Устройство для тренировки велосипедистов Советский патент 1987 года по МПК A63B23/04 

H3o6peTettHe относится к устройствам для тренировки велосипедистов.

Целью изобретения является повышение эф( рективности тренировки велосипедистов .

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Устройство для тренировки велосипедистов содержит блок набора программ 1, один из выходов которого соединен с входом блока записи и считывания программ 2, оди}1 из выходов которого соединен с одним из входов блока управления нат рузки 3, вы

ход которого соединен с одним из входов блока нагрузки 4, связанным с ве лоста1н ом с седлом и недалями, первый бло. синхронизадни 5, выход которого соединен с входом блока проекти рования изображения трассы 6, совмещенного с экраном 7 и 8, блок задания скорости лидера 9, вычитающий блок 10, дисплей спортсмена 11, расположенные на теле спортсмена датчик электрокардиографических параметров 12, датчик частоты дыхания 13, выходы которых посредством соответствующих блоков преобразования 14 и 15 сигналов соединены соответственно с входом блока измерения электрокардиографических параметров 16 и с входом блока измерения частоты дыхания 17, датчик электрсмиог-рафичесжих параметров 18, а выход блока преобразования электромиографических параметров 19 соединен с входом блока измерения элeктpo иoгpaфигчecкиx нараме грс1В 20. Устройство имеет нул(т управления 21 Tpetiepa, дисплей тренера 22, блок согласования 23, блок выбора изображений 24, второй блок синхронизадии 25, первый блок проектирования профиля соперника 26, второй блок проектирования профиля соперника 27, блок считьн ания меток с ленты 28, блок данных о трассе 29, блок медико-биологического воздействия 30, блок управления положением седока 31, регулятор положения 32, датчики биохимических параметров спортсмена 33, блок преобразования си1 н:ша биохимических параметров 34, блок измерения сигнала биохимических параметров 35, блок интерполяции сигналов 36, блок преобразования сигналов датчиков 37, блок коммутации 38, электроды электростимулятора 39, электростимулятор 40, датчики давления левой 41 и нра

Ь

Ь

0

5

0

0

5

0

5

вой 42 ног на педаль, блоки преобразования сигналов давления левой 43 и правой 44 ног на педаль, блоки измерения сигналов давления левой А5 и правой 46 ног на педаль, датчик положения педалей 47, переключатель скорости 48, блок расчета скорости 49, блок управления электростимулятором 50, блок управления медико-биологическим воздействием 51, первый 52 и второй 53 блоки регулирования положения велостанка, и блок управления положением регулятора 54,

При этом первый выход пульта тре- }iepa 21 соединен с входом блока набора ттрограмм 1 , другоД выход которого соединен с одним из входов блока данных о трассе 29, один из выходов которого соединен с входом блока управления положением регулятора 54, один из выходов которого соединен с входом первого блока регулирования полож:ения велостанка 52, выход которого соединен с входом блока нагрузки 4, второй выход пульта тренера 21 соединен с входом блока управления положением седока 31, выход которого соединен с входом регулятора положе- 32, третий выход нульта тренера 21 соединен с первым входом дисплея тренера 22, второй вход которого соединен с входом блока нагрузки 4, трети; ; которого соединен с вторым выходом блока записи и считывания программ 33, второй выход блока данных о трассе 29 соединен с одним входом блока задания скорости лидера 9, другой из входов которого соединен с третьим выходом блока записи и считывания программ 2, выход блока задания скорости лидера 9 соединен с одним из входов вычитающего блока 10, один из выходов которого соединен с четвертым входом дисплея тренера 22, другой из выходов которого соединен посредством блока согласования 23, блока выбора изображений 24 с входом второт о блока синхронизации 25, один из выходов которого соединен с вторым блоком проектирования профиля соперника 27, другой выход которого соединен с первым блоком проектиро- вапия профиля соперника 26, выход датчика электромиограф1тческих параметров 1В соединен с одним из входов блока коммутации 38, один из выходов которог о соединен с входом блока преобразования электромиографических

