УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОПРЯЖЕННОГО ВЗАИМОЗАВИСИМОГО РАЗВИТИЯ ФИЗИЧЕСКИХ И ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СПОСОБНОСТЕЙ РЕБЕНКА Российский патент 2011 года по МПК A63B23/00 

Изобретение относится к области медицины и педагогики, а также к игровым тренажерам, и может быть использовано для сопряженного взаимозависимого развития физических и интеллектуальных способностей детей дошкольного и младшего школьного возраста.

Известно устройство для выполнения гребковых движений [2], предназначенное для развития мышц-разгибателей туловища, ног и сгибателей рук.

Устройство содержит раму, состоящую из двух согнутых труб, стянутых трубой большего диаметра и двумя опорами. На раме размещено велосипедное седло, а в точке сгиба рамы установлена ось, на которую насажена рукоятка. На рукоятке имеется упор для рук, телескопически соединенный в верхней части рукоятки, и упор для ног, выполненный в виде двух педалей в нижней части рукоятки. В передней части рамы закреплен дополнительный упор для ног. На рукоятке и в задней части рамы имеется крепление для пружин силового элемента.

Перед выполнением упражнений нужная нагрузка подбирается дискретно количеством пружин.

На устройстве можно выполнять одновременно разгибание и сгибание рук, туловища и ног в положении сидя. Для этого занимающийся садится на сидение, ступни ног ставит на упор для ног, на рукоятке кистями захватывает упор для рук. Можно выполнять и другие физические упражнения.

Недостатками данного устройства является:

- неудобство размещения силового элемента - возможность его срыва;

- нужная нагрузка набирается дискретно количеством пружин;

- нет возможности интеллектуального воздействия на занимающегося.

Известен тренажер для детей дошкольного возраста [2], который может быть использован для работы с детьми дошкольного возраста, т.к. разработан с учетом силовых и антропометрических характеристик детей данного возраста.

Устройство состоит из рамы, изготовленной из двух согнутых по дуге труб (прутков), сваренных с двумя опорами, и трубы, соединяющей данные опоры. На опоры с двух концов надеты смягчающие втулки. К раме крепится сидение, которое можно регулировать по высоте и местоположению на раме. Также на раме закреплена ось, на которой насажен рычаг с упорами для рук и для ног. Упоры для рук телескопически соединены с рычагом, который регулируется по высоте и местоположению на раме. Дополнительный упор для ног крепится неподвижно к раме. В трубе установлен упругий элемент, например пружина растяжения, которая одним концом неподвижно закреплена на указанной трубе, а другим соединена с тросом, огибающим два блока, один из которых размещен на рычаге. Натяжение пружины регулируется устройством натяжения.

Исходное положение занимающегося - сидя на сидении, ступни ног на дополнительном упоре или на упоре для ног на рычаге, кисти рук захватывают упор для рук. Из такого исходного положения возможно одновременное разгибание и сгибание туловища, рук и ног. Для локального развития мышц можно выполнять следующие варианты упражнений:

- сгибание и разгибание рук при фиксировании туловища и ног (ступни ног на дополнительном упоре для ног);

- сгибание и разгибание туловища при выпрямленном положении рук (ступни ног находятся на дополнительном упоре для ног);

- одновременное сгибание и разгибание рук и туловища (ступни ног находятся на дополнительном упоре для ног);

- одновременное сгибание и разгибание туловища и ног при выпрямленном положении рук (ступни ног находятся на упоре для ног на рычаге).

К недостаткам данного устройства можно отнести следующее:

- дополнительный упор для ног приварен к раме и нет возможности изменить это;

- большой ход пружины растяжения в упругом элементе может возникнуть необратимая деформация пружины;

- неудобная конструкция упора для ног на рычаге-педали, простая, но не надежная;

- нет возможности воздействовать интеллектуально на занимающегося.

