Лыжная палка для мониторинга параметров
Устройство Спорт Интернет вещей
Полезная модель относится к вспомогательному устройству, встроенному в экипировку спортсменов и любителей горнолыжного спорта, в частности в лыжные палки для мониторинга параметров движения с целью улучшения техники катания и повышения безопасности при катании. Техническая проблема заключается в создании и реализации лыжной палки для мониторинга параметров, позволяющей в режиме реального времени совместно с индикаторной системой подсказок отслеживать правильность выполнения тренировочных заданий для улучшения техники катания на лыжах и повышения безопасности при катании с использованием инерциальных измерительных датчиков. Техническим результатом заявленного устройства является повышение точности выполнения элементов при катании на лыжах, что позволяет улучшить технику катания в короткий срок и одновременно снизить риск падения. Техническая проблема решается за счет того, что лыжная палка для мониторинга параметров содержит микроконтроллер со встроенным Bluetooth контроллером, датчик IMU, расположенный на плате управления и соединенный с микроконтроллером, включающий гироскоп, акселерометр и магнитометр, предназначенный для определения в режиме реального времени углов наклона лыжной палки, координат и скорости перемещения лыжной палки и пользователя. Также устройство содержит аккумулятор, модуль GPS с антенной, который установлен на интерфейсной плате с кнопкой включения/выключения и с разъемом для зарядки аккумулятора, и световую индикацию, представляющую собой светодиодную ленту, размещенную по всей длине лыжной палки.

Полезная модель относится к вспомогательному устройству, встроенному в экипировку спортсменов и любителей горнолыжного спорта, в частности в лыжные палки, для мониторинга параметров движения с целью улучшения техники катания и повышения безопасности при катании.

Из уровня техники известны устройства, в частности лыжные палки со встроенными датчиками, предназначенными для измерения параметров техники катания пользователей в режиме реального времени, с целью возможности ее корректировки.

Так, например, из патента RU 2289466 С2, кл. МТТК А63С 11/22, опубл. 20.12.2006, известна палка для ходьбы, содержащая тело, захват наконечник, по меньшей мере, один датчик мощности, интерфейс пользователя, включая дисплей, и средство для обработки данных от датчика мощности и передачи их на дисплей. Датчик мощности расположен между захватом, наконечником и телом. Изобретение обеспечивает улучшенное регулирование эффективности ходьбы на лыжах и правильный способ выполнения данного упражнения.

Данное устройство оборудовано датчиком давления, данные которого в режиме реального времени сравнивают с заданными пороговыми значениями. Таким образом, устройство выполнено с возможностью отслеживания правильности выполнения лишь одного упражнения - северной ходьбы и не предназначено для определения наклона лыжной палки, ее пространственного положения, скорости с помощью инерциальных датчиков, то есть устройство имеет достаточно узкую область использования.

Таким образом, техническая проблема заключается в создании и реализации лыжной палки для мониторинга параметров, позволяющей в режиме реального времени совместно с индикаторной системой подсказок отслеживать правильность выполнения тренировочных заданий для улучшения техники катания на лыжах и повышения безопасности при катании с использованием инерциальных измерительных датчиков.

Техническим результатом заявленного устройства является повышение точности выполнения элементов при катании на лыжах, что позволяет улучшить технику катания в короткий срок и одновременно снизить риск падения.

Техническая проблема решается за счет того, что лыжная палка для мониторинга параметров содержит микроконтроллер со встроенным Bluetooth контроллером, датчик IMU, расположенный на плате управления и соединенный с микроконтроллером, включающий гироскоп, акселерометр и магнитометр, предназначенный для определения в режиме реального времени углов наклона лыжной палки, координат и скорости перемещения лыжной палки и пользователя, а также содержащая аккумулятор, модуль GPS с антенной, который установлен на интерфейсной плате с кнопкой включения/выключения и с разъемом для зарядки аккумулятора, и световую индикацию, представляющую собой светодиодную ленту, размещенную по всей длине лыжной палки.

