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Dokumentenidentifikation DE102005059396A1 14.06.2007
Titel Verfahren und Anordnung zum Identifizieren einer Auslösesituation für eine Sicherheitsbindung eines Gleitbretts
Anmelder Klindworth, Jan, 82418 Murnau, DE
Erfinder Klindworth, Jan, 82418 Murnau, DE
Vertreter Flosdorff, J., Dipl.-Ing.Dr.-Ing.Dipl.-Wirtsch.-Ing., Pat.-Anw., 82467 Garmisch-Partenkirchen
DE-Anmeldedatum 13.12.2005
DE-Aktenzeichen 102005059396
Offenlegungstag 14.06.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 14.06.2007
IPC-Hauptklasse A63C 9/088(2006.01)A, F, I, 20051213, B, H, DE
Zusammenfassung Das Verfahren zum Identifizieren einer Auslösesituation für eine Sicherheitsbindung eines Gleitbretts sieht vor, dass die Stellung der Gliedmaßen des Gleitbrettfahrers und mindestens eines Gleitbretts ermittelt wird. In näheren Einzelheiten ist vorgesehen, dass die Stellung der Gliedmaßen und des mindestens einen Gleitbretts durch eine Positionsbestimmung einzelner Punkte auf den Gliedmaßen und dem mindestens einen Gleitbrett relativ zu einem am Gleitbrettfahrerkörper oder am Gleitbrett angeordneten festen Bezugsystem ermittelt wird. Hierdurch ist die Möglichkeit geschaffen, eine sichere Identifizierung einer Auslösesituation für eine Sicherheitsbindung festzustellen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Ermitteln einer Auslösesituation zur Steuerung der Sicherheitsbindung eines Gleitbrettes.

Eine Sicherheitsbindung für Gleitbretter muss maximale Sicherheit für den Gleitbrettfahrer in jeder Situation bieten. Bei 140 km/h muss sie den Rennläufer sicher in der Bindung halten und beim Fallen im Stand ebenso sicher auslösen. Üblicherweise benutzen Gleitbrettfahrer Sicherheitsbindungen, die ihren Schuh mit dem Gleitbrett, durch mit Federkraft beaufschlagte Gelenkmechanismen fixieren. Übersteigen die vom Gleitbrett auf den Schuh wirkenden Kräfte eine bestimmte Größe, geben die mit Federkraft beaufschlagten Gelenkmechanismen den Schuh frei. Die Grenzwerte bei dem der Schuh freigegeben wird, werden durch Einstellung der Federkraft individuell auf den Gleitbrettfahrer angepasst. Die Nachteile dieser bekannten Lösung liegen darin, dass die Einstellung der Federkraft immer einen Kompromiss darstellt. Für die beim Gleitbrettfahren auftretenden wechselnden Fahrgeschwindigkeiten und für die unterschiedlichsten Geländeverhältnisse werden eigentlich jeweils angepasste Einstellungen der Federkraft benötigt, um ein sicheres Funktionieren der Sicherheitsbindung zu gewährleisten. Die Gelenkmechanismen der bekannten Sicherheitsbindungen bieten zudem nicht die Möglichkeit, den Schuh in allen notwendigen Richtungen vom Gleitbrett zulösen, so dass die Situation eintreten kann, dass der Kraftvektor zwischen Schuh und Gleitbrett eine Richtung hat, die trotz sehr hoher Kräfte nicht zum Auslösen der Sicherheitsbindung führt.

