IT201800005903A1 - Sistema di monitoraggio e valutazione delle prestazioni atletiche - Google Patents
Sistema di monitoraggio e valutazione delle prestazioni atletiche Download PDFInfo
- Publication number
- IT201800005903A1 IT201800005903A1 IT201800005903A IT201800005903A IT201800005903A1 IT 201800005903 A1 IT201800005903 A1 IT 201800005903A1 IT 201800005903 A IT201800005903 A IT 201800005903A IT 201800005903 A IT201800005903 A IT 201800005903A IT 201800005903 A1 IT201800005903 A1 IT 201800005903A1
- Authority
- IT
- Italy
- Prior art keywords
- data
- sensors
- devices
- monitoring
- athletic
- Prior art date
Links
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims description 34
- 230000037147 athletic performance Effects 0.000 title claims description 18
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 26
- 238000012549 training Methods 0.000 claims description 25
- 230000000386 athletic effect Effects 0.000 claims description 18
- 230000015654 memory Effects 0.000 claims description 16
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 13
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 9
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 7
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 claims description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 7
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 6
- 238000001994 activation Methods 0.000 claims description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 5
- 210000000707 wrist Anatomy 0.000 claims description 4
- 210000003423 ankle Anatomy 0.000 claims description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000012552 review Methods 0.000 claims description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 3
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 2
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 claims description 2
- 238000003672 processing method Methods 0.000 claims 2
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 claims 1
- 238000003909 pattern recognition Methods 0.000 claims 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 claims 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 claims 1
- 210000000115 thoracic cavity Anatomy 0.000 claims 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 2
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000037081 physical activity Effects 0.000 description 2
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 2
- 102000001554 Hemoglobins Human genes 0.000 description 1
- 108010054147 Hemoglobins Proteins 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 238000012152 algorithmic method Methods 0.000 description 1
- 210000000617 arm Anatomy 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 210000000038 chest Anatomy 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000004141 dimensional analysis Methods 0.000 description 1
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 1
- 210000001513 elbow Anatomy 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 210000003127 knee Anatomy 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 230000005923 long-lasting effect Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 210000004197 pelvis Anatomy 0.000 description 1
- 230000036314 physical performance Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000037078 sports performance Effects 0.000 description 1
- 230000002459 sustained effect Effects 0.000 description 1
- 230000009182 swimming Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
- G16H20/00—ICT specially adapted for therapies or health-improving plans, e.g. for handling prescriptions, for steering therapy or for monitoring patient compliance
- G16H20/30—ICT specially adapted for therapies or health-improving plans, e.g. for handling prescriptions, for steering therapy or for monitoring patient compliance relating to physical therapies or activities, e.g. physiotherapy, acupressure or exercising
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
- A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
- A61B5/1118—Determining activity level
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/48—Other medical applications
- A61B5/4866—Evaluating metabolism
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
- A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
- A61B5/6802—Sensor mounted on worn items
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
- A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
- A63B24/00—Electric or electronic controls for exercising apparatus of preceding groups; Controlling or monitoring of exercises, sportive games, training or athletic performances
- A63B24/0062—Monitoring athletic performances, e.g. for determining the work of a user on an exercise apparatus, the completed jogging or cycling distance
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Public Health (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Surgery (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Physical Education & Sports Medicine (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Obesity (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Physiology (AREA)
- Dentistry (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Lubricants (AREA)
- Exposure Control For Cameras (AREA)
- Eye Examination Apparatus (AREA)
Description
Descrizione dell’invenzione avente per titolo:
“SISTEMA DI MONITORAGGIO E VALUTAZIONE DELLE PRESTAZIONI ATLETICHE”
Descrizione
Campo della tecnica
La presente invenzione opera nell’ambito della valutazione delle prestazioni atletiche. In particolare l’invenzione proposta riguarda un metodo ed un sistema di misurazione, monitoraggio ed analisi del dispendio energetico basato su una rete di sensori indossabili ed un software di gestione ed elaborazione dei segnali registrati.
Arte nota
Allo stato dell’arte attuale sono reperibili un elevato numero di sistemi e dispositivi dedicati alla misurazione di metriche prestazionali legate ad attività sportive, sia amatoriali che professionistiche. Generalmente tali sistemi sfruttano appositi sensori allo scopo di rilevare il movimento del corpo o di parti di esso, la posizione dell’atleta nel tempo e parametri vitali quali temperatura, pulsazioni o saturazione emoglobinica. I sensori necessitano sovente di essere in qualche maniera applicati e tenuti solidali al corpo dell’atleta, nonché di trasmettere o memorizzare i segnali misurati ad una unità di elaborazione per la successiva analisi ed interpretazione. La progressiva miniaturizzazione della sensoristica elettrica ed elettronica e la sempre maggiore diffusione di sistemi di geolocalizzazione, hanno portato allo sviluppo di numerosi strumenti e applicazioni software in grado di stimare da una parte l’entità della prestazione fisica e dall’altra il costo energetico della stessa. Sono disponibili soluzioni integrate quali applicativi per smartphone che sfruttano il posizionamento mediante triangolazione satellitare e smartwatch con cardiofrequenzimetri ottici. È infine possibile e sempre più comune l’utilizzo di dispositivi connessi in reti di comunicazione ad hoc che consentono di inseguire e tracciare l’attività di un gruppo di persone che pratichino sport di squadra.
Una grossa limitazione dei sensori che impiegano la tecnologia di telerilevamento satellitare per la stima di grandezze cinetica come posizione, velocità e accelerazione, è data dall’impossibilità di impiego in ambienti chiusi (indoor) quali ad esempio palestre, palazzetti dello sport e piscine riparate per i quali la ricezione del segnale satellitare risulta limitata o assente. In aggiunta, la triangolazione satellitare ad uso civile è soggetta a noti problemi di accuratezza che generalmente riducono la precisione sulla posizione all’ordine di alcuni metri a seconda del sistema utilizzato e delle correzioni effettuate. Ciò rappresenta, nelle applicazioni a carattere più esigente come gli utilizzi a scopo professionale, una seria limitazione. Infine i ricevitori satellitari impongono un forte tributo alla capacità di autonomia dei dispositivi portatili a causa dell’elevato dispendio energetico richiesto per la scoperta e l’aggancio dei satelliti in vista nonché per garantire un’accettabile frequenza di aggiornamento della rilevazione. Le tecnologie attualmente disponibili per mitigare tale rischio, quali ad esempio il GPS assistito (A-GPS), esigono la presenza di ulteriori sensori e periferiche e rendono notevolmente più complicato il design di un sensore portatile con operatività duratura nel tempo.
Il rilevamento dei parametri cinematici in situazioni sfavorevoli al telerilevamento satellitare, come gli ambienti chiusi, può essere altresì ottenuto con triangolazione a radiofrequenza per mezzo di beacon appositamente installati volta per volta nella struttura interessata o, in alternativa, utilizzando sistemi di ripresa video con sensori multipli, framerate adeguati e base dei tempi comune.
