GR1010031B - Ηλεκτρονικο συστημα προπονησης και αξιολογησης δυναμης, ταχυτητας και αντανακλαστικων μαχητικων αθληματων - Google Patents

Abstract

Ηλεκτρονικό σύστημα προπόνησης και αξιολόγησης δύναμης, ταχύτητας και αντανακλαστικών μαχητικών αθλημάτων. Η εφεύρεση αφορά ηλεκτρονικό σύστημα προπόνησης χτυπημάτων πολεμικών τεχνών. Μέσω αισθητήρων πίεσης/επιτάχυνσης αξιολογείται η δύναμη των χτυπημάτων και σε συνεργασία με οπτικοακουστικές διεγέρσεις ο χρόνος εκτέλεσης τους και τα αντανακλαστικά. Βασίζεται στην ηλεκτρονική υποστήριξη ενός μικροελεγκτή arduino υπεύθυνου για όλες τις λειτουργίες. Βάσει προγραμματιστικού κώδικα ρυθμίζεται ένας αισθητήρας επιτάχυνσης ώστε να γίνεται αντιληπτή η μικρότερη δυνατή διέγερση μόνο στον άξονα του αισθητήρα με τη διεύθυνση του χτυπήματος και το άθροισμα των τιμών των τριών αξόνων ανά εγγραφή να απορρίπτεται όταν είναι μικρότερο από μια τιμή που ορίζεται από τον χρήστη ως η ευαισθησία του αισθητήρα. Επίσης καθορίζεται κατώτατο όριο δύναμης για αποδεκτό χτύπημα ως επιτυχημένο. Σε αυτό στηρίζεται η λογική των κατηγοριών με διαφορετικό βαθμό δυσκολίας η κάθε μία για αθλούμενους με διαφορετικά κιλά ή ηλικίες ή εμπειρία. Επίσης ο μικροελεγκτής υπολογίζει την ταχύτητα εκτέλεσης του χτυπήματος υπολογίζοντας τον χρόνο που πέρασε από τη στιγμή που έδωσε σήμα να ανάψει η οπτική διέγερση μέχρι τη στιγμή που δέχτηκε πίσω το σήμα κρούσης από τον αισθητήρα επιτάχυνσης που βρίσκεται στον σάκο. Ο χρόνος ανάμεσα σε δυο ανάμματα της οπτικής/ακουστικής διέγερσης μπορεί να μεταβάλλεται τυχαία.

Description

Περιγραφή

Ηλεκτρονικό σύστημα προπόνησης και αξιολόγησης δύναμης, ταχύτητας και αντανακλαστικών μαχητικών αθλημάτων

Η παρούσα εφεύρεση αφορά ηλεκτρονικό σύστημα προπόνησης και αξιολόγησης χτυπημάτων πολεμικών τεχνών σε πυγμαχικό σάκο και άλλα όργανα εξάσκησης του εμπορίου. Βασίζεται στην ηλεκτρονική παρέμβαση μέσω πηγαίου κώδικα σε αισθητήρες του εμπορίου (επιταχυντές και αισθητήρες πίεσης) για εισαγωγή καινοτόμων λειτουργιών κατά την προπόνηση. Στο ηλεκτρονικό σύστημα συνδυάζονται επιπρόσθετα λειτουργίες οπτικοακουστικών διεγέρσεων και εκτελούνται υπολογισμοί αξιολόγησης και παράθεσης στατιστικών δεδομένων.

Συστήματα μέτρησης δύναμης και ταχύτητας έχουν εισαχθεί τα τελευταία χρόνια στον χώρο των πολεμικών τεχνών και των αθλημάτων επαφής με χτυπήματα (ταεκβοντό, πυγμαχία κτλ), ώστε να αντικαταστήσουν με ηλεκτρονική υποστήριξη, την παραδοσιακή προπόνηση τοποθέτησης του αθλητή έναντι ενός σάκου ή ενός ατόμου και εκτέλεσης χτυπημάτων με παράγγελμα του προπονητή. Γενικά όμως εντοπίζονται μειονεκτήματα και ελλείψεις για την απόδοση ρεαλισμού μιας προπόνησης σε αυτά τα συστήματα που οφείλονται α) στις μειωμένες δυνατότητες της ηλεκτρονικής υποστήριξης, β) στην απουσία κατανόησης αρχών προπονητικής και γ) στον περιορισμό της δυνατότητας των συστημάτων αυτών σε ατομικές προπονήσεις.

Έως τώρα ένα ηλεκτρονικό σύστημα συνήθως συνοδεύεται από τυποποιημένα προγράμματα άσκησης και από οπτικοακουστικές διεγέρσεις που μοναδικό σκοπό έχουν τον προσδιορισμό της χρονικής στιγμής επιβολής του χτυπήματος και/ή το σημείο επιβολής πάνω στον στόχο. Έπειτα αναλύοντας τις ενδείξεις συνηθέστερα αισθητήρων επιτάχυνσης και σπανιότερα αισθητήρων πίεσης προσδιορίζονται η δύναμη και η ταχύτητα των χτυπημάτων προσεγγιστικά. Τα προγράμματα δεν μπορούν να προσαρμοστούν πάνω στις ανάγκες και τις δυνατότητες του εκάστοτε αθλητή-χρήστη. Δε χαρακτηρίζονται από ποικιλία καθώς δε λαμβάνονται υπόψη πολλαπλοί παράγοντες για να θεωρηθεί ένα χτύπημα επιτυχημένο όπως κατώτατο όριο δύναμης, ελάχιστος χρόνος αντίδρασης, μεταβλητός χρόνος αναμονής μέχρι το επόμενο χτύπημα και συνδυασμός αυτών. Κατά επέκταση και οι οπτικοακουστικές διεγέρσεις δεν ικανοποιούν τους παραπάνω παράγοντες και δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως πολύτιμο εργαλείο για τη βελτίωση των αντανακλαστικών του αθλητή. Αλλά και ο προσδιορισμός της δύναμης και της ταχύτητας δεν μπορεί να ανταποκρίνεται σε πραγματικές τιμές καθώς η εκτέλεση των χτυπημάτων δε γίνεται ρεαλιστικά δηλαδή σε τυχαίες χρονικές στιγμές, σε τυχαία σημεία αλλά το σημαντικότερο και με τυχαίο χρόνο αναμονής μεταξύ των χτυπημάτων.

