RU2584663C1 - Simulator for developing skills of holding balance and means for facilitating holding balance - Google Patents
Simulator for developing skills of holding balance and means for facilitating holding balance Download PDFInfo
- Publication number
- RU2584663C1 RU2584663C1 RU2015108149/12A RU2015108149A RU2584663C1 RU 2584663 C1 RU2584663 C1 RU 2584663C1 RU 2015108149/12 A RU2015108149/12 A RU 2015108149/12A RU 2015108149 A RU2015108149 A RU 2015108149A RU 2584663 C1 RU2584663 C1 RU 2584663C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- scale
- user
- controller
- simulator
- base
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Rehabilitation Tools (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области спортивной подготовки, спортивной медицины, туризма и оборудования для отдыха, в том числе отдыха на воде.The invention relates to the field of sports training, sports medicine, tourism and leisure equipment, including water recreation.
Задача тренировки вестибулярного аппарата весьма сложна и индивидуальна, как описано в статье Зеленина Л.А. (см. Ученые записки университета им. П.Ф. Лесгафта, Выпуск №1 (95)/2013, а также http://cyberleninka.ru/article/n/tehnologiya-razvitiya-ravnovesiya-v-sopryazhyonnom-osvoenii-tehniki-grebli-u-nachinayuschih-grebtsov-s-pomoschyu-trenazhyorov), развитие навыков удержания равновесия требует времени и применения соответствующих методик.The task of training the vestibular apparatus is very complex and individual, as described in the article by L. Zelenin (see Scientific notes of the PF Lesgaft University, Issue No. 1 (95) / 2013, as well as http://cyberleninka.ru/article/n/tehnologiya-razvitiya-ravnovesiya-v-sopryazhyonnom-osvoenii-tehniki -grebli-u-nachinayuschih-grebtsov-s-pomoschyu-trenazhyorov), the development of skills to maintain balance requires time and the use of appropriate techniques.
Кроме того, в групповых видах спорта и туризма возникают как задачи ускоренной адаптации всех членов группы к задаче удержания равновесия на канате, доске, бревне, плавательном средстве, так и задачи прохождения таких препятствий всеми членами группы.In addition, in group sports and tourism, there arise both the tasks of accelerated adaptation of all members of the group to the task of maintaining equilibrium on a rope, board, log, and swimming means, and the tasks of passing such obstacles by all members of the group.
Иными словами, существует потребность в устройстве, которое позволило бы тренировать навыки балансирования, допускало индивидуальную настройку индикации, выбор режима индикации, который органичен именно для данного человека и его системы «зрение-мозг»; использовать этот режим в дальнейшем на устройствах, оснащенных такой индикацией, а по результатам настройки сделать выводы о своем "вестибулярном" типе и, например, о конкретной совокупности упражнений, которые помогут улучшить координацию данному индивидууму, или хотя бы выполнить конкретную задачу преодоления сложного препятствия.In other words, there is a need for a device that would train balancing skills, allow for individual display settings, the choice of display mode, which is organic specifically for this person and his vision-brain system; use this mode in the future on devices equipped with such an indication, and, based on the results of the settings, draw conclusions about your “vestibular” type and, for example, about a specific set of exercises that will help improve coordination for a given individual, or at least perform a specific task of overcoming a difficult obstacle.
Рассмотрим известные решения в данной области.Consider well-known solutions in this area.
Известен патент США 8845556 (В1) - 2014-09-30, А61В 5/103; А61В 5/117; G08B 23/00, в котором описаны способ и устройство для поддержания баланса тела, однако речь идет о статическом балансе, походке и осанке, поэтому для решения вышеописанных задач данное решение неприменимо.Known US patent 8845556 (B1) - 2014-09-30, AB 5/103;
Известно также использование линейного индикатора уровня в весах (см. WO 0058697 - 2000-10-05; G01D 7/00; G01D 7/12; G01G 23/37; G01G 23/00). Устройство содержит дисплей из отдельных пикселей и контроллер, управляющий ими таким образом, что пиксели, образующие индикатор, располагаются вдоль двух осей и расположены всегда под одним углом к осям при движении. К недостаткам данного индикатора также следует отнести несоответствующую область применения: невозможность использования на воде, а главное - в динамике.The use of a linear level indicator in scales is also known (see WO 0058697 - 2000-10-05; G01D 7/00; G01D 7/12; G01G 23/37; G01G 23/00). The device contains a display of individual pixels and a controller that controls them so that the pixels that make up the indicator are located along two axes and are always at the same angle to the axes when moving. The disadvantages of this indicator should also include an inappropriate scope: the inability to use on water, and most importantly - in the dynamics.
В патенте Великобритании 2482269 (2012-01-25; А63В 69/04; G09B 9/00) описан тренажер верховой езды, в котором шейная часть выполнена поворотной. Тренажер позволяет тренировать равновесие, будучи способным качаться по двум осям, и может иметь сенсорные датчики для реакции на поведение пользователя. Однако к его недостаткам также следует отнести ограниченную область применения и то обстоятельство, что тренирующийся не имеет перед собой индикатора, показывающего успешность его действий, что существенно замедляет процесс тренировки или адаптации.British Patent 2482269 (2012-01-25; A63B 69/04; G09B 9/00) describes a riding simulator in which the cervical part is rotatable. The simulator allows you to train the balance, being able to swing along two axes, and can have touch sensors to respond to user behavior. However, its disadvantages also include the limited scope and the fact that the trainee does not have before him an indicator showing the success of his actions, which significantly slows down the process of training or adaptation.
