SI24843A - Resničnostna tekalna naprava - Google Patents

Abstract

Vadbena tekalna naprava za notranje zaprte prostore v nasprotju s klasičnimi tekalnimi stezami omogoča samodejno prilagajanje hitrosti pomikanja tekočega traku (6) hitrosti teka tekača (1), tako da ga proga ob zmanjšanju tempa ali prekinitvi teka ne izvrže, niti tekač (1) s pospeševanjem teka ne more doseči prednjega valja (7) tekočega traku (6). Tekalna proga po izumu poleg tega z nagibanjem tekočega traku (6) od horizontale v obe smeri simulira klančine. Pred tekačem (1) se nahaja tudi zaslon ali platno (15), na katerega se projicira video posnetek (12) realne vnaprej posnete poti teka. Hitrost in vsebina projekcije sta usklajena s hitrostjo teka tekača (1) in pretečeno potjo, s čimer se pričara iluzija teka v naravnem okolju. Na delu zaslona (15) se poleg slike poti lahko prikazujejo tudi statistični podatki o pretečeni poti (14), trenutnih značilnostih odseka poti, celotni progi, porabi kalorij in podobno.

Description

RESNIČNOSTNA TEKALNA NAPRAVA

Predmet izuma

Predmet izuma je vadbena tekalna naprava v obliki tekočega traku, katerega hitrost se samodejno prilagaja hitrosti tekača, v nasprotju z vadbenimi progami, kjer tempo teka diktira vnaprej nastavljena hitrost. Tekalna proga poleg tega omogoča tudi nagib navzgor in navzdol v smeri gibanja traku in s tem simulira klančine. Pred tekočim trakom se na zaslon ali platno projicira video posnetek realne poti teka. Hitrost gibanja projicirane slike poti je usklajena s hitrostjo gibanja traku, vsebina slike pa je usklajena z dejansko pretečeno potjo tekača, oz. izračunano trenutno lokacijo. Ko se tekač ustavi, se ustavi tudi slika. Na delu zaslona se poleg slike poti prikazujejo tudi osnovni statistični podatki o teku, kot so skupna pretečena pot, trenutna strmina, nadmorska višina, trenutna in povprečna hitrost teka, poraba kalorij in podobno, kot je to slučaj pri boljših klasičnih, oziroma uveljavljenih tekalnih stezah.

Tehnični problem

Tehnični problem, ki ga rešuje naprava po izumu je, kako zasnovati takšno tekalno napravo, ki bo uporabniku v pogojih notranjega zaprtega prostora v največji možni meri pričarala občutek teka po realni zunanji trasi. Naprava po izumu takšen cilj zasleduje s tremi temeljnimi inovativnimi pristopi, ki so, prvič, brez-kontaktno merjenje in avtomatično prilagajanje hitrosti tekočega traku hitrosti teka tekača, drugič, nastavljanje strmine tekaške proge v skladu z reliefom dejanske realne poti in tretjič, sinhronizacija videoposnetka realne zunanje proge s pretečeno razdaljo na tekočem traku.

Znano stanje tehnike

Na tržišču obstaja mnoštvo vadbenih tekalnih stez, ki uporabniku postrežejo z obilico tako statističnih podatkov o samem teku, kot so trenutna in povprečna hitrost, najvišja in najnižja hitrost, pretečena pot, čas na poti, ..., pa tudi fizioloških meritev, kot so srčni utrip, porabljena energija (na podlagi teka in predhodno vnesene telesne teže, spola in starosti). Naprednejše naprave omogočajo tudi več programov vadbe z vzorci spremenljive hitrosti in naklona. Naklon steze je pri enostavnejših komercialno uveljavljenih napravah omejen na 2, 6 in 8 kotnih stopinj, pri naprednejših pa tja do 15.

Nekatere naprednejše in dražje tekalne steze znajo izvajati program s konstantnim srčnim utripom, kar pomeni, da spremljajo utrip uporabnika in preko njega določajo intenzivnost vadbe (hitrost teka in naklon) ter ga prilagajajo njegovemu ciljnemu srčnemu utripu. Pomemben aspekt tovrstnih naprav je tudi varnost. Dražje in boljše naprave omogočajo počasen zagon in celo odštevanje do pričetka pomikanja traku, postopno pospeševanje in ne-sunkovito ustavljanje traku v primeru ročne prekinitve ali končanja programa. Boljše steze imajo tudi varnostni trak, ki ga nosi tekač, prosti konec pa je pritrjen na magnet naprave. V primeru padca se magnet odtrga od podlage in s tem javi napravi ukaz o zaustavitvi.

Rešitev tehničnega problema

Opisani tehnični problem je rešen z napravo po izumu, katere bistvena značilnost je v tem, da se regulacija hitrosti (2, 3, 4, 5, 7,17) traku 6, regulacija nagiba (8,10,16,17,18,19, 20) in prikaz zaslonske slike (14, 15) avtomatično in sinhrono (9,13) odzivajo na hitrost teka tekača 1 v odnosu na posnetek (11, 12) realne poti, kije vnešena v računalnik 17.

Regulacijo hitrosti pogonskega motorja 4 in s tem hitrosti tekalnega traku 6 se doseže s sklenjeno regulacijsko zanko, ki jo sestavlja senzor oddaljenosti tekača od sonde 2, frekvenčni pretvornik 3 z analognim vhodom (referenco) za hitrost vrtenja ter pozicija človeka, tekačal, ki ga trak 6 približuje k senzorju 2 za njim, ali pri drugi izvedbi oddaljuje od senzorja pred njim (neprikazano). Tekoči trak 6 se giblje z ustaljeno hitrostjo vse do tedaj, dokler se uporabnik 1 nahaja na isti razdalji od senzorja 2. Ko tekač 1 razdaljo spremeni, se spremeni tudi hitrost pomikanja traku 6 ter se zopet ustali na tisti vrednosti, ki jo predvideva nova oddaljenost od senzorja 2. Zaradi takšnega pristopa mora biti dolžina proge po izumu 22 nekoliko daljša kot tekalne površine klasičnih tekalnih stez, saj pozicija na njej določa hitrost, ostati pa mora še dovolj prostora za varen in nemoten tekaški korak pri vsaki hitrosti teka znotraj predvidenih meja. Pri povečevanju ali zmanjševanju hitrosti tekača se torej zgodi prehodni pojav, ki tekača v kratkem času prestavi na drug položaj na progi 22. Po kratkem prehodnem času se hitrost traku izenači s hitrostjo tekača in razlika njunih hitrosti se izniči, relativni položaj tekača na tekalni napravi se malenkostno spremeni.

