RU2529760C1 - Method to measure engaged mass of sportsman in process of movement actions and device for its realisation - Google Patents

Method to measure engaged mass of sportsman in process of movement actions and device for its realisation Download PDF

Info

Publication number
RU2529760C1
RU2529760C1 RU2013112492/28A RU2013112492A RU2529760C1 RU 2529760 C1 RU2529760 C1 RU 2529760C1 RU 2013112492/28 A RU2013112492/28 A RU 2013112492/28A RU 2013112492 A RU2013112492 A RU 2013112492A RU 2529760 C1 RU2529760 C1 RU 2529760C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mass
sportsman
acceleration
arm
measure
Prior art date
Application number
RU2013112492/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013112492A (en
Inventor
Алексей Григорьевич Баталов
Валерий Тихонович Савохин
Никита Николаевич Сошников
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный университет физической культуры, спорта, молодежи и туризма (ГЦОЛИФК)" (РГУФКСМиТ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный университет физической культуры, спорта, молодежи и туризма (ГЦОЛИФК)" (РГУФКСМиТ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный университет физической культуры, спорта, молодежи и туризма (ГЦОЛИФК)" (РГУФКСМиТ)
Priority to RU2013112492/28A priority Critical patent/RU2529760C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2013112492A publication Critical patent/RU2013112492A/en
Publication of RU2529760C1 publication Critical patent/RU2529760C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

FIELD: instrumentation.
SUBSTANCE: sportsman makes two identical movement actions. Using a spectrum analyser, they measure acceleration of the arm, on which a piezoaccelerometer is fixed. A calibrated weight is additionally suspended on the arm of the sportsman, where the piezoaccelerometer is fixed. Using two produced values of arm acceleration and the available mass of the additional weight, a sought for value is found. A simulator to measure engaged mass of the sportsman, for instance, a skier, represents a rectangular frame, on short sides of which in parallel to each other there are fixed shafts installed, on the ends of which with the help of rolling bearings there are steel bobbins placed, having a cylindrical shape. Reinforced rubber tapes are pulled onto each pair of bobbins along the long sides of the frame. In the central part of the structure, closer to one of the shafts, there is a site welded, on which the skier stands and pushes using ski poles and rotating it.
EFFECT: increased accuracy of measurements.
2 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к средствам объективного контроля индивидуальных физических данных спортсмена, и может быть использовано в самых различных видах спорта, например в лыжных гонках.The invention relates to measuring equipment, in particular to means of objective control of an athlete’s individual physical data, and can be used in a wide variety of sports, such as skiing.

Любое двигательное действие спортсмена характеризуется величиной приложенной силы. Зависимость между силой, массой и ускорением определяется вторым законом НьютонаAny motor action of an athlete is characterized by the magnitude of the applied force. The relationship between force, mass and acceleration is determined by Newton’s second law.

F = M a                                   ( 1 )

Figure 00000001
, F = M a ( one )
Figure 00000001
,

где F - сила [ньютон], М - масса [кг], а - линейное ускорение объекта приложения силы (руки или ноги) [м/с2].where F is the force [Newton], M is the mass [kg], and is the linear acceleration of the object of application of force (arms or legs) [m / s 2 ].

Например, в лыжах при отталкивании палками и одновременном бесшажном ходе спортсмен прикладывает усилие, пропорциональное массе его тела и ускорению [1].For example, in skiing, when pushing away with sticks and at the same time, the athlete exerts a force proportional to his body weight and acceleration [1].

Однако неизвестно, как определить усилие, которое ему необходимо затратить.However, it is not known how to determine the effort that he needs to spend.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является измерение ускорения при помощи датчика ускорений - пьезокерамического акселерометра (ПА), который прикрепляется к месту приложения двигательного усилия лыжника (в данном случае, к руке или к ноге) [2]. Пьезокерамический акселерометр, в свою очередь, подключен к спектроанализатору со сменными RC-фильтрами.The closest in technical essence to the claimed invention is the measurement of acceleration using an acceleration sensor - a piezoceramic accelerometer (PA), which is attached to the place of application of the motor force of the skier (in this case, to the arm or leg) [2]. The piezoceramic accelerometer, in turn, is connected to a spectrum analyzer with replaceable RC filters.

