ES2837461T3 - Sistema de envío de balones - Google Patents

Abstract

Dispositivo para lanzar un balón de fútbol a un usuario, que comprende: un acelerador configurado para acelerar y enviar el balón con características de movimiento seleccionables; una unidad de alimentación de balón (58); y un sistema de control electrónico (60) configurado para almacenar y ejecutar un programa de entrenamiento que incluye una secuencia de destrezas de entrenamiento (162) que tienen variables de lanzamiento (156) y variables de jugador (158), incluyendo cada destreza de entrenamiento (162): un valor para cada variable de lanzamiento (156), incluyendo las variables de lanzamiento (156) la trayectoria del balón, y un valor para cada variable de jugador (158), incluyendo las variables de jugador (158): (i) una posición de inicio para el usuario con respecto a un punto de lanzamiento del balón y una dirección de lanzamiento; (ii) una posición hacia la que se mueve el usuario y en la que el usuario toca por primera vez el balón después del lanzamiento; (iii) un intervalo de tiempo para pasar de la posición de inicio a la posición de primer toque, infiriéndose la velocidad de movimiento a partir de una distancia entre la posición de inicio y la posición de fin dividida entre el intervalo de tiempo; (iv) una superficie corporal del usuario utilizada para entrar en contacto con el balón; y (v) un lugar al que se debe dirigir el balón con el primer toque.

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de envío de balones

Antecedentes

Campo técnico

La presente descripción se refiere a sistemas destinados al envío o lanzamiento de objetos y la invención se refiere a un sistema de envío de balones (de fútbol) para un lanzamiento altamente preciso y fiable de un balón (de fútbol).

Descripción de la técnica relacionada

Jugar bien al fútbol requiere una amplia variedad de destrezas. Los jugadores que no sean el portero pueden utilizar cualquier superficie corporal que no sea las manos y los brazos. Se espera que los jugadores expertos adquieran, como mínimo, un alto grado de destreza en el uso de varias superficies de los pies, las piernas, el pecho, el hombro y la cabeza para recibir, controlar y redirigir el balón. Una estimación prudente es que se entrenan 21 superficies corporales de forma rutinaria para usarlas al recibir y dirigir el balón, sin incluir las manos y los brazos que son para los porteros.

El balón puede llegar desde una distancia tan cercana como menos de una yarda o tan lejana como 64 m (70 yardas), ya sea por el suelo o por el aire, con una variedad de velocidades y giros. El jugador puede estar moviéndose hacia, alejándose de o en ángulo con respecto a la dirección de vuelo del balón cuando lo recibe. El jugador puede elegir entre varias acciones con cada contacto (“toque”) con el balón, dependiendo de las condiciones del juego: controlar y mantener la posesión del balón, regatear el balón a una nueva ubicación, pasarlo a un compañero, despejarlo de un área peligrosa o lanzar a gol. Cualquiera de estas acciones puede implicar una elección de dirección del balón y del jugador después de golpear el balón. Los porteros también deben dominar estas mismas destrezas, además de usar las manos para atrapar el balón o pararlo con los dedos o los puños.

Cada intersección de una superficie corporal, una trayectoria de vuelo que incluye un giro, el ángulo y la velocidad del movimiento del jugador en relación con el balón y la acción que debe realizar el jugador representa una destreza única que debe dominarse mediante repetición y entrenamiento. La matriz completa representada por todas las combinaciones relevantes de estas variables contiene varios cientos de destrezas para aprender. Esta matriz se denominará de ahora en adelante “matriz de entrenamiento” para el deporte del fútbol. Otros deportes tienen sus propias matrices de entrenamiento basadas en las superficies del cuerpo o del aparato (por ejemplo, el bate), las trayectorias, el movimiento del jugador y las acciones del jugador, que se utilizan en esos deportes para recibir y dirigir el balón.

Combinadas, estas destrezas, aplicadas al primer contacto del jugador con el balón, se conocen en la comunidad de entrenamiento de fútbol como “primer toque”. El primer toque generalmente se considera la piedra angular en la que se basan todas las demás destrezas y un dominio del primer toque es la diferencia distintiva entre grandes jugadores o jugadores simplemente buenos.

La mayoría de estas destrezas deben ejecutarse en situaciones de juego en una fracción de segundo y, por tanto, requieren no solo capacidad física para realizar la destreza, sino suficiente práctica para que la acción sea seleccionada y ejecutada inconscientemente; es decir, debe convertirse en una acción denominada “memoria muscular”. Alcanzar este nivel de destreza requiere realizar muchas repeticiones de cada destreza individual. En el entorno de entrenamiento ideal, estas repeticiones tienen lugar en un corto período de tiempo.

Existen obstáculos para lograr estas repeticiones.

El obstáculo más simple y común es cuando un compañero de entrenamiento no está disponible para lanzar el balón. Este es un límite muy común al que se enfrentan los jugadores, especialmente los jóvenes en Estados Unidos.

Otro obstáculo común es entrenar con un compañero o grupo que le falte destreza para proporcionar de manera precisa y repetida el lanzamiento necesario para entrenar las destrezas deseadas de primer toque. Este es un problema en todo el mundo y en todos los niveles de edad y destreza, pero especialmente entre los jugadores jóvenes que luchan incluso con tipos básicos de lanzamiento del balón y, por tanto, no son compañeros de entrenamiento efectivos para aquellos que buscan adquirir un mejor primer toque. Sin embargo, incluso los jugadores muy hábiles se encuentran con este problema en escenarios avanzados de primer toque. Algunas destrezas requieren un lanzamiento de balón que incluso los mejores jugadores tienen dificultades para enviar y, por tanto, son dominadas por pocos jugadores, no porque sean inherentemente difíciles de aprender, sino porque son difíciles de entrenar por falta de un lanzamiento de balón constante y preciso.

Cuando hay un entrenador experto, a menudo ese entrenador es el único capaz de lanzar el balón de la manera requerida, lo que significa que la capacidad del entrenador para entrenar a los jugadores se ve comprometida al tener que pararse lejos de los jugadores que están siendo entrenados y concentrarse en lanzar el balón en lugar de en las acciones del jugador o jugadores que están siendo entrenados.

De manera aún más efectiva, para poder lanzar balones con precisión a un compañero, un jugador debe haber adquirido primero una buena técnica con el primer toque, lo cual, en un problema clásico del huevo y la gallina, si todos los jugadores tienen aproximadamente la misma capacidad, ésta solo puede adquirirse recibiendo repetidamente lanzamientos de calidad del balón que los compañeros de entrenamiento aún no pueden hacer. Se han reconocido problemas similares en algunos otros deportes de pelota y estos han llevado a la creación de máquinas capaces de lanzar una pelota a un jugador. Los ejemplos más destacados son el béisbol, el tenis y el voleibol. La extensión al fútbol del mismo concepto, una máquina para entrenar el primer toque parece a primera vista natural y evidente. Sin embargo, el fútbol presenta exigencias que ninguna máquina ha podido satisfacer hasta la fecha.

Un balón de fútbol es mucho más pesado que las pelotas de béisbol y de tenis y ligeramente más pesado que una pelota de voleibol. Debe desplazarse mucho más rápido que una pelota de voleibol. Como resultado de ello, las fuerzas involucradas en lanzar un balón de fútbol son mucho más grandes que las de cualquier otro deporte de pelota. Un balón de fútbol que se desplaza a 30 metros por segundo, la velocidad de lanzamiento más rápida de un jugador internacional adulto tiene aproximadamente 1,6 veces la energía cinética de una pelota de béisbol lanzada a 144,837 km/h (90 millas por hora). Dicho de otra manera, la fuerza de retroceso al acelerar un balón de fútbol a 30 m/s sería suficiente para volcar hacia atrás la mayoría de las máquinas de lanzamiento de béisbol transportables y haría que otras no se aseguraran al suelo para “moverse” o deslizarse sobre sus patas con respecto al suelo con cada lanzamiento.

Los balones de fútbol deben lanzarse desde diferentes tipos de superficies, desde césped hasta varios tipos de superficies artificiales, incluidas las superficies alfombradas. Una máquina para lanzar balones de fútbol no debe dañar ninguna superficie de este tipo.

El área física de lanzamiento en fútbol es muchísimo más grande que la de cualquier otro deporte, al igual que la variedad de posiciones desde las que se debe lanzar el balón.

La variedad de velocidades y giros que se deben aplicar al balón es mucho más amplia para el fútbol que para estos otros deportes.

Las pelotas de béisbol deben enviarse aproximadamente desde la altura del punto de lanzamiento de un lanzador, mientras que los balones de fútbol se lanzan de manera ideal desde cerca del suelo.

Los campos de fútbol suelen estar lejos de las fuentes de energía y, a menudo, no tienen instalaciones de almacenamiento, a diferencia del béisbol, el tenis y el voleibol.

El fútbol se suele entrenar en condiciones de humedad, a diferencia del béisbol, el tenis y el voleibol; por tanto, una máquina de fútbol debe poder lanzar con precisión balones húmedos, no solo balones secos.

Los diferentes órganos rectores del fútbol permiten una amplia variación en los diámetros y pesos de los balones de fútbol, mientras que las pelotas de otros deportes están reguladas de manera más estricta. Los balones de fútbol experimentan diferencias, entre balones o para el mismo balón a medida que pasa el tiempo, en su presión de aire interna, a diferencia de una pelota de béisbol.

Los balones de fútbol tienen superficies relativamente blandas que se dañan fácilmente, tienen costuras ocultas y el balón es muy compresible. Las pelotas de béisbol son duras, abrasivas, esencialmente incompresibles y tienen costuras que sobresalen.

La matriz de entrenamiento para fútbol es al menos dos órdenes de magnitud más grande que la de cualquier otro deporte de pelota, lo que implica un conjunto mucho más amplio de escenarios de uso para llevar a cabo en una máquina para lanzar balones.

Estas demandas, tomadas en combinación y en exclusiva con el fútbol, plantean problemas de diseño e ingeniería que no se ven en el diseño de máquinas para lanzar pelotas para otros deportes. Hasta donde saben los inventores, no se ha introducido ninguna máquina capaz de abordar con éxito estas demandas únicas del deporte del fútbol. El documento US 2002/148455 A1 nos enseña una máquina de lanzamiento de pelotas, que está conectada a un ordenador. El ordenador puede ajustar la dirección, la elevación, la velocidad de la pelota y el giro de la pelota para ajustarse a una trayectoria determinada.

El documento WO 2004/094004 A2 nos enseña una máquina de práctica para campo de béisbol que tiene un sistema de control programable. El sistema de control controla el funcionamiento tanto de la unidad de propulsión como del posicionador de cañón para impartir una velocidad, una trayectoria y un giro a una pelota hacia un sitio previsto de un campo de práctica.

El documento US 5.897.445 A nos enseña una máquina lanzadora de pelotas que incluye un sistema controlado por ordenador para seleccionar el tipo y el porcentaje de características del lanzador y el bateador, el golpe en áreas y otros parámetros.

El documento EP 0815904 A2 da a conocer un método y un aparato para la práctica de tenis interactivo.

El documento US 4.714.248 A da a conocer un dispositivo de retorno de pelotas que automáticamente expulsa una pelota hacia un jugador cuando la distancia entre el jugador y el dispositivo de retorno está dentro de una zona de distancias aceptables.

Breve descripción

La invención se refiere a un dispositivo para lanzar un balón de fútbol a un usuario, como se especifica en la reivindicación independiente 1 adjunta. Las realizaciones preferidas de la invención se describen en las reivindicaciones dependientes.

La presente descripción se refiere a un sistema para lanzar un balón a un usuario, que incluye una metodología para entrenar a personas en el manejo de objetos. El sistema incluye un dispositivo único que se puede configurar para enviar balones a lo largo de una sola trayectoria con precisión y fiabilidad. En una realización, unos controles automáticos permiten que un solo usuario se entrene a sí mismo para recibir y manejar el objeto, lo que se facilita mediante un control remoto, tal como un controlador de radiofrecuencia o de microondas.

Se describe que se proporciona un dispositivo para enviar un balón. El dispositivo incluye un acelerador que acelera y envía el balón con características de movimiento seleccionables, tales como la aceleración lineal y la aceleración angular.

También se describe que el dispositivo se optimiza además para proporcionar las características de aceleración y movimiento descritas cuando la superficie del balón está húmeda o hay humedad en las superficies del acelerador que entra en contacto con el balón. El dispositivo se optimiza además para minimizar el marcado y el daño a la superficie del balón durante la aceleración.

El dispositivo puede incluir además un conjunto que ajusta la posición del acelerador para ajustar la trayectoria de salida del balón alrededor de un eje de guiñada, un eje de elevación y un eje de giro del balón. De manera ideal, el eje de guiñada, el eje de elevación y el eje de giro son todos ejes de rotación (a diferencia de los ajustes lineales en un sistema cartesiano). Preferiblemente, el ajuste alrededor de los tres ejes sigue un orden de superposición en el que el conjunto está estructurado para proporcionar un ajuste alrededor de los tres ejes en un orden que mantiene los ajustes no ajustados. Por ejemplo, un ajuste alrededor del eje de guiñada no requerirá un ajuste en la elevación y el giro para proporcionar la misma trayectoria y vuelo en una dirección de guiñada diferente. También se proporciona un ajuste adicional en la velocidad de giro del balón.

También se describe que se proporciona un conjunto de alimentación de balón para cargar o alimentar el balón al acelerador. El conjunto de alimentación de balón puede incluir un mecanismo de centrado de balón que alimenta cada balón a una ubicación precisa del acelerador. Sin un posicionamiento tan preciso del balón en cada carga, las características de movimiento del balón no serán las mismas con cada lanzamiento, alterando así la trayectoria de salida y el itinerario de vuelo del balón.

También se describe que el conjunto de alimentación de balón incluye un accionador de balón que alimenta el balón a una velocidad controlable al acelerador. Se ha descubierto que variar la velocidad de alimentación del balón al acelerador alterará sus características de movimiento y, por tanto, su itinerario de vuelo.

