ITTV20060001A1 - Misuratore di velocita' e distanza per podisti e marciatori. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE DI INVENZIONE INDUSTRIALE

Avente per titolo: Misuratore di velocità e di distanza per podisti e marciatori

La conoscenza della velocità e della distanza percorsa da un podista, o da un marciatore, è un dato molto importante per la programmazione dell’ allenamento e per il controllo delle prestazioni conseguite. Normalmente questi dati si ricavano dalla conoscenza della lunghezza della distanza percorsa e del tempo impiegato. Questo è possibile solo in un percorso di lunghezza nota (es. una pista di atletica) e, comunque, dopo un calcolo che mette in relazione il tempo impiegato a percorrere una certa distanza con la distanza stessa. In caso di percorsi liberi questi calcoli divengono più difficili, a meno di poter disporre con una certa precisione di riferimenti sulla distanza percorsa.

Per certi tipi di gare di corsa o di marcia, è fondamentale, per ottimizzare la prestazione, poter tenere una velocità costante che renda minimo il tempo per percorrere la distanza senza determinare in anticipo l’esaurimento delle forze. La velocità ottimale và valutata entro ambiti molto ristretti e dipende dal tipo di gara, dal tipo di atleta e dallo stato di forma.

Allo stato della tecnica, velocità e distanza possono essere desunti con l’uso di un contapassi o di un posizionatole satellitare (GPS). Il primo, conta il numero di passi effettuati dall’atleta, ma essendo il passo di lunghezza variabile, risulta di una certa difficoltà determinare esattamente la distanza percorsa. Per questo motivo non viene praticamente mai usato se non da escursionisti che vogliono conoscere, con larga approssimazione, il percorso effettuato.

Il GPS determina la posizione del ricevitore mediante triangolazione con segnali provenienti da satelliti in orbita terrestre. Tale apparecchio, nell’applicazione per podisti, consiste in un ricevitore GPS portato sul corpo (es. sul braccio) e da un lettore a forma di orologio, al polso, che consenta la lettura della velocità e della distanza percorsa. Questo apparato presenta alcuni inconvenienti: un ingombro e un peso non trascurabili, fastidiosi su percorsi lunghi, una attendibilità relativa dovuta alla precisione del localizzatore e, per ultimo, un costo elevato per la sofisticata tecnologia degli strumenti impiegati.

Il trovato consiste in sensori collocati alle caviglie o ai piedi del corridore. La misura del tempo impiegato da un impulso di ultrasuoni, lanciato da un sensore e ricevuto dall’altro, consente di quantificare la lunghezza di ogni passo.

La somma della lunghezza di un certo numero di passi, rapportata al tempo impiegato, determina la velocità media di avanzamento. I dati, elaborati da un microprocessore, sono evidenziati da un visore portato al polso ed espressi in termini di velocità e distanza percorsa. Queste informazioni sono disponibili in continuo indipendentemente dalla lunghezza del passo e dalle variazioni di velocità.

Il trovato verrà di seguito descritto facendo riferimento ad un esempio schematico di realizzazione illustrato nella tavola grafica:

Fig. 1- mostra lo schema di principio dell’apparato A, applicato alla caviglia o al piede (sulla scarpa), composto da: (a) sensore attivato dalla battuta del piede contro il terreno; (b) uno o più generatori/ricevitori di ultrasuoni; (c) trasmettitore di impulsi radio e, eventualmente, una fonte di energia (micropila).

Fig. 2- Schema di principio della centralina di elaborazione e visualizzazione B composta da: (d) ricevitore di impulsi radio; (e) microprocessore per l’elaborazione dei dati provenienti dal ricevitore; (f) visore per Γ evidenziazione dei dati.

Fig. 3-4 - schematizza la posizione di un corridore nella fase di corsa, con il piede destro appoggiato al suolo e con il sinistro sollevato indietro; sono indicate, inoltre, le posizioni degli apparati Ad(destro) e As(sinistro), alle caviglie, e della centralina di elaborazione al polso B.

Fig. 5-6 - schematizza la posizione di un corridore, al passo successivo, con il piede sinistro appoggiato al suolo e con il destro sollevato indietro.

Nella fase illustrata nella Fig. 3, il corridore appoggia il piede destro al suolo; l’impatto è rilevato dal sensore (a), fig. 1, nell’apparato Ad applicato alla caviglia destra. Il sensore aziona il generatore di ultrasuoni (b) e il generatore radio (c) che emettono, rispettivamente, un impulso sonoro e un impulso radio. L’impulso radio è ricevuto istantaneamente dal ricevitore (d) che rileva il tempo TO. L’impulso sonoro, emesso dal generatore (b), viaggia alla velocità del suono, ed è ricevuto dal ricevitore (b) posto nell’apparato A2 applicato alla caviglia sinistra. Il ricevitore di ultrasuoni (b), all’arrivo del suono, aziona il trasmettitore radio (c) che invia un impulso radio al ricevitore (d) al tempo Tl.

