RU125867U1

RU125867U1 - BOXER SIMULATOR

Info

Publication number: RU125867U1
Application number: RU2012140316/12U
Authority: RU
Inventors: Игорь Константинович Ходов
Original assignee: Игорь Константинович Ходов
Priority date: 2012-09-20
Filing date: 2012-09-20
Publication date: 2013-03-20

Abstract

Устройство для тренировки координации движения, скорости и реакции, содержащее установленный на горизонтальной опоре манекен, состоящий из бюста и головы, при этом в бюсте расположены исполнительные механизмы, а в голове тренажера расположены датчики, связанные с микроконтроллерным блоком обработки полученных от датчиков сигналов, для управления исполнительными механизмами, передающее информацию о тренировках спортсмена в блок записи, хранения и звукового оповещения и позволяющее отслеживать тренировочный процесс в динамике как в реальном режиме времени, так и в записи, характеризующееся тем, что содержит средство ориентации по отношению к спортсмену, может реагировать на атаку спортсмена уклонением от удара, непрерывного контроля атакующих ударов спортсмена, блока измерения силы, скорости и точности ударов в абсолютных значениях благодаря встроенным трехстепенному акселерометру и тензометрическим датчикам.A device for training coordination of movement, speed and reaction, containing a mannequin mounted on a horizontal support, consisting of a bust and a head, while actuators are located in the bust, and sensors connected to the microcontroller processing unit of the signals received from the sensors are located in the simulator head to control executive mechanisms, transmitting information about the athlete’s training to the recording, storage and sound notification unit and allowing to track the training process in dynamics as in In both the real time mode and in the recording, characterized by the fact that it contains a means of orientation with respect to the athlete, it can respond to an athlete’s attack by dodging a blow, continuously monitoring the athlete’s attack strokes, the unit for measuring the force, speed and accuracy of strikes in absolute values thanks to the built-in three-stage accelerometer and strain gauge sensors.

Description

Заявленная полезная модель относится к области спортивной тренировочной техники, а именно к тренажерам для бокса, которые также могут найти применение при подготовке спортсменов других видов единоборств.The claimed utility model relates to the field of sports training equipment, namely to boxing simulators, which can also be used in training athletes of other martial arts.

Известно изобретение №2201784, кл. А63В 69/32 позволяющее активизировать тренировочный процесс с контролем функционального и психофизиологического состояния спортсмена, содержащий программно управляемый боксерский мешок с ударными подвижными конечностями и средством координатного подведения его к спортсмену по сигналам о координатах его местоположения на ринге.Known invention No. 2201784, class. A63B 69/32 allows you to activate the training process with monitoring the functional and psychophysiological state of the athlete, containing a software-controlled boxing bag with shock moving limbs and a means of coordinating it to the athlete by signals about the coordinates of his location in the ring.

Другое изобретение этого же автора №2201783, кл. А63В 69/32 предназначено для повышения эффективности тренировочного процесса, управления формированием технически безошибочных атакующих и защитных действий с одновременным контролем силы, точности и скорости их выполнения.Another invention of the same author No. 2201783, class. А63В 69/32 is designed to increase the efficiency of the training process, control the formation of technically error-free attacking and defensive actions while controlling the strength, accuracy and speed of their execution.

Известные тренажеры сложны и громоздки. Для исполнения первого устройства необходимо полностью перестраивать спортивный зал и ринг. Стоимость обслуживания такого устройства будет очень высока. А эффективность распознавания координат спортсмена на ринге низкая. Недостатком второго устройства является его «слепота». Атакующие и защитные действия тренажера являются результатом автономного вычислительного процесса встроенной программы.Famous exercise machines are complex and bulky. For the execution of the first device, it is necessary to completely rebuild the gym and ring. The cost of servicing such a device will be very high. And the efficiency of recognition of the coordinates of the athlete in the ring is low. The disadvantage of the second device is its "blindness". The attacking and defensive actions of the simulator are the result of the autonomous computing process of the firmware.