Наиболее близким к заявляемому является «Устройство для сопряженного взаимозависимого развития физических и интеллектуальных способностей ребенка» [3], содержащее раму, изготовленную из двух согнутых по дуге полуокружности труб, скрепленных двумя опорными элементами, задним и передним, трубу, соединяющую эти опорные элементы, сидение, прикрепленное к раме и регулируемое по высоте и местоположению, ось, закрепленную на раме, и посаженный на нее рычаг, регулируемый по высоте и местоположению на раме, с упором для рук и упором для ног, при этом упор для рук телескопически соединен с рычагом в верхней его части, а упор для ног расположен в нижней части этого рычага, выполненный в виде двух педалей, левой и правой, дополнительную опору для ног, расположенную на раме в передней ее части, два блочка, один из которых размещен на нижнем конце рычага, а второй - на упомянутой трубе вблизи заднего опорного элемента, а в самой трубе размещен силовой элемент, соединенный одним концом с тросом, огибающим указанные блочки, и узел натяжения, в устройство введены персональный компьютер, программное обеспечение для него, и в тренажер - узел настройки единичного перемещения рычага, отображаемого курсором - указателем на весь экран дисплея или его часть посредством ограничения перемещения рычага, для чего применена оптическая «мышь», установленная неподвижно на предметном столике, размещенном вблизи рычага, и перемещающийся синхронно с рычагом под ее «брюхом» «коврик» с разметкой шарниром связан с рычагом, а на педалях упора для ног сделаны фиксаторы для ног ребенка, и дополнительная опора для ног выполнена дискретно переставляемой по раме, а силовой элемент, одним концом закрепленный на подвижной части узла натяжения, размещенного в упомянутой трубе вблизи переднего опорного элемента, другим концом сочленен с первым концом троса, второй конец которого прикреплен через элементы плавной настройки натяжения троса к раме вблизи заднего опорного элемента, введены также две рукоятки - под левую и правую руки, размещенные вблизи сидения, датчик пульса и усилитель-формирователь для измерения пульса, и источник электропитания, при этом от левой клавиши оптической «мыши» сделан вывод на две параллельно включенные кнопки, размещенные одна в упоре для рук, а вторая - в одной из дополнительно введенных рукояток, усилитель-формирователь для измерения пульса электрически соединен входом с датчиком пульса и выходом - с USB-портом системного блока персонального компьютера, который установлен в нижней части также введенной подставки под персональный компьютер, дисплей которого размещен на регулируемой по высоте столешнице этой подставки, а датчик пульса и усилитель-формирователь подключены к источнику электропитания.

Задачей данного изобретения является создание и совершенствование технических и программных средств для сопряженного взаимозависимого развития физических и интеллектуальных способностей ребенка на мотивационной и оздоровительной основах.

Указанная задача в «Устройстве для сопряженного взаимозависимого развития физических и интеллектуальных способностей ребенка», содержащем персональный компьютер, программное обеспечение к нему и тренажер, представляющий собой раму, изготовленную из двух согнутых по дуге полуокружности труб, скрепленных двумя опорными элементами, задним и передним, трубу, соединяющую эти опорные элементы, сидение, прикрепленное к раме и регулируемое по высоте и местоположению, ось, закрепленную на раме, и посаженный на нее рычаг, регулируемый по высоте и местоположению на раме, упор для рук и упор для ног, при этом упор для рук телескопически соединен с рычагом в верхней его части, а упор для ног расположен в нижней части этого рычага, выполненный в виде двух педалей, левой и правой, дополнительную опору для ног, выполненную дискретно переставляемой и расположенную на раме в передней ее части, два блочка, один из которых размещен на нижнем конце рычага, а второй - на упомянутой трубе вблизи заднего опорного элемента, а в самой трубе размещен силовой элемент, соединенный одним концом с тросом, огибающим указанные блочки, и узел натяжения троса, узел настройки единичного перемещения рычага, отображаемого курсором-указателем на весь экран дисплея или его часть посредством ограничения перемещения рычага, для чего применена оптическая «мышь», установленная неподвижно на предметном столике, размещенном вблизи рычага, а перемещающийся синхронно с рычагом под ее «брюхом» «коврик» с разметкой шарнирно связан с рычагом, а на педалях упора для ног сделаны фиксаторы для ног ребенка, а силовой элемент, одним концом закрепленный на подвижной части узла натяжения троса, размещенного в упомянутой трубе, другим концом сочленен с первым концом троса, второй конец которого прикреплен через элемент предварительной плавной настройки натяжения троса к раме, также введены две рукоятки - под левую и правую руки, размещенные вблизи сидения, и датчик пульса и усилитель-формирователь для измерения пульса, источник электропитания, при этом от левой клавиши оптической «мыши» сделан вывод на две параллельно включенные кнопки, размещенные одна - в упоре для рук, а вторая - в одной из введенных рукояток, усилитель-формирователь для измерения пульса электрически соединен входом с датчиком пульса и выходом - с USB-портом системного блока, который установлен в нижней части подставки под персональный компьютер, а его дисплей размещен на регулируемой по высоте столешнице этой подставки, и датчик пульса, и усилитель-формирователь подключены к источнику электропитания, решается тем, что в тренажер устройства дополнительно введены два блочка, установленные в плоскости блочка, размещенного на нижнем конце рычага, и расположенные под ним на упомянутой трубе и разнесенные относительно друг друга на расстояние рабочей плоскости указанного блочка и, при этом трос огибает все блочки: блочек на упомянутой трубе вблизи заднего опорного элемента, первый дополнительно введенный блочек, блочек, размещенный на нижнем конце рычага, второй дополнительно введенный блочек, и его второй конец прикреплен через элемент предварительной плавной настройки натяжения троса к раме вблизи переднего опорного элемента, а силовой элемент выполнен в виде узла, причем упомянутая труба имеет в поперечном сечении квадрат, узел натяжения троса выполнен на основе винтовой пары, и в программном обеспечении устройства эти изменения учтены.

