Способ формирования пространственных траекторий движений звеньев тела спортсмена

(Р г ц г Ц,УВБ 1730-ЕЪБР ПИСАНИ ЗОБ ЕНИ БИБГ:."ОТЕЫ ПАТЕНТУ,ГОСУДАРСТВЕ Н 1 ОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(71) Брянский институт транспортного машиностроения(56) Ратов И.П. Исследование спортивныхдвижений и возможностей управления изменением их характеристик. Докторскаядиссертация. М.; 1972.Баванин В.Ф. Экспериментальноеоснование средств и методов силовой искоростно-силовой подготовки высококвалифицированных метателей. Канд. дис., М1972.Авторское свидетельство СССРМ 869781, кл. А 63 В 23/02, 1981,Авторское свидетельство СССРМ 390813, кл. А 63 В 23/02, 1973.Борматов М. Цветосинтезатор. - Радио,1 2, К.11, с.49,Изобретение относится к области тренировки спортсменов для обучения и совершенствования в сложно-координационных упражнениях, например, спортивных метаниях, в которых требуется выполнение человеком движений по сложной пространственной траектории,При решении задачи вывода спортсмена на более высокий результат требуется выполнение им совершенно определенной системы движений по определенной траектории в пространстве,В большинстве спортивных упражнений и, в частности, в спортивных метаниях, характеризующихся сложными пространст(54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ТРАЕКТОРИЙ ДВИЖЕНИЙ ЗВЕНЬЕВ ТЕЛА СПОРТСМЕНА (57) Сущность изобретения. траекторию перемещения биозвеньев тела спортсмена сравнивают с заданной и в случае расхождения производят коррекцию. 2 ил,венными траекториями движении 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 кснаряду 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, гдеиспользуется специальное оборудование,позволяющее организовать через нагружающее устройство силовое взаимодействиесо спортсменом и определенным способомориентировать развертывание усилияспортсмена в пространстве,Известно устройство для тренировкиспортсменов, содержащее механизм на-гружения, состоящий из укрепленного на 15стойках вала с установленной на нем крестовиной с грузом и дисками разных диаметров. Спортсмен, выполняя бросковыедвижения 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, чтоприводит к большому количеству технических погрешностей и ошибок в траекториидвижения и попадание звеньев его тела наоптимальную пространственную траекторию маловероятно.При использовании спортсменом уст- З 0ройства для тренировки, содержащегозамкнутый контур регулирования из последовательно соединенных блоков измеренияторможения, блока программ, блока управления и управляемого тормозного механиэ- З 5ма, связанного с элементом сопротивления,спортсмен, выполняя бросковое усилие, через рукоятку и трос раскручивает диск вместе с валом, преодолевая силу магнитногосцепления диска электромагнита, 40При этом способе тренировки осуществляется управление во времени тольковеличиной нагрузки на спортсмена, ориентация усилий спортсмена в пространстве нефиксируется и также не формируется требуемая пространственная траектория.Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению являетсяспособ формирования пространственныхдвижений, реализуемый тренажером, в котором имеется определенная механическаянаправляющая, формирующая жестко заданную траекторию движения, например,прямолинейную по направляющей трубе.Недостатком известного способа является: жесткая ориентация усилийспортсменов, позволяющая формироватьодноплоскостные 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 изменяемые сложные пространственные траектории эа счет использования жестких механическихконструкций, подобных укаэанным выше.Таким образом, рассмотренные выше способы формирования пространственных движений спортсменов при выполнении ими спортивных упражнений не обеспечивают воэмокность построения необходимых пространственных траекторий движений, что значительно снижает их эффективность при обучении спортсменов и совершенствования их техники.Целью изобретения является повышение эффективности тренировки спортсменов.Указанная цель достигается тем, что с учетом антропометрических данных спортсмена, эффективных биомеханических характеристик движения, уровня развития силовых качеств, заранее задается пространственными координатами необходимая траектория движения звеньев тела спортсмена, например, кисти руки, а в процессе выполнения движения определяют 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 тела на заданную траекторию.Осуществление заявляемого способа реализуется с помощью устройства для тренировки спортсменов, представленного на фиг, 1.Устройство для тренировки спортсменов состоит из управляемого нагружающего устройства 1 с расположенным ча нем тормозным механизмом 2 и датчиком 3 перемещения вытяжного троса 7 по длине. Для вытягивания троса служит рукоятка 8. Этот датчик, а также два датчика 4 угловых перемещений (у 1, 2) троса 7 относительно плоскостей пространства УОЕи ХОЕ, позволяющие определять положение рукояткй 8 в пространстве, подключены к управляющей ЭВМ 5, которая через устройство управления 6 включает и выключает тормозной механизм,В качестве управляющей ЭВМ 5 авторами использовался вычислительный комп 1795895лекс ДВКМ на базе микроЭВМ "Электроника НМС 01100,1", Для ввода сигналов с датчиков 3, 4 и для вывода сигналов управления на устройство 6 использовались стандартные для вычислительных машин типа"Электроника 60", ДВК, ДВКмодули И 2параллельного обмена.