El acelerador puede incluir dos ruedas de contrarrotación coplanares dispuestas para recibir el balón entre las ruedas a medida que las ruedas giran para acelerar y expulsar el balón con aceleración lineal, y en una realización tanto con aceleración lineal como con aceleración angular.

También se describe que el acelerador se coloca por encima del suelo de modo que el punto de salida del balón esté en un rango de 45,2 cm a 81,28 cm (18 a 32 pulgadas), y preferiblemente en un rango de aproximadamente 45,72 cm a 50,8 cm (18 a 20 pulgadas) para simular el emplazamiento desde el que un jugador de fútbol humano da patadas a un balón.

También se describe que se proporciona una plataforma para soportar el acelerador y el conjunto. De manera ideal, la plataforma se monta sobre ruedas que giran alrededor de ejes y la plataforma se coloca preferiblemente debajo de los ejes de las ruedas para proporcionar la máxima estabilidad cuando se acelera un balón y se lanza desde el acelerador.

También se describe que se proporciona un dispositivo que implementa un sistema de entretenimiento análogo a juegos de ordenador que incluye una secuencia de niveles de dificultad creciente, consistiendo cada nivel en tareas que se han de completar utilizando destrezas con el balón, con el fin de cumplirlas en cada nivel para pasar al siguiente, y registrar una puntuación automáticamente para permitir competir contra el sistema y contra otros jugadores. De manera ideal, el sistema utiliza el dispositivo de envío de balones de la presente descripción y, en particular, el sistema de entretenimiento se refiere al fútbol.

Se describe un dispositivo de envío de balones de fútbol que incluye un conjunto de ruedas adaptado para recibir, acelerar y lanzar el balón de fútbol, teniendo el conjunto de ruedas un soporte con un mecanismo que cambia un ángulo de elevación en el que se lanza el balón de fútbol, un conjunto de montante principal que incluye un montante para soportar el conjunto de ruedas y el soporte de conjunto de ruedas, una plataforma giratoria para soportar el montante, y un mecanismo de guiñada para girar la plataforma giratoria alrededor de un eje orientado sustancialmente vertical para ajustar un ángulo de guiñada en el que se lanza el balón de fútbol. El conjunto de ruedas incluye además un mecanismo para aplicar giro al balón en cualquier eje perpendicular al vector de vuelo del balón al salir del dispositivo. El dispositivo incluye además una unidad de base para soportar el conjunto de montante principal, y una fuente de alimentación para suministrar energía eléctrica a los motores del conjunto de ruedas. De manera ideal, la fuente de alimentación es portátil, por ejemplo, que utiliza una o más baterías recargables.

También se describe que los ajustes que se hacen de las características de movimiento del balón de fútbol se realizan manualmente usando mecanismos de ajuste en el dispositivo. En una realización específica, los ajustes se realizan mediante conjuntos motorizados asociados con el conjunto de ruedas y su estructura de soporte.

También se describe que se proporciona un sistema para enviar balones de fútbol que incluye el dispositivo de envío de balones de fútbol de la presente descripción y además incluye una unidad de alimentación de balón para alimentar el balón de fútbol al conjunto de ruedas, teniendo la unidad de alimentación de balón una tolva para contener una pluralidad de balones que se han de alimentar al conjunto de ruedas y un sistema de alimentación para lanzar el balón de fútbol al conjunto de ruedas.

El sistema de envío de balones de fútbol de la presente invención incluye un sistema de control electrónico que tiene programas de entrenamiento almacenados para uso selectivo. Los programas de entrenamiento almacenados pueden personalizarse para usuarios individuales y ejecutarse bien en secuencias preprogramadas o bien seleccionadas en tiempo real.

También se proporciona un sistema de envío de balones de fútbol de la presente invención y un dispositivo de la presente descripción que incluyen el uso de redes objetivo. De acuerdo con un aspecto, las redes objetivo se acoplan a un sistema de control electrónico y usan un sensor de objetivo para detectar impactos en una zona objetivo.

También se describe que se utiliza un dispositivo de retorno de balones automático para recoger y devolver balones a una tolva de múltiples balones asociada con el dispositivo de envío de balones de fútbol. De acuerdo con la descripción, un dispositivo de envío de balones de fútbol envía balones a una ubicación de manera adecuada para que un jugador los reciba y los redirija a una segunda ubicación (el dispositivo de lanzamiento de balones), mientras que un segundo dispositivo de envío de balones en esa segunda ubicación recoge el balón o balones redirigidos y los devuelve al sistema de recogida de balones del primer dispositivo (el dispositivo de retorno de balones). De acuerdo con esta descripción, el dispositivo de retorno de balones puede tener el mismo diseño básico que el dispositivo de lanzamiento de balones. Alternativamente, el dispositivo de retorno de balones puede tener un subconjunto de las capacidades del dispositivo de lanzamiento de balones.

También se describe que el dispositivo de envío de balones de fútbol incluye un carrito de absorción de energía que proporciona una plataforma para lanzar balones de fútbol sin causar daño a la superficie de soporte, tal como un campo de césped.

También se describe que se proporciona un dispositivo de envío de balones de fútbol que se puede desmontar fácil y rápidamente para su almacenamiento y transporte en el maletero de vehículos pequeños y lo puede llevar una sola persona desde un aparcamiento a un campo o desde una instalación a un campo y viceversa.

También se describe que se proporciona un mecanismo de cardán para un dispositivo de envío de balones de fútbol que optimiza cuidadosamente el rango de movimiento del conjunto de ruedas al recibir, acelerar y lanzar un balón de fútbol.

También se describe que se proporciona un método para ayudar en el desarrollo de destrezas con un balón de fútbol. De manera ideal, el método utiliza el exclusivo dispositivo y sistema de envío de balones de fútbol de la presente descripción. El método incluye la utilización de conjuntos de destrezas de entrenamiento compuestas por destrezas de entrenamiento seleccionadas de uno o múltiples dominios de entrenamiento. El método también puede incluir el desarrollo interno y externo de planes de entrenamiento válidos para un deporte de balón, tal como el fútbol.

De acuerdo con la presente descripción, los planes de entrenamiento desarrollados anteriormente se aplican a un usuario con el fin de evaluar la habilidad de un usuario y desarrollar un programa de entrenamiento individualizado basado en la evaluación.

De acuerdo con otro aspecto del método de la presente descripción, se implementa un programa de entrenamiento seleccionado de acuerdo con la evaluación anterior del jugador y el diseño de un programa de entrenamiento utilizando un dispositivo y sistema de envío de balones de fútbol formados de acuerdo con la presente descripción.

De acuerdo con la descripción, se proporciona un dispositivo para enviar un objeto que incluye un conjunto de ruedas accionadas eléctricamente para recibir, acelerar y lanzar un objeto; un conjunto de montante principal para soportar el conjunto de ruedas que incluye medios para ajustar la trayectoria del objeto; una unidad de base para soportar el conjunto de montante principal; y un mecanismo de control para impartir características de movimiento al objeto. A menos que se indique lo contrario, “trayectoria” incluye el giro del balón, así como la guiñada y elevación, que afectará a su itinerario de vuelo.

Además, el mecanismo de control puede incluir un controlador electrónico adaptado para almacenar y ejecutar un programa de entrenamiento. Además, se utilizan un receptor de radiofrecuencia y un transmisor portátil para permitir el control remoto del dispositivo. De manera ideal, el dispositivo incluye una fuente de alimentación para suministrar energía eléctrica, y la fuente de alimentación puede ser un grupo de baterías que contiene una o más baterías, preferiblemente baterías recargables.

De acuerdo con la descripción, se proporciona un método para desarrollar un plan de entrenamiento utilizando un dispositivo de envío de objetos. El dispositivo de envío de objetos incluye un conjunto de ruedas accionadas eléctricamente para recibir, acelerar y lanzar el objeto, un conjunto para ajustar una trayectoria del objeto, un dispositivo para almacenar una pluralidad de objetos y alimentarlos al conjunto de ruedas, y un mecanismo de control programable por software para impartir características de movimiento al objeto, incluyendo el método seleccionar un conjunto de destrezas de entrenamiento de al menos una destreza de entrenamiento basándose en principios generalmente aceptados de entrenadores expertos en lo que se refiere a destrezas requeridas de habilidad; seleccionar una muestra suficientemente grande de jugadores de categoría conocida; recopilar datos haciendo que cada jugador de la muestra pruebe con el dispositivo cada destreza de entrenamiento del conjunto de destrezas de entrenamiento y registrar el éxito o fracaso del jugador con la destreza de entrenamiento; correlacionar el éxito o el fracaso del jugador en cada destreza de entrenamiento con la categoría conocida del jugador; seleccionar qué destrezas de entrenamiento incluir en el plan de entrenamiento basándose en lo mucho que se correlaciona el éxito o el fracaso de cada jugador con la categoría conocida del jugador; agrupar las destrezas de entrenamiento que se han de incluir en el plan de entrenamiento en uno o más niveles de entrenamiento; para cada nivel de entrenamiento, identificar un subconjunto de una o más destrezas de entrenamiento que estén más correlacionadas con el nivel de entrenamiento; y confirmar el plan de entrenamiento evaluando una muestra separada de jugadores de categoría conocida de acuerdo con el plan, luego correlacionando la evaluación con un conjunto adicional de categorías conocidas de los jugadores.

Como se apreciará fácilmente a partir de lo anterior, los diferentes elementos de la descripción resuelven con éxito los problemas descritos anteriormente de las máquinas actuales. Están diseñadas para proporcionar cualquier lanzamiento que pueda responder un jugador humano de clase internacional, incluidos, entre otros, cualquier velocidad, giro y trayectoria asociados con los jugadores humanos más hábiles. Absorben, en lugar de transmitir al suelo, fuerzas de retroceso muy altas que resultan de la aceleración de un balón de fútbol a la velocidad máxima. Proporcionan un lanzamiento de balones automático para que un jugador pueda entrenarse por sí mismo y un entrenador, si está presente, pueda estar al lado del jugador que está siendo entrenado en lugar de en el punto de lanzamiento. Se controlan por ordenador, lo que, entre otros beneficios, proporciona una biblioteca de tipos de lanzamientos para entrenar toda la matriz de escenarios de destrezas de primer toque. Funcionan con baterías y se transportan con facilidad. Debido a la arquitectura de rueda única, pueden lanzar incluso balones húmedos con un alto grado de precisión. Las trayectorias se pueden almacenar y luego recuperar con un alto grado de repetibilidad.

Breve descripción de las diferentes vistas de los dibujos

Las características y ventajas anteriores de la presente descripción se apreciarán más fácilmente a medida que se entiendan mejor a partir de la siguiente descripción detallada cuando se combina con los dibujos adjuntos, en los que:

Las figuras 1 y 2 son vistas isométricas de un dispositivo de envío de balones de fútbol formado de acuerdo con la descripción;

Las figuras 3 y 4 son vistas isométricas de un dispositivo de envío de balones de fútbol formado de acuerdo con la descripción;

Las figuras 5 y 6 son vistas isométricas de otra realización de un dispositivo de envío de balones de fútbol formado de acuerdo con la presente descripción;

Las figuras 7 y 8 son vistas isométricas y la figura 9 es una vista isométrica despiezada de un tren de transmisión de la presente descripción;

Las figuras 10 y 11 son una vista isométrica y una vista isométrica despiezada, respectivamente, de un conjunto de montante principal de la presente descripción;

Las figuras 12 y 13 son vistas isométricas de un montante principal de la presente descripción;

Las figuras 14 y 15 son una vista isométrica y una vista isométrica despiezada, respectivamente, de un conjunto de elevación formado de acuerdo con la presente descripción;

La figura 16 es una vista isométrica despiezada de un conjunto de ruedas formado de acuerdo con la presente descripción;

La figura 17 es una vista isométrica despiezada de una rueda motriz formada de acuerdo con la presente descripción;

La figura 18A es una vista frontal de un conjunto de ruedas formado de acuerdo con la presente descripción; La figura 18B es una vista isométrica de un accionador giratorio de balanceo alternativo;

La figura 19 es una vista isométrica de una rampa para balones formada de acuerdo con la presente descripción;

La figura 20A es una vista frontal de una cubierta para un conjunto de ruedas formada de acuerdo con la presente descripción;

La figura 20B es una vista isométrica de una base formada de acuerdo con la presente descripción;

Las figuras 20C y 20D son una vista frontal y una vista detallada ampliada, respectivamente, de la cubierta de acuerdo con la descripción;

Las figuras 21A-B son vistas isométricas de una unidad de alimentación de balón alternativa formada de acuerdo con la descripción;

La figura 22 es una vista isométrica de un sistema de alimentación de balón con una red de recuperación formada de acuerdo con la presente descripción;

La figura 23 es una vista isométrica de un sistema de envío de balones de fútbol formado de acuerdo con la presente descripción;

La figura 24 es una vista frontal de un objetivo formado de acuerdo con la presente descripción;

La figura 25 es un diagrama que ilustra un programa de entrenamiento almacenado formado de acuerdo con la presente descripción;

La figura 26 es un diagrama que ilustra un programa de entrenamiento almacenado formado de acuerdo con una realización alternativa de la presente descripción que incluye un lanzamiento de balones semialeatorio; La figura 27 es un diagrama que ilustra un conjunto de destrezas de entrenamiento de primer toque formado de acuerdo con un método de la presente descripción;

La figura 28 es un diagrama de un conjunto de destrezas de entrenamiento formado a partir de una pluralidad de conjuntos de destrezas de entrenamiento de acuerdo con un método de la presente descripción;

La figura 29 es una ilustración de un orden de niveles de entrenamiento formado de acuerdo con un método de la presente descripción;

Las figuras 30-36 son una vista isométrica, una vista lateral izquierda, una vista lateral derecha, una vista en planta inferior, una vista en alzado frontal, una vista en planta superior y una vista en alzado posterior, respectivamente, de una realización de diseño de una cubierta formada de acuerdo con la presente descripción, y

Las figuras 37-42 son una vista isométrica, una vista en planta superior, una vista en planta inferior, una vista lateral izquierda, una vista en alzado frontal (siendo la vista en alzado posterior sustancialmente una imagen especular de la misma) y una vista lateral derecha, respectivamente, de una realización de diseño de una plataforma formada de acuerdo con la presente descripción.

