Способ формирования пространственных траекторий движений звеньев тела спортсмена Советский патент 1993 года по МПК A63B21/00 

снаряду под различными углами к осям пространства, направляя его по сложной пространственной траектории.

В теории и практике спортивной тренировки известен способ развития двигательных навыков и качеств спортсменов, где используется специальное оборудование, позволяющее организовать через нагружающее устройство силовое взаимодействие со спортсменом и определенным способом ориентировать развертывание усилия спортсмена в пространстве.

Известно устройство для тренировки спортсменов, содержащее механизм на- гружения, состоящий из укрепленного на стойках вала с установленной на нем крестовиной с грузом и дисками разных диаметров. Спортсмен, выполняя бросковые

движения через рукоятку и трос, раскручивает вал вместе с грузами и дисками, преодолевая силу их инерции.

В данном устройстве спортсмен самостоятельно .ориентирует направление .вектора своих усилий в пространстве, что

приводит к большому количеству технических погрешностей и ошибок в траектории движения и попадание звеньев его тела на оптимальную пространственную траекторию маловероятно.. :

-. При использовании спортсменом устройства для тренировки, содержащего замкнутый контур регулирования из последовательно соединенных блоков измерения торможения, блока программ, блока управления и управляемого тормозного механизма, связанного с элементом сопротивления, спортсмен, выполняя бросковое усилие, через рукоятку и трос раскручивает диск вместе с валом, преодолевая силу магнитного сцепления диска электромагнита,

При этом способе тренировки осуществляется управление во времени только величиной нагрузки на спортсмена, ориентация усилий спортсмена в пространстве не фиксируется и также не формируется требуемая пространственная траектория. .

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является способ формирования пространственных движений, реализуемый тренажером, в котором имеется определенная механическая направляющая, формирующая жёстко заданную траекторию движения, например, прямолинейную по направляющей трубе.

Недостатком известного способа является: жесткая ориентация усилий спортсменов, позволяющая формировать одноплоскостные траектории движений, что находится в противоречии с необходимостью в условиях реального спортивного

движения в каждый определенный момент времени ориентировать усилие спортсмена по сложной траектории в трех плоскостях пространства. Причем реальная траектория

движения зависит от антропометрических данных спортсмена, уровня развития силовых качеств и биомеханической эффективности движения.

Практически невозможно формировать

0 изменяемые сложные пространственные траектории за счет использования жестких механических конструкций, подобных указанным выше.

Таким образом, рассмотренные выше

5 способы формирования пространственных движений спортсменов при выполнении ими спортивных упражнений не обеспечивают возможность построения необходимых пространственных траекторий

0 движений, что значительно снижает их эффективность при обучении спортсменов и совершенствования их техники.

Целью изобретения является повышение эффективности тренировки-спортсме5 нов.

. Указанная цель достигается тем, что с учетом антропометрических данных спортсмена, эффективных биомеханических характеристик движения, уровня развития

0 силовых качеств, заранее задается пространственными координатами необходимая траектория движения звеньев тела спортсмена, например, кисти руки, а в процессе выполнения движения определяют

5 реальные пространственные координаты звеньев тела и, в случае их расхождения с заданными, выполняют торможение нагружающего устройства до тех пор, пока спортсмен не выполнит перемещение звеньев

0 тела на заданную траекторию.

Осуществление заявляемого способа реализуется с помощью устройства для тренировки спортсменов, представленного на фиг. 1.

5 Устройство для тренирбвки спортсменов состоит из управляемого нагружающего устройства 1 с расположенным на нем тормозным механизмом 2 и датчиком 3 перемещения вытяжного троса 7 по длине I. Для

0 вытягивания троса служит рукоятка 8. Этот датчик, а также два датчика 4 угловых перемещений (р, pz) троса 7 относительно плоскостей пространства YOZи XOZ, позволяющие определять положение рукоятки 8 в

5 пространстве, подключены к управляющей ЭВМ 5, которая через устройство управления 6 включает и выключает тормозной механизм.

