اخبار داخلی دانش و فناوری نرم افزاري براي رديابي يک حرکت

جام جم , دوشنبه 8 اسفند 1384

نرم افزاري براي رديابي يک حرکت

استفاده از فناوري نوين در علمي کردن ورزش و اصلاح و بهبود حرکات ورزشکاران اهميت بسياري يافته است.

کساني که به پيگيري مسابقه هاي ورزشي در رشته هاي مختلف علاقه مندند، مي دانند که انجام صحيح تکنيک ها و حرکات ورزشي مي تواند سرنوشت يک ورزشکار را در مسابقه هاي بزرگ تغيير دهد.
به همين علت استفاده از فناوري نوين در علمي کردن ورزش و اصلاح و بهبود حرکات ورزشکاران اهميت بسياري يافته است.
بر اين اساس پژوهشگران دانشگاه صنعتي اميرکبير با همکاري سازمان گسترش و نوسازي صنايع کشور و کميته ملي المپيک موفق به طراحي و ساخت دستگاه اندازه گيري حرکات ورزشي شده اند که گفتگوي ما با دکتر احمدرضا عرشي ، عضو هيات علمي دانشکده مهندسي پزشکي دانشگاه صنعتي اميرکبير نيز با توجه به اهميت ساخت اين دستگاه با هدف مستندسازي حرکات ورزشي صورت گرفته است.

چطور شد که علاقه مند به مطرح کردن بحث بيومکانيک ورزش در کشور و به دنبال آن ساخت دستگاه اندازه گيري حرکات ورزشي شديد؟
دردوره تحصيلم در انگليس شاهد رباتهاي پرسرعتي بودم که تنيس بازي مي کردند و طراحي آنها به شناخت حرکات ورزشي بازمي گشت ؛ به علاوه مدتي در زمينه بيومکانيک اسب سواري با گروههاي تحقيقاتي همکاري داشتم.
اين تجارب باعث شد براي نخستين بار در دانشکده مهندسي پزشکي اميرکبير در مقطع دکتري ، بحث بيومکانيک ورزش را که در واقع ابزار علمي جديدي براي توصيه تکنيک ها و حرکات ورزشي محسوب مي شود، مطرح کنم و به تدريج بيشتر به سمت جامعه ورزش سوق پيدا کردم.
از سوي ديگر دستگاه هاي خريداري شده طي چند ساله اخير تنها در يک مرکز بيوفناوري ورزش موجود در کشور متمرکز شده بود، چرا که به دليل گران بودن اين دستگاه امکان تامين آن از سوي ديگر متقاضيان که عمدتا مربي هاي ورزشي هستند، ممکن نيست.
به همين منظور بر آن شديم تا دستگاه ثبت اندازه گيري حرکات ورزشي را در کشور بسازيم که از نظر قيمت کمتر از يک دهم نمونه مشابه خارجي است.
خوشبختانه اين طرح مورد تاييد و حمايت شرکت کارآفريني سازمان گسترش نوسازي کشور در قالب تجاري سازي ايده هاي نوين قرار گرفت و در عرض يک سال و نيم يک نمونه از دستگاه ساخته شد و براي توليد انبوه بتازگي در اختيار سازمان مربوطه قرارگرفت.

اصولا بحث بيومکانيک ورزش و به دنبال آن مهندسي ورزش از چه روي اهميت دارد؟
آنچه امروزه بايد به آن توجه کنيم ، صنعت ورزش است. چرا که برخورد ما با مقوله ورزش هيچگاه حرفه اي نبوده و مقوله اي با عنوان دانش ورزش هيچ گاه مورد توجه ما نبوده است کما اين که ورزش ما هميشه به حالت سينه به سينه انتقال يافته و دانش مدوني براي انتقال آن ارائه نشده است.
حال ما براي مدون سازي ورزش مجبور به استفاده و بهره گيري از ابزار علمي جديدي براي توصيف تکنيک ها و حرکات ورزشي هستيم ، در واقع بحث بيومکانيک نيز در اين جا مطرح مي شود.
در کنار آن بحثهاي ديگري چون طراحي مکانهاي ورزشي ، پوششهاي کف ، تنظيم نور، صدا و مسائل امنيتي و ايمني ، و يا به بياني مهندسي ورزش نيز بايد مورد توجه قرار بگيرد.