Descripción detallada

Refiriéndonos inicialmente a las figuras 1 y 2, se muestra un dispositivo de envío de balones de fútbol representativo 50, que generalmente comprende un tren de transmisión 52, una unidad de base 54 y una fuente de alimentación 56. En la mayoría de las aplicaciones, el dispositivo 50 también incluirá una unidad de alimentación de balón 58 como se muestra en las figuras 3 y 4. Se usa un sistema de control electrónico 60 para controlar uno o más del tren de transmisión 52 y la unidad de alimentación de balón 54, como se ilustra con más detalle en las figuras 5 y 6.

El dispositivo 50 está diseñado para:

1. Reproducir de forma precisa y repetitiva cualquier lanzamiento de balón que pueda producir un jugador humano experto, medido en lo que se refiere a velocidad del balón, grado de giro, eje de giro y trayectoria de salida inicial del dispositivo 50:

2. Facilitar un transporte fácil dentro de una instalación y entre instalaciones;

3. Absorber las fuerzas de retroceso, que pueden sobrepasar los 136,1 kgf (300 libras-fuerza), involucradas en la aceleración de un balón de una libra a las velocidades más rápidas que puede lograr un jugador humano experto, sin cambiar la posición de los dispositivos para el siguiente lanzamiento (“moverse”) y sin dañar la superficie sobre la que descansa el dispositivo 50;

4. Utilizar un grupo de baterías por lo general durante 4 a 6 horas de uso normal y 3 o más horas de uso intensivo sin necesidad de recargar las baterías;

5. No marcar ni dañar sustancialmente los balones lanzados por el dispositivo 50; y

6. Practicar con precisión tanto con balones húmedos como con balones secos.

Con un sistema de control electrónico 60 y una unidad de alimentación de balón 58, el dispositivo 50 está diseñado además para:

7. Permitir que un jugador se entrene a sí mismo sin necesitar un operario del dispositivo 50;

8. Permitir que un entrenador controle el dispositivo de forma remota mientras se encuentra en la posición más ventajosa para instruir a los jugadores, lejos del dispositivo 50;

9. Permitir la creación y el uso de programas de entrenamiento de software para reproducir secuencias fijas de lanzamiento de balones o secuencias de entrenamiento de lanzamiento de balones generadas de manera semialeatoria, así como un mercado para tales programas de entrenamiento;

10. Facilitar métodos objetivos y válidos, no factibles en ausencia de este o de un dispositivo con capacidad similar, para evaluar y entrenar jugadores; y

11. Facilitar modelos de negocio asociados con el entrenamiento de jugadores de fútbol que no sean factibles en ausencia de este o de un dispositivo con capacidad similar.

Estas características únicas son la base del diseño y la selección de componentes y sus conjuntos en la implementación del dispositivo 50.

Tren de transmisión

El tren de transmisión 52, mostrado con más detalle en las figuras 7, 8 y 9, incluye generalmente un conjunto de ruedas 64, un conjunto de elevación 66 y un conjunto de montante principal 68.

Las dos funciones básicas del conjunto de ruedas 64 son (a) acelerar un balón de fútbol en un eje en línea recta y (b) aplicar giro al balón en un eje normal al eje de aceleración, usando dos ruedas que giran en sentido contrario con neumáticos como medio de aceleración lineal e impartiendo giro. Debe entenderse que se pueden usar giros no normales al eje de rotación utilizando una variante en la arquitectura del conjunto de ruedas 64, tal como tener ejes convergentes de las ruedas.

El resto del tren de transmisión 52 proporciona soporte estructural al conjunto de ruedas 64 y un medio para orientar en el espacio el eje de aceleración y el eje de giro del balón de fútbol. El conjunto de montante principal 68 proporciona un medio para apuntar a la izquierda o a la derecha de una línea central, con el eje de rotación perpendicular al suelo (el “eje de guiñada”). El conjunto de elevación 66 proporciona un medio para apuntar hacia arriba o hacia abajo en un eje perpendicular al eje de guiñada (el “eje de elevación”). El conjunto de ruedas 64, además de sus dos funciones básicas, también tiene el medio para rotar el eje de giro perpendicularmente con respecto al eje de elevación (el “eje de balanceo”).

Análisis funcional detallado de ejes de guiñada, elevación y balanceo

La disposición específica de ejes, el diseño y la selección de componentes del tren de transmisión 52 y la disposición en subconjuntos representa en conjunto una solución compleja e innovadora para problemas de diseño difíciles que no se habían resuelto previamente en máquinas de lanzamiento de pelotas para cualquier deporte.

1. Están diseñadas para permitir que un balón sea lanzado con cualquier trayectoria y eje de giro a los que pueda responder un jugador humano experto:

2. minimizando al mismo tiempo el par en cada eje y, por tanto,

3. minimizando el peso asignado a los componentes estructurales y mecánicos.

El tren de transmisión también es innovador por:

4. su peso ligero (aproximadamente 31,75 kg (70 libras)) necesario para lograr estos objetivos,

5. proporcionando al mismo tiempo la rigidez adecuada para absorber con seguridad fuerzas de retroceso sin afectar a la trayectoria del balón;

6. el número mínimo de componentes necesarios;

7. la facilidad de desmontaje para el transporte; y

8. el tamaño pequeño (menos de 141,585 I (5 pies cúbicos)) lo que le permite caber, junto con la unidad de base 54 y otros componentes, en el maletero de un automóvil pequeño tal como un Honda Civic.

Con un sistema de control electrónico 60, al minimizar el par a través de los tres ejes, el diseño también:

9. minimiza el peso y el tamaño de los componentes electromecánicos necesarios para mover los ejes y luego bloquearlos en su posición, y

10. minimiza la energía extraída de la fuente de alimentación 56.

Los rangos de los tres ejes y su combinación vienen determinados por los requisitos para entrenar a jugadores y reproducir el lanzamiento del balón que se ve normalmente en el juego tal como lo juegan los seres humanos. La dirección de aceleración del balón se determina en dos coordenadas polares, la del eje de guiñada (un eje vertical principal perpendicular al suelo) y la del eje de elevación (un eje horizontal principal paralelo al suelo), respectivamente.

Cero grados del eje de guiñada representa una dirección de aceleración perpendicular al eje vertical principal de la unidad de base 54. El rango máximo de movimiento del eje de guiñada oscila aproximadamente de más de 15 a 20 grados a menos de 15 a 20 grados, lo que da como resultado un rango total de movimiento de 30 a 40 grados. Esto corresponde al rango de izquierda a derecha requerido en escenarios típicos de entrenamiento de fútbol.

Cero grados del eje de elevación representa una dirección de aceleración paralela al suelo, con ángulos positivos orientados hacia arriba y ángulos negativos orientados hacia abajo. El rango máximo de movimiento del eje de elevación es de aproximadamente cero a 5 grados (ligeramente hacia abajo) hasta aproximadamente 30 grados, logrando un rango total de movimiento de 30-35 grados. Aunque un jugador humano puede lanzar un balón a más de 30 grados desde la horizontal, la distancia máxima se alcanza a aproximadamente 30 grados y, por tanto, ángulos mayores que este son raros en el juego real y generalmente son involuntarios.

El eje de balanceo determina el eje de rotación del balón cuando se aplica un componente de giro distinto de cero a la trayectoria. Cero grados del eje de balanceo representa el eje horizontal principal del conjunto de ruedas 64 cuando es paralelo al suelo. El rango de movimiento del eje de balanceo oscila preferiblemente de menos de 90 grados a más de 90 grados, para un rango total de movimiento de 180 grados. Con el eje de balanceo en la posición de cero grados, se puede impartir al balón un giro lateral puro (izquierda o derecha). Con el eje de balanceo en las posiciones de 90 o -90 grados, se puede impartir al balón un efecto liftado puro o un efecto de retroceso puro. Las posiciones del eje de balanceo entre /-90 grados y cero grados permiten combinaciones arbitrarias de efecto liftado con giro lateral o efecto de retroceso con giro lateral. Estas opciones de giro están disponibles independientemente de las configuraciones de los ejes de guiñada y elevación.

Se admiten todas las combinaciones de estos tres ejes, dentro de sus rangos máximos respectivos. Las geometrías únicas de los diferentes componentes del tren de transmisión 52 representan una forma innovadora de realizar este requisito en comparación con los conjuntos y componentes de movimiento giratorio típicos.

Con el sistema de control electrónico 60, el tren de transmisión 52 admite movimientos rápidos dentro del rango descrito utilizando servomotores y motores paso a paso de baja potencia y electrónica de control de movimiento económicos y fácilmente disponibles. El eje de balanceo no requiere más de 0,883 Nm (125 oz-in) de par de su motor de entrada en el peor de los casos y menos de 0,434 Nm (70 oz-in) en un caso típico. Cada uno de los ejes de elevación y guiñada no requiere más de 0,212 Nm (30 oz-in) de par en el peor de los casos. Estos requisitos de par se satisfacen fácilmente, por ejemplo, mediante un motor paso a paso NEMA tamaño 23 de doble apilado típico para el eje de balanceo y motores paso a paso NEMA tamaño 17 de doble apilado típicos para los ejes de guiñada y elevación. Suponiendo una velocidad del motor de 300 RPM, el eje de balanceo puede moverse de un extremo a otro en 15 segundos o menos, el eje de elevación en 22 segundos o menos y el eje de guiñada en 10 segundos o menos. Sin embargo, los escenarios de uso típicos implican cambios de un lanzamiento al siguiente de menos de la mitad del rango máximo de los ejes de guiñada y balanceo y solo pequeños cambios en el eje de elevación. Los motores paso a paso pueden funcionar normalmente a más de 300 RPM cuando el par es menor que su diseño máximo; por tanto, en uso normal, cada eje puede lograr su movimiento previsto en 7 segundos o menos, que es un objetivo de diseño del dispositivo 50 para ser compatible con un entrenamiento continuo. Las pruebas han demostrado que la eficacia del entrenamiento es mucho más sensible a los pequeños cambios de elevación que a los pequeños cambios en cualquiera de los otros dos ejes, por tanto, la resolución del eje de elevación es aproximadamente el doble que la de los otros dos ejes.

Para seguir conservando la energía, cada uno de los tres ejes utiliza mecanismos de autobloqueo, de modo que los motores de los ejes solo necesitan consumir energía durante el movimiento real. Una vez que se ha alcanzado la posición deseada, no es necesario suministrar corriente a través de los devanados de motor para mantener esa posición.

Conjunto de montante principal

Refiriéndonos ahora a las figuras 10 y 11, el conjunto de montante principal 68 comprende un cojinete de plataforma giratoria 70, un accionador de guiñada giratorio 72 y un montante principal 74. El cojinete de plataforma giratoria 70 se utiliza para orientar de manera giratoria el conjunto de ruedas 64 alrededor de un eje perpendicular al suelo. Este se conoce como eje de guiñada. El accionador de guiñada giratorio 72 determina el ángulo de rotación del cojinete de plataforma giratoria 70 hacia la izquierda o hacia la derecha desde una línea central arbitraria. En una realización básica, un volante o manivela 73 hace girar el accionador de guiñada giratorio 72. Con un sistema de control electrónico 60, el accionador de guiñada giratorio puede girarse mediante un motor paso a paso o un servomotor, con un volante o manivela disponible como respaldo manual para el motor paso a paso o servomotor. Más en concreto, el accionador de guiñada giratorio 72 usa un engranaje de tornillo sin fin con un paso de rosca autobloqueante de modo que una vez que se alcanza la posición angular deseada, el engranaje de tornillo sin fin mantiene de manera pasiva esa posición, minimizando así el número de componentes al eliminar la necesidad de un mecanismo de bloqueo y permitir apagar un motor paso a paso o servomotor después del movimiento para proteger la vida útil de la batería. En una realización alternativa, se puede usar un accionador lineal para implementar movimiento giratorio alrededor del eje de guiñada montando sus puntos extremos lejos del eje. Preferiblemente, tal accionador lineal usaría un paso de rosca autobloqueante.

Según una realización específica, el conjunto de montante principal 68 se puede girar alrededor del eje de guiñada un ángulo de entre 30 y 40 grados entre el extremo izquierdo y el extremo derecho. Este rango es una concesión óptima entre tres objetivos de diseño. En primer lugar, la necesidad de acelerar el balón principalmente perpendicular al eje principal de la unidad de base 54 paralelo a un eje de rotación de las ruedas fijas para no hacer que la unidad de base 54 ruede a una nueva posición en respuesta a la fuerza de retroceso. En segundo lugar, la necesidad de cubrir aquellas partes del campo de fútbol que requieren tanto sesiones de entrenamiento típicas como avanzadas. En tercer lugar, está la seguridad adicional de limitar el rango de lanzamiento izquierda/derecha a solo lo que se necesita para el entrenamiento y no más para no lanzar accidentalmente en la dirección de un jugador o espectador que no espera el balón. Este rango también permite el uso de la propuesta alternativa descrita anteriormente usando un accionador lineal en lugar de un engranaje de tornillo sin fin para el accionador giratorio de guiñada.

Con el sistema de control electrónico 60, el conjunto de montante principal 68 incluye un sensor en cada extremo del eje de guiñada. Un sensor, el sensor de “ inicio”, se encuentra en la posición de ángulo mínimo y sirve como posición de inicio para calibrar la posición lógica del dispositivo en la puesta en marcha al girar lentamente en sentido antihorario hasta que el sensor de inicio emite una señal eléctrica. El otro sensor, el sensor de “final”, se encuentra en el extremo opuesto y se utiliza para señalar una condición de error fuera de límites.

Una realización alternativa podría usar un árbol y un cojinete de árbol en lugar del cojinete de plataforma giratoria. Sin embargo, se prefiere un cojinete de plataforma giratoria. El uso de un cojinete de plataforma giratoria en lugar de un árbol y un cojinete o cojinetes de árbol distribuye las fuerzas de retroceso sobre una gran área de superficie, lo que reduce los costes, reduce la carga mecánica y permite el uso de materiales más livianos. También permite que la energía de retroceso se disipe parcialmente mediante este componente, lentamente, en relación con el tiempo de aceleración del balón, sobre una gran área de placa delgada o pieza fundida, para minimizar el desplazamiento del resto del tren de transmisión y, por tanto, tiene un impacto mínimo en el vuelo del balón. En realizaciones alternativas equivalentes, el cojinete de plataforma giratoria puede utilizar cojinetes de bolas o cojinetes lisos para reducir la fricción y soportar momentos de fuerza.

