Motion-Capture-Kameras, Computersoftware unterstützen Skater bei Sprüngen

Motion-Capture-Kameras, Computersoftware unterstützen Skater bei Sprüngen
Motion-Capture-Kameras, Computersoftware unterstützen Skater bei Sprüngen
Anonim

Laut einer kürzlich durchgeführten Umfrage gibt fast ein Viertel der Amerikaner an, Eiskunstlauf sei ihre Lieblingssportart bei Olympischen Spielen.

Aber während die meisten von uns sich einfach zurücklehnen und die Show in all ihrer Anmut, Schönheit und Athletik genießen, konzentriert sich Jim Richards auf die "Luftposition" der Skater.

Richards, Distinguished Professor of Kinesiology and Applied Physiology an der University of Delaware, weiß aus seiner jahrzehntelangen Eislaufforschung, dass die richtige Luftposition entscheidend für erfolgreiche Sprünge ist.

Eine Computersimulation, die von Richards' Team bei UD in Zusammenarbeit mit der in Maryland ansässigen C-Motion Inc. entwickelt wurde.ermöglicht Skatern und ihren Trainern, die tatsächlichen Bewegungen eines Athleten auf einem Computerbildschirm zu beobachten und dann zu sehen, wie diese Bewegungen manipuliert werden können, um die Sprungtechnik zu verbessern.

"Das Beste daran ist, dass wir ihnen innerhalb weniger Minuten zeigen können, wie eine kleine, aber spezifische Änderung eine große Veränderung in Bezug auf ihre Fähigkeit bewirken kann, ihre Sprünge zu landen und wiederholte Stürze zu vermeiden", sagt Richards.

Das System sieht auf dem Computerbildschirm fast lächerlich einfach aus: zwei kleine Mannequins, von denen eines den tatsächlichen Skater darstellt und das andere ein mathematisches Modell dieses Individuums.

"Nach Jahren der Feinabstimmung des Bewegungserfassungssystems, des Sammelns von Daten und des Schreibens von Software war das Endergebnis fast enttäuschend", sagt Richards. "Die ganze Arbeit ist in die Herstellung dieser beiden kleinen Figuren geflossen."

Aber Richards lernte auf die harte Tour, dass Einfachheit das war, was die Welt des Eiskunstlaufs brauchte. „Anfangs haben wir viele Tabellen, Grafiken und Diagramme verwendet, um empfohlene Leistungsänderungen zu beschreiben, aber diese hatten am Ende wenig Wert für die Skater oder ihre Trainer“, sagt er.„Wir konnten Zahlen und Grafiken nicht in nützliche Informationen für sie übersetzen – wir brauchten etwas Visuelleres.“

In den letzten Jahren haben sich etwa 80 Elite-Eiskunstläufer an die Simulation gewandt, um wertvolles Feedback darüber zu erh alten, wie sie Doubles in Triples und Triples in Quadruples verwandeln können. Zu dieser Gruppe gehören vier der fünf US-Olympia-Einzelskater, die diesen Monat in Sotschi antreten – Jeremy Abbott, Jason Brown, Gracie Gold und Ashley Wagner. Mehr als ein Dutzend Skater, die das System genutzt haben, haben bereits Medaillen bei nationalen Wettbewerben gewonnen.

Während die Physik den Weg zu besserem Skaten ebnen mag, stellte Richards schnell fest, dass die Simulation allein nicht ausreichte. Während der Rat des Programms physiologisch vernünftig war, war er psychologisch nicht realistisch. Richards erinnert sich, dass nur ein Skater von den Dutzenden, mit denen er zusammengearbeitet hat, die Simulation tatsächlich sehen und die vorgeschlagene Änderung beim ersten Versuch treffen konnte.

"Was wir herausgefunden haben, war, dass die Skater eine sich drehende Komfortzone von etwa 330 U / min (Umdrehungen pro Minute) hatten, und wir versuchten, sie auf mindestens 400 und sogar auf 430 oder 440 für einen Quad zu bringen, " er sagt.„Ihre Körper sagten ihnen, dass es nicht sicher sei, also erkannten wir, dass wir mit ihnen eine Strategie entwickeln mussten, um eine schnellere Drehung zu erreichen. Es reichte nicht aus, ihnen nur zu sagen, was sie tun sollten – wir mussten ihnen auch sagen, wie sie es tun sollten mach es."

Richards wurde als Sportforscher bezeichnet, aber das ist nicht ganz richtig. Wie viele Verteidigungstechnologien, die in die zivile Welt übergegangen sind, hat seine Simulation Anwendungen weit über den Bereich des Elite-Skatens hinaus.

Vor ein paar Jahren begann er mit Ärzten des Shriners Hospital for Children in Philadelphia zusammenzuarbeiten, um den Einsatz der Technologie bei der Behandlung einer Erkrankung namens Brachialplexus-Geburtslähmung (BPBP) zu untersuchen.

Bei etwa vier von 1.000 Geburten betrifft BPBP die Nervenwurzeln in der Halswirbelsäule und beeinträchtigt die Muskelfunktion in Schulter und Arm. Die meisten Kinder erholen sich von selbst, aber etwa 30 Prozent bleiben mit lebenslangen Defiziten in der Armfunktion zurück, die eine Therapie oder Operation erfordern.Das Problem bei der Behandlung ist, dass die Bewegung des Schulterblatts, allgemein bekannt als Schulterblatt, unglaublich schwer zu messen ist.

Aber wie sich herausstellt, ist eine weitere Simulation, die von Richards und seinem Team entwickelt wird, vielversprechend, um Ärzten dabei zu helfen, festzustellen, was passiert, wenn sie bei einem einzelnen Patienten eine Sehne von einem Punkt zum anderen bewegen.

Obwohl Richards seine paar Wochen Ruhm alle vier Jahre widerwillig akzeptiert, wenn die Skater, die sein Labor in der Eisarena auf dem UD-Campus besucht haben, ins Rampenlicht treten, ist er zufrieden, dass seine Arbeit neue Anwendungen in der Medizin findet Feld.

Er glaubt auch, dass die Technologie auf eine breite Palette anderer Sportarten angewendet werden könnte, aber seines Wissens nach ist dies noch nicht geschehen.

"Zwei Aspekte dieses Systems sind einzigartig", sagt er. „Der erste ist, dass wir eine mechanische Analyse der menschlichen Bewegung durchführen und diese sofort verwenden, um die Leistung zu beeinflussen.Zweitens verleiht die Simulation die Fähigkeit, eine Aktivität nachzuahmen und zu sehen, was passiert, wenn Sie eine Änderung vornehmen."

Simulationen sind weit verbreitet, um Sportgeräte zu verbessern. Beispielsweise wurden die von Olympioniken verwendeten Bobs, Rodelschlitten und Skeletonschlitten alle von Ingenieuren modernisiert und optimiert, die Motion-Capture-Technologie, 3D-Modellierung und Windkan altests verwendeten.

Aber es ist das menschliche Element, das für Richards im Mittelpunkt steht.

"Ich denke, unsere Kinder sind in guter Verfassung für Sotschi", sagt er. "Ihre Luftposition ist gut."

Video über die Arbeit:

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