers können Objekte verwendet werden. Beispielsweise werden sportartspezifische Objekte verwendet, wie ein Fußball, ein Basketball oder ein Volleyball für den jeweils gleichnamigen Sport oder beispielsweise ein Boxhandschuh für Boxen. Ebenso können Schläger in Sportarten wie Tennis, Hockey oder Golf verwendet werden. Auch können Objekte für das Training verwendet werden, die nicht sportartspezifisch sind, wie ein Fußball für einen Kampfsport oder eine Hantel fürs Turnen.
Mit solchen Objekten können Trainingsübungen durchgeführt werden, um gezielt einzelne oder mehrere Muskeln bzw. Muskelgruppen zu trainieren. Andere Übungen mit den Objekten dienen der Verbesserung der Technik des Sportlers oder weiteren Trainingszielen. Hierbei geht es hauptsächlich um die Optimierung des Trainingserfolgs durch gezielte Mehrbelastung und Vermeidung von Unterforderung. Dennoch kann es passieren, dass der Sportler überfordert wird. Eine Überforderung des Sportlers kann zu einer erhöhten Verletzungsgefahr führen.
Das Training eines Sportlers kann von einem Trainer geleitet werden. Häufig fällt es einem Trainer jedoch schwer, die momentane Leistung des Sportlers richtig einzuschätzen und das Training hieran anzupassen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Konzept zur Unterstützung einer Bewegungsübung einer Person mit einem Objekt aufzuzeigen.
Die Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt durch ein System zur Unterstützung einer Bewegungsübung einer Person mit einem Objekt gelöst. Das System weist eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Ist-Zustands des Objekts auf. Das System weist l weiter eine Sensoreinrichtung zum Erfassen zumindest eines physiologischen Parameters der Person auf. Das System weist eine Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen eines Soll- Zustands des Objekts in Abhängigkeit von dem erfassten Parameter auf. Das System hat weiter eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen eines Hinweises auf den Soll-Zustand des Objekts, wenn sich der Ist-Zustand von dem Soll-Zustand unterscheidet.
Bei der Person kann es sich um einen Sportler handeln, beispielsweise einen Leistungssportler, der eine Trainingseinheit, insbesondere mit individueller Trainingsbetreuung, absolviert. Alternativ kann es sich bei der Person um ein zu trainierendes Tier handeln. Das Objekt kann ein Trainingsobjekt, z.B. ein Sportgerät sein, das die Person benutzt. Alternativ kann das Objekt ein Tier sein, mit dem die Person eine Trainingsübung zusammen trainiert. Beispielsweise ist das Objekt ein Ball, beispielsweise ein Fußball, ein Basketball oder ein Squashball. Das Objekt kann ebenso ein Schläger, wie ein Hockeyschläger, Tennisschläger oder Golfschläger sein.
Die Erfassungseinrichtung erfasst den Ist-Zustand des Objekts. Die tatsächliche Zustand des Objekts ist der Ist-Zustand des Objekts. Der Ist-Zustand kann eine räumliche und/oder geschwindigkeits-, bzw. beschleunigungsabhängige Komponente umfassen. Der Ist-Zustand kann relativ zur Person, zu einer Einrichtung des Systems und/oder zu einem Trainingsraum erfasst werden. Die Erfassungseinrichtung kann der Ist-Zustand videobasiert und/oder funkbasiert und/oder optisch erfassen. Die Erfassungseinrichtung kann Inertialsensoren, wie beispielsweise Beschleunigungssensoren, umfassen.
Im System ist eine Sensoranordnung vorgesehen, die dazu eingerichtet ist, physiologische Parameter der Person zu erfassen. Hierfür werden Sensoren der Sensoranordnung und/oder Messmodule am Körper der Person verteilt angeordnet. Sie können in einem Textil, wie einem Trainingsshirt, integriert sein oder in einem Gurt oder auch als tragbares Computersystem, ein sogenanntes„Wearable", wie beispielsweise ein Fitnessarmband oder eine Smartwatch, getragen werden. Die Sensoren können über ein Kommunikationsmodul verbunden sein und so Daten und physiologische Parameter der Person senden. Die Sensoranordnung überträgt die erfassten physiologischen Parameter an die Erfassungseinrichtung. Die Sensoren können auch kabelgebunden verbunden sein und so die physiologischen Parameter der Person übertragen.
Die Erfassungseinrichtung empfängt die von der Sensoranordnung erfassten physiologischen Parameter der Person und leitet diese an die Bestimmungseinrichtung weiter. Die Bestimmungseinrichtung kann Teil der Erfassungseinrichtung sein. Die Bestimmungseinrichtung bestimmt aus den erfassten physiologischen Parametern und vorgegebenen Bestimmungsregeln sowie gegebenenfalls vorgegebenen zusätzlichen Parametern ein Soll-Zustand des Objekts. Zusätzliche Parameter können Trainingsparameter, insbesondere eine Trainingsart, Trainingsziele oder gewünschte Trainingsintensität sein. Sie können Umgebungsparameter, insbesondere Tageszeit, Temperatur oder Größe eines Übungsareals umfassen. Sie können weiter individuelle statische Parameter der Person, zum Beispiel als Profildaten wie Geschlecht, Alter, etc. aber auch Rolle in einem Teamsport (z.B. Torwart oder Angreifer oder Verteidiger im Fußball etc.) umfassen.
Der Soll-Zustand des Objekts ist der Zustand des Objekts, den das Objekt bei einer korrekt ausgeführten Bewegungsübung als Ist-Zustand hätte. Das heißt, der Soll-Zustand wird als Ziel der Bewegungsübung bestimmt und ist von einem gesetzten Trainingsziel abhängig. Beispielsweise ist ein Soll-Zustand ein getroffenes Ziel, um die Genauigkeit der Person zu trainieren oder eine Häufigkeit des Objekts innerhalb eines bestimmten Bereichs, um die Ausdauer der Person zu trainieren. Ebenso kann eine Verformung oder eine Beschleunigung des Objekts als Soll-Zustand dienen, um beispielsweise eine Kraft der Person oder seine Sprintschnelligkeit zu trainieren.
Zur Bestimmung des Soll-Zustands des Objekts kann des Weiteren der Ist-Zustand des Objekts verwendet werden. Ebenso können weitere Zustandsdaten von weiteren Objekten oder weiteren Personen verwendet werden, beispielsweise Positionen von Mitspielern in einem Mannschaftssport. Ebenso kann die Bestimmung des Soll-Zustands des Objekts auf einem Regelwerk oder Richtlinien basieren, beispielsweise Spielregeln oder Trainingsregeln, wie beispielsweise Tempowechsel, Ballschusstechniken, Schlagbewegungstechniken, Dribbeln und andere.
Hierfür können Algorithmen verwendet werden, die wichtige Elemente des Regelwerks oder der Richtlinien umsetzen und zur Berechnung des Soll-Zustands des Objekts diese Elemente analysieren. Bei den Elementen handelt es sich beispielsweise um die Definition eines„aus" oder um eine Spielfeldgröße. Beispielsweise wird im Fußball zwischen Pässen und Langpässen unterschieden. Diese unterschiedlichen Trainingsziele setzen unterschiedliche Bewegungsabläufe voraus, die als deren Parameter als Elemente in die Algorithmen aufgenommen werden können. Beispielsweise wird zusätzlich zu Pässen und Langpässen auch eine Elfmeter-Situation beim Trainieren von Schusstechniken unterschieden. Jede dieser verschiedenen Spielsituationen erfordert einen anderen Schwerpunkt, wie Schusskraft, Schussgenauigkeit oder Schussschnelligkeit. Bei Laufübungen kann zwischen Sprinten, Dribbeln, Dribbeln in Schlangenlinien, etc. unterschieden werden. Diese Trainingsziele können als Geschicklichkeitstraining mit dem Ball implementiert werden und wichtige Parameter, wie Distanz zwischen Fuß und Ball oder Laufgeschwindigkeit können in den Algorithmus als Regelelemente mit aufgenommen werden. Beim Tennis kann ein Bewegungsablauf oder ein anderer Parameter eines Rückhandschlags, z.B. eine Länge der Ausholbewegung, bei einem Krafttraining mit einer Hantel als Basis für eine Trainingsregel verwendet werden.