Известно устройство для тренировки №2322278, кл. А63В 69/20 для тренировки координации движений, памяти и реакции, которое содержит установленную на вертикальной опорной поверхности ударную подушку, состоящую из основания, закрывающего основание кожуха, на основании расположены поглощающий энергию удара материал и датчики для регистрации удара, которые связаны с процессорным блоком обработки полученных от датчиков сигналов, оснащенным соответствующим программным обеспечением для контроля параметров удара и их визуального отображения. На внешней поверхности кожуха изображен силуэт мишени с выделением внутри силуэта зон для нанесения удара, которые снабжены источниками света в виде светодиодов, которые расположены внутри кожуха напротив каждой зоны или вокруг нее для подсветки, при этом указанные светодиоды объединены в две группы каждая из которых при включении загорается цветом отличным от цвета другой группы и связаны с источником питания через управляющий блок, связанным в свою очередь, с процессорным блоком обработки полученным сигналов реализующим функцию выборочного включения источников света в последовательно выбираемых случайных зонах нанесения удара или в соответствии с заданной программой проведения тестирования с помощью выделенных зон.A device for training is known No. 2322278, class. A63B 69/20 for training coordination of movements, memory and reaction, which comprises a shock pad installed on a vertical supporting surface, consisting of a base covering the base of the casing, shock absorbing energy and sensors for detecting shock, which are connected to the processor processing unit, are located on the base received from signal sensors equipped with appropriate software for monitoring impact parameters and their visual display. On the outer surface of the casing, the silhouette of the target is depicted with the allocation of striking zones inside the silhouette, which are equipped with light sources in the form of LEDs, which are located inside the casing opposite each zone or around it for illumination, while these LEDs are combined into two groups, each of which, when turned on lights up with a color different from the color of another group and is connected to the power source through the control unit, which, in turn, is connected with the processor unit for processing received signals that implements -term switching of light sources sequentially selected in random or strike zones according to a predetermined program of testing using the allocated bands.

Данное техническое решение принято в качестве ближайшего аналога. К его недостаткам можно отнести то, что он рассчитан исключительно на отработку навыков нанесения удара по неподвижной, хотя и указывающей на изменение направления удара изменением поля свечения. При этом тренажер не имеет способности реагировать на удар спортсмена.This technical solution was taken as the closest analogue. Its disadvantages include the fact that it is designed solely to develop skills in striking a stationary one, although it indicates a change in the direction of the impact by changing the glow field. At the same time, the simulator does not have the ability to respond to the athlete’s blow.

Другим недостатком всех представленных устройств, является измерение только относительной силы удара, не позволяющим унифицировать данные для группы подобных систем.Another disadvantage of all the presented devices is the measurement of only the relative impact force, which does not allow to unify the data for a group of similar systems.

Техническим результатом, на обеспечение достижения которого направлена данная полезная модель, является расширение функциональных возможностей тренажера, повышение эффективности тренировки за счет обеспечения динамического характера процесса обучения, направленного на выработку мгновенной реакции спортсмена на изменение положения манекена, уходящего от удара спортсмена.The technical result, the achievement of which this utility model is aimed at, is to expand the simulator's functionality, increase the training efficiency by ensuring the dynamic nature of the training process, aimed at developing an instant response of an athlete to a change in the position of a mannequin, moving away from an athlete’s blow.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для тренировки (тренажер), является интерактивным и способен «видеть» спортсмена и руки наносящие удар. Тренажер содержит бюст манекена, воспринимающие и регистрирующие удары датчики, связанные с процессорным блоком обработки сигналов, оснащенным необходимыми средствами и соответствующим программным обеспечением для контроля параметров ударов и выработки ответных сигналов для исполнительного механизма, меняющего расположение головы манекена в период времени удара. Внутри головы манекена имеются два датчика измерения расстояния, расположенные по типу глаз человека, они позволяют определить расстояние до перчатки спортсмена, вектор удара и скорость. Кроме того, в голове тренажера имеется трехстепенной акселерометр позволяющий вычислять абсолютную силу удара. Внешняя лицевая часть головы манекена оборудована тензометрическими датчиками, расположенными в болевых местах и позволяющие оценить точность удара. Так же имеется датчик определяющий вектор положения спортсмена, он позволяет обращать корпус манекена в сторону спортсмена, тем самым повышая эффективность реакции тренажера на удары спортсмена. Данные с датчиков обрабатываются микроконтроллером и в цифровом последовательном коде передаются в ЭВМ. Сигналы на исполнительные механизмы, позволяющие отводить голову манекена от удара спортсмена, для увеличения скорости реакции, вырабатываются этим же микроконтроллером. ЭВМ позволяет хранить статистические данные для каждого спортсмена, отслеживать его тренировочный процесс в динамике.The specified technical result is achieved by the fact that the training device (simulator) is interactive and is able to "see" the athlete and the hands striking. The simulator contains a dummy bust, sensors that sense and record impacts associated with a signal processing unit equipped with the necessary tools and appropriate software to control impact parameters and generate response signals for an actuator that changes the location of the dummy's head during the impact time period. Inside the mannequin’s head there are two distance measuring sensors located according to the type of human eyes, they allow you to determine the distance to the athlete’s gloves, the impact vector and speed. In addition, the head of the simulator has a three-stage accelerometer that allows you to calculate the absolute strength of the impact. The external front part of the mannequin head is equipped with strain gauges located in painful places and allowing to evaluate the accuracy of the impact. There is also a sensor that determines the position vector of the athlete, it allows you to turn the body of the dummy towards the athlete, thereby increasing the efficiency of the simulator's reaction to the athlete's blows. Data from the sensors is processed by the microcontroller and transmitted in digital serial code to the computer. The signals to the actuators, allowing to divert the dummy’s head from the athlete’s blow, to increase the reaction rate, are generated by the same microcontroller. The computer allows you to store statistics for each athlete, track his training process in dynamics.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой, для получения требуемого технического результата.These signs are significant and interconnected to obtain the desired technical result.

