Розроблення портативного пристрою для контролю за виконанням фізичних вправ на основі апаратно-програмної платформи Arduino
Автор: Живицький Ігор Богданович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Електроніка
Інститут: Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки та електронної техніки
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2022-2023 н.р.
Мова захисту: англійська
Анотація: Забезпечення контрою за виконанням фізичних вправ відіграє важливу роль як в підготовці спортсменів так і для людей які активно займаються фізичним вихованням. Дотримання оптимальних режимів навантаження дає можливість отримувати хороші результати без зайвого виснаження та перевантаження організму. Для підтримки відповідних умов тренування, зокрема під час виконання періодичних вправ, використовуються різноманітні системи контролю[1-5]. Значна частина таких систем побудована на основі складних електронних пристроїв та використовує велику кількість зовнішніх зондів та сенсорів, що в певній мірі ускладнює процес тренування[6-9]. Про те, в повсякденному житі виникає потреба у створенні компактних універсальних засобів, які здатні контролювати фізичні навантаження шляхом підрахунку кількості виконаних фізичних вправ. Для вирішення цієї проблеми використовується універсальний багато параметричний портативний пристрій побудований на основі апаратно-програмної платформи Arduino. Пристрій складається з набору електронних сенсорів положення і прискорення та елементів управління з програмною обробкою результатів вимірювання, керування якими здійснює мікроконтролер. Об’єкт дослідження – пристрій для контролю за виконанням фізичних вправ. Предмет дослідження – параметри та засоби реєстрації переміщення. Мета досліджень – розроблення портативного пристрою для контролю за виконанням фізичних вправ на основі апаратно-програмної платформи Arduino. Досліджено системи та сенсорні пристрої для визначення переміщення та прискорення які виникають в процесі виконання фізичних вправ. Показано можливість побудови портативної системи за рахунок використання сучасних мікроелектронних сенсорів з безпровідними каналами передавання даних. В процесі виконання розроблено структурну, функціональну та електричну схему портативного пристрою для контролю за виконанням фізичних вправ на основі апаратно-програмної платформи Arduino. Ключові слова – акселерометр, гіроскоп, платформа Arduino. Перелік використаних літературних джерел: 1. Sletten, H.S., Eikevag, S.W., Silseth, H., Grondahl, H. & Steinert, M. Force Orientation Measurement: Evaluating Ski Sport Dynamics// IEEE Sensors Journal, 2021, vol. 21, no. 24, pp. 28050-28056. 2. Hazali, N.F., Shahar, N., Rahmad, N.A., Sufri, N.A.J., As’ari, M.A. & Latif, H.F.M. Common sport activity recognition using inertial sensor// Proceedings - 2018 IEEE 14th International Colloquium on Signal Processing and its Application, CSPA 2018, pp. 67. doi.org 10.1109/CSPA.2018.8368687 3. Anik, M.A.I., Hassan, M., Mahmud, H. & Hasan, M.K. Activity recognition of a badminton game through accelerometer and gyroscope// 19th International Conference on Computer and Information Technology, ICCIT 2016, pp. 213. doi.org 10.1109/ICCITECHN.2016.7860197 4. Junker, H., Amft, O., Lukowicz, P. & Troster, G. Gesture spotting with body-worn inertial sensors to detect user activities// Pattern Recognition, 2008, vol. 41, no. 6, pp. 2010-2024. doi.org/ 10.1016/j.patcog.2007.11.016 5. Lapinski, M., Berkson, E., Gill, T., Reinold, M. & Paradiso, J.A. A distributed wearable, wireless sensor system for evaluating professional baseball pitchers and batters// Proceedings - International Symposium on Wearable Computers 2009, ISWC, pp. 131 6. Khurana, R., Wang, A. & Carrington, P. Beyond Adaptive Sports: Challenges & Opportunities to Improve Accessibility and Analytics// ASSETS 2021 - 23rd International ACM SIGACCESS Conference on Computers and Accessibility. 7. Murao, K., Yamada, H., Terada, T., & Tsukamoto, M. Estimating timing of specific motion in a gesture movement with a wearable sensor //Sensors and Materials, 2021, 33(1), 109-126. doi:10.18494/SAM.2021.2964 8. Roggen, D. ARM cortex M4-based extensible multimodal wearable platform for sensor research and context sensing from motion & sound // Paper presented at the UbiComp/ISWC 2020 Adjunct - Proceedings of the 2020 ACM International Joint Conference on Pervasive and Ubiquitous Computing and Proceedings of the 2020 ACM International Symposium on Wearable Computers, 284-289. doi:10.1145/3410530.3414368 9. Hasan, K., Biswas, K., Ahmed, K., Nafi, N. S., & Islam, M. S. A comprehensive review of wireless body area network// Journal of Network and Computer Applications (2019), 143, 178-198. doi:10.1016/j.jnca.2019.06.016