El montante principal 74, que se muestra con más detalle en las figuras 12 y 13, tiene una forma distintiva diseñada para crear un aspecto único y atractivo para todo el dispositivo 50, y para proporcionar rigidez suficiente para que no se flexione más de 0,0254 cm (0,01 pulgadas) bajo una fuerza máxima de retroceso y al mismo tiempo se minimiza el peso. También tiene una altura tal como para dejar espacio libre para el conjunto de ruedas 64 y nada más, minimizando así la altura del balón desde el suelo cuando se libera. El montante principal aloja cojinetes 65 para el árbol de elevación 78. Más en concreto, es una pieza fundida de aluminio. Más en concreto, los cojinetes 65 para el árbol de elevación 78 son cojinetes lisos de plástico livianos que no requieren lubricación y son resistentes a la corrosión y estables a los rayos UV, por ejemplo, nylon o politetrafluoroetileno (PTFE, normalmente conocido por el nombre comercial de Teflon). Más en concreto, el montante principal 74 se une y se separa fácilmente del cojinete de plataforma giratoria 70 usando piezas de sujeción roscadas 69, o el cojinete de plataforma giratoria 70 se une y se separa fácilmente de la unidad de base 54, para permitir que ese subconjunto del tren de transmisión que incluye por encima el componente desmontado sea colocado en posición horizontal sobre la unidad de base 54 para su transporte en el maletero de un automóvil pequeño, por ejemplo, el de un Honda Civic. En una realización específica, el conjunto desmontable puede montarse, no simplemente colocarse, en una posición horizontal encima de la unidad de base 54 para su transporte.

El montante principal 74 incluye dos lados paralelos 75 sustancialmente planos y opuestos entre sí que se extienden ortogonalmente desde un fondo 77 y unidos a lo largo de su longitud por una banda ortogonal 79. Cada lado 75 termina en un muñón cilíndrico 81 adaptado para recibir los cojinetes 65 para el árbol de elevación 78. Un par de orejas 83 se extienden desde un lado de la banda 79 en una relación paralela espaciada y están adaptadas para montar el conjunto de elevación 66 en la misma. Una abertura 67 en la banda 79 está dimensionada y conformada para permitir que el conjunto de elevación 66 pase a través de ella.

Conjunto de elevación

El conjunto de elevación 66 mostrado con mayor detalle en las figuras 14 y 15 incluye un soporte de elevación 76, el árbol de elevación 78 y un accionador lineal 80. El árbol de elevación 78 proporciona la rotación del conjunto de ruedas 64 alrededor de un eje horizontal al suelo y perpendicular a la dirección de aceleración del balón entre los neumáticos. Este eje se denomina eje de elevación. Cuando la superficie de referencia (cara posterior) 85 del soporte de elevación 76 es perpendicular al suelo, está en la posición de cero grados, con ángulos positivos que alejan el fondo del soporte de elevación 76 del montante principal 74 y ángulos negativos que lo mueven hacia el montante principal 74. En una realización específica, el conjunto de elevación 66 proporciona ángulos con la vertical que van desde aproximadamente -5 grados (el balón se dirige ligeramente hacia abajo) hasta aproximadamente 30 grados (el balón se dirige hacia arriba). Desde el punto de salida del dispositivo 50 para el balón, -5 grados hacia abajo proporciona un lanzamiento que se aproxima a un pase de un jugador humano desde el nivel del suelo; más allá de aproximadamente -5 grados, el balón rebota más de lo que rueda. Teniendo en cuenta la fricción del aire, el ángulo de lanzamiento de un balón que optimiza la distancia y, por tanto, el ángulo más alto para el entrenamiento de rutina de los jugadores es de aproximadamente 30 grados.

El accionador lineal 80 determina el ángulo del soporte de elevación 76 con respecto al montante principal. Más en concreto, el accionador lineal 80 usa un tornillo de avance con un paso de rosca autobloqueante (típicamente 10 roscas por 2,54 cm (por pulgada)) de modo que una vez que el accionador 80 alcanza la posición deseada, el tornillo de avance mantiene pasivamente esa posición, permitiendo así usar un motor paso a paso o servomotor para hacer girar el tornillo de avance, más en concreto incluyendo un sistema de control electrónico 60, para ser apagado después del movimiento. En una variante, el accionador lineal 80 proporciona arandelas amortiguadoras entre el tornillo de avance y un conjunto de tuerca y el resto del accionador lineal, para ayudar a disipar la energía de retroceso al acelerar un balón y amortiguar la oscilación después de lanzar un balón.

En una realización más específica, el conjunto de elevación 66 incluye un sensor (no mostrado) en cada extremo de movimiento permitido, uno de los cuales es un sensor de inicio para calibrar la posición al ponerse en marcha el dispositivo 50, el otro un sensor de extremo para señalar una condición de error fuera de límites. Una realización alternativa podría usar un accionador giratorio en lugar del accionador lineal 80.

El soporte de elevación 76 es en concreto de aluminio y en concreto una pieza fundida de aluminio optimizada para su aplicación. En una realización específica, el soporte de elevación 76 tiene una relación de aproximadamente 1:1 entre (1) la distancia del árbol de elevación 78 al punto de unión, en este caso un yugo de unión 87, del accionador lineal de elevación 80 y (2) la distancia, en un eje coincidente con la superficie de referencia 85 del soporte de elevación 76, del árbol de elevación 78 al eje de aceleración de la pelota entre las ruedas. Una relación de 1:1 es una concesión óptima entre aspectos de diseño. Cuanto mayor sea la relación, menor será la fuerza de retroceso transmitida al accionador lineal de elevación 80 cuando se lanza un balón. Una relación de 1:1 permite el uso de un tornillo de avance más pequeño, más liviano y de mayor precisión que el que se requeriría si la relación fuera menor de 1:1. También permite el uso de una tuerca de plástico en lugar de una tuerca metálica, con los beneficios de un peso más liviano, mayor precisión (en comparación con un tornillo y una tuerca acme) y más absorción de energía. Por ejemplo, un tornillo de avance de precisión de la serie 8000 de Kerk Motion Products de 0,5 pulgadas con una tuerca de plástico de precisión de la serie B de Kerk Motion Products correspondiente. Al mismo tiempo, existe la necesidad de convertir el movimiento lineal de la tuerca del tornillo de avance en un movimiento giratorio de hasta 35 grados a una distancia lineal de aproximadamente 29,94 cm (11 pulgadas). Esto, y la altura del montante principal, limitan la relación a un máximo de 1:1. Como se muestra en las figuras 14-15, el accionador lineal 80 se puede girar manualmente usando la manivela 89.

Conjunto de ruedas

Refiriéndonos a continuación a las figuras 16, 17, 18A-B, 19 y 20A-D, el conjunto de ruedas 64 incluye generalmente un árbol giratorio 82 para unir un eje de rueda 84 al soporte de elevación 76, y un accionador giratorio de balanceo 86 para proporcionar los medios para hacer girar el eje de rueda 84 alrededor un eje perpendicular al árbol de elevación 78 y paralelo al suelo cuando el soporte de elevación 76 está en su orientación vertical (cero grados). En una realización específica, el accionador giratorio de balanceo 86 proporciona una rotación de 180 grados de ángulo, desde el eje de rueda 84 orientado paralelo a y hacia la derecha del soporte de elevación 76 (+90 grados), a través de una posición del eje de rueda 84 perpendicular al soporte de elevación 76 (0 grados), al eje de rueda 84 orientado paralelo a y hacia la izquierda del soporte de elevación 76 (-90 grados) y todas las posiciones intermedias. El accionador giratorio de balanceo 86 usa un engranaje de tornillo sin fin con un paso de rosca autobloqueante de modo que una vez que se alcanza un ángulo de balanceo deseado, esa posición la mantiene de forma pasiva el accionador giratorio de balanceo 86. O, refiriéndonos a la figura 18B, como alternativa al uso de un engranaje de tornillo sin fin, el accionador giratorio de balanceo usa un émbolo de resorte 87 para bloquear el ángulo de balanceo en la posición deseada, junto con un índice de balanceo 89 en el que se inserta la punta del émbolo de resorte. Una empuñadura 91 proporciona al usuario un medio para retirar el émbolo de resorte, permitiendo que la estructura gire alrededor del eje de balanceo al agarrar la estructura con la otra mano. Sin un sistema de control electrónico 60, esta realización alternativa del accionador giratorio de balanceo es considerablemente menos costosa de implementar que un conjunto de engranaje de tornillo sin fin, a costa de limitar el dispositivo a un conjunto fijo de ángulos de balanceo predeterminados. En concreto, para el dispositivo 50 con un sistema de control electrónico 60, se puede usar un engranaje involuto o un accionamiento por cable menos costoso para colocar el eje de balanceo usando un motor, con un pasador de resorte controlado eléctricamente (generalmente un solenoide) que reemplaza el émbolo de resorte de mando manual. Más en concreto, el conjunto de ruedas 64 incluye un sensor (no mostrado) en cada extremo de movimiento permisible, en un extremo un sensor de inicio y en el otro un sensor de fin, como se describe anteriormente con respecto al eje de guiñada. Alternativamente, se puede usar un accionador lineal en lugar del accionador giratorio de balanceo 86.

Además, el conjunto de ruedas 64 incluye generalmente una rampa de balones 88, dos ruedas motrices 90 con neumáticos 102, una cubierta 92, un par de accionamientos de motor electrónico 94 y una unidad de control de velocidad 96. El eje de rueda 84 proporciona medios de unión para los otros componentes del conjunto de ruedas 64 al tiempo que proporciona un espacio para que pase un balón entre las ruedas motrices 90.

Como se muestra en la figura 17, cada rueda motriz 90 comprende generalmente un motor de rueda 98, un cubo 100, un neumático 102 y medios para asegurar el cubo 100 al árbol del motor de rueda 98. El modelo mecánico implementado es el de volantes que utilizan energía cinética angular almacenada para acelerar el balón, perdiendo una energía cinética angular igual a la energía cinética lineal del balón en la salida. La función del motor 98 es entonces restaurar esa cantidad de energía al cubo 100 y al neumático 102 durante el período de tiempo permitido entre los lanzamientos de balón. Suponiendo que la masa de los cubos 100 y neumáticos 102 se concentra esencialmente en la llanta, la velocidad angular de los cubos 100 y los neumáticos 102 disminuye la relación entre el peso del balón y el peso combinado de los cubos 100 y los neumáticos 102. Por ejemplo, si los cubos 100 y los neumáticos 102 combinados pesan 20 libras y el balón de fútbol acelerado por el dispositivo 50 pesa aproximadamente 1 libra, los cubos 100 y los neumáticos 102 pierden aproximadamente el 5 % (0,453 kg/9,07 kg) (1 lb/20 lb) de sus RPM al acelerar un balón. Más en concreto, los cubos 100 y los neumáticos 102 no pierden más del 3 % -5 % de sus RPM al acelerar un balón, y los motores de rueda 98 las aceleran de nuevo en un tiempo de entre 7 y 10 segundos para balones lanzados a hasta 30 metros por segundo. Este intervalo de tiempo corresponde al tiempo que normalmente necesita un jugador para recibir un balón lanzado y actuar en consecuencia, y luego prepararse para el siguiente lanzamiento. Un intervalo de tiempo más corto requiere una salida de potencia innecesariamente alta de los motores de rueda 98 y un intervalo más largo limita el entrenamiento.

En una realización específica, el motor de rueda 98 tiene un árbol y cojinetes capaces de soportar una fuerza radial ejercida por un balón perpendicular al árbol del motor de aproximadamente 163,29 kg (360 libras), permitiendo hasta 60,96 cm2 (24 pulgadas cuadradas) de contacto entre el balón y el neumático con una presión interna de balón de hasta 6,8 kg (15 libras) por 2,54 cm2 (pulgada cuadrada), con una desviación de la punta del árbol de no más de 0,0127 cm (0,005 pulgadas) desde el eje de rotación del árbol.

Más en concreto, el neumático 102 está hecho de caucho de polibutadieno sólido que no deja marcas, o de una mezcla con polibutadieno como polímero principal o de una mezcla con butadieno de estireno como polímero principal, de aproximadamente 20-30 dureza durométrica en la escala Shore A, con el fin de maximizar el agarre del balón, incluido el agarre en mojado necesario para un rendimiento preciso con balones húmedos y para permitir que el neumático se adapte al balón a medida que el balón se comprime a partir de una forma redonda sin dañar la superficie del balón. En una realización específica, la cara 103 de cada neumático 102 tiene un radio de curvatura cóncavo de entre 4,0 y 4,5 pulgadas hasta aproximarse al radio de curvatura de un balón de fútbol típico, entre medias de un radio convexo de aproximadamente 0,3175 cm (1/8 de pulgada) en cada borde exterior 105 del neumático 102. El radio cóncavo central en una aproximación cercana al radio de curvatura de un balón de fútbol maximiza el área de superficie de contacto entre el neumático 102 y el balón en el acoplamiento inicial, maximizando así el agarre inicial por el neumático 102 del balón. Los pequeños radios convexos en los bordes 105 minimizan la deformación del neumático 102 y la tensión sobre el balón a medida que se comprimen el neumático 102 y el balón. Más en concreto, el diámetro del neumático 102 medido en el centro de su cara 103 está en el intervalo de 33,02-35,56 cm (13-14 pulgadas), y en una realización 34,29 cm (13,5 pulgadas).