Однако, помимо измерения развиваемого ускорения, необходимо также знать еще и массу объекта приложенной силы. В настоящее время этот параметр подменяется параметром «количество движений»However, in addition to measuring the developed acceleration, it is also necessary to know the mass of the object of applied force. Currently, this parameter is being replaced by the parameter "number of movements"

I = m v                                  ( 2 )

Figure 00000002
, I = m v ( 2 )
Figure 00000002
,

где v - скорость движения руки, a m - масса руки, которую принимают равной от четырех и более кг. Поэтому основным недостатком существующего способа определения величины прилагаемой силы является невозможность рассчитать вовлекаемую массу в процесс движения. К тому же сам измеритель ускорения является громоздким, имеет большую погрешность, с его помощью также невозможно контролировать действия спортсмена во время соревнований.where v is the speed of the arm, and m is the mass of the arm, which is assumed to be equal to four or more kg. Therefore, the main disadvantage of the existing method for determining the magnitude of the applied force is the inability to calculate the mass involved in the movement process. In addition, the acceleration meter itself is cumbersome, has a large error, and with its help it is also impossible to control the actions of the athlete during the competition.

Задача изобретения - определение величины вовлекаемой массы спортсмена при выполнении им двигательных действий, повышение качества тренировочного процесса, сокращение сроков подготовки.The objective of the invention is to determine the size of the involved mass of the athlete when he performs motor actions, improving the quality of the training process, reducing the training time.

Поставленная задача решается тем, что первоначально измеряют ускорение объекта источника приложения силы a1, затем, при том же усилии, но с дополнительной известной массой М на том же объекте, на котором закреплен датчик, определяют ускорение a2. Вовлекаемая масса будет вычисляться по формулеThe problem is solved in that initially the acceleration of the object of the source of application of force a 1 is measured, then, with the same force, but with an additional known mass M at the same object on which the sensor is mounted, the acceleration a 2 is determined. The mass involved will be calculated by the formula

X a 1 = ( X + M ) a 2                                             ( 3 )

Figure 00000003
, X a one = ( X + M ) a 2 ( 3 )
Figure 00000003
,

где Х - вовлекаемая масса спортсмена. Преобразовывая формулу 3, получаемwhere X is the athlete's mass involved. Transforming formula 3, we obtain

X = M a 2 a 1 a 2                                                           ( 4 )

Figure 00000004
X = M a 2 a one - a 2 ( four )
Figure 00000004

По измеренным значениям по формуле 4 определяется искомая величина вовлекаемой массы спортсмена при совершении им двигательного действия.From the measured values according to formula 4, the desired value of the athlete's involved mass is determined when he performs a motor action.

На фиг.1 приведена схема тренажера для измерения вовлекаемой массы спортсмена при одновременном отталкивании (бесшажном ходе) лыжными палками. Тренажер представляет собой прямоугольную раму, на коротких сторонах которой параллельно друг другу установлены неподвижные валы 1. На концах этих валов при помощи подшипников качения насажены стальные бобины цилиндрической формы 2. На каждую пару бобин вдоль длинных сторон рамы натянуты армированные резиновые ленты 3 такой ширины, которая позволяла бы закрыть всю поверхность бобин. В центральной части конструкции, ближе к одному из валов, приварена площадка 4, на которой стоит лыжник 5 и отталкивается палками от ленты, приводя ее в круговое движение.Figure 1 shows a diagram of a simulator for measuring the involved mass of an athlete while repulsing (pitchless) ski poles. The simulator is a rectangular frame, on whose short sides stationary shafts 1 are mounted parallel to each other. At the ends of these shafts, steel bobbins are mounted using rolling bearings 2. Reinforced rubber bands 3 of such width are stretched along the long sides of the frame, which would allow to close the entire surface of the bobbins. In the central part of the structure, closer to one of the shafts, a platform 4 is welded on which the skier 5 stands and is pushed away by sticks from the tape, leading it in a circular motion.

