МЯЧ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ИГРЕ И/ИЛИ ОБУЧЕНИИ Российский патент 2015 года по МПК A63B43/00 

Уровень техники

Привлекательность на рынке изделий, связанных, в частности, с такими областями, как воспроизведение, игры и обучение, в значительной степени зависит от приемлемых расценок. Современные электронные и коммуникационные технологии становятся все более и более дешевыми, что дало возможность повышенной степени интеграции, которая, в свою очередь, позволила реализацию достаточно усовершенствованных систем управления и контроля, не затрагивая, в значительной степени, первичную функцию исследуемых объектов. Таким образом, нахождение новой области применения современной технологии в пределах традиционных областей, где такая технология еще не была реализована, является вопросом творческого подхода.

Известный уровень техники

Применительно к играм с мячом новая технология используется, в основном, в большей степени применительно к наблюдению за движением мяча и игроков. Применительно к музыке, которая воспроизводится, проигрывается или синтезируется, современная технология играет непрерывную роль. В интерфейсе между этими областями, играми с мячом и формированием музыки существуют некоторые публикации, имеющие отношение к применению мячей для формирования музыки. Родственной областью является музыкальная игра, в которой пользователь принимает обратную реакцию в зависимости от того, насколько хорошо его или ее характер или ритм соответствуют воспроизведению исходной музыки.

В китайской заявке на патент № CN 1537658 A описывается «Музыкальный мяч». Мяч в этом случае используется для формирования музыки и, в частности, не подходит для обучения навыкам работы с мячом, как таковым. Кроме того, мяч включает в себя блок обработки сигналов, принимаемых от датчиков, а также элемент формирования звука, усилитель, аккумулятор и акустическую систему. Даже при использовании новейших технологий будет подразумеваться вес, который, как должно предполагаться, затронет свойства мяча.

В заявке на патент США № 20070214939 A1 описывается музыкальный мяч, в котором показания датчика связаны с удаленным блоком. В этом случае датчик приспособлен для измерения задержки, которая предоставляет ограниченные возможности управления явлениями, оказывающими влияние на мяч. Если, например, измеряется изменение давления в мяче, то может быть получено показание о том, насколько сильно мяч ударили или толкнули ногой. Обратная реакция относительно силы воздействия может быть полезным для пользователя независимо от того, является ли задачей музыкальная игра, или просто обучение навыкам работы с мячом.

Главное внимание в заявке США 20070214939 A1 уделяется, как и в вышеупомянутой китайской заявке на патент, формированию музыки.

Также существуют игры на ритм, как, например, видеоигры, в которых пользователь принимает обратную реакцию относительно того, насколько точно уровень его ритма или характер соответствует воспроизведенному материалу, как, например, сообщается в заявке США 2005252362 A. Ввод пользователя, в данном случае, не связан с применением мяча и, таким образом, игра не подходит для обучения навыкам работы с мячом.

Кроме того, существуют игры для обучения работе с мячом, как, например, описанные в заявке WO 08009427 A, в которой используется усовершенствованная система слежения, содержащая датчики в мяче, так же как и на всем протяжении площадки для игр для обнаружения местоположения мяча в любой момент времени. Это является достаточно сложной системой.

Цели

Изобретение может пониматься как состоящее из двух частей, а именно, для предоставления устройства в отношении мяча:

- для обучения навыкам работы с мячом забавным и воодушевляющим способом,

- который также может использоваться в таких практических применениях более развлекательного характера, как игры на ритм или другие типы игр (для игровых консолей, как XBOX, Nintendo, Playstation, для PC или Mac и т.д.).

Однако между данными областями не существует никакой абсолютной границы; до известной степени они, как следует полагать, накладываются друг на друга.

Более конкретно, цели изобретения состоят в том, чтобы предоставить устройство, позволяющее применять информацию, имеющую отношение к явлениям, оказывающим влияние на мяч (удары по мячу), либо в виде ударов посредством частей тела или посредством каких-либо оказывающих влияние на мяч инструментов, таких как бита для мяча, клюшка для гольфа, теннисная ракетка и т.д., для создания анализа того, как удары по мячу связаны с предварительно определенным образцом, и предоставления обратной связи с пользователем в зависимости от результатов анализа.