Известен также велотренажер по патенту США 2010216103 (26.08.2010, А63В 69/00). Поворотные части позволяют начинающему спортсмену тренировать на нем устойчивость, однако оба вышеуказанных недостатка свойственны ему в полной мере.Also known exercise bike according to US patent 2010216103 (08.26.2010, A63B 69/00). Rotary parts allow a novice athlete to train stability on him, however, both of the above disadvantages are characteristic of him fully.
В патенте РФ №2461404 (2011-05-31, А63В 69/06) описан тренажер-каноэ. Тренажер содержит площадку для размещения спортсмена, установленную на опорах, выполненных в виде полуовалов, по контуру повторяющих поперечные обводы спортивной лодки. Опоры носовой и кормовой частей расположены на равном расстоянии друг от друга, к верхней части опор и к носовой и кормовой частям снаружи прикреплены трубы, соединенные между собой, образуя борта лодки-каноэ. Тренажер снабжен основными и дополнительными скользящими полозьями, причем основные скользящие полозья прикреплены к опорам, расположены на некотором расстоянии друг от друга и в носовой и кормовой частях приварены к трубам, а дополнительные скользящие полозья прикреплены к опорам носовой и кормовой частям, расположены по бокам основных полозьев и выше их. Имитатор весла выполнен в виде стержня, на опорном конце стержень соединен с четырьмя вилообразными заостренными на концах зубьями, выполненными в форме крюков. Кроме того, к кормовой части тренажера прикреплено средство для удержания равновесия. Технический результат заключается в повышении эффективности тренировки функции равновесия гребцов с одновременным освоением техники гребковых движений путем максимального приближения к естественным условиям гребли на воде.In the patent of the Russian Federation No. 2461404 (2011-05-31, A63B 69/06) a canoe trainer is described. The simulator contains a platform for placing the athlete, mounted on supports made in the form of semi-ovals, repeating along the contour of the transverse contours of the sports boat. The bow and stern supports are located at equal distance from each other, pipes connected to each other are attached to the upper part of the supports and to the bow and stern parts, forming the sides of the canoe boat. The simulator is equipped with main and additional sliding runners, the main sliding runners attached to the supports, located at some distance from each other and welded to the pipes in the bow and stern parts, and the additional sliding runners attached to the bow and stern supports, located on the sides of the main runners and above them. The oar simulator is made in the form of a rod; at the supporting end, the rod is connected to four hook-shaped teeth, forked at the ends, made in the form of hooks. In addition, a means to maintain balance is attached to the stern of the simulator. The technical result consists in increasing the efficiency of training the function of the equilibrium of rowers with the simultaneous development of the technique of rowing movements by maximally approximating the natural conditions of rowing on water.
Основной недостаток данного устройства по существу тот же - глаза спортсмена устремлены, фактически, в пол, и формирование навыков удержания равновесия опирается только на внутренние ощущения и происходит медленно.The main disadvantage of this device is essentially the same - the athlete’s eyes are actually directed to the floor, and the formation of skills to maintain balance is based only on internal sensations and is slow.
Наиболее близким к предложенному является тренажер для развития навыков удержания равновесия преимущественно для серфингистов, скейтбордистов, слаломистов и т.п. по WO 2004098723 (18.11.2004, А63В 26/00; А63В 69/00; А63В 22/14). Тренажер содержит неподвижное основание и подвижные элементы: цилиндрическую вставку и доску с выемкой на нижней поверхности и позволяет балансировать «по двум осям» в условиях, приближенных к реальным.Closest to the proposed is a simulator for the development of skills to maintain balance, mainly for surfers, skateboarders, slalomists, etc. according to WO 2004098723 (11/18/2004, A63B 26/00; A63B 69/00; A63B 22/14). The simulator contains a fixed base and moving elements: a cylindrical insert and a board with a recess on the bottom surface and allows you to balance "along two axes" in conditions close to real ones.
Недостатком данного тренажера также является то обстоятельство, что глаза спортсмена практически не участвуют в формировании навыков удержания равновесия, "цепь обратной связи" не работает или используется не полностью, и формирование навыков происходит недостаточно эффективно, а кроме того, известное решение не допускает настройки на индивидуальные свойства вестибулярного аппарата пользователя, что делает неэффективным и его использование для ускоренной адаптации группы к решению задач, связанных с балансированием, удержанием равновесия.A disadvantage of this simulator is also the fact that the athlete’s eyes practically do not participate in the formation of skills to maintain balance, the “feedback chain” does not work or is not fully used, and the formation of skills is not effective enough, and in addition, the known solution does not allow for individual properties of the vestibular apparatus of the user, which makes it ineffective and its use for accelerated adaptation of the group to solving problems related to balancing, keeping equal oats.
Таким образом, техническим результатом, ожидаемым от использования изобретения, является повышение эффективности тренажера за счет настройки на индивидуального пользователя и иного характера формирования обратной связи зрение-мозг-мышцы, а также расширение функциональных возможностей за счет возможности использования в качестве вспомогательного средства при выполнении сложных заданий на удержание равновесия.Thus, the technical result expected from the use of the invention is to increase the simulator's efficiency by tuning the individual user and the different nature of the formation of vision-brain-muscle feedback, as well as expanding the functionality due to the possibility of being used as an auxiliary tool for complex tasks to maintain balance.