Блок-схема измерения вовлекаемой массы спортсмена приведена на фиг.2.The block diagram of the measurement of the involved mass of the athlete is shown in figure 2.

Тренажер для вовлекаемой массы спортсмена обозначен цифрой 6, пьезоакселерометр, который крепится на руку спортсмена - цифрой 7, спектранализатор со сменными RC-фильтрами - цифрой 8, милливольтметр, который служит индикатором ускорения руки спортсмена в режиме отталкивания - цифрой 9, калиброванный по массе груз, равный 1000 грамм - цифрой 10.The simulator for the athlete’s involved mass is indicated by the number 6, the piezo accelerometer, which is mounted on the athlete’s hand, by the number 7, the spectralizer with replaceable RC filters, by the number 8, the millivoltmeter, which serves as an indicator of the athlete’s hand acceleration in repulsion mode, by the number 9, the load calibrated by mass, equal to 1000 grams - the number 10.

Принципиальная схема спектранализатора с подключенным на вход ПА представлена на фиг.3. R1; R2; C1; C2 - сменные радиокомпоненты.A schematic diagram of a spectral analyzer with a PA connected to the input is presented in Fig. 3. R1; R2; C1; C2 - interchangeable radio components.

Примеры конкретного выполнения. Лыжник с массой руки 3,7 кг выполняет на тренажере (фиг.1) серию из 6-8 одновременных отталкиваний и возбуждает тем самым колебания в пьезоакселерометре, который закреплен на кисти одной из его рук. Сигнал с пьезоакселерометра поступает на вход спектранализатора со сменными RC-фильтрами и далее на милливольтметр. Величину ускорения записывают в табл.1. Затем на кисть руки, на которой закреплен пьезоакселерометр, вешают груз массой 1000 грамм в виде манжеты и снова повторяют серию из 6-8 отталкиваний. Величину ускорения руки, но уже с дополнительным грузом, также записывают в табл.1. Последовательно меняя сменные RC-фильтры в спектранализаторе и повторяя те же самые серии отталкиваний, заполняют данными табл.1 ускорения в милливольтах.Examples of specific performance. A skier with a hand mass of 3.7 kg performs a series of 6-8 simultaneous repulsions on the simulator (Fig. 1) and thereby excites oscillations in the piezo-accelerometer, which is fixed to the wrist of one of his hands. The signal from the piezo-accelerometer is fed to the input of the spectral analyzer with replaceable RC filters and then to the millivoltmeter. The acceleration value is recorded in table 1. Then, a weight of 1000 grams in the form of a cuff is hung on the wrist on which the piezo-accelerometer is fixed, and a series of 6-8 repulsions is again repeated. The value of hand acceleration, but with an additional load, is also recorded in Table 1. By successively changing interchangeable RC filters in the spectral analyzer and repeating the same series of repulsions, they fill in the data in Table 1 of the acceleration in millivolts.

Таблица 1Table 1 (1,83-2,0) Гц(1.83-2.0) Hz (2,83-3,0) Гц(2.83-3.0) Hz (3,33-3,5) Гц(3.33-3.5) Hz (3,83-4,0) Гц(3.83-4.0) Hz (4,33-4,5) Гц(4.33-4.5) Hz (5,83-6,0) Гц(5.83-6.0) Hz (9,83-10,0) Гц(9.83-10.0) Hz б/гb / g с/гs / g б/гb / g с/гs / g б/гb / g с/гs / g б/гb / g с/гs / g б/гb / g с/гs / g б/гb / g с/гs / g б/гb / g с/гs / g 9090 7676 8080 7272 8989 7575 125125 7575 110110 8080 120120 9090 7070 50fifty х=5,4 кгx = 5.4 kg х=9,0 кгx = 9.0 kg х=5,3 кгx = 5.3 kg х=1,5 кгx = 1.5 kg х=2,7 кгx = 2.7 kg х=3,0 кгx = 3.0 kg х=2,5 кгx = 2.5 kg б/г - без груза; с/г - с грузом.b / g - without cargo; s / g - with cargo.

