SISTEMA Y MÉTODO PARA EL ENTRENAMIENTO DE ESGRIMA

CAMPO DE APLICACIÓN

La disponibilidad de maestros/entrenadores en disciplinas deportivas es reducida lo que conlleva a que en ocasiones tengan que entrenar a muchos deportistas en sus clases (entrenamiento).

La presente invención corresponde a un sistema y método para el entrenamiento de la esgrima, que permite el monitoreo continuo, en línea y a distancia de la preparación del esgrimista, lo que permite optimizar el tiempo y acceso a los entrenadores o expertos en la disciplina, logrando que puedan aconsejar y orientar a un mayor número de deportistas.

ANTECEDENTES.

El estado de la técnica describe múltiples dispositivos o aparatos para el entrenamiento de deportistas en la especialidad de esgrima. Dichos aparatos poseen sensores de contacto que permite detectar si la superficie ha sido tocada por el arma del deportista.

Mediante distintos tipos de sensores es posible captura una señal generada en el momento que el arma hace contacto con el sensor, para determinar si el toque es válido, mediante el acondicionamiento y procesamiento de la señal. El estado de la técnica no describe un sistema para el entrenamiento de esgrima que permita determinar si un toque es inválido, es decir, el estado de la técnica sólo se enfoca en determinar si el toque realizado por el arma del deportista toca un punto específico definido por el área donde se encuentra ubicado del sensor. Adicionalmente, el estado de la técnica no describe un dispositivo o aparato que permita determinar la intensidad del golpe efectuado. La invención de la presente solicitud, permite detectar si un toque del arma del esgrimista sobre la superficie de contacto del aparato, corresponde a un toque válido o inválido, además de permitir determinar su intensidad. Es decir, permite determinar si el toque ha sido realizado en un punto específico y de lo contrario, permite determinar qué tan lejos del punto objetivo ha sido realizado el toque, junto a la intensidad con la cual el arma del deportista realiza el toque. Adicionalmente, en base a la información obtenida, es posible determinar múltiples parámetros que permiten establecer el avance del deportista en su entrenamiento.

El estado de la técnica describe múltiples dispositivos para el entrenamiento del deporte de la esgrima, en donde el aparato permite determinar si un blanco ha sido golpeado de manera correcta dentro de un determinado intervalo de tiempo.

El documento W02008046988 (Marciano Frederic) describe un, dispositivo de señal de contacto para práctica de esgrima. El dispositivo utiliza un material de conducción eléctrica sensible a la presión el cual opera como un interruptor, dado que el circuito se encuentra abierto cuando existe una ausencia de suficiente presión sobre el material sensible a la presión y el circuito se cierra cuando se aplica una presión suficiente sobre el material sensible a la presión para activar los medios de señalización. El documento DE2355574 (Plachutta Egon) describe un dispositivo montado sobre en un muro que consiste de un panel que soporta 5 señales de lámparas cubiertas por placas de metal perforadas. Las señales de lámparas son encendidas en una secuencia desconocida para el esgrimista quien empuja la placa perforada tan pronto como la señal luminosa se enciende. El sistema registra la cantidad de golpes y el tiempo de reacción del deportista.

El estado de la técnica no describe un sistema o método para el entrenamiento de esgrima que permita, ante la activación de una señal luminosa, detectar la ubicación del golpe o toque aplicado por el arma del deportista, independiente si el golpe fue en el objetivo o fuera de éste (golpe válido o inválido), determinar tiempo de reacción del deportista e intensidad del golpe aplicado por el arma del deportista.

RESUMEN

Se describe un sistema y método para el entrenamiento de la esgrima, que permite capturar información en línea y procesarla para posteriormente desplegar información del avance del deportista en el entrenamiento. El sistema está compuesto por un dispositivo sensor que captura información de los toques buenos y malos realizados por el deportista con su arma.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS. Fig. 1 muestra un diagrama general de la estructura del sistema de entrenamiento

Fig. 2 muestra la superficie sensora y su disposición en el dispositivo sensor.

Fig. 3 muestra el circuito eléctrico sistema de entrenamiento de esgrima. Fig. 4 muestra el diagrama en bloques del método para el entrenamiento del deportista en esgrima.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN.

La presente invención corresponde a un sistema multisensorial para la enseñanza y entrenamiento de la esgrima, que puede ser utilizado en cualquier academia de esgrima para el entrenamiento de los deportistas, independientemente de la edad de los participantes. El instrumento permite valorar las diferentes etapas de preparación de los deportistas, dando la posibilidad al entrenador o técnico, de visualizar y controlar desde su computador, teléfono o Tablet el desempeño de los esgrimistas en el entrenamiento, ya sea en el mismo lugar de entrenamiento o de manera remota.

