Проекционный тренажер для освоения техники стрельбы Российский патент 2024 года по МПК F41G3/26 

Изобретение относится к тренажерам для стендовой стрельбы и предназначено для освоения, развития, поддержания и закрепления у стрелков различного уровня подготовки основных элементов техники выстрела (изготовки, вскидки, поводки, прицеливания, управления спуском), навыков концентрации внимания на мишени, для работы над индивидуальными ошибками стрелков, выявления ошибок при выполнении выстрела, наработки выносливости.

Стендовая стрельба - вид стрельбы по мишеням, которые в полете имитируют движения животных. Для меткого поражения мишеней необходимо освоение основных элементов техники выстрела, что требует многократных сознательных повторений. При подготовке стрелка особое внимание уделяют работе без патрона (имитационной работе) для поэтапной отработки основных элементов техники выстрела. Работа без патрона без наблюдения квалифицированным тренером может привести к наработке неправильной техники выстрела. Самостоятельная отработка техники выстрела с патроном увеличивает расходы (патроны, мишени, износ оружия), так как требуются многократные выстрелы по мишеням до стабильного попадания по ним. Однако данная тактика не всегда ведет к успешному овладению техникой выстрела.

Среди существующих аналогов следует отметить тренажер, содержащий экран, оружие со спусковым крючком, световой излучатель, установленный на оружие и испускающий свет при нажатии на спусковой крючок, проектор для отображения движущийся мишени по экрану, линзу и светочувствительное устройство, определяющее местоположение излучаемого света на экране, компьютер для анализа поражения мишени с учетом времени, которое проходит с момента нажатия на спусковой крючок и до вылета снаряда с конца дульного среза оружия и дисплей для отражения положения мишени и снаряда [Пат. США №5194006, МПК F41G 3/2694, F41G 3/2627, F41G 3/2655, 1994 г.]. Недостатком этого тренажера является неспособность определить полную траекторию движения стрелка с момента изготовки до выстрела, и провода, которые сковывают движения стрелка и мешают полноценной тренировке с оружием, а также приводят к частым поломкам из-за разрыва проводов.

Также следует отметить тренажер, содержащий набор проекторов для отображения фона и движущейся мишени, компьютер для анализа данных полета мишени, выстрела, а также добавления фантомной мишени, показывающей необходимое упреждение для эффективного поражения мишени, две камеры, подключенные к компьютеру и набор световых излучателей, соединенный со спусковым крючком [Пат. США №9261332, МПК F41G 3/2633, F41A 33/02, F41G 3/2655, 2016 г.]. Недостатком данного тренажера является отсутствие возможности изменения формы мишени, отсутствие рекомендаций по улучшению техники стрельбы или эталонов техники стрельбы для выявления ошибок в исполнении элементов техники выстрела, также отсутствует возможность сохранять статистику тренировок для отслеживания прогресса в навыках стрельбы. Стоит отметить, что все представленные тренажеры направлены в первую очередь на стрельбу и попадание по мишеням, что смещает фокус внимания с исполнения правильной техники выстрела. Все это делает данные тренажеры малопригодными для обучения и освоения элементов техники выстрела.

Наиболее близким, взятым в качестве прототипа, является тренажер [Пат. США №4657511, МПК F41G 3/2627, F41J 5/02, F41J 9/14,1987 г.] для стрельбы из оружия в помещении, содержащий проектор для отображения ландшафта, на котором показана по меньшей мере одна подвижная или статичная цель для поражения, оружие с навесным излучателем инфракрасного луча и со спусковым механизмом для остановки движения проецируемых изображений, видеокамеру с выдвижным фильтром для создания записи и обнаружения следа инфракрасного луча и определения его местоположения на записи, компьютер для обработки видеосигнала, телевизионный экран для вывода результатов стрельбы. К недостаткам тренажера можно отнести то, что оружие с навесным излучателем инфракрасного луча и спусковым механизмом связано с компьютером проводами, что ограничивает движения стрелка и может привести к наработке неправильного навыка. Кроме того, данная модель тренажера позволяет узнать только место выстрела: отсутствует возможность анализа отдельных элементов техники выстрела и рекомендации по улучшению техники стрельбы. Также отсутствует возможность сохранения статистики тренировок для отслеживания прогресса в навыках стрельбы.

