ES2579282B2 - Sistema para la evaluación y entrenamiento para escalada - Google Patents

Abstract

Sistema para la evaluación y entrenamiento para escalada.#La presente invención tiene por objeto el desarrollo de un sistema que permite cuantificar la fuerza de tracción y de compresión aplicada sobre la presa por el escalador al agarrarse o apoyarse sobre la misma, la distancia, velocidad y la aceleración a la cual se desplaza entre las presas, la distancia perpendicular entre el escalador y plataforma de escalada, y otras variables derivadas de las anteriores. Consta de una plataforma instrumentada de escalada que comprende un componente en el cual se aloja uno o varios sensores de carga sobre el que se atornilla cada presa, sensores de emisión y recepción de ultrasonidos localizados junto a cada presa, sensores de distancia o encoder alojados en la base de la plataforma, sistema de alimentación y un ordenador y software encargado de gestionar los datos recibidos.

Description

SISTEMA PARA LA EVALUACiÓN Y ENTRENAMIENTO PARA ESCALADA.

SECTOR DE LA TÉCNICA

Esta invención se refiere a un sistema que permite cuantificar variables cinemáticas

y cinéticas del deporte de escalada por medio de sensores localizados en una

plataforma vertical.

ESTADO DE LA TÉCNICA Los métodos utilizados hasta la fecha para la medición de variables cinemáticas y cinéticas en la actividad física y el deporte se basan en el uso de plataformas de fuerzas, plantillas instrumentadas colocadas en el interior del calzado deportivo y filmaciones en video con cámaras de alta velocidad. Estos sistemas permiten a deportistas y científicos de la actividad física cuantificar el rendimiento físico de un sujeto al correr, saltar o realizar cualq uier gesto deportivo. En la escalada deportiva, debido a las peCUliaridades de este deporte y a su aún escasa difusión, no son muy numerosas las investigaciones realizadas en el campo de la evaluación y control del rendimiento físico y menos aún los desarrollos tecnológicos que lo permiten. la presente invención tiene por objeto el desarrollo de un sistema que permite cuantificar la fuerza de tracción y de compresión aplicada sobre la presa por el escalador al agarrarse o apoyarse sobre la misma, la distancia, velocidad y la aceleración a la cual se desplaza entre una presas, la distancia perpendicular entre el escalador y plataforma de escalada, y otras variables derivadas de las anteriores. la Sistema para la evaluación y entrenamiento para escalada objeto de la invención se compone de una plataforma instrumentada de escalada que comprende un componente en el cual se aloja uno O varios sensores de carga sobre el que se atornilla cada presa, SenSoreS de emisión y recepción de ultrasonidos localizados junto a cada presa, sensores de distancia o encoder alojados en la base de la

plataforma, sistema de alimentación y un ordenador y software encargado de gestionar los datos recibidos. A continuación se cita algunas invenciones de métodos de análisis ya registrados, semejenates al objeto de la invención:

WIRElESS PRESSURE SENSING ROCK CLlMBING HANDHOLD AND DYNAMIC METHOD OF CUSTOMIZED ROUTlNG US8,6GB,62GB!: la invención se refiere a una presa de escalada la cual incluye un microprocesador, unos sensores de presión y unos emisores de luz que vía inalámbrica que informa sobre las trayectorias que ha

de seguir el escalador y la presión de apoyo. la principal diferencia entre este sistema anterior y la Sistema para la evaluación V entrenamiento para escalada propuesta, está en que la plataforma propuesta admite cualquier tipo de presa de escalada, de las múltiples que actualmente se encuentran en el mercado, mientras que en la invención recogida en la patente US8668626Bl, son las mismas presas las que alojan sensores de presión. Por otro lado, el sistema anterior no permite cuantificar la distancia entre el escalador V el muro de escalada, ni cuantificar variables cinemáticas como la velocidad o aceleración del escalador al realizar el recorrido.

SIMULADOR DE PAREDES DE ESCALADA W02008059092 Al: Esta invención se

compone de una estructura articulada, cubierta por una superficie formada por paneles preparados y equipados para la práctica de la escalada, la cual está accionada por un sistema motor convencional capaz de mover y fijar una posición determinada del conjunto V mantenerla, gobernado por un dispositivo de control convencional programable, mediante el cual, el usuario selecciona una posición determinada de ascensión del simulador de paredes de escalada, para su empleo, pudiendo fijarse tantas posibilidades de ascensión como el usuario desee practicar.

A diferencia de la Sistema para la evaluación y entrenamiento para escalada

propuesta, este sistema no mide parámetros biomecánicos del escalador y solo es

útil para el entrenamiento.