Заданная цель состоит в использовании этого для придания явлениям, оказывающим влияние на мяч, характер игры, связанной, в частности, с музыкой.

Другая цель состоит в том, чтобы использовать обратную связь для связи отношения между отношением явлений, оказывающих влияние на мяч, к заданным стандартам, оказывающим влияние на мяч, таким, например как средство контроля или предоставления совета во время обучения работе с мячом.

Кроме того, целью изобретения является изготовление такого мяча, чтобы его свойства изменялись в наименьшей степени посредством включения в его состав датчиков оказания влияния/смещения и сопутствующего передатчика.

Общее описание изобретения

Вышеупомянутые цели достигаются посредством устройства в соответствии с настоящим изобретением, как определено в пункте формулы изобретения 1.

В мяче устанавливается такой датчик механического воздействия, как датчик давления или другой тип датчика. Применительно к датчику, существует передатчик, передающий значения, считываемые посредством датчика. Как датчик, так и передатчик устанавливаются в мяче. Поскольку устройства для формирования обратной связи для пользователя не включены в состав мяча, вес и объем компонентов, установленных в мяче, ограничиваются таким образом, чтобы они оказывали влияние на свойства мяча в наименьшей степени.

Мяч может быть футбольным, гандбольным или другим типом мяча, который является достаточно большим для размещения в нем датчика с сопутствующим передатчиком без отрицательного действия на него свойств мяча до такой степени, чтобы оказывать влияние на игру с мячом.

Переданные данные принимаются посредством удаленного блока приема и обработки, который, исходя из определенных критериев, сравнивает принятые данные с предварительно определенным образцом. Данный образец может описывать ритм музыкального произведения или последовательность механических воздействий на мяч применительно к практическому занятию с мячом. Результат сравнения может быть связан с пользователем, который может предпринимать шаги для улучшения точности или поддержки уже достигнутой высокой точности. Альтернативно, обратная связь может иметь отношение к таким простым действиям, как повышение силы механического воздействия или скорости механического воздействия на мяч.

Таким образом, пользователь может обучаться навыкам, имеющим отношение к чувству ритма, навыкам работы с мячом, координации или общей физической форме.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - чертеж общего представления.

Фиг.2 - мяч, включающий в себя датчик и передатчик.

Фиг.3 - детали блока обработки.

Фиг.4 - графическое представление алгоритма программы управления.

Описание фигур

В различных чертежах одинаковые ссылочные номера используются для представления одних и тех же элементов.

Фиг.1 предоставляет общее представление системы; мяч 1 может подпрыгивать на поверхности 3. Предпочтительно рядом с центром мяча 1 имеется датчик 16 и передатчик 17 с антенной 2. Сигналы от датчика 16 могут передаваться посредством передатчика 17 посредством радиосигналов 4 на объединенный блок 5 приема и обработки, который, помимо прочего, предоставлен с отдельной антенной 6.

Фиг.2 является увеличенным представлением мяча 1 для изображения того, что по центру мяча установлен датчик 16, передатчик 17 и антенна 2.

Фиг.3 предоставляет более подробное изображение объединенного блока 5 приема и обработки. Сигналы поступают через антенну 6 и направляются на приемник 10. Приемник декодирует сигналы и задает им формат, понимаемый процессором 11. Процессор 11 может считывать образцы, с которыми должны сравниваться принятые сигналы либо через сеть Интернет, либо в интерактивном режиме через терминал 13. Главная функция программы управления изображена посредством графического представления алгоритма на Фиг.4. Программа управления, как таковая, выполняется посредством процессора 11, а пользователь принимает обратную связь либо через акустическую систему 12, либо через терминал 13.

Фиг.4 изображает графическое представление алгоритма главных функций в программе управления, выполняемой посредством процессора 11. Ось времени, направленная вниз, и квадраты, расположенные параллельно, используются для указания процессов, которые управляются параллельно. Графическое представление алгоритма представляет вариант осуществления, где устройство используется как для музыкальной игры, так и для практического занятия по навыкам работы с мячом. Более подробно программа управления описывается ниже.

