Устройство для тренировки велосипедистов

,3 АВТОРСКОМ ЕТЕЛЬСТВ НИРОВКИ ВЕЛОГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Всесоюзный научно-исследователский институт физической культуры(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРЕСИПЕДИСТОВ(57) Изобретение позволяет повыситьэффективность тренировки наличиемпульта управлениятренера, дисплеятренера, блока согласования, блокавыбора изобра)кений, второго блокасинхронизации, блока управления медико-биологическим воздействием иблоков регулирования полохення велостанка. 1 ил.50 55 1 13Изобретение относится к устройствам для треиравки велосипедистов.Целью изабретеция является повышение эффективности тренировки велосипедистов,На. чертеже изображена блок-схемаустрайствд,Устрсйста для тренировки велосипедистов содержит блок цдбара программ 1, адиц из выходов которогосоединен с входом блока здписи исчитывания программ ., адиц из выходов которого соединен с одним из входов блока урдвления цд рузки 3, выход котсрага соединен г одним из входов блока нагрузки 4, связанным с веластацкам с седлом и пецалями, первый бла: сицхраниздци 5, выход которого соединен с входом блока проектирования изображения трассы 6, савмещеннага с экраном 7 и Я, блок задания скорости лидера 9, вычитаощийблок 10, дисплей спортсмена 11, расположенные на теле спортсмена датчикэлектракардиагрдфических параметров12, датчик частоты дыхания 13, выходы которых посредством соответствующих блоков преобразования 14 и 15 си напав сае;ццены саатветственца с входом блока измерения электракардиаграфических параметров 16 и с входом блока ерея частоты дыхания 17, датчик слектра. иа рдфическихараметров 1 Я, а выход блока преобразования электрамиагрдфических параметров 19 соединен с входам блока измерения электрамцагрдфических параметров 20.Устр йсгво имеет пул т управления 2 трецсрд, дисплей тренера 22, блок сагласаваци 23, блок выбора изображений 24, второй блок синхронизации 25, первый блок проектирования профиля соперника 26, второй блок проектирования профиля соперника 27, блок считывдния меток с легы 28, блок данных а трассе 29, блок медико-биологического воздействия 30, блок управления палажегпем седока 31, регулятор положения 32, цдтчики бис 1 химических параметров спортсмена 33, блок цреобрдзовдния сигнала биохимических параметров 34, блок измерения сигнала биохимических параметров 35, блок интерполяции сигналов 36, блок преобразования сигналов датчиков 37, блок коммутации 38, электроды электрастимулятора 39, э:ектростимулятор 40, датчики давления левай 41 и пра 1 О 15 20 30 35 40 45 вой 42 ног на педаль, блоки преобразавдия сигналов давления левой 43 и правой 44 ног на педаль, блоки измерения сигналов давления левой 45 и правой 46 ног нд 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 велостацка, и блок управлея положением регулятора 54.11 ри этом первый выход пульта трецерд 21 соединен с входом блока набора программ 1, друга выход которага соединен с одним из входов блока ддццых а трассе 29, один из выходов которого соединен с входом блока управления положением регулятора 54, адин из выходов которого соединен с входам первого блока регулирования положеия велостанка 52, выход кото- рагс 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 2 соединен с первым входом дисплея тренера 22, второй вход которого соединен с входом блока нагрузки 4, третий хад которого соединен с вторым выходом блока записи и считывания программ 33, второй выход блока данных а трассе 29 соединен с одним входом блока задания скорости лидера 9, другой из входов которого соединен с третьим выходом блока записи и считывания программ 2, выход блока задания .корости лидера 9 соединен с одним из входов вычитакщего блока 1 О, адин 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 профилясоерника 27, другой выход которогосоединен с первым блоком проектирования профиля соперника 26, выходдатчика электромиографических параметров 18 соединен с одним из входовблока коммутации 38, один из выходовкоторого соединен с входом блокапреобразования электромиографическихпараметров 19, другой из выходов блока коммутаций 38 соединен с электродами электростимуляции 39, другой из входов блока коммутации 38 соеди 5 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, вы- )В ход которого соединен с первым входом дисплея спортсмена 11, с вторым входом блЬка управления нагрузки 3 и с первым входом блока управления медико-биологическим воздействием О 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 ка интерполяции сигналов 36, шестой вход которого соединен с выходом блока измерения сигналов давления левой ноги 45, соединенного с пятым входом блока преобразования сигналов Зо 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- биологическим воздействием 51, выход которого соединен с блоком медико- биологического 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 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 