El sistema de entrenamiento consiste en un dispositivo sensor que posee un conjunto de sensores de presión, a modo de malla, ubicados en toda la superficie del aparato encargado de recibir los golpes o toques del arma del esgrimista, los cuales permiten que se pueda detectar y procesar todos los toques, ya sean toques buenos o malos. Además de la detección del toque, el sistema es capaz de detectar su intensidad, lo cual permite obtener un completo informe de como el deportista utiliza el arma de esgrima.

La información resultante de los toques válidos e inválidos se captura, almacena y procesa en tiempo real para generar un resultado estadístico de la efectividad de cada deportista en cualquier periodo de su preparación, así como de una estadística de la eficiencia en los toques en cada punto marcado en toda el área del dispositivo sensor. La información obtenida mediante los sensores del dispositivo sensor permite obtener características como frecuencia, tiempo de reacción y coordinación del deportista, así como la efectividad en cada punto de toque de la superficie dispositivo sensor. La forma del dispositivo sensor es del tipo panel el cual se cuelga en una pared o se fija a un pedestal. En otra ejecución de la invención el dispositivo sensor simula el tronco y cabeza de un ser humano, lo cual permite acostumbrar al deportista a tener un contrincante real en frente.

El sistema de entrenamiento está compuesto por un sistema electrónico que aprovecha la alta velocidad y capacidad de procesamiento de datos de un microprocesador. El dispositivo sensor está construido en forma de una matriz de dos dimensiones, conformada por hilos conductores que se cruzan perpendicularmente, sin contactos entre ellos. Dicha matriz cubre toda la superficie del dispositivo sensor o superficie de entrenamiento de toques que la punta del arma pueda alcanzar. En un entrenamiento de esgrima el arma utilizada normalmente es una espada, florete, sable, existiendo a posibilidad de utilizar otro tipo de arma que simule alguna de las anteriores.

El dispositivo sensor, una vez en funcionamiento, genera una señal luminosa para que el deportista realice un toque con la punta del arma sobre la superficie de la matriz. Por acción mecánica del golpe o toque del arma, un sector reducido de los hilos conductores de la matriz de contacto se conectarán eléctricamente generando una señal de información que da cuenta de la ubicación o coordenadas cartesianas (x, y) específicas en que se efectuó el toque con la punta del arma. Esta información es capturada, acondicionada y transferida al procesador para ser utilizada por el programa computacional que ejecuta el método de evaluación de entrenamiento del deportista. Del mismo modo, una vez que el arma toca la superficie del dispositivo sensor, se activa al menos uno de los sensores de presión (“strain gauge”) que permite generar una señal asociada a la intensidad del toque o golpe del arma sobre la superficie del dispositivo sensor.

De esta forma, cada vez que es detectado un toque del arma sobre la superficie sensora, sea válido o inválido, es posible determinar la ubicación del toque (en coordenadas cartesianas) y la intensidad con la cual el deportista realiza el golpe o toque con el arma.

A modo de ejemplo, la superficie del dispositivo sensor está constituida por un conjunto de 24 matrices individuales de 10 x 10 hilos conductores eléctricos, adecuadas a la capacidad máxima de transferencia de un bus de datos de entrada de un microcontrolador del tipo PIC, ATMEL o ARM. De esta manera, el toque primigenio del arma, es detectado por la intersección de al menos dos hilos conductores, en una de las 24 matrices individuales, permitiendo obtener con precisión las coordenadas de la ubicación del toque del arma, además de la intensidad del toque mediante los sensores de presión.

Al cubrir toda la superficie de contacto del dispositivo sensor, con las 24 matrices sensoras activadas, el sistema permite registrar y procesar todos los toques que sean provocados por la acción del arma del esgrimista, ya sean intentos buenos o malos, según el programa de entrenamiento respectivo. La señal eléctrica primaria asociada a la información de las coordenadas donde se realizó el toque es acondicionada antes de ser entregada al microprocesador. Este acondicionamiento consiste en filtrar el ruido electromagnético y capturar solamente el primer golpe, eliminando el efecto de rebote, con el fin de transformar la ubicación del toque en una única posición puntual descrita en coordenadas cartesianas.

