DE102017000436A1

DE102017000436A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Messung von Bewegungen

Info

Publication number: DE102017000436A1
Application number: DE102017000436.6A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-01-19
Filing date: 2017-01-19
Publication date: 2018-07-19

Abstract

Mobile Messung der Impulsübertragung, Messung der Länge einer Bewegung eines Objektes ohne Referenzfläche, die Bewegung kann menschlichen, tierischen oder maschinellen Ursprungs sein unter Verwendung mindestens eines Beschleunigungssensors. Dabei ist die gemessene Bewegung eine zeitliche Liste der Positionen, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen des Objektes im Ortssystem, in dem sich das Objekt befindet.

Description

Die Erfindung betrifft die zeitlich aufgelöste Messung von Höhen und Längen von Bewegungen aus sich bewegenden Objekten heraus, unter Verwendung eines Beschleunigungssensors. Die Bewegung wird durch einen Menschen bspw. im Kampfsport in der Sportart Boxen ausgelöst. Ziel ist es Orte von sich bewegenden Teilen/ Objekten, dies kann im Fall von menschlichen Bewegungen bspw. der Ort des Arms eines Boxers sein, zu jedem Zeitpunkt als Entfernung zum Ausgangspunkt in einer Entfernungseinheit (z.B. Meter) zu erfassen.
Ein Kämpfer im Kampfsport reagiert auf äußere Einflußfaktoren wie Zeitpunkt, Temperatur oder Feuchtigkeit.
Durch Hitze von Außen ermüdet bspw. der Kämpfer schneller, Bekleidung behindert die Beweglichkeit und erwärmt den Kämpfer zusätzlich.
Die Einwirkung von Temperatur oder Feuchtigkeit auf den Kämpfer bewirkt Leistungsveränderungen, die bei gleichbleibenden äußeren Einflüssen, weniger oder keine Auswirkung auf den Kämpfer gehabt hätten.
Einwirkungen von Außen auf den Kämpfer durch einen Gegner, sind jedoch viel maßgeblicher am Ausgang eines Wettkampfes beteiligt.
Kämpfer lernen während des Trainings auf Bewegungen des Gegners zu achten und entsprechend zu reagieren.
Durch Kampferfahrung entwickelt und schärft ein Kämpfer sein Gespür für kommende Aktionen und Reaktionen seines Gegners bspw. durch sich wiederholende Bewegungsabläufe. Allgemein bezeichnet man diese Fähigkeit als „Instinkt“, „Riecher“, „Gespür“, „Gefühl“. Alle diese Bezeichnungen sind subjektiv und dennoch spricht jeder darüber wenn es der Eine hat und der Andere nicht. Gemeint sind die harten Treffer die meist zum „KO“ - „knock out“ führen. Die Neuheit/ Erfindung verwendet eine Logik die auf Basis physikalischer Leistungen den „Instinkt“, „Riecher“, „Gespür“, „Gefühl“. misst.
Mit Kampferfahrung und „Instinkt“ vermag der Kämpfer sich rechtzeitig auf Situationen einzustellen.
Die Summe des allgemeinen Leistungsvermögens eines Kämpfers beschränkt sich somit nicht nur auf bspw. Reaktionsgeschwindigkeit, Schlaggeschwindigkeit, Schlaghärte, Koordination oder Kraftausdauer, sondern auch auf das Erkennen von gegnerischen Bewegungen und die optimale Reaktion darauf.
Es ist somit auch von entscheidender Bedeutung einen Kampfverlauf durch Verstehen des Gegners gegenüber den ersten Minuten des Kampfes zu verändern und anzupassen.
Zum besseren Verständnis des Zusammenspiels der Gegner und der Auswirkungen auf den Kampfverlauf drei Szenarien. Es reagiert Kämpfer 1 auf Kämpfer 2. Siehe Bild 1
Szenario 1: Kämpfer 2 steht still.
Kämpfer 1 kann also mit seiner Maximalkraft einen Schlag setzten. Dieses Szenario ist vergleichbar mit einem Auto was mit 60 km/h gegen eine feste Wand fährt, das Auto wird dabei zerstört, jedoch überlebt der Fahrer in der Regel. Siehe Bild 1 a)
Szenario 2: Kämpfer 2 bewegt sich weg von Kämpfer 1.
Kämpfer 1 kann zwar einen Schlag setzten, dieser ist jedoch nicht mehr so intensiv und für ein Ko. würde ein Faustschlag mit dieser Geschwindigkeit nicht mehr ausreichend sein. Im Vergleich zum Straßenverkehr würde dies bedeuten, dass ein Auto mit 60 km/h auf ein vorweg fahrendes Auto mit 30 km/h fährt. Die Zerstörungen am Auto fallen in diesem Fall viel geringer aus (falls der Unfall nur auf das Auffahren beschränkt bleibt). Siehe Bild 1 b)
Szenario 3: Kämpfer 2 bewegt sich auf den Kämpfer 1 hinzu.
Kämpfer 1 kann nun einen maximal intensiven Schlag setzten. Die Schlagintensität setzt sich aus der Maximalkraft des Schlages von Kämpfer 1 und der Bewegung von Kämpfer 2 zusammen.
Siehe Bild 1 c)
Im Boxsport kommt es häufig in dieser Situation vor, dass der Gegner Ko. geht. Im Falle eines Autounfalles bedeutet dies übertragen, dass zwei Autos mit jeweils 60 km/h auf einander zu fahren.
Die Zerstörungen beim Unfall sind immens und die Überlebenschancen der Fahrer gering.
Die Treffer aus den Faustschlägen der Beispiele 1-3 des Kämpfer 1, waren in allen 3 Fällen erfolgreich.
Einzig die gleichbleibende Schlaghärte von Kämpfer 1 wirkte unterschiedlich auf den Kämpfer 2 durch die eigene Bewegungsgeschwindigkeit von Kämpfer 2.
Physikalisch kann die Schlagintensität mit der Impulsübertragung beschrieben werden. Sei der Schlag von Kämpfer 1 gegen den Kopf von Kämpfer 2, dann ist für das Ko. von Kämpfer 2 entscheidend, wie sich der Impuls des Kopfes verändert. Ein guter Kämpfer überträgt beim setzten eines Schlages den gesamten Impuls auf den Gegner. Dies bedeutet, dass er zum einem nicht Schiebt und zum anderen, dass die Faustbewegung sofortig mit der gleichen Geschwindigkeit zurückgezogen wird. Physikalisch ergibt sich die Situation des elastischen Stoßes.
Die Änderung des übertragenden Impuls auf den Kopf von Kämpfer 2 ergibt sich unter Impuls- und Energieerhaltung somit wie folgt:
Vor dem Schlag: $I_1_vor = m_1*v_1_vor, I_2_vor = m_2*v_2_vor$
Lösung des elastischen Stoßes nach dem Schlag für den Kopf: $v_2_nach = (m_2*v_2_vor + m_1* (2*v_1_vor - v_2_vor)) / (m_1 + m_2)$
Hierbei ist m_1 die bewegte Masse der Faust von Kämpfer 1 und m_2 die bewegte Masse des Kopfes von Kämpfer 2. v_1_vor und v_2_vor sind die Geschwindigkeiten von Faust bzw. Kopf.
Kurz nach dem Schlag hat die Faust den gleichen Impuls zurück (v_1_nach =-v_1_vor) und der Kopf die Geschwindigkeit v_2_nach. l_* sind die entsprechenden Impulse.
Die Änderung der Geschwindigkeit dV_2 und damit das Kriterium, ob es zum Ko. kommt ist somit: $dV_2 = v_2_nach - v_2_vor = 2 *m_1* (v_1_vor - v_2_vor) / (m_1 + m_2)$
Es ist also die Relativgeschwindigkeit (v_1_vor-v_2_vor) vor dem Schlag entscheidend.