вхо" дом первого 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 передалдтся 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 33,2,3,18 поступают и в блок интерполяции сигналов 36. Блок преобразования сигналов датчиков 37 обшей шиной подключен к дисплею спортсмена 11, на котором спортсмен по ходу тренировки может наблюдать текущие усредненные значения его измеряемых параметров как в ряде цифровых значений, так и в ряде световых цветовых столбиков с измененной высотой, пропорциональной значению данного параметра. На этом же дисплее 1) высчитываются все значения параметров после интерполяции, причемэта информация может также высчитываться на экране дисплея в рядепунктирных столбиков, а спортсмен,сравнивая значения текущих и интерполированных параметров, судит обизменениях 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 11 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 двух- компонентах усилий, прикладываемых ногами спортсмена к педалям в вертикальной и горизонтальной плоскостях5 134 поступают в блоки 37 и 36 и их услож ненные значения также высвечиваются на дисплее 1 (могут высвечиваться также и годографы 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 79496и самочувствием спортсмена. Сигналс выхода блока 9 поступает на входвычитающего блока 10, куда поступаетсигнал с блока расчета скорости 49 5и вычитается с сигналом с блока 10,а разностный сигнал поступает в блоксогласования 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 блокВпроектирования профиля соперника 26и изображение соперника со спиныпроектируется на часть экрана 8, т.е.на изображение трассы, причем с увеличением сигнала рассогласования,выдаваемого блоком 23 и соответствующего расстояния между спортсменом исоперником кинопроектирующее устройство блока 26 приближается к частиэкрана 8, тем самым уменьшая размер 25 профиля соперника, а при уменьшениисигнала рассогласования, удаляетсяот части экрана 8, увеличивая изображение профиля соперника, При достижении сигналом рассогласования нулевого значения, соответствующему тому,что спортсмен поравнялся со спинойсоперника, отключается блок 26 ивключается второй блок проектирования профиля соперника 27, проектирующий на часть экрана 7 боковой профиль 35соперника, причем с увеличением расчетной скорости спортсмена проекционное устройство блока 27 поворачивается по часовой стрелке, а изображение 4 О соперника перемещается за спинуспортсмена, т.е. от части экрана 8,и наоборот, при превышении заданнойскорости соперника рассчитываемойскорости спортсмена проекционное уст ройство блока 27 поворачивается против часовой стрелки и проекция профиля соперника перемещается по частиэкрана 7 в сторону части экрана 8,после чего происходит выключениеблока 27 и включение блока 6 и т.д.50В ходе тренировки по заранее заданной программе и с учетом текущихпараметров, регистрируемых датчиками33,12,13,18,41,42,15 и 16 и их интерполированных значений, блок управления электростимулятором 50 вырабатывает сигналы, включающие электростимулятор 40 и регулирующие значенияего выходных параметров, а сигналыс электростимулятора 40 через блоккоммутации 38 поступает ца электроды электростимулятора 39, расположенные ца работающих мышцах спортсмена, причем блок коммутации 38защищает вход блока преобразованиясигнала ЭМГ 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 корректируютсятекущими и интерполируемыми значениями сигналов с блоков 37 и 36, вырабатывает сигналы, поступающие вблок медикобиологического воздействия 30, воздействующего на спортсмена путем подачи к его органам дыхания газовой смеси, подачи в системукровообращения питательных веществ,препаратов и т.д,При этом в ходе тренировки тренерпри помощи пульта тренера 21 задаетблоку управления положения седока31 входной сигнал управления, который,преобразуется в блоке 4 и воздействует на регулятор положенияседла 32, который перемещает седлоспортсмена в вертикальном и горизонтальном положениях до тех пор, покатренер оценивая годографы усилий,взаимодействием ног на педали не выберет оптимальную форму годографа.В ходе тренировочного процессатренер может изменять при помощипульта 21 программы работы блоков,воздействующих на спортсмена 40 и 30и 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, причемвыбор типа нагрузки синхронизированс изображением трассы, проектируемойблоком 6 на часть экрана 8.Предлагаемый велотренажер позволяет регулировать в максимально полноймере управление тренировочным процессом причем именно такая совокупностьблоков и связей между ними дает возможность осуществлять это управлениенаиболее эффективно с несколькимицепями обратных связей, причем этицепи являются адаптивными, позволяющими включать в работу управляющейсистемы и саму внутреннюю систему уцрднлецця челвеком (т,е. мо ц цервно-мышечный дппдрдт), причем именно прц такой совокугцостц блоков ц связей тренер получдет возможность оптимизировать стгуктуру двигательных действий спортсмецд и закрепить ее цд последующих здцятиях.