Die Daten können von einem Analysemodul, beispielsweise als Teil der Bestimmungseinrichtung oder auch einem anderen Prozessor, aufbereitet werden, um auf der Anzeigeeinrichtung ausgegeben zu werden. Die Daten können auch in der Anzeigeeinrichtung aufbereitet werden. Die Aufbereitung kann das Bestimmen einer Differenz zwischen einem Ist-Zustandswert und einem Soll-Zustandswert des Objekts umfassen. Die Differenz kann dann mit einem vorgegebenen Wert, beispielsweise einem Schwellwert, verglichen werden. Dieser Schwellwert entspricht einem Maß, wieviel Toleranz der Differenz zwischender Ist-Zustand und Soll-Zustand aufweisen darf, um als erfolgreich erreichtes momentanes Trainingsziel zu gelten. Dieser Wert kann als absolute Zahl oder prozentual angesetzt werden, bzw. sich nach dem physiologischen Zustand des Trainierenden richten und sich entsprechend anpassen. Jede Änderung des Schwellwerts kann Einfluss auf das Trainingsziel haben, zum Beispiel triggert es den Vorschlag eine Pause zu machen oder die Dauer der Trainingseinheit zu ändern.
Auf der Anzeigeeinrichtung können Ergebnisse der Aufbereitung und weitere Informationen angezeigt werden. Bei der Anzeigeeinrichtung kann es sich beispielsweise um ein Virtual- Reality Brille handeln, oder um einen Monitor oder ein Computersystem wie eine Smartwatch einen Tabletcomputer oder weitere mobile Endgeräte wie z.B. Smartphone. Hierbei können zusätzlich vitale Parameter, also Anzeigeparameter des Trainierenden oder vom Trainer bestimmte Anzeigeparameter, ausgegeben werden. Des Weiteren kann eine Differenz zwischen Ist-Zustandswert und Soll-Zustandswert des Objekts ausgegeben werden. Dies kann beispielsweise durch Ausgabe einer Längendifferenz erfolgen, wenn der Ist-Zustand und der Soll-Zustand eine räumliche Komponente umfassen. Des Weiteren kann dies als Ausgabe einer Kraftdifferenz erfolgen, wenn der Ist-Zustand und der Soll-Zustand eine Beschleunigungskomponente oder eine Kraftkomponente umfasst.
Die Anzeige kann hierbei quantitativ oder qualitativ stattfinden. Die Anzeige kann einen oder mehrere Hinweise umfassen, wenn die Differenz zwischen Ist-Zustandswert und Soll- Zustandswert einen vorbestimmten Schwellwert übersteigt. Hierbei kann ein Referenzdifferenzwert zwischen Ist-Zustandswert und Soll-Zustandswert des Objekts ausgelesen werden, der beispielsweise als vorgegebener Schwellwert in einer Datenbank gespeichert ist. Die Anzeigeeinrichtung kann in der Erfassungseinrichtung oder in einer der anderen Einrichtungen integriert sein. Die Anzeigeeinrichtung kann kabelgebunden oder drahtlos mit den restlichen Komponenten des Systems verbunden sein.
Die Anzeigeeinrichtung kann über ein Datennetzwerk, beispielsweise über das Internet, mit dem System verbunden sein. Das System kann mehrere Anzeigeeinrichtungen aufweisen, die Informationen an mehreren verschiedenen Standorten darstellt. Hierbei kann jeweils der gleiche Inhalt dargestellt werden. Es können aber auch für verschiedene Personen, wie beispielsweise den Sportler und den Trainer, unterschiedliche Informationen dargestellt werden. Beispielsweise werden einem Trainer Informationen in vollem Umfang dargestellt und der Person, also dem Trainierenden, Informationen in einem geringeren Umfang dargestellt. Ebenso kann der Person die Information, die dem Trainer dargestellt wird in einer anschaulich und leicht zu erfassbaren Art und Weise dargestellt werden. Auf der Anzeigeeinrichtung kann ein Avatar der Person als Animationsfigur dargestellt werden, um die Trainingshinweise verständlicher zu machen.
Ein Vorteil eines solchen Systems ist es, dass der Person aktuelle Daten zu ihrer Bewegungsübung angezeigt werden können, um ihre Bewegungsübung anzupassen und zu steuern. Die zurückgegebenen Informationen basieren hierbei auf objektiven Messdaten, die die momentane Leistung des Sportlers und Umgebungsbedingungen berücksichtigen. Ein Training kann somit individuell und in Abhängigkeit der momentanen Leistung der Person angepasst werden. Die Anpassung kann hierbei automatisch durch das System erfolgen, sodass ein Trainer während eines Trainings keine Änderungen und Anpassungen manuell durchführen muss. Das System lässt jedoch trotzdem ein manuelles Eingreifen des Trainers oder einer anderen Person zu. Dies kann durch ein Eingabefeld im Anzeigemodul geschehen. Hier kann der Trainer oder der Trainierende Einfluss auf die Trainingsziele oder die Gestaltung der Trainingseinheit nehmen und gegebenenfalls Änderungen des Trainingsvorgangs im Trainingsablauf anweisen, die auf den dargestellten objektiven Information im Anzeigemodul basieren.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Objekt dazu ausgebildet, ein Positionssignal, insbesondere ein Funksignal, auszusenden. Die Erfassungseinrichtung ist hierbei dazu ausgebildet, das Positionssignal zu empfangen und den Ist-Zustand des Objekts auf der Basis des empfangenen Positionssignals zu bestimmen. Die Erfassungseinrichtung kann eine Kommunikationsschnittstelle aufweisen, um das Positionssignal zu erfassen. Die Kommunikationsschnittstelle kann insbesondere WLAN (beispielsweise WiFi), Zigbee, Bluetooth, UWB, UHF-RFID sein. Hierbei kann die Position von dem Objekt, beispielsweise von einem Sensor in dem Objekt, an die Erfassungseinrichtung übertragen werden. Hierbei können Inertialsensoren in dem Objekt angeordnet sein.
Hierdurch kann eine drahtlose Kommunikation zwischen Objekt und Erfassungseinrichtung realisiert werden. Dies erleichtert die Datenübertragung vom Objekt zur Erfassungseinrichtung.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Sensoranordnung ausgebildet, zumindest einen der folgenden physiologischen Parameter zu erfassen: Vitalparameter, insbesondere Herzfrequenz, Atemfrequenz, Sauerstoffkonzentration, Blutzuckerwert, Blutdruck, Hautleitwiderstand, myoelektrische Aktivität, gehirnelektrische Aktivität, und/oder biomechanische Parameter, insbesondere einen Zeitparameter, ein biokinematischer Parameter oder ein biodynamischer Parameter.