Tuttavia anche in tali apparentemente più favorevoli scenari, si riscontrano aspetti limitanti e problematici. Nel caso di beacon a radiofrequenza, ad esempio, sussistono problemi di installazione, compatibilità elettromagnetica, e scarsa portabilità della soluzione che deve essere ricalibrata e riassemblata in ogni nuova struttura. La tecnologia video, d’altro canto, richiede spesso un gravoso compromesso tra risultati in tempo reale e risorse computazionali. Per un sistema completamente automatizzato, le immagini devono infatti essere processate ed analizzate per ottenerne dati utilizzabili e la complessità degli algoritmi di image processing limita fortemente la quantità di informazioni ottenibili in tempo reale, richiedendo spesso di dover attendere un certo lasso di tempo per un’analisi più accurata degli avvenimenti. L’alternativa richiede l’intervento di operatori dedicati. Anche i sistemi video risentono di problemi di installazione e di un ambiente idoneo al loro utilizzo: bisogna, ad esempio, garantire un campo visivo sufficientemente sgombro da interferenze. La granularità delle informazioni prodotte con tali sistemi, così come l’accuratezza delle stime, dipende fortemente dalla frequenza di aggiornamento delle immagini, dalla risoluzione dei sensori, dalla capacità di banda e dagli algoritmi di compressione utilizzati che spesso comportano perdita di dati (lossy). Nell’insieme, dunque, la soluzione video benché diffusa ed efficace, comporta una serie di inconvenienti che ne rendono poco pratico nell’ambito specifico della misurazione delle prestazioni sportive. Una più promettente tecnologia, anch’essa rinvenibile in diverse realizzazioni ad oggi disponibili, sfrutta accelerometri e piattaforme inerziali. Nell’ottica di una valutazione e caratterizzazione dei segnali misurati, tuttavia, è necessario associare il prodotto dei sensori a grandezze facilmente interpretabili e significative, laddove la stragrande maggioranza dei sistemi utilizza un semplice conteggio di impulsi o eventi nell’unità di tempo.
Benché sia possibile, in ambito internazionale, reperire un certo numero di privative afferenti l’argomento come il brevetto statunitense US2018056184A1, che riguarda un metodo di indagine e misurazione dei movimenti del corpo umano basato su piattaforme inerziali e software di analisi, o il brevetto US2017333753A1 che propone un dispositivo mobile di monitoraggio per supportare l’allenamento e l’attività sportiva, risulta evidente che nessuno di essi affronti in maniera esaustiva e risolutiva le criticità sin qui evidenziate.
Descrizione dell’invenzione
Secondo la presente invenzione viene realizzato un sistema di monitoraggio delle prestazioni atletiche che risolve efficacemente le problematiche suesposte sfruttando uno o più sensori accelerometrici e giroscopici integrati in un dispositivo indossabile ed un software dedicato di gestione, configurazione ed analisi dei dati. Il sistema viene concepito per misurare e descrivere l’attività fisica svolta da un atleta durante sessioni di allenamento e preparazione, nonché durante le fasi di gioco e prestazionali vere e proprie. In particolare il sistema rende possibile la stima del costo energetico – in breve EE ossia energy expenditure – utilizzando un innovativo metodo algoritmico di elaborazione dei segnali provenienti dai sensori applicati all’atleta che consente un’elevata personalizzazione e garantisce la massima semplicità di utilizzo. È possibile, configurando appositamente i dispositivi mediante il software di controllo e analisi, estendere l’applicabilità del sistema di monitoraggio a più atleti o giocatori di sport di squadra: in tale realizzazione sarà possibile monitorare singolarmente e contemporaneamente ogni singolo giocatore da parte di un allenatore o preparatore atletico, permettendo a quest’ultimo di valutare con rapidità e precisione lo sforzo sostenuto dall’atleta ed il carico dell’allenamento. I dati misurati saranno successivamente disponibili per un processo di post-analisi e revisione direttamente dal software dedicato sotto forma di grafici e curve di carico con possibilità di arricchire il dato con immagini e sequenze audiovisive. Il sistema di monitoraggio si basa, come già accennato, su uno o più dispositivi indossabili che integrano al loro interno la sensoristica di rilevamento, una o più interfacce di comunicazione wireless, una batteria di alimentazione ricaricabile o sostituibile ed, opzionalmente, una capacità autonoma di calcolo che potrà consistere in microcontrollori o un microcomputer. L’assieme verrà gestito tramite un firmware dedicato, conservato su apposita memoria interna, che fornirà sia le funzionalità di base, sia – opzionalmente – caratteristiche di gestione e controllo avanzate. Il dispositivo avrà, una autonoma capacità di gestione e bufferizzazione dei dati raccolti, che potranno essere memorizzati localmente su una memoria di massa – tipo flash ROM – o inviati direttamente in tempo reale ad un collettore centrale . Detto collettore potrà, vantaggiosamente, essere un apparato dedicato, un ripetitore wireless con capacità avanzate, o un elaboratore elettronico. Il dispositivo avrà dimensioni e peso idonei ad essere indossato senza sforzo dall’atleta e caratteristiche di ergonomicità. Nella realizzazione preferita il dispositivo sarà sufficientemente piccolo da essere agevolmente maneggiato con una sola mano e dotato di almeno un pulsante per l’interazione con l’utente. Qualunque sia la realizzazione specifica, il dispositivo comprenderà una serie di sensori e componenti, tra i quali almeno:
- un accelerometro triassiale che rileverà le accelerazioni lungo i tre assi principali x, y, z in un sistema di riferimento inerziale ed solidale al portatore del dispositivo;
- un giroscopio triassiale che misurerà il rateo di rotazione del dispositivo rispetto a detti assi;
- una interfaccia di comunicazione wireless per controllo e trasferimento dati;
- una sorgente di alimentazione portatile (batteria).
I componenti saranno convenientemente integrati in un assieme dotato di opportune connessioni elettriche a sua volta contenuto in un involucro di materiale polimerico o metallico, opzionalmente impermeabile, con elevata resistenza alle sollecitazioni termiche e meccaniche e bassa impedenza alla propagazione elettromagnetica nelle frequenze utilizzate per la trasmissione dei dati. Sarà adoperata sensoristica in grado di campionare e trasmettere il dato rilevato ad una frequenza tale da garantire la necessaria numerosità di campioni e risoluzione temporale. Il dispositivo avrà autonomia sufficiente a coprire almeno una intera sessione di allenamento e relativo trasferimento dei dati rilevati. Nelle realizzazioni che prevedono una capacità di calcolo autonoma, il dispositivo potrà effettuare una elaborazione preventiva delle misurazioni, incluse ma non limitate a: filtraggio, decimazione, condizionamento, comparazione. In una realizzazione il dispositivo sarò dotato di un lettore per memorie di massa in miniatura (tipo micro SD card) per memorizzare i dati rilevati ed elaborati e dal quale caricare eventuali dati di calibrazione per la conversione di detti dati in grandezze fisiche significative. Alternativamente la memoria di massa potrà essere vantaggiosamente utilizzata allo scopo di permettere al dispositivo di utilizzare parametri di configurazioni personalizzabili atti a definire ed impostare soglie di utilizzo, livelli e condizioni per la generazione di segnali di allarme o marcature temporali in corrispondenza di determinati eventi rilevati dai sensori. In una diversa, ma non necessariamente alternativa, realizzazione, il dispositivo conterrà un alloggiamento per scheda SIM e l’elettronica di interfacciamento e comunicazione con la rete radiomobile cellulare per traffico dati.