параметров 19, другой из выходов блока коммутации 38 соединен с электродами электростимуляции 39, другой из входов блока коммутации 38 соединен с выходом электростимулятора 40, выходы блока измерения сигнала биохимических параметров 35, блока измерения электрокардиографических параметров 16, блока измерения частоты дыхания 17, блока измерения электромиог-- рафических параметров 20 соединен с соответствующими выходами блока интерполяции сигналов 36 и блока преоб-- разования сигналов датчиков 37, выход которого со.единен с первым входом дисплея спортсмена 11, с вторым входом блЪка управления нагрузки 3 и с первыг- входом блока управления медико-биологическим воздействием 51, другие входы дисплея спортсмена 11 соединены соответственно с другим входом вычитающего блока 10 и с одним выходом блока расчета скорости 49, соединенного с пятым входом блока интерполяции сигналов 36, шестой вход которого соединен с выходом блока измерения сигналов давления левой ноги 45, соединенного с пятым входом блока преобразования сигналов датчиков 37, шестой вход которого соединен с выходом блока измерения сигналов давления правой ноги 46, соединенного с седьмым входом блока интерполяции сигналов 36, выход которого соединен соответственно с третьим входом блока управления нагрузки 3, с первым входом блока управления электростимулятором 50, с вторым входом блока управления медико- биологическим воздействием 51, выход которого соединен с блоком медико- биологического воздействия 30, третий вход которого соединен с четвертым выходом блока записи и считывания программ 2, пятый выход которого соединен с вторым входом блока управления электростимулятором 50, третий вход которого соединен с вторым выходом электростимулятора 40, выход дат- „ дифференцирования в блоке расчета чиков давления левой 41 и правой 42 скорости 49, также поступает на дисп- ног на педаль соединены посредством блоков преобразования сигналов давления левой 43 и правой 44 ног на педаль с входами блоков измерения сигналов давления левой 45 и правой 46 ног на педаль, а второй выход блока расчета скорости 49 соединен с входом первого блока синхронизации 5.

55

лей 11 и высвечивается там. С датчиков давления левой 41 и правой 42 ноги на педаль соответственно при помощи блоков преобразования и измерения 43,45,44 и 46 сигналы о двух- компонентах усилий, прикладываемых ногами Спортсмена к педалям в вертикальной и горизонтальной плоскостях

0

5

0

Устройство работает следующим образом.

Перед тренировкой с помощью блока набора программ 1 в блок записи и считывания программ 2 записывают программу тренировки в соответствии с киносюжетом и заранее выбранной тактикой лидера. В ходе тренировки сигна,пы с датчиков биохимических параметров 33, содержащие информацию о составе крови и газовых параметрах выдыхаемого спортсменом воздуха, посредством блока.34 и блока 35 пе- редартся в блок преобразования сигналов датчиков 37. Туда же поступает информация с датчика 12 посредством блоков 14 и 16 о частоте сердечных сокращений и параметрах зубцов кардиограммы, с датчика частоты дыхания 13 посредством блоков 15 и 17 и ин- фор1.1ация об электромиограмме работающих мышц с датчиков I8 ЭМГ посредством блока коммутации 38 блоков 19 5 и 20, Эти же преобразованные сигналы с датчиков 33,12,13,18 поступают и в блок интерполяции сигналов 36. Блок преобразования сигналов датчиков 37 обшей шиной подключен к дисплею спортсмена 11, на котором спортсмен по ходу тренировки может наблюдать текущие усредненные значения его измеряемых параметров как в ряде цифровых значений, так и в ряде световых цветовых столбиков с измененной высотой, пропорциональной значению данного параметра. На этом же дисплее 1I высчитываются все значения параметров после интерполяции, причем эта информация может также высчитываться на экране дисплея в ряде пунктирных столбиков, а спортсмен, сравнивая значения текущих и интерполированных параметров, судит об изменениях в своем организме и его ресурсах.

На педалях велостанка размещены датчики положения педалей 47, сигнал с которых после обработки, например.