MURO DE ESCALADA ARTIFICIAL CON SUPERFICIE ALABEADA MODULAR. ES2055565: Esta invención consiste en un muro de escalada, que comprende varios

paneles de formas conjugadas, ensamblados entre sí por medios de fijación

amovibles para formar una superficie modular. Su configuración es modificable después de la recomposición de los paneles y unos medios de unión de la superficie

modular a un soporte fijo, tipo muro o un andamiaje.

A diferencia de la plataforma propuesta, no incorpora sensores de medición cinemáticos y cinéticos, aunque se asemeja en la posibilidad de anexar diferentes módulos para aumentar la superficie de escalada.

HEART RATE MONITORS AND DISPLAYS FOR CLlMBING WAlLS US 7381154 B1: Esta

patente contiene un sistema para monitorizar en una pantalla incorporada al muro de escalada la frecuencia cardiaca que posee el escalador durante la práctica deportiva. Aunque incorpora sensores de medición del pulso cardiaco, adolece de la incorporación de otros sensores como los que incorpora la Sistema para la evaluación y entrenamiento para escalada para la evaluación de parámetros cinéticos y cinemáticos.

ROUTE RECORDING, MARKING, AND SCORING APPARATUS FOR SPORT CLlMBING

WAllS US 5732954. Esta invención comprende un sistema de control electrónico para el registro de las rutas que realizan los escaladores durante su actividad deportiva o recreativa, permitiendo mejorar su rendimiento y entrenamiento mediante la grabación de las rutas realizadas previamente.

Al igual que los sistemas vistos anteriormente, no permite el registro de variables

cinéticas y el modo de registro de las distintas rutas y trayectorias son diferentes a

los que se proponen en la invención presentada.

S

EXPLICACiÓN DE LA INVENCiÓN

la presente invención consiste en un sistema que permite cuantificar variables

cinemáticas y cinéticas durante la práctica del deporte de escalada, mediante el

empleo de diversos sensores localizados en una plataforma vertical.

la invención es de aplicación para el estudio de la capacidad ñsica de los

10

escaladores, permitiendo cuantificar variables cinéticas. como la fuerza aplicada en

función del tiempo y variables cinemáticas, como la duración de los apoyos sobre la

presa durante su práctica deportiva, la velocidad en la realización del recorrido y la

distancia del escalador a la plataforma.

Para la medición de variables cinéticas. la invención incorpora sensores de carga,

15

los cuales disponen de un orificio al cual se acopla y atornilla cada presa. los

sensores de fuerza para cuantificar la carga o la tracción son instrumentos

electrónicos que transforman la magnitud mecánica en magnitud eléctrica.

los sensores de carga se colocan de tal forma que toda la carga que reciba la presa

será transmitida a este sensor. El sensor de carga se enCuentra atornillado a la

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plataforma, permitiendo dar estabilidad y segu ridad al sistema y que toda carga

aplicada sea transmitida a los sensores correspondientes.

El sistema permite el uso de cualquier tipo de presa, al ser estas extraíbles e

intercambiables, debido a que todos los sensores de medición se encuentran

integrados en la misma plataforma de escalada.

2S

Para la medición de las variables cinemáticas de los deportistas, como son su

posición, velocidad y aceleración en la realización del recorrido mediante sistemas

telemétricos se han venido utilizando equipos informáticos que permiten la

digitalización de imágenes de vídeos para realizar un análisis 20 o 3D de los

desplazamientos. Su fundamento es transformar mediante la calibración de un

sistema de referencia fijo, las imágenes del deportista digitalizadas mediante un software específico en coordenadas reales, las cuales nos permitirán calcular el desplazamiento o la velocidad del sujeto. En los últimos años diversos investigadores se cuantifica los desplazamientos de los deportistas utilizando la

tecnología del GPS Vdel GPS diferencial. El sistema GPS proporciona información de los desplazamientos por todo el mundo utilizando un receptor. Este puede ser

incorporado al deportista para calcular, a partir de la frecuencia de emisión del mensaje y el tiempo que tarda en llegar hasta los satélites, la posición en 3D con un pequeño error. Sin embargo, esta variedad de GPS no es válida para un análisis preciso de los desplazamientos, y sólo permite una cuantificación global de las distancias recorridas en espacios abiertos, donde es posible la llegada de la señal GPS. Para superar esta deficiencia, la invención propuesta incorpora sensores de ultrasonidos distribuidos en la plataforma que envía pulsos de ultrasonidos secuenciales desde los distintos puntos fijos. La determinación del tiempo necesario en cubrir los trayectos entre esos distintos emisores fijos y la posición instantánea del escalador permitirá conocer las distancias equivalentes desde cada foco hasta el receptor que portará el propio escalador en su arnés de escalada. A partir del conocimiento de la velocidad de propagación acústica en el medio y mediante cálculos básicos trigonométricos será posible la localización espacial del equipo receptor de ultrasonidos, y por tanto del escalador. Un sistema de dos sensores de desplazamiento mediante hilo o cable colocados en la base de la plataforma y agarrados al escalador, complementarán la información recogida por los sensores de ultrasonidos, informando de su posición y trayectoria.