Je größer die Relativgeschwindigkeit, umso härter der Schlag, dies gilt insbesondere in dem Fall wenn der Kopf auf die Faust hinzukommt, es gilt also v_1_vor*v_2_vor < 0.
Nun ist Kampfsport/ bspw. Boxen jedoch nicht so statisch wie beim Crashtest dargestellt.
Die Treffer werden durch komplexe Bewegungsabläufe meist gemindert oder verstärkt.
Bspw. führen Rotationen das Oberkörpers, Meidbewegungen, Schritte nach hinten oder zur Seite zur erfolgreichen Abschwächung der Beschleunigungsenergie des Gegners.
Diese Bewegungen können auch gleichzeitig Auftaktbewegung für eine Aktion darstellen.
Somit kann eine Meidbewegung/Ausweichbewegung oft auch ein Zeichen des kommenden Angriffs darstellen. Dieses aufeinander zukommen des Gegners wird durch Kampferfahrung ständig trainiert.
Erfahrende Kämpfer haben so einen großen Vorteil gegenüber Anfängern, da sehr schnell klar wird, was der Gegner machen wird.
Steht der Kämpfer somit schlecht und kann keine Schlagenergie abbauen, oder noch schlechter, er bewegt sich im Schlag auf den Gegner zu, führt das meist zu schweren bzw. harten Treffern.
Der schlagenden Kämpfer kann zwar seine maximale Schlagkraft nicht erhöhen, er vermag es jedoch durch gute technisch taktische Erfahrung die Einwirkung seines Faustschlages wie beschrieben zu verstärken.
Auch eine schlechte koordinative Beweglichkeit des Gegners, kann zur verstärkten Einwirkung der eigenen Faustschläge dienen.
Für eine objektive Betrachtung des Kampfsport, bspw. das Boxen, reicht die Vermessung der statischen physischen Leistungsfähigkeit von Kämpfern und damit zur Beurteilung nicht aus.
Der Mensch besitzt eine physische Leistungsfähigkeit die bspw. mit veröffentlichten Systemen wie auf der Videoplattform „YouTube“ der Firmen „hykso“ (Kanada), „strike tec“ (USA) zu sehen sind. Veröffentlichungen vom „Fraunhofer Institut (IIS)“, und dem „Institut für angewandte Trainingswissenschaft (IAT)“ (D) sind ebenfalls im Internet zu finden und können in Teilen physische Leistungsfähigkeit messen.
HBO stellt (2012) in Veröffentlichung ein Patent, „PunchForce“, vor. United States Patent, 9,120,014 , Mohn, September 1, 2015
Jedoch veröffentlichen diese Systeme nicht die wie hier in der Patentschrift beschriebene Vorrichtung und Verfahren zur Messung des „Instinktes“ bzw. der Impulsübertragung ohne eine Referenzfläche zu nutzen.
Durch Kampferfahrung und eine vorhandenen zeitlich und physische Koordination, abgestimmt auf die künftigen Bewegung des Gegners, kann die eigene Energie zuzüglich der Bewegungsenergie des Gegners, auf den Gegner selbst übertragen werden. Somit werden Faustsschläge oder Tritte verstärkt und die Einwirkung auf den Gegner erhöht.
Die Neuheit führt die Kampfbewegungen beider Kämpfer für eine Bewertung zusammen.
Die Neuheit misst dafür die einzelnen und durchschnittlichen Leistungen der Kämpfer wie 1 und in 2 und bereitet die Daten auch für Dritte auf.
Die Neuheit misst weiterhin und bspw. die zugeführte Energie auf den Kämpfer 1 und richtet damit seine eigene Energie gegen sich selbst, siehe Bild 1 Abb. c.
Die Neuheit stellt diesen x Wert separiert und bspw. visuell für Dritte dar.
Die Neuheit kann damit für den Nutzer und Zuschauer eine weiteres Angebot/Leistung der Kämpfer für eine Auswertung zur Verfügung stellen.
Man bezeichnete diesen x Wert in der Vergangenheit als Instinkt und Gespür.
Tatsächlich ist diese subjektive x Bezeichnung ein Messwert den man als Impulsübertragung bezeichnen kann und den die Neuheit misst.
Schon vor 3000 Jahren wurde in Ägypten der Sport Boxen durch Menschen praktiziert, um im reglementierten Wettstreit miteinander den Besten zu ermitteln. Damals wurde mit nur einer Schlaghand und die Andere zur Vereidigung eingesetzt gekämpft.
1000 Jahre später findet man Illustrationen von Kämpfern und Kämpfen mit Handschuh und einem Metallhelm.
Die gefundenen Illustrationen in den verschiedenen Zeitepochen zeigen die vielen verschiedenen Arten zu kämpfen. So gab es Kämpfe bei denen nur Schläge zum Kopf des Gegners erlaubt waren und Kämpfe bei denen bis zur Wehrlosigkeit oder sogar bis zum Tod des Gegners gekämpft wurde.
Zeitweise wurde in Mischformen aus Ringen und Faustkampf gekämpft. Bei den Spielen der 23. Olympiade der Frühzeit im Jahre 688 v. Chr. war Boxen zum ersten Mal olympische Disziplin. Etwa um 400 v. Chr. fanden im alten Rom die ersten Kämpfe auf einer mit Stöcken abgegrenzten Fläche statt, die nicht verlassen werden durfte. In den „Jahrhunderten nach Beginn unserer Zeitrechnung wurde es ruhig um den Faustkampf, was nicht zuletzt auch daran lag, dass im Jahre 393 n. Chr. die Veranstaltung der Olympischen Spiele ausgesetzt wurde. Erst im 16. Jahrhundert sind wieder Illustrationen von Faustkämpfen zu finden und im Jahre 1719 gab es den ersten inoffiziellen Box-Weltmeister, den Londoner James Figg, der ursprünglich ein Fechtlehrer gewesen ist. Er erkämpfte sich den Titel „Meister von England“ im Faustkampf mit bloßen Händen. Schon ein Jahr nach diesem Titelgewinn eröffnete er die erste Boxschule in London. Hier trainierten hauptsächlich Offiziere, Studenten und vornehme Herren das sogenannte „Fechten mit den natürlichen Armen“ also noch immer mit bloßen Fäusten. James Figg war auch der erste Boxpromoter, also der erste Organisator, der gegen Bezahlung Boxkämpfe organisierte. Da das Boxen nun wieder an Popularität gewann, ließ auch der erste-spektakuläre Todesfall nicht auf sich warten und so kam es am 30. Mai 1833 zum ersten spektakulären Todesfall bei einem Boxkampf. Der Ire Simon Byrne und der Engländer James Burkle kämpften schon 3 Stunden und 15 Minuten (zu dieser Zeit gab es noch keine begrenzte Rundenanzahl) gegeneinander, als der Ire Byrne, von einem schweren Schlag an der Schläfe getroffen, zusammenbricht und vor seinem einige Tage später eintretenden Tod aus dem Koma nicht mehr aufwacht. Nach diesem tragischen Ende findet in England aber noch ein unfassbarer Boxkampf statt, der schon als der „Kampf des Jahrhunderts angekündigt wurde und dem Versprechen standhielt. Der Kampf zwischen einem US-Amerikaner und einem Briten geriet völlig außer Kontrolle, als der englische Meister in der 37. Runde den Kampf zu verlieren drohte. Das völlig fanatische Publikum stürmte den Ring und verjagte den US-Amerikaner aus dem Ring und dieser musste um sein Leben rennen. Um der Willkür im Boxring zu dieser Zeit Einhalt zu gebieten, veröffentlichten zwei Männer namens John Graham Chambers und John Sholto Douglas 1867 die „Oueensbury Rules“ - eine neue Art von Boxregeln. Diese enthielten erstmals eine Rundendauer von 3 Minuten und eine Pausenzeit von 1 Minute zwischen den Runden und ein Auszählen bis 10. Regeln, die im