In DE 10 050 646 wird eine Einrichtung offenbart, bei der eine Auslösesituation der Sicherheitsbindung, über die Stellung der Gleitbretter zueinander identifiziert wird. Gerät der Gleitbrettfahrer über das normale Maß hinaus in Rückenlage, oder verdreht sich sein Oberkörper über ein normales Maß, so kann das nicht über die Position der Gleitbretter zueinander identifiziert werden. Die in DE 10 050 646 offenbarte Einrichtung ermöglicht zudem keine exakte Ermittlung der relativen Skistellung. Den gemessenen Entfernungen zwischen den Skispitzen und den Skienden, lassen sich grundsätzlich immer eine vielzahl möglicher Stellungen der Skier zuordnen. Schon allein dadurch das die in De 10 050 646 vorgeschlagene Messmethode nur einen zwei dimensionalen Zustand der Skier untersucht, kann z.B. nicht unterschieden werden, ob der Skifahrer sich auf einer Schrägfahrt an einem steilen Hang befindet, in diesem Fall könnte der Höhenunterschied der beiden Skier leicht einen halben Meter betragen, oder ob die Ski des Skifahrers bei einer normalen Fahrt einen halben Meter Entfernung untereinander aufweisen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Anordnung anzugeben, mit dem es möglich ist, eine sichere Identifizierung einer Auslösesituation für eine Sicherheitsbindung festzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 7 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung sieht in ihrer allgemeinsten Form vor, das eine Auslösesituation, über die Position der Gleitbretter, und der Gliedmaße relativ zum Rumpf des Gleitbrettfahrers, identifiziert wird. Immer dann wenn der Körper des Gleitbrettfahrers Stellungen einnimmt, die aufgrund der Freiheitsgrade seiner Gelenke am Rande dessen sind, was ohne Verletzung möglich ist, oder wenn seine Körperstellung als zum Gleitbrettfahren untauglich identifiziert wird, löst die Sicherheitsbindung den Schuh vom Gleitbrett.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, das Punkte des Körpers und der Gleitbretter, relativ zum Rumpf, durch eine Entfernungsmessung ermittelt werden. Der Rumpf des Gleitbrettfahrers wird hierbei durch mindestens 3 Punkte (X, Y, Z) beschrieben, diese 3 Punkte bilden ein sogenanntes Bezugssystem. Die genaue Position eines Punktes A, der auf dem Körper oder den Gleitbrettern des Gleitbrettfahrers liegt, relativ zum Bezugssystem, lässt sich durch Ermitteln der Entfernung zwischen den Punkten A-X; A-Y; und A-Z bestimmen.

Die 3 Punkte (X, Y, Z) des Bezugssystem können entweder auf den Gleitbrettern oder am Körper des Gleitbrettfahrers angeordnet sein, sie sind vorzugsweise in der Nähe der Hüftgelenke und im oberen Brustbereich anzuordnen. Die Punkte deren Position zu ermitteln sind, liegen vorzugsweise an den Kniegelenken und auf den Gleitbrettern.

Auf diese Weise kann eine exakte Stellung des Körpers ermittelt werden.

Die ermittelten Koordinaten werden dann mit Hilfe eines Rechners auf ein Körperersatzmodell übertragen und mit einem Körperreferenzmodell verglichen.

Das Körperreferenzmodell, einschließlich der Gelenkfreiheitsgerade und der Gleitbretter, ist ein Abbild des Gleitbrettfahrers und seiner Gleitbretter. Die Bewegungen des Gleitbrettfahrers wird damit im virtuellen Raum des Rechners nachvollzogen. Überschreiten diese Bewegungen definierte Grenzen, wird eine Auslösesituation identifiziert. Bei genügend hoher Messrate können auch dynamische Phänomene berücksichtigt werden. Eine Auslösesituation wird sich bei dynamischer Betrachtung durch eine unstetige Bewegungsänderung bemerkbar machen. Zur Identifizierung einer Unfallsituation können auch Schwingungsmessungen herangezogen werden. Ein Sturz wird sich durch Änderung der Schwingungscharakteristik bemerkbar machen. Hierzu wird vorgeschlagen an den Gleitbrettern Schwingungssensoren anzuordnen.

