ITVE20090030A1 - Attrezzatura per la pratica di attivita' sportive, particolarmente della corsa, e metodo di simulazione realistica delle stesse_ - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzione:

Il presente trovato si riferisce genericamente alle attrezzature per la pratica sportiva in un ambiente chiuso, particolarmente i treadmill (o tapis-roulant), ed alla tecnologia di localizzazione GPS, ed in particolare alla simulazione, tramite lo stesso treadmill e le sue funzionalità, di un percorso reale geo-referenziato.

Il presente trovato ha per oggetto un'attrezzatura sportiva per la pratica di un'attività fisica in un ambiente indoor, particolarmente della corsa, caratterizzato dal fatto di simulare fedelmente l'andamento altimetrico ed il relativo scenario di un percorso reale all'aperto (ad esempio una maratona o qualsiasi percorso filmabile esterno o interno), precedentemente filmato e geo-referenziato, nonché lo sforzo provato dall'atleta, mediante l'adattamento della conformazione e velocità di detta attrezzatura alla pendenza istantanea del percorso reale.

Diverse attività sportive praticate principalmente all'esterno possono essere riprodotte in ambienti chiusi (indoor) grazie ad attrezzature sportive opportunamente realizzate come tapis roulant (treadmill), biciclette stazionarie (cyclette), vogatori e steppers. Il loro impiego è ormai diffuso sia per un utilizzo occasionale e amatoriale, sia per un utilizzo sistematico e professionale, in tutte quelle circostanze nelle quali l'atleta non possa, ovvero non voglia, praticare attività sportive all'aperto. Ad esempio, in caso di scarsità di tempo, di avverse condizioni meteorologiche o nella riabilitazione motoria di atleti che, a causa di traumi subiti agli arti inferiori, necessitano di un supporto in grado di fornire un buon assorbimento degli shock meccanici. Grazie alla loro semplicità, i treadmill, chiamati anche " tapis-roulant*, vengono ampiamente utilizzati per simulare camminate e la corsa indoor. In particolare esistono due tipi di treadmill: manuali ed elettrici. Nel primo tipo, il nastro sopra il quale si cammina, o corre, l'atleta viene spinto in verso contrario, rispetto al verso del moto, dall'azione propulsiva del piede d'appoggio dell'atleta stesso. Nei treadmill elettrici, più diffusi anche se più costosi, il movimento di trascinamento del nastro è invece assicurato da un motore elettrico; in alcuni modelli più avanzati un secondo motore è responsabile dell'inclinazione del piano di corsa. In questo tipo di attrezzature elettriche, l'atleta imposta manualmente la velocità di avanzamento del nastro e l'inclinazione dello stesso.

Nonostante questi ausili, l'esercizio fisico su questo tipo di apparecchiatura diventa un po' alla volta noioso ed è richiesta quindi una grande forza di volontà per un utilizzo costante e proficuo. Per risolvere questa problematica alcuni atleti posizionano davanti all'attrezzatura sportiva un apparecchio video per vedere una trasmissione oppure una videocassetta. Ma se l'atleta, invece di un film o documentario, avesse di fronte esattamente lo scenario nel quale è ambientato i suo percorso ideale da running, o quello per cui si sta allenando strenuamente, l’esercizio indoor diventerebbe molto meno noioso anzi per certi versi stimolante. Per risolvere il problema legato alla tediosità che l'allenamento indoor comporta, sono state pertanto introdotte varie soluzioni. Tutte le diverse soluzioni note allo stato deil’arte, nella sostanza abbinano all'attrezzatura sportiva numerosi dispositivi in grado di proiettare e/o visualizzare alcuni scenari generati al computer nei quali l’atleta virtualmente si colloca.

Il concetto di rendere interattiva la pratica sportiva per diminuire la tediosità dell'esercizio mediante cyclette, o bicicletta su rulli, è esposto in vari documenti. In un primo caso, descritto nel brevetto EP255142 ‘Exercise bicyde apparatus', il freno, in funzione della posizione sul profilo altimetrico selezionato, modula la resistenza applicata alla ruota motrice che l’atleta deve vincere per poter avanzare. Si evince che tale sistema si addice principalmente a biadette e, proprio per come è stato concepito, difficilmente estendibile ad altre attrezzature ginniche. In altri documenti, ad esempio, in US4709917 la velocità di avvicendamento sullo schermo dello scenario preregistrato, nel quale è ambientato il percorso virtuale, è proporzionale alla velocità della pedalata del ciclista; mentre in US20050221960 ("Bicycle simuladon apparatus"), il movimento del manubrio determina la direzione del moto della bicidetta virtuale accrescendone il grado di simulazione. Concetti sostanzialmente analoghi vengono utilizzati in GB2000612 ("Interface inputs train of pulses to computer games System") per guidare una biadetta virtuale visualizzata su uno schermo PC o console gioco. Anche in US20040063549 ("Exercise device'<1>) che combina una cyclette con un treadmill, ad esempio per la pratica del triathlon, la simulazione, di fatto, non riproduce affatto un reale percorso di allenamento. Mediante freni elettromagnetici o sistemi meccanici, le biciclette da camera o le bicidette montati su rulli, ormai disponibili nei mercato, sono in grado di simulare fedelmente le salite più impegnative di un dato percorso, ad esempio la salita del Mortirolo, fornendo anche una riproduzione grafica ed Informazioni tecniche del percorso che si sta affrontando. Nonostante questi progressi, tali attrezzature non consentono la simulazione di tratti di discesa del percorso ciclistico, nei quali lo sforzo provato dal cldista è pressoché nullo. Per questa ragione tali soluzioni note allo stato deH'arte non sono estendibili alle attrezzature sportive per la pratica di reali percorsi da running, come corse campestri, maratone, o marce, nelle quali lo sforzo provato dal corridore, o runner, è comparabile a quello provato lungo un tratto di percorso pianeggiante.