Τα τρέχοντα ηλεκτρονικά συστήματα αφορούν κυρίως προπονήσεις σε ατομικό επίπεδο. Είναι όμως σημαντικό χάριν ανταγωνισμού να μπορούν να προπονηθούν ταυτόχρονα άνω του ενός αθλητές με τα ίδια προγράμματα και να υπάρχει δυνατότητα ανάδειξης νικητή. Δεν υπάρχει ηλεκτρονικό σύστημα κοινής-ομαδικής προπόνησης σε πολλαπλούς σταθμούς με ανάδειξη νικητή με οπτικά και ακουστικά μέσα βάσει σύγκρισης των επιδόσεων του κάθε αθλητή και μάλιστα όταν ο βαθμός δυσκολίας σε κάθε σταθμό είναι προσαρμοσμένος στα κιλά του κάθε αθλητή.

Τέλος δεν υπάρχει κάποιο ηλεκτρονικό σύστημα προπόνησης με τη βοήθεια του οποίου ο προπονητής να μπορεί να μεταβάλλει το επίπεδο δυσκολίας ή να διαχειρίζεται τα πολύτιμα εργαλεία των οπτικοακουστικών διεγέρσεων ζωντανά την ώρα που ο αθλούμενος προπονείται.

Πρώτος στόχος που τίθεται με την παρούσα εφεύρεση είναι σε ένα σύστημα να μπορούν να προπονηθούν διαφορετικών κατηγοριών βάρους και δύναμης αθλητές άρα το σύστημα να μπορεί να διαχειριστεί το κατώτατο όριο δύναμης για να θεωρηθεί ένα χτύπημα επιτυχημένο. Θα πρέπει το σύστημα να μπορεί να διαχειριστεί τις μετρήσεις των αισθητήρων και να τις επεξεργάζεται αναλόγως των απαιτήσεων της προπόνησης. Ένας ακόμη στόχος είναι η ενσωμάτωση οπτικοακουστικών διεγέρσεων στη λογική της επεξεργασίας του συστήματος για την αξιολόγηση του χρόνου και της ταχύτητας αντίδρασης. Φυσικά η μεγάλη καινοτομία έγκειται στη μέθοδο βελτίωσης των αντανακλαστικών. Παρατηρήθηκε πως όταν ο ρυθμός που δίνονται οι εντολές εκτέλεσης είναι σταθερός, είτε πρόκειται για οπτικές διεγέρσεις είτε για ακουστικές, ο ανθρώπινος εγκέφαλος έχει την τάση μετά από μικρό αριθμό εκτέλεσης χτυπημάτων να συντονίζεται. Πρακτικά ο αθλητής λειτουργεί αυτόματα, ξεκινάει να εκτελέσει πριν το άναμμα της οπτικής διέγερσης γιατί όπως έχει παρατηρηθεί έχει προσδιορίσει τη συχνότητα που γίνεται αυτό. Η πραγματική αξιολόγηση και κατά επέκταση βελτίωση των αντανακλαστικών ενός αθλητή μπορεί να γίνει μόνο σε συνθήκες μεταβαλλόμενου χρόνου αναμονής και μεταβαλλόμενου χρόνου αντίδρασης.

Είναι πολύ σημαντικό το γεγονός πως με την παρούσα εφεύρεση η λογική των ηλεκτρονικών συστημάτων μέτρησης δύναμης και ταχύτητας βρίσκει εφαρμογή και σε προπονήσεις σε πολλούς σταθμούς ταυτόχρονα όπου προάγεται ο ανταγωνισμός. Οι σταθμοί προπόνησης που μπορεί να είναι πυγμαχικοί σάκοι, στόχοι ασπίδες κτλ συνδέονται με κοινό χειρισμό σε έναν κεντρικό εγκέφαλο και στο τέλος κάθε σετ αναδεικνύεται ο σταθμός με την καλύτερη επίδοση. Το πιο σημαντικό όμως είναι πως σε κάθε σταθμό μπορεί αναλόγως των κιλών του αθλητή να ρυθμίζεται ο βαθμός δυσκολίας ξεχωριστά. Αυτό επιτυγχάνεται και με τη χρήση αισθητήρων πίεσης όπως περιγράφηκε παραπάνω και με αισθητήρες επιταχυντές.

Σύντομη περιγραφή των σχεδίων

Στο Σχήμα 1 παρουσιάζεται το ηλεκτρονικό κύκλωμα του συστήματος καθώς και μια σχηματική αναπαράσταση του αισθητήρα επιτάχυνσης που τοποθετείται στο πάνω μέρος ενός σάκου προπόνησης.

