Тренажер

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Тренажер содержит последовательно соединенные программный блок, блок сравнения, блок контроля и управления, переключатель выбора программ, переключатель характера обучения, к выходам переключателя характера обучения соответственно подключены блок индикации и сумматор; модель животного, блок выдачи команд, исполнительный механизм, возмущающий орган, имитатор стригальной машинки, блок индикации проходов, модель животного включает датчики давления, а в имитаторе стригальной машинки размещены датчики давления, датчик положения режущей пары, имитатор сопротивления резанию, датчик контроля температуры режущей пары. Тренажер дополнительно содержит блок контроля скоростных характеристик движения стригальной машинки относительно остригаемой поверхности, блок контроля функционального состояния оператора и блок контроля угловых перемещений кистевого, локтевого и плечевого соединений руки человека, коленного и тазобедренного частей опорно-двигательного аппарата стригаля. Изобретение позволяет расширить функциональные возможности тренажера за счет возможности определения скоростных характеристик процесса стрижки овец, угловых перемещений, а также психофизиологических параметров человека, наиболее полно характеризующих его функциональную надежность. 4 ил.

 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, непосредственно для исследования трудовой деятельности и обучения операторов животноводов.

Известны тренажеры - аналоги для подготовки операторов животноводства: машинного доения коров [1, 2, 3, 4, 5], ветеринарных специалистов [6, 7], чесальщиков пуха коз [8] и стригалей овец [9], которые предназначены для обучения специалистов узкого профессионального профиля. Существенным недостатком вышеотмеченных аналогов является невозможность их использования в инженерно-эргономических, физиологических и функциональных исследованиях трудовой деятельности рабочих массовых профессий в животноводстве. Наиболее близким по своей сущности является тренажер [9], который выбран за прототип. Однако и он не может использоваться в инженерно-эргономических, физиологических и функциональных исследованиях трудовой деятельности.

Задача данного изобретения - расширение функциональных возможностей тренажера за счет возможности определения скоростных характеристик процесса стрижки овец, угловых перемещений, а также физиологических параметров человека - оператора механической стрижки овец, наиболее полно характеризующих его функциональную надежность.

Технический результат достигается за счет того, что в тренажер-прототип добавлены блоки контроля скоростных характеристик движения стригальной машинки относительно остригаемой поверхности (скорости, ускорения прямых и обратных ходов стригальной машинкой), угловых перемещений в кистевом, локтевом и плечевом соединениях руки человека, коленной и тазобедренной частях опорно-двигательного аппарата стригаля, а также контроля физиологического состояния оператора (изменения температуры тела, частоты сердечного ритма, потоотделения и артериального давления).

На фиг.1 представлена структурно-функциональная схема тренажера.

На фиг.2 представлена конструкция блока контроля скоростных характеристик движения стригальной машинки относительно остригаемой поверхности.

На фиг.3 представлена структурно-функциональная схема блока контроля угловых перемещений.

На фиг.4 представлена структурно-функциональная схема блока контроля физиологического состояния оператора.

Тренажер содержит последовательно соединенные: программный блок 1, блок 2 сравнения, блок 3 контроля и управления, переключатель 4 выбора программ и переключатель 5 характера обучения, к выходам которого подключены соответственно блок 6 индикации и сумматор 7. К модели 8 животного через блок 9 выдачи команд и исполнительный механизм 10 подсоединен выход программного блока 1, к другому входу модели 8 через возмущающий орган 11 подключен выход блока 3 контроля и управления.