La differenza dei tempi degli impulsi radio (T1-T0), parametrato al valore della velocità del suono nell’aria, permette di determinare la distanza P tra i sensori Ad e As, che si può considerare, con buona approssimazione, equivalente alla lunghezza del passo.

Il ciclo descrìtto si ripete al passo successivo come illustrato nelle figure 5 e 6. Il microprocessore somma la lunghezza rilevata di un certo numero di passi predeterminato, (es. 5 o 10), e rapportandola con il tempo impiegato ad eseguirli, calcola la velocità media nel perìodo considerato.

Il visore potrà essere impostato per mostrare i parametri di interesse per il podista, ad esempio:

-la velocità media per gli ultimi 5 o 10 passi;

-la velocità media dell’ ultimo chilometro o per altre distanze a scelta;

-la velocità media dall’inizio della corsa;

-la velocità massima;

-la distanza percorsa;

Gli apparati di fig. 1 possono essere costruiti di dimensioni contenute e di peso trascurabile, tali da poter essere fissati alle scarpe o alle caviglie. Il sensore di attivazione degli impulsi sonori e radio (a), sarà realizzato con un microinterruttore o con un dispositivo elettronico-piezoelettrìco, attivati per inerzia dell’appoggio del piede avanzato .

Il rilevatore di fig. 2 può avere la forma di un orologio e portato al polso dove potrà essere facilmente consultabile durante la corsa o la marcia.

La configurazione illustrata nella descrizione, fermo restando il principio di funzionamento, può essere risolta anche in altri modi. Ad esempio, generatore/rìcevitore di ultrasuoni, sensore del passo, centralina di elaborazione, possono essere collocati in uno o entrambe gli elementi da fissare ai piedi e i dati possono essere inviati, tramite impulsi radio, al visualizzatore sul polso.

Un altro esempio di realizzazione consente una più completo controllo dei parametri della corsa o della marcia.

Facendo interagire i dati di velocità, rilevati con l’apparato descritto, con quelli della frequenza cardiaca, si può evidenziare un importante dato che caratterizza lo sforzo fisico. Questo valore si definisce “soglia aerobica” E’ il valore della velocità di marcia, o di corsa, che corrisponde alla frequenza cardiaca massima al di sotto della quale non si accumula acido lattico nei muscoli. La conoscenza di questo dato è fondamentale per la scegliere l’andatura di corsa o di marcia ottimale per sforzi prolungati. Questo dato, diverso per ogni tipo di persona e per livello di allenamento, viene ricavato, allo stato attuale, con prove lunghe e di difficile applicazione e, per questo, è riservato solo ad atleti affermati.

Facendo interagire i dati di velocità, rilevati con l’apparato descritto, con quelli della frequenza cardiaca, rilevati con un cardioffequenzimetro, il microprocessore, opportunamente programmato, può evidenziare i dati di soglia aerobica e, in tempo reale, evidenziarli all’atleta. Si può, inoltre, memorizzare i dati di soglia aerobica rilevati nelle diverse fasi dell’allenamento e usarli per documentare il miglioramento della forma fisica.

Claims (3)

1. Rivendicazioni: 1) Misuratore di velocità e di distanza per podisti e marciatori, caratterizzato dal fatto di comprendere la combinazione di: - apparati fissati ai due piedi dell'atleta composti ognuno da un rilevatore di impatto del piede al suolo, di tipo meccanico o elettronico, di un generatorericevitore di ultrasuoni; di un generatore di impulsi radio; - apparato da fissare al polso dell’atleta composto da un ricevitore di impulsi radio, un microprocessore, un visore per i dati; quando il rivelatore di impatto rileva l’appoggio del piede al suolo, determina la partenza di un impulso di ultrasuoni e un impulso radio, l’impulso radio è ricevuto istantaneamente dal ricevitore al polso, l’impulso di ultrasuoni è ricevuto dall’apparato sull’altro piede che, a sua volta emette un altro impulso radio ricevuto dal ricevitore al polso; il tempo tra i due impulsi radio corrisponde alla distanza percorsa dal suono tra i due piedi che si suppone pari alla lunghezza del passo; il microprocessore elabora i dati ed evidenzia sul visore la velocità della corsa, la distanza percorsa ed ogni dato dipendente utile alla misura della prestazione fisica.
2. 2) Misuratore di velocità e di distanza per podisti e marciatori, come nella rivendicazione 1) caratterizzato per il fatto che il rilevatore di impatto del piede al suolo, generatore-ricevitore di ultrasuoni, generatore e ricevitore di impulsi radio, microprocessore sono collocati negli apparati da fissare ai piedi; questi, tramite impulsi radio comandano il visore collocato al polso.
3. 3) Misuratore di velocità e di distanza per podisti e marciatori, come nella rivendicazione 1) e 2) caratterizzato dal fatto che i valori di velocità sono elaborati dal microprocessore assieme ai dati rilevati da un cardiofrequenzimetro in modo di evidenziare in continuo la “soglia aerobica” e di memorizzarne le variazioni nel tempo nelle varie fasi dell’allenamento.