Отличительными признаками заявляемого технического решения является следующее:

во-первых, в тренажер введены два дополнительных блочка, изменена форма трубы, соединяющая опорные элементы - квадрат в поперечном сечении, усовершенствован узел натяжения троса за счет выполнения его на основе винтовой пары: винт-гайка;

во-вторых, сделаны новые связи между блоками и элементами в тренажере;

в-третьих, воздействуя на сердечно-сосудистую и мышечную системы, по крайней мере, вдвое увеличено физическое воздействие: воздействуют от середины экрана дисплея, переводя рычаг таким образом, что курсор-указатель перемещается к верхней границе экрана, аналогично от середины - к нижней его границе.

В заявляемом устройстве отличительные признаки проявляют свойства, известные в других областях науки и техники, а взятые в совокупности с признаками прототипа, проявляют свойства, которые позволяют по крайней мере вдвое увеличить нагрузки и сопряженно взаимозависимо развивать физические и интеллектуальные способности ребенка на мотивационной, контролируемой и оздоровительной основах, что указывает на соответствие заявляемого решения критерию «существенные отличия».

Заявляемое устройство поясняют схематические чертежи:

- на фиг.1 и 2 показано устройство в целом: вид спереди (фиг.1) и вид сверху (фиг.2.);

- на фиг.3 приведена блок-схема электрического и механического соединений основных узлов устройства;

- на фиг.4 показан алгоритм занятия или соревнования (одна группа);

- на фиг.5, 6 и 7 представлена одна из возможных конструкций узла натяжения троса устройства и силового элемента (резинового амортизатора): вид спереди (фиг.5), вид сверху (фиг.6) и вид сбоку слева (фиг.7).

Устройство включает в себя тренажер, персональный компьютер (фиг.1 и 2) и программное обеспечение к нему

Тренажер 1 (оконтурен пунктирной линией) содержит раму, изготовленную из двух согнутых по дуге полуокружности труб 2, 3, скрепленных двумя опорными элементами, передним 4 и задним 5, трубу 6, соединяющую опорные элементы 4 и 5, сидение 7, прикрепленное к раме (к дугам 2, 3) и регулируемое по высоте и местоположению, ось 8, закрепленную на раме (к дугам 2, 3), и посаженный на ось 8 рычаг 9, регулируемый по высоте и местоположению на раме (2, 3) с упором для рук 10 и упором для ног, который выполнен в виде двух педалей, правой 11 и левой 12, а упор для рук 10 телескопически соединен с рычагом 9 в верхней его части, дополнительную опору для ног 13, расположенную в передней части рамы и выполненную дискретно переставляемой на раме (2, 3), четыре блочка 14, 15, 16 и 17, первый из которых - 14 размещен на нижнем конце рычага 9, второй блочек 15 - на трубе 6 вблизи заднего опорного элемента 5, третий 16 и четвертый 17 блочки установлены в плоскости блочка 14, расположены под ним на трубе 6 и размещены относительно друг друга на расстоянии рабочей плоскости блочка 14, при этом в трубе 6 размещен силовой узел 18 на базе резинового амортизатора, одним концом закрепленный на подвижной части 19 узла натяжения 20 троса, размещенного вблизи переднего опорного элемента 4, а другим концом сочленен с первым концом троса 21, второй конец которого прикреплен к дугам рамы (2, 3) вблизи переднего опорного элемента 4 через элемент предварительной плавной настройки натяжения 22 троса 21. Узлы натяжения 20 и силовой 18 оконтурены пунктирными линиями. Трос 21 огибает блочки 14, 15, 16 и 17. На педалях 11 и 12 упора для ног сделаны фиксаторы 23 и 24 для ног ребенка. В тренажер 1 также введены: две рукоятки 25 и 26 соответственно под правую и левую руки, размещенные вблизи сидения 7, узел настройки 27 единичного перемещения рычага 9, предметный столик 28, установленный неподвижно вблизи рычага 9, и по его поверхности перемещается синхронно с движением рычага 9 «коврик» 29 с разметкой, связанный с помощью шарнира 30 и хомутика 31 с рычагом 9.

