На апрельских семинарах в Екатеринбурге и в Кавголово, на майских курсах повышения квалификации тренеров ФЛГР в Сочи 2019 года состоялись презентации макета прибора, который мог бы представить интерес к его скорейшему применению в практической работе спортсменов и тренеров.
Вниманию читателей блога предлагается статья, из сборника материалов Всероссийской научно-практической конференции ВНИИФК 2019 года.
«О результатах выступления спортивных сборных команд Российской Федерации по зимним олимпийским видам спорта в спортивном сезоне 2018-2019 и ходе подготовки к XXIV Олимпийским зимним играм 2022 года в г. Пекине (КНР)».
Акселерометрия как метод качественного контроля внутрицикловых действий и перемещений лыжников-гонщиков
Изучение биомеханических параметров передвижения спортсменов на гоночных лыжах и лыжероллерах, основанные на тензометрических измерениях, показали хорошую воспроизводимость результатов. Величины пиковых сил, импульсов сил, динамика их развития и направления векторов приложений к опорам исследованы в достаточной мере. Тем не менее, эти методы регистрации сил не нашли повседневного применения в организации учебно-тренировочного процесса. Создание специальных платформ [2, 5, 6], встраивание датчиков в лыжные палки [1, 2, 6], применение специальных тензостелек или креплений на лыжах и лыжероллерах [1,2,5,6], проводниковые способы приема-передачи и обработки сигналов громоздки и дорогостоящи.
В последние годы ряд международных исследований был направлен на применение в тех же целях микроэлектронных акселерометров и гироскопов. Объединенные в небольшие модули, легко размещаемые на самих спортсменах или инвентаре, они способны реагировать на малейшие изменения линейных и угловых ускорений по трем ортогональным осям.
В различных работах сигналы акселерометров и гироскопов передавались по радиоканалам Bluetooth, а принимались и архивировалась в типовых мобильных смартфонах, размещаемых на ремнях или в карманах испытуемых. Чувствительные элементы располагались на лыжах [4] и спинах лыжников [3]. Однако, применение смартфонов, в том числе, их расположение на верхней части груди [7], в целях регистрации ускорений оказалось ограниченным вследствие того, что встроенные акселерометры оказались недостаточно точны для восприятия и дискретизации полного спектра линейных и угловых ускорений.
С точки зрения биомеханики, ускорения лыжников – это производные физические величины от усилий, которые прикладываются ими к лыжам и палкам. Динамика же ускорений способна дать представление и о самих силах, развиваемых атлетами для своего перемещения по трассе. Впрочем, датчики, размещенные на подвижных частях тела, отражают движения в пространстве не столько самого лыжника, сколько его двигательных звеньев.
С такого угла зрения, практический интерес представляют ускоряющие воздействия спортсменов на общий центр масс их тел (ОЦМТ). Ближайшей к нему точкой, мало подверженной самостоятельным перемещениям и удобной для размещения датчиков, является поясница. Комбинированным параметром её перемещений, избирался модуль ускорений – корень квадратный из суммы квадратов трех ортогональных линейных ускорений [9].
Задачей нашего исследования поставилось расширение практики применения акселерометров для качественной оценки движений спортсменов. В этих целях был создан прототип регистратора ускорений, где портативный блок датчиков также размещается на пояснице.
В ходе работ обнаружилось, что графики одного лищь модуля ускорений, не полностью коррелируют со спектром кинематических моделей трех основных лыжных коньковых ходов [10]. Структурные составляющие в рамках одного цикла - фазы движений и разделяющие их граничные положения тела обладают намного большим многообразием действий лыжников-гонщиков, нежели отражают двухпиковые графики вышеуказанного модуля ускорений.
На этом основании мы дополнили циклограммы графиков модуля продольными ускорениями лыжников, как наиболее интересующими нас с практической точки зрения. Алгоритмом автоматической отсечки начала и конца циклограмм были избраны максимальные продольные торможения поясницы, соответствующие окончаниям свободного скольжения и перехода спортсменов к действиям первого шага очередного цикла.
Сочетание в одной циклограмме двух графиков – модуля и продольного ускорения, существенно дополнили друг друга и дали более полную картину о тенденциях ускоряющих сил реакции опор на развиваемые лыжниками усилия. Первое же их сравнение обнаружило тенденцию разнохарактерного и отложенного отклика модуля ускорений и продольного ускорения вызываемого одними и теми же их действиями спортсмена (рис 1, 2, 3).
рис.1 Усредненный цикл отрезка 200 м, пройденного спортсменом техникой равнинного конькового одновременного двухшажного хода. График модуля общих ускорений очерчен полями его разброса, которые позволяют судить о стабильности выполняемых лыжником действий. График продольных ускорений представлен одной только усредненной линией.
рис.2 Усредненный цикл конькового одновременного одношажного хода.
рис.3 Усредненный цикл конькового одновременного двухшажного хода в подъем 3 – 5º.
