數據記錄儀 MSR165記錄空手道運動過程中的加速力

在盧塞恩大學應用科學與藝術一個項目中，將使用傳感器技術驗證和評估空手道技術，目的是測量最大有效力。

作者：Adrian Kurmann，盧塞恩大學應用科學與藝術，技術與建築

原始情況

為了確定空手道運動中的最大重力，作者使用GoPro Hero Black 10和帶有加速度傳感器的MSR165數據記錄儀。使用數據記錄儀可以確定高達 ±200g的加速度。在 16-100g測量範圍內的精度為 ±5g，測量分辨率可高達 1.6 kHz。

GoPro用作加速度的參考測量。Viana.net框架用於分析影片並確定加速度。使用誤差計算檢查參考測量的準確性。對每個測試人員進行多次測量和錄像。對腿進行一次測量，對手臂進行多次測量。大多數測量都是用 GoPro拍攝和評估的。 

測試程序

MSR165數據記錄儀配備多個傳感器。對於以下測量，僅使用最大為 ± 200g的加速度傳感器。為了記錄加速度值，使用了內置在 MSR165外殼中的 ADXL372 MEMS加速度傳感器。所用傳感器的測量值透過電容器進行測量，電容器的電容值與加速度成比例變化。為了優化使用加速度傳感器，必須首先設置所用測量設置的參數，以便在短測量時間內生成盡可能多的測量點，以 1.6 Khz的最高分辨率進行測量。要執行單獨的測量，可以透過按鈕啟動或停止測量。測量值存儲在帶有時間戳的傳感器中。

在測量中，每個衝程執行四次。可以看出，對於所有的空手道運動員來說，最高的加速度都發生在腿部運動期間。如果我們查看各個測量的開始和結束順序，我們可以看到最大重力出現在相應運動的製動期間。這是由於衝擊結束時人體受到的限制。應該注意的是，由於坐標系的原因，某些運動的測量值必須被視為是反向的。測得的最大加速度為：腿： ≅ 42g (Mae Geri，This) ± 5g 胳膊：≅ 35g (Haraiotchi Uke, Markus) ± 5g。

即使對於高加速度的運動，測量數據的分辨率或測量速度也會產生可理解的過程。透過多次測量確認最大值。運動持續時間為0.5秒，運動會保存800個測量數據。

為了驗證加速度傳感器的值，透過影片分析進行參考測量。為了比較加速度數據記錄儀和影片分析的測量值，兩個測量值的坐標系必須相等或可觀察（參見研究）。

借助 MSR165數據記錄儀和透過影片分析的參考測量，可以確定最大重力。空手道運動中發生的最大加速度在 40-50g範圍內。影片分析的加速度值必須考慮到由於可能的錯誤和處理方法而造成的訊息損失。

因此，透過影片分析確定最大值只能在有限的範圍內進行。然而，加速過程作為時間函數是可以識別的。加速度傳感器的數據生成清晰的曲線圖，以便進行分析。分辨率為 1.6 kHz時，為 0.5 s的運動生成 800個數據點，從而透過多次測量確認測量的最大值。只有 ±5g的精度才能使比較變得困難。

為了進行準確比較，有必要仔細地研究準確性及其影響。為了進一步評估 MSR165傳感器的數據並將其與身體部位加速度的真實過程進行比較，必須更仔細地考慮傳感器在皮膚上的運動及其對測量的影響。