Способ определения параметров движения спортсмена Советский патент 1987 года по МПК A63B21/00 G01P3/36 

Изобретение относится к измерителям скорости медленно перемещающихся физиологических объектов радиотехническим методом с использованием инфракрасного излучения и может быть использовано для определения скорости и длины шага бегуна, конькобежца, лыжника.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.

На фиг.1 показано положение спортсмена и измерителя углов на стадионе на фиг.2 - расположение передатчика на спортсмене; на фиг.З - график изменения угловой скорости измерителя углов; на фиг.А - структурная схема, реализующая предложенный способ.

Поставленная цель достигается определением длины шага и скорости ща- га на прямолинейных 1,2 и криволинейном 3 участках беговой дорожки стадиона, определением минимальных значений угловых скоростей движения

спортсмена относительно центра стади- 25 системы могут быть в общем случае не

она и соответствующие этим значениям промежутков времени от начала отсчета. Длину шага и скорость спортсмена определяют по следующей зависимости

1 0 о

U i i-i

V.i

где

tj-t,--, , , 5,

Расстояние S

значения расстояни пройденных спортсмном за время t. ,

t. .

1

, , S J определяют

путем измерения углов Lf. положения спортсмена на дорожке относительно оси симметрии спортивного поля с помощью измерителя 4 углов, следящего за датчиком 3, установленным на ноге спортсмена, и вычисления для различных участков беговой дорожки по следующим формулам.

Для прямолинейного участка 1 беговой дорожки, соответствующему интервалу углов

0$ arctg определяется по зависимости

S, R tgv, , где R - радиус криволинейного участка беговой дорожки; L - длина прямолинейного участка беговой дорожки.

Для криволинейного участка 3 беговой дорожки, соответствующему интервалу углов

L 2R

arctg --.(f, . li -arccg --

bj определяют по зависимости

S; -r- - R((f.-arcsin ---cos (f. ). ZK

Для прямолинейного участка 2 беговой дорожки, соответствующему интер15 валу углов

II -arctg ---(f./i

S определяют по зависимости 3; И-5ГК - R .

Работа системы, реализующей данный способ, осуществляется следующим образом.

В исходном состоянии фотоэлементы 5 и 6 приемника в момент включения

0

5

ориентированы на излучатель света. При этом на выходе дифференциального усилителя 7 и на выходе активного фильтра 8 отсутствует электрический 0 сигнал, а на выходе формирователя 9 импульсов формируется логический сигнал, прерывающий работу вычислительного устройства 10 и подключающий через аналоговый ключ 11 двигатель 12 постоянного тока к источнику постоянного напряжения Е. Двигатель .12 начинает вращаться по ходу движения спортсмена с максимальной скоростью. При ориентации фотоэлементов 5 и 6 на излучатель 13 света, излучаюпщй инфракрасньш световой поток, модулируемый с определенной частотой, фотоэлементы 5 и 6 преобразуют принимаемый световой сигнал в электрические сигналы усиливаемые дифференциальным усилителем 7 и активным фильтром 8. При этом на выходе формирователя 9 импульсов формируется логический сигнал, разрешающий работу вычислительного устройства 10 и подключающий выход усилителя 14 мощности к двигателю 12. Последний поворачивает фотоэлементы 5 и 6 таким образом, чтобы освещенность их была равной и постоянной. Изменение освещенности одного из фотоэлементов, вызванное увеличением или уменьшением скорости движения, приводит соответственно к увеличению или уменьшению

5

0

5

3Г

выходных напряжений дифференциальног усилителя 7, выпрямителя 15 и усилителя 14 мощности и повышению или понижению скорости вращения двигателя 12, Угол поворота последнего преобразуется в цифровой код с помощью преобразователя 16, Исследования фаз движения ног бегуна показали, что скорость перемещения каждой из ног измеряется во время бега, как показано на графике 17 (фиг,3). При этом скорость изменения угла поворота фотоприемника изменяется синхронно сигналу 17 (график 18), Вычислительное устройстве 10 определяет минимальное значение отношения f/at при условии что 4t const, равной периоду времени считывания информации об угле поворота. Для всех минимальных значений от ношения J(//dt фиксируется соответствующее значение угла поворота ( и значение времени t от начала движения. По полученным значениям 1,1 ,

% (f , ,,. (/ определяется расстояние

между точками S, , S,.,, S, Длина шага есть расстояние между точками S , т.е. . -S.., ,

Средняя скорость выполнения одного шага есть частное от деления длины данного шага на время его выполнения,т.е.

t; - t,..,

V,

Результаты вычислений фиксируют с помощью регистрирующего устройства 9 на бумажной ленте или фотобумаге.