Στο Σχήμα 2 φαίνεται το σύστημα των οπτικών διεγέρσεων και η λογική της προσαρμογής των αισθητήρων πάνω στον αθλητή για τον υπολογισμό του χρόνου και της ταχύτητας αντίδρασης.

Στο Σχήμα 3 φαίνεται παραστατικά πώς υπολογίζεται ο χρόνος αντίδρασης και ο χρόνος εκτέλεσης μέσα από το χρονικό μήκος διάρκειας των οπτικών διεγέρσεων.

Η παρακάτω εφεύρεση αφορά ηλεκτρονικό σύστημα προπόνησης πολεμικών τεχνών με μικροελεγκτή υπεύθυνο για όλες τις λειτουργίες του συστήματος βάσει προγραμματιστικού κώδικα για την αξιολόγηση των χτυπημάτων καί οπτικοακουστικές διεγέρσεις η λειτουργία των οποίων εξαρτάται από τον μικροελεγκτή.

Στο Σχήμα 1Α παρουσιάζεται το ηλεκτρονικό κύκλωμα του συστήματος καί η εφαρμογή του σε έναν σάκο χτυπημάτων. Το ηλεκτρονικό κύκλωμα καταρχήν αποτελείται από έναν μικροελεγκτή arduino 2560 (κεντρικός εγκέφαλος) 1.1, ο οποίος είναι υπεύθυνος για όλες τις λειτουργίες του συστήματος. Η γλώσσα προγραμματισμού είναι η C<++>(C plus plus). Ο εγκέφαλος παρέχει στον χρήστη τα ψηφιακά προγράμματα προπόνησης. Οι ρυθμίσεις και η επιλογή των ψηφιακών προγραμμάτων πραγματοποιούνται από το πληκτρολόγιο του μικροελεγκτή 1.2. Ανάλογα με το επιλεχθέν πρόγραμμα θέτει σε λειτουργία τον αισθητήρα επιτάχυνσης τριών αξόνων 1.3 ή/και τον αισθητήρα πίεσης 1.4 καθώς και τις λυχνίες οπτικών διεγέρσεων 1.5. Έπειτα μεταφράζει τις αποκρίσεις από τους αισθητήρες σε δεδομένα δύναμης και ταχύτητας τα οποία παρουσιάζονται σε πραγματικό χρόνο στην οθόνη καταγραφής αποτελεσμάτων 1.6. Στο τέλος κάθε σετ προπόνησης επεξεργάζεται τα δεδομένα αυτά, υπολογίζει στατιστικά στοιχεία όπως τη μέση δύναμη, τη μέση ταχύτητα, το ποσοστό των επιτυχημένων χτυπημάτων κτλ. Ο αισθητήρας επιτάχυνσης 1.3 προσαρμόζεται στο πάνω μέρος του σάκου χτυπημάτων 1.7. Στο σύστημα μπορεί να συνδεθεί και βομβητής 1.8 για τις ακουστικές διεγέρσεις/επικροτήσεις. Η επικοινωνία του εγκεφάλου με τους αισθητήρες δύναμης και τις οπτικές διεγέρσεις μπορεί να είναι ενσύρματη ή ασύρματη. Στο Σχήμα 1 φαίνεται η ενσύρματη επικοινωνία.

Η λειτουργία του συστήματος βασίζεται αρχικά στη βαθμονόμηση (calibration) των αισθητήρων με την εισαγωγή κώδικα στον μικροελεγκτή. Έτσι, α) μηδενίζονται οι τιμές εξόδου του αισθητήρα όταν ο σάκος είναι ακίνητος και β) οι νέες τιμές που εξάγονται δεν από τον αισθητήρα δεν έχουν ποτέ αρνητικό πρόσημο. Το αρνητικό πρόσημο δηλώνει την κατεύθυνση που παίρνει ο σάκος ύστερα από χτύπημα και δε χρειάζεται. Το παραπάνω στάδιο βαθμονόμησης είναι αυτόματη λειτουργία στο άνοιγμα του μηχανήματος και δεν απαιτεί χειρισμό από τον χρήστη. Η παραπάνω διαδικασία φαίνεται με παράδειγμα στους παρακάτω πίνακες (Πίνακας 1, Πίνακας 2).

Πίνακας 1. Τιμές αξόνων επιταχυντή πριν τη βαθμονόμηση

Πίνακας 2. Τιμές αξόνων επιταχυντή μετά τη βαθμονόμηση

Έπειτα από την παραπάνω βαθμονόμηση, ο μικροελεγκτής προσθέτει τις τιμές που υποδηλώνονται από τις λειτουργίες που θα περιγραφούν παρακάτω. Όλες οι λειτουργίες προκύπτουν από κώδικα προγραμματισμού. Να σημειωθεί πως σε κάθε χτύπημα ο αισθητήρας δίνει έναν αριθμό σειρών από τιμές (τιμές εξόδου), συνήθως 5-7 σειρές. Η διαδικασία για τη λήψη μέτρησης ενός χτυπήματος είναι να προστεθούν πρώτα οι τιμές εξόδου των αξόνων για κάθε έξοδο και συνολικά τα προηγούμενα αθροίσματα να προστεθούν για να δώσει ο μικροελεγκτής τη μέτρηση του χτυπήματος.