На фиг.4 приведено графическое отображение полученной спектрограммы, из которой видно, что при данной технике отталкивания вносимая масса тела спортсмена (заштрихованная на графике) присутствует в частотном диапазоне от 1,83 до 3,5 Гц, а дальше, на более высоких частотах, отталкивание происходит исключительно за счет силы мышц рук.Figure 4 shows a graphical display of the obtained spectrogram, from which it can be seen that with this repulsion technique, the insertion weight of the athlete's body (shaded on the graph) is present in the frequency range from 1.83 to 3.5 Hz, and then, at higher frequencies, repulsion occurs solely due to the strength of the muscles of the hands.

На фиг.5 представлен внешний вид измерительного устройства (а - в сборе, б - разобранном виде), на фиг.6 - способ его крепления непосредственно на лыжнике.Figure 5 presents the appearance of the measuring device (a - assembled, b - disassembled form), figure 6 - method of mounting it directly on the skier.

Заявляемый способ измерения вовлекаемой массы спортсмена позволяет по сравнению с известными способами получить истинное значение массы спортсмена, участвующей в двигательном действии.The inventive method of measuring the involved mass of the athlete allows, in comparison with known methods, to obtain the true value of the mass of the athlete participating in the motor action.

Claims (2)

1. Способ определения вовлекаемой массы спортсмена при выполнении им двигательных действий, заключающийся в измерении ускорений объекта приложения силы (руки или ноги), отличающийся тем, что измерения проводят с помощью спектранализатора первоначально без дополнительно навешиваемого на него калиброванного по массе груза, а затем с вышеупомянутым грузом, по измеренным значениям которого определяют искомую величину.1. The method of determining the athlete’s involved mass when performing motor actions, which consists in measuring the accelerations of the object of application of force (arms or legs), characterized in that the measurements are carried out with the help of a spectral analyzer initially without an additionally calibrated mass, and then with the above cargo, the measured values of which determine the desired value. 2. Устройство для реализации способа по п.1, состоящее из пьезокерамического акселерометра и спектранализатора со сменными RC-фильтрами, отличающееся тем, что пьезокерамический датчик ускорения прикреплен к руке или ноге спортсмена, подключен к спектранализатору и индикатору, проградуированному в единицах ускорения, а калиброванный по массе груз с закрепленным на нем пьезоакселерометром дополнительно навешивается при повторном измерении ускорения. 2. The device for implementing the method according to claim 1, consisting of a piezoceramic accelerometer and a spectral analyzer with replaceable RC filters, characterized in that the piezoceramic acceleration sensor is attached to the athlete’s arm or leg, connected to a spectral analyzer and an indicator calibrated in units of acceleration, and calibrated by mass, the load with a piezo-accelerometer mounted on it is additionally hung when measuring acceleration again.
RU2013112492/28A 2013-03-20 2013-03-20 Method to measure engaged mass of sportsman in process of movement actions and device for its realisation RU2529760C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013112492/28A RU2529760C1 (en) 2013-03-20 2013-03-20 Method to measure engaged mass of sportsman in process of movement actions and device for its realisation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013112492/28A RU2529760C1 (en) 2013-03-20 2013-03-20 Method to measure engaged mass of sportsman in process of movement actions and device for its realisation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013112492A RU2013112492A (en) 2014-09-27
RU2529760C1 true RU2529760C1 (en) 2014-09-27