Profiboxen auch heute noch gültig sind. Die Queensbury Rules schrieben auch das Tragen von Boxhandschuhen vor, jedoch gab es noch keine Begrenzung der Rundenzahl. Diesen Regeln wurde in den USA allerdings erst im Jahre 1889 offizielle Geltung und so boxte man hier weiterhin mit der bloßen Faust. In den USA wurde am 15. Oktober 1858, in Roxbury/im Bundesstaat Massachusetts der erste Star am Boxhimmel geboren. John L. Sullivan, auch der „Strong Boy“ aus Boston genannt. John Sullivan war der letzte große Kämpfer des Boxens mit bloßer Faust. Der bislang als unschlagbar geltende John Sullivan wurde am 7. Oktober 1892 in New Orleans in der Hälfte der 21. Runde ausgezählt. Mit ihm fand der Boxkampf als Bar und Saloon- Kampf sein Ende und die neue Ära des Boxens begann, in der das Boxen zur hohen Kunst der Selbstverteidigung wurde. Der größte Kämpfer dieser Zeit war James Corbett, geboren am 1. September 1866 in San Francisco, genannt auch der „Gentleman Jim“. Er war ein Bankangestellter und machte das Boxen als Sportart salonfähig. Auch bei den alten Völkern Russlands im Altertum war der Faustkampf eine der am weitesten verbreiteten Körperübungen und bildete einen traditionellen volkstümlichen Wettkampf. Schon damals wurde eine Unterteilung der Kämpfer in Altersstufen vorgenommen. Die Faustkämpfe wurden zur Vorbereitung der Verteidigung gegenäußere Feinde genutzt und steigerten die Standhaftigkeit, Tapferkeit, Geschicklichkeit und die Körperkraft im allgemeinen. Besonders die Entwicklung des Faustkampfes in Russland lässt sich anhand von historischen Dokumenten, Volksepen, Sagen und Märchen gut nachvollziehen. So nahm in der Geschichte die Kirche eine ablehnende Haltung gegenüber den Faustkämpfen ein, da sie in diesen, wie auch in allen anderen der Volksbelustigungen, die Überreste heidnischer Sitten erblickte. Die Kirche kämpfte mit allen Mitteln gegen die Faustkämpfe an, was im Mittelalter sogar soweit ging, dass gemäß dem Kirchenkodex Menschen, die an solchen Belustigungen teilnahmen exkommuniziert wurden. Da die Kirche jedoch nicht die Macht besaß, dem Faustkampf Einhalt zu gebieten, entwickelte sich diese Art der Körpererziehung weiter und wurde unter Iwan IV. sogar als Zweikampf der staatlichen Gerichtsbarkeit geführt. Aber auch die Kirche ließ von ihrer Ablehnung gegenüber dem Faustkampf nicht ab und verbot im Jahre 1551 neben den „hellenischen teuflischen Spielen“ auch den Faustkampf. Dieses Verbot setzte sich in Verordnungen der weltlichen Behörden im 17. Jahrhundert fort, die mittels Verbots unter dem Vorwand einer Verletzung der Ruhe und Ordnung ebenfalls versuchten, Faustkämpfe und ihre Veranstaltung einzuschränken. Doch die Faustkämpfe lebten trotz der Hemmung durch Kirche und Behörden fort und so wurde am 4. Januar 1914 der erste öffentliche Boxwettbewerb in Moskau veranstaltet. Fortan ging es unter dem Jubel des Volkes für den Boxsport bergauf und so wurden schon im Jahre 1915 die ersten Wettkampfbedingungen herausgegeben. Hierin wurden 8 Gewichtsklassen festgelegt, das Tragen von Boxhandschuhen war vorgeschrieben und es wurden Runden- und Pausenzeiten bestimmt. Der Entwicklung des Boxens in Russland waren nun keine Fesseln mehr angelegt und so konnten sich sowjetische Boxer schon Ende des Jahres 1925 erstmals an einem internationalen Kampf beteiligen, die in den folgenden Jahrzehnten mehr und weniger erfolgreich verliefen. In der ehemaligen DDR gab es keine Profisportler und so beschränkte sich der Boxsport auf den Amateurbereich. Doch auch in der damaligen Bundesrepublik war der Profibereich des Boxens bis vor einigen Jahren nicht so ausgeprägt wie es heutzutage der Fall ist. Ein junger Brandenburger Boxer wurde zu dem Mann, der aus dem Boxen als Sport einen Kult machte. Henry Maske schaffte es in nur 6 Jahren als Boxprofi dem Boxsport in Deutschland einen anderen Stellenwert zu geben, ihn zu einem Medium für die unterschiedlichste Zuschauerklientel zu machen und bei seinem letzten Kampf in einer ausverkauften Halle die höchsten Einschaltquoten zu erreichen. Der 1964 Geborene begann das Boxen mit 6 Jahren und wurde 1983 erstmals DDR - Meister. Schon zwei Jahre später gewann er die EM in Budapest und machte durch den Weltcupsieg auch international von sich reden. So wurde er in den folgenden Jahren Vize - Weltmeister, Europameister und Weltmeister, jedoch noch bedeutender war der Sieg bei den Olympischen Spielen 1988 in Seoul. Nach Öffnung der Deutschen Grenzen in alle Richtungen steht dem Boxer Maske nun eine weitere Herausforderung offen und so hat Henry Maske am 9. Mai 1990 seinen ersten Kampf als Profiboxer in London, den er noch in der ersten Runde durch einen K.o. Sieg gewinnt. In den nächsten Jahren bestreitet Henry Maske 31 Profikämpfe von denen er 30 Siege nach Hause trägt. Nur eine Niederlage in gut 6 Jahren Profiboxsport und doch kann sich noch heute jeder daran erinnern. Am 23.11.1996 verlor Henry Maske in der Münchener Olympiahalle seinen vermeintlich letzten Kampf gegen Virgil Hill. Am 31. März 2007 und somit 10 Jahre nach seinem verlorenen Kampf gegen Virgil Hill, boxte Maske gegen alle Prognosen und guten Hinweisen von Freunden und Boxsportexperten nochmals gegen Virgil Hill und gewann diesen klar nach Punkten. Noch heute wird Henry Maske von seinen zahlreichen Fans geehrt und gefeiert. Boxen ist bis heute ein Sport der wie leider auch viele weitere Sportarten, von subjektiven Entscheidungen der Menschen abhängig ist. Im Kampfsport und speziell im Boxen leiten Kampfrichter und Punktrichter den Wettkampf und bewerten nach Regeln und Augenmaß den Wettkampf. Anschließend werden die Bewertungen einzelner Kampfrichter zusammengeführt und ein Urteil gesprochen. Über mehrere Jahre wurde zur Unterstützung der Punktrichter bis 2013 Punktmaschinen im Boxen eingesetzt. Die Punktmaschinen lösten jedoch das subjektive Empfinden eines Punktrichters zur Beurteilung eines Kampfes nicht.
Im Fechten ist es seit vielen Jahren üblich, eine elektrische Punktmaschine zu nutzen. Die elektrische Trefferanzeige wurde 1936 beim Wettkampf mit Degen, mit Florett 1957 und mit Säbel 1988 eingeführt. Die Punktmaschinen im Fechten werden mit Druckmessungen und dem Öffnen und Schließen von elektrischem Schaltkreisen objektiv verwendet.
Derzeit entwickelt die Firma Hykso aus Kanada und die Firma Strike Tec aus Amerika einen Punch Tracker um Schläge zu messen.
Die technische Beschreibung des Fraunhofer Institutes „IIS“ beschränkt sich auf ein miniaturisiertes, drahtloses und induktiv aufladbares Sensormodul, welches im Boxhandschuh integriert ist. Die Messung der Faustbeschleunigung und Schlaggeschwindigkeit in Echtzeit wird beschrieben.
