Messvorrichtungs-/Sensorsystem zur Messung, Übertragung und Verarbeitung von relevanten Leistungsdaten des Trainings und des Wettkampfs von Kontaktsportarten, insbesondere des physischen Kontakts und dessen Krafteinwirkung

Stand der Technik

In Kontaktsportarten, wie bspw. den waffenlosen Kampfsportarten Boxen, Kickboxen oder auch in bewaffneten Kampfsportarten wie Kendo, wird der Erfolg und die Leistung des Trainings und des Wettkampfs bisher durch subjektive Einschätzung von entsprechend geschulten Trainern oder Schieds-, bzw. Punktrichtern bewertet. Diese achten nicht nur auf die korrekte Ausführung von Techniken sondern bewerten gerade im Sparring oder im Wettkampf die relevanten Leistungsdaten als Treffer und deren entsprechenden imaginären Krafteinwirkung mit Punkten oder anhand sonstiger Bewertungsskalen. Dies geschieht, um den Trainingserfolg oder auch den Sieg eines Wettkämpfers messbar zu machen.

Diese subjektive Einschätzung oder Bewertung ist allerdings fehleranfällig, da objektive Maßstäbe fehlen und die Bewertung immer von außerhalb des Kampfgeschehens, rein visuell aus dem Blickwinkel des jeweiligen Punktrichters erfolgt. Um dies zu objektivieren gibt es schon seit vielen Jahren Bestrebungen und dazugehörige Patent- und Gebrauchsmusteranmeldungen, um direkte Messungen des physischen Kontakts der Kontrahenten aus dem Kampfgeschehen vorzunehmen. Aus den Veröffentlichungen DE 20 2007 010 147 U1 , DE20 2010 004 451 U1 und DE20 2010 004 520 U1, DE 20 2007 010 150 U1 oder auch US20120203361A1 sind bspw. Sensoren und auch Schutzausrüstungen mit der Möglichkeit der Datenübertragung bekannt, die einen piezoelektrischen Effekt nutzen, um den Druck, der auf ein damit ausgerüstetes Körperteil oder Trainingsgerät ausgeübt wird zu messen und für eine Bewertung heranzuziehen. Ähnliche Drucksensoren, die eine Veränderung von elektrischen Messgrößen detektieren sind aus der Veröffentlichung WOOO/69523 oder auch US 2016/0309807 A1 bekannt. Für ein Trainingsgerät in ähnlicher Weise aus US9227128B1. Eine andere Form der Messung eines Treffers und seines Wirkungsgrads bei Kontakt, bei dem Vibrations-/Beschleunigungssensoren zum Einsatz kommen, findet sich in US 9,320,954 B1. Und auch Varianten in denen bereits die Annäherung eines Treffers mit einem Sensor gemessen werden kann sind bekannt aus 1020150007661 A (Korea). In weiteren Kontaktsportarten, bei denen Kollisionen mit Gegnern (bspw. Rugby oder American Football) oder Gegenständen (Tennis, Fußball, Baseball, etc.) Teil des jeweiligen Sports sind, wird der eigentliche Kontakt und die Messung eines entsprechenden Treffers und dessen Härte bisher weitgehend außer Acht gelassen, bis auf einige Ausnahmen wie in WO 2012/171003 A1 , US2017/0086519 A1 oder auch mit Hilfe der Messung von Geschwindigkeiten bewegter Objekte mittels RADAR in US 6,378,367 B1. Sie sind bisher für den Trainings- oder Wettkampferfolg als nicht hinreichend relevant angesehen. Aus dem militärischen Bereich ist weiterhin US2008009245A1 mit Aufprallsensoren zur Einschlagsmessung von Projektilen bekannt.

Weitere internationale Veröffentlichungen, denen ähnliche Ansätze wie oben geschildert zur Messung eines Treffers und dessen Krafteinwirkung in verschiedenen Sportarten zu Grunde liegen, finden sich bspw. in DE 20 2016 004467 U1 , WO 2004/004840, WO 2007/011145, WO 2011/047410 A1 , WO 2017/120667 A1 , US 2003/0217582 A1, US 2004/0199232 A1, US 2015/0157917 A1, US 2016/0018278 A1 , 101018038 B1 (Korea), 101093669 B1 (Korea),

1020100082874 A (Korea), 1020110019570 A (Korea), 1020130013398 A (Korea), 1020160092769 A (Korea), 2003038703 A (Japan), 2007181673 A (Japan), 2011-104192 A (Japan), GB 2400917 A, EP 2 236 177 A1, DE 10 2016 001 440 A1 2017.08.10, AU 2016231496 A1 , 1020100006069 A (Korea), WO 2010/005169, US 2011/0159939 A1 und US 2013/0282155 A1.