Технической проблемой является повышение эффективности освоения стрелками основных элементов техники выстрела, а также удобство пользования тренажером.

Поставленная проблема решается за счет того, что проекционный тренажер для освоения техники стрельбы включает в себя проектор для визуализации интерфейса программного обеспечения (далее - ПО) и статичного отображения или движения по различным траекториям одной или двух мишеней различных цветов, форм и размеров по экрану; камеру для детектирования пятен лучей излучателя в видимом и инфракрасном диапазоне; компьютер с установленным специализированным ПО для взаимодействия с тренажером, включения тренировки, анализа траектории движения ружья, обработки средней траектории, момента выстрела, отображения правильной траектории движения ружья, сохранения статистики тренировок; зарядное устройство для аккумуляторов и оружие с беспроводными модулями: ствольным и спусковым, которые установлены на оружие в стволы и на ствольную коробку соответственно. Спусковой модуль содержит корпус с магнитными креплениями на ствольную коробку и спусковую скобу оружия, упор для зацепления за спусковой крючок оружия, связанный тягой с упорным цилиндром для нажатия на кнопку выстрела, переключатель питания, плату питания и контроллера, которая обрабатывает сигнал с кнопки выстрела при нажатии на спусковой крючок оружия и передает его на вибромотор, диод и на контроллер ствольного модуля, который содержит излучатели инфракрасного и видимого луча, переключатель питания платы, переключатель режима работы излучателей, плату питания и контроллера, выполненную с возможностью получения сигнала со спускового модуля и управления излучателями, прижимы для крепления непосредственно внутри стволов оружия, винты для регулировки положения излучателей инфракрасного и видимого лучей, опорный цилиндр для аккумуляторных батарей и их быстрой замены и упор для надежной посадки в различных моделях ружей. Проектор, компьютер, камера, зарядное устройство и плата приемника сигнала микрофона заключены в единый корпус, который содержит места для хранения беспроводных модулей. А также за счет того, что что мишени имеют различные формы, цвет и размер и могут быть снабжены метками, расположенными в случайном месте на мишени, при этом спусковой модуль содержит плату передатчика сигнала микрофона, переключатель питания, вибромотор и два диода: первый для индикации подключения зарядного устройства к аккумулятору, второй для индикации нажатия на кнопку выстрела, а компьютер дополнительно снабжен платой приемника сигнала микрофона, кроме того, плата питания и контроллера в ствольном модуле выполнена с возможностью включения излучателей инфракрасного и видимого лучей в постоянном или импульсном режиме, а платы питания и контроллера в модулях, выполнены с возможностью учета временной задержки на срабатывание ударно-спускового механизма ружья, прохода снаряда по стволу и расстояния до поражения мишени.

Программное обеспечение (ПО), установленное на компьютер, обеспечивает взаимодействие с тренажером при помощи однооконного интерфейса, беспроводных модулей и камеры двумя способами: путем определения местоположения пятна инфракрасного луча, который перемещает курсор по объектам, и местоположения пятна видимого луча, который выбирает объект, на который наведен курсор; голосовым управлением с ключевыми фразами, описанными в руководстве пользователя и интуитивно понятными из надписей на объектах интерфейса и различные режимы работы тренажера, такие как калибровка, отчеты и тренировки в одиночном и дуплетном режиме, в которых реализована запись местоположения пятен инфракрасного и видимого лучей и анализ ведения ружья стрелком. За счет этого возможно отразить в анимированном виде такие элементы техники выстрела как: изготовка, вскидка, поводка и прицеливание ружья, рассчитать ускорение поводки после выстрела, а также фиксировать местоположение видимого луча в момент выстрела относительно мишени, однако явно не сообщить, было ли попадание. Чтобы оценить правильность техники выстрела, возможен показ правильного ведения ружья для сравнения наработанных навыков спортсмена с эталоном стрельбы или показ средней траектории движений стрелка, места выстрела для выявления отклонений в технике выстрела. Дополнительно для отработки концентрации внимания можно добавить случайно расположенную метку на мишени.