0

Ь

0

5

дифференцирования в блоке расчета скорости 49, также поступает на дисп-

лей 11 и высвечивается там. С датчиков давления левой 41 и правой 42 ноги на педаль соответственно при помощи блоков преобразования и измерения 43,45,44 и 46 сигналы о двух- компонентах усилий, прикладываемых ногами Спортсмена к педалям в вертикальной и горизонтальной плоскостях

поступают в блоки 37 и 36 и их усложненные значения также высвечиваются на дисплее 11 (могут высвечиваться также и годографы усилий для каждой ноги и их максимальные значения). Все параметры, которые высвечиваются на дисплее спортсмена 11, также высвечиваются на дисплее тренера 22, при этом с помощью пульта 21 тренер может оставлять на дисплее 22 любые отметки, например, отметив контур оптимального годографа усилий и т.д. В ходе тренировки согласно программы, записанной в блоке 2, блок управления нагрузкой 3 вырабатывает командные сигналы, управляющие работой блока нагрузки 4, при этом для избежания пиковых нагрузок на биомеханический аппарат спортсмена на его входы подаются также текущий и интерполированный сигналы об измеряемых параметрах спортсмена, причем при достижении какого-либо параметра максимального значения происходит изменение ко мандного сигнала блока 3, снижение уровня нагрузки в блоке 4. При этом соответственно со скоростью вращения педалей и положения переключателя скоростей 48 вырабатываются командные сигналы в первом блоке синхронизации 5 на управление скоростью протяжки ленты в блоке проектирования изображения трассы 6 и на части 8 экрана спортсмен видит изображение трассы, скорость перемещения которого синхронизирована со скоростью вращения педалей. При этом происходит считывание меток с ленты блока 28, сигналы о которых поступают в блок данных о трассе, который в соответствии с заранее введенными в него данными формирует сигнал на блок управления положением регуляторов 54, который выдает управляющие сигналы на первый 52 и второй 53 блоки регулирования положением, передней и задней части велостанка, т.е. тем самым при изменении положения (например наклон вперед или назад)пластинки , имеет место полная имитация перемещения спортсмена по трассе, записанной на киноленту блока 6, Кроме того сигналы блока данных о трассе 48 поступают в блок задания скорости лидера 9, туда же поступают сигналы с блока 2 и блока 21, позволяющие корректировать сигнал о скорости лидера в соответствии с установкой тренера

5

0

5

0

5

0

5

0

5

И самочувствием спортсмена. Сигнал с выхода блока 9 поступает на вход вычитающего блока 10, куда поступает сигнал с блока расчета скорости 49 и вычитается с сигналом с блока 10, а разностный сигнал поступает в блок согласования 23 и далее в блок выбора изображения 24, в котором определяется положение лидера (соперника) относительно спортсмена и по сигналу, соответствующему положению лидера, второй блок синхронизации 25 соответственно включает либо первый блок проектирования профиля соперника 26 и изображение соперника со спины проектируется на часть экрана 8, т.е. на изображение трассы, причем с увеличением сигнала рассогласования, вьщаваемого блоком 23 и соответствующего расстояния между спортсменом и соперником кинопроектирующее устройство блока 26 приближается к части экрана В, тем самым уменьшая размер профиля соперника, а при уменьщении сигнала рассогласования, удаляется от части экрана 8, увеличивая изображение профиля соперника. При достижении сигналом рассогласования нулевого значения, соответствующему тому, что спортсмен поравнялся со спиной соперника, отключается блок 26 и включается второй блок проектирования профиля соперника 27, проектирующий на часть экрана 7 боковой профиль соперника, причем с увеличением расчетной скорости спортсмена проекционное устройство блока 27 поворачивается по часовой стрелке, а изображение соперника перемещается за спину спортсмена, т.е. от части экрана 8, и наоборот, при превышении заданной скорости соперника рассчитываемой скорости спортсмена проекционное устройство блока 27 поворачивается против часовой стрелки и проекция профиля соперника перемещается по части экрана 7 в сторону части экрана 8, после чего происходит выключение блока 27 и включение блока 6 и т.д. В ходе тренировки по заранее заданной программе и с учетом текущих параметров, регистрируемых датчиками 33,12,13,18,41,42,15 и 16 и их интерполированных значений, блок управления электростимулятором 50 вырабатывает сигналы, включающие электростимулятор 40 и регулирующие значения его выходных параметров, а сигналы