Помимо отрисовки циклограм практический интерес представляют и возможности записи графиков ускорений поясницы лыжников по кругам дистанций,
рис.4 График, отражающий различия угловых ускорений поясницы в каждом из лыжных коньковых ходов, позволяет отслеживать их применение по трассе.
Несомненно, что дальнейшая оцифровка лыжных коньковых ходов с помощью акселерометрии поможет индексации значимых параметров для выявления эффективности технических действий спортсменов на дистанции. Внедрение такой методики в практику учебно-тренировочного процесса должно способствовать повышению тактико-технического мастерства лыжников, биатлонистов и двоеборцев и, в конечном счете, росту их результатов.
Список литературы:
Чтобы оставить комментарий, зарегистрируйтесь и войдите через свою учетную запись.
Сколько денег стоит эта гравицапа?
И что дополнительно к ней надо, чтобы обеспечить считывание информации?
Объясните пожалуйста простым, доходчивым языком, без научных загибов.
Модуль общих ускорений включает в себя показания вертикальных. Который, если помните, изначально испытывает на себе влияние 1g.
Таким образом, в положении наиполнейшего покоя (или равномерного прямолинейного движения) нулем графика является отметка 1g. Акселерометр горизонтального ускорения в продольном
наклоне также испытывает влияние притяжения Земли и поэтому уходит в отрицательную зону. Эти локальные показания акселерометров далее пересчитываются в глобальные продольные, где все становится на свои места. Но это отдельная песня.
Данная разработка будет "засекречена" или в свободном доступе?
Я прям представила, приходит тренер с лыжником на трассу, вешает на него датчики акселерометров (не только на поясницу), включает программу, просит сделать кружок, а потом включает динамик, а оттуда: "Елки-палки, Вася, толкаться-то будешь! Резче палку! Голову поднял! Опять корпус болтается как это самое, ровнее иди и зад не отклячивай! Ходу, хоп, хоп!" и тд
ЖДЁМ!
Надо сказать, что задача стоит так, чтобы не "программировать" спортсмена, а дать возможность ему и тренеру убедиться на цифрах в том, какой способ/прием выполнения отдельных действий в рамках ходов подходит лучше в данный конкретный момент. Каким ходом на каком отрезке экономичней и эффективней. Та самая индивидуализация/персонализация стандартов.
Представляете, какое удовольствие испытываем, когда показываем как в КООХ где то что-то, в симметричных казалось бы шагах, неодинаково. Или даем сравнить себя с подборкой мастеров, скажем, по ОБХ или КОДХ в подъемы.
Будем надеяться , что Ваш регистратор поможет, в конце концов, блокировать то, чем грешит Саша Большунов, то бишь, куцыми, угловатыми и короткими движениями, передвигаясь коньковым подъёмным, конечно же, в гору.
Уверен, если бы не эти сателлитные локомоторные коллаборации, которыми рефлексует Большунов , то за эти последние две зимы, он бы снял пару королей лыж, извиняюсь, завоевал конечно же. тем более , что нагрузки от Бородавко он переваривает легко.
Зачем учитывать постоянную силу тяжести, если она не дает вклада в продвижение вперед и в покое не приводит ни к какому ускорению центра масс? Ускорение равно g не когда человек неподвижно стоит, а когда свободно падает.
И главное, какой прок от этого практикам - тренерам и спортсменам? Известно ли, какими должны быть графики ускорений "идеального спортсмена"? То есть, надо ли конкретному Клэбо или Большунову менять технику конькового хода, а если надо, то как?
Модуль общих ускорений включает в себя показания вертикальных. Который, если помните, изначально испытывает на себе влияние 1g.
Таким образом, в положении наиполнейшего покоя (или равномерного прямолинейного движения) нулем графика является отметка 1g. Акселерометр горизонтального ускорения в продольном наклоне также испытывает влияние притяжения Земли и поэтому уходит в отрицательную зону. Эти локальные показания акселерометров далее пересчитываются в глобальные продольные, где все становится на свои места. Но это отдельная песня."
Основной тезис противников изучения техники элитных гонщиков в том и состоял, что каждый спортсмен обладает наииндивидуальнейшими особенностями и, стало быть, бесполезно смотреть по сторонам на всяких разных чемпионов.
Разрабатываемый регистратор как раз позволит спортсменам пробовать на лыжне поизображать все, что душеньке угодное. И наблюдать маленькие, но упрямые циферки на дисплее. Которые по замыслу будут подсказывать: "–Не, предыдущий отрезок был удачней. А этот, который задом наперед, совсем плохой".
The sensor belt measures three dimensional acceleration of your torso through built in movement sensors.
The coach is an app that interprets the sensor belt's signals, gives you feedback in real time along with extensive statistics for all aspects of your skiing. It also provides you with personalized training suggestions.