Технический результат заключается в повышении эффективности освоения стрелками основных элементов техники выстрела, наработки навыка концентрации внимания на мишени, работы над ошибками в технике стрельбы за счет того, что новая совокупность признаков, а именно наличие беспроводных модулей, которые крепятся на ружье, проектора, камеры и компьютера с ПО позволяет определять, анализировать траекторию движения ружья относительно траектории полета мишени и сравнивать ее с правильной траекторией движения ружья, улучшать концентрацию внимания на мишени, за счет наличия случайно расположенной метки на мишени и возможности изменять ее цвет, размер и скорость перемещения, определять ошибки в технике выстрела за счет наличия инфракрасного и видимого излучателя и камеры для анализа движений ружья и местоположения выстрела относительно мишени. Технический результат достигается за счет визуализации однооконного интерфейса и различных по форме, цветам и размерам мишеней, перемещающихся в пространстве по различным траекториям или расположенных статично, записи и анализу движения стволов стрелка и сравнения их с эталоном или отклонением от средней траектории. Программное обеспечение тренажера содержит набор траекторий, описываемых математическими функциями. По данным траекториям перемещается мишень, размер, цвет и скорость движения которой подобраны для наиболее точного имитирования полета мишени на стенде. Концентрация внимания на мишени обеспечивается за счет необходимости для стрелка осуществить дополнительное распознавание метки (отсутствующего сектора) случайным образом размещаемой на движущихся мишенях. Правильность движения и событие выстрела контролируется посредством применения двух излучателей, одного в инфракрасном диапазоне для отслеживания движения стволов, а другого в видимом диапазоне - кратко загорающегося во время нажатия на спусковой крючок с учетом задержки на срабатывание ударно-спускового механизма, прохода снаряда по стволу и расстояния до поражения мишени, камеры, детектирующей их местоположение на экране, и ПО, которое воспроизводит записанные местоположения пятен инфракрасного и видимого лучей относительно мишени на экране. Правильность движения контролируется за счет сравнения с правильным ведением стволов и выстрелом для каждой траектории или за счет выявления отклонения от средней траектории и среднего места выстрела. При нажатии на спусковой крючок оружия упор, зацепленный за него, смещает связанный тягой упорный цилиндр, который нажимает на кнопку выстрела. Кнопка выстрела замыкает контакты и посылает сигнал контроллеру, которые передает его на вибромотор, испускающий кратковременную вибрацию, на загорающийся диод. Также контроллер спускового модуля направляет сигнал с задержкой по беспроводному каналу связи на контроллер ствольного модуля, который управляет излучателями инфракрасного и видимого лучей и отправляет импульс для кратковременного зажигания видимого луча излучателя. Использование заявленного решения позволяет стрелку изучить различные элементы техники поражения мишеней, отработать навыки основных элементов техники выстрела, проработать ошибки в исполнении техники, отслеживать прогресс и статистику тренировок. Использование беспроводных модулей обеспечивает повышение удобства тренировки. Единственными проводами, которые доступны стрелку, являются провода питания проектора и компьютера. Они не мешают стрелку осуществлять различные упражнения с ружьем и не ограничивают его в амплитуде движений. Все остальные провода находятся внутри корпуса тренажера. Кроме того, тренажер позволяет собирать, сохранять и передавать в виде QR-кода статистические данные о работе тренирующегося, такие как количество тренировок (принятых мишеней) и выстрелов за день, неделю, полгода.

