Страница 12 из 32
Идея №5:
«Боксируем,
костяшки кистей в ссадинах,
а на морде ни царапины!»
Неплохо бы такую штуковину поставить в школьном спортзале или коридоре. Надеваешь легкие перчатки и пошел молотить по противнику, стараясь попасть в его рожу или под дых. А рядом, на другом тренажере в коридоре, твой друг боксирует тебя. Или не рядом, а допустим, пацан из Америки, имея такой же тренажер, боксирует с тобой. Оба вспотели, получили выброс адреналина, костяшки кистей в ссадинах, а на морде ни царапины. Чудеса? Увы, такой тренажер можно сделать уже сегодня.
Удивляюсь, почему ушлые, ИТ-продвинутые китайцы, до сих пор не заполонили мир этой интересной для детей и молодежи, недорогой технической игрушкой. Простая идея возможности создания виртуального тренажера реальной физической нагрузки (ВТ) посетила меня, еще в середине 90-х, когда появились в Москве первые миди клавиатуры и цифровые видео проекторы**.
Настенную доску, с эластичным покрытием и десятком датчиков удара от мидиклавы, надо осветить проектором, где движется изображение противника. Ну и мочи его. Программа рассчитывает координаты частей тела противника, координаты и силу твоих ударов. Попал в голову, прога начисляет высокие очки, в плечо поменьше. А по окончанию заданных раундов, определяется победитель. Соединив компы тренажеров в сеть или выйдя в Интернет, можно организовывать бои противников, удаленных на большое расстояние.
5.1 . Назначение и область применения
1.1. Виртуальный тренажер реальной физической нагрузки предназначен для обучения, отработки ударов, боев и соревнований по боксу и контактному карате с виртуальным или реальным противником с использованием новейших компьютерных технологий.
1.2. В отличие от обычных тренажеров, здесь совмещена реальная физическая нагрузка (удары по изображению противника на сенсорном экране с фиксацией силы и точности удара (очки), с преимуществом виртуальных компьютерных игр (анимация, настройки под виртуального противника, отработка ударов, видео эффекты и звуковое сопровождение и т.п.). Идея состоит в следующем – Вы бьете противника, противник бьет Вас, Вы получили физическую нагрузку, но ни у Вас, ни у противника нет синяков от ударов, так как удары наносятся по изображению. Компьютер ведет учет всех ударов и определяет победу или поражение.
1.3. Тренажер может использоваться как детьми, так и взрослыми. Можно организовывать соревнования с противником на двух соседних тренажерах (через локальные вычислительные сети (ЛВС), так и по Интернету. Для анализа боя должна быть предусмотрена его видеозапись и повторный просмотр.
1.4. ВТ можно использовать, везде, где есть много детей и просторная комната. Использовать для обучения и отработки ударов в спортивных залах и клубах, в комнатах отдыха (физической релаксации) предприятий и учреждений или в игровых компьютерных и развлекательных клубах.
5.2 . Принцип действия.
2.1. Изображение противника проецируется с двух сторон, с помощью 2-х видеопроекторов, на специальный сенсорный экран с датчиками силы удара и координат. По изображению на экране наносятся удары, фиксируемые датчиками. Программно компьютер обрабатывает информацию и управляет изображением противника, через проектор. Для боя с реальным противником (два тренажера) его изображение (движения) сканируется вебкамерой.
2.2. Основным элементом системы является программное обеспечение системы «Тренажер» (ПС), которое объединяет все устройства и управляет тренажером. Программный модуль ПС управляет изображением виртуального противника, рассчитывают его последующие позы, в зависимости от Ваших ударов. От силы удара и попадания (голова, плечи, живот и т.п.) производится подсчет очков. Определяется траектория движения изображения виртуального противника его поза и ответный удар. В зависимости от настроек производится выбор мастерства противника, его весовые и силовые характеристики, а также ваша энергия (как в играх).
2.3. Когда производится бой с реальным партнером (с другим тренажером через ЛВС или сеть Интернет), изображения противников реальные (от видеокамер, с обработкой в ПК). Производится расчет координат частей тела и попаданий ударов по этим частям с подсчетом очков.
5.3. Сенсорный экран.
3.1. На сенсорный экран (1м * 1м) проецируется световое изображение противника и по нему наносятся удары (легкими перчатками). Экран многослойный, эластичный со встроенными датчиками ударов. Датчики расположены в виде матрицы (5 * 6). Датчики могут быть разных типов, от простейших (Вкл/Выкл, как герконы или сенсоры обычной клавиатуры), до дорогих многопозиционных индукционных датчиков силы удара.
Перспективно использование перчаток, со встроенными световыми или радиоизлучателями. Четыре приемника – на кромках экрана. Программный расчет изменений скорости движения излучателя и его координат, позволит обойтись без датчиков силы удара на экране. Сейчас такую технологию продвигают в некоторых игровых устройствах, наши друзья-соперники с Востока.
3.2. Основанием экрана является прочный щит, который и крепится к стене с использованием шайб горизонтального и вертикального наклонов и дюбелей крепления. К основанию крепится эластичный экран из пористого материала (многослойный). Верхний слой кожа. Все слои съемные и заменяются по мере износа. Для детей число слоев и упругость подбираются индивидуально (хотя можно и программно при настройке).
3.3. К щиту, в отверстия слоев, крепятся датчики ударов. Имеется возможность регулировки прижима (натяга) стержня датчика. Каждый датчик соединен кабелем с соединительной колодкой, а колодка с помощью многожильного кабеля с разъемом на конце, подключается к разъему контроллера.
5.4. Контроллер первичной обработки сигналов и ПО.
4.1. Контроллер служит для приема и первичной обработки сигналов от датчиков удара и передачи информации в ПК, через порт USB. За основу можно взять аналогичный контроллер от самой простой мидиклавиатуры. А для уж совсем упрощенной модели пойдет и от компьютерной клавиатуры.
4.2. Контроллер состоит из микропроцессора, устройства приема сигналов от 30 датчиков ударов (через разъем), устройства передачи информации в ПК и соединительного кабеля (~ 5 м). В контроллере должны быть индикаторы срабатывания датчиков. Электропитание контроллера должно быть от порта USB компьютера.
4.3. Программное обеспечение контроллера должно обеспечивать опрос датчиков по инициативе сработанного датчика, или по инициативе ПК, с частотой опроса всех датчиков не менее 3-х раз в сек. ПО должно обеспечивать расчет координат сработанных датчиков, производить оцифровку силы удара (для трехпозиционных и аналоговых датчиков). Далее компонуется последовательность: координата датчика (3 разряда) и сила удара (3 разряда). Эта последовательность выставляется на устройство передачи и по кабелю передается в порт USB ПК (частота обмена не менее 2-х раз в сек.). После обмена производится сброс выходного регистра контроллера в исходное состояние.
4.4. В программной системе «Тренажер» целесообразно использовать наработки по анимации из игр и т.п. приложений. А систему отслеживания изображения и расчет статистики придется разрабатывать оригинальные. Допустим, на базе Kinect SDK**, лицензии на которую Microsoft будет продавать с начала 2012 г. Где реализованы технологии управления с помощью движения тела в пространстве и голосовых команд. Kinect SDK позволит клиентам Microsoft создавать любые приложения для Windows 7, которые смогут распознавать перемещение человека в пространстве, перемещение частей его тела, мимику и голосовые команды.