Z nastavitvami frekvenčnega pretvornika 3 se lahko nastavi različen čas za pospeševanje in za pojemanje traku. S tem je mogoče doseči optimalno odzivnost traku 6 tako pri pospeševanju tekača kot pri njegovem ustavljanju. Hitrejše odzivanje pri ustavljanju daje na primer boljši občutek varnosti, počasnejše odzivanje pri pospeševanju pa prisili tekača 1 v dolgoprogaški, bolj umiijen način teka.

Posledice opisane regulacije hitrosti traku so naslednje:

> trak 6 se začne premikati šele na določenem mestu tekača na progi 22, > s počasnim vstopanjem na progo 22 se hitrost pomikanja traku dviguje postopoma, > s pospeševanjem tekača se pospeši tudi trak, > pri hitrejšem teku se položaj tekača 1 na progi 22 seli globlje na progo in globlje na progi mora tekač teči hitreje (obratna posledica), > če tekač 1 teče počasneje od traku, se njegov položaj seli nazaj proti začetku proge 22, > pri izteku oziroma ustavljanju tekača 1 se ustavlja tudi trak 6, > ko se tekač 1 ustavi, se ustavi tudi trak 6, > hitrost traku 6 je enolično povezana s položajem tekača 1 na progi 22, zato je možno na progi označiti (umeriti) skalo hitrosti teka, > tekač 1 začne in konča tek povsem naravno - vstopi na progo 22 in začne teči, in ko konča teči, izstopi iz proge. Na enak način lahko prekinjeni tek nadaljuje. S ponovnim vstopom na progo pa lahko s tekom nadaljuje, saj ga - z vidika naprave - sploh ni končal.

S fizičnim položajem senzoija 2 in njegovo vhodno-izhodno karakteristiko so določeni:

> začetna točka gibanja (položaj na progi 22, kjer trak začne slediti tekaču 1), > končna točka na progi 22, kjer je dosežena največja hitrost traku 6 (in s tem tekača), > velikost območja, v katerem se trak 6 prilagaja hitrosti tekača 1. Območje med začetno in končno točko (neprikazano).

Za napravo po izumu je najbolj primemo brezkontaktno merjenje z industrijskim ultrazvočnim senzorjem, ki omogoča uporaben izhodni električni izhodni signal, ima linearno vhodno-izhodno karakteristiko, omogoča nastavljanje začetne in končne razdalje in omogoča zamenjavo začetne in končne razdalje in s tem delovanje z obrnjeno vhodno-izhodno karakteristiko. Obrnjena vhodnoizhodno karakteristiko potrebujemo v primeru namestitve senzoija na sprednji strani proge, kije tudi prednostna namestitev, saj se tako izognemo nepotrebnim motnjam ob vstopanju in izstopanju tekača 1 na trak 6.

V praksi seje izkazalo, daje priporočljiva začetna razdalja telesa tekača 1 od zadnjega valja 5 tedaj, ko se trak 6 prične premikati, približno 60 cm. Na tem mestu uporabnik 1 prične s hojo. Tek je nato možen v osrednjem delu proge 22, največja hitrost pa je dosežena tedaj, ko se tekač 1 še na vami razdalji iztegnjenega koraka približa prednjemu valju naprave 7.

Frekvenčni pretvornik 3 za pogon valja 5 traku 6 krmili delovanje prednostno trifaznega asinhronskega motoija 4 v razponu hitrosti vrtenja od mirovanja do največje hitrosti. Dodatne možnosti, kot so nastavitev hitrosti pospeševanja in pojemanja pa omogoča mikroprocesorsko jedro frekvenčnega pretvornika. Za optimalno izkoriščen razpon regulacije naj ima frekvenčni pretvornik 3 območje analogne referenčne napetosti za hitrost motoija enako kot je območje izhodne napetosti senzorja razdalje 2. Prednostno je to območje od 0 do 10 V enosmerne napetosti. Hitrost motoija 4 sledi analogni referenčni napetosti iz senzoija razdalje 2, upoštevaje ob tem še nastavitve pospeševanja in pojemanja na frekvenčnem pretvorniku 3. Hitrost gibanja traku 6 je omejena od 0 do 40 km/h, prednostno do 20 km/h. Širina tekalnega traku 6 znaša od 40 do 100 cm, prednostno 60 cm, ker mora širina zadostiti tako sproščenemu gibanju tekača 1 na progi 22, kot tudi dostopu rok do prekinjevalnih senzorjev na gornjem robu varnostne ograje (neprikazano).

Tekalni trak 6 je lahko opremljen tudi s tehtnico (neprikazano), ki na podlagi izmeijene teže tekača izračunava porabo kalorij ter v kombinaciji z ostalimi vnesenimi podatki tudi druge biološke indekse tekača. Tekalna proga 22 ima lahko zgornjo nosilno ploščo, po kateri drsi trak, vzmeteno ali drugače blaženo, kar zmanjša obremenitve sklepov spodnjih okončin in hrbtenice tekača 1 med tekom. Druga možnost je vzmeteno vpetje tekalne proge na horizontalni okvir naprave (neprikazano). Material, iz katerega je narejen tekoči trak 6, je prednostno izveden iz armirane gume, v vsakem primeru pa mora zagotavljati prožnost, neraztegljivost in dovolj dober oprijem, oziroma trenje na zunanji strani s površino podplata tekaškega copata in na notranji strani s pogonskim valjem 5.

