Prototipo de dispositivo de medida de rendimiento en deportes de contacto basado en un acelerómetro triaxial y comunicación a dispositivo móvil

PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL [Subtítulo del documento] Universidad Politécnica de Valencia Escuela Técnica Superior de Ingeniería del Diseño Grado en Ingeniería Electrónica Industrial y Automática Autor: Adrián Luis Arándiga Martínez Tutor: Salvador Coll Arnau Julio 2016 UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 1 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 2 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 7 2.1 OBJETO DEL PROYECTO ...................................................................... 7 2.2 ANTECEDENTES .................................................................................. 7 2.3 JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO ........................................................... 9 2. DESCRIPCIÓN DE SOLUCIONES ALTERNATIVAS ............................................. 12 2.1 ALIMENTACIÓN ................................................................................ 12 2.1.1 Pilas ........................................................................... 12 2.1.2 Baterías ..................................................................... 13 2.1.2.1 Niquel cadmio ........................................... 13 2.1.2.2 Ion-litio ..................................................... 13 2.1.2.3 Polímero de litio ........................................ 13 2.2 CONTROL ......................................................................................... 14 2.2.1 Microcontrolador ....................................................... 14 2.2.1.1 PIC Microchip ............................................ 14 2.2.1.2 Arduino ..................................................... 15 2.2.1.3 Otros fabricantes....................................... 15 2.3 SENSORES ...................................................................................... 15 2.3.1 Acelerómetros monoaxiales ....................................... 16 2.3.2 Acelerómetros triaxiales ............................................ 16 2.3.3 Giroscopios ................................................................ 17 2.4 COMUNICACIÓN ............................................................................. 17 2.4.1 Bluetooth .................................................................. 17 2.4.2 Wifi ........................................................................... 19 2.5 SISTEMA OPERATIVO ...................................................................... 19 2.5.1 Android ..................................................................... 19 2.5.2 iOS ............................................................................. 21 2.5.3 Windows Phone ......................................................... 22 3 DESCRIPCIÓN DE LA SOLUCIÓN ADOPTADA ..................................................... 23 3.1 HARDWARE ...................................................................................... 23 3.2 SOFTWARE ....................................................................................... 24 4 JUSTIFICACIÓN DETALLADA DE LOS ELEMENTOS O COMPONENTES DE LA SOLUCIÓN ADOPTADA .................................................................................... 25 4.1 HARDWARE ...................................................................................... 25 4.1.1 Sistema de energía ..................................................... 25 4.1.1.1 Carga ........................................................ 26 4.1.1.2 Alimentación ............................................. 30 UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 3 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL 4.1.2 Sensores .................................................................... 31 4.1.3 Control ...................................................................... 34 4.1.4 Comunicación ............................................................ 36 4.1.5 Esquema del circuito y PCB ........................................ 38 4.1.6 Prototipo ................................................................... 39 4.2 SOFTWARE ....................................................................................... 41 4.2.1 Deporte de contacto objeto ....................................... 41 4.2.2 Herramientas de desarrollo ........................................ 42 4.2.3 Gestión de datos ........................................................ 43 4.2.3.1 Registro de datos ...................................... 43 4.2.3.2 Representación datos de aceleración ......... 45 4.2.3.3 Gráficos ..................................................... 46 4.2.3.4 Detección de guardia ................................. 50 4.2.3.5 Detección de golpe .................................... 52 4.2.3.6 Clasificación de golpe ................................ 53 4.2.4 Interfaz de usuario ..................................................... 58 5 IMPLEMENTACIÓN ANDROID .......................................................................... 67 6 CÓDIGO .......................................................................................................... 70 7 POSIBLES AMPLIACIONES ................................................................................ 98 8 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 100 UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 4 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL ÍNDICE DE IMÁGENES Imagen 1: Tipos y características de las tecnologías ponibles .................................... 