Family

ID=51656310

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013112492/28A RU2529760C1 (en) 2013-03-20 2013-03-20 Method to measure engaged mass of sportsman in process of movement actions and device for its realisation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2529760C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2606872C1 (en) * 2015-07-27 2017-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный университет физической культуры, спорта, молодежи и туризма (ГЦОЛИФК)" (РГУФКСМиТ) Method of biathlete heart rate ejecting force damping during shooting in prone position

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7143644B2 (en) * 2003-11-24 2006-12-05 Advanced Design Consulting Usa, Inc. Device for collecting statistical data for maintenance of small-arms
US7519480B2 (en) * 2004-03-29 2009-04-14 Peter Thomas German Driving-force output of a reciprocating actuator
RU2359728C2 (en) * 2007-09-13 2009-06-27 Владимир Николаевич Савельев Training equipment-dynamometre for measurement of dynamic parametres of blow
RU2458327C1 (en) * 2011-04-22 2012-08-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный университет леса (ГОУ ВПО МГУЛ) Device for measuring pushing momentum of athlete

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7143644B2 (en) * 2003-11-24 2006-12-05 Advanced Design Consulting Usa, Inc. Device for collecting statistical data for maintenance of small-arms
US7519480B2 (en) * 2004-03-29 2009-04-14 Peter Thomas German Driving-force output of a reciprocating actuator
RU2359728C2 (en) * 2007-09-13 2009-06-27 Владимир Николаевич Савельев Training equipment-dynamometre for measurement of dynamic parametres of blow
RU2458327C1 (en) * 2011-04-22 2012-08-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный университет леса (ГОУ ВПО МГУЛ) Device for measuring pushing momentum of athlete

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2606872C1 (en) * 2015-07-27 2017-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный университет физической культуры, спорта, молодежи и туризма (ГЦОЛИФК)" (РГУФКСМиТ) Method of biathlete heart rate ejecting force damping during shooting in prone position

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013112492A (en) 2014-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Beckham et al. Force plate use in performance monitoring and sport science testing
Banyard et al. Validity of various methods for determining velocity, force, and power in the back squat
EP2988099B1 (en) Estimating local motion of physical exercise
Sato et al. Validity of wireless device measuring velocity of resistance exercises
RU2008141159A (en) METHOD AND DEVICE FOR ASSESSING THE MUSCULAR WORK OF ATHLETES BY USING SHORT TESTS
US20160243402A1 (en) Method and apparatus for assessing the performances of an athlete that performs a gymnastic exercise
Howard et al. Estimation of force during vertical jumps using body fixed accelerometers
RU2529760C1 (en) Method to measure engaged mass of sportsman in process of movement actions and device for its realisation
CN105286842B (en) A kind of method and device based on acceleration transducer predicted motion process heart rate
Rusdiana et al. 3D biomechanical analysis of swimming start movements using a portable smart platform with android pie
CN105769225A (en) Multi-direction disturbance torque based quantitative evaluation device and method for precision grasping function
RU2625092C1 (en) Method for measuring coefficient of accelerator sensor conversion by moving platform and device for its implementation
RU2600508C1 (en) Method of measuring of eject force of elastic object by recoil method and device for its implementation
JP5557296B2 (en) Speed calculation method, speed calculation device, and computer program
RU2383876C2 (en) Method for detection of gear set efficiency factor
RU2382602C2 (en) Method for measurement of force endurance in process of body pull-ups in bent position
Papoti et al. Use of the y-intercept in the evaluation of the anaerobic fitness and performance prediction of trained swimmers
Kukla et al. The determination of the parameters of wheelchair driving with the use of a test bench
RU2555662C1 (en) Method to select pairs of skis by their elastic properties
RU2549084C1 (en) Method of comparative evaluation of sliding quality of skis
RU2794427C1 (en) Method for control of human movements and device for control of human movements
CN105092193A (en) Method for testing hardness of racket shaft
Howard et al. A method comparison of force platform and accelerometer measures in jumping
Stanković et al. Validity of the two systems for measuring force and power of the lower extremities
Singh Development of norms for selected physical fitness parameters of male football defenders

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150321