Персональный компьютер 32, оконтуренный штрихпунктирной линией, содержит системный блок 33, дисплей 34, клавиатуру 35 и оптическую мышь 36, которая размещена в тренажере 1. Системный блок 33, дисплей 34, клавиатура 35 размещены на подставке 37. Дисплей 34 персонального компьютера 32 размещен на регулируемой по высоте столешнице 38, закрепляемой в выбранном положении фиксатором 39, а системный блок 33 установлен постоянно в нижней части подставки 37. Оптическая мышь 36 размещена неподвижно на предметном столике 28 и «коврик» 29, перемещающийся по нему, двигается возвратно-поступательно под «брюхом» оптической мыши 36.

В устройстве для измерения пульса ребенка используется усилитель-формирователь 40 и датчик пульса 41, записываемые от источника электропитания 42. Усилитель-формирователь 40 и источник электропитания 42 размещены на полочке внизу подставки 37, а датчик пульса 41 ребенка вынесен кабелем 43 таким образом, чтобы его можно было закрепить на мочке уха ребенка.

Программное обеспечение для персонального компьютера 32 размещено на диске или дискете, вставляемых соответственно в гнезда 45 или 46 системного блока 33 персонального компьютера 32. В нем заложен пересчет удвоенного количества единичных перемещений курсора-указателя по экрану дисплея 34, по которому судят о количестве перемещений рычага 9, и цифровое значение этого перемещения отображается на экране дисплея 34 и озвучивается голосом.

Рассматривая устройство в целом (фиг.1) и его блок-схему (фиг.3), можно выделить электрические и механические связи. От левой клавиши оптической мыши 36 сделан электрический вывод на две параллельно включенные кнопки 47 и 48, размещенные одна - 47 - в упомянутом упоре для рук 10, а вторая 48 - в одной из дополнительно введенных рукояток, например, 26.

Усилитель-формирователь 40, предназначенный для измерения пульса ребенка, электрически соединен входом с датчиком пульса 41 через кабель 43 и выходом - с USB-портом 44 системного блока 33 персонального компьютера 32. Усилитель-формирователь 40 для измерения пульса ребенка и датчик пульса 41 запитаны от источника электропитания 42, подключаемого к промышленной сети 220 В. Для выполнения интеллектуальных заданий кнопками 47 или 48 электрическим закорачиванием захватывается оптическая мышь 36 занимающимся и выполняется им интеллектуальное задание.

Несколько сложнее с механическими связями. В них три типа связей: ограничительная механическая связь, преобразовательная и нагрузочная механические связи. С помощью узла настройки 27 ограничивается перемещение рычага 9 сверху и снизу, отображаемое курсором-указателем на экране дисплея 34 - ограничительная механическая связь. При этом механическое перемещение «коврика» 29 преобразуется оптической мышью 36 и системным блоком 33 в электрический сигнал и высвечивается на экране дисплея 34 компьютера 32 - преобразовательная механически-электрическая связь. И, наконец, с помощью тросо-блочной системы 50, в которую входят: блочки 14, 15, 16, 17 и трос 21, силового узла 18, узла натяжения 20 троса, элемента предварительной плавной настройки натяжения 22 троса и рамы, образованной трубами 2, 3, 6 задается усилие, действующее на рычаг 9 - нагрузочная механическая связь.

Работают с устройством следующим образом.

Важно определиться с мотивом и мотивацией действия и поведения ребенка. В обобщенном понятии мотив - побудительная причина, повод к какому-либо действию, довод в пользу чего-либо или кого-либо, а мотивация - активное состояние мозговых структур, побуждающее человека совершать действие, направленное на удовлетворение своих потребностей. Мотивов и мотиваций великое множество, но их проявление можно определить как внешними, так и внутренними факторами, интересами и стимулами. К внешним факторам можно отнести потребность в новом необычном устройстве. Этот фактор может побудить малыша ознакомиться с предлагаемым новым устройством, сесть на него и позаниматься, а если программное обеспечение яркое и интересное - какое удовольствие получит ребенок!

К внутренним факторам и стимулам может быть отнесено соревнование с кем-то. Победить в соревновании - вот извечный стимул поведения человека, в том числе ребенка. И проще всего это обеспечивается в игровых ситуациях. Человек, а дети особенно, способны играть в компьютерные игры часами, не уставая. Вот этот фактор и интерес следует использовать при определении и стимулировании как внешних, так и внутренних потребностей.

Такой обобщенный подход к учету мотивационных потребностей в процессе практической реализации приобретает большую конкретизацию. Необходимо только помнить о разумном сочетании внешних и внутренних факторов, интересов и стимулов.