Формула изобретения 40

1. Способ определения параметров движения спортсмена, заключающийся в измерении скорости движения спортсмена, отличающийся тем, 45 что, с целью расширения функциональных возможностей путем определения длины и скорости шага на прямолинейном и криволинейном участках дорожки

где R - радиус криволинейного участка беговой дорожки; длина прямолинейного участка беговой дорожки; угол положения спортсмена на дорожке относительно оси симметрии спортивного поля. 3. Способ поп.1,отличаю- и и с я тем, что фиксируют значения углов положения спортсмена, а значения расстояний, пройденных спорт сменом за время t по криволинейному участку беговой дорожки, определяют ся по зависимости

S,- -I- - R

(t/. - arcsin ---cos Cf. ) 1 z к

в интервале углов, определяемых выражением т. arctg . -arctg -j-

4. Способ по.п.1,0 тли ч a- ю щ и и с я тем, что фиксируют значения углов положения спортсмена, а значение расстояния, пройденного стадиона, определяют минимальные зна- 5С спортсменом за время t. для конечно- чения угловых скоростей и соответст- го прямоугольного участка беговой вующие им промежутки времени от начала отсчета, затем определяют расстояния, пройденные спортсменом за эти периоды времени, а по ним опреде- 55 в интервале углов поворота, определяют длину шага и скорость шага спортсмена по следующим зависимостям:

дорожки, определяется выражением S; 1 + IR - Rtgi/.

ляемых выражением

, 1-1

V,

где Sj , Sj - значения расстояний, пройденных спортсменами за время t; ,

Ц2, Способ ПОП.1, отличающийся тем, что фиксируют значения углов положения спортсмена на дорожке относительно оси симметрии спортивного поля, а значение расстояния, пройденного спортсменом за время t; по начальному прямолинейному участку беговой дорожки, определяется по зависимости

S, R tg

в интервале углов, ражением

определяемых вы0. Ч arctg ,

L

где R - радиус криволинейного участка беговой дорожки; длина прямолинейного участка беговой дорожки; угол положения спортсмена на дорожке относительно оси симметрии спортивного поля. 3. Способ поп.1,отличаю- и и с я тем, что фиксируют значения углов положения спортсмена, а значения расстояний, пройденных спорт сменом за время t по криволинейному участку беговой дорожки, определяют ся по зависимости

Щ

S,- -I- - R

(t/. - arcsin ---cos Cf. ) 1 z к

в интервале углов, определяемых выражением т. arctg . -arctg -j-

4. Способ по.п.1,0 тли ч a ю щ и и с я тем, что фиксируют зн чения углов положения спортсмена, значение расстояния, пройденного спортсменом за время t. для конеч го прямоугольного участка беговой в интервале углов поворота, опред

дорожки, определяется выражением S; 1 + IR - Rtgi/.

4. Способ по.п. ю щ и и с я тем, ч чения углов положе значение расстояни спортсменом за вре го прямоугольного в интервале углов

ляемых выражением

II - arctg - 1/. .

(Риг.

f

Изобретение относится к измерителям скорости медленно перемещающихся физиологических объектов радиотехническим методом с использованием инфракрасного излучения и может быть использовано для определения скорости и длины шага бегуна, конькобежца, лыжника и позволяет расширить функциональные возможности путем измерения длины и скорости шага на прямолинейном и криволинейном участках беговой дорожки. Для этого непрерывно ориентируют фотоприемник, установленный в центре стадиона на движуш 1Й- ся излучатель света, закрепленный на ноге спортсмена, преобразуют угол поворота фотоприемника в цифровой код и фиксируют значения величины угла поворота и моменты времени, соответствующие минимальным значениям отношения приращения угла поворота, и моменты времени, соответствующие минимальным значениям отношения приращения угла поворота к интервалу времени съема цифровой информации, и затем вычисляют значения длины пройденного пути, соответствующие этим моментам времени. 3 з.п. ф-лы, |4 ил. S (Л 00 о 05

Фиг. 2

/ 2 J t, tst,,, tnt

График 17 QJl/г.З

i3

Редактор Н.Слободяник

Фиг.

Составитель В.Топоров

Техред Л.Сердюкова Корректор С.Черни

Заказ 4373/9Тираж 396 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, А