Diverse altre soluzioni note allo stato dell'arte hanno poi cercato di risolvere il problema della tediosità della corsa. Ad esempio la soluzione descritta ne! documento US 2006/0122035 ("Virtual reality exercise System and method") rivendica un attrezzo sportivo costituito dalla combinazione di una pedana mobile ed un sistema virtuale accoppiato alla stessa piattaforma che include il pulsante di selezione del paesaggio collegato all'unità di controllo, azionata per visualizzare il paesaggio selezionato facendo uso di un videoproiettore. La pedana mobile rivendicata, ed i motori che ne regolano la pendenza, sono azionati in risposta alla programmazione e quindi al tipo di paesaggio selezionato. La riproduzione deH’ambiente esterno viene ottenuta con la selezione di filmati video che possono solamente simulare l'ambientazione del runner (il correre in mezzo ad un bosco, il correre al parco, il correre in salita), che non può eseguire l’esercizio fisico come se lo stesse eseguendo nel percorso reale. Analogamente si ignora totalmente la fedele trasposizione della realtà ai treadmill rivendicati nei documenti GB2431595 e GB2359260 in cui l' utilizzatore ha la possibilità di visualizzare sullo schermo uno scenario virtuale, attraverso un sistema analogo a quello citato sopra, che muta solamente in funzione della velocità di percorrenza. Lo stesso dispositivo non contempla meccanismi di riproduzione di un percorso reale pre- registrato. La trasmissione o la proiezione dell'immagine sul display è controllata da un input selezionato dall'utilizzatore stesso al quale è anche permesso di selezionare il paesaggio e la velocità entro il quale camminare virtualmente.

Sempre con l'intento di diminuire la tediosità e la noiosità dell’atleta è stato sviluppato un sistema di visualizzazione stereoscopico, mediante un sistema di proiettori di scenari virtuali come rivendicato nel brevetto EP1386642A1 “Gymnastic and sports apparatus comprising a stereoscopie projection System". Nonostante la complessità tecnologica nel realizzare tale accorgimento, il dispositivo permette di visualizzare solamente una serie di percorsi pre-registrati senza nessun riferimento alla loro localizzazione geografica e profilo altimetrico.

Nel brevetto US56674592 "Computerized exerdse game machine' per stimolare l’utilizzatore a migliorare le proprie prestazioni atletiche e per rendere meno monotono l'esercizio, si è introdotta nella proiezione dello scenario, la sagoma di un’atleta virtuale la cui velocità di percorrenza del percorso, unitamente alle prestazioni atletiche, sono precedentemente impostate. L'utilizzatore si sente così spinto, almeno emotivamente, a rincorrere la sagoma proiettata. Anche in questo caso però l’utilizzatore si ritrova a correre in uno scenario che non riproduce un reale percorso e non ne riproduce, tanto meno, il profilo altimetrico. In EP792667 ("Training apparatus”) il concetto inventivo trova attuazione in un apparato per l'allenamento dello sci da fondo o attività similari, nel quale un elemento mobile dell'apparato viene spostato in funzione del movimento del corpo dell'atleta che a sua volta reagisce alla propria immagine visualizzata sullo schermo. Anche se la soluzione descritta comprende la sincronizzazione del movimento dell'atleta con l'immagine video e con il movimento del nastro del treadmill, la simulazione del profilo altimetrico e dello scenario corrispondente al percorso reale di allenamento non viene né considerata né risolta, poiché l'inventore si propone il compito di descrivere un apparato con cui praticare lo sci da fondo in grado di adattarsi al livello tecnico e di resistenza dell'atleta. Il concetto di simulare con un'attrezzatura sportiva da camera il profilo altimetrico e lo scenario di un reale percorso di allenamento all'aperto pre-registrato, è del tutto assente anche in W01998015112 che si limita a descrivere un apparato in grado di riprodurre un video pre-registrato, la cui velocità di riproduzione, dipende dall'effettiva rapidità di esecuzione dell'esercizio da parte dell'utilizzatore.

Infine nel documento WO 2005/086866 (“User Interactive excercise System"), si descrive un sistema interattivo di esercizio costituito da una pluralità di sorgenti video come PC, console video giochi, o altri sistemi hardware/software in grado di riprodurre, sulla base dei filmati o sequenze video selezionate dall'utilizzatore, le condizioni di sforzo sperimentate su una cyclette, o bicicletta su rulli. Nonostante il tentativo di rendere interattivo l'allenamento, e fedele al percorso reale, il principale svantaggio di questa tecnica nota è la sostanziale impossibilità di modulare lo sforzo in funzione del profilo altimetrico del percorso: tutto ciò comporta una sostanziale costanza dello sforzo esercitato dall'atleta. Inoltre la soluzione è solamente applicabile a biciclette stazionarie (cyclette) o biciclette su rulli, mentre l'estensione ad altre tipologie di attrezzature ginniche non è banale o addirittura non è fattibile. In definitiva, nell'ambito delle attrezzature da palestra per il fitness ed il wellness, siano essi tapis roulant cyclette o biciclette montate su rulli che steppers, non è stato ancora risolto il problema tecnico di simulare in modo fedele la pratica di un'attività podistica, ad esempio la maratona, il trekking, il jogging, il footing, la oorsa in montagna, le discipline di corsa estrema, su un percorso naturale, in modo da: adattare in tempo reale la configurazione di detta attrezzatura alla pendenza istantanea del percorso per riprodurre, anche in termini di sforzo fisico provato dall'atleta, i tratti pianeggianti, di salita e specialmente di discesa; ed allo stesso tempo di visualizzare le immagini di detto percorso in modo sincrono con la posizione raggiunta dall'atleta in funzione della sua velocità.