El circuito acondicionador asociado a cada matriz individual, contiene dos módulos de circuito integrado de codificadores que convierten las múltiples posibles intercepciones de los hilos conductores en valores binarios de 8 bit, un módulo flip- flop, actúa como memoria o retenedor del valor binario y una compuerta lógica OR genera una señal para la identificación de la coordenada de la matriz sensora impactada y genera la señal de bloqueo para eliminar el efecto rebote.

La señal de respuesta de la compuerta lógica OR se utiliza para activar la subrutina del microprocesador, que captura el dato binario, retenido convenientemente en el bloque flip-flop, y simultáneamente para resetear los bloques codificadores evitando información redundante.

El sistema de entrenamiento permite ejecutar un procedimiento o método para la práctica y entrenamiento de un esgrimista mediante un programa computacional ejecutado por el microprocesador. Dicho programa computacional es del tipo HMI (Interfaz Hombre Máquina), lo que permite al entrenador y deportista, establecer las rutinas de entrenamiento mediante el ingreso de datos tales como: secuencias, cantidad de intentos, tiempos, etc., por medio del teclado o pantalla táctil. El resultado del entrenamiento se despliega en una pantalla del computador. Una subrutina de manejo estadístico de datos, permite entregar reportes sobre diferentes elementos de rendimiento del atleta, con el propósito de medir y ajustar los esfuerzos de mejoramiento de la técnica y rendimiento del esgrimista. Método para el entrenamiento de esgrima.

En una primera ejecución se describe un método de entrenamiento de baja complejidad que comprende:

- disponer al deportista frente al tablero o dispositivo sensor,

- generar una señal luminosa en el dispositivo sensor para indicar el lugar donde el deportista debe realizar el toque,

- si se ejecuta la acción del toque por parte del deportista, en la superficie del dispositivo sensor, se realizan las siguientes acciones: capturar la ubicación del toque del arma en la superficie sensora, capturar la información de intensidad del toque sobre la superficie sensora, determinar si el toque realizado es positivo (bueno) o negativo (malo) en relación a la ubicación del toque respecto a la ubicación de la señal luminosa objetivo, al tiempo de reacción del deportista y a la intensidad del toque sobre la superficie del dispositivo sensor,

- apagar la señal luminosa objetivo, - si no se ejecuta la acción de tocar la superficie sensora, esperar 5 segundos y apagar la señal luminosa objetivo.

El proceso se repite según elección del entrenador y de acuerdo al resultado de avance del deportista.

La información obtenida a partir de los pasos antes indicados permite genera una base de datos para obtener resultados como: cantidad de toques buenos y malos, intensidad del toque (presión con la cual impacta el arma sobre la superficie del dispositivo sensor), eficiencia del deportista respecto a la acción de los toques buenos y malos, coordinación, etc.

Un toque es considerado bueno cuando el arma del deportista toca el objetivo dentro de un tiempo específico y con una suficiente presión de contacto.

A modo de ejemplo, un toque bueno considera un tiempo de reacción menor a los 5 segundos y donde el arma toca la superficie a una distancia menor a los 2 cm del punto objetivo, con una presión mayor que 0,25 Kg/cm ² .

Toda la información queda almacenada en una memoria para el análisis histórico de los datos capturados, para el posterior análisis del avance del entrenamiento del deportista en el tiempo.

La información generada puede ser visualizada en tiempo real a medida que se genera, es decir mientras el deportista entrena o en un momento posterior al entrenamiento del deportista. En otra ejecución de método de la invención, el sistema permite un entrenamiento normal con un grado mayor de complejidad. En este caso, el dispositivo sensor genera dos señales luminosas de forma aleatoria, permaneciendo encendidas durante un tiempo determinado a la capacidad del deportista, normalmente durante 8 segundos.

En otra ejecución del método de la invención, el sistema permite medir agilidad del deportista. En este caso el dispositivo sensor genera 5 señales luminosas la cuales deben ser apagadas en el menor tiempo posible mediante un toque positivo.

En otra ejecución del método de la invención, el sistema permite un entrenamiento de alta complejidad. En este caso el sistema genera 3, 4 o 5 señales luminosas de manera aleatoria que se apagan por el toque realizado por el deportista o por tiempo.

La tecnología de las telecomunicaciones, permite actualmente que todos los datos generados y capturados por el sistema de entrenamiento, puedan ser transmitidos a distancia, mediante interfaces y protocolos de Internet y bluetooth a celulares (teléfonos móviles) y otros computadores ubicados en cualquier parte del mundo. La posibilidad de interactuar de manera remota con el sistema de entrenamiento permite que se puedan analizar los datos del deportista en línea y modificar la rutina de entrenamiento de manera remota.