Predvajanje video posnetka realne poti 12 predstavlja bistveni motivacijski element tekaške proge 22, saj vizualna vsebina 12 posnete proge sledi tekaču 1, kar rezultira v občutku, daje tekač tisti, ki poganja posnetek 12. Sinhronizacija videoposnetka 12 je ključna za doživetje teka na tekaški progi, zanjo pa so potrebni:

> posnetek tekaške poti v realnem okolju (video datoteka 12) > posnetek opravljene poti, kije bil posnet istočasno z videom (del krmilne datoteke lis podatki za sinhronizacijo) > predvajalni program video posnetkov 13, ki omogoča spreminjanje hitrosti predvajanja > računalnik ali podobno naprava 17 > pred vaj alna naprava (projektor, zaslon) 15

V času snemanja tekaške poti, ki se lahko opravi kar z osebnim avtomobilom, se poleg slike snemajo še čas, dolžina opravljene poti in trenutni nagib snemalnega vozila od horizontale v smeri vožnje. Našteti podatki se posnamejo v skupno sinhronizacijsko datoteko 11.

Kasneje pri uporabi omenjene datoteke podatek o opravljeni poti tekača zagotavljata impulzni dajalnik in krmilnik, ki računalniku 17 pošiljata podatek o opravljeni poti. Posredno iz časa med dvema impulzoma se izračunava tudi trenutna hitrost tekača 1.

Predvajalnik videoposnetka (program 13) se pri predvajanju orientira na čas. Za povezavo s pretečeno potjo je potrebna dodatna informacija, ki poveže opravljeno pot in časovni trenutek videoposnetka. Ta informacija se pripravi med snemanjem poti tako, da se poleg metraže in trenutnega nagiba poti beleži tudi čas od začetka snemanja.

Primer takšne datoteke 11 prikazuje slika (Sl. 1). V vsaki vrstici krmilne datoteke 11 so zapisani: čas od začetka snemanja (prednostno v milisekundah), opravljena pot od začetka snemanja (prednostno v metrih na dve decimalki natančno) in trenutni nagib terena (prednostno v kotnih stopinjah od horizontale). Posamezen zapis se shrani ob vsakokratnem impulzu merilnega dajalnika za pot.

zapis vrstice krmilne datoteke zapis vrstice krmilne datoteke zapis vrstice krmilne datoteke x-l: 310532;1732.00;3.50 x: 310622;1732.50;3.50 x+l: 310711;1733.00;3.50

Na primer, pretečeni razdalji 1733 m pripada čas 310711 ms od začetka snemanja, zato se videoposnetek 12 premakne k času 310711 ms od začetka posnetka 12. To je ciljna pozicija videa za to pretečeno razdaljo. Zaradi teka tekača in naraščajoče pretečene poti je ta cilj leteči - z novo pretečeno razdaljo se ta cilj premika na kasnejši čas, predvajalnik pa ga skuša čim bolj tekoče loviti.

Previjanje video posnetka 12 in z njim celotne krmilne datoteke 11 poti je tehnično izvedljivo, pri tem pa je potrebno paziti, da nepooblaščena oseba pri tem dejanju ne more premakniti tudi števca pretečene poti, saj bi bilo to v primeru tekaških testov v nasprotju s ciljem uporabe naprave.

Na video napravi 15 je poleg ponazoritve tekaške proge 22 mogoče spremljati tudi televizijski program ali kakšno drugo video vsebino, pri čemer se v delu ekrana ohrani prikaz statističnih vsebin teka 14.

Dodaten občutek tekača 1, da teče v naravi, pričara tudi ustrezen zvok. Vendar če bi bil zvočni zapis vezan na hitrost teka tekača, le ta pa drugačen, kot je bila hitrost vozila, kije pot snemalo, bi se zvok popačil. Spremljajočega zvoka se torej ne da sinhomizirati na takšen način, kot video vsebine. Tehnično bi bilo to sicer mogoče, v praksi pa moteče. Zato bi se moral zvok realnega sveta (petje ptic, šumenje vetra, potoka, zvok vozil ipd.) predvajati nesinhronizirano s hitrostjo teka. Lahko pa se temu nosilnemu zvoku dodajo s pretečeno potjo sinhronizirani govorni komentaiji namenjeni psihološkim spodbudam med fizičnimi napori tekača, podatki o poti, zanimivostih na poti, turistične informacije in podobno. Vse omenjeno je lahko na voljo tudi v obliki podnapisov na video vsebini.

Nagibanje proge 22 od horizontale naprej in nazaj v smeri gibanja traku upravlja za to namenjen električni motor 8, ki je gnan s svojim frekvenčnim pretvornikom 10. Frekvenčni pretvornik je krmiljen z dvema binarnima signaloma za nagibanje naprej ali nazaj ter tretjim, nevtralnim stanjem za fiksiranje naklona - mirovanje. Nagib proge 22 je potrebno tekom simulacije poti stalno prilagajati tekočemu podatku iz sinhronizacijske datoteke 11, frekvenčni pretvornik 10 pa omogoča pri tem dodatno nastavljanje hitrosti pospeševanja in pojemanja gibanja in s tem primemo blago spreminjanje strmine proge 22.

Okvir tekaške proge 22 je vrtljivo vpet v osrednjem vrtišču in uležajen (neprikazano). Samo nagibanje se lahko izvede v cenejši izvedbi z jekleno vrvjo 19, ki se navija na pogonsko vrtljivo gred 18, in preko dveh gnanih gredi oz. škripcev 20 do vpetja v bližini valjev 5 in 7. Nagibanje je lahko izvedeno tudi s pomočjo hidravlike, zobniškega prenosa ali podobno (neprikazano). Izvedba z jekleno vrvjo 19 omogoča relativno velik razpon nagibov v obe smeri, vendar deluje nekoliko manj trdno. Vsekakor obstaja več možnih alternativnih rešitev mehanike nagibanja in pogona tekaške proge 22, ki pa na samo bistvo izuma ne vplivajo. Za nagibanje tekaške proge po prikazani izvedbi skrbijo naslednji gradniki:

> tekaška proga 22, vrtljivo vpeta na nosilno konstrukcijo v sredini svoje dolžine (neprikazano) > pogon z jeklenico 19, navite okoli vrtljive gredi 18 > motorski pogon vrtljive gredi 8 > frekvenčni pretvornik za upravljanje pogonskega motoija 10 > senzor nagiba tekaške proge 16

Proga 22 se nagiba po programu osrednjega računalnika 17, ki med krmiljenjem predvajalnika 13 posreduje svoj del podatkov iz datoteke 11 tudi krmilniku nagiba. Nagib tekaške proge 22 se kontrolira s senzoijem nagiba 16.