Подробное описание изобретения

Настоящее изобретение состоит из следующих главных частей:

- мяч с включенным в его состав датчиком механического воздействия;

- блок приема и обработки;

- программные средства.

Более подробно отдельные части описаны ниже.

Мяч с включенным в его состав датчиком механического воздействия

Термин «мяч» предназначен для включения в его состав любого типа мяча, который способен размещать в себе описанный датчик механического воздействия и связанный с ним блок передатчика, например футбольного, гандбольного, баскетбольного, теннисного мяча и т.д.

Мяч включает в себя датчик механического воздействия и передатчик, но имеет такие же характеристики, как и «обычный» мяч. Это означает, что датчик и передатчик являются маленькими и легкими для того, чтобы влиять на свойства мяча в наименьшей степени (в частности, при их расположении не в центре мяча).

Датчик механического воздействия и передатчик могут устанавливаться, например, рядом со специально разработанным клапаном в мяче таким образом, чтобы передатчик внутри мяча мог заряжаться посредством включения зарядного устройства в клапан. Альтернативно, передатчик может удаляться для зарядки. Если позволяет технология аккумулятора, то датчик, передатчик и аккумулятор могут быть объединены в мяче окончательно без возможности замены. В любом случае у мяча ограниченный срок службы.

Технология передатчика выбирается из соображений доступности, стоимости и доступных частотных диапазонов.

Блок приема и обработки

Блок приема и обработки может устанавливаться стационарно или разрабатываться таким образом, чтобы переносится посредством пользователя.

Приемник настраивается на передатчик, выбранный с учетом частотного диапазона, модуляции и технологии вообще.

Процессор основывается на известной и легко доступной технологии.

Кроме того, блок приема и обработки оборудован акустической системой и/или устройством отображения таким образом, чтобы пользователь мог принимать обратную связь о том, насколько его или ее владение мячом соответствует предварительно определенному образцу.

Например, блок приема и обработки также может взаимодействовать с телевизорами/персональными компьютерами/сотовыми телефонами или другими подходящими средствами передачи информации, для установления канала связи с пользователем.

У блока приема и обработки также может иметься возможность взаимодействия с сетью Интернет, например для загрузки новых шаблонов, с которыми должны сравниваться принятые датчиком сигналы. Взаимодействие по сети Интернет также может использоваться для централизованного сохранения достигнутых результатов, делая возможными, например, соревнования с другими людьми или управления развитием собственных навыков с течением времени.

Программные средства

Главная функция пользовательских программных средств состоит в:

- загрузке шаблонов, определяющих желаемое или оптимальное владение мячом;

- считывании принятых данных датчика;

- интерпретировании и сравнении принятых данных датчика с предварительно определенным шаблоном;

- предоставлении пользователю обратной связи, в соответствии с качеством владения мячом относительно предварительно определенного шаблона. Оценка может выполняться относительно скорости, силы, или соответствия ритму.

Это может использоваться в различных соединениях, например, применительно к играм на ритм, или просто в практических занятиях по обучению работе с мячом. Более подробное описание отдельных пунктов дается ниже.

Шаблоны загрузки

Шаблоны, например, могут быть расположены на центральном сервере с соединением к сети Интернет. Тогда, блок приема и обработки может загружать желаемый шаблон обычным способом. Также, шаблоны могут предлагаться, покупаться и распределяться через сеть Интернет таким же способом, как и музыкальные файлы в настоящее время.

Шаблоны определяют для мяча образец желательных ударов относительно времени и силы, и, разумеется, информационное содержание шаблона зависит от его применения. Если это будет шаблон для игры на ритм, то шаблон будет содержать звуковую дорожку, например, в формате MP3, так же, как и информацию об определенных временных интервалах, в пределах которых пользователь должен производить удары для набора очков. Степень трудности может настраиваться посредством настройки размеров временных интервалов, в которых допускаются удары.