Указанный результат достигается тем, что известный тренажер для развития навыков удержания равновесия и средство, облегчающее удержание равновесия, содержащий по меньшей мере один элемент, выполненный с возможностью изменения своего углового положения вместе с опорными конечностями пользователя, дополнительно снабжен последовательно соединенными датчиком наклона, контроллером и шкалой, при этом по меньшей мере шкала установлена на поперечном основании, которое выполнено с возможностью изменения своего углового положения вместе с опорными конечностями пользователя и кинематически связанным с подвижным основанием или спортивным снарядом и размещено в поле зрения пользователя, причем шкала выполнена с возможностью отображения изменения углового положения поперечного основания.This result is achieved by the fact that the known simulator for the development of skills of maintaining equilibrium and a tool that facilitates maintaining equilibrium, containing at least one element configured to change its angular position together with the supporting limbs of the user, is additionally equipped with a tilt sensor, a controller and a scale connected in series while at least the scale is mounted on a transverse base, which is configured to change its angular position together with about the user's limbs and kinematically connected with a movable base or sports equipment and placed in the field of view of the user, and the scale is configured to display changes in the angular position of the transverse base.
Кроме того, контроллер и шкала могут быть выполнены с возможностью отображения как текущего углового положения поперечного основания, так и его угловой скорости или ускорения.In addition, the controller and the scale can be configured to display both the current angular position of the transverse base and its angular velocity or acceleration.
При этом датчик наклона и шкала могут быть выполнены двухосными.In this case, the tilt sensor and the scale can be made biaxial.
Кроме того, контроллер может быть выполнен с возможностью приема и вывода на шкалу информации о степени задействованности активной системы угловой стабилизации подвижного основания или спортивного снаряда.In addition, the controller can be configured to receive and output information on the scale of the degree of involvement of the active system of angular stabilization of the moving base or sports equipment.
Целесообразно также выполнить контроллер с возможностью хранения информации об оптимальном положении частей тела пользователя для каждого углового положения поперечного основания и его угловой скорости или ускорения и выработки и формирования на шкале заданий, указаний и рекомендаций пользователю.It is also advisable to perform a controller with the ability to store information about the optimal position of the body parts of the user for each angular position of the transverse base and its angular velocity or acceleration and generation and generation of tasks, instructions and recommendations to the user on the scale.
Кроме того, тренажер может быть снабжен видеокамерой, обращенной к пользователю, выход которой подключен ко входу контроллера, который выполнен с возможностью хранения информации об оптимальном положении частей тела пользователя для каждого углового положения поперечного основания и его угловой скорости или ускорения, сопоставления этой информации с информацией, содержащейся в выходном сигнале видеокамеры, и выработки и формирования на шкале заданий, указаний и рекомендаций пользователю с учетом его движений и состояния.In addition, the simulator can be equipped with a video camera facing the user, the output of which is connected to the input of the controller, which is configured to store information about the optimal position of the body parts of the user for each angular position of the transverse base and its angular velocity or acceleration, comparing this information with information contained in the output signal of the camcorder, and the development and formation on the scale of tasks, directions and recommendations to the user, taking into account his movements and condition.
При этом контроллер может быть выполнен с возможностью регистрации и учета специфики глазодвигательной активности пользователя, в соответствии с которой на шкалу передается сигнал тревоги или модифицируются задания, указания и рекомендации.In this case, the controller can be configured to register and take into account the specifics of the oculomotor activity of the user, in accordance with which an alarm signal is transmitted to the scale or tasks, instructions and recommendations are modified.
Целесообразно также снабдить тренажер механизмом дестабилизации и/или средствами создания помех зрению, в частности средствами динамической подсветки окружающего фона или проецирования изображений.It is also advisable to equip the simulator with a mechanism of destabilization and / or means of creating interference with vision, in particular, means of dynamic illumination of the surrounding background or projection of images.
Кроме того, кинематическая связь поперечного основания с подвижным основанием или спортивным снарядом может быть реализована путем выполнения поперечного основания в виде мобильного средства отображения, пригодного для закрепления на теле, на руке или удержания в руке.In addition, the kinematic connection of the transverse base with a movable base or sports equipment can be realized by making the transverse base in the form of a mobile display device suitable for fixing on the body, on the hand or holding it in the hand.
При этом контроллер может быть выполнен с выходным излучателем звука, параметры которого зависят от углового положения поперечного основания, его угловой скорости и/или ускорения.In this case, the controller can be made with an output sound emitter, the parameters of which depend on the angular position of the transverse base, its angular velocity and / or acceleration.
И, наконец, контроллер может быть выполнен с возможностью приема внешней информации об окружающей среде и вывода ее на шкалу.And finally, the controller can be configured to receive external information about the environment and display it on a scale.
Таким образом, сущность изобретения заключается в том, что имеется основание, расположенное поперечно условному направлению движения (для спортивного снаряда направление движения не носит условный характер, а для тренажера оно имеет условный характер) и подвижному основанию или спортивному снаряду, смотря по тому, на чем оно закреплено. Это поперечное основание может быть выполнено в виде гибкой ленты, планшета, полосы, причем оно и установленная на нем шкала могут выполняться герметичными, если используются на воде. Поперечное основание кинематически связано с подвижным, то есть либо закреплено на нем, либо вмонтировано в него, либо связано через пользователя, ноги которого стоят на подвижном основании или спортивном снаряде, а поперечное основание он держит в руке, например.Thus, the essence of the invention lies in the fact that there is a base located transverse to the conventional direction of movement (for a sports projectile the direction of movement is not conditional, but for a simulator it is conditional) and to a moving base or sports apparatus, depending on what it is fixed. This transverse base can be made in the form of a flexible tape, tablet, strip, and it and the scale installed on it can be airtight if used on water. The transverse base is kinematically connected with the movable one, that is, either mounted on it, or mounted in it, or connected through a user whose legs are on a movable base or sports equipment, and he holds the transverse base in his hand, for example.