Die Schlaglänge ist entscheidend für die Bewertung von Schlägen und Tritten im Kampfsport. Die Messung und Ermittlung der Bewegungslänge ohne Referenzfläche wird nicht nur für die Berechnung von Distanzen im Kampfsport benötigt. Die jeweilige Länge der Bewegung ist prinzipiell ein Messwert, die für die Geschwindigkeitsmessung erforderlich ist.
Beschreibung
Die in der Patentschrift beschriebene Neuheit ermöglicht im Kampfsport, bspw. im Boxen eine ähnlich objektive Lösung der Punktvergabe wie die im Fechten.
Die Neuheit hilft im Training und Wettkampf Fähigkeiten zu messen wie die Schlaglänge, die Koordination von Bewegungsabläufen, Schlaggeschwindigkeit, Reaktionsgeschwindigkeit, Schlaghärte. Ganz besonders misst die Neuheit den „Instinkt“ eines Kämpfers wie den Impulsübertragungswert.
Die Neuheit misst weiterhin die Anzahl der Schläge und deren Qualität einzeln oder in Summe elektronisch.
Heutige Anzeigen in den Rundenpausen bei Fernsehübertragungen, müssen sich mit der Anzahl von Schlägen und einer Prozentanzeige von Treffern, die manuell ermittelt wurden, pro Wettkampfrunde begnügen. Jedoch sind diese objektiv klingenden Daten subjektiv in der Bewertung von Qualität des Schlages, sowie die Einwirkung auf den Gegner.
Derzeit von Unternehmen wie „hykso“ und „strike tec“ entwickelte Systeme geben Auskunft über die Schlaggeschwindigkeit, Anzahl der Schläge und einen Messwert der die Summe und Leistung des Schlages als Einzel- und aufsummierte Wert darstellt.
Die Qualität eines Faustschlages im Boxen resultiert bspw. aus der Reaktionszeit zur Erkennung einer Treffermöglichkeit, die Beschleunigung der Faust, die wiederum von koordinativen Fähigkeiten des Boxers abhängig ist, die benötigte Schlaglänge zum Erreichen des Zieles, die Stabilisierung während des Treffers und somit das Ableiten der Energie in den Boden, bzw. in die Rotation hinein.
Die Neuheit misst die Beschleunigung und ermittelt daraus die Schlaglänge ohne Referenzfläche. Dazu gehört auch der Einsatz eines Gyroskops, dass bei zu Hilfenahme im Hardwareaufbau die Referenzfläche ersetzt. Die Neuheit kommt ohne diese Hilfe aus und spart dabei Energie. Siehe unter Zeichnungen Bild 2 Abb. c.
Folgend werden die Möglichkeiten zur Messung von Entfernung von Bild 2 beschrieben.
Bild 2. Abbildung a) Die Entfernung eines Objektes zu einer Referenzfläche kann ermittelt werden, indem ein externer Beobachter ein Vergleichsmaß anlegt. Dies kann im einfachsten Fall ein Metermaß sein.
Bild 2. Abbildung b) Ein Objekt kann seine Entfernung zu einer Referenzfläche ermitteln, indem es aktiv ein Signal aussendet, welches von der Referenzfläche reflektiert wird. Das Objekt kann darüber hinaus auch das reflektierte Signal erkennen. Aus der Laufzeit des Signals zwischen Objekt und Referenzfläche wird die Entfernung bestimmt. Technische Umsetzungen dieses Verfahrens gibt in Form von Ultraschallsensoren oder Lasersensoren, die Ultraschallimpulse bzw. Lichtimpulse aussenden. Weitere technische Umsetzungen dieses Verfahrens gibt es im Falle des Sonars bei z.B. Ubooten, hier wird ein Schallimpuls ausgesendet.
Bild 2. Abbildung c) Ein Objekt kann eine zurückgelegte Strecke ermitteln, indem es mit Hilfe von Sensoren seine Beschleunigung ermittelt. Voraussetzung dazu ist die Kenntnis der Orientierung des Objektes zur Außenwelt. Diese Information kann über weitere Sensoren ermittelt werden. Dies können Gyroskope sein, welche die Änderung der Rotation zu einer Ausgangsposition ermitteln. Andere Sensoren sind z.B. Magnetfeldsensoren, welche das lokale Magnetfeld in den drei Raumrichtungen ermittelt. Sofern sich das lokale Magnetfeld nicht ändert kann auch mit solchen Sensoren die Orientierung ermittelt werden.
Bild 2. Abbildung d) Ein Objekt kann eine zurückgelegte Strecke auch ermitteln, wenn nur ein Beschleunigungssensor verwendet wird. Dies wird laut dieser Patentschrift damit erreicht, indem die gemessenen Beschleunigungsdaten in Bezug zu erwarteten Bewegung gesetzt wird. Werden die Bewegungsdaten in einzelne Abschnitte unterteilt, je nach auffälligen Datenmustern, kann Abschnittsweise die Bewegung ermittelt werden. Alle Abschnitte zusammen ergeben die gesamte Bewegung.
Die Neuheit misst mit mindestens einen Sensor, vorteilhafterweise jedoch jeweils mindestens zwei angebrachten Sensoren synchron an einem Kämpfer, um die tatsächliche Leistung des Kämpfers und damit ohne den Impulsübertragungswert eines Gegners separiert zu messen.
Die Neuheit kann mit weiteren Sensoren Bewegungen an den Beinen oder Rumpf kombiniert oder separiert messen, um komplexerer Auswertungen zum Kampfgeschehen und damit der Vermessung der Impulsübertragung bzw. des „Instinktes“ beizutragen.
Die Neuheit misst mindestens jeweils zwei angebrachten Sensoren synchron am Körper eines jeden Kämpfers, um den Impulsübertragungswert eines Objektes wie Sandsack oder ein Gegners separiert über eine definierte Zeit zu messen.
Die Neuheit misst für die Auswertung von Bewegungsabläufen Bilder bzw. Bilderserien wie auch aus Kameraaufnahmen, die hilfsweise zur allgemeinen Datenerfassung in die Bewegungsdaten einzufügen sind.
Die Neuheit beschreibt somit ein System, dass die Daten in Echtzeit visuell für Nutzer und Dritte auf bildwiedergebene mobile und stationäre Systeme, wie bspw. Smartphone oder TV, sendet.
Die Sensoren messen die positiven und negativen Beschleunigungen im Schlag.
Nach Ablauf der Reaktionszeit beginnt der Schlag der Faust hin zum Ziel. Mit der Berührung des gegnerischen Körpers wird der Schlag gebremst.
Je nach Bewegung des Gegners, hin oder weg, trifft der Aufprall der Faust stärker oder abgeschwächt auf das Ziel.
Um die Energie bzw. den Impuls abzubauen, kommt es zu Verformungen an der Trefferfläche sowie zu Bewegungen beim getroffenen Objekt oder Menschen.
Steht der schlagende Boxer stabil, wird die durch Ihn aufgebrachte Energie schon während des Aufpralls und damit im günstigen Fall nach unten über den Boden abgeführt. Somit wird die Schlaghärte des Boxers erhöht.
Steht der getroffene Gegner bspw. stabil und kommt eventuell durch eine zeitgleich gewollte Eigenaktion noch dem schlagenden Boxer entgegen, summiert sich die Schlaghärte/ Einwirkung und damit der Impulsübertragungswert.
Die Punkt- und Kampfrichter nehmen die subjektiv verstandenen negativen Beschleunigungen als Treffer visuell war, können aber nur durch Reaktion des getroffenen Kämpfers Rückschlüsse auf die Härte des Schlages feststellen.
Reaktionen die Bewegungen des getroffenen Kämpfers auslösen, können so auch zu Fehlinterpretationen führen und damit zu Fehlentscheidungen durch falsche Punktvergabe der Punktrichter.