71

с электростимулятора 40 через блок коммутации 38 поступает на электроды электростимулятора 39, расположенные на работающих мышцах спортсмена, причем блок коммутации 38 защищает вход блока преобразования сигнала ЭМГ 10, от воздействия сти- муляционных сигналов больщой амплитуды, т.е. во время действия этих сиг- налов вход блока 19 отключен от коммутатора 38. Кроме того, программно- управляемый блок управления медико- биологическим воздействием 51, сигналы с которого также корректируются текущими и интерполируемыми значениями сигналов с блоков 37 и 36, вырабатывает сигналы, поступающие в блок медикобиологического воздействия 30, воздействующего на спортсме- на путем подачи к его органам дыхания газовой смеси, подачи в систему кровообращения питательных веществ, препаратов и т.д.

При этом в ходе тренировки тренер при помощи пульта тренера 21 задает блоку управления положения седока 31 входной сигнал управления, который, преобразуется в блоке А и воздействует на регулятор положения седла 32, который перемещает седло спортсмена в вертикальном и горизонтальном положениях до тех пор, пока тренер оценивая годографы усилий, взаимодействием ног на педали не вы- берет оптимальную форму годографа.

В ходе тренировочного процесса тренер может изменять при помощи пульта 21 программы работы блоков, воздействующих на спортсмена 40 и 30 и особенно блока нагрузки 31, который задается при помощи блока управления нагрузкой 3 и имитирует нагрузку при езде по разного типа покрытиям дорог или по бездорожью, причем выбор типа нагрузки синхронизирован с изображением трассы, проектируемой блоком 6 на часть экрана 8.

Предлагаемый велотренажер позволяет регулировать в максимально полной мере управление тренировочным процессом причем именно такая совокупность блоков и связей между ними дает возможность осуществлять это управление наиболее эффективно с несколькими цепями обратных связей, причем эти цепи являются адаптивными, позволяющими включать в работу управляющей системы и саму внутреннюю систему

ю IB 0

5 О ,ц

о 5

д

5

4

управления человеком (т.е. мозг и нервно-мышечный аппарат), причем именно при такой совокупности блоков и связей тренер получает возможность оптимизировать структуру двигательных действий спортсмена и закрепить ее на последующих занятиях.

Применение указанной системы в несколько раз сократит время тренируемого на онладение рациональной техникой педалирования, позволит ин- те :сифицнровать тренировочный процесс и производительно использовать тренажер ые устройства. R случае наличия среди тренирус мых людей разных возрастных групп блоком набора прогJ

рамм 1 корректируется только программа управления блоками, записан}1ая в блоке 2, причем в блоке 2 может храниться программа работы блоков вело- тренажера, выбранная индивидуально для каждого спортсмена.

Предлагаемый велотренажер может быть использован и в варианте тандема, но в этом случае число угфавляю- щих, исполнительных и итмерительных блоков удваивается.

Формула изобретения

Устройство для тренировки велосипедистов, содержащее блок набора программ, один из выходов которого соединен с входом блока записи и считывания программ, один из выходов которого соединен с одним из входов блока управления наг рузки, выход которого соединен с одним из входов блока нагрузки, связанным с велостан- ком с седлом и педалями, первый блок синхронизации, выход которого соединен с входом блока проектирования изображения трассы, совмещенного с экраном, блок задания скорости лидера, вычитающий блок, дисплей спортсмена, расположенные на теле спортсмена датчик электрокардиографических параметров, датчик частоты дыхания, выходы которых посредством соответствующих блоков преобразования сигналов соединены соответственно с входом блока измерения электрокардиографических параметров и с входом блока измерения частоты дыхания, датчик электромиографии, а выход блока преобразования электромиографии соединен с входом блока измерения электромиографии, отличаю