Il dispositivo dovrà essere indossato dall’atleta sulla propria persona, in posizione idonea al rilevamento dei parametri oggetto di valutazione. Allo scopo il sistema prevede appositi supporti nella forma di indumenti dotati di tasche o fasce elastiche che consentano allo stesso tempo il fissaggio del dispositivo alla parte del corpo interessata e la facilità di accesso allo stesso. Detti supporti potranno inoltre, convenientemente, alloggiare più dispositivi tra loro comunicanti, in maniera da consentire l’aggregazione e la fusione di dati provenienti dal movimento di differenti parti del corpo ed incrementare il numero e la qualità dei rilevamenti. In una realizzazione il dispositivo potrà essere, vantaggiosamente, contenuto nella tasca dorsale di una pettorina indossata da un atleta allo scopo di rendere il sistema di riferimento degli accelerometri solidale al tronco del corpo. In tale configurazione il sistema potrà efficacemente misurare, sulla base dei dati accelerometrici, i diversi regimi di corsa, gli scatti, le accelerazioni e decelerazioni, i rapidi e bruschi movimenti altrimenti difficilmente rilevabili con sistemi di posizionamento satellitare, sia per la limitata precisione, sia per la diversa natura delle grandezze direttamente misurabili. L’applicazione del dispositivo potrà, convenientemente, avvenire mediante fasce o bande elastiche poste in corrispondenza di snodi critici quali polsi, caviglie, ginocchia o gomiti: con tale sistema si potranno per esempio monitorare la qualità e la corretta esecuzione di specifici movimenti e gesti tecnici. Nella realizzazione più generale sarà prevista la possibilità di adattare un qualsivoglia capo di abbigliamento adatto allo sport in esame affinché possa ospitare uno o più dispositivi.
Come già menzionato il sistema di monitoraggio consentirà, vantaggiosamente, di sfruttare una interfaccia wireless per l’instaurazione di reti di comunicazioni attraverso le quali:
- trasmettere comandi e flussi dati da e per una qualunque piattaforma di controllo e gestione;
- monitorare l’attività di una pluralità di atleti in una prestazione di concerto, ciascuno dotato del proprio sensore, ciascun sensore in collegamento con una stazione di ricetrasmissione centrale (centro stella); - monitorare l’attività di un singolo atleta con indosso una pluralità di sensori che comunicano per mezzo di una rete mobile ad hoc (MANET) per scambiarsi reciprocamente dati ed elaborazioni parziali da integrare in tempo reale.
In una realizzazione sarà presente una stazione di instradamento e gestione del traffico dati (router) che fornirà la necessaria infrastruttura di comunicazione, gestendo il protocollo di rete e l’assegnazione degli indirizzi; essa fungerà infine da nodo centrale della rete, verso il quale convergeranno le comunicazioni provenienti dai sensori e dal quale potranno essere inviati comandi da parte di una unità di controllo remota.
Il sistema potrà inoltre, vantaggiosamente, sfruttare la tecnologia di posizionamento a banda ultra larga (ultra wideband) per determinare con estrema accuratezza la posizione relativa dell’atleta in uno spazio anche chiuso nel quale siano presenti almeno tre stazioni ricetrasmittenti fisse. Referenziando la posizione delle stazioni sarà quindi possibile convertire la posizione relativa in assoluta. Il dato sul posizionamento potrà in seguito essere, convenientemente, associato ai dati provenienti dai sensori accelerometrici e giroscopici per una maggiore capacità elaborativa ed una analisi a più dimensioni della prestazione atletica.
Il nerbo del sistema di monitoraggio è costituito dall’innovativo metodo di elaborazione dei segnali provenienti dai sensori per il calcolo della stima del dispendio energetico, che verrà di seguito descritto. Generalmente in uscita ai sensori tipo accelerometri si ha un dato espresso in conteggi per minuto. Il conteggio a sua volta può rappresentare sia il numero di attraversamenti dello zero da parte del segnale prodotto dal sensore, sia un valore integrale (o somma a valle di un campionatore) del segnale nell’arco di un minuto. Di per sé il computo dei conteggi per minuto (counts per minute) non ha rilevanza biologica, ma può costituire una solida base di partenza per misurazioni e valutazioni empiriche. Nel sistema proposto, vantaggiosamente, il costo energetico viene misurato calcolando l’area sottesa (integrale rispetto al tempo) dalla curva di un “segnale elaborato” ottenuto tramite filtraggio del modulo del vettore accelerometrico compensato per l’accelerazione gravitazionale e raddrizzato. Il filtro utilizzato può essere realizzato con una qualsiasi funzione di trasferimento di qualunque ordine e frequenza di taglio. In una realizzazione il filtro è di tipo passa-basso Butterworth del quarto ordine con frequenza di taglio pari a 0.5Hz. Per mezzo di risultanze empiriche, che potranno essere determinate – ad esempio – da un preparatore atletico in funzione dello specifico allenamento predisposto, è pertanto possibile associare il segnale elaborato dai sensori del dispositivo ad un qualunque gesto atletico e ricavarne l’intensità che lo caratterizza e contraddistingue in base all’intensità del gesto. Ciò consentirà di ottenere, per ogni sessione di allenamento:
- il computo del dispendio energetico totale, ottenuto integrando il segnale elaborato lungo l’intera durata della sessione);
- il dispendio energetico relativo a ciascun singolo gesto atletico, computato suddividendo il segnale elaborato in accordo ai parametri ricavati empiricamente;
- una categorizzazione dell’intensità delle attività per fasce, di numerosità arbitraria, a partire da una soglia di “assenza di attività” fino ad un livello di “elevata intensità”.
L’allenamento verrà pertanto, convenientemente, descritto mediante una serie di parametri ottenuti dal processo di calibrazione del segnale elaborato proveniente dai sensori (accelerometri, giroscopi, ecc..). Detti parametri potranno includere, ma non saranno limitati a:
- numero di attivazioni o di occorrenze di un evento quali ad esempio il superamento di una determinata soglia di intensità;
- valore grezzo o calibrato dell’intensità del segnale;
- numero di rotazioni nell’unità di tempo;
- intensità della rotazione.
In aggiunta ai segnali provenienti da accelerometri e giroscopi, sarà possibile, vantaggiosamente, utilizzare sensori aggiuntivi quali cardiofrequenzimetri, termometri, magnetometri o pulsiossimetri allo scopo di rifinire ulteriormente la caratterizzazione del gesto atletico ed incrementare la portata e la precisione della parametrizzazione e della valutazione.