Заявленное решение поясняется графическими материалами, на которых представлено:

На фиг. 1. - Схема проекционного тренажера

На фиг. 2 - Блок-схема взаимодействия

На фиг. 3 - Спусковой модуль (вид сверху)

На фиг. 4 - Спусковой модуль (разрез А-А)

На фиг. 5 - Спусковой модуль (разрез Б-Б)

На фиг. 6 - Ствольный модуль (вид спереди)

На фиг. 7 - Ствольный модуль (вид слева)

На фиг. 8 - Ствольный модуль (разрез В-В)

Проекционный тренажер для освоения техники стрельбы (фиг. 1) состоит из находящихся в едином корпусе 6 проектора 1, который проецирует на экран 9 ПО, установленное в компьютер 2, с интерфейсом меню для настройки тренировки или тренировочное поле с мишенями 32 плата приемника сигнала микрофона 3, который воспринимает голосовые команды для управления тренажером, камеры 4 для детектирования местоположения пятен инфракрасного 39 и видимого 40 лучей, зарядного устройства 5 для заряда аккумуляторов, а также беспроводного спускового модуля 8, который установлен на оружии 10 и при нажатии на его спусковой крючок 11 передает сигнал на вибромотор 12, диод 13 и на ствольный модуль 7, на котором постоянно включен излучатель инфракрасного луча 14 и при получении сигнала зажигается с задержкой излучатель видимого луча 15.

В ПО (фиг. 2) содержатся изменяемые массивы траекторий, параметров мишеней 32 (цвет, форма, размер, скорость) и различные режимы тренировки для освоения элементов техники выполнения выстрела, взаимодействие с интерфейсом ПО происходит посредством беспроводных модулей ствольного 7 и спускового 8 и камеры 4 путем определения местоположения пятна инфракрасного луча 39, который в меню перемещает курсор по объектам меню, и местоположения пятна видимого луча 40, выбирающего объект, на который наведен курсор, и голосового управления с ключевыми фразами через плату передатчика сигнала микрофона 16 в спусковом модуле 8 и плату приемника сигнала микрофона 3 в корпусе 6.

Спусковой модуль 8 (фиг. 3-5) содержит корпус 17 с магнитными креплениями 38 на ствольную коробку 37 и спусковую скобу 18 оружия 10, упор для зацепления 33 за спусковой крючок 11 оружия 10, связанный тягой 20 с упорным цилиндром 34 для нажатия на кнопку выстрела 19, переключатель питания 21, два диода 13 для индикации подключения зарядного устройства к аккумулятору и нажатия на кнопку выстрела 19, плату питания 22 и контроллера 35, который обрабатывает сигнал с кнопки выстрела и передает его на вибромотор 12, диод 13 и на контроллер 36 ствольного модуля 7.

Ствольный модуль 7 (фиг. 6-8) содержит переключатель питания платы 23, переключатель режима работы излучателей 24, плату питания 25 и контролера 36 для получения сигнала с контроллера 35 спускового модуля 8 и управления излучателями инфракрасного 14 и видимого 15 лучей, прижимы 26 для надежного крепления непосредственно внутри стволов 31 оружия 10, винты 27 для регулировки положения излучателей, опорный цилиндр 28 для аккумуляторных батарей 29 и упор 30 для надежной посадки в различных моделях ружей.