Организация связей между блоками тренажера, реализует изложенные выше методические положения. Главной частью тренажера является микроконтроллер 1, который связывает все датчики 2,3,4,6, исполнительные механизмы 7,8 и ЭВМ 9. Сигналы с датчика определяющие вектор расположения спортсмена 5, сигналы с дальномеров правой 3 и левой области 2 и сигналы с тензометрических датчиков 4 ,поступают на входы микроконтроллера 1. Сигналы от инфракрасного маячка 6 на голове спортсмена поступают на датчик определения вектора расположения спортсмена 5. С выходов микроконтроллера 1 сигналы управления поступают на исполнительные механизмы 7,8 тренажера. Вся информация в реальном режиме времени передается от микроконтроллера на ЭВМ 9. The organization of relations between the blocks of the simulator, implements the above methodological provisions. The main part of the simulator is a microcontroller 1, which connects all the sensors 2,3,4,6, actuators 7,8 and computer 9. The signals from the sensor determine the location vector of the athlete 5, the signals from the rangefinders of the right 3 and left area 2 and the signals from the strain gauge 4 sensors, fed to the inputs of microcontroller 1. Signals from an infrared beacon 6 on the athlete’s head are sent to the sensor determining the location vector of the athlete 5. From the outputs of microcontroller 1, control signals are sent to actuators 7.8 of the simulator. All information in real time is transmitted from the microcontroller to the computer 9.

На фиг.1 представлена блок-схема тренажера и связей его элементов, где:Figure 1 presents a block diagram of a simulator and the connections of its elements, where:

1- Микроконтроллер для обработки входных сигналов, выработки управляющих сигналов на исполнительные механизмы, передачи всех данных на ЭВМ.1- Microcontroller for processing input signals, generating control signals to actuators, transferring all data to a computer.

2- Дальномер, контролирующий левую область, измеряющий расстояние до перчатки спортсмена в каждый момент времени2- The range finder, controlling the left area, measuring the distance to the athlete’s gloves at any time

3- Дальномер, контролирующий правую область, аналогичен левому датчику 3- The range finder that controls the right area is similar to the left sensor

4- Группа тензометрических датчиков ,определяющая точность попадания удара 4- A group of strain gauges that determine the accuracy of impact

5- Датчик , определяющий вектор расположения боксера по маячку 65- Sensor that determines the location of the boxer on the beacon 6

6- Маячок, прикрепленный к голове спортсмена6- Beacon attached to the athlete's head

7- Исполнительный механизм позволяющий осуществлять наклоны головы7- Actuator allows tilting the head

8- Исполнительный механизм, позволяющий осуществлять повороты бюста манекена8- The executive mechanism allowing to carry out turns of a dummy bust

9- ЭВМ, собирающая данные для ведения статистики на каждого спортсмена 9- a computer that collects data for statistics for each athlete

На чертеже фиг.2 представлена конструкция тренажера.In the drawing of figure 2 presents the design of the simulator.

Предлагаемое устройство для тренировки представляет собой бюст манекена 7, закрепленный вертикально к полу. Бюст способен осуществлять небольшие повороты вправо и влево с помощью привода 6, управляемого микроконтроллером. Сигналы микроконтроллера для поворота бюста формируются на основе датчика 5, отслеживающего положения маячка 9. Маячок 9, излучающий инфракрасный луч закреплен на шлеме спортсмена и имеет автономное электропитание. Основная цель этого узла - постоянно держать боксера в поле видения 10 дальномеров 1, 2, расположенных в голове манекена.The proposed device for training is a bust of a mannequin 7, mounted vertically to the floor. The bust is able to carry out small turns to the right and left using the drive 6, controlled by a microcontroller. The signals of the microcontroller for turning the bust are formed on the basis of the sensor 5, which tracks the position of the beacon 9. The beacon 9, emitting an infrared beam, is mounted on the athlete's helmet and has autonomous power supply. The main goal of this site is to constantly keep the boxer in the field of vision of 10 rangefinders 1, 2 located in the head of the mannequin.