In uno scenario di impiego che prevede più dispositivi, il calcolo del dispendio energetico sarà effettuato:
- per ciascun atleta, nel caso di un sistema configurato per valutare il gioco di squadra;
- dalla sovrapposizione e la composizione dei segnali elaborati di tutti i sensori applicati ad un atleta, nel caso di un sistema configurato per valutare la prestazione del singolo.
In una realizzazione il sistema di monitoraggio, sfruttando uno o più dispositivi dotati di accelerometro e giroscopio computa il carico esterno totale e medio (per minuto) a partire dal segnale elaborato e suddivide l’attività in tre livelli, sulla base della permanenza dell’atleta in una delle tre fasce di intensità: alta, mediobassa, assente. Il risultato dell’elaborazione sarà pertanto la durata – in unità di tempo o percentuale sul totale – di ciascuna fascia di intensità nel corso dell’allenamento. Relativamente al singolo gesto atletico il sistema definisce, vantaggiosamente, un parametro relativo alla durata ed all’intensità denominato Training Execution Mode (TEM) che sarà tanto più elevato quanto maggiore è l’intensità e minore la durata.
I parametri calcolati dal sistema potranno essere opportunamente rielaborati in dati statistici che comprendono, ma non si limitano a:
- numero totale di attivazioni della fascia di intensità media e alta;
- numero totale di rotazioni superiori a 90°;
- numero di rotazioni ad alta intensità in una specifica direzione;
- numero totale di gesti atletici nella sessione di allenamento.
Infine, con le opportune calibrazioni, i segnali elaborati e convenientemente combinati potranno essere utilizzati per addestrare il sistema a riconoscere uno specifico tipo di attività. In una realizzazione del sistema sarà possibile, ad esempio, posizionare e calibrare un dispositivo sul dorso di un atleta per al fine di distinguere tra differenti regimi di corsa. Il sistema sarà di conseguenza in grado di riconoscere ed isolare gli scatti dal resto dell’allenamento e fornire una stima del dispendio energetico relativo unicamente a questi ultimi.
Il sistema sarà vantaggiosamente corredato di uno specifico software di gestione, configurazione ed analisi. Detto software potrà essere eseguito su un qualsiasi elaboratore elettronico con caratteristiche tecniche e prestazionali idonee e rispondente alle seguenti specifiche minime:
- una o più unità di elaborazione centrale (CPU) in grado di accedere ed operare su una memoria ad accesso casuale contenente dati ed istruzioni; - un sottosistema video comprensivo di processore grafico dedicato, memoria ad accesso casuale e periferiche di visualizzazione;
- un sottosistema di input;
- una o più unità di memorizzazione di massa a lunga conservazione;
- interfacce di comunicazione (I/O) di cui almeno una interfaccia per accesso a reti wireless;
- sistema operativo multitasking.
Nella realizzazione preferita, il software sarà ottimizzato per l’esecuzione su un computer tipo laptop con un sistema operativo dotato di interfaccia utente a finestre. Il software avrà anch’esso, vantaggiosamente, una interfaccia utente grafica ed improntata alla semplicità di utilizzo che consentirà di:
- individuare e connettersi ai dispositivi nelle vicinanze;
- configurare singolarmente ciascun dispositivo individuato in termini di parametri da misurare, livello delle soglie di attraversamento del segnale, frequenza di campionamento e velocità di trasmissione;
- configurare il tipo di cooperazione in una rete di dispositivi (più dispositivi per atleta o un dispositivo per ogni membro di una squadra); - selezionare, attivare o disattivare i sensori ed i flussi dati generati in ogni dispositivo;
- assegnare uno o più dispositivi ad un atleta;
- ricevere in tempo reale i dati generati dai dispositivi e trasmessi in modalità wireless;
- scaricare i dati memorizzati nei dispositivi, trasferendoli nella memoria dell’elaboratore;
- elaborare, analizzare e ridurre i dati ricevuti dai dispositivi;
- rappresentare i flussi di dati provenienti dai dispositivi con l’ausilio di grafici cartesiani lineari, a barre, a torta e multidimensionali;
- effettuare operazioni matematiche e statistiche sui dati;
- riprodurre sequenze video ed associare tali sequenze ad uno o più flussi di dati provenienti dai sensori;
- progettare, creare o modificare i parametri di calibrazione dei sensori; - memorizzare i parametri di calibrazione su supporti di memorizzazione portatile tipo SD card da inserire nei dispositivi;
- conservare in un database remotamente accessibile le sessioni di allenamento misurate tramite dispositivi per una successiva visualizzazione, revisione e rielaborazione;
- gestire un database di atleti e relative performance con collegamenti ai flussi di dati memorizzati durante le sessioni di allenamento;
- elaborare statistiche sul lungo periodo utilizzando i dati memorizzati in successive sessioni di allenamento e produrre grafici e report riepilogativi. In una realizzazione il software di gestione e controllo potrà essere, vantaggiosamente, installato su un dispositivo elettronico portatile tipo smartphone o tablet.
Nella realizzazione più completa il sistema di monitoraggio sarà infine, convenientemente, dotato di un dispositivo portatile di attivazione (trigger) e marcatura temporale in grado di inviare segnali ai sensori indossati dagli atleti. Tali segnali potranno quindi essere utilizzati per sincronizzare e temporizzare l’inizio delle registrazioni o per inserire, nei flussi dati generati, dei marker facilmente riconoscibili in sede di analisi tramite software dedicato.
I vantaggi offerti dalla presente invenzione sono evidenti alla luce della descrizione fin qui esposta e saranno ancora più chiari grazie alle figure annesse e alla relativa descrizione dettagliata.
Descrizione delle figure
L’invenzione verrà qui di seguito descritta in almeno una forma di realizzazione preferita a titolo esplicativo e non limitativo con l’ausilio delle figure annesse, nelle quali:
- FIGURA 1 mostra il dispositivo indossabile 100 ed una possibile realizzazione dello stesso comprendente l’involucro 180 sagomato, la batteria 181 e la scheda circuitale 110. Sulla scheda sono presenti una serie di componenti tra cui un microcontrollore 120, un alloggiamento per memorie di massa 130, un chip per comunicazioni wireless 140 ed un assieme di sensori 150 consistente di accelerometri 151 e giroscopi 152. È infine presente un pulsante di comando 101.
- FIGURA 2 mostra una serie di indumenti sportivi adattati per contenere il dispositivo 100: una pettorina 210, una fascia toracica 220, una banda elastica 230 da polso, pantaloncini da corsa 240, una imbragatura 250.
- FIGURA 3 mostra un tipico scenario di impiego del sistema di monitoraggio da parte di un podista 300 con al bacino il dispositivo 100 connesso via WiFi 600 ad una base station 170. I flussi in uscita dal dispositivo 100 sono inviati, mediante rete senza fili, ad un elaboratore remoto 500.