In weiteren Einzelheiten wird vorgeschlagen, dass die Positionserkennung bzw. die Entfernungsmessung auf dem Radarprinzip basiert. An den Punkten X, Y und Z sind dazu Hochfrequenz-Sende- und Empfangsstationen angeordnet. An den Punkten A, B, C, D, E und F befinden sich passive oder aktive Transponder. Zur Entfernungsmessung wird dann von den Punkten X, Y, und Z ein Hochfrequenz-Signal gesendet. Dieses wird von dem Transponder empfangen, verstärkt, moduliert, reflektiert und an der Hochfrequenz-Sende- und Empfangsstation mit dem ursprünglich ausgesandten Signal gemischt. Nach dem Mischvorgang erhält man ein Spektrum mit zwei Spektrallinien, deren gegenseitiger Abstand proportional zur Entfernung zwischen den Punkten z.B. X und A ist.

Dieses System der Positionserkennung ist in der Technik bekannt, es entspricht quasi einem lokalen GPS, und wird zur Positionserkennung von mobilen Objekten in begrenzten Räumen genutzt. Zur Entfernungsmessung sind grundsätzlich elektrische, elektromagnetische oder auch optische Signale verwendbar, Grundlage ist in jedem Fall eine Laufzeitmessung des Signals.

Die ermittelten Positionen der Punkte A, B, C, D, E und F werden dann in einem Rechner weiterverarbeitet. Identifiziert der Rechner eine Auslösesituation, so wird ein Signal an die Gleitbrettbindung (1), vorzugsweise drahtlos, übermittelt. Diese entriegelt dann den Gleitbrettschuh (2) vom Gleitbrett (3). Die Gleitbrettbindung besitzt dazu eine elektrisch schaltbare Entriegelungseinheit. Eine Gleitbrettbinding dieser Art ist in EP 1 378 275 A1 offenbart.

Grundsätzlich können für das offenbarte Verfahren, herkömmliche, auf dem Kraftauslöseprinzip basierte Gleitbrettbindungen, verwendet werden, diese müssen dann nur um eine elektrische Entriegelungseinheit erweitert werden. In diesem Fall erhöht das offenbarte Verfahren die Auslösesicherheit, indem Auslösesituationen identifiziert werden, die das Kraftauslöseprinzip nicht feststellen kann, oder wenn es durch z.B. Verschmutzung in der Funktion eingeschränkt ist. Für den Fall dass das offenbarte Verfahren in seiner Funktion ausfällt, kann der rein mechanische Teil der Gleitbrettbindung den Gleitbrettschuh entriegeln.

Es kann aber auch eine Gleitbrettbindung verwendet werden, die ausschließlich elektromechanisch ver- und entriegelt. Der oben beschriebene Sicherheitsvorteil entfällt dann.

In weiteren Einzelheiten wird vorgeschlagen die an den Punkten X, Y und Z zu platzierenden Hochfrequenz-Sende- und Empfangsstationen auf ein Tragegurtsystem anzuordnen. Das Tragegurtsystem kann innerhalb oder außerhalb der wetterfesten Kleidung getragen werden. Der für das Verfahren notwendige Rechner sowie die Akkumulatoren zur Spannungsversorgung befinden sich ebenfalls am Tragegurtsystem. Um eine genauere Positionierung der Hochfrequenz-Sende- und Empfangsstationen am Körper des Gleitbrettfahrers zu ermöglichen, können diese auf im Tragegurtsystem integrierte, der Körperform angepasste Kunststoffschalen platziert sein. Um eine gesicherte Funktion zu gewährleisten, kann man ein Kontroll- und Justiersystem etablieren.

Dieses System misst die Entfernung zwischen den Hochfrequenz-Sende- und Empfangsstationen, so dass zum Einen festgestellt werden kann, ob das Tragegurtsystem korrekt am Körper des Gleitbrettfahrers platziert ist, zum Anderen kann eine Justierung vorgenommen werden, so dass sich die Funktionssicherheit erhöht.