Eine Einschätzung wie viel tatsächlich der Getroffene „eingesteckt“ hat, ist seit Einführung der Bewertungskomponente Mensch, subjektiv.
Anzeichen von Treffern beim Boxen bzw. Kampfsportler, sind individuell unterschiedlich. Jeder Boxer bzw. Kämpfer empfindet einen Schmerz, bspw. bei Körpertreffern anders. Die Reaktionsschwelle ist nicht ausschließlich durch die Schlaghärte entscheidend. Präzision des Treffers auf einen bestimmten Punkt, Ausprägung der vorhandenen physischen Absorbtionsmasse oder auch nur die Einstellung zum Kampf entscheidet über sichtbare Reaktionen des Kämpfers für die Punktrichter.
Ein einzelner harter Treffer bestimmt im Boxen meist den gesamten Wettkampf. Eine Vielzahl von harten Schlägen führt zu Verletzungen und Folgeschäden.
Noch gibt es keine allgemeine Formal für das „nehmen“ von Schlägen und welche Anzahl schädlich scheint.
Die Neuheit kann zum Schutze des Kämpfers wichtige Erkenntnisse und nicht nur aus Wettkämpfen liefern.
Es scheint wichtig, die Summe der „genommen“ Schläge, einschließlich des Trainings zu erkennen, um bessere Voraussetzungen zum Schutze des Kämpfers und deren Schlussfolgerungen im Regelwerk des Boxen anzupassen.
Die Neuheit der Schlaglängenmessung ohne Referenzfläche, sowie des ganz besonders vorteilhaften Impulsübertragungswert leistet jedoch nicht nur für den Kampfsport neue Erkenntnise.
Alle bisherige Verfahren zur Längenbestimmung bzw. Entfernungsmessung beruhen auf außerhalb des zu messenden Objekts vorhandene Objekte. Hier sei als bekanntes Beispiel das Automobil genannt. Dies ermittelt seine gefahrene Entfernung (Kilometerzähler) über die Bewegung des Reifen auf der Straße. Hier wird zur Entfernungsmessung des zu messenden Objekts (Auto) ein außerhalb liegendes Objekt (Straße) benötigt. Eine andere Möglichkeit der Entfernungsmessung beim Automobil ist die Streckenaufzeichnung durch satellitengestützte Positionsbestimmung. Hierbei sind die außerhalb notwendigen Objekte die Satelliten.
Um ein sich bewegendes Objekt mit einer Logik zur Messung seiner Bewegung auszustatten gibt es bereits bekannte Konzepte der Sensorik.
Hier sei bspw. die Entfernungsmessung mittels Ultraschall oder Laser genannt. Diese Sensorik sendet ein Signal aus (Schall bzw. Laserimpuls), welches an einer festen Referenzfläche reflektiert wird. Aus der Laufzeit des Signals zur Referenzfläche und zurück wird die Länge bestimmt. Dies zeigt, dass auch diese Konzepte für die Messung ein außerhalb liegendes Objekt (Referenzfläche) benötigen.
Bei diesen Konzepten ergeben sich darüber hinaus zwei technische Herausforderungen. Zum Einem muss der Sensor auf die Referenzfläche gerichtet sein. Dies ist insbesondere bei einer nicht gleichförmigen Bewegung (z.B. der Armbewegung beim Laufen) nur schwer zu realisieren. Zum Anderem muss eine geeignete Referenzfläche an einer bekannten Position vorhanden sein. Im Falle der menschlichen Bewegung beim Laufen könnte dies der Erdboden sein, dieser ist jedoch nicht immer so beschaffen, dass der Schallimpuls (z.B. Waldboden) bzw. der Laserimpuls (nasser Boden, wodurch die Reflektion nicht zurück zum Sensor gerichtet ist) reflektiert werden kann. Außerdem erlaubt der Erdboden nur eine Messung der Höhe, nicht jedoch die Messung der gelaufenen Strecke.
Die Verwendung eines Beschleunigungssensors zur Bestimmung von Längen-Entfernungs- bzw. Ortspositionen ist daher vorteilhaft, da die Messung nur auf allgegenwärtigen physikalischen Gesetzmäßigkeiten, der Massenträgheit, beruht.
Die Erfindung umfasst zum Einen eine mobile Einheit bestehend aus mindestens einem Beschleunigungssensor, einer Recheneinheit und einer Energieeinheit. Die mobile Einheit kann darüber hinaus mit weiteren Komponenten, wie z.B. einer Funkeinheit zur Datenübertragung (bspw. Bluetooth), einer Funkeinheit zur Datenerfassung (bspw. NFC) oder weiteren Ein- und Ausgabegeräten, kombiniert werden. Ferner kann auch eine Kombination mit anderen Entfernungsverfahren, wie z.B. satellitengestützte Positionsbestimmung (bspw. GPS) oder Entfernungssensoren, bspw. beruhend auf der Emission von Schall- oder Laserimpulsen, vorgenommen werden.
Zum Anderen umfasst die Erfindung Verfahren bzw. Logiken, um aus den Rohdaten eines Beschleunigungssensor dreidimensionale Entfernungsdaten zu generieren. Diese Logiken werden im Folgenden erläutert.
Daten des Sensors:
Die Daten eines Beschleunigungssensors liegen als dreidimensionaler Vektor, im Folgenden $\vec{A_{S}}$
genannt, vor. Diese Daten werden in einem Zeitintervallt_speriodisch generiert. Bei aktuellen Beschleunigungssensoren istt_sin der Größenordnung von 1ms.
Es ist zu beachten, dass die Daten $\vec{A_{S}}$
im Ortssystem des Sensors vorliegen, die zu ermittelnden Größen jedoch im Ortssystem, in dem sich auch das Objekt befindet, zu ermitteln sind.
Zusätzlich hat die Gravitation eine Auswirkung auf den Sensor, so dass eine Beschleunigung $\vec{A}'_{G}$
auch in Ruhe gemessen wird. Der gemessene Wert des Beschleunigungssensors ergibt sich daher wie folgt: $\vec{A_{S}} = M_{E \to S} \vec{A}'_{G} + \vec{A_{B}}$
Hierbei istM_E→Sdie Matrix, welche die Rotation des Sensors zum Erdboden beschreibt und $\vec{A_{B}}$
ist der Beschleunigung, welche aufgrund der Bewegung vorliegt.
Ziel ist es also $\vec{A_{B}}$
unabhängig von $\vec{A}'_{G}$
zu ermitteln. Jedoch ist die MatrixM_E→Sim allgemeinen unbekannt.
Ermittlung vonM_E→S:
Prinzipiell gibt es zwei Methoden, umM_E→Szu bestimmen. Zum Einem kann ein Gyroskop verwendet werden. Zum Anderen können die gemessenen Beschleunigungsdaten im Vergleich zu den zu erwartenden Beschleunigungsdaten der Bewegung gesetzt werden. Dazu werden bekannte Bewegungsmuster mit den aktuellen Beschleunigungsdaten verglichen.
Die Verwendung eines Gyroskops ermöglicht eine einfache Berechnung vonM_E→S. Heutige Gyroskope auf Basis von integrierten Schaltungen geben die Rotation im Vergleich zur Ausgangsposition wieder. Dem Fachmann ist bekannt, wie eine Rotation in die Form einer Rotationsmatrix überführt werden kann. Heutige Gyroskope auf Basis von integrierten Schaltungen haben jedoch den Nachteil, dass sie viel Strom verbrauchen und die erforderliche Genauigkeit nicht erreichen.