Da qualche tempo sono state sviluppate tecniche e metodi per mettere insieme dati che si riferiscono allo stesso luogo in modo da formare delle mappe. Dette tecniche sono alla base dei Sistemi Informativi Geografici (GIS) che sostanzialmente gestiscono e visualizzano le informazioni spaziali composte da dati geografici, ad esempio, le coordinate GPS (Global Positioning System) che identificano in modo univoco un luogo con un attributo caratteristico del luogo ad esempio, l'altitudine rilevata con un altimetro di precisione. Sono stati coniati diversi termini per descrivere l'atto di assegnare una localizzazione ad informazioni: geo-referenziare, geo-localizzare e geo-co difi care. Sulla base di questa definizione, un insieme si considera geo-referenziato quando ad ogni elemento dell’insieme, ad esempio i trame costituenti complessivamente il filmato video di un percorso da running, è stato assegnata la conrispondente localizzazione geografica (coordinate G.P.S. comprensive di altitudine). Nonostante, la grande diffusione delle tecnologie GIS e GPS in svariati prodotti, come i navigatori satellitari per auto, o in servizi, come database spaziali relativi alla rete viaria, alle reti elettriche o idriche, alla gestione del catasto, ecc, l'applicazione di dette tecnologie all'ambito delle attrezzature da palestra per II fitness ed il weìlness, non è né ovvia né banale: allo stato dell’arte non risulta alcuna soluzione che, ad esempio, sia basata sul contemporaneo collegamento e sincronizzazione del treadmill (o di qualsiasi altro attrezzo da palestra) con un dispositivo di visualizzazione video e con i dati GPS di un percorso reale filmabile esterno (o anche indoor) geo-referenziato.

Poter correre su un sistema home weìlness e poter simulare un percorso che si trova a molti chilometri di distanza e poterlo provare “realmente", in un ambiente virtuale ma realistico, potrebbe incentivare l'uso del treadmill. Il presente trovato sopperisce a tale necessità non colmata dai brevetti sopraccitati, inserendosi tra i dispositivi da camera utili per la pratica agonistica o amatoriale in ambienti chiusi, come apparirà evidente all’esperto del settore dalla descrizione di seguito riportata.

• Compito principale del presente trovato è quello di realizzare un'attrezzatura da camera per la pratica di attività sportive all'interno di ambienti chiusi, in grado di simulare fedelmente i profili altimetrici e gli scenari di percorsi reali ail'aperto pre-filmati e geo-referenziati, e particolarmente lo sforzo che sperimenterebbe l'atleta nei percorsi reali all'aperto ad esempio in una maratona, in una passeggiata, in un anello per lo sci di fondo, durante un trekking, durante il jogging e/o il footing, durante una corsa in montagna o in discipline di corsa estrema o nel il pattinaggio a rotelle o altro percorso similare.

• Nell'ambito del compito principale sopra esposto, un ulteriore importante scopo del presente trovato é quello di realizzare un treadmill od attrezzatura per la pratica della corsa o di attività podistiche all'intèrno di ambienti chiusi, in grado di riprodurre fedelmente le pendenze di un reale percorso da running, particolarmente i tratti di discesa, sulla base dei dati GPS associati ai fotogrammi del filmato del percorso reale.

• Nell'ambito del compito principale sopra esposto, un ulteriore importante scopo del presente trovato è quello di realizzare un attrezzatura per la pratica di attività podistiche all'interno di ambienti chiusi, che visualizzi il filmato del percorso reale su uno schermo in modo sincronizzato con lo spostamento apparente del runner sul nastro e che al contempo ne adatti l'inclinazione e la velocità in modo da riprodurre la pendenza del percorso reale all'aperto e quindi lo sforzo provato dall'utilizzatore.

Un ulteriore importante scopo del presente trovato è quello di realizzare un attrezzatura per la pratica di attività sportive all'interno di ambienti chiusi, personalizzabile tramite l'inserimento di nuovi percorsi filmati sincronizzati con i relativi data GPS.

• Nell'ambito del compito principale sopra esposto, un importante scopo del presente trovato è quello di realizzare un'attrezzatura per la pratica di attività sportive all'interno di ambienti chiusi, che consenta la partecipazione a gare su un percorso condiviso da parte di più utilizzatori di treadmill tra loro connessi anche tramite Internet.

• Nell'ambito del compito principale sopra esposto, un importante scopo del presente trovato è quello di realizzare un un'attrezzatura per la pratica di attività sportive all'interno di ambienta<1>chiusi, particolarmente della corsa, che sfrutti il metodo qui descritto per simulare gli scenari reali e le pendenze di percorsi all'aperto e lo sforzo che sperimenterebbe l'atleta in detto percorso reale.

• Non ultimo scopo del presente trovato è quello di mettere a punto un attrezzatura per la pratica di attività sportive all'interno di ambienti chiusi, particolarmente per la corsa, producibile con tecnologie note.