Viele der oben beschriebenen Ansätze sind auf einige Schlüssellösungen wie bspw. einen bestimmten Sensor beschränkt. Weitergehend sind bereits Sensorsysteme bekannt, wie bspw. in US 9,427,623 B2, die mehrere dieser Ansätze verbinden, um die Genauigkeit und Anwendbarkeit in den jeweiligen Kontaktsportarten zu erhöhen. Ähnlich gestaltete Einzelkomponenten wie die in dieser Patentanmeldung beschriebenen Messvorrichtungen zur Messung elektrischer Signale bei Kontakt nach Anspruch 1 finden sich in RU 2 519 985 C1 , 2000042162 A (Japan) und US 8,876,613. Die Veröffentlichungen US 4,761 ,005, WO 2009/087124 A2, 1020140066024 A (Korea), 1020110101568 A (Korea) und 10-1325992 (China) beschreiben Messvorrichtungen zur Messung von Druck mit ähnlich möglichen Messaufbauten nach Anspruch 3. 1020140080413 A (Korea) beschreibt eine Anzeigemöglichkeit von Treffern für den Benutzer nach Anspruch 5. Eine Möglichkeit der Zuordnung von Objekten mittels Funksignalen aus dem militärischen Bereich ist aus DE60207253 bekannt.

Problem Das im Hauptanspruch der angegebenen Erfindung beschriebene Messvorrichtungs-/ Sensorsystem will nicht nur den jeweiligen Treffer und seine Krafteinwirkung bei einem Kontakt für eine Bewertung messen wie die bereits bekannten Lösungen aus den genannten Veröffentlichungen. Diese sind zudem in vielen Fällen auf einige wenige Kontaktsportarten zugeschnitten. Ähnlich wie beim Fechtsport, in dem sich schon seit Jahrzehnten zwar ein elektronisches System zur Messung von Treffern etabliert hat, das jedoch die Teilnehmer beim Wettkampf oder Training durch die notwendige Verkabelung, um die Teilnehmer in einem Stromkreis zu halten, in der Bewegungsrichtung einschränkt. Für Kampfsportarten wie Kickboxen, Boxen, etc. sind die oben genannten und bereits veröffentlichten Sensoren zur Treffererkennung allein zwar in der Lage relevante Treffer und auch deren Krafteinwirkung zu erkennen, jedoch bieten sie nicht die Möglichkeit, ohne eine weitere Interpretation der Daten durch bspw. einen Schieds- oder Punktrichter, grundlegende Echtzeitentscheidungen für eine korrekte Bewertung im Wettkampf oder dem Training zu liefern.

So können reine Drucksensoren, zwar den Druck messen, jedoch ist bspw. beim Boxwettkampf ohne zusätzliche Schiedsrichter nicht ohne weiteres erkennbar, ob der Drucksensor nicht durch bspw. einen blockenden Arm ausgelöst wird, der auf den Drucksensor einwirkt und den Druck abfängt. Um hier aussagekräftig zu sein, muss der Drucksensor aufwendig konfiguriert werden. Zudem gibt es bspw. im Kickboxen auch reine Punktwettkämpfe, bei denen schon eine korrekt durchgeführte Berührung für eine Punktbewertung ausreicht. Hier ist zu harter Kontakt sogar unerwünscht. Reine Näherungssensoren reichen hier auch nicht für eine hinreichend gute korrekte Treffererkennung aus. Ein Sensor allein, der nur auf Oberflächenkontakt reagiert, wäre hier allein aber auch nicht ohne weiteres Aussagekräftig, denn Daten über die Krafteinwirkung eines Treffers müssen zusätzlich bereit gestellt werden. Hinzu kommt, dass bei diesen Wettbewerben bspw. auch unterschiedliche Punkte je nach vollführter Technikklasse (bspw. ein Kick, oder gesprungener Kick zum Kopf gibt mehr Punkte als zum Bauch), auch dafür sind weitere Messvorrichtungen von Nöten.