- FIGURA 4 mostra altri scenari di impiego del sistema. In un caso il dispositivo 100 è applicato al dorso di un ricevitore 310 per misurarne le torsioni. In un secondo scenario il dispositivo 100 è applicato alla cintura di un cestista 320. Infine viene mostrato il caso di un sistema di monitoraggio costituito da più dispositivi 100 indossati da una squadra di calcio 340.
- FIGURA 5 mostra gli algoritmi di condizionamento ed elaborazione del segnale proveniente dai sensori. Il segnale accelerometrico 151 viene scomposto nelle componenti assiali 153, viene estratto il modulo 154 delle componenti 153 vettoriali, viene operato un filtraggio in frequenza 156 a valle della correzione di offset 155. Il segnale viene infine rettificato 157 per ottenere il segnale elaborato (SE). Il segnale del giroscopio 152 viene elaborato separatamente nelle componenti 159 di rollio ed imbardata alle quali si applicano una correzione di offset 160 ed un filtro 156. La somma delle componenti viene poi normalizzata con un fattore di scala 161. Nella stessa figura è rappresentato l’andamento temporale 162 del segnale e l’area sottesa dalla curva 163 utilizzata per il computo del dispendio energetico.
Descrizione dettagliata dell’invenzione
La presente invenzione verrà di seguito illustrata in alcune sue realizzazioni, a titolo puramente esemplificativo e non limitativo, ricorrendo alle figure.
Con riferimento alla FIG. 1 viene mostrata una possibile realizzazione del dispositivo indossabile 100 che integra al proprio interno la sensoristica di rilevamento 150. Nell’esempio specifico il dispositivo 100 è costituito da una scheda circuitale 120 a componentistica integrata con un proprio sistema di elaborazione basato su un microcontrollore 120 e memoria RAM. La scheda 120 comprende inoltre una interfaccia di comunicazione wireless 140, una batteria di alimentazione 181, un alloggiamento per schede di memoria SD 130 ed un assieme integrato di sensori 150 tra cui un accelerometro 151 ed un giroscopio 152 triassiali. La memoria di massa conferirà al dispositivo 100 una sufficiente capacità di buffering e memorizzazione mentre l’interfaccia di comunicazione wireless consentirà di inviare i dati grezzi o parzialmente pre-processati direttamente in tempo reale ad una stazione ricevente. Il dispositivo 100 ha dimensioni e peso idonei ad essere indossato senza sforzo, è sufficientemente piccolo da essere agevolmente maneggiato con una sola mano e dotato di un pulsante 101 che ne controlla l’attivazione. I sensori integrati nel dispositivo 100 consistono, come già accennato in:
- un accelerometro triassiale 151 per misurare le accelerazioni lungo gli assi di un sistema di riferimento inerziale e solidale all’atleta;
- un giroscopio triassiale 152 per misurare le rotazioni rispetto a detti assi; - una batteria 181 ricaricabile a lunga durata in grado di garantire il funzionamento del dispositivo per l’intera durata dell’allenamento.
La scheda circuitale 120 è contenuta in un contenitore 180 protettivo di materiale polimerico resistente alle sollecitazioni termiche e meccaniche. I sensori 150 avranno frequenze di campionamento configurabili da decine a centinaia di campioni al secondo e l’elettronica di condizionamento e trasmissione garantirà lo stesso throughput di dati, la necessaria numerosità di campioni e risoluzione temporale. Il lettore per memorie di massa 130 permetterà il caricamento di configurazioni personalizzate e dati di calibrazione per la conversione dei segnali in grandezze fisiche significative direttamente sul dispositivo 100.
Nella FIG. 2 vengono mostrate alcune possibilità di posizionamento del dispositivo 100 all’interno di indumenti sportivi o imbragature 250 realizzate ad hoc. La forma preferita di applicazione è l’utilizzo di tasche in materiale elastico posto su capi di abbigliamento quali pettorine 210, pantaloncini 240, fasce elastiche 230 da indossare su polsi, braccia, caviglie e fasce toraciche 220. È possibile inserire più dispositivi nello stesso indumento o indossare più supporti allo scopo di incrementare la numerosità dei rilevamenti e consentire l’aggregazione dei flussi di dati in un prodotto più complesso in fase di analisi. Generalmente si prevede di poter adattare qualunque capo di abbigliamento affinché possa contenere uno o più dispositivi 100 integrati.
Una delle possibili forme realizzative del sistema di monitoraggio viene mostrata in FIG. 3 con riferimento ad un podista 300 che pratica la propria attività con una cintura 230 contenente il dispositivo 100. In tale configurazione i sensori presenti rileveranno le sollecitazioni imposte dall’attività fisica e saranno in grado sia di memorizzare localmente i dati misurati, sia di trasmetterli su rete WiFi 600 ad una stazione ricevente 170 che riveste il ruolo di collettore e nodo centrale della rete. Il firmware del dispositivo 100 conterrà istruzioni per l’instaurazione automatica di una rete peer to peer tra il dispositivo stesso e la stazione ricevente 170. La stazione potrà essere a sua volta configurata per gestire i dispositivi presenti nel proprio raggio d’azione e potrà utilizzare un database interno consentire o negare l’accesso alla rete in modo da evitare interferenze con altri apparecchi. Il punto terminale dei flussi dati sarà un elaboratore 500 remoto dotato di un software per la gestione del sistema di monitoraggio, la configurazione e controllo remoto dei dispostivi, l’elaborazione e l’analisi dei dati ricevuti sia in tempo reale che in differita. Nella realizzazione qui illustrata si è scelto, quale elaboratore remoto, un laptop in maniera da sfruttare al massimo la portabilità e l’utilizzabilità in ambienti sia interni che esterni. La portata della comunicazione wireless del laptop potrà essere eventualmente aumentata utilizzando una o più stazioni riceventi 170. L’utilizzo di diverse stazioni riceventi 170 consente inoltre, utilizzando la banda ultra larga di effettuare un preciso posizionamento dei dispositivi 100 collegati. Il dato sulla posizione, una volta convertito in coordinate assolute, potrà essere aggregato ai flussi dati generati dai sensori per una successiva analisi.
Con riferimento alla FIG. 4 vengono mostrati altri possibili scenari di utilizzo del sistema di monitoraggio, ancora in configurazione singolo utente. La presenza di sensori giroscopici 152 consente di misurare e valutare lo sforzo compiuto da un ricevitore 310 nel gioco del baseball in termini di torsioni del busto. A tale scopo il dispositivo 100 viene applicato al dorso dell’atleta mediante una tasca sulla divisa sportiva in prossimità della base del collo. L’elaborazione successiva del segnale consentirà pertanto di determinare il numero di torsioni, l’ampiezza dell’angolo di torsione e l’intensità del movimento. Da tali parametri, il sistema potrà calcolare in tempo reale il dispendio energetico (EE).
La combinazione con accelerometri triassiali permette di misurare intensità e durata di specifici gesti atletici. In figura viene illustrata una realizzazione che utilizza una tasca nascosta per assicurare un dispositivo 100 al dorso di un cestista 320 al fine di valutarne le prestazioni durante una schiacciata a canestro o un passaggio. Analogamente, se applicato sul dorso di un calciatore, il dispositivo 100 renderà possibile monitorare e misurare l’intensità dei repentini cambi di direzione durante il gioco grazie all’elaborazione dei segnali del giroscopio 152.
