Адаптивный тренажер

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик и 932527(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 101279 (21) 2853849/18-12с присоединением заявки йо(23) Приоритет ИМ Кп. 6 09 В 9/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий.51(088.8) Дата опубликования описания 300582(72) Авторыизобретения . В.И.Боевкин, В,В,Крюков, А.В.Улогов и А.П.Г юшенко Московское ордена Ленина и ордена Трудового кттасаогоЗнамени высшее техническое училище им. Н.Э. Баумана(71) Заявитель(54 ) АДАПТИВНЫЙ ТРЕНАЖЕР Изобретение относится к адаптив- ным тренажерам и может быть использовано в качестве тренажера опера-торов систем управления.Известен адаптивный тренажер,содержащий информационное табло,связанное своим входом с первич выходом блока сравнения, второй выход кото-. рого соединен с одним входом блока оценки, соединенного с первич входом блока управления, второй вход которого подключен к выходу узла блокировки 1.Недостатком известного тренажера является невысокая эффективность тренажера.Цель изобретения - повышение эффективности тренажера.Поставленная цель достигается тем, что адаптивный тренажер, содержащий информационное табло, связанное своим входом с первьм выходом блока сравнения, второй выход которого соединен с одним входом блока оценки, соединенного с первьм входом блока управления, второй вход которого подключен к выходу узла блокировки, имеет блок физиологических воздействий на оператора, узел регулиро. ванин ритма выполняемых операций, 1 программный блок и блок измерения биопараметров оператора, при этом выход блока измерения биопараметров оператора соединен с входами блока сравнения и узла блокировки, 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.На Фиг.1 представлена блок-схема .15 предлагаемого тренажера; на фиг.2диаграьма, поясняющая функционирование устройства; на Фиг.3 - временные диаграммы работы устройства в разных точках тренажера.Адаптивный тренажер (фиг.1) содержит датчик 1 биологического параметра оператора, измеритель 2 биологического оператора, блок 3 сравне.ния, программный блок 4, блок 5 оцен ки, блок б управления, блок 7 физио"логических воздействий на оператора, информационное табло 8, узел 9 блокировки, датчик 10 ритма, корректор 11 задания ритмавыполняемых опера" 30 ций, блок 12 задания ритма выполняе 93252710 15 20 Зо мах операций, информационный вход 13 блока 3 сравнения, управляющий вход 14 блока 5 оценки. Узел регулирования ритма выполняемых операций имеет датчик 10 ритма, корректор 11 задания ритма выполняемых операций и блок 12 задания ритма выполняемых операций.В основу тренажера положен прин 1 цип выполнения оператором физических нагрузок на тренажерах типа велоэргометр, 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 тормозящего 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. Программа задается по изменениюбиологического параметра, например частоты сердечных сокращений (ЧСС) 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 35 40 45 50 55 60 65 управления от исполнительного механизма.Рассмотрим более подробно работу отдельных блоков.При работе измерителя 2 (фиг.3) биологического параметра с выхода датчика 1 электрокардиосигнал (ЭКС) поступает на его вход. В измерителе2 после этого сигнал усиливается.Усиленный сигнал, пройдя фильтр,где происходит фильтрация по высшими низшим частотам, поступает на входформирователя прямоугольных импульсов. В этом формирователе происходитвыделение из ЭКС В-зубца и формированне соответствующего ему прямоугольного импульсаПрямоугольные импульсы (или интервалы В-В) поступают на вход преобразователя пульсовой длительности в пульсовую частоту, свыхода которого пачка прямоугольных импульсов (число их равно 1 мгновеннойф частоте пульса) поступает навход блока 3 сравнения. Блок 3 сравнения (фиг.3) работает следующим образом.Пачка импульсов, соответствующая текущему заданному пульсу М ,поступает на счетный вход счетчика,где запоминается. Пачка импульсов,соответствующая текущему фмгновенному пульсу Н, 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 Н) й, на выходе блока появляется количество импульсов Ь Б, равное И- Бт. Если И 3 ( М-, то появляется величина ЬВ. После обнуления обоих счетчиков генератор останавливается. Уаким образом, с выхода блока 3 на вход блока 5 поступает ЬИ - разность между значениями И и Н с соответствующим знаком. Програмнйй 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 фйг.2. Пусть необходимо записать в память изменение пульса по линии А,Б. В память вводится значение1 и 1 Г 1 Ф в арифметическое устройство - значение Г, Г, ). Затем в арифметическом устройстве выполняется операция Г 1- Г = ЬГ - необходимое изменение программного значения частоты сердечных сокРащений (для рассматриваемого примера) за время 1(с), В дальнейшем прирост программного значения и сравнениепрограммного и текущего значений пульса рассматривают через 1 с, Поделив ЬР на , 5 получим Ь - изменение программного значения через 1 с.В процессе работы выполняются следующие операции:Г,+Ь=Г (через 1 с после начала)Р +Ь=Р ). (через 2 с после начала)Г Ь=Р =Г (через о с после нача.1 лла)15В каждую секунду на выходе блока 4 имеется пачка импульсов, соответствующих приращению значения ЧСС - Ь и текущему программному значению Н.,Таким образом, в арифметическом 2 О устройстве выполняется операцияГ - ГЬ = " и значение Ь записывает,1(с,. )ся в памяти.В процессе работы из памяти в 25 арифметическое устройство поступает значение Р и выполняется операция (Р+ Ь 11) . Аналогично отрабатываются все программные изменения ЧСС.Корректор 11 блока ритма работает ЗО следующим образом.Частоты, поступающие с датчика 10 и блока 12 задания ритма, поступают соответственно на входы преобразовачелей, с выходов которых напряжения О ипоступают на вычитающий усилитель. С выхода усилителя ЬБ = 0-0 поступает на вход суммирующего усилителя,на другой вход которого поступает значение , сумма Б +ЬО поступает на другой преобразователь. С 40 выхода этого преобразователя частота поступает на вход генератора, где происходит заполнение импульсов тональным сигналом, поступает на динамик, 45Датчик 1 (в случае примера с ЧСС) это электроды, накладываемые по любому стандартному отведению электрокардиосигнала оператора.Датчик 10 может представлять со р бой для велоэргометра - магнитный контакт, срабатывающий 1 раз 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 6 - источник питания двигателя.Использование предлагаемого тренажера дает повышение эффективности тренажера, так как позволяет контролировать дозу физической нагрузки, получаемой оператором во время тренировки, корректировать программу в соответствии с физиологическим состоянием оператора и отключать тренажер в случае превышения нагрузки установленных норм.Формула изобретенияАдаптивный тренажер, содержащий информационное табло, связанное сво. им входом с первым выходом блока сравнения, второй выход которого соединен с одним входом блока оценки, соединенного с первым входом блока управления; второй вход которо. го подключен к выходу узла блокировки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, 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 блбкировки, 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 Р 590805, кл. С 09 В 9/00, 1976.932527 ксанов оставитель С.ехред И. Гайду орректор А. Г И. 7 к а П Заказ 37 ВНИИ 3 нлиал ППП фПатент 1 ф, г. Ужгород, ул. Проектна ираж 474 .Государственного комитет делам изобретений и откры осква, Ж, Раушская наб одписноеСССРийд. 4/5