На фиг. 1-5 показан пример реализации тренажера. В показанном на фиг. 1-5 варианте на полу или неподвижном основании (не показаны) располагаются друг на друге цилиндры 1, 2 (фиг. 1, 2 - фронтальная проекция и вид сбоку) и подвижное основание 3, на свободном конце которого располагается поперечное основание 4, выполненное, например, в виде упругой гибкой ленты с застежкой 5 и с шкалой 6. Элементы 1-3 установлены таким образом, что подвижное основание 3 имеет возможность наклоняться в поперечном (для пользователя и относительно оси подвижного основания 3) направлении.In FIG. 1-5 shows an example implementation of the simulator. As shown in FIG. 1-5, on a floor or a fixed base (not shown),
Блок-схема устройства (фиг. 5) включает последовательно соединенные датчик наклона 7, контроллер 8 и шкалу 6. Информация от датчика наклона 7 поступает на контроллер 8, который на шкале (дисплее) 6 формирует фигуры, символы, знаки, указывающие на текущее значение и направление крена подвижного основания 3 (стрелка 9 на фиг. 5) и направление и величину первой (шлейф 10 стрелки 9) и/или второй производной (не показана) наклона подвижного основания 3. При этом обозначение величины, направления наклона и его производных условно и может отображаться любым заранее обусловленным образом. Датчик наклона 7, при необходимости вывода на шкалу 6 угловой скорости или ускорения, выполняется с возможностью формирования сигналов, пропорциональных указанным величинам. Соответствующие стрелка и шлейф могут располагаться на шкале 6 перпендикулярно стрелке 9 и шлейфу 10 (не показаны).The block diagram of the device (Fig. 5) includes serially connected
Итак, в описанном варианте (фиг. 1, 2) подвижное основание 3 установлено на цилиндрах 1 и 2, так что вместе с опорными конечностями пользователя 11 (фиг. 3) свое положение меняют и подвижное основание 3, и шкала 6. Если же мы имеем дело с тренажером в виде спортивного снаряда (доски) 3, находящегося на воде, то есть если тренировка происходит в реальных условиях, вместе с опорными конечностями пользователя свое положение меняет только шкала 6. Данный вариант собственно и показан на фиг. 3.So, in the described embodiment (Fig. 1, 2), the
Возможность закрепления шкалы 6 (поперечного основания 4) на подвижном основании 3, как уже отмечалось, может быть реализована не только с помощью застежки 5, но и с помощью зажимов, винтовых соединений и т.п. Говоря же о том, что на поперечном основании 4 может быть закреплена не только шкала 6, мы имеем в виду, что датчик наклона 7 и контроллер 8 могут располагаться как на поперечном основании 4, так и вне его, на подвижном основании 3, а контроллер 8 еще и на неподвижном основании и т.д., причем в этом случае связь контроллера 8 с датчиком 7, если они установлены в различных местах, или контроллера 8 и шкалы 6 осуществляется беспроводными средствами с использованием известных протоколов и средств.The possibility of fixing the scale 6 (transverse base 4) on the
В результате в поле зрения пользователя оказывается не только водная поверхность, пол или иное окружающее пространство, а шкала 6, закрепленная на поперечном основании 4.As a result, the user’s field of vision is not only a water surface, floor or other surrounding space, but a
Организм человека, находясь в сложных для вестибулярного аппарата условиях, использует одновременно три системы стабилизации: вестибулярный аппарат, зрительную привязку к опорным точкам и мышечную систему. Специфика балансирования на плавательной доске SUP или имитирующем ее тренажере (подвижном основании 3, имеющем возможность наклоняться в поперечном направлении, вокруг продольной оси и однородной или меняющейся окружающей фоновой подсветки) заключается в том, что для второй системы не находится удачных естественных информативных и эффективных с точки зрения удержания равновесия точек привязки (вода слишком однородна и нестабильна, а доска подвижна). В то же время третья система у неопытного спортсмена информационно перегружена непрерывным управлением мышцами. Хорошим выходом из создавшейся ситуации является создание специальных опорных сигналов для зрительной системы, причем таких, которые могли бы легко использоваться для создания мозгом на их базе нового контура управления с элементами предсказания - в помощь вестибулярному аппарату. Данную задачу и решает предложенное устройство (и размещать шкалу 6 в связи с этим целесообразно именно на подвижном основании 3, на доске, чтобы угол видения световых меток шкалы 6 мог являться дополнительным параметром такого комплексного регулятора). Поскольку показания шкалы 6 информативны и постоянно находятся перед глазами пользователя, последний быстро привыкает ориентироваться не на окружающие предметы или мышечные ощущения, а на указатели, формируемые контроллером 8 на шкале 6.The human body, being in difficult conditions for the vestibular apparatus, uses three stabilization systems simultaneously: the vestibular apparatus, visual attachment to reference points, and the muscular system. The specifics of balancing on a SUP floating board or a simulator simulating it (a
Если тренажер или спортивный снаряд снабжен системой активной угловой стабилизации, это, как правило, все равно не исключает необходимость балансирования на подвижном основании или спортивном снаряде 3. Кроме того, перед тренирующимся может быть поставлена задача достижения минимальной задействованности активной системы угловой (поперечной) стабилизации. С этой целью один из информационных сигналов системы стабилизации, например сигнал управления двигателями, поступает на второй вход контроллера 8, второй выход которого соединен со вторым входом шкалы 6 и который формирует на шкале 6 наряду с информацией о текущем значении и производной угла наклона подвижного и поперечных оснований 3, 4 информацию о задействованности правого или левого двигателя, например, в виде двух ярких меток, правой и левой, размер которых или яркость пропорциональны сигналу, поступающему на вход соответствующего двигателя.If the simulator or sports equipment is equipped with an active angular stabilization system, this, as a rule, still does not exclude the need for balancing on a moving base or