Il sistema di monitoraggio può essere configurato, per riconoscere specifici movimenti o pattern dei segnali generati dai sensori al fine di isolare i singoli gesti atletici.
Nella stessa figura viene infine illustrato il sistema di monitoraggio in una configurazione comprendente più dispositivi 100 assegnati a diversi atleti, come può avvenire per una squadra di calcio 340. In tale configurazione ciascun dispositivo 100 opererà autonomamente ed il software di gestione avrà la possibilità di distinguere i flussi dati in arrivo da ogni giocatore. Sarà pertanto possibile assegnare ad ogni flusso uno specifico atleta e valutarne separatamente il dispendio energetico. Grazie alla tecnologia wireless ed al posizionamento ultra wideband il sistema consentirà, tramite software di gestione, di localizzare distintamente ogni giocatore. A valle delle misurazioni è possibile analizzare i segnali ricevuti sia singolarmente, sia in maniera comparativa o composita. Il software permette di salvare le elaborazioni per richiamarle in un successivo momento allo scopo di costruire statistiche di gioco e prestazione e valutare il rendimento nel tempo di ogni atleta.
Una possibile realizzazione del metodo e dell’algoritmo di elaborazione e condizionamento del segnale proveniente dai sensori è schematicamente illustrata in FIG. 5 con particolare enfasi sui segnali provenienti dai sensori triassiali: accelerometri 151 e giroscopi 152. L’algoritmo viene utilizzato per il calcolo del dispendio energetico, per la realizzazione di statistiche e per la generazione dei flussi dati da inviare all’elaboratore 500. Nella realizzazione preferita, il segnale vettoriale proveniente dal sensore accelerometrico 151, viene anzitutto trasformato in una funzione scalare del tempo mediante calcolo del modulo 154 (norma euclidea). Segue una compensazione (offset) 155 del segnale per rimuovere la componente di accelerazione gravitazionale. Il segnale viene successivamente filtrato da un filtro passa-basso 156 di tipo Butterworth e frequenza di taglio nell’ordine di qualche decimo di hertz ed infine rettificato 157 (valore assoluto). Il segnale giroscopico 152 viene scisso nelle componenti di 159 imbardata e rollio, le quali vengono elaborate separatamente (offset 160 e filtraggio),sommate ed, opzionalmente, normalizzate con un fattore di scala 161. Il prodotto di tali elaborazioni, che potrà avvenire sia direttamente sul dispositivo 100 per mezzo di filtri digitali, sia su un elaboratore dedicato che riceve il dato grezzo, è una grandezza denominata “segnale elaborato”. A partire dalla curva 162 del segnale elaborato e dalle fasce d’intensità, viene infine determinato il costo energetico, rappresentato in figura come l’area sottesa 163 da detta curva, di una sessione di allenamento o di un singolo gesto.
Misurando, confrontando e normalizzando i segnali provenienti dai sensori, durante l’esecuzione controllata di specifici gesti tecnici, il sistema consente di isolare i movimenti più intensi dai meno intensi e dal resto delle rilevazioni. Stabilendo opportunamente, in base a valori empirici o determinazioni analitiche, dei valori di soglia sarà possibile suddividere una sessione di allenamento in fasce di intensità e concentrare le valutazioni di performance su specifici tratti di allenamento. Sarà inoltre possibile impostare ulteriori specifiche soglie di attraversamento – personalizzabili all’occorrenza – del valore della curva 162 del segnale elaborato al fine di generare allarmi o marcature temporali ben riconoscibili nel flusso di dati.
È infine chiaro che all’invenzione fin qui descritta possono essere apportate modifiche, aggiunte o varianti ovvie per un tecnico del ramo, senza per questo fuoriuscire dall’ambito di tutela che è fornito dalle rivendicazioni annesse.
Claims (13)
- Rivendicazioni 1. Sistema di monitoraggio e valutazione delle prestazioni atletiche, caratterizzato dal fatto di essere basato su sensori accelerometrici (151) e giroscopici (152) integrati in un dispositivo (100) indossabile e da un software di gestione, configurazione ed analisi dei dati provenienti da tali sensori; detto sistema essendo in grado di elaborare i segnali generati dai sensori secondo un algoritmo che categorizza i gesti atletici in fasce di intensità e determina il costo energetico associato a detti specifici gesti atletici; dette fasce di intensità potendo essere riferite sia ad una intera sessione di allenamento, sia a segmenti individuati sulla scorta di misurazioni empiriche e calibrazioni specifiche; detto sistema di monitoraggio potendo utilizzare più dispositivi (100) contemporaneamente; detti dispositivi (100) fornendo, in tempo reale tramite rete wireless o in differita per mezzo di supporti di memorizzazione di massa, un flusso di dati generati dai sensori integrati (150) per la successiva elaborazione ed analisi da parte di detto software di gestione; detto sistema di monitoraggio comprendendo i seguenti elementi: (A) uno o più dispositivi indossabili (100) costituiti da: a) sensori (150) integrati; b) interfacce di comunicazione wireless (140) per accesso a reti mobili o WiFi; c) batteria di alimentazione ricaricabile con durata sufficiente a coprire almeno una sessione di allenamento; d) un microcontrollore (120); e) un involucro (180) in materiale polimerico o metallico resistente alle sollecitazioni meccaniche e termiche; detti sensori (150) comprendenti almeno: - un accelerometro triassiale per la rilevazione delle sollecitazioni lungo i tre assi principali di un sistema assonometrico solidale al portatore del dispositivo; - un giroscopio triassiale per la misura del rateo di rotazione del dispositivo rispetto a detti assi; detti sensori (150) operando sotto il controllo di un firmware dedicato, conservato in una porzione di memoria interna; detti sensori (100) essendo in grado di campionare e trasmettere il dato ad una frequenza tale da garantire una elevata numerosità di campioni e risoluzione temporale; (B) specifici supporti per consentire all’atleta di indossare il dispositivo (100) sulla propria persona in modo sicuro e confortevole; detti supporti garantendo al contempo che il dispositivo (100) resti solidale all’atleta; detti supporti essendo principalmente indumenti di foggia e materiali sportivi e comprendendo tasche elastiche o diversi sistemi di fissaggio; detti supporti includendo, ma non limitandosi a: a) pettorine (210); b) fasce elastiche da polso (230) o da caviglia; c) fasce toraciche (220); d) pantaloncini (240); e) imbragature (250); detti supporti potendo inoltre alloggiare uno o più dispositivi (100) cooperanti; (C) una infrastruttura di rete wireless a sostegno della comunicazione e trasmissione dei dati; detta rete potendo essere di tipo MANET (mobile ad hoc network) ed instaurarsi autonomamente tra i dispositivi (100) ed una stazione ricevente remota (170); detta rete potendo utilizzare un qualsiasi protocollo di comunicazione, incluso ma non limitato al protocollo IP; detta rete consentendo di inviare e ricevere pacchetti di dati e comandi di controllo; (D) un metodo di elaborazione dei segnali provenienti