Las ventajas que aporta la invención, respecto de los sistemas que forman el estado de la técnica actual pueden resumirse brevemente en :

Permite la medición de variables cinéticas como la carga ejercida por el

escalador al realizar su actividad deportiva.

Permite la medición de variables cinemáticas como la posición, velocidad y

aceleración del escalador.

s

Permite el uso de cualquier tipo de presa, al ser estas extraíbles e

intercambiables, debido a que todos los sensores de medición se

encuentran en la misma plataforma de escalada.

No precisa de una intervención manual exhaustiva en el análisis posterior de

los datos, por lo que la obtención de resultados se realiza de forma

10

inmediata.

BREVE DESCRIPCiÓN DE LAS FIGURAS

15

FIGURA 1: Muestra la plataforma donde van instalados los distintos sensores. En

ella se distinguen los siguientes componentes:

1.-Plataforma de escalada.

2.-Anclajes para acoplar entre sí diferentes plataformas.

4. Presa.

20

5. Sensores de desplazamiento por hilo.

FIGURA 2: Muestra corte transversal de la plataforma de escalada, presa y sensor

de carga. En ella se distinguen los siguientes componentes:

1.-Plataforma de escalada.

2S

4. Presa.

7.-Tornillo de sujeción de la presa a la plataforma.

8.-Tuerca del tornillo de sujeción de la presa a la plataforma.

9.-Buje.

10.-Célula de carga.

FIGURA 3: Muestra la localización de los sensores de ultrasonidos, junto a cada una

de las presas. En ella se distinguen los siguientes componentes: 3.· Emisor de ultrasonidos. 5 4.-Presa.

FIGURA 4: Muestra los sensores de desplazamiento por hilo, tipo encoder sujeto al

arnés del escalador y la localización del sensor receptor de ultrasonidos y el emisor inalámbrico. En ella se distinguen los siguientes componentes:

10 S.-Encoder

11.-Hilos del encoder.

12.-Receptor de ultrasonidos.

13.-Sistema de emisión de señal inalámbrica.

15 FIGURA S: Muestra la plataforma de escalada con el sistema de medición de

distancia tipo encoder sujeto al escalador y el sistema de recepción de ultrasonidos. En ella se distingue los siguientes componentes: 5.-Encoder

20 MODO DE REALIZACiÓN DE LA INVENCiÓN. la Sistema para la evaluación y entrenamiento para escalada, objeto de la presente invención, comprende los siguientes componentes:

a) Plataforma de escalada: Una plataforma (1) fabricada de material sintético o

25 natural la cual incorpora los alojamientos donde van a ir colocados los distintos sensores (carga, ultrasonidos y encoder), fuente de alimentación, y bUjes donde se atornillarán las presas de escalada. La plataforma de escalada dispone de anclajes

(2) para poder acoplarse a otras plataformas y así aumentar el espacio de escalada,

siendo cada panel extraíble para la colocación o extracción de los distintos

sensores.

b) Sensores de uttrasonidos: Emisores de ultrasonidos (3) localizados en la

plataforma y un receptor posicionado en el arnés del escalador permitirá, mediante

5

cálculos trigonométricos, conocer la posición, distancia, velocidad y aceleración

realizada por el escalador durante su recorrido. El receptor de ultrasonidos (12) irá

posicionado en el arnés que lleva colocado el propio escalador en su actividad

deportiva y por medio un sistema inalámbrico (13) la señal será recibida por el

sistema de control.

10

e) Sensores de carga: Sensores de carga (10) localizados en el alojamiento de

cada presa (4), registrarán la carga recibida por el escalador al apoyarse sobre la

misma. Se estima un número mínimo de 1 sensor de carga localizado bajo cada

presa, pero permitiéndose colocar varios sensores que posibiliten cuantificar los

diferentes vectores de fuerzas de compresión y tracción que recibe cada presa. En

15

caso de utilizar un sensor de carga o un sensor de tracción, la forma de agarre de la

presa al sensor se modificaría ligeramente para poder alojar convenientemente los

tornillos de fijación de la presa al sensor.

d) Sensores de desplazamiento por hilo: Dos sensores de desplazamiento por

hilo (5), tipo encoder, unidos al escalador, situados en la base de la plataforma y

20

que separados a una distancia conocida permite identificar por triangulación la

trayectoria del escalador, su velocidad y aceleración durante el recorrido.

e) Fuente de alimentación: Permitirá suministrar electricidad a los sensores y al

sistema de control

f). Sistema de control: formado por un sistema de recepción de la señal

2S

inalámbrica de los receptores de ultrasonidos y un ordenador personal. posibilita

recibir y tratar las señales recibidas de cada uno de los sensores que dispone la

plataforma.

