Peter Planjšek, Milan Čoh, Stanko Štuhec, Rok Vertič Diagnostika hitrosti sprinterskega teka z laserskim merilnikom LDM-301 Izvleček Razvoj sodobnega športa je vse bolj povezan z novimi tehnološkimi, strokovnimi, znanstveno-raziskovalnimi in organizacijskimi metodami v procesu treninga. Vrhunskih rezultatov danes ni mogoče več pričakovati na osnovi izkušenj, intuicije in drugih slučajnih dejavnikov. Postopki in odločitve v treningu morajo biti skrajno racionalni in kar se da učinkoviti. Da pa se lahko trenerji odločajo učinkovito, potrebujejo kvalitetne informacije. V treningu sprinta ni mogoče priti brez kompleksnih in integriranih biomehan-skih metod do kvalitetnih informacij o formi šprinterja in učinkovitosti treninga. V Laboratoriju za gibalni nadzor in v Laboratoriju za biomehaniko smo razvili povsem novo metodologijo diagnostici-ranja dinamike sprinterske hitrosti. Z laserskim merilnikom je mogoče ugotoviti ključne časovne parametre hitrosti v posameznih conah sprinterskega teka. Ključne besede: atletika, sprint, merjenje hitrosti, sistem LAVEG. Sprint speed diagnostics using the ldm-301 laser distance meter Abstract The development of modern sport is closely linked to the invention of new technological, expert, scientific, research and organisational methods in the training process. Today, a top sport performance can no longer be generated merely through experience, intuition and other random factors. The procedures and decisions related to sports training must be rational and as efficient as possible. However, coaches need high quality information to be able to take effective decisions. In sprint training it is impossible to acquire high quality information about a sprinter's form and the efficiency of the training without complex integrated biomechanical methods. The Laboratory for Motion Control and the Laboratory of Biomechanics have developed a completely new method for diagnosing the dynamics of sprint speed. The laser distance meter enables key time parameters of speed to be identified in individual sprint zones. Key words: athletics, sprint, measurement of speed, LAVEG system ■ Uvod Rezultati so na današnji stopnji razvoja športa vse bolj produkt programiranega in kontroliranega procesa treninga. To je kompleksen proces, ki ima v naprej definirane cilje, sredstva in metode transformacije športnika. V sodobnem atletskem treningu ima diagnostika, ki temelji na novih tehnologijah in tehnološko- metodoloških rešitvah izjemno pomembno funkcijo. Smisel diagnostičnih postopkov je ugotavljanje relevantnih in čim bolj objektivnih parametrov trenutne pripravljenosti športnika. Brez podatkov o biomotoričnih, morfoloških, fizioloških, biokemičnih, psiholoških in socioloških značilnosti ni mogoče planirati, programirati in modelirati sodobnega trenažnega procesa (Hay, 1994). Na osnovi pridobljenih podatkov je mogoče izbrati najoptimal-nejše metode in sredstva, načrtovati ciklizacijo in korekcije športne priprave. Razvoj sodobnih diagnostičnih metod v svetu in pri nas je zelo intenziven in je povezan z vse večjim številom specializiranih institucij. Novi diagnostični postopki so praviloma produkt visokih tehnologij in ekspertnih znanj iz bio-kibernetike, biomehanike, tehnike, fiziologije, biokemije, genetike in drugih ved. V Sloveniji se največji del športne diagnostike izvaja na Inštitutu za šport, Fakultete za šport iz Ljubljane. Tehnološki del je vezan na laboratorije, ki zadovoljujejo vse potrebne mednarodne kriterije za izvajanje znanstveno-razi-skovalnega dela na področju meritev športnikov. V procesu športnega treninga prihaja do interakcije razvoja biomotoričnih sposobnosti in športne priprave atletov. Ta odnos je dinamičen in vedno drugačen glede na etape trenažnega procesa in biološkega razvoja športnika (Mero, Komi, Gregor, 1992; Latash, 2000). Glede na dejstvo, da se spreminjajo že avtomatizirani stereotipi in raven bio-motoričnih sposobnosti, je potrebno proces treninga spremljati, kontrolirati in po potrebi korigirati. Sodobne informacijske, biokibernetične in vizualne tehnologije se uporabljajo za reševanje najbolj zahtevnih biomehaničnih pro- blemov v procesu športnega treninga. Tako koncipirana sodobna diagnostika omogoča objektivno analizo gibalnih struktur, izbor in uporabo najadekva-tnejših trenažnih sredstev in metod za individualno modeliranje atletskega treninga (Zatsiorsky, Kraemer, 