Refiriéndonos a la figura 18, la distancia preferida entre los centros de las caras de neumático 103 es de aproximadamente 16,51 cm (6,5 pulgadas). La figura 18 muestra la relación entre esto y un balón típico de 22,86 cm (9 pulgadas) de diámetro que pasa entre los neumáticos. La combinación de esta distancia entre las caras de neumático y el diámetro preferido de los neumáticos proporciona una distancia de aceleración de aproximadamente 27,94 cm (11 pulgadas) desde el punto de contacto inicial del balón y el neumático 102 hasta el último punto de contacto del balón y el neumático 102. Esta distancia corresponde a la distancia en la que el pie humano acelera un balón de fútbol cuando le da una patada, una distancia de aceleración para la que los balones de fútbol están diseñados para ser óptimos.

También es una concesión de diseño entre los aspectos deseados de ruedas y llantas pequeñas y livianas, un agarre máximo del balón por parte de las llantas, y un peso de los cubos y llantas combinados de aproximadamente 20-30 veces el peso de un balón de fútbol, para no perder más de un objetivo de diseño de 3 % -5 % (0,45 kg (1 libra) de balón / 9,07-13,61 kg (20-30 libras) de rueda y neumático) de energía cinética angular de las ruedas al acelerar el balón a máxima velocidad. Más en concreto, el grosor de neumático medido en la cara de neumático 103 es de aproximadamente 1,27 cm (0,5 pulgadas).

En una realización específica, el motor de rueda 98 es un motor sin escobillas para maximizar la eficiencia del motor, minimizando por tanto la potencia eléctrica requerida para hacer funcionar el motor y minimizando el mantenimiento debido a que no hay partes en contacto entre el rotor y el estator. Más en concreto, el cubo 100 y el neumático 102 tienen un peso combinado de entre 4,53 kg y 6,8 kg (10 y 15 libras (9,07-13,61 kg (20-30 libras) para el par), y en una realización, el peso se concentra cerca de la llanta o en ella. Una realización alternativa puede usar un árbol y cojinetes para soportar el cubo 100, separados del árbol y los cojinetes del motor de rueda, junto con una correa de distribución, un mecanismo de engranajes o un acoplamiento para conectar el árbol de motor al árbol de cubo. La realización específica, con un árbol y cojinetes compartidos entre el motor de rueda 98 y el cubo 100, en comparación con tal realización alternativa, tiene una eficiencia mecánica mayor que una correa de distribución o diseños con engranajes, minimizando así la energía eléctrica requerida para hacer funcionar los motores de rueda 98, reduciendo el peso del dispositivo 50 y aumentando la fiabilidad al disminuir el número de componentes.

De manera ideal, el eje de rueda 84 es una pieza fundida de aluminio de aproximadamente 60,96 vcm (24 pulgadas) de largo y un peso de 4,54 kg (10 libras) o menos, y que se desvía no más de 0,05 cm (0.020 pulgadas) de un extremo a otro en respuesta a una fuerza normal contra cada neumático 102 de hasta 163,3 kg (360 libras), manteniendo así una alineación paralela de los neumáticos cuando el balón queda totalmente comprimido entre los neumáticos 102. Más en concreto, el eje de rueda 84 proporciona la unión del accionador giratorio de balanceo 86 a una distancia hacia atrás del soporte de elevación 76 suficiente para permitir que el soporte de elevación se incline al menos 30 grados desde la horizontal sin interferencia del eje de rueda 84 o el accionador giratorio de balanceo 86 por un lado y el montante principal 74 por el otro, independientemente del ángulo de balanceo. Más en concreto, el eje de rueda 84 soporta el árbol de balanceo 82 a una distancia de no más de 17,14 cm (6,75 pulgadas) desde la línea central de los neumáticos 102 para minimizar el par alrededor del eje de balanceo. El mínimo teórico para este valor es de 11,43 cm (4,5 pulgadas), el radio aproximado de un balón de fútbol, por lo que esto se puede reformular como el eje de rueda 84 que sostiene el árbol de balanceo 82 a una distancia de aproximadamente 5,71 cm (2.25 pulgadas) de la cubierta exterior del balón cuando pasa entre los neumáticos.

El par de accionamientos de motor electrónico 94 proporciona el control de la velocidad de rotación de las dos ruedas motrices 90. La unidad de control de velocidad 96 proporciona una interfaz para que el usuario introduzca la velocidad deseada de cada rueda 90. Las dos ruedas motrices 90 se pueden controlar de forma independiente para permitir que el dispositivo 50 imparta giro al balón haciendo que una rueda gire más rápido que otra. Más en concreto, el usuario puede elegir una velocidad de superficie de cada neumático 102 que varíe de aproximadamente 8,5 metros por segundo a 30 metros por segundo, y una diferencia en la velocidad de superficie entre los dos neumáticos 102 correspondiente a un giro del balón que va de -10 a 10 revoluciones por segundo. En una realización básica, la unidad de control de velocidad 96 consta de un potenciómetro para cada rueda y una fuente de tensión a través del potenciómetro, con una tensión de salida del potenciómetro proporcional a la velocidad de rueda. En una realización básica alternativa, la unidad de control de velocidad 96 consta de un teclado para introducir las velocidades deseadas y una pantalla digital para la salida visual de la velocidad deseada. En una realización más específica, los accionamientos de motor 94 tienen una interfaz en serie para que puedan ser controlados por un sistema de control electrónico 60. Más en concreto, el usuario puede introducir la velocidad de avance deseada, que varía de aproximadamente 8,5 metros por segundo a 30 metros por segundo, y el giro deseado, expresado en revoluciones por segundo y que varía de 10 a -10 revoluciones por segundo, y la unidad de control de velocidad 96 o un procesador en el sistema de control electrónico 60 o ambos calculan después automáticamente a partir de esas entradas las velocidades de superficie de neumático y, por extensión, las velocidades de motor necesarias para lograr la velocidad de avance y el giro deseados.

La rampa de balones 88, mostrada con más detalle en la figura 19, incluye generalmente un mecanismo de centrado 104 para asegurar que el balón se alimente exactamente centrado entre los dos neumáticos 102. La alimentación constante y centrada del balón es un factor crítico para lograr un alto grado de precisión y repetibilidad en el lanzamiento del balón. En una realización específica, la rampa de balones 88 proporciona una alimentación automática del balón en respuesta a una señal eléctrica que controla un interruptor, ya sea local o un interruptor remoto inalámbrico que usa señales de radiofrecuencia o una señal eléctrica acoplada al sistema de control electrónico 60. Esta realización incluye generalmente una pala de balón 180; un cojinete 182 que permite que la pala de balón 180 permanezca horizontal con respecto al suelo mientras el conjunto de ruedas 64 gira alrededor del árbol de balanceo 84; y un accionador de balón 184 que empuja el balón desde la pala de balón 180 a través del resto de la rampa de balones 88 en respuesta a una de las señales eléctricas mencionadas anteriormente. La pala de balón 180 proporciona puntos de sujeción 186 para una rampa de balones 116, que se muestra en las figuras 21-22. En una realización específica, la rampa de balones 88 también incluye un sensor (no mostrado) que proporciona una señal eléctrica que indica la presencia o ausencia de un balón en la entrada de la rampa de balones.

Refiriéndonos ahora a las figuras 20A, 20C y 20D, la cubierta 92, que proporciona seguridad y protección a otros componentes contra daños, cubre completamente los neumáticos excepto el orificio de entrada de cubierta 105 y el orificio de salida de cubierta 106 que permiten que el balón pase a través de ellos. El orificio de entrada de cubierta 105 es circular y lo suficientemente grande como para encerrar la rampa de balones 88 y permitir el paso de un balón a los neumáticos 102. El orificio de salida de cubierta 106 se alarga por el eje centrado en los neumáticos 102, perpendicular a la trayectoria del balón y paralelo al eje principal del eje de rueda 84, para permitir que un balón permanezca en contacto con un neumático 102 más tiempo que el otro debido a la diferencia de velocidad de superficie del neumático 102 y, por tanto, salga de los neumáticos con un ligero ángulo. Más en concreto, la extensión es suficiente para permitir un giro de 10 a -10 revoluciones por segundo a todas las velocidades de avance que admite el dispositivo 50.

La forma del orificio de salida 106, que se muestra con más detalle en las figuras 20C y 20D, consta de cuatro arcos circulares, tangentes entre sí en sus intersecciones. Los cuatro arcos se determinan como sigue. (1) Se colocan dos círculos 190 del diámetro aproximado de un balón de fútbol, o un poco más grandes, a la distancia que se ha determinado empíricamente para dejar suficiente espacio para que un balón salga con el máximo giro. (2) Se traza una línea de giro 192 que conecta los centros de esos dos círculos 190. (3) Se traza una línea de separación lateral 194 perpendicular a la línea de giro 192, con los puntos medios de las dos líneas coincidentes. La longitud de la línea de separación lateral 194 es igual o mayor que el diámetro de los círculos 190 pero por lo demás es arbitraria. (4) Se traza un arco 196 tangente a cada círculo, con el centro del arco coincidente con la línea de separación lateral 194 y con el arco 196 coincidente con un punto extremo de la línea de separación lateral 194. De manera similar, se traza otro arco 196 tangente a cada círculo y coincidente con el otro punto extremo de la línea de separación lateral. Estos son los arcos superior e inferior. (5) Se traza un arco 198 a lo largo de cada círculo 190, con puntos extremos coincidentes con los arcos superior e inferior 196. Estos son los arcos laterales. Cabe señalar que, si la longitud de la línea de separación lateral 194 es igual al diámetro de los círculos de balón 190, los arcos superior e inferior son de radio infinito; es decir, líneas rectas. En la realización mostrada en la figura 20C, la longitud de la línea de giro 192 es de 10,16 cm (4 pulgadas), lo que permite hasta 5,08 cm (2 pulgadas) de desviación del balón en la salida en cualquier dirección, y la longitud de la línea de separación lateral 194 es de 10 pulgadas para que coincida con el diámetro del orificio de entrada de cubierta 105 por razones de aspecto. En una realización de la descripción, una tapa articulada cubre parte del orificio de salida de cubierta y puede abrirse hacia fuera pero no hacia dentro. Esta tapa permite así que un balón salga libremente por el orificio de salida de cubierta, pero no que entre por él. Esto evita dar una patada a un balón accidentalmente hacia el orificio de salida, dañando potencialmente el dispositivo, el balón o ambos, y potencialmente creando un peligro de seguridad. El balón puede empujar de manera pasiva la tapa para abrirla o puede abrirse eléctricamente cuando se lanza un balón.

Unidad de base

La base 54, mostrada con más detalle en la figura 20B, generalmente incluye una plataforma de absorción de energía 108, dos ruedas de base neumáticas fijas montadas en la parte trasera 110 y dos ruedas de base neumáticas montadas en la parte delantera y orientables 112. En una realización específica, la base 54 también incluye soporte para montar todo el tren de transmisión 52 o una parte sustancial del mismo en una posición horizontal sobre la base 54 durante el transporte y almacenamiento del dispositivo 50. En una realización específica, la base 54 también proporciona soporte para montar otros componentes del dispositivo 50 para su transporte y almacenamiento, incluyendo, entre otras, la unidad de potencia 56, la unidad de alimentación de balón 58 y la unidad de control electrónico 60. La plataforma de absorción de energía 108 absorbe toda la fuerza de retroceso o una parte sustancial de la misma generada por el tren de transmisión 52 al acelerar un balón para no hacer, cuando un balón es acelerado por el tren de transmisión 52, que las ruedas de base 110 y 112 se muevan o transmitan suficiente fuerza al suelo como para dañar el césped o la superficie artificial sobre la que descansan las ruedas de base 110 y 112 o los ensucien. La energía se absorbe flexionando la plataforma 108 y flexionando los neumáticos 110 y 112 de las ruedas de base, en respuesta a la fuerza de retroceso. En una realización alternativa, la energía también es absorbida por parachoques de absorción de energía en puntos de conexión entre el cojinete de plataforma giratoria 70 y la plataforma 108, entre la plataforma 108 y los ejes de las ruedas de base 110 y 112, o ambos. La plataforma de absorción de energía 108 también tiene una forma característica diseñada para crear una aspecto único, ornamental y atractivo para el dispositivo 50.

En una realización específica, todo el tren de transmisión 52 o una parte sustancial del mismo puede separarse de la unidad de base 54 y sujetarse en una posición horizontal sobre la unidad de base 52 para facilitar el transporte, por ejemplo, en el maletero de un coche.

Fuente de alimentación

La fuente de alimentación 56 proporciona aproximadamente 24 voltios de CC a los componentes alimentados del dispositivo 50. En una realización específica, la potencia la proporciona un grupo de baterías recargables que son compatibles con el funcionamiento del dispositivo 50 durante un mínimo de tres horas continuas sin recarga, tal como, por ejemplo, dos baterías de materia de vidrio absorbida de ciclo profundo (AGM), que incluyen baterías Lifeline modelo GPL-U1T, o dos baterías de iones de litio de ciclo profundo, tal como el modelo U1-12RT de Valence Technologies. En una realización específica basada en baterías de una fuente de alimentación 56, la fuente de alimentación 56 también incluye medios para controlar el estado de descarga de las baterías. De manera ideal la fuente de alimentación 56 también incluye medios para proporcionar datos de uso de potencia a un sistema de control electrónico 60. Más en concreto, todos los componentes continúan funcionando a pleno rendimiento con baterías cuya tensión de salida varía de 13,2 V completamente cargadas a 10 V parcialmente descargadas. En una realización alternativa, la fuente de alimentación 56 convierte potencia de corriente alterna doméstica de aproximadamente 110 V o 220 V en potencia de 24 V CC. En una realización alternativa, la fuente de alimentación 56 suministra tensión de CC más alta o baja y la consume el dispositivo 50, por ejemplo, 36 V o 12 V.

