SISTEM DE ACHIZITIE A FORTEI IZOMETRICE

Adina LIPAI, Radu BIDIUGAN, Dan VIZITIU INCS Bucuresti

Cuvinte cheie: sport, asistenta tehnica, soft de achizitie

Rezumat

In lucrarea de fata vom prezenta un soft de determinare in timp real a valorilor dinamice ale fortei in conditii izometrice. Vom evidentia apoi modul in care a fost realizat pentru a permite elaborarea unei metodologii de lucru in paralel cu dezvoltarea programului.

Introducere

Asistenta tehnica computerizata pentru antrenarea si testarea sportivilor a devenit un mod de lucru comun. Tehnologia actuala permite particularizarea soft-ului si hard-ului pentru aplicatii specializate. Modelul evolutiv dezvoltare a programelor [Bo04] dau utilizatorului posibilitatea de a formula cerinte din-ce-in-ce mai detaliate pe masura ce se lucreaza pe o solutie initiala. Metoda presupune trecerea succesiva prin aceleasi etape de mai multe ori inainte de realizarea produsului final. Ea este utila in proiecte de tipul prototip pentru care formularea detaliata a specificatiilor este grea sau poate chiar imposibila in fazele initiale ale dezvoltarii.

Acest mod de dezvoltare evolutiva a programelor permite utilizatorului (metodologul) sa dezvolte si o metodologie (de testare si antrenare) adecvata folosind informatiile pe care le obtine utilizand o versiune minim-functionala de program. Se obtine astfel o dezvoltare in paralel a metodologiei de lucru si a instrumentelor de lucru. Acest mod de abordare duce la formularea cerintelor in directia „mai specific", micsorandu-se riscul aparitiei unor versiuni de program inutilizabile.

Din experienta dezvoltata in testarea si pregatirea sportivilor de performanta (ex. gimnastica masculina) a aparut nevoia realizarii unei aparaturi specializate pentru masurarea fortei izometrice (Emil Popa, Stupineanu, Ignat, Hillerin, Dan Grecu).

In lucrarea de fata vom descrie un soft de achizitie pentru masurarea in timp real a fortei izometrice avand ca scop oferirea de asistenta computerizata in timpul testarilor si antrenamentelor.

Sistemul pentru masurarea fortei izometrice

Pornindu-se de la un proiect mai vast, s-a ridicat problema crearii unui soft pentru masurarea izometrica a fortei. Folosind un traductor de forta conectat prin ActoreX [Hi04][Li03] la calculator, s-a dorit o achizitie in timp real [Va03]. Programul a fost dezvoltat plecandu-se de la cerinte initiale minimale: achizitie date, afisare on-line si salvare date achizitionate.

Pornind de la aceste cerinte s-a realizat o versiune minim-functionala care achizitiona datele de la traductorul de forta, cu ajutorul ActoreX-ului, ce comunica prin USB cu calculatorul, iar la sfarsitul executiei datele erau salvate pe hard intr-un fisier text. O alta facilitate a programului a fost posibilitatea de emitere a unui semnal vizual pe monitorul calculatorului care sa fie utilizat de sportiv ca declansator pentru a incepe sa actioneze cu forta maxima

Pe scheletul acestui soft s-au adus pe rand imbunatatiri si au fost adaugate functionalitati pe masura ce puteau fi formulate noi cerinte, de catre utilizatorii finali. Astfel s-a dezvoltat in paralel cu programul si o metodologie de lucru (cu sistemul de masurare a fortei izometrice).

Dupa livrarea programului s-au putut trasa alte directii de dezvoltare, atat a sistemului de achizitie cat si a modului de lucru cu el. In faza actuala sistemul de masurare a fortei izometrice este functional, soft-ul detine suficiente utilitati pentru antrenamente si testari.

Descrierea programului

Achizitia valorilor parametrului forta se face la 3 milisecunde iar o executie dureaza 1 secunda. Graficul este desenat pe monitorul calculatorului cu aceasta frecventa. Utilizatorul are posibilitatea de a porni o achizitie, de a vizualiza in timp real curba de forta si derivata curbei de forta (vezi fig.1), de a opri achizitia si de a revedea of-line curba de forta achizitionata. Fisierul cu achizitia fortei poate fi prelucrat ulterior in orice editor text.