2006). Lokomotorna hitrost je nedvomno ena od najpomembnejših biomotoričnih sposobnosti. Pojavlja se v različnih atletskih disciplinah kot sprinterska hitrost ali hitrost zaleta pri skokih in metih. Laserski merilnik hitrosti pomeni povsem novo poglavje v razvoju diagnostičnih metod hitrosti. V Laboratoriju za gibalni nadzor in v Laboratoriju za biomehaniko smo razvili povsem novo metodologijo diagnosticiranja sprinterske hitrosti. ■ Laser LDM 301 Laserski merilnik razdalje LDM (laser distance measuring device) je v osnovi narejen za uporabo v industriji, šele kasneje pa se je izkazal kot uporaben tudi Slika 1: Laserski merilnik hitrosti LDM 301. v športu (Slika 1, 2). Omogoča neinva-zivno merjenje hitrosti in razdalj, kar v praksi pomeni, da lahko športnik teče v tekmovalnih pogojih, brez senzorjev, ki bi ga lahko ovirali pri samem izvajanju meritve. Tabela 1: Tehnične karakteristike laserskega merilca hitrosti LDM301 (Astech (online). (Rostock, Nemčija): Laser distance meter 301 User manual ver. 1.5.04.) I Tehnične karakteristike LDM-301: | Merilno območje: 0,5, do 300 m Natančnost: +/- 20 mm Čas merjenja: 0,5 ms z možnostjo 0,1 ms Območje merjenja hitrosti: 0 m/s do 100 m/s Merilni laser: 905 nm infrardeč, kategorija 1, EN 60825-1:2003-10 Kontrolni laser: 650 nm viden rdeč, kategorija 2, 1 mW Delovna temperature: -40 °C do +60 °C Povezava : preko serijskega vhoda RS232 ali RS422 Laserski žarek LDM 301 je kategoriziran s kategorijo 1, kar pomeni, da je neškodljiv za uporabo v normalnih pogojih. To pomeni, da maksimalna dovoljena izpostavljenost ne more biti presežena z gledanjem laserskega žarka z prostim očesom. Opremljen je s kalibracijskim laserjem (t. i. "pilot laser") za jasno identifikacijo točke merjenja (Tabela 1, Slika 3). Povezava z osebnim računalnikom je zagotovljena preko serijskega vhoda RS232 ali RS422. Povprečni kot, pod katerim se širi laserski žarek, znaša 1,7 mRad. Slika 2: Diagram laserskega žarka 1,7m Rad Slika 3: Velikost laserskega žarka LDM301 na različni oddaljenosti.. ■ Opis metode merjenja in obdelave podatkov Postavitev in kalibracija cone merjenja Pred meritvijo je potrebno sistem ka-librirati. Kalibracija je potrebna zaradi določitve cone merjenja. Laser namreč izmeri razdaljo 100 krat v sekundi. Iz podatkov tako ni mogoče natančno določiti čas začetka sprinta (gibanje na startno linijo postavimo pravokotno letvico in z laserjem izmerimo razdaljo do letvice (L1). Ta razdalja predstavlja osnovo za meritev. Ko sprinter preide izmerjeno kalibracijsko razdaljo, vstopi v cono meritve (L2). Meritev traja tako dolgo, dokler se sprinter nahaja v coni meritve (L2) - Slika 4. Zaradi različnih dejavnikov pride pri rezultatih meritve do napake (Slika 6). Do najpogostejših napak pride zaradi: - izgube laserskega "kontakta" zaradi gibanja tekača levo-desno v smeri proti cilju; - prekinitve laserskega snopa z roko; - ostalih prekinitev laserskega signala. Laserski merilnik preko serijska vhoda RS232 na osebnem računalniku kreira tekstovno datoteko s podatki o meritvi. Merilnik vsako stotinko ali tisočinko sekunde (odvisno od nastavitev) izmeri razdaljo do sprinterja in jo zapiše v naslednji strukturi (Slika 5). Surove podatke, pridobljene pri meritvi, najprej obdelamo s programom za odstranjevanje napak. V drugi fazi obdelave podatkov določimo stopnje glajenja in določimo tolerančno območje za napako. Na ta način dobimo vse podatke, ki so izven meja tolerance (označene z rdečimi križci) in jih izločimo (Slika 7). L2 = 100 m A Startna črta Slika 4: Shematski prikaz meritve sprinta na 100 m. L1- kalibracijska razdalja, L2 - cona merjenja razdalje, L3 - razdalja meritve laserja. Dejansko razdaljo sprinterja do laserja izračunamo kot razliko med razdaljo L3 in L1. sprinterja v startnih blokih). Z določitvijo cone merjenja tako določimo območje, v katerem bomo merili hitrost sprinterja. Kalibracija se izvede tako, da ■ Metoda obdelave podatkov V sodelovanju z Laboratorijem za gibalni nadzor in Biomehanskim laboratorijem na Fakulteti za Šport smo razvili program za obdelavo podatkov iz laserskega merilnika hitrosti. Prednost obdelave podatkov je v tem, da ni po- slika 5: Struktura izhodne csv datoteke (prvi stolpec predstavlja čas, drugi stolpec predstavlja razdaljo). Slika 6: Prikaz napake meritve na grafu hitrosti v odvisnosti od časa, kjer se večje napake najlažje opazijo in odpravijo. L1 Slika 7: Druga