Таким образом, индикация (шкала 6) располагается в месте, удобном для обзора пользователем, и обеспечивает ему более информативные ориентиры в процессе удержания равновесия, балансирования, прежде всего в поперечном направлении. Целесообразно также выполнить контроллер с возможностью регулировки коэффициентов передачи и фазовых сдвигов каналов датчик наклона 7 - контроллер 8 - шкала 6, что обеспечит индивидуальную настройку тренажера в соответствии с особенностями вестибулярного аппарата пользователя.Thus, the indication (scale 6) is located in a place convenient for the user to view, and provides him with more informative landmarks in the process of maintaining equilibrium, balancing, especially in the transverse direction. It is also advisable to perform a controller with the ability to adjust the transmission coefficients and phase shifts of the channels, the tilt sensor 7 - controller 8 -
Индикация, в соответствии с изложенным, работает в следующих режимах или их сочетаниях:Indication, in accordance with the above, works in the following modes or their combinations:
1) перемещающаяся метка, указывающая статический параметр бокового крена (при выводе данных на индикацию может быть применена фильтрация для получения нужной стабильности и инерционности изображения);1) a moving label indicating the static parameter of the lateral roll (when outputting data to the display, filtering can be applied to obtain the desired image stability and inertia);
2) индикация динамических параметров углового перемещения (по первой и второй производной соответственно) может использоваться как дополнение к режиму 1 в виде шлейфа или стрелки, указывающей направление и динамику предсказываемого перемещения;2) an indication of the dynamic parameters of the angular displacement (in the first and second derivatives, respectively) can be used as an addition to
3) для досок и других спортивных снарядов, оснащенных системами активной стабилизации, может дополнительно индицироваться задействованность активной системы (вектор тяги моторов и т.п.); как, например, для плавающей доски по патенту РФ №149549.3) for boards and other sports equipment equipped with active stabilization systems, the involvement of the active system (thrust vector of motors, etc.) can be additionally indicated; as, for example, for a floating board according to the patent of the Russian Federation No. 149549.
Датчик наклона 7 может выполняться на базе акселерометра, датчика угловой скорости, ускорения и т.п. Разумеется, устройство включает интерфейс связи с системой управления стабилизацией (если таковая есть) и дистанционным пультом управления (если есть) и элемент питания (аккумулятор, солнечная батарея и т.п.).The
В память контроллера 8 может быть заложена модель удержания равновесия в виде оптимальных движений конечностей, таза, плечевого пояса и головы при различных величинах крена и его производных. Эти данные могут выводиться в виде схематичной движущейся фигурки на шкалу 6. С этой целью информация от датчика наклона 7 поступает в контроллере 8 на блок формирования обращений в блок памяти, информация из блока памяти через интерфейс контроллера 8 выводится на шкалу 6.In the memory of the
Более того, на поперечном основании 4 может устанавливаться видеокамера (на фиг. 4 обозначенная позицией 12), обращенная к пользователю и фиксирующая его движения. Сигнал с камеры 12 поступает на третий вход контроллера 8, который помимо (или вместо) формирования модели движений пользователя на шкале 6 вышеописанным образом, сопоставляя реальное положение частей тела пользователя с модельным, хранящимся в памяти контроллера 8, формирует разностный сигнал и выводит его на шкалу 6. Таким образом, пользователь в данном варианте исполнения устройства получает уже конкретные указания по поддержанию равновесия и процесс обучения идет быстрее. Кроме того, поскольку в контроллер 8 поступает информация о характере движений пользователя в данный момент, контроллер получает возможность делать заключения о состоянии пользователя, используя при этом и информацию от других внешних устройств (см. ниже). Эти заключения могут использоваться для модификации заданий и рекомендаций в зависимости от состояния, например, если пользователь не успевает следовать рекомендациям, контроллер 8 может выбрать замедленный вариант движений.Moreover, a video camera can be mounted on the transverse base 4 (indicated by 12 in FIG. 4), facing the user and fixing his movements. The signal from the
Камера, направленная на пользователя (размещенная, например, в плоскости шкалы 6), оказывается, таким образом, способной фиксировать также глазодвигательную активность и мимику пользователя. Контроллер 8 выполняется в этом случае с возможностью анализа указанной активности и реагировать различным образом:A camera aimed at the user (located, for example, in the plane of the scale 6), is thus able to capture the oculomotor activity and facial expressions of the user. The
1) Контроллер 8, имея информацию о величине и направлении крена и его производных, а также о действиях пользователя, необходимых для удержания равновесия и реально им совершаемых, о направлении взгляда пользователя, может передавать на шкалу 6 или дополнительные средства сигнализации (динамик, вспышка) сигнал тревоги, привлекающий внимание пользователя к необходимости собраться, более интенсивно двигаться и т.п. Сигнал тревоги может формироваться также в контроллере 8 и выводиться на шкалу 6 или упомянутые дополнительные средства при превышении креном или его производными пороговых значений, хранящихся в памяти контроллера 8, задаваемых извне или формируемых контроллером 8 в зависимости от оценки навыков пользователя и его прогресса в обучении. Эти сведения контроллер может формировать по алгоритму, имитирующему действия тренера, например следующему: контроллер 8 в течение первого интервала фиксирует величину, характеризующую частоту и амплитуду колебаний поперечного основания 4 или подвижного основания 3 по показаниям датчика наклона 7, а затем в течение второго периода формирует сигнал тревоги или пониженную оценку при превышении той же характеристикой порога, составляющего некоторую долю от полученного в первом периоде значения и наоборот, выдает повышенную оценку при недостижении порога и т.п.1)