dai sensori (150) che categorizza i gesti atletici in fasce di intensità e determina il costo energetico associato a detti specifici gesti atletici; detto metodo di elaborazione computando una grandezza ottenuta tramite filtraggio (155) del modulo del vettore accelerometrico compensato per l’accelerazione gravitazionale (156) e rettificato (157); detta grandezza denominata “segnale elaborato” (158) essendo successivamente processata in base a dette fasce di intensità al fine di stabilire attraverso algoritmi di pattern recognition l’inizio e la fine di un gesto atletico ed il conseguente costo energetico; dette fasce di intensità comprendendo almeno tre livelli, corrispondenti alle soglie di: a) nessuna attività; b) attività medio-bassa; c) attività intensa; detto dispendio energetico essendo calcolato sia per la totale durata dell’allenamento, sia in relazione a ciascun singolo gesto atletico automaticamente isolato dal resto in base alle soglie ed ai parametri di riferimento empiricamente o analiticamente determinati; detti parametri includendo, ma non limitandosi a: a) numero di occorrenze del superamento di una determinata soglia; b) valore grezzo o calibrato dell’intensità del segnale proveniente dai sensori; c) numero di rotazioni nel tempo; d) intensità e portata delle rotazioni; detto metodo di elaborazione portando successivamente a valutazioni comparate comprendenti ma non limitate a: a) numero totale di attivazioni della fascia di intensità media o alta; b) numero totale di torsioni-rotazioni superiori ad un dato arco; c) numero di torsioni-rotazioni ad alta intensità in uno specifico verso; d) numero totale di gesti atletici nella sessione di allenamento; (E) un software di gestione, configurazione e controllo dei dispositivi (100); detto software essendo in grado di ricevere, memorizzare, elaborare, analizzare e mostrare in forma grafica i flussi di dati provenienti dai sensori (150); detto software potendo essere eseguito su un qualsiasi elaboratore elettronico (500) dotato di unità di elaborazione, memoria ad accesso casuale, sottosistema video, periferiche di input/output, memoria di massa, interfacce di rete wireless; detto software essendo compatibile con un qualsiasi sistema operativo moderno; detto software consentendo inoltre di: - individuare e connettere i dispositivi nel raggio di azione delle interfacce di rete; - configurare singolarmente ciascun dispositivo (100) in termini di parametri, soglie, frequenza di campionamento e velocità di trasmissione; - selezionare, attivare o disattivare i sensori ed i flussi dati generati in ogni dispositivo (100); - assegnare uno o più flussi dati ad uno specifico atleta; - ricevere in tempo reale i flussi dati generati; - scaricare e memorizzare i dati dai dispositivi; - elaborare, analizzare e ridurre i dati ricevuti; - effettuare operazioni matematiche e statistiche sui dati; - riprodurre sequenze video; - conservare un database remotamente accessibile di sessioni di allenamento per una successiva visualizzazione, revisione e rielaborazione; - gestire un database di atleti e relative performance relative ai dati memorizzati; - possibilità di elaborare statistiche sul lungo periodo utilizzando i dati memorizzati in successive sessioni di allenamento e produrre grafici e report riepilogativi.
- 2. Sistema di monitoraggio e valutazione delle prestazioni atletiche, secondo la precedente rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di includere una modalità di funzionamento dedicata all’allenamento in squadra; detta modalità essendo ottenuta configurando due o più dispositivi indossabili (100) connessi in rete tra di loro e comunicanti con una stazione ricevente (170) e gestiti contemporaneamente e singolarmente; detti dispositivi (100) essendo posizionati ciascuno su un atleta della squadra (340) e fornendo flussi dati distinti relativi a ciascun atleta; detta modalità di funzionamento essendo integrata e potendo essere attivata, disattivata e configurata nel software di gestione e controllo.
- 3. Sistema di monitoraggio e valutazione delle prestazioni atletiche, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni 1 o 2, caratterizzato dal fatto di includere una modalità di funzionamento cooperativa in cui due o più dispositivi (100) sono applicati ad uno stesso atleta in diversi punti del corpo e configurati per operare di concerto comunicandosi tra loro dati ed elaborazioni parziali in tempo reale; detta modalità di funzionamento potendo sovrapporre e comporre i dati provenienti dai diversi sensori al fine di incrementare la dimensionalità del dato elaborato e migliorare la valutazione delle prestazioni dell’atleta; detta modalità di funzionamento cooperativo essendo integrata e potendo essere attivata, disattivata e configurata nel software di gestione e controllo.
- 4. Sistema di monitoraggio e valutazione delle prestazioni atletiche, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo indossabile (100) include in aggiunta a sensori accelerometrici (151) e giroscopici (152), una serie di sensori in grado di misurare e generare segnali relativi a differenti grandezze; detti sensori includendo ma non limitandosi a: bussole triassiali, termometri, cardiofrequenzimetri, magnetometri, pulsiossimetri, barometri; detti sensori generando flussi dati da aggiungere ed aggregare ai dai accelerometrici per incrementare la dimensionalità e la portata della successiva analisi.
- 5. Sistema di monitoraggio e valutazione delle prestazioni atletiche, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detto sistema consente di poter applicare una o più calibrazioni al dato proveniente dai sensori (150) al fine di restituire la misura di grandezze fisiche significative direttamente dal dispositivo (100); dette calibrazioni essendo memorizzate in un’area di memoria dedicata del dispositivo (100); dette calibrazioni essendo generate, codificate e trasferite sul dispositivo (100) con l’ausilio del software di gestione e controllo.
- 6. Sistema di monitoraggio e valutazione delle prestazioni atletiche, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che i dispositivi (100) sono dotati di interfacce di comunicazione a banda ultra larga (ultra wide band) per determinare con precisione la posizione di detto dispositivo (100) rispetto ad una o più stazioni trasmittenti di riferimento; dette stazioni potendo essere georeferenziate al fine di convertire il posizionamento relativo in posizionamento assoluto nello spazio; detto dato di posizionamento potendo essere successivamente integrato nei flussi provenienti dai dispositivi (100) per una maggiore capacità elaborativa e di analisi.
- 7. Sistema di monitoraggio e valutazione delle prestazioni atletiche, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che il dispositivo (100) è dotato di una unità di elaborazione centrale (CPU) integrata ed associata ad una memoria a registri che conferiscono capacita di elaborazione autonoma; detta capacità di elaborazione autonoma essendo utilizzata per pre-processare i segnali provenienti dai sensori e restituire un dato parzialmente elaborato in tempo reale.
