Адаптивный тренажер Советский патент 1982 года по МПК G09B9/00 

Изобретение относится к адаптивным тренажерам и может быть использовано в качестве тренажера операторов систем управления. Известен адаптивный тренажер,содержащий информационное табло,связанное своим входом с первым выходо блока сравнения, второй выход которого соединен с одним входом блока оценки, соединенного с первьам входсн блока управления, второй вход которого подключён к выходу узла блокировки 1 . Недостатком известного тренажера является невысокая эффективность тренажера. Цель изобретения - повьииение эффективности тренажера. Поставленная цель достигается тем, что адаптивный тренажер, содер жащий информационное табло, связанное своим входом с первым выходом блока сравнения, второй выход котор го соединен с одним входом блока оценки, соединенного с первьлл входо блока управления, второй вход котор го подключен к выходу узла блокиров ки , имеет блок физиологических воздействий на оператора, узел регулир вания ритма выполняемых операций, программный блок и блок измерения биопараметров оператора, при этсял выход блока измерения биопараметров оператора соединен с входами блока сравнения и узла блокировки, выход программного блока подключен к инфорячационному входу блока сравнения и управляющему входу блока оценки, а выход блока управления связан с входом блока физиологических воздействий на onetJaTopa и входом узла регулирования ритма выполняемых операций. На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого тренажера; на фиг.2 диаграмма, поясняющая функционирование устройства; на фиг.З - временные диаграммы работы устройства в разных точках тренажера. Адаптивный тренажер (фиг.1) содержит датчик 1 биологического параметра оператора, измеритель 2 биологического оператора, блок 3 сравнения, программный блок 4, блок 5 оценки, блок 6 управления, блок 7 физиологических воздействий на оператора, информационное табло 8, узел 9 блокировки, датчик 10 ритма, корректор 11 задания ритма выполняемых операций, блок 12 задания ритма выполнявых операций, информационный вход 13 лока 3 сравнения, управляющий вход 14 блока 5 оценки. Узел регулироваия ритма выполняемых операций имеет

атчик 10 ритма, корректор 11 задаия ритма выполняемых операций и блок 12 задания ритма выполняемых пераций.

В основу тренажера положен принип выполнения оператором физических агрузок на тренажерах типа велоргометр, бегущая дорожка и т.д., т.е. на таких тренажерах, где имеется возможность влиять электрически на исполнительный орган (на велоэргометре - создание тормозящего момента, на бегущей дорожке - регулировка скорости или создание тормозя рего момента) .

Программа изменения физической нагрузки оператора может задаваться по любому биологическому параметру (частота сердечных сокращений; потребление кислорода, давление усилие, развиваемое мышцами, и т.д.). В процессе тренировки происходит изменение программного параметра в соответствии с пожеланиями тренера, врача. После включения адаптивный тренажер работает следующим образом,

В программный блок 4 вносится программа изменения физической нагрузки оператора в процессе тренировки. ПрогралФ1а задается по изменению

биологического параметра, например частоты сердечных сокращений (ЧСС)у во времени.

С выхода программного блока 4 на блок 3 сравнения и блок 5 оценки поступает информация о текущем программном значении ЧСС. На другой вход блока 3 сравнения поступает через датчик 1 и измеритель 2 текущая действительная ЧСС оператора. С выхода блока 3 разность между текущими программными и действительным значениями ЧСС поступает на вход табло 8 и другой вход блока 5 оценки, в котором оценивается погрешность значения биологического параметра, и скорректированное значение поступает на вход блока б управления. Блок управления служит для формирования управляющих сигналов на блок 7 физиологических воздействий и в блок 12 задания ритма. С выхода блока 12 задания ритма на вход корректора 11 задания ритма поступает информация о программном ритме выполнения операции. На другой вход корректора 11 с датчика 10 поступает информация о текущем ритме. Скорректированный ритм в виде звуковых сигналов сообщается оператору. В случае, если ЧСС достигнет критического значения с выхода узла блокировки, подается команда, отключающая блок

управления от исполнительного механизма.

Рассмотрим более подробно работу отдельных блоков.

При работе измерителя 2 (фиг.З)

биологического параметра с выхода датчика 1 электрокардиосигнал (ЭКС) поступает на его вход. В измерителе 2 после этого сигнал усиливается. Усиленный сигнал, пройдя фильтр,

где происходит фильтрация по высшим и низшим частотам, поступает на вход формирователя прямоугольных импульсов . В этом формирователе происходит выделение из ЭКС R-зубца и формирование соответствующего ему прямоугольного импульса. Прямоугольные импульсы (или интервалы R-R) поступают на вход преобразователи пульсовой длительности в пульсовую частоту, с

выхода которого пачка прямоугольных импульсов (число их равно мгновенной частоте пульса) поступает на вход блока 3 сравнения.