Die Sensoren hierfür können folgende Sensoren umfassen: Pulssensor, Pulsoximeter, Drucksensor, EKG, Atemluftmessgerät, Piezoelektrische Sensoren, Dehnungsmessstreifen. Die Sensoren könne des Weiteren auch so ausgebildet sein, folgende Parameter zu erfassen: Aktivität der Schweißdrüsen, phasische und/oder tonische Veränderungen, Verlust von Mineralen, Kalorienverbrauch, Energiebedarf, Stoffwechseleffektivität, Zucker- bzw. Fettverbrennung, Sauerstoffaufnahmefähigkeit der Zellen, Muskelaktivität. Die Bestimmung des Soll-Zustands des Objekts abhängig von derartigen Werten kann die Genauigkeit des Systems erhöhen, eine an die momentane Leistung der Person angepasste Bewegungsübung vorzugeben.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Sensoranordnung dazu ausgebildet, den physiologischen Parameter der Person berührungslos oder berührungsgebunden zu erfassen.
Eine berührungsgebundene Erfassung kann zuverlässig und schnell erfolgen. Ein Vorteil einer berührungslosen Erfassung ist, dass, eine berührungslose Erfassung ergonomischer sein kann. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Sensoranordnung dazu ausgebildet, eine Bildaufnahme der Person aufzunehmen, insbesondere eine Infrarotbildaufnahme, zumindest einen physiologischen Parameter anhand der Bildaufnahme zu erfassen.
Eine Bildaufnahme ist eine nicht-invasive Erfassungsmethode, die physiologische Parameter erfassen kann, ohne die Person zu beeinträchtigen. Handelt es sich beispielsweise um eine Infrarot- Kamera, so können Infrarot-Bilder aufgenommen werden, die beispielsweise eine Körpertemperatur erfassen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Sensoranordnung einen Sensor zum Erfassen des physiologischen Parameters auf, wobei der Sensor in dem Objekt angeordnet ist.
Der Sensor kann ein Sensor sein, der physiologische Parameter erfassen kann. Beispielsweise erfasst der Sensor einen Mineralienverlust, bzw. einen Elektrolytgehalt einer Körperflüssigkeit, beispielsweise über eine Analyse von Schweiß oder auch eine Temperatur oder Sauerstoffsättigung der Person. Der Sensor kann hierbei in dem Objekt angeordnet sein. Bei dem Objekt kann es sich um einen Schläger, wie einen Hockeyschläger, einen Tennisschläger, einen Golfschläger, aber auch um einen Ball handeln, der in einer Hand gehalten wird. Hierbei ist das Objekt so ausgestaltet, dass es zur Erfassung des physiologischen Parameters den Sensor in Kontakt mit oder in die Nähe der Person bringt, um den physiologischen Parameter erfassen zu können.
Ein Vorteil dieser Ausgestaltung ist es, dass die Ergonomie weiter gesteigert wird, da kein zusätzlicher Sensor am Körper der Person direkt angebracht sein muss, sondern der Sensor mit dem Körper und der Person in Berührung kommen kann, wenn diese das Objekt berührt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Sensoranordnung dazu ausgebildet, den erfassten physiologischen Parameter einer Bestimmungseinrichtung drahtlos, insbesondere durch WLAN, Zigbee, Bluetooth, UWB, UHF-RFID, oder drahtgebunden zu übermitteln.
Eine drahtlose Übermittlung hat den Vorteil, dass die Übermittlung über eine größere Distanz und sehr ergonomisch vonstattengehen kann und mehr Bewegungsfreiheit zulässt. Eine drahtgebundene Übermittlung kann eine störsichere Übertragung aufweisen, einfacher zu realisieren und günstiger sein. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Bestimmungseinrichtung dazu ausgebildet, dem erfassten physiologischen Parameter den Soll-Zustand zuzuordnen.
Durch die Zuordnung des Soll-Zustands zu dem erfassten physiologischen Parameter kann eine dynamische Zielsetzung im Training realisiert werden. Beispielsweise kann der Soll- Zustand mit zunehmender Anstrengung der Person und steigender Trainingsdauer angepasst und gegebenenfalls ein zu erreichendes Trainingsziel vereinfacht werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Bestimmungseinrichtung eine Datenbank auf, in welcher unterschiedlichen physiologischen Parametern unterschiedliche Soll- Zustände oder Differenzen zwischen Soll-Zuständen und Ist-Zuständen als vorbestimmte Schwellwerte zugeordnet sind.
Die Differenzen bestimmen hierbei einen Schwellwert, der für eine Auswertung einfach ausgewertet werden kann. Die Verwendung einer Datenbank macht eine Benutzung des Systems einfacher. Datensätze aus der Datenbank abzurufen kann schnell erfolgen und somit die Bestimmung des Soll-Zustands und/oder die Anzeige auf der Anzeigeeinrichtung beschleunigen.
Das Bilden der Differenz zwischen dem Soll-Zustand und dem Ist-Zustand kann im laufenden Betrieb des Systems durch ein Analysemodul erfolgen, welches in der Bestimmungseinrichtung oder der Anzeigeeinrichtung integriert ist oder auch von diesen getrennt angeordnet sein kann. Aufgrund des gebildeten Schwellwerts und eines Vergleichs mit in der Datenbank hinterlegten Schwellwerten bzw. Soll-Zuständen kann entschieden werden, welche Hinweise die Anzeigeeinrichtung anzeigen soll.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Bestimmungseinrichtung ausgebildet, den Soll-Zustand in weiterer Abhängigkeit von einem Bewegungszustand des Objekts, insbesondere von einer Objektgeschwindigkeit oder von einer Objektbeschleunigung, zu bestimmen.
Hierdurch kann eine dynamische Zielsetzung erfolgen. Beispielsweise kann der Soll-Zustand des Objekts in Abhängigkeit der Geschwindigkeit erfolgen. Häufig ist es in Sportarten wichtig, ein Objekt zu beschleunigen oder auf eine bestimmte Geschwindigkeit zu bringen. Dies hat dann Einfluss auf den Soll-Zustand des Objekts, und je nach angepasstem Soll- Zustand kann angezeigt werden, dass die Beschleunigung bzw. die Geschwindigkeit zu langsam oder zu hoch war. Hierdurch kann auch eine Kraft, beispielsweise eine Schlagkraft oder eine Wurfkraft, bestimmt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Bestimmungseinrichtung ausgebildet, den Soll-Zustand zusätzlich in Abhängigkeit von zumindest einem der folgenden Parameter zu bestimmen: Alter der Person, Leistungscharakteristik der Person, Trainingsintensitätsstufe, Trainingsdauer, Auswahl von gezielten Trainingseinheiten.
Die Leistungsstärke eines Sportlers hängt nicht nur von seiner momentanen Leistung und von seinen aktuellen physiologischen Parametern ab, sondern auch von die Person betreffenden weiteren Parametern, wie beispielsweise den oben genannten Parametern. Auch ist entscheidend, welche Zielsetzung und welche Anforderungen durch das Training erreicht werden sollen. Eine Anpassung an so eine Zielsetzung unter Berücksichtigung der genannten Parameter kann eine Bewegungsübung verbessern. Beispiele für eine Trainingsintensitätsstufe ist eine Intensität für eines der folgenden Trainings: Leistungstraining, Aufwärmtraining, Rehabilitationstraining, Physiotherapietraining, Konditionstraining.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Bestimmungseinrichtung ausgebildet, den Soll-Zustand des Objekts in weiterer Abhängigkeit von einem Ist-Zustand oder Soll- Zuständen eines weiteren Objekts zu bestimmen.