Facilitatile programului

• afisarea curbei de forta intr-un grafic: forta (oy) functie de timp (ox)
• afisarea derivatei fortei pe acelasi grafic
• semnal vizual pentru inceperea executiei
• afisarea timpului de atingere a fortei maxime din momentul declansarii semnalului vizual
• afisarea fortei maxime
• vizualizarea ulterioara a curbei de forta in functie de coordonatele: timp-forta respectiv forta-derivata
• salvarea datelor in format text

Fig. 1: Interfata soft-ului de achizitie

Programul salveaza automat pe hard datele achizitionate sub forma fisiere text care pot fi ulterior vizualizate si prelucrate cu orice editor. Soft-ul ofera posibilitatea de a obtine informatii suplimentare of-line dintr-o achizitie. Pentru aceasta programul va citi fisierul de achizitie si va redesena curba de forta. Curba derivatei are in versiunea of-line capacitatea de a fi re-scalata in functie de necesitate. In figura 2 derivata a fost scalata la 0% pentru a face invizibila curba derivatei. Alte facilitati ale vizualizarii of-line a curbei de forta izometrica sunt:

• afisarea timpului de ajungere la forta maxima (in figura 3 timpul cuprins intre cele doua bare verticale)
• afisarea fortei maxime si a derivatei corespunzatoare acelei forte (linia a doua din figura 3)
• afisarea fortei in orice punct a curbei de forta, derivata si timpul corespunzator acelui moment
• scalarea derivatei cu un coeficient optional
• afisarea of-line a unui alt grafic: derivata fortei (oy) functie de forta(ox) (figura 3)

Fig 2: Curba de forta cu scalarea derivatei la 0%

Mod de lucru

Startul achizitiei se va declansa dupa ce sportivul a fost asezat in pozitie de lucru si a tensionat firul. La un anumit timp interval de timp ales aleator se da semnalul declansator (patratul din interfata, stanga sus devine din rosu, verde, vezi. fig. 2) moment in care sportivul trebuie sa actioneze asupra manerului dispozitivului pentru a atinge forta maxima intr-un timp minim. Momentul declansator va fi marcat pe graficul de forta printr-o linie orizontala (vezi figura 3) iar in stanga interfetei vor fi afisate maximul fortei si timpul de reactie al sportivului. Dupa terminarea exercitiului datele sunt salvate automat pe disc in fisiere text de unde pot fi luate pentru vizualizare si prelucrare.

Daca se doreste o noua achizitie a fortei se va da din nou start aplicatiei (ulterior tensionarii firului). In schimb daca se vrea o vizualizare a executiei anterioare se va apasa butonul „Afisare: forta, derivata". In afisarea of-line derivata poate fi scalata. Dandu-se click cu mouse-ul in orice punct al curbei de forta, programul traseaza o linie-reper verticala si afiseaza timpul, valoarea derivatei si a fortei (in daN) (vezi figura 3).

Fig 3: Repere verticale pe graficul curbei de forta

Pe bara de sus a interfetei sunt date coordonatele curbei de forta: timp (ox) si forta (oy).

Dupa ce s-a vizualizat of-line curba de forta se poate vizualiza derivata fortei in functie de forta (vezi figura 4). Aceasta curba poate sa fie scalata in functie de un coeficient introdus de utilizator: in figura 4, 60%.

Fig 4: Afisare of-line, forta in functie de derivata

Timp de reactie: in versiunea actuala s-a considerat a fi timpul care se scurge de la primirea semnalului vizual pana in momentul in care forta creste cu 0,5 daN.

Dezvoltari ulterioare

Dupa livrarea versiunii initiale a programului a fost posibila formularea unor directii de dezvoltare si imbunatatire a sistemului de achizitie a fortei.

Semnalul declansator: pe viitor este prevazuta o imbunatatire a sistemului de achizitie a soft-ului prin completarea facilitatii de emitere a semnalului declansator cu semnal acustic si kinestezic.

Timp de achizitie variabil: s-a formulat cerinta ca pe viitor sa existe posibilitatea ca operatorul sa introduca, la inceperea exercitiului, durata exercitiului. De asemenea se doreste posibilitatea executarii unor tractiuni repetate in acelasi exercitiu.

Concluzie

Asistarea tehnica devine vitala in conditiile dezvoltarilor performantiale actuale. Cu ajutorul sistemelor specializate de achizitie si reprezentare a datelor biomotrice devine posibila corectarea miscarilor sportivilor. Soft-ul prezentat in lucrarea de fata poate fi folosit pentru testari si antrenamente de control neuro-muscular.

Cel mai important insa pentru stadiul actual de dezvoltare al sistemului de achizitie al fortei este faptul ca exista un soft functional cu o complexitate redusa care poate fi dezvoltat adaugandu-i-se functionalitati specifice precizate de utilizatorul final.

Abstract

The paper presents a software that determinates the dynamic values of force in isometric conditions in real-time. We will show how the software was developed to enable the development of an work methodology for work in the same time.

Bibliografie

[Bo04] BODEA, C. – Curs13 CPE – ASE – CSIE, 2004, Bucuresti www.ase.ro .

[Li03] LIPAI, A., Tehnici moderne de prelucrare si interpretare a datelor din sport, Conferinta internationala, Sibiu 2003.

[Hi04] HILLERIN, de P., Asistarea tehnica, document intern.

[Va03] VALEANU, V., Utilizarea instrumentatiei asistate de calculator pentru antrenarea capacitatilor motrice si volitive, seminar INCS, 2003.