РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ТРЕНАЖЕРА РЕАКЦИИ И ИНТУИЦИИ Путимцев И.Д.,Мительман Ю.Е.

Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина


Номер: 2-1
Год: 2015
Страницы: 95-97
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

реакция, интуиция, тренировка, спорт, мяч, очки, ЖК-затвор, reaction, intuition, training, sport, ball, glasses, liquid-crystal shutter

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

Приведены принципы, на основе которых был разработан тренажер реакции и интуиции. Основная цель прибора заключается в сокрытии части траектории движения снаряда для того, чтобы спортсмен предугадывал ее и успешно ловил мяч. В работе рассматриваются расчеты движения снаряда для составления оптимальной программной прошивки прибора. Учитываются такие важные факторы, как задержка сигнала при обработке и передаче информации.

Текст научной статьи

С развитием технологий появляется все больше возможностей оптимизировать тренировочный процесс. На данный момент достижения науки в области применения технических средств в спорте используются в хоккее FitLight trainer [1], футболе MiCoach Smart Ball [2], гольфе [3] и др. Тренажер реакции и интуиции представляет из себя комплект из мяча и очков с ЖК-затворами. В мяче установлен акселерометр, Bluetooth модуль и управляющий микроконтроллер. При воздействии на мяч (броске) акселерометр передает информацию об ускорении полученном в этот момент и его продолжительности. По этим данным вычисляется начальная скорость мяча. Затем запускается таймер и ожидается удар об стену. После удара по данным с таймера и скорости вычисляется расстояние, пройденное снарядом. Фиксируется ускорение, полученное от стены и его длительность. По этим данным вычисляется конечная (после удара) скорость мяча и рассчитывается время, через которое необходимо подать сигнал на очки путем передачи данных на установленный в них Bluetooth-приемник с учетом всех задержек для затемнения ЖК-затвора строго в соответствии с предустановленными настройками. Настройки выбираются в начале тренировки и составляют доли от пути, пройденного мячом, после которого затворы должны быть затемнены. Первоначальная задача состоит в расчетах скоростей и ускорений мяча для правильного подбора элементной базы. Расчёты производятся методом фиксирования процесса броска мяча о стену по пятну, образованному мячом за счет низкой частоты камеры (съемка с частотой 24 кадра в секунду). Вычисления реализуются при помощи соотнесения реальных размеров мяча и его размеров на снимках. Для определения скорости учитывалось положение точки прошедшей расстояние, а не протяженность всего пятна. Пусть это будет первая точка в направлении движения мяча (рис. 1) Рис. 1. Расчёт расстояния, пройденного мячом за один снимок камеры На (рис. 1) обозначены: L - протяжённость пятна на снимке, X - путь, пройденный мячом на снимке, d - диаметр мяча на снимке. Тогда путь, пройденный мячом, вычисляется по формуле: где R - радиус мяча, - радиус мяча на снимке. Этот путь был пройден за время съемки одного кадра . Таким образом, скорость, полученная мячом при броске, равна: . Данная скорость была получена при замахе. При проведении экспериментов было выявлено, что эффективный путь замаха равен 0,5 м. Также стоит отметить, что в этот момент мяч почти не изменяет свою ориентацию в пространстве, поэтому нам не потребуются сложные расчёты по усреднению направления ускорения, принимаемых с акселерометра. Ускорение замаха вычисляется из системы уравнений: где - время замаха, - ускорение замаха, - скорость после броска. Очевидно, что условия проведения эксперимента не идеальны, следовательно, необходимо сделать поправку на потери при ударе о стену. Для этого вычислим скорость мяча после удара об стену. где - время удара, - скорость после удара. Данная скорость также необходима для вычисления ускорения, которое получает мяч при ударе о стену. Было выявлено, что время удара мяча составляет 1/50 секунды. Вычислим ускорение, полученное при ударе: Очевидно, что передача и обработка информации не происходит мгновенно, и при разработке прибора необходимо учитывать задержку. Она рассчитывается исходя из специфических особенностей используемого микроконтроллера, Bluetooth-модуля и акселерометра. Таким образом мы можем вычислить минимальное расстояние при работе с прибором для того, чтобы выполнялась его главная функция - сокрытие части траектории от спортсмена. При выполнении упражнений удара мяча о стену нам необходимо рассчитывать расстояние, как произведение времени задержки и скорости мяча после удара о стену: где - минимальное расстояние, на котором будет выполняться основная функция прибора, - время задержки, связанное с обработкой, и передачей информации, - составляющая скорости после удара мяча о стену, параллельная земле. Расстояние, пройденное мячом будет вычисляться следующим образом. Сначала вычисляется расстояние до стены: где - расстояние до стены, - скорость, переданная мячу при замахе, - ускорение и время замаха при передачи скорости мячу соответственно, - время полета мяча до стены. Затем вычисляется скорость мяча после удара о стену, используя данные, полученные с акселерометра , где мы так же получаем с помощью акселерометра, т.к. период опроса примерно в 10 раз меньше времени удара. Далее вычисляем время, оставшееся до затемнения линз прибора: где - время, оставшееся до передачи сигнала, - составляющая скорости после удара мяча о стену, параллельная земле, - время задержки, обусловленное расчетом скорости после удара мяча о стену, - время задержки, обусловленное передачей сигнала на очки и затемнения затворов. Необходимо отметить, что при расчете скорости мы сразу будем получать проекцию, на ось, параллельную земле, что нам и нужно. Это связано с тем, что при ударе стена оказывает воздействие по нормали к ее поверхности, а это значит, параллельно земле. В работе были рассмотрены методы, используемые для расчета динамических характеристик снаряда при его бросках. Приведенные методы позволили по вычисленным характеристикам подобрать наиболее подходящую элементную базу для реализации прибора. В статье приведен вариант для реализации тренажера реакции и интуиции при упражнениях - бросках мяча о стену. Аналогичные расчеты можно привести для реализации данной технологии в таких видах спорта как футбол, волейбол и др. при соответствующих поправках на специфические особенности мячей.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.