Questi ed altri scopi ancora, che più chiaramente appariranno in seguito, vengono raggiunti da un attrezzatura per la pratica di attività sportive all'interno di ambienti chiusi, particolarmente un treadmill, caratterizzato dal fatto di comprendere un'unità di controllo in grado di ooncretizzare le seguenti funzioni: calcolare le variazioni di pendio sulla base dei dati GPS del percorso reale, detti dati GPS essendo precedentemente sincronizzati ai fotogrammi del filmato video di detto percorso reale; visualizzare su un dispositivo di visualizzazione i fotogrammi del filmato video corrispondenti al tratto di percorso reale, nel quale l'utilizzatore si troverebbe sulla base dello spazio apparente percorso sul nastro; e variare in maniera automatica l'inclinazione del nastro di detto treadmill, tramite opportuni meccanismi attuatori, in modo da simulare per l'utilizzatore condizioni pianeggianti, di salita o di discesa e quindi di assicurare una fedele riproduzione di un percorso reale pre-fìlmato e georeferenziato. Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato, come pure i metodi di utilizzo, le funzioni relative ai diversi elementi che compongono lo stesso trovato e le modalità di funzionamento dell'intera attrezzatura, risulteranno maggiormente dalla descrizione che segue di quattro sue forme di esecuzione preferite ma non esclusive, illustrate a titolo indicativo e non limitativo nelle unite tavole di disegni, in cui:

• Figura 1. Schema esemplificativo dell'attrezzatura sportiva secondo il trovato in una sua prima forma realizzativa.

• Figura 2: Diagramma del flusso delle informazioni scambiate tra i componenti dell’attrezzatura sportiva (10), secondo il presente trovatoFigura 3: Vista laterale in sezione del meccanismo di salita e discesa del nastro (16) del treadmill secondo il trovato in una sua prima forma realizzativa.

• Figura 4: Vista laterale in sezione del meccanismo di salita e discesa del nastro (16) del treadmill secondo il trovato in una sua seconda forma realizzativa.