Η πρώτη λειτουργία είναι ο καθορισμός διακριτικής ικανότητας των αξόνων χ, y, ζ για κάθε άξονα ξεχωριστά. Η διακριτική ικανότητα εκφράζει τη μικρότερη δυνατή διέγερση που μπορεί να γίνει αντιληπτή από κάθε άξονα. Όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή που ορίζεται, τόσο λιγότερα δεδομένα διέγερσης συλλέγει ο εγκέφαλος από τον αισθητήρα. Έγινε λοιπόν δυνατό να προσαρμοστεί ο αισθητήρας σε χτυπήματα σε σάκο πυγμαχίας που δίνουν κατεύθυνση στο σάκο στους δυο άξονες x και y δεξιά - αριστερά - ευθεία, παίρνοντας αξιόπιστες μετρήσεις. Αυτό επιτεύχθηκε χάρη στην αλλαγή της διακριτικής ικανότητας του άξονα ζ, ώστε να μη συνυπολογίζονται οι τιμές του στη μέτρηση του χτυπήματος (ο άξονας z δίνει τιμές για μετατόπιση πάνω - κάτω). Σε διαφορετική περίπτωση μόνο σφάλμα θα έδινε ο άξονας ζ. Αντιθέτως, όταν ο αισθητήρας χρησιμοποιηθεί σε waterbag (σάκος σχήματος μπαλονιού) για χτυπήματα στο κάτω μέρος με ανοδική πορεία (uppercut), τότε ο άξονας ζ πρέπει να έχει τελείως διαφορετική διακριτική ικανότητα με σκοπό να συνυπολογίζονται οι μετρήσεις του από τον μικροελεγκτή. Αυτό που επιτεύχθηκε λοιπόν μέσω του κώδικα, είναι ο τελικός χρήστης να μπορεί να εισάγει τις επιθυμητές τιμές διακριτικής ικανότητας ανά άξονα από το μενού ρυθμίσεων.

Στο παρακάτω παράδειγμα φαίνεται πόσο διαφορετικό είναι το αποτέλεσμα της δύναμης ενός χτυπήματος πριν και μετά την εφαρμογή του κώδικα Διακριτικής Ικανότητας (Πίνακας 3 και Πίνακας 4, αντίστοιχα). Στον Πίνακα 3 η μέτρηση έχει την τιμή 445 μονάδες. Στον Πίνακα 4 όμως επιλέγονται ως τιμές διακριτικής ικανότητας για τον x η τιμή 20, για τον y η τιμή 25 και για τον z η τιμή 30. Φαίνεται πως όλες οι τιμές του άξονα ζ απορρίπτονται ως μικρότερες του 30. Μετά την απόρριψη κάποιων τιμών και από τους άλλους άξονες η μέτρηση του χτυπήματος είναι 262 μονάδες.

Πίνακας 3. Μέτρηση χτυπήματος πριν την εφαρμογή του κώδικα Διακριτικής Ικανότητας (Μέτρηση =445)

Πίνακας 4. Μέτρηση χτυπήματος μετά την εφαρμογή του κώδικα Διακριτικής Ικανότητας για x=20, y=25, z=30 (Μέτρηση=262)

Μία άλλη λειτουργία μέσω κώδικα είναι ο καθορισμός της ευαισθησίας του αισθητήρα (LS). OL αισθητήρες, αναλόγως των τεχνικών χαρακτηριστικών τους (g προδιαγραφών), έχουν διαφορετικό εύρος διέγερσης. Φυσικά στο παρόν πόνημα ενδιαφέρον παρουσιάζουν αισθητήρες με μεγάλο εύρος δυνατότητας εγγραφών ώστε να μπορεί να μετρηθεί, με τις ανάλογες ρυθμίσεις πάντοτε, τόσο ένα πολύ δυνατό όσο καί ένα αδύναμο χτύπημα.

Προκειμένου λοιπόν να ρυθμιστεί η ευαισθησία του αισθητήρα, ο μικροελεγκτής σε αυτή τη φάση υπολογίζει το άθροισμα των τιμών των τριών αξόνων ανά εγγραφή και απορρίπτει τα αθροίσματα που είναι μικρότερα από την τιμή LS που έχει ορισθεί από τον χρήστη. Φυσικά αυτό γίνεται αν οι τιμές ανά άξονα είναι μεγαλύτερες από τη διακριτική ικανότητα που έχει ορισθεί. Ως αποτέλεσμα είναι η ελαχιστοποίηση των σφαλμάτων, τόσο των συστηματικών όσο και των τυχαίων που οφείλονται σε διάφορους παράγοντες περιβαλλοντικούς, τρόπο μετάδοσης σήματος κτλ. Για παράδειγμα, ο θόρυβος αφορά σήματα που υπεισέρχονται στη διαδικασία της μέτρησης χωρίς όμως να μεταφέρουν πληροφορία αλλοιώνοντας την αξιοπιστία των μετρήσεων. Οι τιμές ευαισθησίας LS του αισθητήρα εισάγονται από τον χρήστη στο μενού ρυθμίσεων και μπορούν να τροποποιηθούν και κατά τη διάρκεια της προπόνησης.

Η λογική φαίνεται και στον παρακάτω Πίνακα 5, ως συνέχεια του ίδιου παραδείγματος με τον Πίνακα 4. Η ευαισθησία LS επιλέγεται να είναι ίση με 35. Όπως φαίνεται απορρίπτονται επιπλέον (δηλαδή πέρα από τις τιμές που απορρίφθηκαν από τη διακριτική ικανότητα των αξόνων) οι τιμές y=30 και χ=22 ως μικρότερες του 35.