Пусть в качестве мотива берется использование нового комплекса-устройства, состоящего из гребкового тренажера 1, персонального компьютера 32 и программного обеспечения. Гребковый тренажер 1 предназначен для развития мышц - разгибателей туловища, ног и сгибателей рук, а также мышц пресса. На данном тренажере можно выполнять одновременно разгибание и сгибание рук, туловища и ног в положении сидя. Для этого занимающийся садится на сидение 7, ступни ног ставит на педали упора для ног 11 и 12, кистями рук обхватывает рукоятки упора для рук 10 и смотрит на установленный на уровне глаз на столешнице 38 подставки 37 экран дисплея 34 персонального компьютера 32. Из этого исходного положения осуществляется одновременно разгибание и сгибание рук, туловища и ног. Перед началом занятия инженер-исследователь или воспитатель проверяет работоспособность устройства, тарирует перемещение рычага 9 и измеряет силовую нагрузку на него, для чего к упору для рук 10 прикрепляется динамометр, а узлом натяжения 20 и элементом предварительной плавной настройки 22 и узлом натяжения 20 выставляет заданную силовую нагрузку, когда рычаг 9 находится в крайнем положении вблизи ограничителя перемещения 27 рычага 9, но не касается его, проверяет работу датчика пульса 41 ребенка, усилителя-формирователя 42 и его связь с USB-портом 44 системного блока 33, персонального компьютера 32, вставляет дискету программного обеспечения в гнездо 46 или диск в гнездо 45 и с помощью клавиатуры 35 инициирует ввод программного обеспечения в системный блок 33 персонального компьютера 32. Оптической «мышью» 36 узла настройки 27 единичного перемещения с помощью коврика 29 и рычага 9 путем сканирования проверяет работу этого узла, а с помощью кнопок 47 и 48 проверяет захват курсора-указателя на экране дисплея 34 персонального компьютера 32. Убедившись в работоспособности устройства в целом, отдельных его узлов и программного обеспечения, можно начинать занятие.

На гребковом тренажере 1 можно также выполнять следующие упражнения:

- сгибание и разгибание рук при фиксации туловища и ног, при этом ступни находятся на дополнительном упоре для ног 13;

- сгибание и разгибание туловища при выпрямленном положении рук, ноги находятся на упоре для ног 11, 12;

- одновременное сгибание и разгибание туловища и ног при выпрямленном положении рук, ноги находятся на упоре для ног 11, 12;

- одновременное разгибание ног и воздействие на мышцы пресса, руки находятся на дополнительных рукоятках для рук 25, 26, палец руки на рукоятке 26 может находиться на кнопке 47 при выполнении интеллектуального задания.

Каждое из этих упражнений позволяет выборочно воздействовать на те или иные группы мышц. Это важно для реабилитации отстающих в своем развитии мышц тела ребенка или для преимущественного развития отдельных мышц с учетом специализации и потребности в движениях.

Из упомянутого исходного положения занимающийся начинает выполнять задание, которое высвечивается на экране дисплея 34 персонального компьютера 32 под воздействием программы, находящейся в блоке программ. Например, дается задание, «проплыть» как можно быстрее на гребковом тренажере 1 n-ное количество метров. Занимающийся начинает интенсивно перемещать рычаг 9, стараясь развить наибольшую «скорость». Усилитель-формирователь 40 с помощью датчика пульса 41 ребенка следит за пульсом занимающегося, численные значения «пройденного пути» и пульс отображаются на экране дисплея 34 и дублируются голосом воспитателя. Причем в системном блоке 33 под управлением соответствующей программы программного обеспечения эти значения сравниваются с оптимальными, измеренными заранее при предварительном обследовании занимающегося, и отображение производится относительно минимального, оптимального, порогового и критического значений. Требования задания не только в том, чтобы значение пульса не выходили за пределы зоны оптимальных значений коридора здоровья для данного занимающегося. Если пульс ниже зоны оптимального значения, высвечиванием на экране дисплея 34 и голосом дается рекомендация увеличить нагрузку, которая может также сопровождаться соответствующей музыкальной мелодией. Если значение пульса находится в пороговой зоне, аналогично дается рекомендация уменьшить нагрузку, но музыкальная мелодия другая. Если значение пульса вошло в критическую зону, на экране дисплея 34 высвечивается световой тревожный сигнал, сопровождаемый звуковым сигналом, которым предупреждают занимающегося о недопустимости работы в этом режиме. Через некоторое заданное время, если нагрузка и, соответственно, пульс не войдут в норму, технические средства выключаются и занятия прекращаются. Возможно постепенное уменьшение нагрузки.