اندازه گيري حرکات ورزشي در دستگاه ساخته شده يعني چه ؟
ورزشکار در حين انجام حرکت ورزشي يک تکنيک را اجرا مي کند. اين تکنيک برمي گردد به قدرت ، توانايي ، استقامت و اين که آيا فرد مي تواند آن را انجام دهد يا خير؟
حال با استفاده از فناوري هاي پيشرفته کوچکترين ضعف حرکتي ورزشکار قابل شناسايي و اصلاح خواهد بود. اهميت اين مساله از آن روست که اگر تکنيکي بدرستي اعمال نشود، پايداري ورزشکار را به هم مي زند و به وي آسيب وارد مي شود.
در واقع با توجه به حرکت سريع ورزشکار، ثبت دقيق جرييات حرکت در تشخيص اجراي اشتباه فن ، ضعفهاي حرکتي و اصطلاح نقصهاي احتمالي اهميت مي يابد.

نرم افزار تعبيه شده در دستگاه از چه بخشهايي تشکيل شده و چگونه و با استفاده از چه متغيرهايي به ثبت و اندازه گيري حرکات ورزشکار اقدام مي کند؟
اين نرم افزار از 8فاز تشکيل شده است:

فاز اول ، انتقال فيلم از دوربين به رايانه و ضبط آن را به عهده دارد. (Capturing) در واقع فيلم از مجموعه فايلهايي تشکيل شده در هر فريم از تک تک نشانگرهايي که به بدن ورزشکار نصب شده اند به نرم افزار اصلي منتقل و مورد شناسايي قررا مي گيرند.
فاز دوم ، تبديل تصاوير به فايل مورد نياز را انجام مي دهد.
فاز سوم ، شروع مرحله پردازش است.
فاز چهارم و پنجم ، شناسايي و رديابي نشانه ها (تغيير مکان تک تک فريمها) را با استفاده از مدلهاي رياضي به عهده دارد.
فاز ششم ، استخراج پروفيل هاي حرکتي مربوط به تغيير مکان ، سرعت ، شتاب ، داده هاي سينماتيکي براي تک تک اندامهاي بدن را انجام مي دهد.
فاز هفتم ، آناليز پروفيل هاي حرکتي به وسيله متخصصان بيوديناميک و بيومکانيک و شناسايي حرکت درست يا اشتباه را شامل مي شود و در خاتمه فاز هشتم مجموعه هاي خروجي به صورت گرافهايي ارائه مي شوند.
اين نرم افزار توانايي کار با دوربين هايي با سرعت بالا (1000 فريم در ثانيه) و نيز سرعت پائين (خانگي يا 25فريم در ثانيه) را دارد و براي فيلمبرداري با سرعت بالا از الگوريتم هاي بسيار هوشمند رياضي و پردازش تصوير استفاده مي کند.
مزيت ديگر سيستم طراحي شده فيلمبرداري در محيط سالن و فضاي آزاد است ، يعني هم توانايي استخراج و آناليز حرکت در فضاي سالن و هم در فضاي ورزشي محيط آزاد دارد؛ به علاوه سيستم طراحي شده به وسيله ما ساده سازي شده و به صورت خودکار درآمده است.

نرم افزار طراحي شده با چه ضريب دقتي به تشخيص حرکات اشتباه و ضعفهاي حرکتي مي پردازد؟
مسلما وقتي که با دوربين 1000 فريم در ثانيه فيلمبرداري کنيد و در هر فريم 10تا 100ميلي متر دقت داشته باشيد و هر فريم يکهزارم ثانيه ازحرکت را نشان دهد، دقت بسيار بالايي خواهيم داشت.