7 Imagen 2: Lucerys GXP ................................................................................................ 8 Imagen 3: Población mundial y uso de tecnología .................................................... 10 Imagen 4: Uso de Smartphone en España................................................................. 10 Imagen 5: Ventas mundiales de Smartphones .......................................................... 11 Imagen 6: Diagrama de bloques de funcionamiento general ................................... 12 Imagen 7: Tamaño batería de Polímero de Litio ....................................................... 14 Imagen 8: Wereable Arduino .................................................................................... 15 Imagen 9: Ejes acelerómetro triaxial ......................................................................... 16 Imagen 10: Respuesta del acelerómetro triaxial a la orientación ............................. 16 Imagen 11: Giroscopio ............................................................................................... 17 Imagen 12: Productos que incorporan Bluetooth ..................................................... 18 Imagen 13: Android stack .......................................................................................... 20 Imagen 14: Porcentaje de SO empleados por los Smartphones ............................... 21 Imagen 15: Hub música y video Windows pone ....................................................... 22 Imagen 16: Organigrama hardware .......................................................................... 23 Imagen 17: Organigrama software ............................................................................ 24 Imagen 18: Diagrma de bloques del hardware ......................................................... 25 Imagen 19: Configuración de pines micro USB ......................................................... 26 Imagen 20: Circuito típico de aplicación MAX1555 ................................................... 27 Imagen 21: Consumo CC2541 .................................................................................... 28 Imagen 22: Comparación consumo CC2540 con y sin TPS62730 .............................. 30 Imagen 23: Circuito típico de aplicación TPS6273x ................................................... 30 Imagen 24: Condensadores de desacoplo TPS6273x a CC254x ................................ 31 Imagen 25: Toma de datos del estudio ..................................................................... 31 Imagen 26: Diagrama de bloques ADXL375 .............................................................. 33 Imagen 27: Pines ADXL375 ........................................................................................ 33 Imagen 28: Componentes externos CC2541 ............................................................. 35 Imagen 29: Conexión 2450BM15A0002 .................................................................... 36 Imagen 30: Radiación típica antena 2450AT42A100 ................................................. 37 Imagen 31: Esquema eléctrico Smartfight ................................................................ 38 UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 5 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL Imagen 32: PCB Smartfight 38x28mm ....................................................................... 39 Imagen 33: Piezas TI CC2541 SensorTag ................................................................... 40 Imagen 34: Desplazamiento típico de la mano en diferentes golpes de boxeo ....... 41 Imagen 35: Evothings Studio en ordenador y móvil ................................................. 42 Imagen 36: Guardias boxeo ....................................................................................... 51 Imagen 37: Golpes básicos boxeo ............................................................................. 54 Imagen 38: Interfaz de usuario pantalla principal ..................................................... 64 Imagen 39: Interfaz de usuario DATOS 1 ................................................................... 64 Imagen 40: Interfaz de usuario DATOS 2 ................................................................... 65 Imagen 41: Interfaz de usuario VISUAL 1 .................................................................. 65 Imagen 42: Interfaz de usuario VISUAL 2 .................................................................. 66 Imagen 43: Interfaz de usuario VISUAL 3 .................................................................. 66 Imagen 44: Icono Smartfight ..................................................................................... 69 Imagen 45: Splash screen Smartfight ........................................................................ 69 UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 6 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1: Estimación de ventas mundiales de dispositivos ponibles ............................ 9 Tabla 2: Datasheet MAX1555 carga batería .............................................................. 26 Tabla 3: Consumo ADXL375 ....................................................................................... 27 Tabla 4: Ahorro energético en evento de conexión CC2541 ..................................... 28 Tabla 5: Medidas estudio .......................................................................................... 