Датчик IMU расположен на плате управления, включает гироскоп, акселерометр и магнитометр и предназначен для определения в режиме реального времени углов наклона лыжной палки, координат лыжной палки и пользователя в системе координат "лыжник" и в общей системе координат "Земля", а также скорости перемещения лыжной палки и, соответственно, пользователя с целью последующей оценки показателей техники катания.

В качестве датчиков IMU могут быть использованы любые, известные из уровня техники инерциальные датчики, например, MPU-9250, ICM-20948, ICM-456xy.

Микроконтроллер со встроенным Bluetooth контроллером необходим для реализации полезной модели, в частности, он позволяет в режиме реального времени обработать сигналы, поступающие от датчика IMU, сформировать сигнал для световой индикации, обеспечить связь со вторым устройством (левой лыжной палкой) и смартфоном. Кроме того, микроконтроллер отвечает за обработку сообщений с GPS модуля.

В качестве микроконтроллера может быть использовано любое известное вычислительное устройство, выполненное с возможностью сбора, обработки и хранения данных, например, ESP32-S3, nRF52832, nRF54H20.

Модуль GPS с антенной совместно с данными, полученными от датчика IMU, позволяет определить точную скорость устройства в режиме реального времени, что позволяет пользователю, опираясь на полученные точные параметры катания, определенные микроконтроллером и выведенные через систему индикации, скорректировать технику катания для приближения к установленным нормативам и заданным параметрам.

Световая индикация, представляющая собой светодиодную ленту, установленную по всей длине лыжной палки и настроенную пользователем через мобильное приложение, позволяет пользователю принять решение, которое будет квалифицироваться как правильное для обеспечения достижения технического результата - повышения точности выполнения элементов с целью улучшения техники катания в короткий срок и одновременно снижения риска падения.

Лыжная палка для мониторинга параметров имеет корпус, расположенный в рукоятке лыжной палки, предназначенный для размещения электроники, и крышку, размещенную на верхней торцевой поверхности лыжной палки.

В корпусе расположена плата управления, содержащая микроконтроллер со встроенным Bluetooth контроллером, а также датчик IMU, связанный с микроконтроллером.

Датчик IMU включает гироскоп, акселерометр и магнитометр и предназначен для определения в режиме реального времени углов наклона лыжной палки, координат устройства и пользователя в системе координат "лыжник" и в общей системе координат "Земля" и скорости перемещения лыжной палки и пользователя с целью последующей оценки и корректировки техники катания пользователя.

Данные акселерометра позволяют получить мгновенные ускорения по осям в относительной системе координат в режиме реального времени.

Данные магнитометра - напряженность магнитного поля по осям в относительной системе координат в режиме реального времени.

Данные гироскопа позволяют получить угловую скорость по осям в относительной системе координат в режиме реального времени.

Все измеренные параметры, полученные с датчика IMU, позволяют в режиме реального времени с помощью известных методов цифровой обработки (фильтры Маджвика, Калмана и т.д.) определить положение лыжных палок и пользователя в системе координат "лыжник" и в общей системе координат "Земля", углы наклона лыжных палок и скорость их перемещения, соответственно, скорость перемещения пользователя в данных системах координат. Данные параметры сравниваются устройством с заданными параметрами - углами наклона лыжных палок, а также с заданной скоростью, характеризующими идеальное выполнение тренировочного упражнения для каждого пользователя.
Производство спортивного оборудования
Разработка и производство электроники
Информационные технологии
50.09.37
Датчики и преобразователи
77.13.25
Спортивное оборудование и тренажеры
59.31.31
Приборы для измерения параметров движения
Григорий
Черепенников
Александрович
"Отсутствует"
"Отсутствует"
РОССИЯ
ФОНД СОДЕЙСТВИЯ ИННОВАЦИЯМ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "ФОНД СОДЕЙСТВИЯ РАЗВИТИЮ МАЛЫХ ФОРМ ПРЕДПРИЯТИЙ В НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ СФЕРЕ"
1027739479734
СЕРГЕЙ
ПОЛЯКОВ
ГЕННАДЬЕВИЧ
Организация
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере"
Федеральные государственные бюджетные учреждения
Черепенников Григорий Александрович
Черепенников Григорий Александрович
Григорий
Черепенников
Александрович
Физическое лицо
РОССИЯ