При перемещении рычага 9, то есть при «движении» на экране дисплея 34 может высвечиваться интеллектуальное задание, например, на внимание и память (водоплавающие птицы и животные…). По окончании «пути» занимающемуся предлагается назвать встретившихся птиц и/или животных. Оценивается выполненное задание по затрачиваемому времени. Неправильные ответы на вопросы интеллектуального задания оцениваются, например, штрафным временем, которое прибавляется к основному, как в биатлоне, прохождением дополнительных кругов.

Интеллектуальные задания, высвечиваемые на экране дисплея 34, выполняются либо с помощью рук, кисти которых охватывают рукоятки упора для рук 10, большой или указательный палец руки нажимает кнопку 47, ноги при этом устанавливаются на дополнительном упоре для ног 13, либо с помощью ног, установленных на упоре для ног 11, 12 и зафиксированных фиксаторами 23, 24. Кисти рук при этом обхватывают дополнительные рукоятки для рук 25 и 26. Большой палец (или указательный) руки нажимает кнопку 48 и держит ее в нажатом состоянии. Задания составляются таким образом, чтобы при их выполнении курсор-указатель на экране дисплея 34 перемещения по нему снизу до верха и сверху донизу. Поскольку рычаг 9 имеет сопротивление, которое можно изменять, то занимающемуся приходится прикладывать определенные физические усилия, получая дозированную нагрузку на мышцы рук, ног, спины и пресса, а также плечевого пояса. Выполнение интеллектуальных заданий также может сопровождаться звуковыми и музыкальными сигналами и мелодиями. Здесь соблюдается тот же принцип - как можно быстрее выполнить интеллектуальное задание, оцениваемое по времени, затраченному на его решение. Неправильное выполнение его отдельных позиций также штрафуется дополнительным временем, добавляемым к основному.

С помощью датчика пульса 41 ребенка и усилителя-формирователя 40 следят за физическим и психическим состоянием занимающегося и, как в предыдущем случае, управляют его действиями таким образом, чтобы его пульс находился в оптимальной зоне. Победит тот из занимающихся, кто затратит наименьшее время на выполнение физических упражнений и интеллектуальных заданий и при этом не выйдет из зоны оптимальных значений пульса.

Из всего этого следует, что занимающийся для победы в одиночных и групповых занятиях, а также в соревнованиях должен обладать не только физической силой, чтобы перемещать рычаг 9, но и иметь развитый интеллект, чтобы быстро и без ошибок выполнять интеллектуальные задания. Такой режим выполнения этих заданий в данном случае создает мотивацию и интерес их выполнения - стать победителем. А развитие достигается регулярным и постепенным воздействием на различные группы мышц и отделы головного мозга, постепенным наращиванием дозированных физических нагрузок и постепенным усложнением интеллектуальных заданий по принципу «от простого к сложному» при непрерывном контроле за физическим и психическим состоянием занимающегося.

Алгоритм одного занятия или соревнования показан на фиг.4. Физическое воздействие перемежается с интеллектуальной добавкой и наоборот - интеллектуальное воздействие дополняется физической нагрузкой. Время, затраченное занимающимся, суммируется и к нему добавляется штрафное время (если оно есть). Фактическое время занятия не должно превышать 10-15 мин.

Принципы постепенности и регулярности должны соблюдаться неукоснительно при работе с описанным устройством для осуществления сопряженного взаимозависимого развития физических и интеллектуальных способностей ребенка на мотивационной и оздоровительной основах. Постепенно, но регулярно надо наращивать нагружение мышц рук, ног, мышц плечевого пояса, пресса и спины, используя возможности гребкового тренажера 1. Постепенно и регулярно надо усложнять интеллектуальное задание от простого к сложному. Постепенно увеличивать длительность занятия до допустимого предела, учитывая возрастные, физические и психические возможности занимающегося.

В заявляемом устройстве несколько нестандартных узлов. Рассмотрим основные из них, уделив внимание их конструкции, принципу действия и участию в работе всего устройства.

Силовой узел 18 и узел натяжения 20 троса 21 устройства.

Одна из возможных конструкций узла натяжения 20 троса и силового узла 18 (фиг.5, 6 и фиг.7), построенного, например, на основе резинового амортизатора, содержит силовые элементы 51 и 52, в качестве которых взяты резиновые амортизаторы, соединенные одним концом с подвижной частью 19 узла натяжения 20, а другим сочлененный с помощью элемента сочленения 53 с первым концом троса 21. Подвижная часть 19 представляет собой гайку с резьбой. Данная гайка перемещается посредством шпильки 54, задающей основное нагрузочное сопротивление на трос 21 через блочки 14, 15, 16 и 17 и дополнительный элемент предварительной плавной настройки 22 натяжения (см. фиг.1), что расширяет возможности узла натяжения 20 троса 21 и силового узла 18, а использование трубы 6 квадратного поперечного сечения препятствует проворачиванию данных узлов в трубе 6.