Verschiedene Objekte können für ein Training wichtig sein, beispielsweise ein Golfball und ein Loch zum Einlochen des Golfballs. Ein weiteres Beispiel ist ein Fußball und ein Fußballtor oder eine Fußballtorwand. Derartige Konstellationen lassen sich für viele Sportarten beschreiben. So kann durch ein derart ausgestaltetes System beispielsweise eine Zielgenauigkeit verbessert werden. Auch beim Mannschaftssport kann eine derartige Ausgestaltung vorteilhaft sein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Bestimmungseinrichtung eine Kommunikationsschnittstelle, die dazu eingerichtet ist, eine Datenübertragung von der Bestimmungseinrichtung zu einem Computersystem aufzubauen.
Das Computersystem kann hierbei die Erfassungseinrichtung und/oder die Sensoreinrichtung und/oder die Anzeigeeinrichtung umfassen. Das Computersystem kann auch ein Server sein, auf dem Trainingsdaten gespeichert sind. Somit können Daten, wie Anzeigedaten oder Steuerungsdaten, von der Bestimmungseinrichtung über die Kommunikationsschnittstelle weitergegeben werden. Die Kommunikationsschnittstelle umfasst beispielsweise ein Funkmodul zur drahtlosen Datenübertragung oder einen Datennetzwerkanschluss zum Verbinden mit einem Datennetzwerk, beispielsweise dem Internet.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Unterstützung einer Bewegungsübung einer Person mit einem Objekt gelöst. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
Erfassen eines Ist-Zustands des Objekts durch eine Erfassungseinrichtung;
Erfassen zumindest eines physiologischen Parameters der Person durch eine
Sensoranordnung;
Bestimmen eines Soll-Zustands des Objekts in Abhängigkeit von dem erfassten physiologischen Parameters durch eine Bestimmungseinrichtung; und
Anzeigen eines Hinweises auf den Soll-Zustand des Objekts auf einer Anzeigeeinrichtung, wenn sich der Ist-Zustand von dem Soll-Zustand unterscheidet.
Gemäß einem dritten Aspekt wird die Aufgabe durch ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 17 gelöst.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von weiteren Ausführungsbeispielen und den Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Systems gemäß einer Ausgestaltung der
Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Systems gemäß einer weiteren
Ausgestaltung der Erfindung; und
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Flussidagramms für ein Verfahren gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung.
In Fig. 1 ist eine Person 101 dargestellt. Die Person 101 trainiert eine Sportart, hier Fußball. Fig. 1 zeigt ein System 100 gemäß einer ersten Ausgestaltung. Das System 100 umfasst ein Objekt 102. Bei dem Objekt 102 handelt es sich im Ausführungsbeispiel um einen Fußball. Des Weiteren ist eine Torwand 107 dargestellt, gegen die die Person 101 das Objekt 102 schießen soll. Hierfür weist die Torwand 107 ein Ziel auf (nicht dargestellt). In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann es sich bei dem Objekt um einen Boxhandschuh handeln, der beispielsweise im Boxsport Verwendung findet.
In alternativen Ausgestaltungen trainiert die Person 101 nicht Fußball, sondern eine andere Sportart. In diesem Fall handelt es sich bei dem Objekt 102 um ein entsprechend der anderen Sportart angepasstes Objekt. In dieser alternativen Ausgestaltung kann die Torwand 107 entfallen oder entsprechend an die Sportart angepasst sein.
Das System 100 weist eine Erfassungseinrichtung 103 auf. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Erfassungseinrichtung 103 auf zwei unterschiedliche Sensoren aufgeteilt. Zum einen ist ein erster Sensor 103a an dem Objekt 102 befestigt. Bei dem ersten Sensor 103a handelt es sich um einen Inertialsensor, insbesondere um einen Beschleunigungssensor. Die Erfassungseinrichtung 103 weist des Weiteren einen zweiten Sensor 103b auf. Hierbei handelt es sich im gezeigten Ausführungsbeispiel um eine Kamera. Der zweite Sensor 103b ist dazu eingerichtet, das Objekt 102 optisch zu erfassen. Der erste Sensor 103a ist dazu eingerichtet, das Objekt 102 anhand von Beschleunigungswerten zu erfassen. Aus den beiden Werten der unterschiedlichen Sensoren 103a, 103b der Erfassungseinrichtung 103 kann ein Ist-Zustand des Objekts 102 bestimmt werden. Der erste Sensor 103a weist im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Funkmodul auf, um die gemessenen Daten an die Erfassungseinrichtung 103 zu senden. Die Erfassungseinrichtung 103 umfasst ein Funkmodul, das dazu eingerichtet ist, Funkdaten zu empfangen, die von dem ersten Sensor 103a ausgesendet werden. In einem weiteren Ausführungsbeispiel weisen mehrere oder alle Sensoren der Erfassungseinrichtung 103 ein Funkmodul auf, um die jeweils erfassten Daten an die Erfassungseinrichtung 103 zu senden.
Hierzu werden Daten des ersten Sensors 103a und Daten des zweiten Sensors 103b ausgewertet. Die Daten des Beschleunigungssensors können hierbei die Bilddaten der Kamera ergänzen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst die Erfassungseinrichtung 103 zusätzlich oder alternativ mehrere Kameras und/oder mehrere Beschleunigungssensoren und/oder andere Sensoren, wie beispielsweise ein optisches System mit Lasern. Die Erfassungseinrichtung 103 bestimmt den Ist-Zustand, d. h. den tatsächliche Zustand des Objekts 102 in dem Trainingsraum, in dem die Person 101 trainiert und das System 100 angeordnet ist, beispielsweise die Position des Objekts 102. In einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst das Objekt 102 einen Positionssensor und sendet ein Positionssignal aus, um die Position des Objekts 102 weiterzugeben. Die Erfassungseinrichtung 103 weist hierbei einen Funksensor auf, der das Positionssignal von dem Objekt 102 empfängt und hieraus den Ist-Zustand ermittelt. Das System 100 weist des Weiteren eine Sensoranordnung 104 auf. Die Sensoranordnung 104 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel an der Person 101 angeordnet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Sensoranordnung 104 um einen Fitness- Tracker, der am Handgelenk der Person 101 getragen wird. Zusätzlich kann ein Gurt eingesetzt werden, an dem wenigstens ein Teil der Sensoranordnung 104 befestigt ist, beispielsweise ein Brustgurt. In weiteren Ausgestaltungen kann die Sensoranordnung 104 andere und/oder zusätzliche Sensoren umfassen, beispielsweise in ein Textil eingewebte Sensoren zum Tragen als T-Shirt oder auch Aufklebeelektroden. Die Sensoranordnung 104 ist dazu eingerichtet, wenigstens einen physiologischen Parameter der Person 101 zu erfassen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel von Fig. 1 ist die Sensoranordnung 104 dazu eingerichtet, den Sauerstoffgehalt des Bluts, die Temperatur und den Puls der Person 101 zu erfassen. In weiteren Ausgestaltungen können weitere physiologische Parameter erfasst werden. Beispielsweise werden hierfür Vitalparameter, insbesondere Herzfrequenz, Atemfrequenz, Blutzuckerwert, Blutdruck, Hautleitwiderstand, myoelektrische Aktivität, gehirnelektrische Aktivität, und/oder biomechanische Parameter, insbesondere ein Zeitparameter, ein biokinematischer Parameter oder ein biodynamischer Parameter erfasst.