Unidad de alimentación de balón

La unidad de alimentación de balón 58 mostrada en detalle en las figuras 21A y 22 generalmente incluye una tolva de balones 114 y una rampa de balones 116. En una realización preferida, la unidad de alimentación de balón 58 también incluye un elevador de balones 118 y un recogedor de balones 120. La tolva de balones 114 puede almacenar hasta aproximadamente 12-16 balones de fútbol a la vez, lo que corresponde a un número típico de balones traídos por un entrenador para un entrenamiento de equipo, y la tolva de balones 114 puede plegarse fácilmente sobre su eje vertical para un transporte y un almacenamiento cómodos, y luego desplegarse para su funcionamiento. Los balones se disponen en la tolva de balones 114 de modo que la gravedad presente un balón cada vez en la rampa de balones 116. Una puerta activada eléctricamente evita que un balón se salga de la tolva de balones 114 y entre en la rampa de balones 116 hasta que se reciba una señal eléctrica de un sensor en la rampa de balones 88 que indique que no hay ningún balón en la entrada de la rampa de balones 88, o de manera más preferible, se reciba una señal de un sistema de control electrónico 60.

La tolva de balones 114 almacena los balones a una altura suficiente para permitir que el balón ruede por la rampa de balones 116 debido a la fuerza de la gravedad, aproximadamente a 60,96 - 91,44 cm (24-36 pulgadas) verticalmente desde el suelo. El elevador de balones utiliza un sensor de balón que detecta la presencia de un balón en la placa elevadora 126 y hace que un accionador de elevador 128 eleve el balón y lo deposite en la tolva de balones 114, luego vuelve al nivel del suelo. El recogedor de balones 120 puede tener varias realizaciones, todas las cuales hacen que los balones de fútbol rueden uno cada vez sobre la placa elevadora, devolviéndolos así a la tolva de balones 114.

Una realización de un recogedor de balones 120 se muestra en la figura 22, donde se ha colocado una rampa 130 en la base de una red de entrenamiento de fútbol, aunque se puede usar cualquier forma que haga que los balones rueden sobre la placa elevadora 126, incluidas realizaciones circulares.

La figura 21B muestra otra realización que incorpora una tolva de balones 115 apoyada en el suelo que tiene la ventaja de no volcarse cuando es golpeada por un balón de fútbol u otro objeto. Los balones se alimentan desde la tolva 115 hasta la abertura por un conducto flexible o tubo de alimentación 117 dimensionado y conformado para aceptar el balón de fútbol. De manera ideal, el conducto 117 tiene un diámetro de 25,4 cm (10 pulgadas).

Sistema de control electrónico

El sistema de control electrónico 60 se muestra generalmente en la figura 23. El sistema de control electrónico 60 generalmente comprende un microcontrolador 134, tal como el controlador integrado Coyote fabricado por Z-World, motores de posicionamiento 136, 138, 140 para el eje de guiñada, un eje de elevación y un eje de balanceo, programas de software, datos almacenados, una interfaz de usuario 142, uno o más sensores e interfaces eléctricas. En el siguiente análisis, “programa” puede referirse a un programa de software independiente o a una subrutina equivalente dentro de un programa más grande. La elección entre los dos no afecta al diseño general o la función del dispositivo 50.

Motores de posicionamiento

Los motores de posicionamiento 136, 138 y 140 normalmente son motores paso a paso usados para alimentar el accionador giratorio de guiñada 72, el accionador lineal de elevación 80 y el accionador giratorio de balanceo 86, respectivamente, bajo el control del microcontrolador 134 y sus programas de software. En una realización alternativa, cualquiera o todos los motores de posicionamiento 136, 138 y 140 pueden ser servomotores con codificadores. En la realización alternativa del accionador giratorio de balanceo que usa un émbolo de resorte 87 y un índice de balanceo 89 como se muestra en la figura 18B, el sistema de control electrónico también incluye un solenoide en lugar del émbolo de resorte 87, de modo que el índice de balanceo puede desbloquearse antes del movimiento del eje de balanceo. El solenoide es controlado por el microcontrolador 134 para coordinar el desbloqueo, el movimiento que usa el motor de posicionamiento de eje de balanceo y luego el rebloqueo del eje de balanceo.

Programa de trayectoria

Un programa de trayectoria almacenado en el microcontrolador 134 toma como entrada los ángulos deseados de guiñada, elevación y balanceo, y hace que los motores de posicionamiento 136, 138 y 140 se muevan a posiciones tales que se logre la trayectoria deseada. La trayectoria deseada puede introducirse desde un programa de entrenamiento almacenado o introducido por el usuario a través de la interfaz de usuario 142, tal como un teclado, una pantalla táctil y similares. De manera más preferida, para cada eje hay un interruptor de inicio (un ejemplo específico de un sensor) utilizado por el programa de trayectoria para calibrar la posición del tren de transmisión 52 en cada uno de los tres ejes polares al encender periódicamente el dispositivo 50 cuando el usuario lo solicita a través de la interfaz de usuario 142, o en cualquier condición de error que indique un posible error de posicionamiento. La posición de inicio se determina girando lentamente el eje en la dirección de inicio hasta que se activa un sensor de inicio o el interruptor de inicio, luego girando en la dirección contraria hasta que se desactiva el sensor de inicio.

Programa de velocidad

El programa de velocidad es una realización específica dentro del sistema de control electrónico 60 del concepto de una unidad de control de velocidad 96. En una realización básica, se toma como entrada las velocidades deseadas para cada una de las dos ruedas motrices 90. En una realización preferida, el programa de velocidad toma como entrada la velocidad de salida y el giro deseados que se van a impartir al balón, calcula la velocidad angular en revoluciones por minuto para cada rueda motriz 90 necesarias para implementar esa velocidad y giro. En cualquier caso, a través de una interfaz en serie para cada accionamiento de motor electrónico 94, el programa de velocidad dirige los accionamientos de motor electrónico 94 para alcanzar y luego mantener esas velocidades angulares de rueda en las ruedas motrices 90. Las entradas que especifican la velocidad y el giro deseados pueden provenir de un programa de entrenamiento almacenado o del usuario a través de la unidad de interfaz de usuario 142.

Programa de seguridad

El programa de seguridad toma como entrada lecturas de varios sensores y determina si el dispositivo 50 está en una condición de funcionamiento segura. De lo contrario, el programa de seguridad inicia un apagado motorizado de las ruedas 90. En una realización, los sensores de seguridad incluyen un interruptor de inclinación para detectar cuándo el montante principal 74 no está en orientación vertical; un conjunto de interruptor para detectar cuándo el tren de transmisión está bloqueado en su posición de funcionamiento en la unidad de base 54, en oposición a su posición de transporte; un sensor de interferencia, tal como un telémetro ultrasónico, que indica una obstrucción, posiblemente una persona, aproximadamente a 5 yardas del punto de salida del balón desde el dispositivo 50; un sensor de tensión para detectar cuándo la fuente de alimentación 56 está proporcionando tensión por debajo de los requisitos de funcionamiento del dispositivo 50; y uno o más sensores de temperatura para detectar cuándo los componentes sensibles a la temperatura están funcionando dentro de sus límites de diseño para temperaturas altas y bajas.

Programas de entrenamiento almacenados

Los programas de entrenamiento almacenados se analizarán ahora en detalle en combinación con las figuras 25 y 26. El microcontrolador 134 puede almacenar un número arbitrario de programas de entrenamiento almacenados hasta el límite de su capacidad de memoria. Cada programa de entrenamiento almacenado comprende un conjunto de lanzamientos 148 y una secuencia de instrucciones 150. Cada lanzamiento de balón que puede realizar el dispositivo 50 puede especificarse completamente mediante una combinación de cinco valores: una velocidad de balón, un giro de balón y una posición angular para cada uno de los ejes de guiñada, elevación y balanceo. Una combinación de un valor para cada una de estas cinco características se denomina especificación de lanzamiento de balón 152. En una realización, se pueden asignar nombres reconocibles por el usuario a las especificaciones de lanzamiento de balón 152, y esos nombres pueden usarse en lugar de identificadores numéricos para referirse a sus especificaciones de lanzamiento de balón correspondientes 152 dentro de las secuencias de instrucciones 150.

Un conjunto de lanzamiento 148 es un conjunto desordenado de especificaciones de lanzamiento de balón 152. Una secuencia de instrucciones 150 es una secuencia ordenada y numerada de instrucciones 154. Cada instrucción 154 es una especificación de lanzamiento de balón 152 elegida del conjunto de lanzamiento 148, que se interpreta como una solicitud para lanzar un balón de acuerdo con esa especificación, o un intervalo de tiempo que debe observarse antes de ejecutar la siguiente instrucción 154 en la secuencia 150. Un programa de asesor de entrenamiento almacenado ejecuta programas de entrenamiento almacenados. Cuando un programa de entrenamiento almacenado es ejecutado por un asesor de entrenamiento almacenado, cada instrucción 154 se ejecuta en el orden de su número en la secuencia de instrucciones 150, de menor a mayor, enviando instrucciones adecuadas a otros programas y componentes. De manera más preferida, el conjunto de instrucciones compatibles con el programa de asesor de entrenamiento almacenado incluye, además de las dos instrucciones mencionadas anteriormente, iteración, ejecución condicional y aleatoriedad.

En una realización, tal como se ilustra en la figura 26, la aleatoriedad se puede especificar en una o ambas de dos formas: (1) cada uno de los cinco valores en una especificación de lanzamiento de balón 152 se reemplaza por dos valores, uno mínimo y uno máximo, lo que permite al asesor de entrenamiento almacenado elegir aleatoriamente dentro de los rangos especificados y (2) una instrucción puede ser cualquier subconjunto del conjunto de lanzamientos completo 148 (en lugar de un solo componente del conjunto de lanzamiento 148), lo que permite al asesor de entrenamiento almacenado elegir aleatoriamente cualquier especificación de lanzamiento de balón 152 de ese subconjunto.

Programa de interfaz de usuario y unidad de interfaz de usuario

El programa de interfaz de usuario interactúa con una unidad de interfaz de usuario 142, tomando una entrada de la unidad de interfaz de usuario 142 y proporcionando una salida a la unidad de interfaz de usuario 142. En una realización específica, el programa de interfaz de usuario proporciona una o más páginas web a la unidad de interfaz de usuario 142 para su ejecución dentro de un navegador de Internet estándar tal como Microsoft Internet Explorer sin necesidad de personalizar un software para la unidad de interfaz de usuario 142. En una realización específica, la unidad de interfaz de usuario 142 es un ordenador portátil, tal como un PC de bolsillo o una agenda electrónica. En una realización específica, la comunicación entre el microcontrolador 134 y la unidad de interfaz de usuario 142 usa el protocolo TCP/IP y la norma de comunicación inalámbrica IEEE 802.11 (a, b, o g), lo que permite que los ordenadores portátiles disponibles en el mercado que admitan la norma inalámbrica seleccionada y un navegador de Internet se utilicen como unidad de interfaz de usuario 142 sin programación personalizada de la unidad de interfaz de usuario 142. En una realización alternativa, se puede utilizar un protocolo de comunicación inalámbrica diferente en lugar de 802.11, tal como Bluetooth o ZigBee. En una realización, la fuente de alimentación 56 proporciona energía a una estación de acoplamiento para recargar las baterías de la unidad de interfaz de usuario 142.

El programa de interfaz de usuario y la unidad de interfaz de usuario 142 proporcionan al usuario los medios para (1) controlar directamente las cinco variables que determinan la trayectoria: velocidad, giro, guiñada, elevación y balanceo; (2) lanzar un balón; (3) elegir un programa de entrenamiento almacenado de entre los del microcontrolador 134 e iniciar, detener o suspender la ejecución de ese programa de entrenamiento almacenado; y (4) crear, editar, almacenar y eliminar programas de entrenamiento almacenados. En una realización específica, el programa de interfaz de usuario y la unidad de interfaz de usuario 142 también permiten el establecimiento protegido por contraseña de una velocidad máxima de balón. Ejemplos del uso de esta función incluyen, entre otros, un progenitor de un jugador joven que limita las velocidades a las que se pueden lanzar balones al jugador o una instalación de fútbol que limita las velocidades a las que se pueden lanzar balones a los usuarios del dispositivo 50 en sus instalaciones. Más en concreto, los programas de entrenamiento almacenados pueden transferirse en cualquier dirección entre la unidad de interfaz de usuario 142 y un sitio web de Internet diseñado para este propósito, y en cualquier dirección entre la unidad de interfaz de usuario 142 y el microcontrolador 134.

Objetivos

Los objetivos se analizan en detalle en combinación con la figura 24. Un objetivo es cualquier cosa que el usuario intente golpear con el balón después de que el dispositivo 50 lance el balón, ya sea que el intento se realice con el primer contacto con el balón o con un contacto posterior con el balón.

En una realización, un objetivo incorpora un recogedor de balones 120, o está diseñado de manera que los balones que golpean el objetivo serán generalmente recogidos por un recogedor de balones 120. En cualquier caso, el balón se devuelve automáticamente a la tolva de balones 114 del dispositivo 50.

Una zona objetivo 144 es una parte de un objetivo distinta del resto del objetivo. Cada zona objetivo puede ser, por ejemplo, un componente, una superficie o una parte visualmente distinta del objetivo. El objetivo de un jugador al golpear el balón es golpear alguna zona objetivo. Un objetivo puede contener una o más zonas objetivo.

En una realización, el dispositivo 50 se usa junto con uno o más objetivos.

Una zona objetivo puede contener un sensor de objetivo para detectar cuándo el balón golpea la zona objetivo y un indicador de golpe de objetivo 146 para indicar al usuario que la zona objetivo ha sido golpeada por el balón. A modo de ejemplo, un mecanismo de retroalimentación puede generar luz o sonido.

En una realización, un sensor de objetivo puede detectar la fuerza con la que el balón golpea la zona objetivo e incorporar esa información en la retroalimentación proporcionada al usuario, tal como en forma de una indicación de velocidad. Un sensor que detecta solo si se ha hecho contacto es binario; un sensor que detecta la fuerza de contacto es de detección de fuerza.

De manera ideal, una zona objetivo incorpora un indicador de objetivo 146 que identifica una zona objetivo de entre muchas como el objetivo para el jugador. A modo de ejemplo, un indicador de objetivo puede ser una luz o un sonido. Típicamente, un indicador de golpe de objetivo 146 se duplicará como indicador de objetivo. El indicador de objetivo 146 puede ser controlado por un sistema de control electrónico 60.

Además, el sensor de objetivo puede proporcionar su retroalimentación en forma de una señal eléctrica que puede ser utilizada por un dispositivo 50 equipado con un sistema de control electrónico 60.