faza izločanja napake. Prikaz napak nad mejo tolerance določene v programu. tičnim povprečjem v posamezni točki in v sosednjih točkah (interval glajenja z povprečenjem). Tako obdelana krivulja je nato pripravljena za interpretacijo rezultatov meritve. Iz obdelanih podatkov lahko izračunamo naslednje parametre šprinterskega teka: - maksimalno hitrost, - točko dosega maksimalne hitrosti (čas in razdalja), - hitrost v katerem koli trenutku meritve, - hitrost na kateri koli razdalji meritve. ■ Rezultati in razlaga Sprinterski tek je ciklično gibanje odvisno od mnogih biomehanskih dejavnikov in njihovih povezanosti. Sprinterska hitrost se spreminja v posameznih fazah teka, zato vsaka faza zasluži posebno obravnavo tako iz vidika diagnostike kot tudi iz vidika treninga (Delecluse idr., 1995). Podatke, pridobljene z meritvijo, analiziramo s programsko opremo, ki je bila Slika 9: Faze sprinterskega teka. Grafični prikaz hitrosti v odvisnosti od časa in poti; faza pospeševanje, faza maksimalne hitrosti, faza zaviranja. Slika 8: Graf hitrosti v odvisnosti od časa. Primer krivulje teka vrhunskega sprinterja. Z rdečo barvo so prikazani surovi podatki, pridobljeni iz laserskega merilnika. Z vijoličasto barvo so prikazani glajeni podatki. trebna zamudna obdelava v laboratoriju, ampak se lahko pridobljene podatke analizira takoj po meritvi. Na ta način so informacije o meritvi na voljo trenerju med treningom oz. po meritvi. Tako pridobljene podatke filtriramo in izračunamo parametre sprinterskega teka (Slika 8). Najprej podatke gladimo z metodo povprečenja. Pri tem moramo paziti, da povprečen niz glajenih podatkov ni predolg, saj lahko na ta način zgladimo bistvene podatke. Vsako vrednost na krivulji nadomestimo z oceno vrednosti brez napake (nihanje hitrosti). Oceno izračunamo z aritme- TO? h I Slika 10: Faze sprinterskega teka. Tabelarični prikaz parametrov posamezne faze. Slika 12: Shematski prikaz doseganja maksimalne hitrosti s podatki o poti in času. razvita posebej v ta namen s sodelovanjem laboratorija za biomehaniko. Namen programa je na čim bolj jasen in preprost način predstaviti vse ključne parametre sprinterskega teka. V ta namen je večina rezultatov podprta s tabelami in grafi. Trenutno programska 4. Analiza faze maksimalne hitrosti (Slika oprema omogoča izpis devetih sklo- 11) pov poročila o meritvi. Poročilo se deli na naslednje sklope: 1. Naslovna stran 2. Faze sprinterskega teka (Slika 9, 10) 3. Analiza razvoja maksimalne hitrosti 5. Analiza faze upadanja hitrosti 6. Analiza po conah (povprečna hitrost v coni, maksimalna hitrost v coni, vmesni čas) 7. Vmesni časi na poljubnih kontrolnih točkah 8. Grafični prikaz hitrosti v conah (graf po poti, graf v času) 9. Podatki o meritvi (merjenec, merilec, kraj in ura meritve, rezultat, veter, re-akcijsk čas, podatki o filtriranu, datum obdelave in opombe) Na Sliki 12 lahko vidimo, kako v odstotkih narašča hitrost sprinterja glede na maksimalno hitrost. Na ta način lahko ugotovimo, na kakšni razdalji in v kakšnem času je sprinter dosegel določeno hitrost. Vrhunski sprinterji praviloma dosegajo maksimalno hitrost med 50. in 60. metrom, njeno vzdrževanje pa je povezano z zapletenimi mehanizmi za regulacijo dolžine in frekvence korakov. Sprinter lahko vzdržuje maksimalno hitrost na razdalji približno desetih metrov, znotraj razdalje 100 m pa so ti odseki pri različnih sprinterjih različno locirani. V pričujoči primerjavi dveh sprinterjev se ta dejstva tudi potrjujejo. Faza maksimalne hitrosti je programsko nastavljiva (Slika 13, 14, 15). V programu je možno definirati odstotek pod maksimalno hitrostjo, ki definira fazo maksimalne hitrosti. Na primer: pri maksimalni hitrost 10,74 m/s in nastavitvijo meje 2 % bo faza maksimalne hitrosti definirana v mejah med 10,52 m/s in 10,74 m/s. Faza maksimalne hitrosti in njeno trajanje sta namreč eden izmed ključnih parametrov uspešnosti v sprinterskem teku. V programskem vmesniku (Slika 16) vpisujemo vse podatke vezane na meritev. Za izračun faze maksimalne hitrosti je pomemben podatek nastavitve za to fazo sprinta. S tem podatkom definiramo meje maksimalne hitrosti. Pri slabših sprinterjih je namreč faza maksimalne hitrosti krajša, prav tako je večji padec hitrosti v zadnji fazi sprinta večji. S spreminjanjem te spremenljivke lahko ugotavljamo razlike med tudi med slabšimi sprinterji. U» niah4inialrw tiltrwO: 3^32 S Raiak^ liz|aii(a r