Das System 100 weist des Weiteren eine Bestimmungseinrichtung 105 auf. Bei der Bestimmungseinrichtung 105 handelt es sich im gezeigten Ausführungsbeispiel um ein Computersystem, insbesondere einen Mikrocontroller, der separat in dem Trainingsraum angeordnet ist, in dem die Person 101 trainiert. In weiteren Ausgestaltungen kann die Bestimmungseinrichtung 105 in der Erfassungseinrichtung 103 oder der Sensoranordnung 104 oder in einer Anzeigeeinrichtung 106 angeordnet sein, oder aber auch als virtuelles System auf einem Server eingerichtet sein, der über eine Datennetzwerkverbindung mit dem System 100 verbunden ist.
Die Bestimmungseinrichtung 105 ist dazu eingerichtet, die erfassten physiologischen Parameter der Person 101 von der Sensoranordnung 104 zu empfangen. Hierfür kann die Sensoranordnung 104 drahtlos oder drahtgebunden mit der Bestimmungseinrichtung 105 verbunden sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Sensoranordnung 104 drahtlos mit der Bestimmungseinrichtung 105 verbunden. Hierfür wird ein Funkstandard Bluetooth verwendet. In weiteren Ausgestaltungen findet eine andere drahtlose Kommunikation zwischen der Sensoranordnung 104 und der Bestimmungseinrichtung 105 statt, beispielsweise mit WLAN, Zigbee, UWB, UHF-RFID. In einer weiteren Ausführung findet eine Übertragung drahtlos und kabelgebunden statt, wobei von unterschiedlichen Sensoren an der Person 101 die jeweils erfassten physiologischen Parameter übertragen werden. Die Bestimmungseinrichtung 105 ist des Weiteren mit der Erfassungseinrichtung 103 verbunden. Über die Verbindung zur Erfassungseinrichtung 103 kann die Bestimmungseinrichtung 105 den erfassten Ist-Zustand des Objekts 102 aus der Erfassungseinrichtung 103 empfangen. In gezeigten Ausführungsbeispielen ist die Bestimmungseinrichtung 105 drahtlos mit dem ersten Sensor 103a und kabelgebunden mit dem zweiten Sensor 103b verbunden. In einer weiteren Ausgestaltung ist die Bestimmungseinrichtung 105 nicht direkt mit der Erfassungseinrichtung 103 verbunden. Hierbei findet eine Übertragung des Ist-Zustands durch ein weiteres Computersystem oder einen separaten Mikrocontroller statt, beispielsweise einem separaten Analysemodul.
Die Bestimmungseinrichtung 105 bestimmt einen Soll-Zustand des Objekts 102. Der Soll- Zustand des Objekts 102 kann hierbei ein Ziel des Objekts 102 sein, wie beispielsweise das Ziel an der Torwand 107. Erfasst die Erfassungseinrichtung 103, dass das Objekt 102 den Soll-Zustand erreicht, also hier das Ziel an der Torwand 107, so stimmt der Ist-Zustand des Objekts 102 mit dem Soll-Zustand des Objekts 102 überein.
Schießt die Person 101 den Fußball, das Objekt 102, aber nicht genau genug, so trifft das Objekt 102 die Torwand 107 an einer anderen Stelle als dem Ziel. Der Soll-Zustand des Objekts 102 ist in Fig. 1 gestrichelt dargestellt. Der Ist-Zustand des Objekts 102 ist in Fig. 1 mit durchgezogenen Strichen dargestellt. In Fig. 1 ist der Ist-Zustand von dem Soll-Zustand verschieden.
Somit unterscheidet sich der Ist-Zustand des Objekts 102 von dem Soll-Zustand des Objekts 102. Dies wird durch einen Abgleich des Ist-Zustands des Objekts 102 mit dem Soll-Zustand des Objekts 102 erkannt. Hierfür werden der Ist-Zustand des Objekts 102 und der Soll- Zustand des Objekts 102 als Datenvergleich von einem Analysemodul 108 bestimmt. Das Analysemodul 108 ist in der Bestimmungseinrichtung 105 angeordnet und als Software implementiert. In einer weiteren Ausgestaltung ist das Analysemodul 108 als Hardware und/oder in einer der anderen Einrichtungen des System 100 oder aber als separate Einrichtung angeordnet.
Das Analysemodul 108 ist über eine Datennetzwerkverbindung mit einer Datenbank verbunden. Das Analysemodul 108 wertet die von der Erfassungseinrichtung 103 erfassten Daten zum Ist-Zustand, die physiologischen Daten der trainierenden Person als auch den Soll-Zustand des Objekts 102 aus. Zusätzlich hat das Analysemodul 108 Zugriff auf Daten zu Trainingszwecken und Trainingsvorgaben aus der Datenbank und kann des Weiteren auf vorbestimmte hinterlegte Soll-Zustandswerte zugreifen und aus diesen einen Schwellwert speziell für die trainierende Person errechnen. In einer weiteren Ausführung hat das Analysemodul Zugriff zu charakteristischen physiologischen Werten der trainierenden Person, beispielsweise im Ruhezustand, in verschiedenen Anstrengungsstufen, etc., oder zu typischen physiologische Referenzwerte einer Musterperson mit ähnlichem Profil.
Zur Bestimmung des Soll-Zustands des Objekts 102 wertet die Bestimmungseinrichtung 105 die erfassten physiologischen Parameter der Person 101 aus. Hierfür werden die physiologischen Parameter der Person 101 von der Sensoranordnung 104 an die Bestimmungseinrichtung 105 gesendet. Hat die Person 101 einen sehr hohen Puls und eine geringe Sauerstoffsättigung, so weist der Sollwert des Objekts 102 eine große Toleranz auf. In einer weiteren Ausgestaltung wird zusätzlich oder alternativ zur Toleranz ein einfach zu erreichender Soll-Zustand vorgegeben. Die Person 101 kann bei derartigen physiologischen Parametern einen gezielten Schuss nur schwer abgeben. Dies wird dann von der Bestimmungseinrichtung 105 erkannt und der Soll-Zustand des Objekts 102 entsprechend festgelegt, so dass der Soll-Zustand des Objekts 102 von der Person 101 durch Schießen des Objekts 102 leichter erreicht werden kann. Das heißt, weisen die physiologischen Parameter auf eine zu hohe körperliche Anstrengung hin, so wird ein leicht zu erreichender Soll-Zustandswert, bzw. ein hoher Schwellwert vorgegeben. Zusätzlich oder alternativ kann auch ein Hinweis auf eine Pause vorgegeben werden.
In einer weiteren Ausgestaltung wird von der Bestimmungseinrichtung 105 eine Schusskraft oder eine Beschleunigung des Objekts 102 als Soll-Zustand des Objekts 102 vorgegeben. Hierbei können die Beschleunigungsdaten des ersten Sensors 103 der Sensoranordnung 103 ausgewertet werden.
Sind hingegen die physiologischen Parameter der Person 101 hoch, also weisen die erfassten physiologischen Parameter auf eine geringe Anstrengung hin, so wird ein schwer zu erreichender Soll-Zustand, bzw. ein geringer Schwellwert vorgegeben, um das Trainingsziel hoch zu halten. Diese Vorgabe kann durch die Bestimmungseinrichtung 105 oder durch das Analysemodul 108 vorgenommen werden. Alternativ kann es einen Hinweis auf ein höheres Trainingsziel und/oder längere Trainingsdauer an der Anzeigeeinrichtung 106 weitergeben.