Πίνακας 5. Μέτρηση χτυπήματος μετά την εφαρμογή του LS >=35 (Μέτρηση=210)

Φυσικά η ευαισθησία μπορεί να επιλεχθεί να είναι μεγάλη (μικρή τιμή LS) καί το σύστημα να μπορεί έτσι να μετρήσει καί δυνατά αλλά καί αδύναμα χτυπήματα. Η αλλαγή του επιπέδου δυσκολίας (σημαντικό χαρακτηριστικό του συστήματος) σε αυτή την περίπτωση γίνεται με την παρακάτω λειτουργία, αυτή της δημιουργίας κατηγοριών ανά κιλό αθλητή (ή ηλικίας, δύναμης και εμπειρίας).

Όπως αναφέρθηκε, στο σύστημα υπάρχει η δυνατότητα να εξασκούνται διαφορετικών επιπέδων αθλητές απλά μεταβάλλοντας τον βαθμό δυσκολίας προκειμένου να δεχθεί το σύστημα ένα χτύπημα ως επιτυχημένο. Αυτό επιτυγχάνεται με τον καθορισμό των ελάχιστων τιμών (κατώτατο όριο) από τις μετρήσεις του αισθητήρα που θα γίνονται αποδεκτές από τον μικροελεγκτή (LM). Σε αυτήν τη λειτουργία, ενδιαφέρον δεν έχουν οι μετρήσεις του αισθητήρα όπως προσδιορίστηκαν στις προηγούμενες λειτουργίες, δηλαδή η συλλογή και καταγραφή των δεδομένων του αισθητήρα με αποδεκτά ως μετρήσεις αυτά που ικανοποιούν τη συνθήκη LS. Εδώ γίνεται μια περαιτέρω αξιολόγηση αυτών των μετρήσεων και αποδεκτές γίνονται αυτές που ικανοποιούν μια ακόμη συνθήκη. Προσδιορίζεται η ελάχιστη μέτρηση (LM) πάνω από την οποία ο μικροελεγκτής θεωρεί το χτύπημα ως επιτυχημένο, δηλαδή πρακτικά η ελάχιστη δύναμη ενός χτυπήματος.

Η διαδικασία αυτή είναι σημαντική γιατί εισάγει ως καινοτομία τις κατηγορίες βάρους των αθλουμένων που θα εξασκηθούν στο σύστημα. Οι κατηγορίες, που στον αριθμό μπορεί να είναι όσες αποφασίσει ο κατασκευαστής, μπορούν να αποθηκευτούν by default στον μικροελεγκτή ή να τις αλλάζει ο χρήστης χειροκίνητα από το μενού με το πληκτρολόγιο και κατά τη διάρκεια της προπόνησης.

Με άλλα λόγια με μικρή τιμή LS αλλά μεγάλη τιμή LM ο αισθητήρας μπορεί να διεγείρεται (από το χαμηλό LS) από ένα χτύπημα αλλά το σύστημα να μη το δέχεται ως επιτυχημένο (μικρότερης δύναμης από το LM). Φυσικά δε θα είχε λογική μια ρύθμιση με πολύ χαμηλό LM αλλά υψηλό LS (ο αισθητήρας δε θα διεγείρεται).

Στο παράδειγμα του Πίνακα 6 το LM έχει επιλεχθεί να είναι 150, οπότε με τις συγκεκριμένες μετρήσεις (συνέχεια του ίδιου παραδείγματος από Πίνακα 4 και 5), η μέτρηση 140 (συνολική και από τους τρεις άξονες) του χτυπήματος απορρίπτεται ως μικρότερη του ορίου ελάχιστης μέτρησης για να είναι αποδεκτό το χτύπημα.

Πίνακας 6. Μέτρηση χτυπήματος μετά την εφαρμογή του LM=150 (Μέτρηση= 0)

Στον Πίνακα 7 όμως που το LM έχει επιλεχθεί να είναι 100, η μέτρηση είναι αποδεκτή και το χτύπημα θεωρείται επιτυχημένο.

Πίνακας 7. Μέτρηση χτυπήματος μετά την εφαρμογή του LM=100 (Μέτρηση=140) Το σύστημα έχει περαιτέρω τη δυνατότητα με χρήση οπτικοακουστικών διεγέρσεων να υπολογίζει τον Χρόνο Αντίδρασης καί τον Χρόνο Εκτέλεσης συνδυάζοντας καί τις τρεις παραπάνω λειτουργίες. Η ονομασία της λειτουργίας αναφέρεται στον χειρισμό με τα διακριτικά LEVEL - SHOOT. Χρόνος αντίδρασης είναι ο χρόνος που μεσολαβεί μεταξύ ενός ερεθίσματος (οπτικού ή ακουστικού) καί της έναρξης - από την αντίδραση σε αυτό- κίνησης από τον αθλούμενο. Ο χρόνος εκτέλεσης υπολογίζεται από τον μικροελεγκτή από τη διαφορά του χρόνου που μεσολάβησε από τη στιγμή που δόθηκε το ερέθισμα στον χρήστη μέχρι τη στιγμή που ενεργοποιήθηκε ο αισθητήρας του σάκου, δηλαδή που έγινε το χτύπημα. Είναι δηλαδή ο χρόνος αντίδρασης συν τον χρόνο κίνησης του αθλούμενου μέχρι την στιγμή εκτέλεσης.