Otras formas, tamaños y tipos de los sensores también son estimados en la

presente memoria, en función de su utilidad.

A continuación se resume brevemente el modo de empleo de la Sistema para la

evaluación y entrenamiento para escalada:

Una vez el escalador se encuentra colocado en la base de la plataforma y con las

S

cuerdas de seguridad convenientemente instaladas, se le incorpora al arnés,

mediante un enganche, el receptor de ultrasonidos (12) con el módulo de

alimentación y sistema de emisión de la seí'ial inalámbrica (13). Al mismo arnés se le

incorpora los hilos (11) de los dos encoder (5) situados en la base de la plataforma.

A partir de este momento se inicia la emisión de los sensores de ultrasonidos y del

10

encoder que, mediante el tratamiento de la señal por el sistema de control,

permitirá conocer parámetros cinemáticos del escalador como la posición,

trayectoria, velocidad y aceleración del escalador.

Una vez el escalador inicia la escalada, y coloca alguno de sus manos o pies en

alguna presa (4), las células de carga (10) empezarán a cuantificar la carga recibida;

lS

un buje (9) y una tuerca (8) o un pasante asegurarán el tornillo (7) y la presa (4) a la

plataforma (1). A la vez, los hilos del encoder empezarán a desenrollarse y

emitirán, junto con el receptor de ultrasonido (12), la posición del escalador. El

sistema de control, el cual sincronizará la llegada de todas las señales de los

distintos sensores, realizará el tratamiento de la información para su visualización

20

por el deportista o el investigador.

MANERA EN QUE lA INVENCiÓN ES SUSCEPTIBLE DE APLICACiÓN INDUSTRIAL

No se considera necesarIo hacer más extensa esta descripción para que

cualquier experto en la materia comprenda el alcance de la Invención y las ventajas

2S

que de la misma se derivan .

los materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos serán

susceptibles de variación, siempre y cuando ello no suponga una alteración a la

esencialidad del invento.

los términos en Que se ha descrito esta memoria deberán ser tomados siempre con carácter amplio y no limitativo.

Claims (3)

1. REIVINDICACIONES

   1. Sistema para la evaluación y entrenamiento para escalada, que comprende: al Una plataforma de escalada, que incorpora los alojamientos donde van a ir acoplados los distintos componente electrónicos (sensores de carga, sensores de ultrasonidos y encoders), fuente de alimentación eléctrica y bujes para atornillar las diferentes presas de escalada.

   b) Sensores de ultrasonido, estando los emisores colocados en diferentes puntos de la plataforma, yel receptor posicionado en el arnés que deberá usar el escalador, el cual envía mediante un sistema inalámbrico la señal recibida de los emisores al sistema de control. e) Sensores de carga, localizados en los alojamientos de cada presa, pudiendo emplearse un solo sensor por alojamiento, o albergar cada alojamiento varios sensores en distinta posición para cuantificar los diferentes vectores de fuerza de compresión V tracción que reciba cada presa. d) Dos sensores de desplazamiento por hilos, de tipo encoder, unidos al escalador, situados en la base de la plataforma y que separados a una distancia conocida permite identificar por triangulación la trayectoria del escalador, su velocidad y aceleración durante el recorrido. e) Fuente de alimentación: Permitirá suministrar electricidad a los sensores y al sistema de control. f) Sistema de control: formado por un sistema de recepción de la señal inalámbrica de los receptores de ultrasonidos V un ordenador personal, posibilita recibir y tratar las señales recibidas de cada uno de los sensores que dispone la plataforma.

2. 2.

   Sistema para la evaluación y entrenamiento para escalada, según

   reivindicación 1, donde la plataforma de escalada incorpora anclajes para

   ampliar

   el espacio de escalada, mediante su acoplamiento a otras

   plataformas.

   s

3. 3.

   Sistema para la evaluación y entrenamiento para escalada, según

   reivindicación 1, donde las presas de escalada empleadas pueden ser de

   distintos tipos, cumpliendo la misma función, gracias a que los sensores de

   carga se encuentran incorporados en la plataforma de escalada.

   10