Если применение будет лишь обучением навыкам работы с мячом, то шаблон будет отличаться, но также, в таком случае, целью может быть настолько хороший удар, насколько возможно в пределах временных интервалов. В этом случае временные интервалы будут расположены в соответствии с предполагаемым лучшим практическим занятием учебного упражнения. Альтернативно, критериями для высоких очков могут быть максимально возможная сила или максимально возможная скорость (частота).

Считывание принятых данных датчика

Данные считываются в соответствии с разрешающей способностью датчика и в соответствии с потребностью в обновлении в течение игры. Выбранный путь передачи информации, например Bluetooth, используемый между передатчиком в мяче и блоком приема и обработки, должен, по меньшей мере, иметь полосу пропускания, достаточную для передачи соответствующего объема данных с достаточной степенью достоверности.

Интерпретация и сравнение

Рассматриваемый шаблон также должен описывать соответствующий вид применения. Если это игра на ритм, то должна проигрываться звуковая дорожка, а моменты времени ударов мяча должны сохраняться и сравниваться с определенными временными интервалами, после чего счет пользователя вычисляется на основе того, насколько хорошо удары пользователя удовлетворяют этим временным интервалам.

Если применением является практическое занятие с мячом, то воспроизведение шаблона может, например, начинаться с первого удара мяча после звукового сигнала. С этого момента моменты времени, в которые выполняется удар мячом, сохраняются и сравниваются с определенными временными интервалами, а счет пользователя вычисляется на основе того, насколько хорошо пользователь попадает в эти временные интервалы. В данном случае также могут иметься моменты для получения очков в соответствии с тем, насколько быстро или насколько сильно выполнены удары, то есть наиболее сильный возможный удар или наиболее быстрый возможный удар дает наиболее высокие очки.

Предоставление обратной связи

Для улучшения результативности пользователя ему требуется обратная связь и, предпочтительно, непрерывная обратная связь. Обратная связь может иметь форму «неприятного» звукового сигнала каждый раз, когда мяч ударяется за пределами желаемого временного интервала. Также является предсказуемым при использовании варианта, в котором скорость воспроизведения звуковой дорожки настраивается либо вверх, либо вниз, в зависимости от того, поступил ли последний удар слишком рано или слишком поздно, по сравнению с определенным временным интервалом таким образом, чтобы пользователь быстро понял, поступил ли удар рано или поздно.

При применении практических занятий может использоваться, например, «сердитый» звук и «счастливый» звук в зависимости от того, плохой ли удар или хороший.

Кроме того, результат может быть показан на устройстве отображения, либо в дополнении к использованию звука, либо вместо него, в зависимости от того, что будет сочтено более практичным при фактическом использовании. Например, простое визуальное представление может являться столбиком, высота которого представляет текущие оценочные баллы пользователя. Более продвинутые визуальные представления могут включать в себя рисунки анимированных данных игры, где смещение рисунка зависит от ударов мяча.

Если у блока приема и обработки имеется возможность связи через сеть Интернет, то в пределах варианта осуществления возможна игра с несколькими участниками, либо локально, либо в физически разных местоположениях, которые играют по сети, либо друг с другом, либо соревнуются друг с другом.

Когда игра или сессия прерывается, данные о результативности либо могут сохраняться в блоке процессора, либо они могут быть загружены на сервер через сеть Интернет. Это позволяет пользователю прослеживать развитие ее/его навыков от сессии к сессии, и это может служить основой для вычисления статистики и графиков, которые делают результаты легко доступными.

Примеры использования

В следующем примере описывается вариант осуществления игры на ритм. Пользователь выбирает желаемое музыкальное произведение с отчетливым ритмом. Для дополнительной обработки оно должно быть сохранено в цифровом формате, например MP3. Посредством графического представления силы музыки с течением времени, ритм будет наглядным, как равномерно размещенные интервалы между более сильными блоками (например, удары барабана).

Для формирования шаблона ожидаемых ударов пользователя сила музыкальной игры должна превышать некоторый предел (в пределах периода времени ударов барабана), затем «временной интервал» открывается, то есть ведется подсчет и начисление очков, если пользователь ударяет мяч в такой период времени. Если пользователь ударяет мяч за пределами этого временного интервала, то никаких очков не начисляется, альтернативно начисляются отрицательные очки.