Голова манекена способна осуществлять наклоны вправо и влево с помощью привода 4, управляемого микроконтроллером. Сигналы для наклона головы формируются, основываясь на данных двух датчиков-дальномеров 1,2 , определяющих расстояние до перчатки боксера и определяющих вектор удара. Задачей данного узла является увод головы от удара, с целью усложнения тренировки - за счет интерактивности процесс становится более реалистичным. Микроконтроллер, принимающий данные от дальномеров 1,2 обрабатывает их и по производной определяет мгновенную и максимальную скорость нанесения удара боксером. Эти параметры передаются в ЭВМ.The mannequin head is capable of tilting left and right with the help of a drive 4 controlled by a microcontroller. Signals for tilting the head are formed based on the data of two sensors-rangefinders 1,2, which determine the distance to the boxer's gloves and determine the shock vector. The objective of this site is to remove the head from the blow, in order to complicate the training - due to interactivity, the process becomes more realistic. The microcontroller that receives data from rangefinders 1.2 processes them and determines the instantaneous and maximum speed of striking by the boxer according to the derivative. These parameters are transmitted to the computer.

Голова манекена в данном изобретении представляет собой инерциальный измерительный модуль. В центре тяжести головы установлен трехстепенной акселерометр 8, измеряющий силу удара боксера. Зная массу головы можно измерять силу удара в абсолютных значения, что позволяет унифицировать устройство. Кроме того на лицевой части головы в болевых местах расположены тензометрические датчики 3, позволяющие определять точность удара. Данные от акселерометра и тензодатчиков, обработанные в микроконтроллере по последовательному каналу передаются в ЭВМ. The mannequin head in this invention is an inertial measuring module. In the center of gravity of the head there is a three-stage accelerometer 8, which measures the force of impact of a boxer. Knowing the mass of the head, one can measure the impact force in absolute values, which allows to unify the device. In addition, tensometric sensors 3 are located on the front of the head in painful places, allowing to determine the accuracy of the impact. Data from the accelerometer and strain gauges processed in the microcontroller via a serial channel are transmitted to the computer.

ЭВМ, используя специальное программное обеспечение, обрабатывает полученные данные, ведет статистику по каждому спортсмену и позволяет отслеживать тренировочный процесс в динамике, указывает на допущенные ошибки. Основываясь на данных ЭВМ можно составлять план тренировки на каждый день. The computer, using special software, processes the received data, maintains statistics for each athlete and allows you to track the training process in dynamics, indicates errors made. Based on computer data, you can draw up a workout plan for every day.

В качестве микроконтроллера может быть использован микроконтроллер фирмы microchip pic16f877 обладающий достаточным быстродействием и более 20 портами входа/выхода. Этот элемент имеет 8 аналого-цифровых преобразователей и порт для связи с ЭВМ. Дальномеры используются фирмы Шарп с зоной чувствительности от 10 до 80 сантиметров. Трехстепенные акселерометры могут использоваться фирмы Семикондактор - ADXL 345 ,позволяющие измерять перегрузки до 16g. Приведенная элементная база является условной, и может быть изменена с целью улучшения характеристик устройства. As a microcontroller, a microchip pic16f877 microcontroller with sufficient speed and more than 20 input / output ports can be used. This element has 8 analog-to-digital converters and a port for communication with a computer. Rangefinders are used by Sharp with a sensitivity range of 10 to 80 centimeters. Three-stage accelerometers can be used by Semicondactor - ADXL 345, which allows measuring overloads up to 16g. The given element base is conditional, and can be changed in order to improve the characteristics of the device.

Claims

A device for training coordination of movement, speed and reaction, containing a mannequin mounted on a horizontal support, consisting of a bust and a head, while actuators are located in the bust, and sensors connected to the microcontroller processing unit of the signals received from the sensors are located in the simulator head for control executive mechanisms, transmitting information about the athlete’s training to the recording, storage and sound notification unit and allowing to track the training process in dynamics as in In both the real time mode and in the recording, characterized by the fact that it contains a means of orientation with respect to the athlete, it can respond to an athlete’s attack by dodging a blow, continuously monitoring the athlete’s attack strokes, the unit for measuring the force, speed and accuracy of strikes in absolute values thanks to the built-in three-stage accelerometer and strain gauge sensors.