Nagib tekaške proge 22 je poleg avtomatičnega krmiljenja mogoče nastaviti tudi ročno s tipkama GOR in DOL na pultu za upravljanje (neprikazano), kot to omogočajo klasične tekalne proge.

Glavni pogon proge 22 poganja tekaški trak 6, po katerem teče tekač. Pogon sestavljajo:

> vodilni valj 5 na transportnem traku 6, > jermenski prenos z ustreznim prestavnim razmerjem (neprikazano), > trifazni asinhronski motor 4 in > frekvenčni pretvornik 3.

Frekvenčni pretvornik 3 je krmiljen z analogno enosmerno napetostjo prednostno v razponu od 0 V do 10 V, ki določata razpon hitrosti od mirovanja do maksimalne vrednosti. Za optimalno prilagajanje hitrosti traku 6 tekaču 1 je možno, oziroma potrebno nastaviti čas pospeševanja, čas ustavljanja in karakteristiko spremembe hitrosti. Kratek čas pospeševanja pomeni večjo odzivnost na tekačeve spremembe, vendar te praviloma niso želene (npr. odziv na nehoten premik roke pred senzor 2).

Dolg čas pospeševanja po drugi strani prisili tekača 1 v bolj dolgoprogaški način teka, kije za to napravo seveda primernejši. Kratek čas ustavljanja lahko pomeni hitrejše ustavljanje ob izteku, kar daje boljši občutek, da se bo tekač resnično ustavil na sami progi 22, vendar lahko vpliva na stabilnost tekača, dolg čas ustavljanja pa zahteva bolj počasno iztekanje in daje slabši občutek. Prehod iz ene hitrosti v drugo je lahko linearen, skladno z nastavljenim časom pospeševanje oz. pojemanja, druga uporabna možnost pa je prehod oblike S - počasen začetek pospeševanja, nato hitro spreminjanje hitrosti in na koncu spet blag sestop v novo hitrost. Nastaviti je možno blagost začetnega in končnega spreminjanja hitrosti. V poštev pridejo še nekatere nastavitve, kot je na primer povečanje začetnega navora pri nizkih hitrostih, kar omogoči bolj zanesljiv začetni premik traku. Naprava omogoča vse te mikro nastavitve, s katerimi se lahko doseže čim bolj učinkovita in hkrati čim bolj naravna ter vama odzivnost.

Za celovito delovanje tekalne naprave je potrebno meriti:

> opravljeno pot tekača zaradi sinhronizacije spremljajočega videa 12 > meijenje hitrosti, kot pomožni podatek pri določanju hitrosti videa ter kot eden od najpomembnejših podatkov za tekača > meijenje nagiba, zaradi spremljanja nagnjenosti tekaške proge 22

Za meijenje poti je uporabljen preprost impulzni dajalnik 9, kije nameščen na prostem valju tekočega traku 7. Iz števila preštetih impulzov ter iz znanega obsega valja oziroma poti na impulz se izračunava celotna opravljena pot tekača 1. Hitrost traku 6 se meri posredno iz časa med dvema zaporednima impulzoma in obsega valja 7.

Nagib tekaške proge 22 se meri s posebnim senzorjem 16, kije pospeškometer tako za dinamični pospešek kot tudi za statični pospešek, ki nastane pri nagibanju. Pasovno širino senzoija 16 omejimo z dodatnimi gladilnimi kondenzatoiji do velikostnega reda 1 Hz in s tem izničimo učinek vibracij na izhodni signal senzoija. Izhodni signal, ki ga ta senzor nudi, je prednostno analogna napetost.

Krmilnik na tekalni porogi sprejema in upravlja delovanje strojne oprema in potrebne podatke za odločanje pošilja računalniku. Na osrednji procesni del krmilnika so priključeni: vhodni elementi:

> optični dajalnik (generator) impulzov 9 na pogonu tekočega traku (foto prekinjevalnik) > senzor nagiba tekočega traku 16, izhodni elementi za indikacijo:

> tri indikatorske lučke za signalizacijo nagiba, ki prikazujejo, ali je proga 22 vodoravna / nagnjena navzgor / navzdol glede na smer teka. Lučka gor utripa, ko se trak dviguje in lučka dol utripa, ko se trak spušča (neprikazano) > signalizacij ske lučke za prikaz režima teka (neprikazano) > indikacija ročnega ali avtomatičnega upravljanja (neprikazano) > serijski prikazovalnik za sporočila servisne narave in kontrolo delovanja (neprikazano) izvršilni elementi:

> pogon s frekvenčnim pretvornikom, za dviganje in spuščanje traku 10, 8 > krmilnik 21, ki pogon aktivira, dokler je strmina traku manjša od tiste, ki jo zahteva računalnik osebni računalnik:

> osebni računalnik 17, preko USB vodila ali drugače sprejema informacijo o pretečeni poti, ki jo krmilnik 21 pošilja s tekalne proge 22, nato vrne pripadajočo strmino, ki mora biti na progi ob takšni poti

Bistveni elementi in podsklopi fizične realizacije naprave po izumu so:

> pogon traku z možnostjo nastavljanja hitrosti 3, 4, 5 > merilnik položaja tekača 1 na tekaški progi 22 (brezkontaktni merilnik razdalje 2) > pogon za nagibanje traku (8,10,18,19, 20) > senzor (merilnik) trenutne nagnjenosti tekaške proge 16 > video posnetek tekaške poti 12 > posnetek reliefa tekaške poti (pot, strmina) 11 > predvajalnik (računalniški program) za video, ki omogoča programsko upravljanje hitrosti predvajanja 13 > glavni računalniški program, ki sprejema podatek o pretečeni poti tekača, upravlja predvajanje videa in posreduje podatek o potrebni nastavitvi nagiba 13 > krmilnik na tekaški progi 21

Pult za upravljanje (neprikazano) je namenjen nastavitvam pred ali med tekom. Predstavlja vmesnik med človekom in napravo, ki sporoča mnoštvo podatkov. Osnovni so na primer:

> vklop in izklop naprave ter izklop v sili > prikaz vključitve tekalne proge 22 > izbira ročnega ali avtomatičnega upravljanja nagibanja > prikaz pretečene poti, trenutne in povprečne hitrosti 14 > prikaz trenutne nagnjenosti proge 22 od horizontale > napoved nagibanja proge 22 - utripanje barvnih lučk (navzgor, navzdol)

Varnost tekača 1 in morebitnih opazovalcev je pogoj za uporabo te rekreacijske naprave. Bistveni varnosti elementi in ukrepi, ki so vgrajeni v napravo po izumu, so naslednji:

Mehansko varnost zagotavlja prednostno mrežasta ograda (neprikazano), ki je s svojim vertikalnim okviijem togo pričvrščena na horizontalno konstrukcijo tekalne steze s treh bočnih strani proge 22, razen z zadnje strani, kjer tekač 1 vstopa in izstopa na trak 6. Oblikovana je tako, da se tekač 1 ne more zatakniti ali udariti vanjo, zlasti ob morebitnem padcu. Vsi vogali so prednostno izvedeni z zaokroženo mehko zaščito. Ograda omogoča gibanje zraka okoli tekača 1, za okrepljeno gibanje zračnih mas pa je lahko dodan tudi primeren ventilator (neprikazano), ki poskrbi za sušenje in s tem hlajenje telesa tekača ter nudi dodaten občutek gibanja v naravnem okolju. Ventilatorje možno poganjati tudi sorazmerno s hitrostjo tekača.

Električna varnost je zagotovljena z inštalacijskim odklopnikom (neprikazano), ki varuje napeljavo in naprave, deloma tudi ljudi, v primeru prevelikega odjema toka, kot so na primer kratek stik ali pregrevanje. Priporoča se, daje sistem dodatno varovan s selektivnim RCD varnostnim stikalom, ki napravo in uporabnika varuje v primerih že manjših napak v instalaciji, ob katerih instalacijski odklopnik še ne bi izklopil, ter ob zemeljskem stiku.

Z gumbom za izklop v sili na komandni plošči (neprikazano) prejme frekvenčni pretvornik pogona 3 traku 6 signal za zasilno ustavitev v okvirih nastavitev dinamike ustavljanja, zato da se trak 6 ne ustavi trenutno, temveč blago. Za ponoven zagon traku 6 je potrebno ročno sprostiti tipko za izklop v sili (neprikazano) in ponovno vklopiti napravo na pultu za upravljanje (neprikazano), torej ne na sami tekalni progi 22. Sele tedaj ponovno deluje opisano samodejno prilagajanje hitrosti traku 6. S tem je onemogočeno, da bi se ob ponovnem zagonu trak 6 nepričakovano pognal z nepredvideno hitrostjo.

Ker je uporabiku 1 tekalne proge 22 v primeru težav gumb za varnostni izklop (neprikazano) nedostopen, je ustavitev pogona traku 4 omogočena tudi z varnostnimi vzmetnimi stikali (neprikazano), ki so prednostno nameščeni na slemenu bočnih stranic varnostne ograje (neprikazano). Cenejša izvedba enake funkcionalnosti je rešitev z varnostno vrvico in poteznim stikalom na istem mestu (neprikazano).

Programska oprema zajema programe na krmilniku 21 same naprave za tek, na povezanem računalniku 17 ter na ločeni snemalni napravi (neprikazano).

Program 13 krmilnika 21 na napravi skrbi za:

> komunikacija z računalnikom 17 (pošiljanje podatka o poti, strmini 11) > komunikacija človek-stroj (izpis obvestil na prikazovalniku 14, obdelava kontrol s pulta (neprikazano), indikacija stanja s signalnimi lučkami (neprikazano)) > meijenje opravljene poti in trenutne nagnjenosti tekalne proge 22 (9,16) > regulacija nagibanja proge 22 (8, 10,18,19, 20) > varnost (programsko omejevanje nagibanja, programska obravnava izklopa v sili)

Program računalnika 17 skrbi za:

> zagon in krmiljenje programa za prikaz videoposnetka 12 > regulacija hitrosti predvajanja video posnetka 13 > komunikacija s krmilnikom 21 in s pomočjo sprejetega podatka o poti in sinhronizacijske datoteke 11 sinhronizirano predvajanje video posnetka 12 > dodatne funkcije, kot so na primer izbira načinov teka (dolžina, čas, izbira proge), prikaz statističnih in drugih podatkov o poti in teku 14, shranjevanje personaliziranih nastavitev, nalaganje novih prog, nalaganje novih režimov vadbe (vztrajnostni tek z zgornjo omejitvijo hitrosti, ...)

Ločen program (neprikazano) za obdelavo surove datoteke iz snemanja poti in pripravo operativne oblike (priprava videoposnetka in sinhronizacij ske datoteke 11)

Ločen program (neprikazano) za dodatno obdelavo sinhronizacijske datoteke 11, kot je na primer izravnavanje nepravilnosti, omejevanje nagiba skladno z možnostmi naprave, ipd.

