Innowacyjny system monitorowania ruchu na trenażerze rowerowym – przełom w analizie biomechaniki
Zespół badawczy złożony z naukowców Politechniki Lubelskiej, Centrum Badawczo-Rozwojowego Netrix S.A., Akademii WSEI w Lublinie oraz Polskiej Akademii Nauk opracował zaawansowany system oparty na wizji komputerowej, umożliwiający śledzenie ruchu człowieka podczas ćwiczeń na trenażerze rowerowym. Rozwiązanie to, wykorzystujące algorytmy uczenia maszynowego, pozwala na szczegółową analizę biomechaniki ciała w czasie rzeczywistym, bez potrzeby zakładania na ciało czujników ani znaczników. To znaczący krok w kierunku zwiększenia dostępności i komfortu nowoczesnych metod diagnostycznych w sporcie i rehabilitacji.
Fundamentem technologii jest zastosowanie modelu MediaPipe, który umożliwia identyfikację kluczowych punktów anatomicznych i odwzorowanie szkieletu ruchu użytkownika. Dzięki temu możliwe jest śledzenie i analizowanie parametrów takich jak kąty pomiędzy stawami, co stanowi podstawę do oceny techniki jazdy i postawy ciała. Na podstawie wyznaczonych punktów przestrzennych opracowano algorytmy obliczające kąty między segmentami ciała z użyciem wektorów, co pozwala na precyzyjne odwzorowanie kinematyki ruchu – na przykładzie takich punktów jak bark, łokieć i nadgarstek możliwe jest dokładne określenie kąta zgięcia w stawie.
W celu weryfikacji skuteczności działania systemu przeprowadzono testy porównawcze z profesjonalnym systemem śledzenia ruchu HTC Vive Tracker v. 3.0. Uzyskane wyniki wykazały, że średni błąd bezwzględny (MAE) między pomiarami obu systemów wyniósł jedynie 3.92 stopnia, co potwierdza wysoką zgodność oraz niezawodność opracowanego rozwiązania. Istotnym atutem jest również odporność systemu na zmienne warunki oświetleniowe. Zastosowanie dwóch kamer oraz zaawansowanych technik przetwarzania obrazu umożliwia stabilne działanie nawet w niesprzyjającym otoczeniu.
Zaprojektowana aplikacja oferuje nie tylko wizualizację ruchu w czasie rzeczywistym, ale również kompleksową analizę statystyczną, generowanie wykresów oraz boxplotów przedstawiających zmiany kąta w poszczególnych stawach podczas jazdy na trenażerze. Takie podejście umożliwia wnikliwe śledzenie dynamiki ćwiczeń i obserwację postępów użytkownika na przestrzeni czasu.
Rozwiązanie znajduje szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach. Może wspierać proces rehabilitacji pacjentów po urazach, umożliwiać analizę techniki jazdy w medycynie sportowej oraz służyć do optymalizacji ruchów w treningu wyczynowym. Dzięki połączeniu nowoczesnych metod wizyjnych, sztucznej inteligencji i analizy kinematycznej, powstał system, który charakteryzuje się wysoką dokładnością pomiarów, jednocześnie eliminując konieczność stosowania kosztownych i skomplikowanych systemów opartych na sensorach.
To przełomowe rozwiązanie wyznacza nowy kierunek w rozwoju technologii wspomagających monitorowanie aktywności fizycznej i biomechaniki ruchu.
Chcesz dowiedzieć się więcej? Przeczytaj pełną publikację: link do publikacji