Diseño e implementación de un sistema de medición para identificar el gesto deportivo de la sentadilla
Se desarrolla un circuito electrónico compuesto por sensores y acondicionadores de señal, los cuales permiten medir los ángulos de inclinación y la distribución de cargas sobre los pies y la posición de las articulaciones involucradas en el gesto deportivo de la sentadilla. Además, se transmiten los...
- Autores:
-
Páez Campos, Diego Alejandro
Rozo Hernández, Juan David
- Tipo de recurso:
- https://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
- Fecha de publicación:
- 2024
- Institución:
- Universidad El Bosque
- Repositorio:
- Repositorio U. El Bosque
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- OAI Identifier:
- oai:repositorio.unbosque.edu.co:20.500.12495/13557
- Acceso en línea:
- https://hdl.handle.net/20.500.12495/13557
- Palabra clave:
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Sentadilla
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Se desarrolla un circuito electrónico compuesto por sensores y acondicionadores de señal, los cuales permiten medir los ángulos de inclinación y la distribución de cargas sobre los pies y la posición de las articulaciones involucradas en el gesto deportivo de la sentadilla. Además, se transmiten los parámetros de monitoreo a un dispositivo móvil para la visualización gráfica del gesto articular en tiempo real. Esto con el propósito de proporcionar la información a un experto, quien es el encargado de evaluar si el movimiento realizado por el usuario es correcto o incorrecto. El prototipo está diseñado para ayudar a los usuarios a mejorar su postura durante la ejecución del gesto deportivo de la sentadilla, basándose en la información suministrada por el dispositivo para generar una retroalimentación por el experto del área de salud, con el fin de prevenir lesiones. Para evaluar el gesto deportivo, se parte de la información de los rangos angulares de las articulaciones involucradas en el movimiento de la sentadilla. Asimismo, se identificaron los porcentajes de masa corporal que se distribuyen en la zona plantar, con la finalidad de mejorar la comprensión de la dinámica del movimiento y su impacto en la postura. El sistema presenta un error angular máximo de ±5°, con una desviación menor al 1.5%, cumpliendo con el rango establecido. En cuanto a la medición de presión, el error máximo fue del 8.5%, dentro del límite del 10% especificado. La frecuencia de medición es de 12.5 Hz, superando el requisito mínimo de 10 Hz, permitiendo un monitoreo en tiempo real efectivo. La eficiencia de transmisión de datos al dispositivo móvil es superior al 95%, por encima del 80% requerido, a pesar de la pérdida ocasional de paquetes que no afecta significativamente la visualización en tiempo real. |
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[1] M. Herreros, “Evaluación ergonómica en tiempo real mediante sensores de profundidad de bajo coste (Kinect)”. [2] F. Martínez-Solís, R. Ramírez-Betancour, A. Olmos-López, J. M. Rodríguez-Lelis, A. Claudio-Sánchez, and B. González-Contreras, “Algoritmo para estimación de ángulo de rodilla en marcha normal: Enfoque a trazado de trayectoria en prótesis transfemorales inteligentes”, Revista Mexicana de Ingenieria Biomedica, vol. 37, no. 3, 2016. [3] L. Sánchez, “Prototipo basado en sensores inerciales para el seguimiento de la actividad física”, Universidad autónoma de Manizales, Manizales, 2019. [4] C. F. Blanco-Díaz, C. D. Guerrero-Méndez, M. E. Duarte-González, and S. Jaramillo-Isaza, “Implementación de métodos computacionales para estimar las amplitudes angulares de los miembros inferiores durante el squat”, TecnoLógicas, vol. 25, no. 53, 2022, doi: 10.22430/22565337.2164. [5] L. C. Martínez, “Revisión de las estrategias para la prevención de lesiones en el deporte desde la actividad física”, Apunts. Medicina de l’Esport, vol. 43, no. 157, pp. 30–40, Jan. 2008, doi: 10.1016/S1886-6581(08)70066-5. [6] B. Walker, “La Anatomia De Las Lesiones Deportivas”, 2010. [7] F. L. Ramirez Cardona and E. R. Chaparro Avella, “La sentadilla: Un ejercicio fundamental en la actividad física y el deporte”, Revista Digital: Actividad Física y Deporte, ISSN 2462-8948, Vol. 1, No. 1, 2015 (Ejemplar dedicado a: Revista digital: Actividad Física y Deporte. January-June), vol. 1, no. 1, 2015. [8] M. Lavorato and N. Pereira, “La sentadilla ¿es un ejercicio potencialmente lesivo?”, Productosfortia.Com, 2008. [9] M. Nordin and V. H. Frankel, Basic biomechanics of the musculoskeletal system. 