Program snemalnega modula (neprikazano) omogoča > snemanje poti (video) in reliefa in sicer s sočasnim vklopom video kamere, beleženja relativnega časa od trenutka vklopa naprej, merjenja opravljene poti in merjenje nagnjenosti (reliefa) poti, > shranjevanje videoposnetka v datoteko na pomnilniški medij, > shranjevanje ostalih zbranih podatkov v ločeno datoteko, kije osnova za sinhronizacij sko datoteko 11 > pomožne funkcije, kot so kalibracija nagiba, merjenje in prikaz poti, nastavljanje merilnih parametrov (polmer kolesa snemalnega vozila), določanje imena datoteke in drugo.

Strojna oprema, okolje, jeziki > Kot računalnik je prednostno uporabljen klasični prenosni računalnik 17.

> Krmilnik 21 na napravi je prednostno zgrajen okoli mikro-krmilniške plošče.

> Krmiljenje snemalnega modula je prednostno zgrajeno okoli mikro-krmilniške plošče.

> Program za računalnik 17 je napisan prednostno v višjem programskem jeziku Java.

> Kot video predvajalnik (program 13) je prednostno uporabljen odprtokodni predvajalnik VLC Player.

> Za krmiljenje video predvajalnika 15 so uporabljeni dodatni ukazi in knjižnice.

> Program za krmilnik 21 je napisan prednostno v okolju Arduino.

> Videoposnetek 12 v izvorni obliki je prednostno datoteka .avi.

Meijenje poti je izvedeno tako, da vsak obrat valja 7 proge 22 predstavlja en impulz, ki ga zagotovi impulzni dajalnik 9, pričvrščen na valj 7.

Regulacija nagibanja proge 22 je izvedena tako, da krmilnik 21 ob sprejetem podatku o potrebnem nagibu ustrezno vklaplja in izklaplja pogon 8 ter smer vrtenja gredi 18 in posledično smer gibanja jeklene vrvi 19. Kot izvršilni element je uporabljen frekvenčni pretvornik 10, pri katerem je ustrezno nastavljen čas pospeševanja in pojemanja tako, da spreminjanje nagiba ni sunkovito, ampak blago in tekoče. Končno regulacijo zagotavlja merilnik, oziroma senzor nagiba 16, ki je pritijen na tekalno progo 22.

Nagib proge 22 je omejen programsko, poleg tega pa tudi preko električnih omejilnih stikal (neprikazano), ki ob dotiku brezpogojno prekineta nadaljnje nagibanje.

Za usklajeno dviganje in spuščanje proge 22 za tek ter predvajanje videa 12, oboje skladno s pretečeno potjo tekača 1 je potrebna dodatna informacija, kije prednostno izvedena v obliki sinhronizacijske datoteke 11. Le ta povezuje podatek o pretečeni poti, strmini proge 22 ter preko podatka o času tudi ustrezni video sekvenci. Izdelavo sinhronizacij ske datoteke 11 omogoča dodatna zunanja snemalna naprava (neprikaznano), ki sejo namesti v ali na snemalno vozilo (neprikazano). S snemalnim vozilom se nato prepelje in posname želeno tekaško pot z vsemi potrebnimi podatki. Snemalna naprava omogoča naslednje akcije:

> ročni vklop snemanja videa in podatkov (med vožnjo s pritiskom na tipko) > snemanje videa na vloženo prvo video pomnilniško kartico > merjenje opravljene poti iz impulzov na kolesu vozila > merjenje trenutne hitrosti (izračunan podatek) > merjenje trenutnega nagiba > zapisovanje podatkov in vsakokratnega čas v datoteko na drugo pomnilniško kartico

V ta namen ima snemalni modul (neprikazano) vgrajene naslednje elemente:

> priključek za senzor impulzov (optični fotoprekinjevalnik), s katerimi se meri prevožena pot > priključek za senzor nagiba > krmilnik za sprejem impulzov s kolesa snemalnega vozila, napetosti iz senzoija nagiba, realnega časa ure, pretvorba teh podatkov v ustrezen zapis in nato shranitev > HD kamera visoke ločljivosti z možnostjo krmiljenja s tipko ali z zunanjim signalom.

Celotna zasnova sistema omogoča raznovrstno industrijsko oblikovalsko, video vizualno in programsko nadgradljivost. Samo v kombinaciji video in programskega sklopa je na voljo na primer izbiranje videov raznih prog po želji, izbiranje po parametrih (dolžina proge, zahtevnost reliefa), lahko se isti video predvaja ciklično (npr. posnetek teka na stadionu), združevanje prog, dodajanje (nalaganje) prog iz spleta v predvidenem formatu, prikaz poti na zemljevidu preko širitve krmilnega zapisa s koordinatami GPS navigacije, izpis statistik teka, kot je na primer Coopeijev test s poročilom, dodajanje uporabnikov in shranjevanje njihovih rezultatov itd.

Podrobneje je bistvo izuma pojasnjeno z opisom izvedbenega primera z ozirom na priložene risbe, na katerih je prikazano naslednje:

> Sl. 1 Shema prikazuje sistem sinhronizacije video vsebine s hitrostjo in pretečeno potjo tekača, samodejno prilagajanje pomikanja tekočega traku proge hitrosti teka tekača in regulacijo naklona proge.

> Sl. 2 Shema prikazuje delovanje nagibanja proge s cenejšo varianto z jekleno vrvjo, ki se navija na vrtljivo gred.

.........

Razume se, daje lahko struktura v podrobnostih oblikovanja in spajanja osnovnih mehanskih, elektronskih in programskih sestavnih delov tudi nekoliko drugačna od zgoraj opisane, kar pa ne spremeni temeljnih značilnosti in funkcije izuma.