By September 2018 Wememove has sold 4.300 Racefox devices.
Проект частично финансируется Европейской комиссией. Общий бюджет на 2 года €2655268,75
Вообще же чувствтельные элементы на груди впервые расположили австралийцы (3) . Это дает хорошее представление о колебаниях плечевого пояса (which is good for DP) но "исключает ноги". То есть нужно, что-то еще, чтобы понять оптимальность своих действий в целом, не только при отталкиваниях палками. Особенно в коньковых ходах, которые Racefox не "видит".
Кстати, в ОБХ (ДП) нам удается читать не один, а целых три пика продольных ускорений в цикле, чему немало удивился давеча( или прикинулся) сам Х.С.Холмберг.
Денис Кабанен, кажется, провел один или несколько марафонов с упомянутым шведским прибором и мог бы нам рассказать о нем поподробней.
Кстати, из перечня доставляемой инфы "Гончего лиса" на наш взгляд можно смело исключить все эти "пульсы, дистанции, частоты и тд" – то, что и без него прекрасно дают все наличествующие спортивные часы. Шведы "ловят" угол продольного наклона и это хорошо! Отслеживают навал, упор и отталивание палками, но не рассказывают лыжнику про эффективность передачи усилий рук непосредственно на стопы.
Так что, мы сознательно роем параллельно и глубже во внутрицикловые действия.
А с точки зрения маркетинга и финансирования - куда нам до Европы. Клепают наши пацаны на коленках со времен Н.Лескова, "но дело свое знают добре".
Прав
А вот, попробовать забежать иначе и сравнить динамику продольного ускорения, КПД и силовые показатели этого шага - совсем другое.
Может, как привык - лучше, а может и нет.
И второй вопрос - сколько времени потребуется, чтобы вывести все это в "серию"?
По ходу выяснилось, что потенциал возможностей очень широк и может представлять интерес к пользованию рядовым потребителем, наряду со спортивными часами. Чтобы выйти на этот уровень .необходимо широкий спектр показателей свести к минимуму.
Этим сейчас и занимаемся,круг уже сузился до практических 3-4 х значений. Стоят вопросы индикации, устойчивой радиосвязи и корпусного дизайна. Это уже вопросы финансирования.
Ну и патентование тоже долгая улита. Так что год по - хорошему.
Будет здорово, если в результате получится доступный и информативный измеритель КПД.
Жаль, что нет в списке литературы отечественных первопроходцев в теме использования акселерометров в лыжных гонках. В 2011 на конференции ВНИИФК в Питере официальная публикация. На конференции в Смоленске в 2015 делал доклад и убеждал Вас в преимуществах акселерометров для измерения ускорений, скоростей, перемещений и сил в сравнении с тензодатчиками. Показывал как можно контролировать и корректировать технику спортсмена. Потом в Смоленске в 2017.
Кстати, "игрушка Racefox" появилась после Лыжного салона в 2012 году. На нем я демонстрировал приборы "SKILAB" с акселерометром для определения частотных характеристик лыж и анализа техники лыжника. Поначалу их проект так и назывался "SKILAB". Они быстро продвинулись вперед и обогнали нас по одному из вариантов развития. Но пропустили самое главное.
Главное
04.01.2016 20:10
здесь не датчики, а "мозги" - ПО. Большое кол-во параметров на очках (или на мониторе в лаборатории) превращает все в игрушку с невысокой практической пользой для спортсмена. Тем более что все они - производные друг от друга: длина проката, время, скорость, углы атаки лыж. Даже силы отталкиваний, исчисленные от величин деформаций колодок не говорят о том, насколько эффективно спортсмен обрабатывает реактивные силы и развивает ускорения в борьбе с торможениями.
По-моему, более трех параметров уже неудобоваримо для корректировки и самоконтроля по ходу тренировки. Но они, конечно, подберутся и к этому.
Вот еще ссылка на наши ранние исследования с датчиками
07.01.2016 13:34
Там чуть подальше в тексте есть фото лыж с нашими первыми датчиками, графические результаты анализа вертикальных ускорений и горизонтальных ускорений в коньковом шаге. Эта информация может быть полезна для корректировки техники и других задач.
А что за датчики были потом вы не распространялись.
Проблема именно в том, что, все вертикальное и боковое, зарегистрированное на лыжах только частично пересчитывается в продольное.
Финны в этом преуспели, у них потрясающие крепы с тензодатчиками. Но и они сдались напрямую измерить продольное усилие – там где нет сопротивления и деформации , нет и сигнала с тензодатчика. Для конька они опять начали применять 2D крепы.
Но искусство передачи реактивных сил общему центру масс начисто выпадает из простых расчетов. Мастерство спортсмена (особенно в коньке) состоит в использовании инерционных составляющих. А они развиваются не на лыжах – в простейшем приближении к ОЦМТ - на пояснице. Вот туда мы и "переместились" в полном соответствии с вами.