щ е е с я тем, что, с целью повьше- ния эффективности тренировки, оно имеет пульт тренера, дисплей тренера блок согласования, блок выбора изображений, второй блок синхронизации, первый, блок проектирования профиля соперника, второй блок проектирования профиля соперника, блок считывания меток с ленты, блок данных о трассе, блок медико-биологического воздействия, блок уцравления положением седока, регулятор положения, датчики биохимических параметров спортсмена, блок преобразования сигнала биохимических параметров, блок измерения сигнала биохимических параметров, блок интерполяции сигналов блок преобразования сигналов датчиков, блок коммутации, электроды элек тростимулятора, электростимулятор, датчики давления левой и правой ног на педаль, блоки преобразования сигналов давления левой и правой ног на

педаль, блоки измерения сигналов дав- 25 блока измерения электрокардиографиления левой и правой йог на педаль, датчик положения педалей, переключатель скорости, блок расчета скорости блок управления электростимулятором, блок управления медико-биологическим воздействием, первый и второй блоки регулирования положения велостанка и блок управления положением регулятора, при этом первый выход пульта тренера соединен с входом блока набора программ, другой выход которого соединен с одним из входов блока данных о трассе, один из выходов которого соединен с входом блока управления положением регулятора, один из выходов которого соединен с входом первого блока регулирования положения велостанка, выход которого соединен с входом блока нагрузки, второй выход пульта тренера соединен с входом блока управления положением седока, выход которого соединен с входом регулятора положения, peтий выход пульта тренера соединен с первым входом дисплея тренера, второй вход которого соединен с входом блока нагрузки, третий вход которого соединен с вторым выходом блока записи и считьшания программ, второй выход блока данных о трассе соединен с одним входом блока задания скорости лидера, другой из входов которого соединен с третьим выходом блока записи и считывания программ, выход

о

5

блока задания скорости лидера соединен с одним из входов вычитающего блока, один из выходов которого соединен с четвертым входом дисплея тренера, другой из входов которого соединен посредством блока согласования, блока выбора изображений с входом второго блока синхронизации, один из выходов которого соединен с вторым блоком проектирования профиля соперника, другой выход которого соединен с первым блоком проектирования профиля соперника, выход датчика электромиографии соединен с одним из входов блока коммутации, один из выходов которого соединен с входом блока преобразования злектромиогра- фии, другой из выходов блока коммутации соединен с электродами электростимуляции, другой из входов блока коммутации соединен с выходом электростимулятора, выходы блока измерения сигнала биохимических параметров.

0

5

0

5

0

5

ческих параметров, блока измерения частоты дыхания, блока измерения электромиографии соединены с соответствующими выходами блока интерполяции сигналов и блока преобразования сигналов датчиков, выход которого соединен с первым входом дисплея спортсмена, с вторым входом блока управления нагрузки, с первым входом блока управления медико-биологического воздействия, другие входы дисплея спортсмена соединены соответственно с другим входом вычитающего блока и с одним выходом блока расчета скорости, соединенного с пятым входом блока интерполяции сигналов, шестой вход которого соединен с выходом блока измерения сигналов давления левой ноги, соединенного с пятым входом блока преобразования сигналов датчиков, шестой вход которого соединен с выходом блока измерения сигналов давления правой ноги, соединенного с седьмым входом блока интерполяции сигналов, выход которого соединен соответственно с третьим входом блока управления нагрузкой, с первьм входом блока управления электростимулятором, с вторым входом блока управления медико-биологическим воздействием, выход которого соединен с блоком медико- биологиче ского воздействия, третий вход которого соединен с четвертым выходом блока записи и считывания

программ, пятый выход которого соединен с вторым входом блока управления электростимулятором, третий вход которого соединен с вторым выходом электростимулятора, выходы датчиков давления левой и правой ног на пе- аапь соединены посредством блоков

преобразования сигналов давления левой и правой ног на педаль с входами блоков измерения сигналов давления левой и правой ног на педаль, а второй выход блока расчета скорости соединен с входом первого блока синхронизации.

Изобретение позволяет повысить эффективность тренировки наличием пульта управления тренера, дисплея тренера, блока согласования, блока выбора изображений, второго блока синхронизации, блока управления медико-биологическим воздействием и блоков регулирования положения вело- станка. 1 ил. 00 со 4 СО

Редактор Н.Горват

Составитель В.Буланов Техред М.Ходанич

Заказ 5137/4 Тираж 396 , Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор И. Муска