Für Kontaktsportarten, die keine Kampfsportarten sind, fehlen sogar oft noch Daten direkt aus dem Trainings- und Wettkampfgeschehen. Gerade bei Ballsportarten werden Messungen über Treffer und deren Wirkungsgrad relevanter Gegenstände oder Körperteile zueinander von außen erhoben und bleiben überwiegend auf den Zeitpunkt direkt vor der Punkteerzielung oder bei einem Verstoß gegen die Härteregeln (Foul) beschränkt (bspw. der Videobeweis im Fußball oder im Eishockey). Durch die Verflechtung mehrerer Messvorrichtungen zu einem System nach dem Hauptanspruch, ist die Möglichkeit gegeben, genügend relevante Daten für individuelle Bewertungssysteme des jeweiligen Trainings oder des Wettkampfs vieler verschiedener Kontaktsportarten bereitzustellen.

Lösung

Das Messvorrichtungs-/Sensorsystem aus dem Hauptanspruch ist durch die Merkmale der Messvorrichtungen nach Anspruch 1 , die auf reine Berührung mindestens zwei getrennter offen liegender Schaltungen reagiert, ergänzt um weitere Messvorrichtungen aus Anspruch 4, die die Bewegungsrichtung und Beschleunigung des jeweiligen Teils erkennen kann, auf die Erhebung relevanter Daten für Echtzeitentscheidungen in vielen Kontaktsportarten ausgelegt. Durch die Möglichkeiten nach Anspruch 6 und 7, die gesammelten Daten über Schnittstellen zu übertragen und zu verarbeiten sind Filter für verschiedenste Regelwerke der Kontaktsportarten möglich und das System ist nicht auf einen einzelnen Anwendungsfall limitiert. Ergänzend bieten die angrenzenden Softwaresysteme die Möglichkeit der angepassten Datenaufbereitung, -bereitstellung und -nutzung. Die Möglichkeit der Abstimmung von flexiblen und unflexiblen Teilen erlaubt zudem die Anpassung auf unterschiedlichste Gegenstände, Kleidungsstücke oder Schutzausrüstungen. Zudem ist mit einer Umsetzung einer Anzeigemöglichkeit nach Anspruch 5 auch den jeweiligen Teilnehmern des Trainings oder Wettkampfs die sofortige Anzeige der eigenen Leistungsdaten wie bspw. einem korrekt ausgeführten Treffer möglich.

Erreichte Vorteile

In dem hier aufgeführten System sind geeignete Messvorrichtungen und Sensoren vorhanden, um bspw. Punktrichterentscheidungen in bewaffneten und waffenlosen Kampfsportarten hinreichend zu ersetzen. Zudem liefert es dadurch eine wesentliche Grundlage zur Sicherheit und der Gesundheit der Kämpfer. Denn noch immer ist vor allem bei Vollkontakt-Wettkämpfen im Kampfsport, egal ob mit oder ohne Waffen, ein „Knock out“, die eindeutigste Bewertung des Siegs eines Kontrahenten. Jedoch bedeutet das, dass immer ein Kämpfer wesentliche Schäden davon trägt und in der jeweiligen Begegnung nicht mehr uneingeschränkt weiterkämpfen kann. Ein solches Messvorrichtungs-/Sensorsystem kann durch seine Anpassung an jedwede Kleidung oder Schutzausrüstung eine korrekte Bewertung vor allem für Kampfsportarten sicherstellen, so dass keine Punktrichter mehr notwendig sind. Es lassen sich so auch Wettkampfentscheidungen unter Ausschluss eines Knock-outs realisieren. Bei Wettkampfformen im Kampfsport, die einen zu harten Kontakt ausschließen möchten, bietet sich so die Möglichkeit „zu harte Treffer“ objektiv zu definieren.

Bezogen auf weitere Kontaktsportarten, die keine Kampfsportarten sind, sind Anpassungen des Systems möglich, die Performancedaten zu ausgeführten Techniken und Bewegungsmustern zulassen. Im Fußball zum Beispiel ist die Ausstattung eines Balls und eines Sportschuhs mit solchen Messvorrichtungen denkbar, sodass nachvollzogen werden kann, welcher Teil des Balls mit welchem Teil des Schuhs bei einem Schuss getroffen wird. Dies lässt eine detailliertere Bewertung der Technik des Spielers für bspw. einen Eckball zu.