Die Ermittlung vonM_E→Sanhand von bekannten Bewegungsmustern geht davon aus, dass sich eine Bewegung wiederholt. Dabei muss die Bewegung nicht exakt gleich sein, jedoch der prinzipielle Bewegungsablauf muss bekannt sein. Ein Beispiel hierfür die Bewegung des Fußes beim Gehen. Der Ablauf stellt sich wie folgt dar, zunächst befindet sich der Fuß am Boden, danach wird dieser in einer rollenden Bewegung vom Boden abgehoben, um danach in einer Vorwärtsbewegung eine Schrittlänge nach vorn bewegt zu werden. Gleichzeitig dreht sich der Fuß, damit dieser beim Wiederabsetzten abgerollt werden kann. Die einzelnen Phasen sind beim Gehen immer vorhanden, jedoch können die zeitlichen Längen der einzelnen Phasen variieren und die dabei auftauchenden Längen-, Höhen- und Drehbewegungen können unterschiedlich ausfallen.
Sind diese einzelnen Phasen der Bewegung bekannt, kann anhand von markanten bzw. typischen Änderungen in dem zeitlichen Verlauf der Beschleunigungsdaten $\vec{A_{S}}$
die aktuelle Bewegungsphase ermittelt werden. Für das Beispiel des Gehens bedeutet dies, dass wenn der Fuß am Boden ist, ist keine zusätzliche Beschleunigung neben der Erdbeschleunigung vorhanden und die Beschleunigungsdaten bleiben von Zeitschritt zu Zeitschritt gleich. Anhand von derlei gearteten logischen Zusammenhängen die bei der Bewegung auftreten kann die Bewegungsphase erkannt werden.
Vorteilhafterweise kann auch die Kombination mit anderen Sensoren verwendet werden. Hier sei bspw. die Sensorik zur Messung der Kraftverteilung an der Fußsohle der Firma NWTN Berlin genannt. Diese erkennt die Belastungen am Fuß und die Verteilung der Kräfte. Dabei ergeben sich in jeder Bewegungsphase typische Verteilungen der Kräfte. Wenn der Fuß in Ruhe ist, wird die Belastung auf drei Punkte (vordere Fußballen und Ferse) im Fuß verteilt.
Da auch bekannt ist, wie die Gravitation in jeder Bewegungsphase im Ortssystem des Sensor gerichtet ist ergibt sich aus der Kenntnis der BewegungsphaseM_E→S.
Berechnung des Ortes und der Geschwindigkeit:
Wenn die Rotation des Sensor zur Erde durch die RotationsmatrixM_E→Sbekannt ist, ergibt sich die Beschleunigung, welche sich aufgrund der Bewegung ergibt wie folgt: $\vec{A_{B}} = \vec{A_{S}} - M_{E \to S} \vec{A}'_{G}$
(im Ortssystem des Sensors) bzw.: $\vec{A}'_{B} = M_{S \to E} \vec{A_{B}} = M_{S \to E} \vec{A_{S}} - \vec{A}'_{G}$
(im Ortssystem der Erde)
Hierbei istM_S→Edie inverse Rotationsmatrix zurM_E→S.
Die Geschwindigkeit und der Ort ergeben sich aus der zeitlichen Integration der Werte $\vec{A}'_{B}$
mit dem Velocity Verlet Algorithmus. Vorteilhaft ist die Verwendung folgender Variante: $\vec{P}'_{B} (t) = \vec{P}'_{B} (t - t_{S}) + \vec{V}'_{B} (t - t_{S}) * t_{S} + \frac{1}{2} * \vec{A}'_{B} (t) * t_{S}^{2}$
$\vec{V}'_{B} (t) = \vec{V}'_{B} (t - t_{S}) + \frac{1}{2} (\vec{A}'_{B} (t - t_{S}) + \vec{A}'_{B} (t)) * t_{S}$
Der aktuelle Ort $\vec{P}'_{B} (t)$
ergibt sich aus den Ort $\vec{P}'_{B} (t - t_{S})$
welcher im vorherigen Zeitschritt sich ergeben hat, der Geschwindigkeit $\vec{V}'_{B} (t - t_{S})$
welche im vorherigen Zeitschritt sich ergeben hat und der aktuellen Beschleunigung $\vec{A}'_{B} (t) .$
Die aktuelle Geschwindigkeit $\vec{V}'_{B} (t)$
ergibt sich aus $\vec{V}'_{B} (t - t_{S}),$
der Beschleunigung $\vec{A}'_{B} (t - t_{S}),$
welche im vorherigen Zeitschritt sich ergeben hat und $\vec{A}'_{B} (t) .$
Die Anfangswerte $\vec{A}'_{B} (0),$
$\vec{V}'_{B} (0),$
$\vec{P}'_{B} (0),$
werden auf Null gesetzt.
Optimierung der Ergebnisse:
Aufgrund von Ungenauigkeiten heutiger Beschleunigungssensoren können die berechneten Ortsdaten weit von der wirklichen Bewegung abweichen. Die Abweichung der Bewegung kann reduziert werden, wenn die prinzipielle Bewegung bekannt ist. Wird in der Bewegung eine bekannte Bewegungsform erkannt, werden die Daten $\vec{A}'_{B} (t),$
$\vec{V}'_{B} (t),$
$\vec{P}'_{B} (t)$
auf die zu erwartenden Werte gesetzt, sodass im nächsten Zeitschritt wieder genau Ausgangsbedingungen vorliegen. Für das Beispiel des Gehens bedeutet dies, dass wenn der Fuß am Boden ist, hat der Fuß eine Geschwindigkeit und eine Beschleunigung von Null, des weiteren bleibt der Ort erhalten.
Die Neuheit vermisst Bewegungen von Längen im Alltag, ob bspw. im Schlaf, im Arbeitsleben, Freizeit oder Sport. Der Schlaf wird seit wenigen Jahren mit Wearable's wie Armbänder, Uhren usw. getrackt. Daraus behaupten die Macher Schlafqualität ermitteln zu können.
Im Arbeitsleben werden durch Bewegung und anhand von Logiken und Algorithmen Schritte gezählt.
Meist werden mit den Wearable's/ Armbänder oder Smartphone nur sich ähnlich wiederholenden Bewegungen gezählt. Somit werden tatsächlich keine Schritte gezählt. Erst im Abgleich mit einem GPS und Gyroskop werden Schritte durch die zurückgelegte Längen und Entfernungen logisch bestätigt bzw. messbar. Tatsächlich lassen sich oft schnelle nicht von langsamen Bewegungen unterscheiden, da die Bewegungslänge und die zeitlich Auflösung nicht gemessen werden.
Wearable's in den Schuhen verbaut wie bei Adidas „miCoach“, „speed cell“ messen die Schritte dort wo diese entstehen.
Eine Messung der Schrittlänge wie in der Neuheit beschrieben existiert nicht.
Der Mensch hat durch physische und psychische Vorgaben wie bspw. Größe, Körperbau oder auch koordinative Fähigkeiten und Motivationen, eine individuelle Leistungsfähigkeit. Die Bewegungsmuster gleichen sich in wiederholende Länge und Geschwindigkeit/ zeitliche Auflösung. Erkrankungen, wie bspw. am Binde- und Stützsystem, führen zu ganz speziellen Bewegungsmustern in der Bewegung einer Bewegungsfolge.
Das macht den Menschen individuell einzigartig in seiner Leistungsfähigkeit und Ausübung der Handlung. Um diese Leistungsfähigkeit und Ausübung der Handlung zu messen, ist die hier beschriebene Neuheit notwendig.
Die Neuheit kann mit weiteren Lösungen wie bspw. mit einem Timer im Alltag bspw. im Kampfsport ausgestattet werden. Dieser befindet sich beispielsweise beim Boxen in Höhe des Handgelenks und somit entgegengesetzt zur Trefferfläche eines Boxhandschuhs. Der Timer kann als Ton- Licht oder vorteilhafterweise als Vibrationsalarmgeber Anwendung finden. Der Timer kann vorteilhafterweise die Runden und Pausenzeiten markieren. Aber auch das gesamte Training abbilden und Sprints oder spezielle Schläge, Kombinationen, Angriff oder Verteidigung einläuten oder beenden.