Выход программного блока через имитатор 12 стригальной машинки подсоединен к третьему входу модели 8 животного, к четвертому входу которой подключен выход блока 13 индикации проходов, а к пятому входу - переключатель 4 выбора программ, к входу которого подсоединен выход модели животного. К входу блока 2 сравнения подсоединен второй выход имитатора стригальной машинки 12. Модель 8 животного включает возмущающий орган 11, имитирующий реакцию животного при стрижке, датчики 14 давления, установленные в местах наиболее вероятных порезов животных. Надувная камера 6 имитирует необходимую упругость животного. На имитаторе 12 стригальной машинки размещены датчики 15 давления, контролирующие усилия режущей пары, датчик 16 положения режущей пары, имитатор 17 сопротивления резанию и датчик 18 контроля температуры режущей пары. К входу блока 2 сравнения подсоединен блок 19 контроля скоростных характеристик движения стригальной машинки относительно остригаемой поверхности, блок 20 контроля физиологического состояния оператора и блок 21 контроля угловых перемещений кистевого, локтевого и плечевого соединений руки человека, коленной и тазобедренной частей опорно-двигательного аппарата стригаля. На блоке 19 контроля скоростных характеристик движения стригальной машинки относительно остригаемой поверхности расположен датчик 22 фиксирования скоростных характеристик. На блоке 20 контроля физиологического состояния оператора расположены датчики - 23 температуры, 24 частоты сердечного ритма, 25 потоотделения и 26 артериального давления. На блоке 21 контроля угловых перемещений кистевого, локтевого и плечевого соединений руки человека, коленной и тазобедренной частей опорно-двигательного аппарата стригаля расположены датчики: 27 углового перемещения кистевого соединения руки, 28 углового перемещения локтевого соединения руки, 29 углового перемещения плечевого соединения руки, 30 углового перемещения коленной части опорно-двигательного аппарата и 31 углового перемещения тазобедренной части опорно-двигательного аппарата. Сигналы с блоков 20 и 21 с целью преобразования аналоговых сигналов в цифровые проходят через аналого-цифровой преобразователь 32.

Блок 19 контроля скоростных характеристик движения стригальной машинки относительно остригаемой поверхности состоит из датчика 22, прикрепленного к корпусу 33, и кронштейна 34. Внутри корпуса 33 установлены: сматывающий барабан 35, прикрепленный к корпусу 33, рабочая лента 36 с отверстиями и прицепной скобой 37, опорная перегородка 40 и упор 41 для датчика. Крышка 38 устанавливается на крепления 39.

Тренажер работает следующим образом.

Сигналы всех датчиков, размещенных на модели 8 животного, имитаторе 12 стригальной машинки, в блоке 19 контроля скоростных характеристик, в блоке 20 контроля физиологического состояния оператора и в блоке 21 контроля угловых перемещений, поступают в блок 2 сравнения, где эти данные сравниваются с эталонными. Результирующие сигналы через блок 3 управления и контроля поступают к переключателю 4 выбора программ.

Работает тренажер в двух режимах: "Репетиция" и "Контроль".

В режиме "Репетиция" вся информация, необходимая для формирования навыков стрижки овец, выдается на световом табло блока 6 индикации.

В режиме "Контроль" в сумматоре 7 формируется общая оценка степени подготовленности и допущенных ошибок.

Обучение на тренажере проводится в три этапа (три программы, которые выдаются из программного блока 1).

Первая программа "Ориентация овцы". На световом табло блока 13 индикации высвечиваются положения овцы при стрижке и выдаются команды на исполнительный механизм 10 ориентации. Формирование профессиональных навыков происходит за счет того, что продолжительность предъявления информации соответствует времени выполнения приема.

При выполнении программы "Технология" на световом табло блока 13 высвечиваются - положение овцы, порядок проходов машинки, скорость проходов стригальной машинкой, показатели физиологического состояния оператора, а также угловые перемещения различных частей тела человека. Обучаемый выполняет указания, при правильном выполнении которых происходит смена изображения и выдается следующий прием.

На заключительном этапе (программа "Стрижка") контролируются все параметры, определяющие профессиональную подготовку стригаля: положение овцы, порядок и последовательность проходов, угол установки режущей пары модели стригальной машинки, усилие прижатия ножа и степень нагрева режущей пары, которая контролируется соответствующими датчиками, скорость проходов стригальной машинкой, показатели физиологического состояния оператора, а также угловые перемещения различных частей тела человека.

Блок контроля скоростных характеристик движения стригальной машинки относительно остригаемой поверхности работает следующим образом.

При движении рабочей ленты 36 за стригальной машинкой в направлении рабочего хода и под действием самосматывающего барабана 35 в направлении холостого хода луч от светоисточника датчика 22, проходя через отверстия в ленте 36 и попадая на фотоэлемент датчика 22, формирует импульс. Скорость движения стригальной машинки будет определяться по следующей зависимости:

V=F(f_имп;t),

где f_имп - частота импульсов;

t - промежуток времени, на котором определяется частота импульсов.

