Устройство для тренировки велосипедистов

 

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 велостанка. 1 ил. 00 со 4 СО

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

КСПУБ ЛИК (19) (И), А1 (51)4 А 63 В 23 04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

1) °

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ; д

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4022229/28-12 (22) 29.11.85 (46) 30.10.87. Бюл. У 40 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт физической культуры (72) И.П.Ратов, В.Д.Кряхтев, Б.В.111монин, В.А.Артамонов, Г.И.Попов, Н.В.Курбакова и В.В.Ермаков (53) 685.648(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1094612, кл. А 63 В 23/04, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРЕНИРОВКИ ВЕЛОСИПЕДИСТОВ (57) Изобретение позволяет повысить эффективность тренировки наличием пульта управления тренера, дисплея тренера, блока согласования, блока выбора изобрыкений, второго блока синхронизации, блока управления медико-биологическим воздействием и блоков регулирования полохения велостанка. 1 ил.

1 134

Изобретение относится к устройствам для тре»»ировки велосипедистов.

11ельк изобретения является повышение эффективности тренировки велосипедистов.

На. чертеже изображена блок-схема устройства, Устрсйство для тренировки велосипедистов содержит блок набора программ 1, один из выходов которого соединен с входом блок»! записи и считывания программ ., один из выходов которого соединен с одним из входов блока у»»равлеF»»»я»»:! ãpvçêè 3, pb»ход котсрого соединен г одним из входов блока нагрузки 4, связанным с велоставк»м с седлом и педалями, первый бло»; синхронизац»»н 5, выход которого соединен с входом блока проектирования изображения трассы 6, совмещенного с экраном 7 и 8, блок задания скорости лидера 9, вычита»ощий блок 10, дисплей спортсмена 11, расположения»е на теле спортсмена датчик электрокардиографических параметров

l2 датчик частоты дыхания 13, выходы которых посредством соответствующих блоков преобразования 14 и 15 си» налов сое;»пнены соответственно с входом блока измерения электрокардиографическнх параметров 16 и с входом блока»» »»ере»»»»я частоты дыхания 17, датчик -.>лектрс..-»Ho» рафических»»араметров 1 Я,;! выход блока преобразования электромиографических параметров 19 соединен с входом блока измерения электр миографических параметров 20.

Устр йсгво имеет пул» т управления

21 тренера, дисплей тренера 22, блок согласова»и» 23, блок вв»бора изображений 24, второй блок синхронизации

25, первый блок проектирования профиля соперника 26, второй блок проектирования профиля соперника 27, блок считывания меток с ленты 28, блок данных о трассе 29, блок медико-биологического воздействия 30, блок управ»пения положением седока 31, регулятор положения 32, датчики бис1химических параметров спортсмена 33, блок преобразования сигнала биохимическихх и а р»метро»» 34, бл<.к измерения сигнала биохимических параметров 35, блок интерполяции сигналов 36, блок преобразования сигналов датчиков 37, блок коммутации 38, электроды электростимулятора 39, э:»ектростимулятор

40, датчики давления левой 41 и пра7949

45 вой 42 ног на педаль, блоки преобразования сигналов давления левой 43 и правой 44 ног на педаль, блоки измерения сигналов давления левой 45 и правой 46 ног на педаль„ датчик положения педалей 47, переключатель скорости 48, блок расчета скорости

49, блок управления электростимулято. ром 50, блок управления медико-биологическим воздействием 51, первый

52 и второй 53 блоки регулирования положения велостанка, и блок управле»»»»я положением регулятора 54.

11ри этом первый выход пульта тренера 21 соединен с входом блока набора программ I, друго»» выход которого соединен с од»»им из входов блока даннь.х о трассе 29, один из выходов которого соединен с входом блока управления положением регулятора 54, один из вь»ходов которого соединен с входом первого блока регулирования положения велостанка 52, выход которогс 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 положени» 32, третий выход пульта тренера