2) Дополнительно к указанной в п. 1 информации контроллер 8 может регистрировать нистагмические движения глаз и динамические параметры индикации адаптивно подстраивать под реакции зрения (например, снижать угловой диапазон перемещений или скорость движущейся метки в пользу других параметров индикации таких, как шлейф при движении, изменяемая яркость, цвет и т.п.). Таким образом, по нистагмам мы не только видим, когда пользователь попадает в замешательство и плохо воспринимает индикацию, но и наоборот, когда ситуация нормализовалась, т.е. человек удерживает ситуацию балансирования и взаимодействия с прибором при минимуме больших саккад и/или при устойчивом комплекте используемых нистагм (достаточно хорошо синхронизированных с динамическими пространственными параметрами индикации). То есть используется адаптивная система с обратной связью. Это же касается реакции контроллера на мимику лица и различные изменения в процессе проведения тренировок: слишком длительное время закрытые глаза, изменение частоты морганий, слишком сильное напряжение лицевых мышц и другие признаки, широко используемые психологами и хорошо определяемые при обработке видеоизображения, наряду с неуспешностью действий по балансированию, могут быть критерием изменения режима тренировки или даже ее прекращения.2) In addition to the information specified in
При этом использование памяти контроллера 8 или внешней памяти данных для записи процесса балансирования в синхронизации с внешними факторами воздействия позволяет также производить более глубокий анализ процесса тренировки (или, например, реабилитации пациента с вестибулярными нарушениями), и на основании этого судить о динамике состояний испытуемого.In this case, the use of the memory of the
Как отмечено выше, тренажер может быть выполнен с выносом индикации на мобильный гаджет (браслет, экран часов и т.п.), либо вся индикация может являться частью изображения на большой экранной панели, встроенной, например, в поверхность доски или связанных с ней элементов. На такой панели при этом может изображаться местоположение на карте, параметры движения по маршруту, прогноз погоды, а также прогноз состояния окружающей водной поверхности или ее вид и динамика, полученные, например, с высокой точки обзора или, например, беспилотного летательного аппарата над акваторией; при этом могут помечаться опасные для спортсмена волны, а также вектора и параметры их перемещения.As noted above, the simulator can be carried out with the indication on the mobile gadget (bracelet, watch screen, etc.), or the entire indication can be part of the image on a large screen panel embedded, for example, in the surface of the board or related elements . On such a panel, the location on the map, the parameters of movement along the route, the weather forecast, as well as the forecast of the state of the surrounding water surface or its type and dynamics obtained, for example, from a high point of view or, for example, an unmanned aerial vehicle over the water area, can be displayed on such a panel; At the same time, waves dangerous for the athlete, as well as vectors and parameters of their movement, can be marked.
Следует пояснить также, что, как отмечено выше, кинематическая связь подвижного основания 3 с поперечным основанием 4 и, следовательно, шкалой 6 может быть реализована через пользователя, если шкала 6, установленная в поперечном основании 4, закреплена на его руке или удерживается им в руке. Такая связь, как отмечено выше, может осуществляться и через нижний цилиндр 1, если шкала 6 установлена на стене или ином объекте вне тренажера. Далее, возможен вариант применения в тренажере двух шкал 6, одна из которых находится, скажем, в руке пользователя, а вторая - на поперечном основании 4, установленном на подвижном основании 3. При этом понятно, что по существу поперечное основание 4 выполняет роль корпуса шкалы 6 и в ряде случаев может отсутствовать, например, если в руке пользователя находится гаджет, дисплей которого и является шкалой 6, либо если сама шкала 6 выполнена с возможностью закрепления на подвижном основании 3.It should also be explained that, as noted above, the kinematic connection of the
Вариантов реализации шкалы 6, встроенной в поперечное основание 4, может быть множество, простейший выглядит следующим образом.There may be many options for implementing the
Цветные светодиоды RGB располагаются в силиконовой герметичной ленточке для крепления поперек доски серфа. Выбирая цветовую гамму, можно синтезировать одновременно различные световые метки, например:RGB color LEDs are housed in a silicone sealed ribbon for mounting across the surfboard. Choosing a color scheme, it is possible to synthesize different light marks at the same time, for example:
- белый световой зайчик (все три цвета включены в данной группе точек) показывает отфильтрованный "статический" уровень бокового крена;- a white light bunny (all three colors are included in this group of dots) shows the filtered "static" level of the side roll;
- шлейф-столбик из красных точек показывает производную угла, и его динамика - вторую производную, обрамляя белую метку крена в соответствующем направлении;- the plume of red dots shows the derivative of the angle, and its dynamics is the second derivative, framing the white roll mark in the corresponding direction;
- желтые полоски по краям индикатора, справа и слева, меняясь по длине и яркости, показывают для системы, оснащенной движителями стабилизации, задействованность этих движителей, причем «нулем» может быть одна горящая точка на каждом краю, чтобы давать глазу постоянную геометрическую привязку, а при увеличении интенсивности работы движителя с этой стороны соответствующая метка увеличивается по площади или яркости.- the yellow bars on the edges of the indicator, on the right and on the left, varying in length and brightness, indicate for a system equipped with stabilization movers that these movers are involved, and the “zero” can be one burning point on each edge to give the eye a permanent geometric reference, and with an increase in the intensity of the propulsion from this side, the corresponding mark increases in area or brightness.