• Figura 5. Schema esemplificativo di una competizione tra più atleti per mezzo di una pluralità di treadmill collega tra loro in modo fisico oppure collegati in modalità remota secondo il trovato in una sua terza forma realizzativa. • Figura 6. Schema esemplificativo dell'attrezzatura sportiva secondo il trovato in una sua quarta forma realizzativa. Con riferimento alle figure precedentemente citate, un attrezzatura per la pratica e simulazione di attività sportive all'interno di ambienti chiusi, particolarmente per la corsa, secondo il presente trovato, viene indicato nella sua prima form realizzativa complessivamente con il numero (10). Tale attrezzatura sportiva (10) è rappresentata da un treadmill ch oomprende: un'unità di memoria (11) integrata allo stesso treadmill (10), nel quale sono memorizzati i dati che caratterizzan il percorso di running reale all'aperto; un'interfaccia utente (14) in grado di ricevere un input da parte dell'u ti lizzato re (18 dell’attrezzatura e di visualizzare un output su un display (140); un nastro (16) sul quale corre l'utilizzatore (18), detto nastr messo in movimento da un sistema (17) di attuatori e motori; un'unità di controllo (15) in grado di elaborare e sincronizzare dati in ingresso provenienti dall'unità di memoria (11) e dall'interfaccia utente (131) e di azionare detto sistema di attuato (17); un sistema di collegamento (12), via cavo o etere, tra l'unità di memoria (11) e l’unità di controllo (15), ad esempio, un scheda I/O integrata, ovvero la rete Internet nel caso l’unità di memoria (11) sia fisicamente residente su un server remoto infine, un dispositivo visualizzazione (130) per la visualizzazione dei percorso reale memorizzato nell’unità di memoria (11). funzionamento del trovato in oggetto, secondo la prima forma realizzativa, da intendersi esemplificativa e non limitativa de presente trovato, viene di seguito descritto attraverso l'utilizzo di un diagramma a blocchi riportato in . In detta unità d memoria (11) vengono opportunamente memorizzati due tipi di dati: i dati relativi al segnale video (110), ovvero un successione di fotogrammi che complessivamente costituiscono II filmato reale del percorso; i dati (111) del sistema d posizionamento geografico G.P.S. (Global Positioning System) del percorso atti a visualizzare il percorso su sistemi geo referenziati, visualizzare GPS o software che ne permettano la visualizzazione su una mappa (ad esempio i servizi noti d Google Earth, Google Maps), ed atti a simulare le variazioni alfimetriche dei percorso tramite le principali funzioni de treadmill. In aggiunta, l'unità di memoria (11) può anche contenere i dati del segnale audio, (112) ad esempio, la traccia audio memorizzata in modo sincrono al segnale video (110), ovvero altro segnale audio (ad esempio musica). Tali dati (110), (111) e (112), codificati nei formati conosciuti e nei loro sviluppi futuri, possono essere archiviati in un CD-ROM, in un DVD, in un hard-disk, una memoria RAM o qualsiasi altro dispositivo di archiviazione digitale. I dati video (110) e GPS (111) sono stati precedentemente sincronizzati, in modo che a ciascuno fotogramma del segnale video sono associate le rispettive coordinate GPS (longitudine, latitudine ed altitudine), o altri dati simili o equivalenti, del luogo visualizzato nel fotogramma stesso. La sincronizzazione può essere opportunamente effettuata tramite software o registrando i dati video direttamente con macchine fotografiche o telecamere dotate di sistema di posizionamento GPS integrato. Attraverso l'interfaccia utente (131) l’utilizzatore (18), ha la possibilità di selezionare il percorso reale desiderato sul quale intende allenarsi e la velocità iniziale con cui intende affrontarlo coincidente con la velocità del nastro (16) e proporzionale alla velocità angolare del motore (170). Detta l'interfaccia utente (131) comprende un display (140), per la visualizzazione delle caratteristiche principali del percorso (lunghezza, difficoltà, profilo altimetrico), l’esatto percorso sulla mappa geo-referenziata e tutti i parametri relativi all'esercizio In corso (ad esempio, distanza percorsa), nonché parametri fisiologici dell'utilizzatore (18) (ad esempio funzionalità cardiaca, calorie spese) rilevati da opportuni sensori (141). Tramite il collegamento (12), con tecniche note allo stato dell'arte è possibile trasmettere opportunamente all'unità di controllo (15) sia le informazioni di input ricevute dall’Interfaccia utente (131), sia i fotogrammi con associate le coordinate GPS ed i dati altimetrici memorizzati nell'unità di memoria (11). Una volta terminata la procedura di caricamento dei dati, l’utilizzatore ha la possibilità di azionare il treadmill e di iniziare il suo esercizio. In tale prima forma del presente trovato, da intendersi esemplificativa e non limitativa del medesimo, come illustrato schematicamente nella , sulla base della velocità del treadmill impostata dall'atleta (18) e del numero di giri compiuti dal motore (170), l'unità di controllo (15) calcola ad ogni istante lo spostamento effettuato dall'atleta (18) nello scenario virtuale, visualizzato sullo schermo (130), e la sua nuova posizione geografica determinata dai dati GPS (longitudine, latitudine e altitudine), o altri dati simili o equivalenti, e ne associa detta posizione ai corrispondenti fotogrammi del filmato del percorso reale. In funzione della velocità impostata sul treadmill, detta unità di controllo (15) regola l'avvicendarsi dei fotogrammi del video in modo da mantenere ed assicurare una perfetta sincronia tra la posizione dell’atleta (18) sul percorso (espressa tramite le coordinate GPS) ed i corrispondenti fotogrammi del percorso visualizzati sullo schermo del dispositivo di visualizzazione (130). Contemporaneamente, sempre in base alla velocità e della posizione raggiunta lungo il percorso, l'unità di controllo (15) calcola le variazioni altimetriche mediante funzioni che permettono di simulare la successione di due punti con altitudine diversa e crescente (salita), la successione di due punti con altitudine uguale (pianura) e la successione di due punti con altitudine diversa e decrescente (discesa). Dette funzioni restituiscono un valore di pendenza istantaneo del percorso che, opportunamente convertito in un segnale elettrico, comanda gli attuatoli (17) del treadmill (10) che provvedono in tempo reale a mantenere o a modificarne l'inclinazione del nastro (16) ovvero la velocità traslatoria dello stesso. In particolare, nella prima forma realizzativa del presente trovato, la simulazione di un tratto di salita del percorso reale è ottenuta tramite l'azionamento, comandato dall'unità di controllo (1), di una serie di leverismi (171) che gestiscono il movimento in verticale del nastro I quali fanno assumere un'inclinazione positiva del nastro (16) rispetto alla posizione orizzontale corrispondente alla pianura nel sistema di riferimento della Figura 3. In modo analogo, la simulazione di un tratto di discesa del percorso reale è ottenuta tramite l'azionamento congiunto, comandato dall'unità di controllo (1), del motore che impartisce il moto traslatorio (170) al nastro (16) e di una serie di leverismi (171) che gestiscono il movimento in verticale di detto nastro. In questo modo la riduzione dello sforzo in discesa dell’atleta (18) sarà correttamente simulata dal treadmill (10) attraverso l’incremento della velocità del nastro (16) e facendo assumere allo stesso un’inciinazione negativa rispetto alla posizione orizzontale corrispondente alla pianura nel sistema di riferimento della Figura 1. In particolare, l’inclinazione e la velocità del nastro (16) variano in funzione dei dati altimetrici associati al percorso e calcolati dalle coordinate GPS, o altri dati simili o equivalenti, ovvero rilevati in altro modo ad esempio mediante un altimetro.