2012. doi: 10.1136/bjsm.26.1.69-a. [10] M. Panesso, M. Trillos, and I. Guzmán, Biomecánica clínica de la rodilla. 2008. doi: 10.48713/10336_3693. [11] B. J. Schoenfeld, “Squatting kinematics and kinetics and their application to exercise performance”, 2010. doi: 10.1519/JSC.0b013e3181bac2d7. [12] A. I. Kapandji, Fisiología articular : esquemas comentados de mecánica humana. Vol. 2, Miembro inferior, 5a. ed. Madrid: Panamericana, 1997. [13] C. L. Brockett and G. J. Chapman, “Biomechanics of the ankle”, Orthop Trauma, vol. 30, no. 3, 2016, doi: 10.1016/j.mporth.2016.04.015. [14] F. Bonnel and P. Teissier, “Anatomía topográfica del pie”, EMC - Podología, vol. 15, no. 1, 2013, doi: 10.1016/s1762-827x(13)64005-5. [15] C. Á. Camarena and W. P. Villegas, “Desarrollo y biomecánica del arco plantar”, Orthotips AMOT, vol. 6, no. 4, 2010. [16] A. A. Lopez and A. Goldcher, “Reseña histórica del estudio de la biomecánica del pie”, EMC - Podología, vol. 12, no. 3, 2010, doi: 10.1016/s1762-827x(10)70673-8. [17] C. W. Chan and A. Rudins, “Foot Biomechanics During Walking and Running”, 1994. doi: 10.1016/S0025-6196(12)61642-5. [18] C. P. Charalambous, The Knee Made Easy. 2021. doi: 10.1007/978-3-030-54506-2. [19] V. Panoutsakopoulos, M. C. Kotzamanidou, G. Papaiakovou, and I. A. Kollias, “The ankle joint range of motion and its effect on squat jump performance with and without arm swing in adolescent female volleyball players”, J Funct Morphol Kinesiol, vol. 6, no. 1, 2021, doi: 10.3390/jfmk6010014. [20] F. Rodrígue Puertas, Física Interactiva I : Mecánica y Fluidos, vol. 1. Villavicencio : Universidad de los Llanos, 2007. [21] R. A. Serway and C. Vuille, Fundamentos de Física, 9th ed., vol. 1. 2012. [22] D. Titterton and J. Weston, “Strapdown inertial navigation technology - 2nd edition - [Book review]”, IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine, vol. 20, no. 7, 2005, doi: 10.1109/maes.2005.1499250. [23] J. C. Doll and B. L. Pruitt, Piezoresistor design and applications. 2013. doi: 10.1007/978-1-4614-8517-9. [24] S. Keil, Technology and Practical Use of Strain Gages With Particular Consideration of Stress Analysis Using Strain Gages. 2017. doi: 10.1002/9783433606667. [25] MIT App Inventor, “About Us.” Accessed: Oct. 13, 2024. [Online]. Available: https://appinventor.mit.edu/about-us |
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El prototipo está diseñado para ayudar a los usuarios a mejorar su postura durante la ejecución del gesto deportivo de la sentadilla, basándose en la información suministrada por el dispositivo para generar una retroalimentación por el experto del área de salud, con el fin de prevenir lesiones. Para evaluar el gesto deportivo, se parte de la información de los rangos angulares de las articulaciones involucradas en el movimiento de la sentadilla. Asimismo, se identificaron los porcentajes de masa corporal que se distribuyen en la zona plantar, con la finalidad de mejorar la comprensión de la dinámica del movimiento y su impacto en la postura. El sistema presenta un error angular máximo de ±5°, con una desviación menor al 1.5%, cumpliendo con el rango establecido. En cuanto a la medición de presión, el error máximo fue del 8.5%, dentro del límite del 10% especificado. La frecuencia de medición es de 12.5 Hz, superando el requisito mínimo de 10 Hz, permitiendo un monitoreo en tiempo real efectivo. La eficiencia de transmisión de datos al dispositivo móvil es superior al 95%, por encima del 80% requerido, a pesar de la pérdida ocasional de paquetes que no afecta significativamente la visualización en tiempo real.Ingeniero ElectrónicoPregradoAn electronic circuit composed of sensors and signal conditioners is developed, which allow measuring the inclination angles and the distribution of loads on the feet and the position of the joints involved in the squatting sport gesture. In addition, the monitoring parameters are transmitted to a mobile device for graphic visualization of the joint gesture in real time. This is for the purpose of providing the information to an expert, who is in charge of evaluating whether the movement performed by the user is correct or incorrect. The prototype is designed to help users improve their posture during the execution of the squat sports gesture, based on the information provided by the device to generate feedback by the health expert, in order to prevent