Un objetivo inteligente es un objetivo en cada una de cuyas zonas tiene un sensor de objetivo, ya sea binario o de detección de fuerza, capaz de proporcionar su retroalimentación como una señal eléctrica adecuada para ser utilizada por un sistema de control electrónico 60. En una realización de un objetivo inteligente, cada zona también incorpora un indicador de objetivo que puede ser controlado por un sistema de control electrónico 60.

En un dispositivo 50 con un sistema de control electrónico 60 y uno o más objetivos inteligentes, el sistema de control electrónico 60 puede registrar y posteriormente poner a disposición del jugador o de un evaluador o entrenador humano la siguiente información para cada balón lanzado por el dispositivo 50: (1) la zona objetivo, si la hay, golpeada por el balón; (2) si la zona objetivo está equipada con un sensor de fuerza, la fuerza con la que el balón golpea la zona objetivo, que se puede utilizar para determinar la velocidad del balón; y (3) el tiempo entre el lanzamiento del balón y el momento del contacto del balón con la zona objetivo. En otra realización, el sistema de control electrónico 60 puede asignar una puntuación correspondiente a la retroalimentación de los sensores de objetivo y los intervalos de tiempo registrados, y luego proporcionar esa puntuación al jugador o a un evaluador o entrenador humano.

En otra realización de un sistema de control electrónico 60 usado en combinación con uno o más objetivos inteligentes, los programas de entrenamiento almacenados pueden incorporar la posibilidad de activar para cada lanzamiento de balón uno o más indicadores de objetivo para indicar al jugador qué zona o zonas objetivo deben ser golpeadas por el balón. Si se activa más de un indicador de objetivo, el jugador puede elegir entre ellos.

Método de uso: evaluación y entrenamiento

El dispositivo 50 que incluye un sistema de control electrónico 60 permite un método de entrenamiento que no es práctico sin tal dispositivo. El método tiene las características de objetividad y validez internas y externas. El método de entrenamiento generalmente incluye una matriz de destrezas, un método de evaluación, un método de selección de plan de entrenamiento y un método para implementar el plan de entrenamiento seleccionado.

Terminología básica

El método se analizará con más detalle en combinación con las figuras 27, 28 y 29.

El método de entrenamiento descrito comienza con dos tipos de variables: variables de lanzamiento 156 y variables de jugador 158. Las variables de lanzamiento 156 describen la trayectoria y el modo en que se lanza el balón a un jugador que está siendo evaluado o entrenado. Las variables de jugador 158 describen la acción o acciones realizadas por el jugador en respuesta al lanzamiento.

En una realización específica del deporte del fútbol, las variables de lanzamiento 156 generalmente comprenden los cinco componentes de trayectoria de balón: (1) velocidad de balón, (2) giro de balón, (3) ángulo de guiñada, (5) ángulo de elevación y (5) ángulo de balanceo (o giro). En una realización del método, los intervalos de tiempo y el lanzamiento semialeatorio dentro de límites definidos proporcionan variables de lanzamiento adicionales 156.

En una realización específica del deporte del fútbol, las variables de jugador 158 generalmente describen la posición de inicio y el movimiento del jugador en relación con el punto de lanzamiento del balón, la superficie o superficies corporales utilizadas para ponerse en contacto con el balón y la acción o acciones realizadas por el jugador con el balón, incluida una dirección o ubicación a la que el jugador va a dirigir el balón. Las variables de jugador 158 pueden describir una sola acción llevada a cabo con un solo toque (contacto) con el balón, o una serie de acciones llevadas a cabo mediante una serie de toques en el balón.

Un dominio de entrenamiento 160 es un conjunto de variables de lanzamiento junto con un conjunto de variables de jugador. Esto se puede visualizar como un formulario tabular con una columna vacía para cada variable de lanzamiento 156 y una columna vacía para cada variable de jugador 158 en el dominio de entrenamiento 160. Los nombres de las variables actúan como encabezados de columna.

Una destreza de entrenamiento 162 es un valor para cada variable de un dominio de entrenamiento dado. Como concepto, una destreza de entrenamiento 162 es una fila que comprende un valor en cada columna, dentro de la tabla representada por el dominio de entrenamiento 160.

Un conjunto de destrezas de entrenamiento 164 es un conjunto de destrezas de entrenamiento 162, ya sea de uno o varios dominios de entrenamiento 160. En el caso más simple, un conjunto de destrezas de entrenamiento consiste en un conjunto de destrezas de entrenamiento 162, todas del mismo dominio de entrenamiento 160. Como se muestra en la figura 27, esto se puede visualizar como una tabla cuyos encabezados de columna representan las variables del dominio de entrenamiento 160 y cuyas filas representan conjuntamente el conjunto de destrezas de entrenamiento. Sin embargo, un conjunto de destrezas de entrenamiento no está limitado a que todas sus filas deriven de un solo dominio de entrenamiento 160. Puede contener filas (destrezas de entrenamiento 162) de varias tablas (dominios de entrenamiento 160), cada una de las cuales tiene un conjunto distinto de encabezados de columna (variables). Esto se ilustra en la figura 28, que muestra un conjunto de destrezas de entrenamiento que comprende destrezas que requieren enviar el balón con el primer toque, junto con destrezas que requieren controlar el balón con el pecho en el primer toque, seguido del envío del balón con el segundo toque. La columna adicional en la tabla de 2 toques especifica la superficie corporal que se ha de utilizar con el primer toque.

Como se muestra en la figura 29, dentro de un conjunto de destrezas de entrenamiento, a cada destreza de entrenamiento 162 se le asigna un nivel de entrenamiento 166, y todas las destrezas de entrenamiento 162 en un nivel de entrenamiento dado se consideran comparables en la destreza del jugador necesaria para llevar a cabo las destrezas de entrenamiento 162. Cada nivel de entrenamiento se identifica por su categoría o dificultad en relación con otros niveles; el nivel de entrenamiento que contiene las destrezas más simples tiene la categoría más baja, hasta el nivel de entrenamiento que contiene las destrezas más avanzadas y tiene, por tanto, la categoría más alta.

Un conjunto de niveles de entrenamiento clasificados de esta manera es un plan de entrenamiento. Un plan de entrenamiento es la estructura básica utilizada tanto para la evaluación como para el entrenamiento de jugadores. El objetivo de la evaluación es evaluar qué categoría, o nivel de entrenamiento, corresponde a la destreza real de un jugador, y el objetivo del entrenamiento es hacer avanzar la destreza del jugador a la que corresponde al siguiente nivel de entrenamiento superior.

Una categoría interna de un jugador es el nivel de entrenamiento más bajo para el cual el jugador tiene dominio de todas las destrezas de entrenamiento incorporadas a ese nivel de entrenamiento. Una categoría interna es específica de un plan de entrenamiento.

Una categoría externa de un jugador es una medida del nivel de habilidad del jugador en el juego real. A modo de ejemplo, un conjunto de jugadores puede clasificarse de acuerdo con el nivel de la liga en la que están inscritos: los jugadores de la división 1 están en la categoría superior, los jugadores de la división 2 en la siguiente categoría, y así sucesivamente hasta los jugadores que participan en ligas recreativas que se encuentran en la categoría más baja. Se puede acceder fácilmente a métodos alternativos para clasificar a los jugadores, por ejemplo, la evaluación de un panel de entrenadores expertos basada en la observación de los jugadores individuales.

Se dice que un plan de entrenamiento es externamente válido si existe una estrecha correlación entre las categorías internas de los jugadores (que se refieren a ese plan de entrenamiento) y sus categorías externas, evaluadas en un gran número de jugadores.

Una buena analogía para planes de entrenamiento y sus niveles de entrenamiento son las calificaciones en un plan escolar; cuanto más alta sea la calificación, más avanzados serán los temas y las destrezas evaluadas mediante pruebas, más avanzado el material enseñado y más competente se vuelve el estudiante para resolver problemas del mundo real utilizando ese material.

Ejemplos de variables y valores de variables

Un conjunto de variables de jugador para describir a un jugador que pasa el balón a un hipotético compañero de equipo con el primer toque de balón podría estar compuesto por (1) una posición de inicio para el jugador en relación con el punto de lanzamiento del balón y la dirección de lanzamiento (ángulo y distancia); (2) la posición a la que se mueve el jugador y en la que el jugador toca el balón por primera vez después del lanzamiento (ángulo y distancia); (3) un intervalo de tiempo en el que moverse desde el punto de inicio hasta el punto del primer toque, con la velocidad de movimiento implícita en la distancia entre los puntos de inicio y final, dividido entre el intervalo de tiempo; (4) la superficie del cuerpo utilizada para hacer contacto con el balón, por ejemplo, el empeine del pie derecho; y (5) la ubicación a la que se dirigirá el balón con el primer toque, la ubicación del hipotético compañero de equipo. Ejemplos más complejos pueden involucrar superficies corporales, acciones y movimientos del jugador durante dos o más toques sucesivos del balón.

Para un jugador de campo (un jugador que no sea el portero y, por tanto, no se le permita el uso de las manos y los brazos), una variable de superficie corporal puede asumir potencialmente cualquiera de los siguientes 21 valores, no obstante codificados: (1-12) cualquiera de las seis superficies principales de cada pie; (13-14) el muslo de cada pierna; (15) el pecho; (16-17) cualquier hombro; (18-21) cualquiera de las cuatro superficies principales de juego de la cabeza: frente, parte superior, parte superior izquierda y parte superior derecha. Para un portero, una variable de superficie corporal puede asumir todos los valores de superficie corporal del jugador de campo más (22-24) una o ambas manos abiertas; (25-27) uno o ambos puños; y (28-29) cualquier espinilla.

Para un jugador de campo, una variable de acción puede asumir potencialmente cualquiera de los siguientes valores, no obstante codificados, que representan una sola acción sobre el balón con un solo toque: (1) controlar el balón para un toque posterior por el mismo jugador; (2) pasar el balón a un compañero de equipo (real o hipotético); (3) lanzar el balón (dirigirlo hacia la portería en un intento de anotar); o (4) despejar el balón de los oponentes que están en posición de lanzar a portería o establecer una oportunidad de gol. Para un portero, una variable de acción puede asumir potencialmente cualquiera de los valores de jugador de campo, más (5) coger (atrapar) el balón con las manos; (6) parar el balón hacia arriba o hacia abajo para cogerlo en dos toques; (7) parar el balón con las manos sobre la parte superior de la portería o a un costado de la portería; o (8) parar el balón con las manos lejos de los oponentes que están en posición de lanzar a gol o preparar una oportunidad de gol.

Descripción general del método

El presente método generalmente comprende (1) un método para elaborar planes de entrenamiento válidos externamente para un deporte de pelota tal como el fútbol; (2) un método para aplicar el plan de entrenamiento a la evaluación de la destreza de un jugador y sus necesidades de entrenamiento individualizadas; (3) un método para diseñar o seleccionar un programa de entrenamiento individualizado basado en esa evaluación; y (4) un método para implementar el programa de entrenamiento seleccionado. En comparación con los métodos convencionales de entrenamiento, el método descrito aquí es válido externamente, válido internamente, fiable y altamente adaptable.

El dispositivo 50, concretamente en realizaciones que incluyen semialeatoriedad, objetivos inteligentes y recogedores de balones, está diseñado específicamente para ser óptimo para la implementación del método. Sin embargo, el método puede implementarse usando un dispositivo de lanzamiento de balones diferente con un subconjunto de las capacidades del dispositivo 50. Un dispositivo que puede ser compatible con el método debe tener, como mínimo, (1) la capacidad de lanzar con precisión y repetidamente una variedad de trayectorias de balón, (2) la capacidad de almacenar una pluralidad de balones y la capacidad de alimentar automáticamente esos balones al dispositivo para su lanzamiento, y (3) la capacidad de programación que permite almacenar programas de entrenamiento o su equivalente. Este es un subconjunto de las capacidades del presente dispositivo 50. Un dispositivo para lanzar balones, que no sea el dispositivo 50, con al menos estas capacidades se denominará en lo sucesivo “dispositivo con capacidad comparable”.

El método funcionaría con un dispositivo que, por ejemplo, use una alimentación de CA de 120 V, no sea portátil y tenga una disposición de cardán diferente. Los requisitos son que el dispositivo (1) produzca un rango de vectores y velocidades de lanzamiento de balón (aunque no necesariamente un rango tan amplio como produce este dispositivo), (2) tenga el equivalente a la capacidad del programa de entrenamiento almacenado de este dispositivo, (3) tenga una tolva de balones y alimentación de balón automáticas. Realizaciones preferidas incluirían además (4) el rango de trayectorias y giros que puede realizar este dispositivo, (5) capacidad para trabajar con redes objetivo para registrar automáticamente la puntuación y (6) en una realización preferida, trabajar con un sistema de retorno de balones para devolver automáticamente balones a la tolva. Aunque varias realizaciones cumplen esos requisitos, también tienen características adicionales que no son requisitos estrictos para ser compatibles con el método: portabilidad, energía de la batería, la disposición de cardán particular y su rango de movimiento completo, y absorción de energía para que no tenga que anclarse. Por ejemplo, una unidad fija de 500 lb anclada al hormigón en una instalación interior, capaz de lanzar solo a velocidades más bajas, con menos giro y en un rango más estrecho de vectores de salida, aún podría ser compatible con el método de la presente descripción si tuviera las características enumeradas anteriormente.

La validez externa del método de entrenamiento significa que las evaluaciones se correlacionan con la destreza del juego real antes del entrenamiento con el método, y que el entrenamiento con el método da como resultado una mayor destreza real con el juego. Una condición necesaria para demostrar que un método de entrenamiento es válido externamente es que se utilice un tamaño de muestra estadísticamente válido para recopilar datos normativos como parte de la creación del método. También es necesario tener resultados cuantificables y repetibles para que las pruebas realizadas con un jugador sean fiables y puedan correlacionarse de manera válida con pruebas realizadas con otro jugador. Esto, a su vez, requiere un lanzamiento del balón altamente eficiente, preciso y repetible, requisitos que solo, dentro de lo razonable, pueden satisfacerse mediante el uso de un dispositivo 50 o un dispositivo para lanzar balones con capacidad comparable.