21 соединен с первым входом дисплея тренера 22, второй вход которого соеIIII»»»»» с входом блока нагрузки 4, третий «хсд которого соединен с вторым выходом блока записи и считывания программ 33, второй выход блока дан».b»x о трассе 29 соединен с одним входол» 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 вычитак»щего 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 второго блока синхронизации 25, один из выходов которого соединен с вторым блоком проектирования профиля со»»ерника 27, другой выход которого соединен с первым блоком проектирования профиля соперника 26, выход датчика электромиографических параметров 18 соединен с одним из входов блока коммутации 38, один из выходов которого соединен с входом блока преобразования электромиографических

)347949 параметров 19, другой из выходов блока коммутаций 38 соединен с электродами электростимуляции 39, другой из входов блока коммутации 38 соеди5 нен с выходом электростимулятора 40, выходы блока измерения сигнала биохимических параметров 35, блока измерения электрокардиографических параметров 16, блока измерения частоты дыхания 17, блока измерения электромиографических параметров 20 соединен с соответствующими выходами блока интерполяции сигналов 36 и блока преобразования сигналов датчиков 37, выход которого соединен с первым входом дисплея спортсмена 11, с вторым входом блЬка управления нагрузки 3 и с первым входом блока управления медико-биологическим воздействием 20

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 бло- ?5 ка интерполяции сигналов 36, шестой вход которого соединен с выходом блока измерения сигналов давления левой ноги 45, соединенного с пятым входом блока преобразования сигналов дб датчиков 37, шестой вход которого соединен с выходом блока измерения сигналов давления праной ноги 46, соединенного с сецьмым 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- 40 биологическим воздействием 51, выход которого соединен с блоком медикобиологического 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- 50 чиков давления левой 41 и правой 42 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 первîro блока синхронизации 5. 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 сигналы с датчиков биохимических параметров 33, содержащие информацию о составе крови и газовых параметрах выдыхаемого спортсменом воздуха, посредством блока.34 и блока 35 передыдтся в блок преобразования сигналов датчиков 37. Туда же поступает информация с датчика 12 посредством блоков !4 и 16 о частоте сердечных сокращений и параметрах зубцов кардиограммы, с датчика частоты дыхания

13 посредством блоков 15 и 17 и информация об электромиограмме работакгщих мьгшц с датчиков 18 ЭМГ посредством блока коммутации 38 блоков 19 и 20. Эти же преобразованные сигналы с датчиков 33,12,!3,18 поступают и в блок интерполяции сигналов 36. Блок преобразования сигналов датчиков 37 обшей шиной подключен к дисплею спортсмена ll, на котором спортсмен г о ходу тренировки может наблюдать текушие усредненные значения его измеряемых параметров как в ряде цифровых значений, так и в ряде световых., цветовых столбиков с измененной высотой, пропорциональной значению даннora параметра. На этом же дисплее 1! 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, дифференцирования в блоке расчета скорости 49, также поступает на дисп лей ll 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 двухкомпонентах усилий, прикладываемых ногами спортсмена к педалям в вертикальной и горизонтальной плоскостях

5 134 поступают в блоки 37 и 36 и их услож. ненные значения также высвечиваются на дисплее 11 (могут высвечиваться также и ropографы 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 командного 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

7949

6 и самочувствием спортсмена. Сигнал с выхода блока 9 поступает на вход вычитающего блока 10, куда поступает сигнал с блока расчета скорости 49

5 и вычитается с сигналом с блока 10, а разностный сигнал поступает в блок согласования 23 и далее в блок выбора иэображения 24, в котором определяется положение лидера (соперника) относительно спортсмена и по сигналу, соответствующему положению лидера, второй блок синхронизации 25 соответственно включает либо первый блок б проектирования профиля соперника 26 и изображение соперника со спины проектируется на часть экрана 8, т.е. на изображение трассы, причем с увеличением сигнала рассогласования, выдаваемого блоком 23 и соответствующего расстояния между спортсменом и соперником кинопроектирующее устройство блока 26 приближается к части экрана 8, тем самым уменьшая размер

25 профиля соперника, а при уменьшении 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

35 соперника, причем с увеличением расчетной скорости спортсмена проекционное устройство блока 27 поворачивается по часовой стрелке, а изображение