injuries. In order to evaluate the sporting gesture, the information of the angular ranges of the joints involved in the squat movement was used as a starting point. Likewise, the percentages of body mass distributed in the plantar area were identified in order to improve the understanding of the dynamics of the movement and its impact on posture. The system presents a maximum angular error of ±5°, with a deviation of less than 1.5%, complying with the established range. As for the pressure measurement, the maximum error was 8.5%, within the 10% limit specified. The measurement frequency is 12.5 Hz, exceeding the minimum requirement of 10 Hz, allowing effective real-time monitoring. Data transmission efficiency to the mobile device is over 95%, above the required 80%, despite occasional packet loss that does not significantly affect the real-time display.application/pdfAtribución-NoComercial 4.0 Internacionalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/Acceso abiertoinfo:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2ArticulaciónSentadillaÁnguloMasaInterfaz621.381JointSquatAngleMassInterfaceDiseño e implementación de un sistema de medición para identificar el gesto deportivo de la sentadillaDesign and implementation of a measurement system to identify the athletic gesture of the squatIngeniería ElectrónicaUniversidad El BosqueFacultad de IngenieríaTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregradohttps://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1finfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttps://purl.org/coar/version/c_ab4af688f83e57aa[1] M. Herreros, “Evaluación ergonómica en tiempo real mediante sensores de profundidad de bajo coste (Kinect)”.[2] F. Martínez-Solís, R. Ramírez-Betancour, A. Olmos-López, J. M. Rodríguez-Lelis, A. Claudio-Sánchez, and B. González-Contreras, “Algoritmo para estimación de ángulo de rodilla en marcha normal: Enfoque a trazado de trayectoria en prótesis transfemorales inteligentes”, Revista Mexicana de Ingenieria Biomedica, vol. 37, no. 3, 2016.[3] L. Sánchez, “Prototipo basado en sensores inerciales para el seguimiento de la actividad física”, Universidad autónoma de Manizales, Manizales, 2019.[4] C. F. Blanco-Díaz, C. D. Guerrero-Méndez, M. E. Duarte-González, and S. Jaramillo-Isaza, “Implementación de métodos computacionales para estimar las amplitudes angulares de los miembros inferiores durante el squat”, TecnoLógicas, vol. 25, no. 53, 2022, doi: 10.22430/22565337.2164.[5] L. C. Martínez, “Revisión de las estrategias para la prevención de lesiones en el deporte desde la actividad física”, Apunts. Medicina de l’Esport, vol. 43, no. 157, pp. 30–40, Jan. 2008, doi: 10.1016/S1886-6581(08)70066-5.[6] B. Walker, “La Anatomia De Las Lesiones Deportivas”, 2010.[7] F. L. Ramirez Cardona and E. R. Chaparro Avella, “La sentadilla: Un ejercicio fundamental en la actividad física y el deporte”, Revista Digital: Actividad Física y Deporte, ISSN 2462-8948, Vol. 1, No. 1, 2015 (Ejemplar dedicado a: Revista digital: Actividad Física y Deporte. January-June), vol. 1, no. 1, 2015.[8] M. Lavorato and N. Pereira, “La sentadilla ¿es un ejercicio potencialmente lesivo?”, Productosfortia.Com, 2008.[9] M. Nordin and V. H. Frankel, Basic biomechanics of the musculoskeletal system. 2012. doi: 10.1136/bjsm.26.1.69-a.[10] M. Panesso, M. Trillos, and I. Guzmán, Biomecánica clínica de la rodilla. 2008. doi: 10.48713/10336_3693.[11] B. J. Schoenfeld, “Squatting kinematics and kinetics and their application to exercise performance”, 2010. doi: 10.1519/JSC.0b013e3181bac2d7.[12] A. I. Kapandji, Fisiología articular : esquemas comentados de mecánica humana. Vol. 2, Miembro inferior, 5a. ed. Madrid: Panamericana, 1997.[13] C. L. Brockett and G. J. Chapman, “Biomechanics of the ankle”, Orthop Trauma, vol. 30, no. 3, 2016, doi: 10.1016/j.mporth.2016.04.015.[14] F. Bonnel and P. Teissier, “Anatomía topográfica del pie”, EMC - Podología, vol. 15, no. 1, 2013, doi: 10.1016/s1762-827x(13)64005-5.[15] C. Á. Camarena and W. P. Villegas, “Desarrollo y biomecánica del arco plantar”, Orthotips AMOT, vol. 6, no. 4, 2010.[16] A. A. Lopez and A. Goldcher, “Reseña histórica del estudio de la biomecánica del pie”, EMC - Podología, vol. 12, no. 3, 2010, doi: 10.1016/s1762-827x(10)70673-8.[17] C. W. Chan and A. Rudins, “Foot Biomechanics During Walking and Running”, 1994. doi: 10.1016/S0025-6196(12)61642-5.[18] C. P. 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