Для подготовки к работе с тренажером стрелок устанавливает проекционный тренажер напротив вертикального экрана 9 (например, однотонной стены) и включает его. Затем устанавливает на оружие спусковой 8 и ствольный 7 модули и также включает их. После загрузки и открытия ПО стрелок может начать взаимодействие с тренажером с помощью беспроводных модулей или голосовых команд (или и тех, и других совместно). При нажатии на спусковой крючок 11 оружия 10 упор 33, зацепленный за него, смещает связанный тягой 20 упорный цилиндр 34, который нажимает на кнопку выстрела 19. Кнопка выстрела 19 замыкает контакты и посылает сигнал контроллеру 35, которые передает его на вибромотор 12, испускающий кратковременную вибрацию, на загорающийся диод 13. Также контроллер 35 спускового модуля 8 направляет сигнал с задержкой по беспроводному каналу связи на контроллер 36 ствольного модуля 7, который управляет излучателями инфракрасного 14 и видимого 15 лучей и отправляет импульс для кратковременного зажигания видимого луча излучателя 15. ПО позволяет выполнить калибровку чувствительности камеры 4 к излучателям инфракрасного 14 и видимого 15 луча и калибровку поля проектора 1 для корректного определения местоположения пятен инфракрасного 39 и видимого 40 лучей, получать от стрелка голосовые команды с ключевыми фразами через плату передатчика сигнала микрофона 16 в спусковом модуле 8 и выполнять их, взаимодействовать с интерфейсом посредством беспроводных модулей: ствольного 7 и спускового 8, настраивать параметры тренировки. Для начала тренировки стрелок голосовыми командами или беспроводными модулями настраивает параметры: выбирает режим полета мишеней 32 (одиночный, синхронный, сигнальный), траекторию, скорость, размер, цвет, наличие метки для тренировки зрительного внимания, задержку перед вылетом мишени и количество повторов тренировки, настраивает чувствительность платы приемника сигнала микрофона 3. В ПО реализованы три режима полета мишени, одиночный (вылет одной мишени), синхронный (вылет двух мишеней одновременно), сигнальный (вылет двух мишеней одна за другой). Траектории разделены на прямолинейные (не имеют аналогов в стендовой стрельбе), параболические (имитируют траектории стендовой стрельбы) и разминочные (используются для разминки). После настройки параметров тренировки стрелок готовится к выстрелу и подает голосовую команду на вызов мишени, затем принимает мишень 32: исполняет основные элементы техники выстрела. В случае если количество повторов тренировки равно одному, то после ее окончания будет показана анимация приема мишени 32 с указанием ускорения после каждого из двух выстрелов.

Такой режим тренировки позволяет поэтапно отработать основные элементы техники выстрела и исправить ошибки в технике стрельбы. В том случае, если количество повторов тренировки больше одного, то для вызова следующей мишени 32 стрелку требуется снова подать голосовую команду. По окончании повторов тренировки будут показаны все траектории ведения ружья и места выстрелов каждого повтора, а также средняя траектория ведения и среднее место выстрела. В дополнительном окне возможно посмотреть позиции выстрелов относительно мишеней 32 для определения кучности. Такой режим тренировки позволяет отточить уже полученные навыки стрельбы.

Стабильный навык стрельбы формируется многократными сознательными повторениями элементов техники выстрела. Для меткого поражения мишеней, летящих по различным траекториям, необходимо изучить виды техники стрельбы, отработать элементы техники выстрела и способность концентрировать внимание на мишенях в течении серии из 25 выстрелов. Для тренажера не ставится задача определить попадание по мишеням, это может привести к неверному подходу к стрельбе на стенде. Тренировочный процесс заключается в отработке навыков правильной техники выстрела, которые приводят к стабильным результатам, а не в случайном попадании по мишеням, что переключает внимание спортсмена с контроля правильных движений системы «стрелок-ружье» на попадание по мишеням.

Стрелок может получить доступ к статистике тренировок за день, неделю, полгода. Для анализа пользователю предоставляются фотографии последних тренировок, а также данные о количестве выстрелов и принятых мишеней, для определения ежедневной нагрузки. Недельную статистику можно получить на телефон в виде текстовой информации с помощью считывания QR-кода. В дальнейшем текстовую информацию можно сохранить в файл и передать по каналам связи.