Блок 3 сравнения (фиг.З) работает следующим образом.

Пачка импульсов, coofветствующая текущему заданному пульсу N j, поступает на счетный вход счетчика, где запоминается. Пачка импульсов,

соответствующая текущему мгновенному пульсу N, поступает на счетный вход другого счетчика, где запоминается. Последним импульсом пачки запускается генератор, с выхода которого импульсы поступают на входы счетчиков. В случае равенства значений счетчиков они обнуляются одновременно и на другой вход генератора поступает запрещающий сигнал и

генератор останавливается. В случае, если N 3 N, на выходе блока появляется количество импульсов дN, равное N ,- W-r- Если N3 NT, то появляется величина дЫ.-После обнуления

обоих счетчиков генератор останавливается. Таким образом, с выхода блока 3 на вход блока 5 поступает ЛЫ - разность между значениями N и соответствующим знаком. Програмный блок 4 функционирует следующим образом.

С наборного поля значение задаваемого параметра (время, значение ЧСС) .поступает через коммутатор на схему памяти. Одновременно часть информации поступает на вход арифметического устройства, работа которого поясняется на фиг.2. Пусть необходимо записать в память изменение пульса по линии А,б. В память

вводится значение t и 11, F, в

арифметическое устройство - значение F(i, F, tn. Затем в арифметическом устройстве выполняется операция FO- F AF - необходимое изменение

программного значения частоты сердечных сокращений (для рассматривае мого примера) за время t (с). в дальнейшем прирост программного зна чения и сравнениеt программного и текущего значений пульса рассматриiBawT через 1 с. Поделив дР на t, (получим U- изменение программного значения через 1с. В процессе работы выполняются следующие операции: F, (через 1 с после нача (через 2 с после нача . ла) F. (через п с после нача ла). В каждую секунду на выходе блока 4 имеется пачка импульсов, соответствующих приращению значения ЧСС - U и текущему программному значению N, Таким образом, в арифметическом устройстве выполняется операция й и значение д записывае ся в памяти. В процессе работы из памяти в арифметическое устройство поступает значение F и выполняется операция (F + Д ) . Аналогично отрабатывают ся все программные изменения ЧСС. Корректор И блока ритма работае следующим образом. Частоты, поступающие с датчика 1 и блока 12 задания ритма, поступают соответственно на входы преобразова , с выходов которых напряжения и и Uj поступают на вычитающий уси литель. С выхода усилителя &U U-,-U поступает на вход суммирующего усили теля, на другой вход которого поступает значение U, сумма U +AU поступает на другой преобразователь. С выхода этого преобразователя частота поступает на вход генератора, где происходит заполнение импульсов тональным сигналом, поступает на динамик . Датчик 1 (в случае примера с ЧСС это электроды, Закладываемые по любому стандартному отведению электрокардиосигнала оператора. Датчик 10 может представлять собой для велоэргометра - магнитный контакт, срабатывающий 1раз за 1 оборот педалей; для бегущей дорожки - датчик ударного типа, срабатывающий в момент контакта подошвы с лентой тренажера; для гребного тренажера - концевой датчик, срабатывающий в одном из крайних положений. Для велоэргометра (при магнитном торможении) блок 6 - управляемый источник питания магнитного тормоза, для бегущей дорожки при торможении аналогично велоэргометру, а также при движении дорожки блок б - источник питания двигателя. Использование предлагаемого тренажера дает повышение эффективности тренажера, так как позволяет контролировать дозу физической нагрузки, получаемой оператором во время тренировки, корректировать програкму в соответствии с физиологическим состоянием оператора и отключать тренажер в случае превышения нагрузки установленных норм. формула изобретения Адаптивный тренажер, содержащий информационное табло, связанное своим входом с первым выходом блока сравнения, второй выход которого соединен с одним входом блока оценки, соединенного с первым входом блока управления-, второй вход которого подключен к выходу узла блокировки, отличающийся т-ем, что, с целью повышения эффективности тренажера, он имеет блок физиологических воздействий на оператора, узел регулирования ритма выполняемых операций, программный блок и блок измерения биопараметров оператора, при этом выход блока измерения биопараметров оператора соединен с входами блока сравнения и узла блс5кировки, выход программного блока подключен к информационному входу блока сравнения и управляющему входу блока оценки, а выход блока управления связан с входом блока физиологических воздействий на оператора и входом узла-регулирования ритма выполняемых операций. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 590805, кл. G 09 В 9/00, 1976.

А

А

JL

J ыМ l.xV ..r-