Razume se, da lahko strokovnjak s tega področja na osnovi poznavanja izuma zasnuje tudi rahlo drugačne izvedbene primere od zgoraj opisanega, ne da bi s tem zaobšel osnovne značilnosti izuma, kot so opredeljene z naslednjimi patentnimi zahtevki:

Claims (19)

1. PATENTNI ZAHTEVKI

   1. Resničnostna tekalna naprava, označena s tem, daje to tekalna naprava v obliki tekočega traku, katerega hitrost se samodejno prilagaja hitrosti tekača, poleg tega pa omogoča še spreminjanje nagiba proge in s tem simulacijo klančin, pred tekočim trakom pa se na prikazovalniku projicira video posnetek realne poti teka, katere hitrost gibanja in vsebina projicirane slike realne tekaške poti se sproti usklajuje s hitrostjo teka tekača, poleg slike pa se na prikazovalniku dodatno izpisujejo osnovni statistični podatki o skupni pretečeni poti, trenutni strmini, nadmorski višini, trenutni in povprečni hitrosti teka, porabi kalorij in podobno.
2. 2. Naprava po zahtevku 1, označena s tem, da se regulacija hitrosti (2, 3, 4, 5, 7, 17) traku (6), regulacija nagiba (8, 10, 16, 17, 18, 19, 20) in prikaz zaslonske slike (14, 15) avtomatično in sinhrono (9, 13) odzivajo na hitrost teka tekača (1) v odnosu na posnetek (11, 12) realne poti, ki je vnešena v računalnik (17).
3. 3. Naprava po enem od predhodnih zahtevkov, označena s tem, da se regulacijo hitrosti pogonskega motoija (4) in s tem hitrosti tekalnega traku (6) doseže s sklenjeno regulacijsko zanko, ki jo sestavlja senzor oddaljenosti tekača od sonde (2), frekvenčni pretvornik (3) z analognim vhodom (referenco) za hitrost vrtenja ter pozicija človeka, tekača (1), ki ga trak (6) približuje k senzoiju (2) za njim, ali pri drugi izvedbi oddaljuje od senzoija pred njim (neprikazano), pri čemer se tekoči trak (6) giblje z ustaljeno hitrostjo vse do tedaj, dokler se uporabnik (1) nahaja na isti razdalji od senzorja (2), ko pa razdaljo spremeni, pa se spremeni tudi hitrost pomikanja traku (6) do hitrosti, kjer se zopet ustali na tisti vrednosti, ki jo predvideva nova oddaljenost od senzoija (2), kar zahteva nekoliko daljšo progo, kot jo imajo podobne naprave.
4. 4. Naprava po enem od predhodnih zahtevkov, označena s tem, da se z nastavitvami frekvenčnega pretvornika (3) lahko nastavi različna dinamika pospeševanja in pojemka obratov motoija (4), s čemer je mogoče doseči različno odzivnost traku (6) pri pospeševanju in upočasnjevanju teka tekača (1), pri zaustavitvi tekača (1) pa se zaustavi tudi trak (6), tako da lahko tekač (1) mimo in varno sestopi z naprave in na enako varen način tudi ponovno stopi nanjo in nadaljuje s hojo ali tekom.
5. 5. Naprava po enem od predhodnih zahtevkov, označena s tem, daje hitrost gibanja traku (6) omejena od 0 do 40 km/h, prednostno 20 km/h, širina tekalnega traku (6) znaša od 40 do 100 cm, prednostno 60 cm, ker mora širina zadostiti tako sproščenemu gibanju tekača (1) na progi 22, kot tudi dostopu rok do prekinjevalnih senzorjev na gornjem robu varnostne ograje (neprikazano).
6. 6. Naprava po enem od predhodnih zahtevkov, označena s tem, daje tekalni trak (6) lahko opremljen tudi s tehtnico (neprikazano), ki na podlagi izmeijene teže tekača izračunava porabo kalorij ter v kombinaciji z ostalimi vnesenimi podatki tudi druge biološke indekse tekača, poleg tega je tekalna proga (22) lahko čvrsto vpeta na horizontalni okvir naprave, lahko pa je tudi vzmetena (neprikazano), kar zmanjša obremenitve sklepov spodnjih okončin in hrbtenice tekača (1) med tekom.
7. 7. Naprava po enem od predhodnih zahtevkov, označena s tem, daje material, iz katerega je narejen tekoči trak (6), prednostno izveden iz armirane gume, v vsakem primeru pa mora zagotavljati prožnost, neraztegljivost in zadovoljiv oprijem, oziroma trenje na zunanji strani s površino podplata tekaškega copata in na notranji strani s pogonskim valjem (5).
8. 8. Naprava po enem od predhodnih zahtevkov, označena s tem, da predvajanje video posnetka realne poti (12) predstavlja bistveni motivacijski element tekaške proge (22), saj vizualna (12) vsebina posnete proge sledi tekaču (1), kar rezultira v občutku, da je tekač tisti, ki poganja posnetek (12), pri tem pa je sinhronizacija videoposnetka (12) ključna za doživetje teka na tekaški progi, zanjo pa so potrebni posnetek tekaške poti v realnem okolju (video datoteka 12), posnetek opravljene poti, kije bil posnet istočasno z videom (del krmilne datoteke (11) s podatki za sinhronizacijo v obliki metraže), predvajalni program video posnetkov (13), ki omogoča spreminjanje hitrosti predvajanja, računalnik ali podobno naprava (17), predvajalna naprava (15).
9. 9. Naprava po enem od predhodnih zahtevkov, označena s tem, da se času snemanja tekaške poti, ki se lahko opravi kar z osebnim avtomobilom, snemajo poleg video vsebine sinhronizirano še realni čas prednostno v milisekundah, dolžina opravljene poti prednostno v metrih na dve decimalki natančno in trenutni nagib snemalnega vozila od horizontale v smeri vožnje, ter se vse skupaj vpiše v skupno sinhronizacijsko datoteko (11).