Για τις λειτουργίες αυτές, δημιουργήθηκε κώδικας ώστε ο μικροελεγκτής να ανάβει τη λυχνία της οπτικής διέγερσης 2.1. (Σχήμα 2) για ορισμένη διάρκεια και λαμβάνοντας τα δύο διαδοχικά σήματα των αισθητήρων (2.3 ή 2.4 και 2.2, Σχήμα 2) από τη στιγμή που άναψε η λυχνία, να μεταφράζει τα δεδομένα αυτά σε Χρόνο Αντίδρασης και Χρόνο Εκτέλεσης.

Η παραπάνω λειτουργία επιτυγχάνεται είτε με τη χρήση 1) επιταχυντή ως αισθητήρα (2.3 ή 3.3., Σχήμα 2 ή Σχήμα 3 αντίστοιχα) είτε με 2) αισθητήρα πίεσης (2.4 ή 3.4., Σχήμα 2 ή Σχήμα 3, αντίστοιχα). Στην περίπτωση του επιταχυντή, επιλέγονται μεγάλες τιμές διακριτικής ικανότητας στους άξονες που δηλώνουν την κατεύθυνση δεξιά -αριστερά και πάνω- κάτω ώστε να μην λαμβάνονται άχρηστα σήματα, ενώ στον άξονα που σχετίζεται με την εμπρόσθια κίνηση επιλέγονται τιμές διακριτικής ικανότητας σε κανονικά επίπεδα. Στην περίπτωση του αισθητήρα πίεσης, αυτός τοποθετείται στο σημείο των πελμάτων του αθλητή 2.4. Όταν ο αθλητής μετακινηθεί μπροστά για να χτυπήσει τον σάκο, ο αισθητήρας στα πέλματα του δίνει την αλλαγή ωμικής αντίστασης στον μικροελεγκτή. Εδώ ο αισθητήρας δουλεύει ως διακόπτης και όχι για μέτρηση δύναμης.

Ο συνολικός χρόνος που θα παραμείνει αναμμένη η λυχνία είναι ένα από τα μήκη του Πίνακα στο Σχήμα 3. Όταν ο μικροελεγκτής δώσει την εντολή να ανάψει η οπτική διέγερση 2.1 ή 3.1, ανοίγει ταυτόχρονα είσοδός του, για να δεχτεί το σήμα κίνησης του σώματος του αθλητή από τον αισθητήρα που έχει τοποθετηθεί στον αθλητή (αισθητήρας επιτάχυνσης ή πίεσης). Το σήμα θα αναγνωριστεί από τον μικροελεγκτή από μία διαβάθμιση που απεικονίζεται στον Πίνακα του Σχήματος 3 ως παράδειγμα. Έτσι, εάν παράδειγμα ο αθλητής εκτιναχτεί όταν το χρονικό μήκος της λυχνίας στον Πίνακα ήταν στο 3 τότε ο χρόνος αντίδρασης του αθλητή είναι 3sec.

Παρακάτω περιγράφεται πως υπολογίζεται ο χρόνος εκτέλεσης. Όταν ο μικροελεγκτής δώσει την εντολή του ανάματος της λυχνίας (2.1 ή 3.1), ανοίγει είσοδος για να δεχτεί το σήμα κρούσης από τον αισθητήρα επιτάχυνσης που βρίσκεται στον σάκο (αισθητήρας 2.2 ή 3.2, Σχήμα 2 ή 3, αντίστοιχα). Όταν τον χτυπήσει ο αθλητής το σήμα θα αναγνωριστεί από τον μικροελεγκτή σε μία διαβάθμιση του Πίνακα του Σχήματος 3. Εάν παράδειγμα ο αθλητής χτυπήσει τον σάκο όταν το χρονικό μήκος της λυχνίας του Πίνακα ήταν στο 9 τότε ο χρόνος εκτέλεσης του αθλητή είναι 9sec.

Γίνεται φανερό πώς όσο μικρότερος είναι ο χρόνος που παραμένει αναμμένη η λυχνία τόσο μεγαλύτερος είναι ο βαθμός λειτουργίας.

Μία ακόμη λειτουργία στις οπτικές διεγέρσεις είναι η μεταβολή του χρόνου που μεσολαβεί ανάμεσα σε δυο διαδοχικά ανάμματα της λυχνίας. Έτσι επιλύεται το ζήτημα του σταθερού ρυθμού που δίνονται τα ερεθίσματα για τα χτυπήματα, κατά τον οποίο ο ανθρώπινος εγκέφαλος έχει την τάση να συντονίζεται εύκολα.

Η τεχνολογία αυτή (Rest) που δημιουργήθηκε αφορά το χρονικό κενό που υπάρχει ανάμεσα σε δύο συναπτές οπτικές διεγέρσεις. Είναι ο χρόνος που μεσολαβεί από το τέλος της πρώτης οπτικής διέγερσης στο ξεκίνημα της δεύτερης οπτικής διέγερσης. Ο μικροελεγκτής επεμβαίνει (μέσω προγραμματιστικού κώδικα) σε αυτό το κενό και μεταβάλλει τυχαία τον χρόνο όπως φαίνεται στο παρακάτω παράδειγμα.

Rest 1

Χρονική διάρκεια ανάμματος 1<ης>οπτικής διέγερσης

Rest 2

Χρονική διάρκεια ανάμματος 2<ης>οπτικής διέ γερσης

Rest 3

Χρονικ ή διάρκει α ανάμματος 3<ης>οπτικής διέγερσης

Re< st 4

Χρονική διάρκεια ανάμμα τος 4<ης>or ιτικής διέγερσης

Από το παραπάνω παράδειγμα φαίνεται ότι η πρώτη οπτική διέγερση δόθηκε μετά από 3 sec, η δεύτερη μετά από 15 sec, η τρίτη μετά από 7 sec και η τέταρτη μετά από 11 sec.