Das System 100 weist des Weiteren die Anzeigeeinrichtung 106 auf. Die Anzeigeeinrichtung 106 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Flachbildmonitor. In einer weiteren Ausgestaltung handelt es sich um einen Lautsprecher zum Anzeigen akustischer Signale. Eine weitere Ausführungsmöglichkeit ist es mit Vibrationssignalen den Trainierenden gezielt auf ein Bestimmtes Ereignis, wie eine mangelhafte Ausführung einer Bewegung oder eine drohende Überanstrengung, aufmerksam zu machen. Die Anzeigeeinrichtung 106 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel separat angeordnet. In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Anzeigeeinrichtung 106 in die Erfassungseinrichtung 103 integriert. Die Anzeigeeinrichtung 106 ist dazu eingerichtet, einen Hinweis auf den Soll-Zustand des Objekts 102 anzuzeigen. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel zu Fig. 1 zeigt die Anzeigeeinrichtung 106 an, ob das Objekt 102 das Ziel in der Torwand 107, getroffen hat oder nicht. Hat die Person 101 das Objekt 102 so gut geschossen, dass das Ziel getroffen wurde, d. h. dass der Soll-Zustand des Objekts 102 mit dem Ist-Zustand des Objekts 102 übereinstimmt, so wird ein lobendes positives Ergebnis auf der Anzeigeeinrichtung 106 angezeigt, beispielsweise eine grüne Farbe oder ein lächelnder Smiley oder eine Erfolgspunktzahl.
Stimmt der Soll-Zustand des Objekts 102 jedoch nicht mit dem Ist-Zustand des Objekts 102 überein, so wird dies ebenfalls auf der Anzeigeeinrichtung 106 angezeigt. Beispielsweise zeigt die Anzeigeeinrichtung 106 einen Pfeil an, der in die Richtung weist, in die das Objekt 102 bei dem nächsten Versuch der Person 101 geschossen werden soll. In einer anderen Ausgestaltung kann auf der Anzeigeeinrichtung 106 angezeigt werden, dass das Objekt fester geschlagen werden soll, oder eine negative Ausgabe erfolgen, wie eine rote Farbe oder ein negativer Smiley oder eine negative Erfolgspunktzahl.
Durch das System kann die Person 101 zum einen dazu trainiert werden, mit dem Objekt 102 präziser umzugehen und den Soll-Zustand des Objekts 102 über mehrere Trainingszyklen hinweg immer besser und genauer zu treffen. Des Weiteren kann mit dem System 100 erreicht werden, dass die Person 101 ein Ausdauertraining absolviert, in dem der Person 101 über die Anzeigeeinrichtung 106 derartige Trainingswerte vorgegeben werden, die dazu führen, dass die Person 101 das Objekt 102 häufiger, schneller und/oder kräftiger spielt. Die angezeigten Hinweise auf der Anzeigeeinrichtung 106 hängen hierbei von den durch die Sensoranordnung 104 erfassten physiologischen Parametern der Person 101 ab. Dies erlaubt dem System 100, eine Anpassung des Soll-Zustands des Objekts 101 vorzunehmen, je nachdem wie angestrengt, konzentriert oder fit die Person 101 ist.
Fig. 2 zeigt ein System 200 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Beim in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Person 101 um einen Tennisspieler. Der Tennisspieler hält das Objekt 102, hier einen Tennisschläger, in der Hand. Mit dem Objekt 102 soll ein Tennisball 201 geschlagen werden. Der Tennisball 201 soll hierbei gegen eine Ballwand 207 geschlagen werden. Die Ballwand 207 kann hierbei Markierungen aufweisen, die ein Tennisnetz simulieren sollen.
Das System 200 gemäß Fig. 2 umfasst ein Objekt 202, hier einen Tennisschläger und eine Erfassungseinrichtung 203. Die Erfassungseinrichtung 203 ist hierbei an dem Objekt 202 befestigt. Bei der Erfassungseinrichtung 203 handelt es sich im in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel um einen Bewegungssensor, der die Geschwindigkeit und die Beschleunigung des Objekts 202 erfassen kann. Somit können Daten darüber gesammelt werden, wie schnell und wie dynamisch die Person 101 das Objekt 202 schwingt. Das System 200 umfasst des Weiteren eine Sensoranordnung 204. Die Sensoranordnung 204 ist hierbei im bzw. am Griff des Objekts 202 angeordnet. Die Sensoranordnung 204 ist so angeordnet, dass die Person 101 beim Halten des Objekts 202 mit der Sensoreinrichtung 204 in Kontakt steht. Somit kann die Sensoranordnung 204 Daten über die physiologischen Parameter der Person 101 aus dem Kontakt zu der Hand der Person 101 auslesen. Die Sensoranordnung 204 umfasst hierzu Elektroden, über die ein Hautleitwiderstand, die Temperatur und der Puls der Person 101 erfassbar sind.
Das System 200 weist des Weiteren eine Bestimmungseinrichtung 205 auf. Im in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Bestimmungseinrichtung 205 in dem Objekt 202 angeordnet. Es handelt sich hierbei insbesondere um einen Mikrocontroller, der die Bestimmung des Soll-Zustands des Objekts 202 übernimmt. In einer weiteren Ausgestaltung kann die Bestimmungseinrichtung 205 ebenso, wie beispielsweise zu Fig. 1 beschrieben, separat angeordnet sein. Die Bestimmungseinrichtung 205 wertet die physiologischen Parameter der Person 101 aus, die durch die Sensoranordnung 204 erfasst wurden. Hieraus und aus hinterlegten Datensätzen, wie beispielsweise früheren physiologischen Parametern der Person 101 und Referenzwerten zu vorgegebenen Bewegungen des Objekts 202, bestimmt die Bestimmungseinrichtung 205 den Soll-Zustand des Objekts 202.
Das System 200 umfasst des Weiteren ein Analysemodul 208, das separat angeordnet ist und der erfasste Ist-Zustand des Objekts 202 von der Erfassungseinrichtung 203 und der Soll-Zustand des Objekts 202 von der Bestimmungseinrichtung 205 auswertet. Durch die Auswertung kann in Abhängigkeit der physiologischen Parameter und weiterer Randbedingungen, wie Tageszeit, Temperatur der Umgebung oder eines Trainingszyklus, eine Differenz zwischen den Werten des Soll-Zustands des Objekts 202 und den Werten des Ist-Zustands des Objekts 202 bestimmt werden. Beispielsweise ist der Ist-Zustand des Objekts 202 durch einen ersten Parameter, hier einen ersten Geschwindigkeitswert, charakterisiert. In diesem Beispiel ist der Soll-Zustand des Objekts 202 durch einen zweiten Parameter, hier einen zweiten Geschwindigkeitswert charakterisiert. Ist die Differenz zwischen dem ersten Parameter und dem zweiten Parameter kleiner als ein vorgegebener Schwellwert, so wird der Ist-Zustand des Objekts 202 und der Soll-Zustand des Objekts 202 als gleich angesehen, und dies wird auf der Anzeigeeinrichtung 206 ausgegeben. Wird der Schwellwert jedoch überschritten, d. h. sind der Ist-Zustand des Objekts 202 und der Soll-Zustand des Objekts 202 nicht gleich, beziehungsweise unterscheiden sich der Ist-zustandswert von dem Soll-Zustandswert um mehr als eine vorgegebene Toleranz, so wird hierzu ein Hinweis auf der Anzeigeeinrichtung 106 ausgegeben. Beispielsweise kann hier ausgegeben werden, dass der Schläger, d. h. das Objekt 202, schneller oder fester geschwungen werden muss.
In einer weiteren alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung umfasst die Sensoranordnung 204 eine separat angeordnete, in Fig.2 nicht dargestellte, Kamera zum Aufnehmen eines Bilds der Person 101 , insbesondere eine Infrarotkamera zum Aufnehmen eines Infrarotbildes. Hierbei werden die physiologischen Parameter der Person 101 in der Bildaufnahme erfasst, so kann eine Temperatur der Person 101 bestimmt werden.