Применение указанной системы внесколько раз сократит время трецируемого ца овладение рациональнойтехникой педалирования, позволит интенсифицировать тренировочный процесс и производительно испольэовать 5 тренд керцые устройствд, 11 случае наличия среди треццру мых людей разныхвозрастных групп блоком набора прогрдмм 1 корректируется только программа управления блоками, записанная вблоке 2, причем в блоке 2 может храниться программа работы блоков велотренажера, выбранная индивидуальнодля каждого спортсмена.Предлдгаемый велотренажер может 5 быть использован и в вдриднте тацдемд, цо в этом случае число управляюших, исполнительных и из 1 ерительныхблоков удваивается,ЗОФормулд из обретенияУстройство для тренировки велосипедистов, содержащее блок наборапрогрдмм, один из выходов которогосоединен с. входом блока записи н считывания программ, один из выходовкоторого соединен с одним из входовблока управления нагрузки, выход которого соединен с одним из входовблока нагрузки, связдцным с велостанксм с седлом и педалями, первый блоксинхронизации, выход которого соединен с входом блока проектированияизображения трассы, совмещенного с 45 экраном, блок задания скорости лидера, вычитающий блок, дисплей спортсмена, расположенные на теле спортсмена датчик электрокдрдиографических параметров, датчик чдстоты дыхания, выходы которых посредством соответствующих блоков преобразованиясигналов соединены соответственно свходом блока измерения электрокардиографических параметров и с входом 55блока измерения частоты дыхания,,датчик электромиографии, д выход блока преобразования электромиографиисоединен с входом блока измеренияэлектромиографии, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности тренировки, оноимеет пульт тренера, дисплей тренера,блок согласования, блок выбора изображений, второй блок синхронизации,первый блок проектирования профилясоперника, второй блок проектирования профиля соперника, блок считывания меток с ленты, блок данных отрассе, блок медико-биологическоговоздействия, блок управления положением седока, регулятор положения,датчики биохимических параметровспортсмена, блок преобразования сигнала биохимических параметров, блокизмерения сигнала биохимических параметров, блок интерполяции сигналов,блок преобразования сигналов датчиков, блок коммутации, электроды электростимулятора, электростимулятор,датчики давления левой и правой ногна педаль, блоки преобразования сигналов давления левой и правой ног напедаль, блоки измерения сигналов давления левой и правой ног на педаль,датчик положения педалей, переключатель скорости, блок расчета скорости,блок управления электростимулятором,блок управления медико-биологическимвоздействием, первый и второй блокирегулирования положения велостанкаи блок управления положением регулятора, при этом первый выход пультатренера соединен с входом блока набора программ, другой выход которогосоединен с одним из входов блока данных о трассе, один иэ выходов которого соединен с входом блока управления положением регулятора, один извыходов которого соединен с входомпервого блока регулирования положения велостанка, выход которого соединен с входом блока нагрузки, вто"рой выход пульта тренера соединен свходом блока управления положениемседока, выход которого соединен свходом регулятора положения, третийвыход пульта тренера соединен с первым входом дисплея тренера, второйвход которого соединен с входом блока нагрузки, третий вход которогосоединен с вторым выходом блока записи и считывания программ, второйвыход блока данных о трассе соединенс одним входом блока задания скорости лидера, другой из входов которогосоединен с третьим выходом блока записи и считывания программ, выход101520 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 электро- стимуляции, 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 измеренияэлектромиографии соединены с соответствующими выходами блока интерполяции сигналов и блока преобразованиясигналов датчиков, выход которого со 1единен с первым входом дисплея спортсмена, с вторым входом блока управления нагрузки, с первым входом блока 35управления 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 преобраэования 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 55которого соединен с блоком медико- биологического воздействия, третий вход которого соединен с четвертым выходом блока записи и считыванияЗаказ 5137/4 Тираж 396 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5 11 роизводственно-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 датчиков5 давления левой и правой ног на пепаль соединены посредством блоков преобразования сигналов давления левой и правой ног на педаль с входамиблоков измерения сигналов давлениялевой и правой ног на педаль, а второй выход блока расчета скорости соединен с входом первого блока синхронизации.