Una volta calcolata la velocità di percorrenza dell'atleta (18), e di conseguenza il sincronismo con le immagini pre-registrate del percorso reale, memorizzate nell’unità di memoria (11), detta unità di controllo (15), può associare alla sequenza di fotogrammi anche una musica od un suono, udibile attraverso auricolari o un dispositivo di riproduzione audio (131), ad esempio diffusori, incorporati alla struttura del treadmill (10). La simulazione dello scenario naturale nel quale si svolge il percorso può essere resa in modo ancora più realistico con emanatori di profumi e fragranze (132) caratteristici del luogo nel quale il percorso reale è collocato. Appare dunque evidente all’esperto del ramo come l'attrezzatura sportiva del presente trovato riproduca esattamente le variazioni altmetriche del percorso reale all'aperto visualizzato sullo schermo (130) oltre che visivamente, anche in termini di sforzo fisico che rappresenta uno dei compiti del presente trovato. Agendo sull'interfaccia utente (14131), l’atleta (18) ha la possibilità di modificare la difficoltà del percorso variando la velocità di percorrenza in modo continuo durante tutta la simulazione e, qualora lo desideri, può visualizzare la sua posizione su una mappa di riferimento anche proiettata in sostituzione o in sovrapposizione alle immagini visualizzate sullo schermo (130). Detto dispositivo di visualizzazione (130) può essere costituito da un tradizionale schermo televisivo LCD, ovvero da un proiettore, ovvero da un retroproiettore o parete attrezzata composta dalla combinazione di più schermi a seconda delle esigenze. Tale dispositivo di visualizzazione (130) può essere posizionato sia sopra l’atleta (18) in modo tale da proiettare l'immagine su una struttura verticale davanti all’atleta, oppure direttamente posizionato sulla struttura del treadmill stesso. Gli indicatori (140), direttamente collegati con all'unità di controllo (15), permettono all'atleta di tenere costantemente monitorati tutti i dati relativi all’esercizio in atto (a titolo esemplificativo, ma non esaustivo, spazio percorso, tempo impiegato, tempi intermedi, altitudine e pendenza istantanea) a cui possono aggiungersi anche parametri fisiologici, ad esempio la frequenza cardiaca, misurata attraverso un cardioffequenzimentro collegato via wireless all'unità di controllo (15). Detti dati possono essere anche essere proiettati e/o visualizzati sullo stesso schermo (130) nel quale vengono visualizzate le immagini dello scenario selezionato. Una seconda forma realizzala secondo il trovato, da intendersi esemplificativa e non limitativa del medesimo, si differenzia dalla prima forma realizzativa per il meccanismo di simulazione della discesa del percorso reale come rappresentato in modo esemplificativo in Figura 4. In questo caso, la simulazione di un tratto di discesa è ottenuta tramite l'esclusivo azionamento, comandato dall'unità di controllo (15), del motore che impartisce il moto traslatorio (170) al nastro (16) senza l'intervento dei leverismi ed atuatoti (171) che gestiscono il movimento in verticale di detto nastro. In questo modo la riduzione dello sforzo in discesa dell’atleta (18) sarà simulata dai treadmill (10) solo attraverso l’incremento della velocità del nastro (16) senza che detto nastro cambi la sua inclinazione rispetto alla posizione orizzontale corrispondente alla pianura nel sistema di riferimento della Figura 4. Sfruttando gli insegnamenti descritti nella prima e nella seconda forma realizzativa, ovvero una loro qualsiasi combinazione, in modo da non modificare il concetto inventivo alla base del presente trovato, l’esperto del ramo, è in grado di realizzare con tecnologie note, il sistema di attuatori o motori e leverismi (17) più appropriato per modificare la velocità del nastro (16), tramite azioni frenanti, acceleranti o folli, o l'inclinazione del nastro stesso (16), tramite sollevamenti della parte anteriore o posteriore, a partire da una posizione stabilita del nastro (di solito pianeggiante). Detto sistema di attuatori o motori e leverismi (17) reagisce in tempo reale alla variazione dei dati GPS associati ai singoli fotogrammi del percorso reale elaborati dall'unità di controllo (15) per riprodurre le variazioni altimetriche di un percorso reale composto da una successione ripetuta di tratti di salita, pianura e discesa. In una terza forma realizzativa secondo il trovato, da intendersi esemplificativa e non limitativa del medesimo, rappresentata in Figura 5, una pluralità di treadmill (20) tra loro collegati, in modo fisico o remoto, a costituire una rete (21), viene utilizzta per simulare una competizione tra più utilizzatori, ad esempio una gara podistica, un percorso su sentieri di montagna o al mare. Tramite la condivisione e sincronizzazione dei dati di ciascun treadmill attraverso detta rete (21), l’unità di controllo (15), ovvero un'unità di controllo centralizzata (22), provvede a determinare la posizione relativa ed assoluta di tutti gli atleti connessi a detta rete (21), a rappresentare dette posizioni su una mappa del percorso della gara virtuale condivisa che viene quindi visualizzata nello schermo del dispositivo (130) di cui ogni treadmill è dotato ovvero su uno schermo comune. I diversi treadmill (20) possono essere fisicamente localizzati nello stesso ambiente, ad esempio una palestra, oppure localizzati in posti diversi, nel qual caso la condivisione dei dati delle posizioni di ciascun atleta avviene tramite un collegamento (21) Internet o similare. In una quarta forma realizzativa secondo ii trovato, rappresentata in Figura 6 e da intendersi esemplificativa e non limitativa del medesimo, l'attrezzatura sportiva indicata con il numero (30), non è un treadmill dedicato alla pratica della corsa o di attività podistiche, ma un treadmill specificatamente modificato per la pratica dello sci da fondo, del pattinaggio su strada e di tutte quelle attività sportive all'aperto che possono essere simulate al chiuso mediante gli insegnamenti descritti nel presente brevetto. Si è in pratica constatato come il trovato cosi descrito porti a soluzione il compito e gli scopi preposti. In particolare con il presente trovato si è realizzato un'attrezzatura sportiva per la pratica di un'attività fisica in un ambiente interno, particolarmente della corsa e del footing, caratterizzato dai fatto di simulare fedelmente i profili altimetrìci e gli scenari di percorsi reali all'aperto (ad esempio una maratona o qualsiasi percorso filmabile esterno), precedentemente filmato e geo-referenziato, nonché lo sforzo provato dall'atleta. Il trovato così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti tute rientranti nell'ambito del concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti. In pratica, i dispositivi, gli attuatori ed i leverismi impiegati, purché compatibili con l'uso specifico, le loro dimensioni e potenza, nonché il flusso e collegamento dei dati scambiati, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica. Ove le caratteristiche e le tecniche menzionate in qualsiasi rivendicazione siano seguite da segni di riferimento, tali segni di riferimento sono stati apposti al solo scopo di aumentare l'intelligibilità delle rivendicazioni e di conseguenza tali segni di riferimento non hanno alcun effetto limitante sull'interpretazione di ciascun elemento identificato a titolo di esempio da tali segni di riferimento.