В качестве управляющей ЭВМ 5 авторами использовался вычислительный комплекс ДВК-2М на базе микроЭВМ Электроника Н.МС 01100,1. Для ввода сигналов с датчиков 3, 4 и дня вывода сигналов управления на устройство 6 использовались стандартные для вычислительных машин типа Электроника 60, ДВК-2, ДВК-3 модули И2 параллельного обмена.

В качестве нагружающего устройства 1 с тормозным механизмом 2 использовался трехфазный асинхронный электродвигатель типа А041 с двумя.еврбодными концами вала. С одной стороны на конце вала устанавливается барабан с измотанным на нем вытяжным тросом 7. С другой стороны вала на нем закреплен плоский диск с калиброванными отверстиями, распЬложён- ными вдоль наружного края. При вращений диск перекрывает световой поток фотодиода, оптронной пары. Диск совместно .с оптопарой образует датчик 3. Подсчет количества импульсов, число которых пропорционально длине вытянутого с барабана троса 7, производится микроЭВМ.

Принципиальная электрическая схема устройства управления 6 нагружающим устройством 1 приведена на фиг, 2. ..

Электродвигатель М, обмотки которого соединены в звезду, используемый в качестве нагружающего устройства 1 с тормоз- ным механизмом 2 (фиг. 1), подключен к источнику постоянного напряжения G1. Резисторы R3 регулируется ток базы, а соответственно ток коллектора транзистора VT3. Увеличение тока транзистора VT3 приводит к увеличению момента торможения на валу двигателя и, соответственно, к увеличению усилия спорт смена, прилагаемого к тросу 7 для его вытягивания. Таким образом, резистором R3 задается величина тренировочной нагрузки.

При поступлении от управляющей ЭВМ 5 прямоугольного импульса на установочный вход R триггера D1, последний опрокидывается и на вход преобразователя уровня D2 (+5Ь - +15Ь) поступает логическая единица, которая через инвертор D3 откроет составной транзистор VT1 - VT2 (схема Дармингтона), Протекание коллекторного тока транзистора VT2 через обмотки двигателя М вызовет резкое торможение последнего. Аналогично, подача управляющего сигнала от ЭВМ на вход S триггера D1, вернет последнее в исходное положение, что приведет к запиранию транзистора VT2 и расторможению двигателя М. Элементы D4 и D5 представляют собой источники стабилизированного напряжения на интегральных микросхемах.

Конструкция датчиков 4 угловых перемещений р и рг приведена на фиг. 1. Датчики представляют собой переменные резисторы 14 с поворотным движком, расположенные взаимно перпендикулярно в плоскости ZOY. Корпуса резисторов закреп- лены неподвижно. К поворотным движкам резисторов жестко закреплены металлические пластины 9 с продольным пазом 10. С противоположной стороны к пластинам 9 закреплены втулки 11, свободно вращающиеся в цилиндрических направляющих 12. Резисторы 14 и втулки 11 расположены на одной оси. Пластины 9 представляют собой дугу окружности, В центре пересечения, осей У и Z жестко закреплена направляющая втулка 13, через отверстие которой выходит выТяжной трос 7. Трос 7 также проходит через прямоугольное отверстие, образованное взаимно пересекающимися пазамиЮ.пластин 9. При смещении вытяжного троса 7 в любом направлении месторасположение прямоугольного отверстия изменяется за счет вращения пластин 9 вокруг своих осей. При этом движки резисторов 14 вращаются, меняются их сопротивления

и падения напряжения на них..

Изменения падения напряжения на резисторах пропорциональны углам их поворота. Аналогичные устройства для измерения углов поворота применяются в

авиамоделировании, в пультах управления электронными устройствами, например джойстиках персональных ЭВМ. Напряжения, снимаемые с резисторов 14, подаются в управляющую ЭВМ 5 через

аналогово-цифровые преобразователи типа Ф 7077/2..

