虹科案例 | 武术空手道：最大重力的测定——数据记录仪MSR165

武术空手道：最大重力的测定

数据记录器 MSR165 记录空手道运动过程中的加速力。

在卢塞恩大学应用科学与艺术一个项目中，将使用传感器技术验证和评估空手道技术。目的是测量最大有效力。

作者：Adrian Kurmann，卢塞恩大学应用科学与艺术，技术与建筑

初始情况

为了确定空手道运动中的最大重力，作者使用GoPro Hero Black 10和带有加速度传感器的MSR165数据记录仪。使用数据记录仪可以确定高达±200 g的加速度。在16-100 g测量范围内的精度为±5 g，测量分辨率可高达1.6 kHz。GoPro用作加速度的参考测量。Viana.net框架用于分析视频并确定加速度。使用误差计算检查参考测量的准确性。对每个测试人员进行多次测量和录像。对腿进行一次测量，对手臂进行多次测量。大多数测量都是用GoPro拍摄和评估的。

测试程序

MSR165 数据记录仪配备多个传感器。对于以下测量，仅使用最大为±200 g的加速度传感器。为了记录加速度值，使用了内置在 MSR165 外壳中的 ADXL372 MEMS 加速度传感器。所用传感器的测量值通过电容器进行测量，电容器的电容值与加速度成比例变化。为了优化使用加速度传感器，必须首先设置所用测量设置的参数，以便在短测量时间内生成尽可能多的测量点，以 1.6 Khz 的最高分辨率进行测量。要执行单独的测量，可以通过按钮启动或停止测量。测量值存储在带有时间戳的传感器中。

在测量中，每个冲程执行四次。可以看出，对于所有的空手道运动员来说，最高的加速度都发生在腿部运动期间。如果我们查看各个测量的开始和结束顺序，我们可以看到最大重力出现在相应运动的制动期间。这是由于冲击结束时人体受到的限制。应该注意的是，由于坐标系的原因，某些运动的测量值必须被视为是反向的。测得的最大加速度为：腿： ≅ 42g (Mae Geri，This) ± 5g 胳膊：≅ 35g (Haraiotchi Uke,Markus) ± 5g。即使对于高加速度的运动，测量数据的分辨率或测量速度也会产生可理解的过程。通过多次测量确认最大值。运动持续时间为0.5秒，运动会保存800个测量数据。

为了验证加速度传感器的值，通过视频分析进行参考测量。为了比较加速度数据记录仪和视频分析的测量值，两个测量值的坐标系必须相等或可观察（参见研究）。

结论

借助MSR165数据记录仪和通过视频分析的参考测量，可以确定最大重力。空手道运动中发生的最大加速度在40-50 g范围内。视频分析的加速度值必须考虑到由于可能的错误和处理方法而造成的信息损失。因此，通过视频分析确定最大值只能在有限的范围内进行。然而，加速过程作为时间函数是可以识别的。加速度传感器的数据生成清晰的曲线图，以便进行分析。分辨率为1.6 kHz时，为0.5 s的运动生成800个数据点，从而通过多次测量确认测量的最大值。只有±5g的精度才能使比较变得困难。为了进行准确的比较，有必要仔细地研究准确性及其影响。为了进一步评估MSR165传感器的数据并将其与身体部位加速度的真实过程进行比较，必须更仔细地考虑传感器在皮肤上的运动及其对测量的影响。