Кроме того, применение винтовой пары - винта 54 и гайки 19 позволяет избавиться от движения винта 54 за пределы тренажера 1 и использовать минивороток: винт 54, соединенный с воротом 55, зафиксированным трубочкой 56, образуют единое целое.

Работают силовой элемент 18 и узел натяжения 20 следующим образом.

Перемещая рычаг 9 либо руками за упор для рук 10, либо ногами за упор для ног 11, 12 либо руками и ногами одновременно, либо комплексно с участием и мышц спины, занимающийся растягивает силовой узел 18, добавляя к тому натяжению, которое было установлено первоначально, дополнительное натяжение, преодолевая сопротивление силового элемента 18, то есть сила F будет равна:

F=F₀+kx,

где F₀ - первоначальное натяжение силового узла 18;

k - коэффициент пропорциональности силового элемента 51;

x - удлинение силовых элементов 51 и 52.

Зная коэффициент пропорциональности х, перемещение рычага 9 и начальное натяжение силового узла 18, можно определить механические характеристики устройства.

Тарировка силового узла 18 заключается в предварительном изменении натяжения амортизатора с помощью винта 54 и гайки 19. Прикрепляя динамометр, например, за упор для рук 10, натягивают рычаг 9 динамометром до крайнего положения (не касаясь фиксатора 27) и, поворачивая ворот 55, задают силовую нагрузку.

Программное обеспечение.

Что касается программного обеспечения, то с его помощью осуществляется решение интеллектуальных заданий и выполнение физических упражнений. Поэтому оно должно быть занимательным и вызывать у занимающегося интерес и желание выполнять эти задания. При этом программное обеспечение должно состоять из комплекса программ. В комплекс программ, например, автоматизированной обработки информации с датчиков, входят программы: автоматический ввод и регистрации данных, предварительная обработка сигналов (сглаживание), тарировки входных сигналов, вывод графического изображения входных сигналов, математическая обработка характеристик выполняемых физических упражнений.

Программа математической обработки характеристик физического упражнения позволяет выполнить расчет следующих биомеханических параметров: длительность всего движения и отдельных его фаз и периодов, величины «перемещения» и «скорости» движения, выполняемая работа во время одного движения и по всей дистанции и силовые характеристики.

По сравнению с прототипом предлагаемое устройство обладает новым качеством - позволяет вдвое увеличить нагрузку и сопряженно и взаимозависимо развивать физические и интеллектуальные способности ребенка на мотивационной и оздоровительной основах, причем развивать ребенка гармонично, максимально используя принцип «учение с увлечением».

Источники информации

1. Устройство для выполнения гребковых движений. // [Буклет тренажерных устройств] НПКП «Резонанс». Адыгейский госуниверситет. - Майкоп, 1996. - С.1.

2. Тренажер для детей дошкольного возраста. А.В.Мазанова, Е.А.Антипова, В.В.Афанасенко, Ю.Т.Черкесов. // Актуальные проблемы валеологии, воспитания учащихся в условиях новой концепции физкультурного образования: Материалы междунар. науч. конф. - Нальчик, 2002. - С.149-150.

3. Патент РФ №2378030 Дата публикации: 10.01.2010. Бюл. №1. Устройство для сопряженного взаимозависимого развития физических и интеллектуальных способностей ребенка. Авторы: Афанасенко В.В., Черкесов Т.Ю., Черкесова В.П., Пискунова Е.В., Пунис B.C., Макухо В.П., Бершадский Ю.П.