La validez interna de evaluación y entrenamiento implica varios tipos de coherencia. Dos jugadores de destreza comparable que se sometan a una evaluación deben recibir evaluaciones similares. Un jugador evaluado dos veces, sin entrenamiento adicional entre medias, debe recibir una evaluación similar en cada caso; las diferencias suelen deberse al efecto de entrenamiento de la prueba en sí y no a inexactitudes inherentes al método de evaluación. Dos evaluadores deben llegar a la misma valoración de un jugador determinado. Estas condiciones requieren un nivel de coherencia en la configuración y el lanzamiento del balón que solo puede proporcionar un dispositivo 50 o un dispositivo de lanzamiento de balones con capacidad comparable.

La capacidad de adaptación se logra, en la mayor medida posible, reemplazando el juicio individual de la capacidad de un jugador por métodos cuantificables, válidos y repetibles. Por tanto, el método puede transferirse fácilmente, mediante el entrenamiento de evaluadores y entrenadores y mediante el uso de equipos similares, a un número arbitrario de evaluadores y entrenadores. Adaptar el uso del método no depende, en particular, de la disponibilidad o falta de jugadores humanos hábiles para lanzar el balón.

Por todas estas razones, la validez externa, la validez interna y la capacidad de adaptación, el método descrito depende del uso de un dispositivo 50 o de un dispositivo con capacidad comparable.

Creación de plan de entrenamiento

La creación de un plan de entrenamiento externamente válido generalmente se desarrolla de la siguiente manera:

1. Seleccionar un conjunto propuesto de destrezas de entrenamiento 164 basado en principios generalmente aceptados de entrenadores expertos en cuanto a destrezas requeridas para un juego competente, codificado en la forma descrita para variables, conjuntos de destrezas de entrenamiento y planes de entrenamiento.

2. Seleccionar una muestra suficientemente grande de jugadores de categorías externas conocidas.

3. Recopilar datos normativos. Probar en los jugadores, con el dispositivo 50 o un dispositivo de capacidad comparable, las diferentes destrezas de entrenamiento 162 del conjunto de destrezas de entrenamiento y registrar su éxito o fracaso con cada destreza.

4. Durante la prueba, correlacionar el éxito o el fracaso de cada jugador y cada destreza de entrenamiento 162 con la categoría externa conocida de jugadores que están siendo probados. Eliminar del plan de entrenamiento cualquier destreza de entrenamiento 162 que no se correlacione o sólo se correlacione escasamente con la categoría externa.

5. Utilizar esas correlaciones para agrupar las destrezas de entrenamiento restantes 162 en niveles de entrenamiento, creando así un plan de entrenamiento.

6. Para cada nivel de destreza, identificar un subconjunto de destrezas de entrenamiento que sean las que más se correlacionan con ese nivel. Estas son las destrezas de entrenamiento de marcadores, o simplemente, marcadores, para el nivel de entrenamiento.

7. Confirmar el modelo evaluando una muestra separada de jugadores de categoría externa conocida de acuerdo con el plan de entrenamiento, después correlacionar la categoría interna evaluada con rangos externos conocidos de los jugadores.

Evaluación

La evaluación se desarrolla en dos fases. En la fase 1, al jugador que se evalúa se le pone a prueba con las destrezas de entrenamiento de marcadores para converger rápidamente en un presunto nivel de entrenamiento basado únicamente en marcadores. En la fase 2, se prueban todas las destrezas de entrenamiento de ese nivel de entrenamiento. Si se observa alguna deficiencia, esta fase se repite para el siguiente nivel de entrenamiento inferior. Si no se observan deficiencias, esta fase se repite para el siguiente nivel de entrenamiento superior. Este proceso se repite hasta que se alcanza un nivel de entrenamiento en el que el jugador que se está evaluando puede completar con éxito todas las destrezas de entrenamiento, pero más allá de las cuales el jugador no tiene éxito en algunas o todas las destrezas de entrenamiento del siguiente nivel de entrenamiento superior.

Programa de entrenamiento individualizado

Desde la etapa de evaluación, el conjunto de destrezas de entrenamiento del siguiente nivel de entrenamiento superior que el jugador no completa con éxito es el conjunto de entrenamiento curricular. Un programa de entrenamiento individualizado deriva directamente del conjunto de entrenamiento curricular. En concreto, las destrezas de entrenamiento que se deben enseñar, practicar y dominar son las del conjunto de destrezas curricular. Como concepto, lo que se debe enseñar son aquellas destrezas de entrenamiento que liberan al jugador de ser evaluado ya que pertenecen al siguiente nivel de entrenamiento. De esta manera, un jugador asciende sistemáticamente una categoría cada vez desde la categoría interna evaluada inicialmente.

En una realización específica con un dispositivo 50 y un sistema de control electrónico 60, se seleccionan, modifican o crean uno o más programas de entrenamiento almacenados para que el jugador que está siendo entrenado encapsule y repita el conjunto de entrenamiento curricular de ese jugador.

Implementación de entrenamiento

La implementación consiste tanto en la instrucción como en la repetición de las destrezas del conjunto de entrenamiento curricular, así como en el refuerzo a través de la práctica de destrezas ya dominadas, utilizando el dispositivo 50 o un dispositivo con capacidad comparable, instrucción técnica de un entrenador y, más concretamente, materiales de entrenamiento audiovisuales. A medida que se dominan nuevas destrezas, se eliminan del conjunto de entrenamiento curricular hasta que ese conjunto está vacío. En ese momento, se realiza una nueva evaluación para confirmar la nueva categoría interna del jugador que está un nivel por encima, luego el conjunto de entrenamiento curricular se traslada a las deficiencias de destrezas de la categoría que está un nivel por encima de la nueva categoría del jugador, y el proceso se repite.

En una realización específica con un dispositivo 50 y un sistema de control electrónico 60, se utilizan uno o más programas de entrenamiento almacenados para automatizar el entrenamiento en el conjunto de entrenamiento curricular y reforzar las destrezas de entrenamiento ya dominadas.

Método ampliado: secuencias de lanzamiento de balón como destrezas

En una versión ampliada del método, una destreza de entrenamiento programada es cualquier secuencia de destrezas de entrenamiento de las cuales los componentes de lanzamiento de balones pueden representarse como un programa de entrenamiento almacenado. Las destrezas de entrenamiento programadas (secuencias) pueden sustituirse siempre que se use una destreza de entrenamiento 162 (destreza única) en el método descrito, incluida la correlación de destrezas de entrenamiento programadas con categorías externas conocidas de jugadores. La versión básica descrita anteriormente se basa en lanzamientos únicos del balón; esta versión ampliada permite la inclusión en la evaluación y el entrenamiento de la habilidad de un jugador para pasar rápidamente de un lanzamiento de balón al siguiente. A modo de ejemplo, se puede probar la habilidad de un jugador para recibir un balón con el pie derecho y dirigirlo en el primer toque a un objetivo, luego en un intervalo de tiempo definido moverse a una posición diferente y recibir un balón con el pie izquierdo y dirigirlo en el primer toque hacia un área objetivo diferente. La posibilidad de que una destreza siga a otra es parte de lo que define la habilidad del jugador, en lugar de evaluar o entrenar cada destreza por separado.

Método ampliado: uso de “objetivos inteligentes”

En una versión específica del método descrito, se usa un dispositivo 50 equipado con un sistema de control electrónico 60 en combinación con uno o más objetivos inteligentes para registrar automáticamente la puntuación de los jugadores que están siendo evaluados o entrenados.

Sistema de entretenimiento

Los juegos de ordenador son extremadamente populares, especialmente entre las edades típicamente asociadas al entrenamiento y la competición del fútbol juvenil. Tales juegos suelen comprender una secuencia de niveles de dificultad creciente, un objetivo que debe cumplirse en cada nivel para pasar al siguiente nivel y un registro de puntuación automático. Los usuarios compiten contra el programa de juego, pero también compiten entre sí en función de la puntuación y el nivel alcanzado.

Con una versión adecuada, un dispositivo 50 autoriza un método innovador de entrenamiento de fútbol análogo a los videojuegos o los juegos de ordenador. Para el dispositivo 50, la realización específica comprende lo siguiente: (1) un dispositivo 50, (2) un sistema de control electrónico 60, (3) una unidad de alimentación de balón 56, (4) uno o más objetivos inteligentes, y (5) uno o más programas de juego almacenados. Un programa de juego almacenado es una forma especializada de programa de entrenamiento almacenado, directamente análogo a los juegos de ordenador: niveles de dificultad, objetivos para cada nivel y puntuación automática.

Los programas de juego almacenados se implementan usando una ampliación del conjunto de instrucciones compatibles con programas de entrenamiento almacenados. En concreto, en un programa de juego almacenado, (1) cada instrucción puede tener asociada una puntuación que debe obtener el jugador que complete la instrucción con éxito al golpear una de las zonas objetivo de la instrucción con la velocidad de balón requerida y dentro de un margen de tiempo permitido; (2) los programas de juego almacenados pueden organizarse en una secuencia ordenada de subprogramas de nivel, definiendo cada subprograma un nivel de juego; (3) cada subprograma de nivel tiene asociadas condiciones en las cuales el juego termina con fallo, por ejemplo, un número máximo de tiros fallidos por parte del jugador; y (4) cada subprograma de nivel tiene asociadas condiciones en las cuales el nivel termina con éxito, por ejemplo, una puntuación acumulativa alcanzada en ese nivel o el requisito de que el usuario complete con éxito todas las instrucciones de lanzamiento del balón. Una realización típica también incluirá un medio para mostrar puntuaciones y niveles al jugador durante el juego, y el medio para realizar un seguimiento de la puntuación más alta conseguida por todos los usuarios del juego.

Esta realización y método preferidos aumentan el atractivo del entrenamiento de destrezas para jugadores, proporcionando entretenimiento, formas innovadoras de competición y entrenamiento.

Las figuras 30-36 son una vista isométrica, una vista lateral izquierda, una vista lateral derecha, una vista en planta inferior, una vista en alzado frontal, una vista en planta superior y una vista en alzado posterior, respectivamente, de una realización de diseño de una cubierta que muestra nervios en los bordes donde la parte superior y la parte inferior se encuentran en el lateral. En una realización, el radio del borde está en el intervalo de 0,64 cm - 1,91 cm (0,25 a 0,75 pulgadas) y preferiblemente es de 1,27 cm (0,5 pulgadas).

El corte en la parte inferior puede ser un inserto que se asienta en la parte superior y se fija al eje de rueda. Tal como se muestra, es solo un corte de la forma del eje de rueda. En otra variante, la superficie inferior se forma sin el corte y la parte superior del eje de rueda se asienta en la cubierta 1,27 cm (0,5 pulgadas), con su huella marcada hacia dentro en la cubierta.

La cubierta se puede fabricar en dos piezas para permitir que las ruedas se instalen y retiren y para permitir, potencialmente, que la superficie superior sea marcada o decorada de forma diferente entre una unidad y otra sin afectar al resto de la cubierta. Una pieza será la superficie superior, la segunda pieza serán los lados y la parte inferior. Pero esto no afectará al aspecto de la pieza, solo a su estructura.

La armadura de la rampa de balones y la cubierta pueden integrarse en un solo componente. Esto no afectará ni al aspecto externo de una unidad montada ni a la geometría de la rampa de balones que no sea la extensión que se atornilla al eje de rueda.

Las figuras 37-42 son una vista isométrica, una vista en planta superior, una vista en planta inferior, una vista lateral izquierda, una vista en alzado frontal (siendo la vista en alzado posterior sustancialmente una imagen especular de la misma) y una vista lateral derecha, respectivamente, de una realización de diseño de una plataforma formada de acuerdo con la presente descripción.

Claims (3)

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo para lanzar un balón de fútbol a un usuario, que comprende:

un acelerador configurado para acelerar y enviar el balón con características de movimiento seleccionables; una unidad de alimentación de balón (58); y

un sistema de control electrónico (60) configurado para almacenar y ejecutar un programa de entrenamiento que incluye una secuencia de destrezas de entrenamiento (162) que tienen variables de lanzamiento (156) y variables de jugador (158), incluyendo cada destreza de entrenamiento (162):

un valor para cada variable de lanzamiento (156), incluyendo las variables de lanzamiento (156) la trayectoria del balón, y

un valor para cada variable de jugador (158), incluyendo las variables de jugador (158):

(i) una posición de inicio para el usuario con respecto a un punto de lanzamiento del balón y una dirección de lanzamiento;

(ii) una posición hacia la que se mueve el usuario y en la que el usuario toca por primera vez el balón después del lanzamiento;

(iii) un intervalo de tiempo para pasar de la posición de inicio a la posición de primer toque, infiriéndose la velocidad de movimiento a partir de una distancia entre la posición de inicio y la posición de fin dividida entre el intervalo de tiempo;

(iv) una superficie corporal del usuario utilizada para entrar en contacto con el balón; y (v) un lugar al que se debe dirigir el balón con el primer toque.

2. Sistema según la reivindicación 1, en el que el sistema de control electrónico (60) incluye un microcontrolador (134), motores de posicionamiento (136, 138, 140), programas de software, datos almacenados, una interfaz de usuario (142), uno o más sensores e interfaces eléctricas, y en el que la secuencia de destrezas de entrenamiento (162) comprende destrezas que incluyen la necesidad de enviar el balón con un primer toque, junto con destrezas que requieren controlar el balón con el pecho en el primer toque, seguido del envío del balón con un segundo toque.

3. Sistema según la reivindicación 1, en el que el programa de entrenamiento incluye una secuencia de niveles de dificultad creciente, comprendiendo cada nivel tareas que deben completarse utilizando destrezas con el balón, comprendiendo cada nivel alcanzar un objetivo para pasar al siguiente nivel de la secuencia de niveles, y en el que el programa de entrenamiento está configurado para proporcionar una función de puntuación automática que está configurada para permitir la evaluación y el entrenamiento del usuario, y la competición entre el usuario y el dispositivo y contra a otros jugadores.