Воспроизведение может начинаться, например, посредством MP3-плейера, который может являться неотъемлемой частью блока приема и обработки. Точка начала отсчета времени может являться первым ударом по мячу и, альтернативно, после указания посредством звукового сигнала. Пользователь пытается заставить мяч отскакивать таким образом, чтобы он ударял по поверхности, по существу, одновременно с ритмом музыки. Подсчет начисления очков активируется каждый раз, когда удар находится в пределах открытых временных интервалов, то есть сила музыки выше заданного предела. Каждый удар в пределах этих временных интервалов подсчитывается, и когда воспроизведение заканчивается, накопленное количество ударов в этих временных интервалах сообщается в качестве очков пользователя.

Это является основной функцией, но, разумеется, могут быть включены и дополнительные функции в состав программных средств, контролирующих систему, например:

- степень сложности может приспосабливаться посредством настройки размера открытых временных интервалов;

- использование простых или сложных музыкальных произведений;

- обратная связь для пользователя в реальном времени в процессе выполнения, при желании такая, что музыка прерывается, если удары пользователя слишком плохие;

- графическое представление результатов и/или звуковое представление, которое указывает на качество результативности пользователя;

- вычисление формы прогнозирования и развития с течением времени на основе достигнутых ранее результатов и представления аналогичных;

- адаптация для соревнований между несколькими участниками.

Устройство мяча для разрешения применения информации, имеющей отношение к явлениям, оказывающим влияние на мяч, в форме ударов посредством частей тела или посредством оказывающего влияние на мяч инструмента, такого как бита, теннисная ракетка или подобного, для установления анализа на основе того, как явления, оказывающие влияние на мяч (удары), соответствуют предварительно определенному образцу и, в результате этого, для обеспечения пользователю обратной связи. Устройство может использоваться для практических занятий по навыкам работы с мячом забавным и вдохновляющим способом, в то время как оно также может быть использовано в таких практических применениях более развлекательного характера, как игры на ритм или другие типы игр (для таких игровых консолей, как например XBOX, Nintendo, Playstation, PC, Mac, и т.д.). 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство, связанное с мячом (1), для игры с мячом, включающее в себя по меньшей мере датчик (16) механического воздействия, интегрированный в мяч для регистрации механических воздействий и/или смещения, датчик (16), соединенный с блоком (17, 2) беспроводной передачи таких записанных значений, как сила механического воздействия и/или направление механического воздействия, в блок (5) приема и обработки, выполненный с возможностью обработки сигнала по меньшей мере от одного датчика (16), отличающийся тем, что блок (5) приема и обработки выполнены с возможностью сравнения сигнала или сигналов датчика с предварительно определенным образцом сигнала для обеспечения обратной связи пользователю относительно степени соответствия между двумя последовательностями сигналов, при этом предварительно определенный образец сигнала определяет временные интервалы, имеющие отношение к серии тонов - музыкальному произведению таким образом, что сигнал от блока (5) приема и обработки предоставляет обратную связь по степени соответствия между ритмом в музыкальном произведении и ритмом механических воздействий на мяч (1).

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что мяч (1), разработан для использования частями тела или объектами.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок (5) приема и обработки выполнен с возможностью прерывания сравнения (сброса), если недостаток ударов, соответствующих музыкальному ритму, превышает предварительно определенный предел.

4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что блок (5) приема и обработки выполнен с возможностью настройки скорости воспроизведения звуковой дорожки с ударами пользователя по мячу.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что предварительно определенный образец сигнала настроен на предварительно определенные параметры, оказывающие влияние на мяч, такие как сила механического воздействия, скорость механического воздействия, направление механического воздействия для действия, таким образом, в качестве помощи при обучении работе с мячом.

6. Устройство по любому из пп.1-3 и 5, отличающееся тем, что пользователь принимает обратную связь в форме изображений и/или звуков, которые указывают на качество ударов.

7. Устройство, по любому из пп.1-3 и 5, отличающееся тем, что блок (5) приема и обработки приспособлен для его переноса пользователем мяча.