4О соперника перемещается за спину спортсмена, т.е. от части экрана 8, и наоборот, при превышении заданной скорости соперника рассчитываемой скорости спортсмена проекционное уст45 ройство 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 интер55 полированных значений, блок управления электростимулятором 50 вырабатывает сигналы, включающие электростимулятор 40 и регулирующие значения

его выходных параметров, а сигналы

) 34794 t несколько раз сократит время тренируемого на овладение рациональной техникой педалирования, позволит интг :сифицировать тренировочный процесс и производительно испольэовать тренажерные устройства, 11 случае наличия среди треннру мых людей разных возрастных групп бло«ом набора прогJ рамм I корректируется только программа управления блоками, записанная в блоке 2, причем в блоке 2 может храниться программа работы блоков велотренажера, выбранная индивидуально для каждого спортсмена.

Предлагаемый велотренажер может

?5 быть использован и в варианте тандеУстройство для тренировки велосипедистов, содержащее блок набора программ, один из выходов которого соединен с. входом блока записи н считывания программ, один из выходов которого соединен с одним из входов блока управления нагрузки, выход которого соединен с одним из входов блока нагрузки, связанным с велостанксм с седлом и педалями, первый блок синхронизации, выход которого соединен с входом блока проектирования изображения трассы, совмещенного с

45 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

55 блока измерения частоты дыхания,,датчик электромиографии, а выход блока преобразования электромиографии соединен с входом блока измерения электромиографии, о т л и ч а ю с электростимулятора 40 через блок коммутации 38 поступает на электроды электростимулятора 39, расположенные на работающих мышцах спорт5 смена, причем блок коммутации 38 защищает вход блока преобразования сигнала 3MI 10, от воздействия стимуляционных сигналов большой амплитуды, т.е. во время действия этих сигналов вход блока 19 отключен от коммутатора 38. Кроме того, программноуправляемый блок управления медикобиологическим 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 спортсмена 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

3l входной сигнал управления, который,преобразуется в блоке 4 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 выберет 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 управления чел»веком (т. е. мо и нервно-мышечный аппарат), причем именно при такой совокугности блоков и связей тренер получает возможность оптимизировать структуру двигательных действий спортсмена и закрепить ее на последующих занятиях.

Применение указанной системы в ма, но в этом случае число управляюших, исполнительных и и: 1ерительных блоков удваивается.

Ф о р м у л а н з о 6 р е т е и и я

1 347949 щ е е с я тем, что, с целью повышения 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 управления 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 электростимулятора, электростимулятор, датчики давления левой и правой ног на педаль, блоки преобразования сигналов давления левой и правой ног на педаль, блоки измерения сигналов давления левой и правой ног 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 иэ 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, вто" рой выход пульта тренера соединен с входом блока управления положением седока, выход которого соединен с входом регулятора положения, третий 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 считывания 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

20 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 иэображений 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 электромиографии, другой из выходов блока коммутации соединен с электродами электростимуляции, другой из входов блока коммутации соединен с выходом электростимулятора, выходы блока измерения сигнала биохимических параметров, 25 блока измерения электрокардиографических параметров, блока измерения частоты дыхания, блока измерения электромиографии соединены с соответствующими выходами блока интерполяции сигналов и блока преобразования сигналов датчиков, выход которого со1 единен с первым входом дисплея спортсмена, с вторым входом блока управления нагрузки, с первым входом блока

35 управления медико-биологического воздействия, другие входы дисплея спортсмена соединены соответственно с другим входом вычитающего блока и с одним выходом блока расчета скорости, 40 соединенного с пятым входом блока ннтерполяции сигналов, шестой вход которого соединен с выходом блока измерения сигналов давления левой ноги, соединенного с пятым входом блока

45 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 первым входом блока управления электростимулятором, с вторым входом блока управления медико-биологическим воздействием, выход

55 которого соединен с блоком медикобиологического воздействия, третий вход которого соединен с четвертым выходом блока записи и считывания

Составитель В.Буланов

Редактор H.Горват Техред М.Ходанич Корректор И, Муска

Заказ 51 37/4

Тираж 396 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5

11роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

134794 программ, пятый выход которого соединен с вторым входом блока управления электростимулятором, третий вход которого соединен с вторым выходом электростимулятора, выходы датчиков

В давления левой и правой ног на пепаль 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.