نرم افزاری برای ردیابی یک حرکت

کسانی که به پیگیری مسابقه های ورزشی در رشته های مختلف علاقه مندند، می دانند که انجام صحیح تکنیک ها و حرکات ورزشی می تواند سرنوشت یک ورزشکار را در مسابقه های بزرگ تغییر دهد.

کد خبر: ۸۹۶۸۱

به همین علت استفاده از فناوری نوین در علمی کردن ورزش و اصلاح و بهبود حرکات ورزشکاران اهمیت بسیاری یافته است.
بر این اساس پژوهشگران دانشگاه صنعتی امیرکبیر با همکاری سازمان گسترش و نوسازی صنایع کشور و کمیته ملی المپیک موفق به طراحی و ساخت دستگاه اندازه گیری حرکات ورزشی شده اند که گفتگوی ما با دکتر احمدرضا عرشی ، عضو هیات علمی دانشکده مهندسی پزشکی دانشگاه صنعتی امیرکبیر نیز با توجه به اهمیت ساخت این دستگاه با هدف مستندسازی حرکات ورزشی صورت گرفته است.

چطور شد که علاقه مند به مطرح کردن بحث بیومکانیک ورزش در کشور و به دنبال آن ساخت دستگاه اندازه گیری حرکات ورزشی شدید؛
دردوره تحصیلم در انگلیس شاهد رباتهای پرسرعتی بودم که تنیس بازی می کردند و طراحی آنها به شناخت حرکات ورزشی بازمی گشت ؛ به علاوه مدتی در زمینه بیومکانیک اسب سواری با گروههای تحقیقاتی همکاری داشتم.
این تجارب باعث شد برای نخستین بار در دانشکده مهندسی پزشکی امیرکبیر در مقطع دکتری ، بحث بیومکانیک ورزش را که در واقع ابزار علمی جدیدی برای توصیه تکنیک ها و حرکات ورزشی محسوب می شود، مطرح کنم و به تدریج بیشتر به سمت جامعه ورزش سوق پیدا کردم.
از سوی دیگر دستگاه های خریداری شده طی چند ساله اخیر تنها در یک مرکز بیوفناوری ورزش موجود در کشور متمرکز شده بود، چرا که به دلیل گران بودن این دستگاه امکان تامین آن از سوی دیگر متقاضیان که عمدتا مربی های ورزشی هستند، ممکن نیست.
به همین منظور بر آن شدیم تا دستگاه ثبت اندازه گیری حرکات ورزشی را در کشور بسازیم که از نظر قیمت کمتر از یک دهم نمونه مشابه خارجی است.
خوشبختانه این طرح مورد تایید و حمایت شرکت کارآفرینی سازمان گسترش نوسازی کشور در قالب تجاری سازی ایده های نوین قرار گرفت و در عرض یک سال و نیم یک نمونه از دستگاه ساخته شد و برای تولید انبوه بتازگی در اختیار سازمان مربوطه قرارگرفت.

اصولا بحث بیومکانیک ورزش و به دنبال آن مهندسی ورزش از چه روی اهمیت دارد؛
آنچه امروزه باید به آن توجه کنیم ، صنعت ورزش است. چرا که برخورد ما با مقوله ورزش هیچگاه حرفه ای نبوده و مقوله ای با عنوان دانش ورزش هیچ گاه مورد توجه ما نبوده است کما این که ورزش ما همیشه به حالت سینه به سینه انتقال یافته و دانش مدونی برای انتقال آن ارائه نشده است.
حال ما برای مدون سازی ورزش مجبور به استفاده و بهره گیری از ابزار علمی جدیدی برای توصیف تکنیک ها و حرکات ورزشی هستیم ، در واقع بحث بیومکانیک نیز در این جا مطرح می شود.
در کنار آن بحثهای دیگری چون طراحی مکانهای ورزشی ، پوششهای کف ، تنظیم نور، صدا و مسائل امنیتی و ایمنی ، و یا به بیانی مهندسی ورزش نیز باید مورد توجه قرار بگیرد.

اندازه گیری حرکات ورزشی در دستگاه ساخته شده یعنی چه ؛
ورزشکار در حین انجام حرکت ورزشی یک تکنیک را اجرا می کند. این تکنیک برمی گردد به قدرت ، توانایی ، استقامت و این که آیا فرد می تواند آن را انجام دهد یا خیر؛
حال با استفاده از فناوری های پیشرفته کوچکترین ضعف حرکتی ورزشکار قابل شناسایی و اصلاح خواهد بود. اهمیت این مساله از آن روست که اگر تکنیکی بدرستی اعمال نشود، پایداری ورزشکار را به هم می زند و به وی آسیب وارد می شود.
در واقع با توجه به حرکت سریع ورزشکار، ثبت دقیق جرییات حرکت در تشخیص اجرای اشتباه فن ، ضعفهای حرکتی و اصطلاح نقصهای احتمالی اهمیت می یابد.

نرم افزار تعبیه شده در دستگاه از چه بخشهایی تشکیل شده و چگونه و با استفاده از چه متغیرهایی به ثبت و اندازه گیری حرکات ورزشکار اقدام می کند؛
این نرم افزار از 8فاز تشکیل شده است:
فاز اول ، انتقال فیلم از دوربین به رایانه و ضبط آن را به عهده دارد. (Capturing) در واقع فیلم از مجموعه فایلهایی تشکیل شده در هر فریم از تک تک نشانگرهایی که به بدن ورزشکار نصب شده اند به نرم افزار اصلی منتقل و مورد شناسایی قررا می گیرند.
فاز دوم ، تبدیل تصاویر به فایل مورد نیاز را انجام می دهد.
فاز سوم ، شروع مرحله پردازش است.
فاز چهارم و پنجم ، شناسایی و ردیابی نشانه ها (تغییر مکان تک تک فریمها) را با استفاده از مدلهای ریاضی به عهده دارد.
فاز ششم ، استخراج پروفیل های حرکتی مربوط به تغییر مکان ، سرعت ، شتاب ، داده های سینماتیکی برای تک تک اندامهای بدن را انجام می دهد.
فاز هفتم ، آنالیز پروفیل های حرکتی به وسیله متخصصان بیودینامیک و بیومکانیک و شناسایی حرکت درست یا اشتباه را شامل می شود و در خاتمه فاز هشتم مجموعه های خروجی به صورت گرافهایی ارائه می شوند.
این نرم افزار توانایی کار با دوربین هایی با سرعت بالا (1000 فریم در ثانیه) و نیز سرعت پائین (خانگی یا 25فریم در ثانیه) را دارد و برای فیلمبرداری با سرعت بالا از الگوریتم های بسیار هوشمند ریاضی و پردازش تصویر استفاده می کند.
مزیت دیگر سیستم طراحی شده فیلمبرداری در محیط سالن و فضای آزاد است ، یعنی هم توانایی استخراج و آنالیز حرکت در فضای سالن و هم در فضای ورزشی محیط آزاد دارد؛ به علاوه سیستم طراحی شده به وسیله ما ساده سازی شده و به صورت خودکار درآمده است.

نرم افزار طراحی شده با چه ضریب دقتی به تشخیص حرکات اشتباه و ضعفهای حرکتی می پردازد؛
مسلما وقتی که با دوربین 1000 فریم در ثانیه فیلمبرداری کنید و در هر فریم 10تا 100میلی متر دقت داشته باشید و هر فریم یکهزارم ثانیه ازحرکت را نشان دهد، دقت بسیار بالایی خواهیم داشت.