A usführungsbeispiel

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung lässt sich durch eine Anbringung der beschriebenen Komponenten nach Anspruch 1 auf Schutzausrüstung für Kampfsport-Punktwettkämpfe realisieren. Dabei können die Messvorrichtungen nach Anspruch 1 als Messgrößengeber (Fig. 1a) und Messgrößennehmer (Fig. 1b) zunächst so ausgeführt werden, dass offene Leitungen auf eine flexible Folie aufgebracht werden (a1), durch formschlüssige, kraftschlüssige oder stoffschlüssige Verbindungstechniken , also bspw. Aufnähen, Verschrauben oder Verkleben. Diese werden so ausgeführt, dass die offenen Leitungen in definiertem Abstand nebeneinander fixiert sind, so dass sie sich nicht berühren. Schließlich werden sie mit einem Mikrocontroller, der Hard- und Softwareschnittstellen (b1) enthält und mit einem integrierten Beschleunigungssensor (c1) ausgestattet ist, verbunden.

Auf dem jeweiligen verwendeten Schutzausrüstungsteil wie einer Schutzweste, Handschuhen, Helm (Fig. 2, a2) oder bspw. auch speziellen Fußschützern werden solche Folien mit Leitungen (b2) und Mikrocontrollern (d2), sowie den Beschleunigungssensoren (e2), auf-, bzw. eingebracht. Das Anzeigesystem nach Anspruch 5 kann in diesem Fall bspw. im Sichtfeld eines Helms oder auf einem nicht direkt zur Treffererkennung notwendigen Bereich eines Schutzausrüstungsgegenstand ein- oder aufgebracht und als einfache LED- Dioden und/oder flexiblen LED-Anzeigen ausgeführt (c2) und ebenfalls mit dem Mikrocontroller verbunden sein.

In der Wettkampfsituation (Fig. 3) auf der Kampffläche (a3) ist eine Zuordnung und Verbindung aller benötigten Messvorrichtungen mit einer Zentraleinheit wie einem Computer oder einem mobilen Gerät (e3), über die die Konfiguration der Komponenten und die Auswertung oder Verteilung der Daten erfolgt, in diesem Fall drahtlos möglich. Die besagte Zentraleinheit kann über eine Softwareschnittstelle nach Anspruch 7 die Verteilung der Daten mehrerer Messvorrichtungen nach Anspruch 1 übernehmen. Dies kann bspw. bei einem Wettkampf zweier Wettkämpfer (b3 und c3), die mit derartigen Messvorrichtungen nach Anspruch 1 an Ihrer Schutzausrüstung wie bspw. einem Helm (d3) ausgestattet sind geschehen, wie hier gezeigt. Wenn Messgrößennehmer einen Messgrößengeber berühren ist eine Zuordnung durch Auslesung der jeweiligen elektrischen Signatur (bspw. Spannung und/oder Stromstärke und/oder Frequenz und/oder elektrischer Widerstand) des Messgrößengebers möglich und der Messgrößennehmer kann die Information an die Zentraleinheit senden. Anhand der Beschleunigungsdaten des Beschleunigungssensors ist auch ein Rückschluss auf die Krafteinwirkung auf den jeweiligen Messgrößengeber möglich. Einmal auf die Bewertungsregeln des jeweiligen Wettkampfes eingestellt, ist die korrekte Punktebewertung mit der erfolgten Krafteinwirkung direkt messbar.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel von Messvorrichtungen nach Anspruch 8 kann beim Kampfsport-Punktwettkampf durch Aufbringung passiver Messgrößengeber auf bspw. für den Wettkampf verbotene Körperzonen, auf denen Treffer mit Minuspunkten oder Sanktionen geahndet werden, erfolgen. So können diese passiven Messgrößengeber in Form von einem elektrisch leitenden Material mit definiertem elektrischen Widerstand u. a. auf einem

Suspensorium oder der hinteren Körperhälfte, wie auf dem Hinterkopf oder dem Rücken, aufgebracht werden. Dieses kann dann durch einen Messgrößennehmer hinsichtlich des elektrischen Widerstands gemessen und als verbotene Trefferzone zugeordnet werden. Dadurch lassen sich für den Kampfsport übliche, unerlaubte Treffer messen und anzeigen.