In weiteren Einzelheiten wir vorgeschlagen, an den Punkten A, B, C, D, E und F passive Transponder anzuordnen. In diesem Fall ist keine eigene Energieversorgung der Transponder notwendig. Die auf den Gleitbrettern positionierten Transponder können dort z.B. aufgeklebt werden. Die an den Punkten A und B platzierten Transponder können z.B. in einem Knieschoner untergebracht werden. Dieser Knieschoner stellt zum Einen die exakte Positionierung sicher, zum Anderen verhindert er, dass sich der Gleittbrettfahrer bei einem Sturz durch den Transponder verletzt. Die Punkte A und B können sich aber auch im Bereich des oberen Schaftes am Gleitbrettschuhs befinden. Diese Position ist für den Gleitbrettfahrer praktikabler in der Anwendung, hat aber den Nachteil, dass das System weniger exakt arbeiten kann.

In einer weiteren Ausführungsform wird vorgeschlagen zur Ermittlung der Körperstellung des Gleitbrettfahrers das Global-Positioning-System zu benutzen. In diesem Fall werden sowohl an den Punkten A, B, C, D und E, als auch an den Punkten des Referenzsystems X, Y und Z, Global-Positioning-System Empfangsantennen angeordnet. Es wird dann von allen Punkten die absolute Position auf dem Erdball ermittelt. Die mögliche Messgenauigkeit dieser Positionsmessung ist zur Zeit zwar noch nicht ausreichend, der Messfehler wird jedoch bei allen Punkten nahezu gleich sein. Wenn man die ermittelten absoluten Erdballpositionen, der Punkte A, B, C, D und E in relativen Positionen zum Referenzsystem X, Y und Z umrechnet, erhält man ausreichend genaue Positionen, so dass man die Körperstellung des Gleitbrettfahrers identifizieren kann.

Die Erfindung betrifft somit allgemein ein System zum Ermitteln der Position von Teilen eines menschlichen Körpers relativ zu einem körperfesten Bezugssystem, wobei dies zu den verschiedensten Zwecken erfolgen kann. Insbesondere betrifft die Erfindung ein System zum Ermitteln der Körperstellung eines Gleitbrettfahrers, wobei aber auch beispielsweise die Körperstellung anderer Sportler ermittelt werden kann. Spezieller betriff die Erfindung ein System zum ermitteln der Position von mindestens einem Gleitbrett eines Gleitbrettfahrers relativ zu einem festen Bezugssystem, das an dem Körper des Gleitbrettfahrers oder an einem Gleitbrett vorgesehen ist.


Anspruch[de]
Verfahren zum Identifizieren einer Auslösesituation für eine Sicherheitsbindung eines Gleitbretts, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung der Gliedmaßen des Gleitbrettfahrers und mindestens eines Gleitbretts ermittelt wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung der Gliedmaßen und des mindestens einen Gleitbretts relativ zu einem festen Bezugssystem ermittelt wird, das an dem Gleitbrettfahrerkörper oder Gleitbrett vorgesehen ist. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung der Gliedmaßen und des mindestens einen Gleitbretts durch eine Positionsbestimmung einzelner Punkte auf den Gliedmaßen und dem mindestens einem Gleitbrett relativ zu einem am Gleitbrettfahrerkörper oder am Gleitbrett angeordneten festen Bezugssystem ermittelt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Position einzelner Punkte der Gliedmaßen und des mindestens einen Gleitbretts durch eine Entfernungsmessung zu jeweils 3 Punkten eines auf einem Gleitbrettfahrerkörper oder Gleitbrett angeordneten festen Bezugssystem ermittelt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ermittelte Stellung der Gliedmaßen und des mindestens einen Gleitbretts durch einen Rechner ausgewertet wird, um eine mögliche Auslösesituation zu identifizieren. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner im Falle einer identifizierten Auslösesituation ein Signal an mindestens eine Gleitbrettbindung sendet, und diese bei Empfang des Signals das Gleitbrett vom Gleitbrettfahrer löst. Anordnung zum Identifizieren einer Auslösesituation für eine Sicherheitsbindung eines Gleitbretts, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Ermittlung der Stellung der Gliedmaßen des Gleitbrettfahrers und mindestens eines Gleitbretts.






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