Με βάση τα παραπάνω διαμορφώνεται η ψηφιακή δυνατότητα του συστήματος σε προγράμματα. Οι παράμετροι που ρυθμίζονται σε κάθε πρόγραμμα είναι α) η διακριτική ικανότητα των αξόνων χ, y, z, β) η ευαισθησία του αισθητήρα (LS) και γ) οι ελάχιστες τιμές εισόδου (LM). Εάν πρόκειται για προγράμματα με οπτικές διεγέρσεις (ή ακουστικές με την ίδια λογική) ρυθμίζονται α) ο βαθμός δυσκολίας LEVEL-SHOOT για τον υπολογισμό του χρόνου και της ταχύτητας αντίδρασης και β) ο βαθμός δυσκολίας του REST για την απενεργοποίηση του χρόνου πρόβλεψης από τον αθλητή. Από εκεί και πέρα επιλέγονται αναλόγως το πρόγραμμα α) ο απαιτούμενος αριθμός χτυπημάτων, β) οι επιθυμητές ζώνες, γ) ο χρόνος κάθε γύρου/σετ και δ) ο αριθμός των πόντων που πρέπει να συλλεχθούν από τον ασκούμενο. Ένα χτύπημα όταν είναι επιτυχημένο ανάβει η φωτεινή ένδειξη της επιτυχίας (κόκκινο φως) και ακούγεται ήχος επικράτησης. Για να γίνει αυτό πρέπει α) να είναι εύστοχο δηλαδή να ενεργοποιηθεί ο αισθητήρας στη ζώνη που υπέδειξε η οπτική διέγερση, β) να είναι δύναμης μεγαλύτερης από τα όρια που ορίζονται και γ) να πραγματοποιηθεί μέσα στον επιτρεπτό χρόνο αντίδρασης που δίνει το σύστημα (πρακτικά για όσο χρόνο παραμένει φωτεινή η οπτική διέγερση). Οι απεριόριστοι συνδυασμοί των παραπάνω παραμέτρων δίνουν πάρα πολλές επιλογές προπόνησης με εναλλαγές. Επιπλέον το σύστημα απευθύνεται σε διάφορες ηλικίες και όλα τα επίπεδα από αρχάριους έως προχωρημένους, με διάφορα επίπεδα δυσκολίας.

Όλα τα στοιχεία της προπόνησης είναι ορατά στον αθλητή μέσα από οθόνη που μπορεί να συνδέεται στο ηλεκτρονικό σύστημα. Σε ζωντανό χρόνο αναγράφονται:

> Η δύναμη του χτυπήματος

> Ο αριθμός των πόντων που έχουν επιτευχθεί έως την προκειμένη στιγμή

> Ο αριθμός των χτυπημάτων που έχουν εκτελεστεί έως την προκειμένη στιγμή > Η κατηγορία των κιλών

> Ο χρόνος που έχει περάσει

> Ο χρόνος εκτέλεσης (ή αντίδρασης) ενός χτυπήματος

> Οι πόντοι που απομένουν

> Οι πόντοι που έχουν προγραμματιστεί

Όταν ολοκληρώνεται ένα σετ αναγράφονται τα αποτελέσματα σε κάθε οθόνη με τίτλο Final Result:

> Ο αριθμός των πόντων που επιτεύχθηκαν στο σετ

> Η μέση δύναμη

> Ο χρόνος που διήρκησε το σετ

> Ο αριθμός των χτυπημάτων που εκτελέστηκαν στο σετ

> Η μέση τιμή του χρόνου εκτέλεσης των χτυπημάτων

> Το ποσοστό επιτυχίας (%)

Claims (10)

ΑΞΙΩΣΕΙΣ

1. Ηλεκτρονικό σύστημα προπόνησης χτυπημάτων καί μέτρησής τους ως προς τη δύναμη καί την ταχύτητα, αποτελούμενο από μίκροελεγκτή arduino (1.1), αισθητήρες επιτάχυνσης καί πίεσης (1.3, 1.4) καί οπτίκοακουσηκές διεγέρσεις (1.5, 1.8) (Σχήμα 1), χαρακτηριζόμενο από το ότι για να είναι ένα χτύπημα επιτυχημένο ως προς τη δύναμη ο μίκροελεγκτής βάσει προγραμματίσηκού κώδικα ρυθμίζει έναν αισθητήρα επιτάχυνσης ώστε α) να γίνεται αντιληπτή η μικρότερη δυνατή διέγερση μόνο στον άξονα του αισθητήρα (ή άξονες) με τη διεύθυνση του χτυπήματος καί β) το άθροισμα των τιμών των τριών αξόνων ανά εγγραφή να απορρίπτεται όταν είναι μικρότερο από μία τιμή που ορίζεται από τον χρήστη ως η ευαισθησία του αισθητήρα.

2. Ηλεκτρονικό σύστημα προπόνησης σύμφωνα με την αξίωση 1 χαρακτηριζόμενο από το ότι, για να είναι ένα χτύπημα επιτυχημένο ο μίκροελεγκτής ρυθμίζεται ώστε από τις τιμές των μετρήσεων του αισθητήρα επιτάχυνσης που επαληθεύουν τις συνθήκες της αξίωσης 1, να κάνει αποδεκτές τις τιμές που είναι ανώτερες από ένα κατώτατο όριο δύναμης (ελάχιστη αποδεκτή τιμή).