Claims (12)

1. Rivendicazioni 1. Un’attrezzatura (10) per la pratica e simulazione di attività sportive all'interno di ambienti chiusi, particolarmente della corsa e del footing, comprendente i seguenti elementi: (a) in una o più unità di memoria (11) nella quale sono archiviate, anche su unità separate, le immagini di un percorso di running reale all'aperto sincronizzate con i corrispondenti dati geo-referenziati (latitudine, longitudine e altitudine), di detto percorso; (b) un sistema (17) comprendente motori, attuatori o leverismi meccanici in grado di variare la velocità o l'inclinazione del nastro (16) sopra il quale corre l'utilizzatore (18), in funzione della variazione della pendenza istantanea dei percorso di running reale calcolato a partire dai dati geo-referenziati di detto percorso reale all'aperto; (c) un’unità di controllo (15) che comprende le funzionalità di azionamento di detto sistema (17) e di elaborazione o sincronizzazione dei segnali di input ed output, particolarmente dei dati in ingresso memorizzati nell'unità di memoria (11) o impostati dall’utilizzatore tramite un'interfaccia (14), dette funzionalità adatte a sincronizzare lo spostamento apparente dell'utilizzatore (18) sul nastro (16), con l'inclinazione di deto nastro (16), e con le immagini geo-referenziate del percorso reale visualizzabili su un dispositivo di visualizzazione (130), in modo da simulare fedelmente deto percorso reale.
2. 2. Un'attrezzatura per la pratica e simulazione di attività sportive secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l’unità di memoria (11) e l’unità di controllo (15) sono connesse per mezzo di un sistema di collegamento (12), via cavo o etere ovvero via Internet nel caso l’unità di memoria (11) sia fisicamente residente su un server remoto;
3. 3. Un'attrezzatura per la pratica e simulazione di attività sportive secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto di comprendere un dispositivo di visualizzazione (130) delle immagini ovvero del segnale video (110) del percorso reale all'aperto preferibilmente costituito da uno schermo solidale alla struttura dell’attrezzatura sportiva o posizionato su un supporto comunque davanti all’atleta, ovvero costituito da un sistema di proiezione, retro-proiezione, uno schermo al plasma, uno schermo LCD, un Large Electronic Display (LED), uno schermo di un computer, uno schermo televisivo, una televisione da parete ovvero da una parete attrezzata composta da una serie di schermi disposti anche lateralmente all'utilizzatore (18);
4. 4. Un'attrezzatura per la pratica e simulazione di attività sportive secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, nella quale l’immagine visualizzata su detto dispositivo (130), e corrispondente alla posizione istantanea dell'utilizzatore (18), è preferibilmente una combinazione, una sovrapposizione o una successione di immagini registrate, di mappe bidimensionali, di profili altimetrici, o altri dati simili od equivalenti;
5. 5. Un’attrezzatura per la pratica e simulazione di attività sportive secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detta unità di memoria (10) contiene, anche su unità fisicamente separate, almeno le seguenti tipologie di dati opportunamente sincronizzati tra loro e codificati nei formati conosciuti e nei loro sviluppi futuri: (a) dati relativi al segnale video (110), ovvero una successione di fotogrammi che complessivamente costituiscono il filmato del percorso reale all'aperto (o indoor), opportunamente registrato, preferibilmente con una telecamera digitale; (b) dati (111) di latitudine, longitudine e altitudine del percorso reale, o altre coordinate simili o equivalenti, che consentano di visualizzare detto percorso su mappe geo-referenziate, visualizzatori GPS, o software simili o equivalenti, e che consentano all'unità di controllo (15) ed al sistema (17) di movimentazione del nastro (16) di simulare le variazioni altimetriche di detto percorso reale.
6. 6. Un'attrezzatura per la pratica e simulazione di attività sportive secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che dette tipologie di dati comprendono un segnale audio (112) ovvero altro segnale, opportunamente sincronizzato con detto segnale video (110) e con la posizione dell'utilizzatore (18) sulla mappa geo-referenziata del percorso reale, adatto ad azionare dispositivi atti a rendere realistica la simulazione del percorso, preferibilmente emanatori di fragranze (132) o altri dispositivi simili ed equivalenti;
7. 7. Un'attrezzatura per la pratica e simulazione di attività sportive secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta unità di memoria (10) è preferibilmente un CD-ROM, un DVD, un hard-disk, una memoria RAM o qualsiasi altro dispositivo di archiviazione digitale simile o equivalente.
8. 8. Un'attrezzatura per la pratica e simulazione di attività sportive secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto di comprendere un'interfaccia utente (14) preferibilmente costituita da: (a) una serie di comandi per mezzo dei quale l’utilizzatore (18) imposta i parametri necessari per il funzionamento dell'attrezzatura, particolarmente il percorso desiderato e la velocità del nastro (16), in modo da adeguare la difficoltà di allenamento alle capacità di detto utilizzatore (18) durante tutto l’allenamento; (b) una serie di indicatori (140) in grado di monitorare i parametri dell’attrezzatura o dell’allenamento, preferibilmente la posizione e la velocità istantanea dell'utilizzatore (18), il tempo e lo spazio percorso, la pendenza istantanea del tratto di percorso, il profilo altimetrico, ovvero i parametri fisiologici di detto utilizzatore (18) acquisiti da opportuni sensori (141).