In weiteren Ausgestaltungen können andere Sportarten trainiert werden. Beispielsweise ist ähnlich wie zu dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 das System 200 so eingerichtet, dass Hockey mit einem Hockeyschläger oder Golf mit einem Golfschläger trainiert werden kann. Ähnliche Beispiele wie zu dem in Fig. 1 gezeigten System 100 können für Rugby, andere Ballspiele, Wurfspiele oder auch Skisport verwendet werden.
In einer weiteren Ausgestaltung wird zusätzlich oder alternativ zur Erfassung des Objekts 202 gemäß dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 der Tennisball 201 als Objekt 202 oder als weiteres Objekt erfasst. Hierbei findet eine Auswertung des Ist-zustands und des Soll- Zustands entsprechend der Auswertung wie zu Fig. 1 beschrieben statt.
Gemäß weiteren Ausgestaltungen sind die Sensoren und Einrichtungen des Systems 100 und des Systems 200 kombiniert und/oder umfassen weitere Sensoren zum Erfassen der physiologischen Parameter und/oder des Ist-Zustands des Objekts 102, 202. Insbesondere ist die Anordnung der zu den Fig.1 und Fig. 2 beschriebenen Teilen der Systeme 100, 200 untereinander austauschbar bzw. kombinierbar. Die betrifft auch die beschriebenen Kommunikationen zwischen den beschriebenen Teilen des jeweiligen Systems 100, 200. So kann eine Übertragung von Daten von der Sensoranordnung 204 an die Bestimmungseinrichtung 205 im System 200 auf die zu Fig. 1 beschriebene Weise erfolgen. Gleiches betrifft die weiteren Übertragungen von Daten und Signalen in den jeweiligen Systemen 100, 200.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Flussdiagramms 300 für ein Verfahren gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung.
In einem ersten Schritt 301 wird der Ist-Zustand des Objekts 102, 202 erfasst. Die Erfassung des Ist-Zustands wird hierbei durch die Erfassungseinrichtung 103, 203 durchgeführt, die das Objekt 102, 202 mittels Bilddaten einer Kamera und/oder Sensordaten aus einem oder mehreren Sensoren, wie Beschleunigungssensoren, ermittelt. Zusätzlich oder alternativ kann der Ist-Zustand auch durch ein lasergestütztes Erfassungssystem ermittelt werden.
In einem weiteren Schritt 302 werden physiologische Parameter der Person 101 erfasst. Zur Erfassung der physiologischen Parameter der Person 101 werden hierbei Daten aus der Sensoranordnung 104, 204 herangezogen.. Alternativ kann der Schritt 302 parallel zu dem Schritt 301 oder der Schritt 301 vor dem Schritt 302 ausgeführt werden.
Zur Erfassung der physiologischen Parameter durch die Sensoranordnung 104, 204 werden von einem oder verschiedenen Sensoren Messwerte erfasst. So können der Bestimmungseinrichtung 105, 205 verschiedene physiologische Parameter weitergegeben werden, wie Vitalparameter, insbesondere Herzfrequenz, Atemfrequenz, Sauerstoffkonzentration, Blutzuckerwert, Blutdruck, Hautleitwiderstand, myoelektrische Aktivität, gehirnelektrische Aktivität, und/oder biomechanische Parameter, insbesondere ein Zeitparameter, ein biokinematischer Parameter oder ein biodynamischer Parameter.
Im Schritt 303 wird ein Soll-Zustand des Objekts 102, 202 bestimmt. Die Bestimmung des Soll-Zustands des Objekts 102, 202 wird in Abhängigkeit der im Schritt 302 erfassten physiologischen Parameter durchgeführt. Hierzu sendet die Sensoranordnung 104, 204 die erfassten physiologischen Parameter der Person 101 an die Bestimmungseinrichtung 105, 205. Das Senden kann hierbei drahtlos oder kabelgebunden erfolgen. In der Bestimmungseinrichtung 105, 205 können die erfassten physiologischen Werte der Person 101 vorbestimmte Angaben umfassen, um in dem Analysemodul 108, 208 die physiologischen Messwerte richtig interpretieren zu können. Die vorbestimmten Angaben sind beispielsweise ein Alter der Person und/oder das Geschlecht und/oder eine Behinderung und/oder eigene physiologische Referenzwerte. Die Bestimmungseinrichtung 105, 205 hat Zugriff auf eine Datenbank, in der Referenzwerte für Soll-Zustände und Regeln zur Bestimmung des Soll-Zustands hinterlegt sind. Beispielsweise umfasst eine solche Regel eine Spielregel eines zu trainierenden Sports.
Der Soll-Zustand des Objekts 102, 202 umfasst eine Bewegungsform und/oder eine Geschwindigkeit und/oder eine Beschleunigung des Objekts 102, 202 und/oder eine räumliche Position in dem Trainingsraum.
Der Soll-Zustand kann über eine Datenanalyseplattform bestimmt werden. Hierzu weist das System 100, 200 entsprechende Kommunikationsmittel auf, um Daten mit der Datenanalyseplattform auszutauschen.
Im Schritt 304 werden die erfassten physiologische Werte der Person 101 , 201 anhand vorbestimmte Angaben durch das Analysemodul 108, 208 interpretiert, beispielweise wird keine merkbare Anstrengung detektiert oder dass zu viele Mineralen verloren wurden, beispielsweise durch Schwitzen.
Im Schritt 304 wird durch das Analysemodul 108, 208 ein Differenzwert zwischen dem Ist- Zustand des Objekts 102, 202 und dem Soll-Zustand des Objekts 102, 202 berechnet. Hierfür werden beispielsweise zwei Beschleunigungswerte voneinander abgezogen oder zwei Raumkoordinaten des Objekts 102, 202 zueinander in Relation gesetzt. Das Ergebnis des Vergleichs wird anhand eines Referenzwerts überprüft. Bei diesem Referenzwert kann es sich um einen Schwellwert handeln, der über- oder unterschritten werden kann. Der Schwellwert kann absolut vorliegen, z.B. als Zahlenwert, aber auch relativ als Prozentwert definiert sein. Der Schwellwert kann ebenso dynamisch einstellbar sein und von weiteren Faktoren abhängen. Das heißt, der Schwellwert kann in Abhängigkeit der physiologischen Parameter variiert werden, um beispielsweise das Training bei einer hohen Anstrengung der Person oder einer Unkonzentriertheit leichter zu machen oder umgekehrt.
Wird der Schwellwert überschritten, d. h. ist der Unterschied zwischen dem Ist-Zustand des Objekts 102, 202 größer als ein vorgegebener Differenzwert zu dem Soll-Zustand des Objekts 102, 202, so wird das Verfahren im Schritt 305 fortgesetzt.
Wenn sich der Trainingsfluss ändert (z.B. intensiver wird) können diese Maßnahmen wieder in die Bestimmungseinrichtung 105, 205 einfließen, um die Regel zur Bestimmung des nächsten Soll-Zustands zu aktualisieren. So entsteht eine automatische Regelschleife (in Fig. 3 durch den gestrichelten Pfeil dargestellt). Zusätzlich oder alternativ kann diese Regelung über die Anzeigeeinrichtung 106 laufen, um vom Trainierenden und/oder vom Trainer bestätigt bzw. abgelehnt zu werden (in Fig. 3 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt).