Der Timer kann weiterhin vorteilhafterweise den Beginn von Zeitmessungen einläuten und oder für Dritte anzeigen und somit Messungen für Reaktionszeiten in bspw. unterschiedliche Schlägen wie der Führungs- oder Schlaghand/ Kombinationen vorgeben. Hierfür startet der Vibrationsalarmgeber indem er die jeweilige Hand mit einem Signal ansteuert.
Voraussetzung dafür ist, dass mindestens eine Neuheit jeweils an den oberen Extremitäten befestigt ist. Vorteilhafterweise können weitere synchron messende Systeme, wie in der Neuheit beschrieben, am Körper befestigt sein. Somit ist es möglich koordinativ- anspruchsvolle Bewegungsabläufe, wie die Beinarbeit oder Rotationen des Oberkörpers während der Bewegungen und diese nicht nur im Boxsport zu messen.
Die Neuheit findet Fehler in zeitlich notwendigen harmonischen Bewegungsabläufen, wie bspw. einen Schlag zu führen oder auf einen Schlag richtig zu reagieren.
Der Timer kann vorteilhafterweise zum Vibrationsalarmgeber noch einen, oder mehrere Signalgeber als Ton- oder Lichtsignal für ein Signal nutzen.
Somit kann der Timer, unterschiedlichste Signale für die Gestaltung des Trainings nutzen.
Der Trainier kann mit Hilfe der Timer individuelle Anforderungen im Trainingsbetrieb mit mehreren Sportlern geben, ohne lauthals durch die Trainingsstätte sich bemerkbar machen zu müssen, oder sich durch Ort und Zeit zerreißen zu müssen.
Beim Faustschlag im Kampfsport ist die negative Beschleunigung/ Treffer, weit höher als die Beschleunigung zur Überbrückung der Entfernung von A nach B hin zum Gegner.
Im Sport und speziell im Kampfsport benötigt man hohe Beschleunigungswerte um den Gegner zu überraschen, bzw. einfach nur schneller zu sein als die Abwehr und deren Wahl der Mittel.
Im Sport werden Techniken, wie bspw. die Faustschläge im Boxen über Jahre oder sogar Jahrzehnte geübt, um die anspruchsvollen Bewegungsabläufe in kürzester Zeit im Kampf durchführen zu können.
Ein Faustschlag besteht aus unterschiedlich separierte Bewegungen.
Zu nennen wäre das Strecken des Armes, das führen der Schulter nach vorne, die Rotation der Hüfte, die Verlagerung des Körpers nach vorn, die Streckung und Eindrehung des Fußgelenks ebenfalls über das Hüftgelenk.
Aus diesen Bewegungen entsteht eine Bewegungslänge von A nach B der Faust, die im Optimalzustand kurz vor der absoluten Streckphase das Ziel trifft/ aufschlägt.
Die Neuheit misst die Bewegungslänge ohne Referenzfläche sowie den Impulsübertragungswert.
Ist die Bewegung nicht optimal erfolgt, also in Zeit und Länge, hat der Schlag nicht den Wert der optimal erreichbar wäre.
Beispielsweise versucht der Sportler im Boxsport durch „in den Mann gehen“, die Strecke zu verkürzen um die Schlagkraft des Gegners zu verringern und damit Schlaghärte zu reduzieren.
Die Neuheit misst die in Zeit und Länge ablaufende Situation beider Sportler/ Kämpfer und kann diese direkt in Echtzeit in die Aufnahmen/ Fernsehen/ Video einblenden.
Der Armstrecker eines Boxers ermüdet ebenso wie der gesamte Organismus während des Boxens. Diese einzelnen Änderungen in positiver wie negativer Beschleunigung, sowie auch die Reaktionszeiten über die Zeit von Training oder Wettkampf, misst die Neuheit.
Heute noch werden in Liveübertragungen die Anzahl der Schläge und die Treffer manuell gezählt. In den Ringpausen werden Statistiken dem Zuschauer visuell dargestellt, die eine Objektivität zeigen sollen.
Die Neuheit misst das Leistungspotential das im Training erreicht wurde, das Potential das im Wettkampf live/ Echtzeit gezeigt, den „Instinkt“ als Impulsübertragungswert und kann durch Auswertung auch des Leistungsabfalls während des Trainings oder Wettkampf, Rückschlüsse über vorhandene Reserven ermitteln und eine Prognose über den Kampfverlauf erstellen.
Die Neuheit wird somit wie in Onlinespielen dargestellt, einerseits berechenbarer, andererseits jedoch spannender, da weit mehr objektive Informationen zu vermutlichen Beurteilung eines Sportlers- Kämpfers zur Verfügung stehen.
Vorteilhafterweise kann die Neuheit als wiederholende und standardisierte Bauform zur Erfüllung seiner Aufgaben hergestellt werden. Eine Halterung zum einsetzen/ befestigen in Boxhandschuhen, Boxbandagen oder Sportprodukte wie bspw. Schuh, Tennisschläger, Säbel, Golfschläger, Utensilien für den Pferderennsport, Fußball, Eishockeyschläger, als therapeutisches Mittel in Bandagen, Orthesen, usw. lässt sich in solche Lösungen leicht implementieren.
Durch die geringe Baugröße ist eine einfache Handhabe zur Ladung der Neuheit notwendig. Die Neuheit nutzt vorteilhafterweise hierzu eine mobile einsetzbare Bauform für unterschiedliche Einsatzmöglichkeiten. Kann jedoch auch mittels Hautkleber, Klebebänder, Binden, Klettverschluss oder Bandagen wie im Kampfsport an das Handgelenk oder Handschuh, Fuß, Oberkörper befestigt werden.
Vorteilhafterweise lässt sich die Neuheit drahtlos laden.
Die Auswerteeinheit stellt für mindestens einen Nutzer die Daten zur Verfügung. Vorteilhafterweise ist jedoch ein weltweiter Vergleich aller Nutzer.
Eine stationäre Variante die die Meßergebnisse Vorort anzeigt, ist Bestandteil der Neuheit. Vorteilhafterweise ist die Neuheit jedoch Mobil.
Die Neuheit verfügt über unterschiedliche Beschleunigungssensoren die der jeweiligen Anwendung zur Verfügung stehen.
So kann über die Auswahl der vorhandenen Hardware, die notwendigen unterschiedlichen Meßbereiche bedient werden.
Als Meßbereich wird der maximale Meßwertbereich und die Auflösung der Messwerte bezeichnet. Im Boxsport bspw. wird zur Ermittlung der Schlaglänge hochaufgelöste Beschleunigungsdaten benötigt. Beim Auftreffen beim Schlag wird ein maximaler Meßwertbereich benötigt, um die hohen Beschleunigungswerte zu erfassen.
Die Neuheit kann aufgrund Ihrer unterschiedlichsten Lage am Körper auch mit einem Pulsmesser ausgestattet sein. Vorhandene Wearable, die über entsprechende Beschleunigungssensoren verfügen, können mit der Neuheit nachgerüstet werden, indem entsprechende Software in die Vorrichtung/ Wearable implementiert wird.
Für Blinde kann die Neuheit als Navigation und Ermittlung von Entfernung zu Objekten und Interaktionen dienen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 9120014 [0043]

Claims

Mobile Messung der Impulsübertragung, Messung der Länge einer Bewegung eines Objektes ohne Referenzfläche, die Bewegung kann menschlichen, tierischen oder maschinellen Ursprungs sein unter Verwendung mindestens eines Beschleunigungssensors. Dabei ist die gemessene Bewegung eine zeitliche Liste der Positionen, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen des Objektes im Ortssystem, in dem sich das Objekt befindet.