Устройство работает следующим образом. В зависимости от вида тренировки (метание копья, толкание ядра и т.д.) антронеметрических данных спортсмена, уровня развития его скоростно-силовых «качеств, посредством специальной программы в управляющую ЭВМ 5 вводятся данные о необходимой траектории движения двигательного звена спортсмена в виде базы данных ее координат (длина I вытягиваемого троса через неподвижную точку и углы его

поворота pi и (рг в горизонтальной и вертикальной плоскостях пространства.

Совершая имитационное бросковое движение, спортсмен посредством своего усилия вытягивает трос 7с нагружающего устройства 1. С датчиков 3 и 4 в управляющую ЭВМ 5 поступают данные об измеряемыхдлинеIиуглах поворотамии р2.которые сравниваются с базой данных заданной траектории движения. Измерение углов пово-. рота р и р2 производятся дискретно при заданной длине I..

В случае несовпадения реальных углов р1 и (рг при заданной длине I с требуемыми, в управляющей ЭВМ 5 формируется сигнал, который через устройство управления 6 включает тормозной механизм, исключающий дальнейшее движение двигательного звена спортсмена вперед.

Спортсмен, пытаясь перемещением двигательного звена вытянуть трос, начинает искать такое положение рукоятки в пространстве, при котором возможно продолжение движения звена вперед. Поэтому спортсмен обязательно попадает на заданную траекторию движения его; звена, что приводит к выключению тормозного механизма. -., . ... .. - ....; .

. При завершении упражнения раздается звуковой сигнал и на дисплей выдаются данные о времени вьтолнения спортсменом упражнения, определенного с помощью таймера ЭВМ. . ... : ....

После ряда последовательных попыток вытянуть трос у спортсмена вырабатывается заданный стереотип движения двигательного звена, а исключив включение тормозного механизма, можно проверить эффективность тренировки, сравнив исходную информацию в базе данных с замеренной в

реальном движении.

Использование предлагаемого способа формирования пространственных Траекторий движений звеньев тела спортсмена при организации взаимодействия с нагружающими устройствами при тренировке спортсменов обеспечивает, по сравнению с существующими способами следующие преимущества:. .

Повышается эффективность тренировочных упражнений за счет вырабатывания оптимальной пространственной траектории движения двигательного звена.

Можно формировать заданные траектории практически любой конфигурации.

Посредством устройства, реализующий данный способ формирования пространственных траекторий движений звеньев тела спортсмена, можно определять эффективность тренировок, создавать базу данных

длительных тренировок,

Сущность изобретения: траекторию перемещения биозвеньев тела спортсмена сравнивают с заданной и в случае расхождения производят коррекцию. 2 ил. ел с венными траекториями движений частей тела спортсменов и спортивных снарядов, для достижения высоких спортивных результатов более важны не абсолютные силовые показатели спортсменов, которые у спортсменов высокого класса обычно достигают больших величин, а определенная ориентация усилий спортсменов в пространстве и . во времени. В каждом конкретном случае, обусловленном биомеханической целесообразностью движения, скоростно-силовыми характеристиками спортсмена и его антропометрическими данными, спортсмен должен прикладывать определенное усилие к XI ю ел 00 о СП со

Формула изобретения Способ формирования пространствен- 30 ных траекторий движений звеньев тела спортсмена, заключающийся в том, что спортсмен преодолевает сопротивление нагружающего устройства, перемещая звено тела, например руку, по определенной тра- 35 ектории, отличающийся тем, что заранее задают необходимую пространственную траекторию перемещения звеньев тела спортсмена, а в процессе выполнения реального движения определяют пространственные координаты звеньев тела и, в случае, их расхождения с заданными, выполняют торможение нагружающего устройства до тех пир, пока спортсмен не выполнит перемещение звеньев тела на заданную траекторию.