Im Schritt 305 wird auf der Anzeigeeinrichtung 106 ein Hinweis ausgegeben, der einen gewünschten Soll-Zustand des Objekts 102, 202 anzeigt. Der Hinweis wird durch das Analysemodul 108, 208 generiert. Beispielsweise zeigt die Anzeigeeinrichtung 106 an, dass das Objekt 102, 202 schneller, weiter oder fester geschlagen werden soll, oder es kann auch angezeigt werden, dass das Objekt 102, 202 präziser gespielt werden soll. Ebenso können Trainingsmaßnahmen vorgegeben werden, wie ein Erholungspause, eine Trinkpause oder schärferes bzw. intensiveres Training.
Wird der Schwellwert nicht überschritten, so wird das Verfahren im Schritt 306 weitergeführt. Im Schritt 306 kann eine positive Ausgabe erfolgen, beispielsweise ein Lob, dass das Trainingsziel erreicht wurde. In einer weiteren Ausgestaltung wird keine Anzeige im Schritt 306 ausgegeben.
Die Anzeigeeinrichtung 106 kann zur Ausgabe der Hinweise auf einen Hinweiskatalog zurückgreifen, in dem vorbestimmte Hinweise hinterlegt sind. Die Anzeigeeinrichtung 106 kann zur Eingabe von vorbestimmten Angaben als auch zur Bestätigung bzw. Ablehnung von vorgeschlagenen Hinweisen und zur manuellen Steuerung des Trainingsablaufs dienen.
Bezugszeichenliste
100, 200 System
101 Person
102, 202 Objekt
103, 203 Erfassungseinrichtung
103a erster Sensor
103b zweiter Sensor
104, 204 Sensoranordnung
105, 205 Bestimmungseinrichtung
106 Anzeigeeinrichtung
107 Torwand
207 Ballwand
108, 208 Analysemodul
300 Flussdiagramm
301 -306 Verfahrensschritt

Claims

Patentansprüche
1 . System (100, 200) zur Unterstützung einer Bewegungsübung einer Person (101 ) mit einem Objekt (102, 202), mit: einer Erfassungseinrichtung (103, 203) zum Erfassen eines Ist-Zustands des Objekts (102, 202); einer Sensoranordnung (104, 204) zum Erfassen zumindest eines physiologischen Parameters der Person (101 ); einer Bestimmungseinrichtung (105, 205) zum Bestimmen eines Soll-Zustands des Objekts (102, 202) in Abhängigkeit von dem erfassten physiologischen Parameter; und einer Anzeigeeinrichtung (106) zum Anzeigen eines Hinweises, wenn sich der Ist-Zustand von dem Soll-Zustand unterscheidet.
2. System (100, 200) nach Anspruch 1 , wobei der Hinweis, der durch die Anzeigeeinrichtung (106) angezeigt wird, auf den Soll-Zustand des Objekts (102, 202) hinweist.
3. System (100, 200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Objekt (102, 202) ausgebildet ist, ein Positionssignal, insbesondere ein Funksignal, auszusenden, und wobei die Erfassungseinrichtung (103, 203) ausgebildet ist, das Positionssignal zu empfangen und den Ist-Zustand des Objekts (102, 202) auf der Basis des empfangenen Positionssignals zu bestimmen.
4. System (100, 200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Sensoranordnung (104, 204) ausgebildet ist, zumindest einen der folgenden physiologischen Parameter zu erfassen: Vitalparameter, insbesondere Herzfrequenz, Atemfrequenz, Sauerstoffkonzentration, Blutzuckerwert, Blutdruck, Hautleitwiderstand, myoelektrische Aktivität, gehirnelektrische Aktivität, und/oder biomechanische Parameter, insbesondere einen Zeitparameter, einen biokinematischen Parameter oder einen biodynamischen Parameter.
5. System (100, 200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Sensoranordnung (104, 204) ausgebildet ist, den physiologischen Parameter berührungslos oder berührungsgebunden zu erfassen.
6. System (100, 200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Sensoranordnung (104, 204) ausgebildet ist, eine Bildaufnahme der Person (101 ) aufzunehmen, insbesondere eine Infrarot-Bildaufnahme, und den zumindest einen physiologischen Parameter anhand der Bildaufnahme zu erfassen.
7. System (100, 200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Sensoranordnung (104, 204) einen Sensor zum Erfassen des physiologischen Parameters aufweist, und wobei der Sensor in dem Objekt (102, 202) angeordnet ist.
8. System (100, 200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Sensoranordnung (104, 204) ausgebildet ist, den erfassten physiologischen Parameter an die Bestimmungseinrichtung (105, 205), drahtlos oder drahtgebunden, zu übermitteln.
9. System (100, 200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Bestimmungseinrichtung (105, 205) ausgebildet ist, dem erfassten physiologischen Parameter den Soll-Zustand zuzuordnen.
10. System (100, 200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Bestimmungseinrichtung (105, 205) eine Datenbank aufweist, in welcher unterschiedlichen physiologischen Parametern unterschiedliche Soll-Zustände und/oder Differenzen zwischen Soll-Zuständen und Ist-Zuständen zugeordnet sind.
1 1 . System (100, 200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Bestimmungseinrichtung (105, 205) ausgebildet ist, den Soll-Zustand in weiterer Abhängigkeit von einem Bewegungszustand des Objekts (102, 202), insbesondere von einer Objektgeschwindigkeit oder von einer Objektbeschleunigung, zu bestimmen.
12. System (100, 200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Bestimmungseinrichtung (105, 205) ausgebildet ist, den Soll-Zustand zusätzlich in Abhängigkeit von zumindest einem der folgenden Parameter zu bestimmen: Alter der Person (101 ), Leistungscharakteristik der Person (101 ), Trainingsintensitätsstufe, Trainingsdauer, Auswahl von gezielten Trainingseinheiten.
13. System (100, 200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Bestimmungseinrichtung (105, 205) ausgebildet ist, den Soll-Zustand des Objekts (102, 202) in weiterer Abhängigkeit von einem Ist- Zustand oder Soll-Zustand eines weiteren Objekts (102, 202) zu bestimmen.
14. System (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bestimmungseinrichtung (105, 205) eine Kommunikationsschnittstelle umfasst, die dazu eingerichtet ist, eine Datenübertragung von der Bestimmungseinrichtung (105, 205) zu einem Computersystem aufzubauen.
15. System (100, 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zusätzlich ein Analysemodul (108, 208) in dem System (100, 200) angeordnet ist, wobei das Analysemodul (108, 208) dazu eingerichtet ist, basierend auf dem erfassten Ist-Zustand und/oder dem zumindest einen erfassten physiologischen Parameter und/oder dem bestimmten Soll- Zustand einen Abgleich durchzuführen, und in Abhängigkeit des Abgleiche der Anzeigeeinrichtung (106) den Hinweis bereitzustellen.
16. Verfahren zur Unterstützung einer Bewegungsübung einer Person (101 ) mit einem Objekt (102, 202), mit den Schritten:
Erfassen eines Ist-Zustands des Objekts (102, 202) durch eine Erfassungseinrichtung (103, 203);
Erfassen zumindest eines physiologischen Parameters der Person (101 ) durch eine Sensoranordnung (104, 204);
Bestimmen eines Soll-Zustands des Objekts (102, 202) in Abhängigkeit von dem erfassten physiologischen Parameters durch eine Bestimmungseinrichtung (105, 205); und
Anzeigen eines Hinweises auf einer Anzeigeeinrichtung (106), wenn sich der Ist-Zustand von dem Soll-Zustand unterscheidet.
17. Computer-Programm-Produkt mit einem Programmcode zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 16, wenn der Programmcode auf einem Computersystem ausgeführt wird.
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