Изобретение относится к области медицины и педагогики, а также к спортивным и игровым тренажерам, и может быть использовано для сопряженного взаимозависимого развития физических и интеллектуальных способностей ребенка на мотивационной и оздоровительной основах. Устройство содержит раму из двух труб, скрепленных двумя опорными элементами, трубу, соединяющую эти опорные элементы, сидение, прикрепленное к раме, ось, закрепленную на раме, и посаженный на нее рычаг с упором для рук и ног, закрепленную опору для ног, два блочка, один из которых размещен на нижнем конце рычага, а второй - на упомянутой трубе вблизи заднего опорного элемента, а в самой трубе размещен силовой узел и элемент, соединенный одним концом с тросом, огибающим указанные блочки, и узлы натяжения троса. Также устройство включает персональный компьютер и программное обеспечение, две рукоятки - под левую и правую руки, размещенные вблизи сидения, датчик пульса, усилитель - формирователь для измерения пульса и источник электропитания. В тренажер введены дополнительно два блочка, установленные на стягивающей трубе и разнесенные друг относительно друга на расстояние рабочей плоскости указанного блочка, узел натяжения, выполненый на основе винтовой пары, силовой элемент выполнен в виде узла. Технический результат заключается в усовершенствовании конструкции тренажера и программных средств, что повышает эффективность тренировки. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство для сопряженного взаимозависимого развития физических и интеллектуальных способностей ребенка, содержащее персональный компьютер, программное обеспечение к нему и тренажер, представляющий собой раму, изготовленную из двух согнутых по дуге полуокружности труб, скрепленных двумя опорными элементами, задним и передним, трубу, соединяющую эти опорные элементы, сиденье, прикрепленное к раме и регулируемое по высоте и местоположению, ось, закрепленную на раме, и посаженный на нее рычаг, регулируемый по высоте и местоположению на раме, упор для рук и упор для ног, при этом упор для рук телескопически соединен с рычагом в верхней его части, а упор для ног расположен в нижней части этого рычага, выполнен в виде двух педалей, левой и правой, дополнительную опору для ног, выполненную дискретно переставляемой и расположенную на раме в передней ее части, два блочка, один из которых размещен на нижнем конце рычага, а второй - на упомянутой трубе вблизи заднего опорного элемента, а в самой трубе размещен силовой элемент, соединенный одним концом с тросом, огибающим указанные блочки, и узел натяжения троса, узел настройки единичного перемещения рычага, отображаемого курсором-указателем на весь экран дисплея или его часть посредством ограничения перемещения рычага, для чего применена оптическая мышь, установленная неподвижно на предметном столике, размещенном вблизи рычага, а перемещающийся синхронно с рычагом под оптической мышью коврик с разметкой шарнирно связан с рычагом, а на педалях упора для ног сделаны фиксаторы для ног ребенка, а силовой элемент одним концом закреплен на подвижной части узла натяжения троса, размещенного в упомянутой трубе, другим концом сочленен с первым концом троса, второй конец которого прикреплен через элемент предварительной плавной настройки натяжения троса к раме, также введены две рукоятки - под левую и правую руки, размещенные вблизи сиденья, и датчик пульса и усилитель-формирователь для измерения пульса, источник электропитания, при этом от левой клавиши оптической «мыши» сделан вывод на две параллельно включенные кнопки, размещенные одна в упоре для рук, а вторая - в одной из дополнительно введенных рукояток, усилитель-формирователь для измерения пульса электрически соединен входом с датчиком пульса и выходом - с USB-портом системного блока, который установлен в нижней части подставки под персональный компьютер, а его дисплей размещен на регулируемой по высоте столешнице этой подставки, и датчик пульса, и усилитель-формирователь подключены к источнику электропитания, отличающееся тем, что в тренажер устройства дополнительно введены два блочка, установленные в плоскости блочка, размещенного на нижнем конце рычага, и расположенные под ним на упомянутой трубе и разнесенные относительно друг друга на расстояние рабочей плоскости указанного блочка, и при этом трос огибает все блочки: блочок на упомянутой трубе вблизи заднего опорного элемента, первый дополнительно введенный блочок, блочок, размещенный на нижнем конце рычага, второй дополнительно введенный блочок, и его второй конец прикреплен через элемент предварительной плавной настройки натяжения троса к раме вблизи переднего опорного элемента, силовой элемент выполнен в виде узла, причем упомянутая труба имеет в поперечном сечении квадрат, узел натяжения выполнен на основе винтовой пары и в программном обеспечении устройства эти изменения учтены.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в нем начальное положение курсора-указателя на экране дисплея соответствует середине экрана по горизонтали и перемещается он при движении рычага по всему экрану или его части снизу-вверх до середины экрана и от середины экрана до верхней и нижней границ экрана дисплея.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в программном обеспечении заложен пересчет удвоенного количества единичных перемещений курсора-указателя по экрану дисплея, по которому судят о количестве перемещений рычага, и цифровое значение этого перемещения отражается на экране дисплея.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит резиновые амортизаторы в качестве силовых элементов, соединенные одним концом с подвижной гайкой узла натяжения, а другим сочлененным с помощью элемента сочленения с первым концом троса, при этом данная гайка перемещается посредством шпильки, задающей основное нагрузочное сопротивление на трос через тросо-блочную систему, что расширяет возможности узла натяжения троса и силового узла, а использование трубы квадратного поперечного сечения препятствует проворачиванию данных узлов в указанной трубе.