10. 10. Naprava po enem od predhodnih zahtevkov, označena s tem, da se video vsebinam lahko dodajo s hitrostjo tekača nesinhronizirani zvoki realnega sveta, kot so na primer petje ptic, šumenje vetra, potoka, zvok vozil in podobno, v sinhronizirani obliki glede na pretečeno razdaljo pa govorni komentarji namenjeni psihološkim spodbudam med fizičnimi napori tekača, podatki o poti, zanimivostih na poti, turistične informacije in podobno, vse omenjeno pa je lahko na voljo tudi v obliki podnapisov na video vsebini.
11. 11. Naprava po enem od predhodnih zahtevkov, označena s tem, da se nagibanje proge (22) od horizontale naprej in nazaj v smeri gibanja traku upravlja za to namenjen električni motor (8), kije gnan s svojim frekvenčnim pretvornikom (10), frekvenčni pretvornik je krmiljen z dvema binarnima signaloma za nagib naprej ali nazaj ter tretjim, nevtralnim stanjem za fiksiranje naklona - mirovanje, nagib proge (22) je potrebno tekom simulacije poti stalno prilagajati, frekvenčni pretvornik (10) pa omogoča pri tem dodatno nastavljanje hitrosti pospeševanja in pojemanja gibanja.
12. 12. Naprava po zahtevku 11, označena s tem, daje okvir tekaške proge (22) vrtljivo vpet v osrednjem vrtišču in uležajen (neprikazano), pri čemer se samo nagibanje lahko izvede v cenejši izvedbi z jekleno vrvjo (19), ki se navija na pogonsko vrtljivo gred (18), in preko dveh škripcev (20) do vpetja v bližini valjev (5) in (7), nagibanje pa je lahko izvedeno tudi s pomočjo hidravlike, zobniškega prenosa ali drugačnih mehanskih sklopov (neprikazano), ki delujejo bolj trdno.
13. 13. Naprava po zahtevku 12, označena s tem, da se proga (22) nagiba po programu osrednjega računalnika (17), ki med krmiljenjem predvajalnika (13) posreduje svoj del podatkov iz datoteke (11) tudi krmilniku nagiba, nagib tekaške proge (22) pa se kontrolira s senzoijem nagiba (16), celoten sistem pa je mogoče poleg avtomatskega uravnavati tudi ročno s tipkama gor in dol na pultu za upravljanje (neprikazano), kot to omogočajo klasične tekalne proge.
14. 14. Naprava po enem od predhodnih zahtevkov, označena s tem, da je pult za upravljanje (neprikazano) namenjen nastavitvam pred ali med tekom in predstavlja vmesnik med človekom in napravo, ki sporoča mnoštvo podatkov, kot so na primer vklop in izklop naprave ter izklop v sili, prikaz vključitve tekalne proge (22), izbira ročnega ali avtomatičnega upravljanja nagibanja, prikaz pretečene poti, trenutne in povprečne hitrosti (14), prikaz trenutne nagnjenosti proge (22) od horizontale, napoved nagibanja proge (22) v obliki utripanja barvnih lučk (navzgor, navzdol).
15. 15. Naprava po enem od predhodnih zahtevkov, označena s tem, da mehansko varnost naprave zagotavlja prednostno mrežasta ograda (neprikazano), kije s svojim vertikalnim okviijem togo pričvrščena na horizontalno konstrukcijo tekalne steze s treh bočnih strani proge (22), razen z zadnje strani, kjer tekač (1) vstopa in izstopa na trak (6) in je oblikovana tako, da se tekač (1) ne more zatakniti ali udariti vanjo, zlasti ob morebitnem padcu, vsi vogali so prednostno izvedeni z zaokroženo mehko zaščito, ograda omogoča gibanje zraka okoli tekača (1), za okrepljeno gibanje zračnih mas je lahko dodan tudi primeren ventilator (neprikazano), ki poskrbi za sušenje in s tem hlajenje telesa tekača ter nudi dodaten občutek gibanja v naravnem okolju.
16. 16. Naprava po enem od predhodnih zahtevkov, označena s tem, daje električna varnost zagotovljena preko inštalacijskega odklopnika (neprikazano), ki varuje napeljavo in naprave, deloma tudi ljudi, v primeru prevelikega odjema toka, kot so na primer kratek stik ali pregrevanje, prednostno je sistem dodatno varovan s selektivnim RCD varnostnim stikalom, ki napravo in uporabnika varuje v primerih že manjših napak v instalaciji, ob katerih instalacijski odklopnik še ne bi izklopil, ter ob zemeljskem stiku.
17. 17. Naprava po zahtevkih 14 in 16, označena s tem, da z gumbom za izklop v sili na komandni plošči (neprikazano) prejme frekvenčni pretvornik pogona (3) traku (6) signal za zasilno ustavitev, ki se ga nevtralizira šele z ročno sprostitvijo tipke za izklop v sili (neprikazano) in ponovno vključitvijo naprave na pultu za upravljanje (neprikazano), tako daje onemogočeno, da bi se ob ponovnem zagonu trak (6) nepričakovano pognal z nepredvideno hitrostjo.
18. 18. Naprava po zahtevkih 14 do 17, označena s tem, da tekalna proga (22) uporabnika (1) v primeru težav oddaljuje od gumba za varnostni izklop (neprikazano), zato je ustavitev pogona traku (4) omogočena tudi z varnostnimi vzmetnimi stikali (neprikazano), ki so prednostno nameščeni na slemenu bočnih stranic varnostne ograje (neprikazano), cenejša izvedba enake funkcionalnosti je lahko tudi izvedba z varnostnima vrvicama in poteznim stikalom na istem mestu (neprikazano).
19. 19.Naprava po enem od predhodnih zahtevkov, označena s tem, da izdelavo sinhronizacijske datoteke (11) omogoča dodatna zunanja snemalna naprava (neprikaznano), ki sejo namesti v ali na snemalno vozilo (neprikazano), s katerim se nato prepelje in posname želeno tekaško pot z vsemi potrebnimi podatki, pri čemer snemalna naprava omogoča hkratni ročni vklop snemanja videa in podatkov, snemanje videa (12) na vloženo prvo video pomnilniško kartico (neprikazano), merjenje opravljene poti iz impulzov na kolesu vozila, merjenje trenutne hitrosti (izračunan podatek), merjenje trenutnega nagiba in zapisovanje vseh naštetih podatkov in vsakokratnega realnega časa v datoteko na drugo pomnilniško kartico (neprikazano).