При использовании предлагаемого тренажера значительно сокращаются сроки обучения.

Источники информации

1. А.С. №918961 СССР. Тренажер для обучения машинному доению. / Л.П.Карташов, В.Д.Поздняков. Бюл. №13, 1982.

2. А.С. №1442140 СССР. Тренажер для обучения машинному доению. / Л.П.Карташов, В.Д.Поздняков, Н.Н.Каскинова. Бюл. №45, 1988.

3. А.С. №15117589 СССР. Комплексный тренажер для обучения машинному доению. / Л.П.Карташов, В.Д.Поздняков, Н.Н.Каскинова. Бюл. №36, 1989.

4. А.С. №1683590 СССР. Тренажер для формирования навыков машинного доения. / В.Д.Поздняков, Ю.А.Кусков, Э.Ф.Фелько. Бюл. №38, 1991.

5. Патент №2084137 RU. Тренажер для обучения приемам преддоильного массажа вымени животного. / Л.П.Карташов, В.Д.Поздняков, В.А.Востриков. Бюл. №20, 1997.

6. Патент №2082218 RU. Тренажер для выработки навыков проведения ветеринарных мероприятий. / В.Д.Поздняков, В.А.Кленов, Н.Н.Каскинова, В.А.Востриков. Б.И. №17, 1997.

7. Патент №2084141 RU. Тренажерный комплекс для обучения ортопедов. / Л.П.Карташов, В.Д.Поздняков, М.И.Филатов. Бюл. №8, 1997.

8. Патент №2086119 RU. Тренажер для выработки навыков вычесывания пуха у животных. / В.Д.Поздняков, В.И.Сечин. Бюл. №22, 1997.

9. А.С.№903942 СССР. Тренажер. / Л.П.Карташов, В.Д.Поздняков. Бюл. №5, 1982 (прототип).

Тренажер, содержащий последовательно соединенные программный блок, блок сравнения, блок контроля и управления, переключатель выбора программ, переключатель характера обучения, к выходам переключателя характера обучения соответственно подключены блок индикации и сумматор; модель животного, блок выдачи команд, исполнительный механизм, возмущающий орган, имитатор стригальной машинки, блок индикации проходов, модель животного включает датчики давления, а в имитаторе стригальной машинки размещены датчики давления, датчик положения режущей пары, имитатор сопротивления резанию, датчик контроля температуры режущей пары; к первому входу модели животного через блок выдачи команд и исполнительный механизм подсоединен выход программного блока, к второму входу модели животного через возмущающий орган подключен выход блока контроля и управления, выход программного блока через имитатор стригальной машинки подсоединен к третьему входу модели животного, к четвертому входу которой подключен выход блока индикации проходов, а к пятому входу - выход переключателя выбора программ, к входу которого подсоединен выход модели животного, к входу блока сравнения подсоединен второй вход имитатора стригальной машинки, отличающийся тем, что дополнительно содержит блок контроля скоростных характеристик движения стригальной машинки относительно остригаемой поверхности, блок контроля физиологического состояния оператора и блок контроля угловых перемещений кистевого, локтевого и плечевого соединений руки человека, коленного и тазобедренного частей опорно-двигательного аппарата стригаля, на блоке контроля скоростных характеристик движения стригальной машинки относительно остригаемой поверхности расположен датчик фиксирования скоростных характеристик, на блоке контроля физиологического состояния оператора расположены датчик температуры, датчик частоты сердечного ритма, датчик потоотделения и датчик артериального давления, на блоке контроля угловых перемещений кистевого, локтевого и плечевого соединений руки человека, коленного и тазобедренного частей опорно-двигательного аппарата стригаля расположены датчик углового перемещения кистевого соединения руки, датчик углового перемещения плечевого соединения руки, датчик углового перемещения коленной части опорно-двигательного аппарата, датчик углового перемещения тазобедренной части опорно-двигательного аппарата, к входу блока сравнения подсоединены выход блока контроля скоростных характеристик движения стригальной машинки относительно остригаемой поверхности, а также выходы блока контроля физиологического состояния оператора и блока контроля угловых перемещений кистевого, локтевого и плечевого соединений руки человека, коленного и тазобедренного частей опорно-двигательного аппарата стригаля через аналого-цифровой преобразователь.