3. Ηλεκτρονικό σύστημα προπόνησης σύμφωνα με τις αξιώσεις 1 καί 2 χαρακτηριζόμενο από το ότι υπάρχουν κατηγορίες με διαφορετικό βαθμό δυσκολίας η κάθε μία για αθλούμενους με διαφορετικά κιλά ή ηλικίες ή εμπειρία, ο οποίος καθορίζεται επιλέγοντας διαφορετική ελάχιστη αποδεκτή τιμή για κάθε κατηγορία.

4. Ηλεκτρονικό σύστημα προπόνησης σύμφωνα με τις αξιώσεις 1, 2 καί 3 χαρακτηριζόμενο από το ότι OL κατηγορίες βαθμού δυσκολίας μπορεί να είναι α) καταχωρημένες στο μενού από τον κατασκευαστή ή/καί β) να τις ρυθμίζει ο χρήστης μέσα από το μενού σύμφωνα με τις δικές του απαιτήσεις μεταβάλλοντας την ευαισθησία καί την ελάχιστη αποδεκτή τιμή πριν από κάποιο σετ ή/καί γ) να αλλάζει την ευαισθησία καί την ελάχιστη αποδεκτή τιμή σε μια επιλεχθείσα κατηγορία κατά τη διάρκεια ενός σετ.

5. Ηλεκτρονικό σύστημα προπόνησης σύμφωνα με τις αξιώσεις 1, 2, 3 καί 4 χαρακτηριζόμενο από το ότι για να είναι ένα χτύπημα επιτυχημένο όχι μόνο ως προς τη δύναμη αλλά καί ως προς την ταχύτητα, ο μίκροελεγκτής πρώτα ανάβει μια λυχνία οπτικής διέγερσης (2.1) ώστε ο αθλούμενος να χτυπήσει, έπειτα λαμβάνει σήμα από τον αισθητήρα επιτάχυνσης (2.4) που το χτύπημα διέγειρε και τέλος υπολογίζει αν το χτύπημα ήταν πάνω από την ευαισθησία καί την ελάχιστη αποδεκτή τιμή του αισθητήρα αλλά καί μέσα στον συνολικό χρόνο που παραμένει αναμμένη η λυχνία (Σχήμα 3) πέρα από τον οποίο το χτύπημα απορρίπτεται ως αργό.

6. Ηλεκτρονικό σύστημα προπόνησης σύμφωνα με τις αξιώσεις 1 καί 5 χαρακτηριζόμενο από το ότι ο μίκροελεγκτής υπολογίζει τον χρόνο εκτέλεσης του αθλούμενου υπολογίζοντας στην ουσία τον χρόνο που πέρασε από τη στιγμή που έδωσε σήμα να ανάψει η οπτική διέγερση (3.1) μέχρι τη στιγμή που δέχτηκε πίσω το σήμα κρούσης από τον αισθητήρα επιτάχυνσης που βρίσκεται στον σάκο (3.2).

7. Ηλεκτρονικό σύστημα προπόνησης σύμφωνα με τις αξιώσεις 1 καί 5 χαρακτηριζόμενο από το ότι ο μίκροελεγκτής υπολογίζει τον χρόνο αντίδρασης του αθλούμενου υπολογίζοντας τον χρόνο που πέρασε από τη στιγμή που έδωσε σήμα να ανάψει η οπτική διέγερση (3.1) μέχρι τη στιγμή που δέχτηκε πίσω το σήμα εκτίναξης του αθλούμενου από τον αισθητήρα επιτάχυνσης (3.3) που βρίσκεται πάνω στο σώμα του ή από τον αισθητήρα πίεσης (3.4), που εδώ λειτουργεί ως διακόπτης, όταν ξεκόλλησε το πόδι του αθλούμενου από αυτόν.

8. Ηλεκτρονικό σύστημα προπόνησης σύμφωνα με τις αξιώσεις 1 καί 5 χαρακτηριζόμενο από το ότι ο μίκροελεγκτής επεμβαίνει μέσω προγραμματίστίκού κώδικα στο χρονικό κενό που υπάρχει μεταξύ του τέλους της πρώτης οπτικής διέγερσης καί του ξεκινήματος της δεύτερης καί μεταβάλλει τυχαία τον χρόνο αυτόν κάνοντας τον αθλούμενο να μην μπορεί να συντονιστεί στα οπτικά ερεθίσματα.

9. Ηλεκτρονικό σύστημα προπόνησης σύμφωνα με τις αξιώσεις 1, 2 καί 5 χαρακτηριζόμενο από το ότι ο μίκροελεγκτής πραγματοποιεί υπολογισμούς καί δίνει ως στατιστικά στοιχεία τη μέση δύναμη, τη μέση ταχύτητα καί το ποσοστό των επιτυχημένων χτυπημάτων για κάθε σετ.

10. Ηλεκτρονικό σύστημα προπόνησης σύμφωνα με τις αξιώσεις 1 καί 6 χαρακτηριζόμενο από το ότι ο ηλεκτρονικός εγκέφαλος για κάθε επιτυχημένο χτύπημα διεγείρει τις οπτικές επικροτήσεις που έχουν μπλε στην αδρανή κατάσταση ώστε να παίρνουν χρώμα κόκκινο σε κάθε επιτυχημένο χτύπημα.