В качестве нагружающего устройства 1с тормозным механизмом 2 использовался ми вала, С одной стороны на конце вала устанавливается барабан с намотанным на нем вытяжнымтросом 7. С другой стороны вала на нем закреплен плоский диск с калиброванными отверстиями, расположен" ными вдоль наружного края. При вращении диск перекрывает световой поток фотодиода, оптронной пары; Диск. совместно с оптопарой образует датчик 3. Подсчет количества импульсов, число которых пропорци онально длине вытянутого с барабана троса7, производится микроЭВМ,Принципиальная электрическая схемаустройства управления б нагружающим устройством 1 приведена на фиг, 2. Электродвигатель М, обмотки которого соединены в "звезду", используемый в качестве нагружающего устройства 1 с тормозным механизмом 2 (фиг. 1), подключен к 30 источнику постоянного напряжения 61. Резисторы ЯЗ регулируется ток базы, а соответственно ток коллектора транзистора ЧТЗ. Увеличение тока транзистора ЧТЗ приводит к увеличению момента торможения на валу двигателя и, соответственно, к увеличению усилия спортсмейа, прилагаемого 35 к тросу 7 для его вытягивания. Таким образом, резистором ЯЗ задается величина тренировочной нагрузки При поступлении отуправляющей ЭВМ 5 прямоугольного импульса на установочный вход Я триггера 01, последний опрокидывается и на вход преобразователя уровня 02(+5 Ь - +15 Ь) поступает логическая единица, которая через инвертор ОЗ откроет со-. ставной транзистор ЧТ 1 - ЧТ 2 (схема Дармингтона). Протекание коллекторного тока транзистора ЧТ 2 через обмотки двигателя М вызовет резкое торможение последнего. Аналогично, подача управляющего сигнала от ЭВМ на вход Я триггера 01, вернет последнее в исходное положение, что приведет к запиранию транзистора ЧТ 2 и расторможению двигателя М. Элементы 04 . и 05 представляют собой источники стабилизированного напряжения на интегральных микросхемах.Конструкция датчиков 4 угловых перемещений р 1 и б 2 приведена на фиг. 1. Дат 50 55 40 45 трехфазный асинхронный электродвигатель типа А 041 с двумя свободными концачики представляют собой переменные резисторы 14 с поворотным движком, расположенные взаимно перпендикулярно в плоскости УОУ. Корпуса резисторов закреплены неподвижйо, 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 2 жестко закреплена направляющая втулка 13, через отверстие которой выходит вытяжной трос 7. Трос 7 также проходит через прямоугольное отверстие, образованное взаимно пересекающимйся пазами 10.пластин 9. При смещении вытяж-. ного троса 7 в любом направлении место-. расположение 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 ре-. зисторах 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,) антропометрических данных спортсмена, уровня развития его скоростно-силовцхокачеств, посредством специальной программы в управляющую ЭВМ 5 вводятся данные о необходимой траектории движения двигательного звена спортсмена в виде базы данных ее координат (длинавытягиваемого троса через неподвижную точку и углы его поворота ф 1 и р в горизонтальной и вертикальной плоскостях пространства.Совершая имитационное бросковое движение, спортсмен посредством своего усилия вытягивает трос 7 с нагружающего устройства 1. С датчиков 3 и 4 в управляющую ЭВМ 5 поступают данные об измеряемыхдлине и углах поворотаО ищ, которые сравниваются с базой данных заданной траектории движения. Измерение углов пово-,: рота гр 1 и В производятся дискретно при заданной длинен,1795895 В случае несовпадения реальных угловр 1 и р 2 при заданной длине с требуемыми,в управляющей ЭВМ 5 формируется сигнал,который через устройство управления 6включает тормозной механизм, исключающий дальнейшее движение двигательногозвена спортсмена вперед. Спортсмен, пытаясь перемещениемдвигательного звена вытянуть трос, нацинает искать такое положение рукоятки впространстве, при котором возможно про-.должение движения звена вперед. Поэтомуспортсмен обязательно попадает на заданную траекторию движения его звена, что 15приводит к выключению тормозного механизма,При завершении упражнения раздаетсязвуковой сигнал и на дисплей выдаются даннье о времени выполнения спортсменом 20упражнения, определенного с помощьютаймера ЭВМ,После ряда последовательных йопытоквытянуть трос у спортсмена вырабатывается заданный стереотип движения двига Формула изобретенияСпособ формирования пространствен ных траекторий движений звеньев тела спортсмена, заключающийся в том, что спортсмен преодолевает сопротивление нагружающего устройства, перемещая звено тела, например руку, по определенной тра ектории, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что заранее задают необходимую пространсттельного звена, а исключив включение тормозного механизма, можно проверить эффективность тренировки, сравнив исходную информацию в базе данных с замеренной в реальном движенииИспользование 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 пространст-. венных:траекторий движений звеньев тела спортсмена, можно определять эффективность тренировок, создавать базу данных длительных тренировок,венную траекторию перемещения звеньев тела спортсмена, а в процессе выполнения реального движения определяют пространствен ные координаты звеньев тела и, в случае их расхождения с заданными, выполняют торможение нагружающего уст- . ройства до тех пОр, пока спортсмен не выполнит перемещение звеньев тела на заданную траекторию.1795895 орректор О.Кравцо едак Тираж Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 зводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 438ВНИИП Состави