Изобретение относится к области стрелковых тренажеров и касается проекционного тренажера для освоения техники стрельбы. Тренажер содержит проектор для визуализации статичных или движущихся по экрану по различным траекториям мишеней, камеру для детектирования пятен лучей излучателей, компьютер, плату приемника сигнала микрофона и оружие, имеющее ствольную коробку с установленными на него ствольным спусковым модулями. Спусковой модуль содержит корпус с магнитными креплениями на ствольную коробку и спусковую скобу оружия, упор для зацепления за спусковой крючок, связанный тягой с упорным цилиндром для нажатия на кнопку выстрела. Ствольный модуль содержит излучатели инфракрасного и видимого лучей, переключатель режима работы излучателей, плату питания и контроллера, выполненную с возможностью получения сигнала со спускового модуля и управления излучателями. Компьютер выполнен с возможностью вывода интерфейса через проектор на экран, анализа траектории движения ружья, отображения правильной траектории движения ружья, сохранения статистики тренировок. Технический результат заключается в увеличении количества получаемых данных о результатах стрельбы и повышении эффективности освоения техники выстрела, наработки навыка концентрации внимания на мишени, работы над ошибками в технике стрельбы. 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Проекционный тренажер для освоения техники стрельбы, включающий в себя проектор для визуализации статичных или движущихся по экрану по различным траекториям одной или двух мишеней, камеру для детектирования пятен лучей излучателей, оружие, имеющее спусковую скобу, спусковой крючок, ствольную коробку, излучатель инфракрасного луча и компьютер для управления тренажером, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен спусковым модулем, установленным на ствольную коробку, и ствольным модулем, установленным в стволы оружия, при этом спусковой модуль содержит корпус с магнитными креплениями на ствольную коробку и спусковую скобу оружия, упор для зацепления за спусковой крючок оружия, связанный тягой с упорным цилиндром для нажатия на кнопку выстрела, плату питания и контроллера, а ствольный модуль содержит излучатели инфракрасного и видимого луча, переключатель питания платы, переключатель режима работы излучателей, плату питания и контроллера, выполненную с возможностью получения сигнала со спускового модуля и управления излучателями, прижимы для крепления непосредственно внутри стволов оружия, винты для регулировки положения излучателей инфракрасного и видимого лучей, опорный цилиндр для аккумуляторных батарей, упор для посадки в различных моделях ружей, кроме того, компьютер снабжен программным обеспечением, выполненным с возможностью вывода интерфейса через проектор на экран и взаимодействия с ним при помощи модулей и голосовых команд, анализа траектории движения ружья, отображения правильной траектории движения ружья, сохранения статистики тренировок.

2. Проекционный тренажер по п. 1, отличающийся тем, что проектор, компьютер, камера, зарядное устройство и плата приемника сигнала микрофона заключены в единый корпус, снабженный местами для хранения ствольного и спускового модулей.

3. Проекционный тренажер по п. 1, отличающийся тем, что мишени имеют различные формы, цвет и размер.

4. Проекционный тренажер по п. 1, отличающийся тем, что мишени снабжены метками, расположенными в случайном месте на мишени.

5. Проекционный тренажер по п. 1, отличающийся тем, что спусковой модуль содержит плату передатчика сигнала микрофона, а компьютер дополнительно снабжен платой приемника сигнала микрофона.

6. Проекционный тренажер по п. 1, отличающийся тем, что спусковой модуль содержит переключатель питания, вибромотор и два диода: первый для индикации подключения зарядного устройства к аккумулятору, второй для индикации нажатия на кнопку выстрела.

7. Проекционный тренажер по п. 1, отличающийся тем, что платы питания и контроллера в модулях, выполнены с возможностью учета временной задержки на срабатывание ударно-спускового механизма ружья, прохода снаряда по стволу и расстояния до поражения мишени.

8. Проекционный тренажер по п. 1, отличающийся тем, что плата питания и контроллера в ствольном модуле выполнена с возможностью включения излучателей инфракрасного и видимого лучей в постоянном или импульсном режиме.