- 8. Sistema di monitoraggio e valutazione delle prestazioni atletiche, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detti dispositivi (100) comprendono al loro interno un alloggiamento per memorie di massa estraibili tipo SD card; detta memoria di massa essendo utilizzata per conservare localmente i dati rilevati ed esportarli in un secondo momento verso qualunque elaboratore dotato di lettore compatibile; detta memoria di massa potendo essere utilizzata per memorizzare e conservare comandi e parametri di configurazione generati per mezzo del software di gestione e controllo e codificati in archivi di dati (file); detti file potendo successivamente essere letti ed interpretati dal dispositivo (100) al fine di variare dinamicamente la propria configurazione; detti file potendo contenere informazioni di calibrazione da utilizzare secondo la precedente rivendicazione 7.
- 9. Sistema di monitoraggio e valutazione delle prestazioni atletiche, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo indossabile (100) include al proprio interno un alloggiamento per schede SIM e l’elettronica di interfacciamento con la rete radiomobile cellulare per accesso al traffico dati; detto accesso consentendo al dispositivo di pubblicare i dati raccolti su un elaboratore remoto collegato alla rete Internet; detto accesso al traffico dati consentendo altresì ad un dispositivo remoto di accedere tramite rete IP/Internet al dispositivo indossabile (100) e variarne configurazione e parametri di misurazione.
- 10. Sistema di monitoraggio e valutazione delle prestazioni atletiche, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo indossabile (100) include al proprio interno un localizzatore satellitare in grado di georeferenziare il dispositivo ed aggiungere la posizione ai segnali rilevati dai sensori.
- 11. Sistema di monitoraggio e valutazione delle prestazioni atletiche, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detto sistema di monitoraggio consente di essere istruito a riconoscere determinati gesti atletici sulla base di misurazioni effettuate in precedenza; detti gesti atletici essendo successivamente analizzabili singolarmente ed utilizzabili a fini statistici.
- 12. Sistema di monitoraggio e valutazione delle prestazioni atletiche, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detto sistema di monitoraggio include un dispositivo portatile di attivazione (trigger) e marcatura temporale in grado di inviare segnali ai sensori indossati dagli atleti. Tali segnali potranno quindi essere utilizzati per sincronizzare e temporizzare l’inizio delle registrazioni o per inserire, nei flussi dati generati, dei marker facilmente riconoscibili in sede di analisi tramite software dedicato.
- 13. Sistema di monitoraggio e valutazione delle prestazioni atletiche, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detto software di gestione e controllo è compatibile ed idoneo essere eseguito da dispositivi mobili tipo smartphone e tablet dotati di connessione alla rete WiFi ; detti dispositivi mobili potendo essere utilizzati per acquisire in tempo reale, tramite fotocamera integrata, sequenze audio/video delle sessioni di allenamento; dette sequenze essendo successivamente associate al flusso video proveniente da uno o più sensori (150) per la successiva analisi e conservazione.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT201800005903A IT201800005903A1 (it) | 2018-05-31 | 2018-05-31 | Sistema di monitoraggio e valutazione delle prestazioni atletiche |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT201800005903A IT201800005903A1 (it) | 2018-05-31 | 2018-05-31 | Sistema di monitoraggio e valutazione delle prestazioni atletiche |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| IT201800005903A1 true IT201800005903A1 (it) | 2019-12-01 |
Family
ID=63491856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| IT201800005903A IT201800005903A1 (it) | 2018-05-31 | 2018-05-31 | Sistema di monitoraggio e valutazione delle prestazioni atletiche |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| IT (1) | IT201800005903A1 (it) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2654030A1 (en) * | 2012-04-13 | 2013-10-23 | Adidas AG | Wearable athletic activity monitoring methods and systems |
| US20150106052A1 (en) * | 2013-10-14 | 2015-04-16 | Nike, Inc. | Calculating Pace and Energy Expenditure from Athletic Movement Attributes |
| US20170056724A1 (en) * | 2015-08-24 | 2017-03-02 | MbientLab Inc. | Climbing performance measurement and storage device |
| US20180043211A1 (en) * | 2014-09-21 | 2018-02-15 | Stryd, Inc. | Methods and apparatus for power expenditure and technique determination during bipedal motion |
-
2018
- 2018-05-31 IT IT201800005903A patent/IT201800005903A1/it unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2654030A1 (en) * | 2012-04-13 | 2013-10-23 | Adidas AG | Wearable athletic activity monitoring methods and systems |
| US20150106052A1 (en) * | 2013-10-14 | 2015-04-16 | Nike, Inc. | Calculating Pace and Energy Expenditure from Athletic Movement Attributes |
| US20180043211A1 (en) * | 2014-09-21 | 2018-02-15 | Stryd, Inc. | Methods and apparatus for power expenditure and technique determination during bipedal motion |
| US20170056724A1 (en) * | 2015-08-24 | 2017-03-02 | MbientLab Inc. | Climbing performance measurement and storage device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11878213B2 (en) | Automatic cycling workout detection systems and methods | |
| US11779810B2 (en) | Increasing accuracy in workout autodetection systems and methods | |
| US11134865B2 (en) | Motion analysis system, motion analysis apparatus, motion analysis program, and motion analysis method | |
| TWI610084B (zh) | 用於判定基於來自複數個與人共定位之行動裝置之感測器量測之移動之技術 | |
| EP2988099B1 (en) | Estimating local motion of physical exercise | |
| KR101667678B1 (ko) | 스포츠 운동을 측정 및 처리하기 위한 분산형 시스템 및 방법 | |
| US20200329998A1 (en) | Accelerometer-based gait analysis | |
| CN202218347U (zh) | 一种动作姿态捕捉装置及*** | |
| EP2835769A1 (en) | Method, device and system for annotated capture of sensor data and crowd modelling of activities | |
| US20180343397A1 (en) | Systems and methods for position tracking | |
| US9248342B2 (en) | Arranging data for display | |
| US20240119860A1 (en) | Method and device for retrieving biomechanical parameters of a stride | |
| CN111603750A (zh) | 基于边缘计算的动作捕捉识别评估***及方法 | |
| KR101736489B1 (ko) | 복합 모션 검출센서 기반 클럽형 스포츠 운동 분석시스템 | |
| CN210078765U (zh) | 基于可穿戴传感器的动作捕捉识别与评估装置 | |
| IT201800005903A1 (it) | Sistema di monitoraggio e valutazione delle prestazioni atletiche | |
| JP6573071B2 (ja) | 電子機器及びその制御方法、制御プログラム | |
| JP2017158147A (ja) | 位置情報送信装置 | |
| KR101742707B1 (ko) | 스마트 워치의 내장 가속도 센서와 스마트폰을 이용한 행동 인식 장치 및 방법 | |
| Herrera et al. | Sampling frequency for step detection based on smartphone accelerometry | |
| JP2022520219A (ja) | 足装着型ウェアラブルデバイスおよびその動作方法 | |
| SE1950724A1 (en) | System for analyzing movement in sport | |
| WO2023100565A1 (ja) | ランニングフォーム評価システム、プログラム及び方法 | |
| WO2023195461A1 (ja) | ランニングフォーム解析システム、プログラム及び方法 | |
| CN114632317B (zh) | 跌倒检测方法及装置、存储介质及电子设备 |