9. 9. Un'attrezzatura per la pratica e simulazione di attività sportive, particolarmente podistiche, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui l'inclinazione del nastro (16), e quindi la difficoltà dell'esercizio, viene modulata da uno o più motori (170, 171) in funzione della pendenza istantanea calcolata dall'unità di controllo (15) sulla base della posizione istantanea dell'utilizzatore (18) nella mappa geo-referenziata del percorso reale calcolata da detta unità di controllo (15).
10. 10. Un'attrezzatura per la pratica e simulazione di attività sportive secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, nel quale alcuni o tutti gli elementi o dispositivi costituenti sono integrati tra loro in un unico corpo.
11. 11. Una pluralità di attrezzature sportive (20), secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, tra loro collegate via cavo o etere a costituire una rete (21), preferibilmente una rete Internet o Intranet, detta pluralità di attrezzature utilizzata per simulare una competizione virtuale tra più utilizzatori (18), non necessariamente localizzati nel medesimo posto, detta competizione resa possibile dalla condivisione attraverso detta rete (21) dei dati relativi alle posizioni di ciascun utilizzatore (18) nel percorso virtuale condiviso, sulla base dei quali un'unità di controllo (15), ovvero un'unità di controllo centralizzata (22), provvede a determinare la posizione relativa ed assoluta di tutti i partecipanti alla competizione virtuale ed a rappresentare dette posizioni preferibilmente su una mappa condivisa del percorso di detta gara, ed a visualizzare detta mappa su un dispositivo di visualizzazione, preferibilmente lo schermo (130) in dotazione a ciascuna attrezzatura (10).
12. 12. Un metodo per simulare in un ambiente chiuso un’attività sportiva all'aperto, preferibilmente la corsa od altre attività podistiche, per mezzo di una o più attrezzature sportive secondo la rivendicazione 1, che comprenda una combinazione delle seguenti fasi, in qualunque ordine realizzate, purché compatibili con l'uso specifico: (a) Geo-referenziare una successione di fotogrammi che complessivamente costituiscono il filmato (110) di un percorso reale per la pratica di attività sportive all'aperto, preferibilmente podistiche, in modo da associare le coordinate GPS (111), o altri dati simili o equivalenti, a ciascun fotogramma di detto filmato (110), preferibilmente tramite software o registrando detto filmato (110) direttamente con telecamere dotate di sistema di posizionamento GPS integrato; (*>) Associare ad uno o più elementi di detta successione di fotogrammi che complessivamente costituiscono il filmato (110) di detto percorso reale un segnale audio, (112), ovvero segnali aggiuntivi, adatti ad azionare dispositivi atti a rendere realistica la simulazione del percorso, preferibilmente emanatori di fragranze (132) o altri dispositivi simili od equivalenti; (C) Memorizzare in un'unità di memoria (11), preferibilmente uno o più dispositivi di archiviazione digitale, o mezzi simili o equivalenti, anche tra loro fisicamente separati, il filmato (110) geo-referenziato di un reale percorso per la pratica di attività sportive all'aperto, preferibilmente il running, con associati detti segnal aggiuntivi (112) secondo le fasi precedenti; (d) Impostare, preferibilmente tramite un'interfaccia utente (131), i parametri necessari per il funzionamento dell'attrezzatura, particolarmente il percorso reale desiderato e la velocità del nastro (16), in modo da adeguare, durante tutta la simulazione, la difficoltà di allenamento alle capacità dell'utilizzatore (18); Trasferire all’unità di controllo (15), preferibilmente tramite il collegamento (12), sia le informazioni di input ricevute dall'interfaccia utente (131), sia i fotogrammi geo-referenziati relativi al percorso reale desiderato con associate le coordinate GPS (111) comprensive dell'altitudine, ovvero altri dati simili o equivalenti memorizzati nell’unità di memoria (11); (0 Sulla base della velocità del nastro (16) impostata dall'utilizzatore (18), calcolare ad ogni istante, tramite un'unità di controllo (15), lo spostamento effettuato dall'utilizzatore (18) lungo il percorso virtuale, quindi la sua nuova posizione geografica determinata dalle coordinate GPS (111), ovvero altri dati simili o equivalenti, e conseguentemente associare detta nuova posizione ai corrispondenti fotogrammi (110) georeferenziati del filmato del percorso reale; (g) Tramite un'unità di controllo (15), regolare ad ogni istante l’avvicendarsi dei fotogrammi (110) del video visualizzati preferibilmente mediante uno schermo (130), in modo da assicurare una perfetta sincronia tra la posizione (111) nel quale l'utilizzatore (18) si trova nel percorso virtuale, ed i corrispondenti fotogrammi de tratto di percorso reale all’aperto, in base al calcolo effettuato secondo la fase precedente; (h) Tramite un’unità di controllo (15), calcolare ad ogni istante la pendenza della posizione GPS (111 raggiunta dall'utilizzatore (18) lungo il percorso nello scenario virtuale, e conseguentemente comandare gl attuatori (17) del treadmill (10) per mantenere o adattare in tempo reale l'inclinazione del nastro (16) ovvero la velocità traslatoria dello stesso, in modo da riprodurre esattamente le variazioni di pendenza de percorso reale all'aperto, oltre che visivamente sullo schermo (130), anche in termini di sforzo fisico provato dal l'utilizzatore (18). Un'attrezzatura per la pratica e simulazione di attività sportive, come ad una o più delle rivendicazioni precedenti, che erizza per quanto descritto ed illustrato nelle tavole di disegni.