Die Messung der Impulsübertragung und der Länge einer Bewegung ohne Referenzfläche aus Anspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Beschleunigungssensor, eine Recheneinheit, mindestens ein Alarmgeber, eine Energieeinheit, eine Datenspeichereinheit, eine Bildausgabeeinheit, eine Timereinheit und eine Funkeinheit verwendet wird.
Die mobile Messung der Bewegung nach Anspruch 1 und 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass diese an beliebigen Körperteilen bzw. sich bewegenden Objekten von menschlichen, tierischen oder maschinellen Körpern befestigt werden kann. Dabei ist vorteilhaft, dass die mobile Messung der Bewegung auch in Kleidungsstücken wie bspw., Socke, Strumpf, Stirnband, Hut, Schuh, Handschuh, getragene Schmuck- und Wertgegenstände wie Ringe, Armbänder und Uhren, Uhren wie von Rolex, Tagheuer oder Swatch, Smartbänder wie von Fitbit oder Jawbone, Smartuhren wie von Apple oder LG, oder auch Produkte für Sporttherapeutische und medizinische Zwecke wie Bandagen, Binden, Pflaster, Flachband, Tape sowie an Sportgegenständen bzw. Hilfsmittel für den Sport wie bspw. Boxhandschuhe oder Bandagen, Ruder, Golf- oder Tennisschläger, Stöcker für Eishockey, Hockey, Skistock, Speer, Staffelstab usw. integriert werden kann.
Die mobile Messung einer Bewegung nach einem der vorherigen Ansprüche ist dadurch gekennzeichnet, dass die aktuelle Position und die aktuelle Geschwindigkeit und ganz besondere vorteilhaft die zurückgelegte Länge der Bewegung des Objektes und der Impulsübertragungswert, an dem die Einheit befestigt ist, ermittelt werden kann.
Die mobile Messung der Bewegung nach einen der vorhergehenden Ansprüchen ist dadurch gekennzeichnet, dass die aktuelle Phase einer sich wiederholenden Bewegung erkannt wird. Hierbei bedeutet wiederholend, dass die Reihenfolge der Phasen einer Bewegung gleich sind und die Bewegung ähnlich erfolgt, die exakte Bewegung hinsichtlich Ort und Zeit ist nicht zwingend notwendig.
Die mobile Messung der Bewegung nach einen der vorhergehenden Ansprüchen ist dadurch gekennzeichnet, dass die aktuelle Position innerhalb der Bewegungsphase erkannt wird.
Die mobile Messung der Bewegung einen der vorhergehenden Ansprüchen ist dadurch gekennzeichnet, dass ungenaue Meßergebnisse aufgrund von unzureichender Genauigkeit von heutigen Beschleunigungssensoren mit der Kenntnis der aktuellen Bewegungsphase optimiert werden können.
Die mobile Messung der Bewegung nach einem der vorherigen Ansprüche ist dadurch gekennzeichnet, dass eine kontinuierliche Messung des Ortes und der Geschwindigkeit eines Objektes möglich ist.
Die mobile Messung der Bewegung nach einem der vorherigen Ansprüche ist dadurch gekennzeichnet, dass weitere abgeleitete Messgrößen aus der Bewegungsfolge ermittelt werden können. a. Bei einer sich wiederholenden Bewegung kann die Anzahl der Bewegungsfolgen ermittelt werden. Als Beispiel sei das Zählen von Schlägen, Schritten, Tritten, das Zählen von Umdrehungen (z.B. der Fahrradkurbel) genannt. b. Eine Bewegungsfolge kann mit einer idealen Bewegung verglichen werden. Als Beispiel sei die Erkennung von Bewegungseinschränkungen von Reha-Patienten anhand von Bewegungen an Fitnessgeräten genannt.
Die mobile Messung der Bewegung nach einem der vorherigen Ansprüche ist dadurch gekennzeichnet, dass weitere abgeleitete physikalische Messgrößen ermittelt werden können. a. Unter Kenntnis der Masse des sich bewegenden Objekts können bspw. folgende physikalische Messgrößen ermittelt werden: Kraft (Masse*Beschleunigung) und Impuls (Masse*Geschwindigkeit), bzw. Leistung (Kraft*Geschwindigkeit) und potentielle Energie (Gravitation*Masse*Ort). b. Unter Kenntnis der Leistungsaufnahme des sich bewegenden Objekts können bspw. folgende physikalische Messgrößen ermittelt werden: umgesetzte Energie (Anzahl der sich wiederholenden Bewegungen*Leistungsaufnahme (Beispiel Fahrradfahren) oder Ort*Leistungsaufnahme (Zug eines Gummibandes))
Die mobile Messung der Bewegung nach einem der vorherigen Ansprüche ist dadurch gekennzeichnet, dass weitere abgeleitete physikalische Messgrößen auch in anderen Abhängigkeiten, außer der zeitlichen Abhängigkeit, bestimmt werden können. Bspw. kann die Kraft als Funktion der Geschwindigkeit ermittelt werden (Messung der Bremskraft eines Automobils als Funktion der Geschwindigkeit).
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den Impulsübertragungswert misst.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Länge einer Bewegung ohne Referenzfläche misst.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den Impulsübertragungswert aus mindestens jeweils einen angebrachten Sensoren synchron an einem Objekt und oder bzw. Kämpfer, um die tatsächliche Leistung des Kämpfers separiert und über eine definierte Zeit misst.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den Impulsübertragungswert mit mindestens jeweils zwei angebrachten Sensoren synchron am Körper eines jeden Kämpfers angebracht, um den Impulsübertragungswert eines Objektes wie Sandsack oder ein Gegners separiert über eine definierte Zeit misst.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den Impulsübertragungswert eines stationären, vorteilhafterweise jedoch mobilen Objektes, wie mit mindestens einer Meßeinheit an oder in einem Objekt bewegt, Messen einer Geschwindigkeit, Messen der zeitlichen Auflösung einer Bewegung, Synchronisation von mindestens zwei Meßeinheiten eines einzelnen Objektes, bspw. Mensch, Synchronisation von mindestens einer Meßeinheit unterschiedlicher Objekte, bspw. mindestens ein weiterer Mensch, messen von Reaktionszeiten auf Aktionen und Handlungen, messen von Reaktionszeiten auf Signalgebungen mittels interner und oder externer Timer misst.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen Impulsübertragungswert sowie die Länge einer Bewegung eines Objektes ohne Referenzfläche, wie bspw. gemessen an Fäusten, Füße, Hüfte, Oberkörper eines Menschen, bzw. befestigte oder verwendete Sportmittel wie Boxhandschuhe, Boxstiefel oder Bandagen im Kampfsport, Sportarten- und Sportmittel wie im Fechten der Degen, Leichtathletik wie Laufschuhe oder Staffelstab, für Tennis oder Golf der Schläger, Steppbretter oder Hanteln, Ober- und Untertrikotagen, therapeutische und medizinische Mittel wie Tape, Bandagen, Orthesen oder Prothesen, Mützen, Handschuhe, Socken, Schmuck wie Ringe, Uhren, Ketten eines Menschen, sowie auch Smartgeräte wie Smartphone, Smartwatch, SmartTV misst.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen Impulsübertragungswert sowie die Länge einer Bewegung eines Objektes und deren Veröffentlichungen von Daten über Informations- und Bildgebende Plattformen, soziale Netzwerke, Rundfunk- und Fernsehanstalten misst.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zur Anzeige von Impulsübertragungswerten, Bewegungsdaten, wie die zeitliche Auflösung jedes einzelnen Treffers eine Kampfes im Training oder Alltag in Schlaglänge, Schlaghärte und Geschwindigkeit, Anzahl der Schläge, aufgeteilt oder in Summe der Schläge von Führungs-und Schlaghand sowie in Zeitabschnitten eingeteilt wie bspw. Runden beim Boxen, die Ab- oder Zunahme von Leistungsdaten während eines zeitlichen Ablaufs wie in der Neuheit beschrieben misst und darstellt.