Для такого варианта идеал выровненной по боковому крену доски серфа соответствует, например, трем ярким точкам на линейке индикатора: одной белой (или зеленой) в центре и двум желтым по краям. При динамичном крене вправо, например, белая точка перемещается на несколько позиций влево, оставляя справа от себя красный шлейф (или наоборот, опережающую стрелку слева), с длиной и/или яркостью, соответствующими "величине опасности", к чему (также справа, в данном случае) присоединяется увеличение яркости желтых меток работы двигателя.For this option, the ideal of a surfboard aligned along the side roll corresponds, for example, to three bright points on the indicator line: one white (or green) in the center and two yellow at the edges. In case of a dynamic roll to the right, for example, the white dot moves several positions to the left, leaving a red loop to the right of it (or vice versa, the leading arrow on the left), with a length and / or brightness corresponding to the “danger value”, to which (also to the right, in in this case) joins the increase in the brightness of the yellow marks of the engine.
Помимо световой индикации в некоторых случаях хороший результат может дать дополнительная звуковая сигнализация, для чего контроллер 8 дополняется излучателем звука. Вызвано это тем, что слуховая информация обрабатывается в своих отдельных отделах мозга, и построенные с ее помощью контуры управления обладают не меньшей эффективностью, чем использующие зрительную информацию - достаточно лишь обеспечить однозначность соответствия между параметрами балансирования и звуковыми сигналами. Так, например, тональность может определять направление и угол, а интенсивность или длительность - угловую скорость или ускорение. Однако к минусам такой сигнализации следует отнести то, что у многих людей она может вызывать повышенную утомляемость.In addition to the light indication, in some cases, an additional sound alarm can give a good result, for which the
Следует отметить также, что для применения заявленного устройства в качестве тренажера шкала 6, или дополнительная к ней шкала, может размещаться также и на стене или на полу помещения, в котором тренажер установлен, в поле зрения спортсмена, и только датчик наклона 7 должен размещаться на поперечном основании 4, кинематически связанным с подвижным основанием 3, или непосредственно на подвижном основании 3, как и контроллер 8. При этом окружающее пространство вокруг тренажера должно представлять собой однородный или динамически меняющийся фон (по аналогии с поверхностью воды, например), не дающий возможности зрению зафиксироваться на опорных точках. Кроме того, для усложнения задачи балансирования на фон под основанием 4 и на окружающее пространство в поле зрения испытуемого могут проецироваться различные изображения (например, вид с высокого моста, здания и т.п.). Динамический сдвиг такой картинки, где глаз автоматически находит опорные точки, должен дополнительно провоцировать испытуемого и тренировать навык концентрации внимания исключительно на шкале 6 и использования своих ощущений лишь в сочетании с достоверными данными.It should also be noted that to use the claimed device as a simulator, the
И, наконец, тренажер может быть снабжен механизмом, создающим дисбаланс (т.е. возмущающее воздействие), поскольку целесообразно иметь возможность менять степень сложности задания по балансированию, в том числе дозированно вводя внешние дестабилизирующие факторы, как для самого балансирования (дополнительные механические управляемые средства, например, последовательно соединенные генератор случайных чисел, цифроаналоговый преобразователь, линейный двигатель и тяга, вторым концом закрепленная на цилиндре 1 или 2) в сочетании с динамическим изменением фона, так и помехи или поправки в индикацию - например, для выяснения запасов по возможностям для данного испытуемого или спортсмена (только для случая тренажера и тренировок). В этом случае изменения глазодвигательной активности позволяют как подобрать индивидуально предельные режимы тренажера, оптимальные режимы индикации, так и убедиться в наличии запасов по возможностям человека для разных упражнений и, например, выставить оценку. Все необходимые средства для этого описаны выше.And finally, the simulator can be equipped with a mechanism that creates an imbalance (i.e., a disturbing effect), since it is advisable to be able to change the degree of complexity of the balancing task, including dosing by introducing external destabilizing factors, as for balancing itself (additional mechanical controlled means for example, a random number generator, a digital-to-analog converter, a linear motor, and a thrust connected to the
Отметим также, что число возможных вариантов исполнения и применения заявленного устройства не ограничивается изложенными выше, а определяется всеми возможными сочетаниями указанных в соответствующих разделах и пунктах формулы элементов, средств, узлов и механизмов.We also note that the number of possible options for the implementation and application of the claimed device is not limited to those described above, but is determined by all possible combinations of the elements, means, units and mechanisms indicated in the corresponding sections and paragraphs of the formula.
Так, с помощью предлагаемого тренажера может быть в ускоренном режиме на берегу проведена тренировка группы людей, которым предстоит впервые форсировать, например, водную преграду на плавательных досках SUP, причем после тренировки устройство с индивидуально подобранными режимами в виде гибкой шкалы, установленной поперек доски, может использоваться во время плавания, чем значительно облегчит процесс и сделает его значительно более безопасным для начинающих.So, with the help of the proposed simulator, a group of people can be trained on the shore in an accelerated mode, who will have to force for the first time, for example, a water barrier on SUP swimming boards, and after training, a device with individually selected modes in the form of a flexible scale installed across the board can used while swimming, which will greatly facilitate the process and make it much safer for beginners.
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015108149/12A RU2584663C1 (en) | 2015-03-10 | 2015-03-10 | Simulator for developing skills of holding balance and means for facilitating holding balance |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015108149/12A RU2584663C1 (en) | 2015-03-10 | 2015-03-10 | Simulator for developing skills of holding balance and means for facilitating holding balance |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2584663C1 true RU2584663C1 (en) | 2016-05-20 |
Family
ID=56012238
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015108149/12A RU2584663C1 (en) | 2015-03-10 | 2015-03-10 | Simulator for developing skills of holding balance and means for facilitating holding balance |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2584663C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU217472U1 (en) * | 2023-01-31 | 2023-04-04 | Владимир Викторович Михайлов | SIMULATOR FOR TRAINING BALANCE AND COORDINATION OF MOVEMENTS |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004098723A1 (en) * | 2003-05-05 | 2004-11-18 | Brett Lickle | Balance training device and method of use |
RU2311214C1 (en) * | 2006-03-22 | 2007-11-27 | Андрей Владимирович Паутов | Exerciser-balancing apparatus |
US20090227426A1 (en) * | 2005-05-26 | 2009-09-10 | Graeme Andrew Dubar | Activity board |
ES1074917U (en) * | 2011-05-17 | 2011-06-29 | Universidad Pablo De Olavide | Team evaluation and training team (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) |
-
2015
- 2015-03-10 RU RU2015108149/12A patent/RU2584663C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004098723A1 (en) * | 2003-05-05 | 2004-11-18 | Brett Lickle | Balance training device and method of use |
US20090227426A1 (en) * | 2005-05-26 | 2009-09-10 | Graeme Andrew Dubar | Activity board |
RU2311214C1 (en) * | 2006-03-22 | 2007-11-27 | Андрей Владимирович Паутов | Exerciser-balancing apparatus |
ES1074917U (en) * | 2011-05-17 | 2011-06-29 | Universidad Pablo De Olavide | Team evaluation and training team (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU217472U1 (en) * | 2023-01-31 | 2023-04-04 | Владимир Викторович Михайлов | SIMULATOR FOR TRAINING BALANCE AND COORDINATION OF MOVEMENTS |
RU217473U1 (en) * | 2023-01-31 | 2023-04-04 | Владимир Викторович Михайлов | SIMULATOR FOR TRAINING BALANCE AND COORDINATION OF MOVEMENTS |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11455027B2 (en) | Apparatus for experiencing a virtual reality simulation in an underwater world | |
US10366617B2 (en) | Walking training apparatus and walking training method | |
US11311209B1 (en) | Force measurement system and a motion base used therein | |
US20100173276A1 (en) | Training method and a device for carrying out said method | |
US11540744B1 (en) | Force measurement system | |
KR101089041B1 (en) | Mobile parachute training simulator and method of the same | |
Zatoń et al. | The impact of immediate verbal feedback on the improvement of swimming technique | |
RU2670351C1 (en) | System and management method of virtual object | |
RU2584663C1 (en) | Simulator for developing skills of holding balance and means for facilitating holding balance | |
WO2019240410A1 (en) | Swimming technique coaching service management server and system therefor | |
Soga et al. | Proposal and development of motion navigator enabling learners to observe expert’s motion from expert’s viewpoint by augmented reality | |
CN106693338A (en) | Visual virtual surge movement protective training device | |
Franke et al. | How should a wearable rowing trainer look like? A user study | |
RU2594456C1 (en) | Floating craft with information display | |
CN206566464U (en) | Vision is virtually surged athletic protective trainer | |
JP2022040894A (en) | Lesson course system and lesson course method | |
KR102131253B1 (en) | Simulator manager for analyzing the position of simulator user and method thereof | |
JPH07285500A (en) | Method and device for training adaptable sense to space | |
KR102146346B1 (en) | Coaching system for dinghy yacht sailing | |
KR102569659B1 (en) | Systeme for providing virtual experience for survival swimming based on extended reality | |
RU2734659C1 (en) | Training complex for training spacecraft crews for actions after manned capsule landing on heaving sea | |
JP3208518U (en) | A head direction follow-up image providing type exercise exercise apparatus that selectively displays a teacher's video and sound viewed from a plurality of angles to the practitioner according to the head direction of the practitioner. | |
Counil | Field dependence and orientation of upside-down posture in water | |
JPH06170021A (en) | Yacht steering training device system | |
US20230202638A1 (en) | Motor Control System Based upon Movements Inherent to Self-Propulsion |