32 Tabla 6: Mapa de registros ADXL375 ......................................................................... 34 Tabla 7: Comparación circuito RF componentes discretos o 2450BM15A0002 ....... 37 Tabla 8: Características soportadas por cordova ...................................................... 67 UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 7 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL 1. Introducción En este documento se redactará el trabajo de fin de grado requerido para concluir el grado en ingeniería electrónica industrial y automática. Esto implica la obtención del título en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería del Diseño de la Universidad Politécnica de Valencia. 1.1 Objeto del proyecto Se diseñará un sistema para la recopilación de datos significativos en los deportes de contacto basándose en un acelerómetro triaxial. El hardware será ligero y de tamaño reducido para que pueda ser colocado en la muñeca. Se desarrollará una aplicación para dispositivos móviles que procesará dicha información y proporcionará interacción con el usuario empleando como prototipo base el kit de desarrollo CC2541 SensorTag. 1.2 Antecedentes Cada vez es más común la integración de la tecnología a la vida diaria. Así pues el concepto de monitorizar la actividad física y hacer los datos accesibles al usuario es manifiesto tanto en el ámbito de la salud como en el ocio. El dispositivo que se trata en este documento, al que denominaremos Smartfight de aquí en adelante, se categoriza dentro de la denominada tecnología ponible. Accesorios cotidianos como gafas, muñequeras, textiles, relojes y zapatillas entre otros que integran electrónica para ampliar sus funcionalidades. Imagen 1 – Tipos y características de las tecnologías ponibles UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 8 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL Dentro de este tipo de tecnología, el Smartfight une el deporte y la tecnología para ayudar al control del rendimiento personal y a la superación de objetivos, ya sea como aficionado del deporte o a nivel profesional. Se pueden encontrar dispositivos similares en el mercado que integran la tecnología y el deporte:  Smartwatch: Es un reloj de pulsera cuya funcionalidad va más allá de comprobar la fecha y hora. Modelos recientes son capaces de sincronizarse con un Smartphone para recibir las llamadas y notificaciones al smartwatch, reproducir música, controlar la cámara del dispositivo móvil y monitorizar actividad física mediante el uso de podómetros.  SmartBand: Comparte similitudes con el smartwatch, siendo capaz de sincronizarse con un Smartphone y recibir notificaciones. Comparte el concepto del Smartfight de monitorizar la actividad física, enviar los datos mediante Bluetooth al Smartphone y procesar y presentar los datos en una aplicación para que el usuario pueda analizarlos. Suelen contar con un pulsímetro y un acelerómetro para recolectar la información sobre la actividad del usuario.  Portable Punch Analyzer Lucerys GXP: Este dispositivo es comparable al Smartfight ya que su aplicación es exclusiva a los deportes de contacto. Mide la aceleración y fuerza de los golpes si es usado golpeando un saco de boxeo y los representa en una pantalla integrada en el dispositivo. El dispositivo es cerrado y no se comunica con un Smartphone. Dejo de producirse y no existen unidades a la venta en la actualidad. Imagen 2 – Lucerys GXP UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 15 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL Al ser un tipo de microcontroladores muy extendido existe gran cantidad de información sobre ellos, y el propio fabricante ofrece un entorno de programación gratuito. 2.2.1.2 Arduino Consiste en una plataforma de código abierto basada en hardware y software sencillos. Sus productos son placas de desarrollo ya ensambladas por lo que la libertad de diseño es limitada, el precio es superior al de otros microcontroladores aislados, y en general su tamaño hace que no sean apropiados para un dispositivo ponible, aunque si existe catálogo de placas de tamaño reducido enfocadas a la tecnología ponible, están limitadas a USA. Como punto favorable, al ser una plataforma de código abierto, existe una gran cantidad de herramientas y librerías disponibles y cuenta con una comunidad muy abierta. Imagen 8 – Wereable Arduino 2.2.1.3 Otros fabricantes El mercado de microcontroladores es muy amplio y son muchos los fabricantes (Texas Instruments, Zilog, Analog Devices, STMicroelectronics…) cada uno con una gran cantidad de modelos con distintas características a elegir según las necesidades del diseño. Para el Smartfight, por motivos de disponibilidad se elegirá un microcontrolador del fabricante Texas Instruments que cumpla con los requisitos. 2.3 Sensores Se encargarán de recolectar los datos de los golpes. Las medidas más interesantes para determinar el rendimiento en deportes de contacto serán la aceleración y la orientación, por ello los siguientes sensores son los más adecuados para este proyecto: UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 16 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL 2.3.1 Acelerómetros monoaxiales Son dispositivos electromecánicos capaces de medir aceleraciones, ya sean estáticas como la gravedad, o dinámicas como vibraciones y movimientos. Los acelerómetros monoaxiales captan las aceleraciones en un solo eje. 2.3.2 Acelerómetros triaxiales Su función es la misma que la de los acelerómetros monoaxiales, no obstante esta variante mide las aceleraciones en 3 ejes orientados 90º respecto a cada uno. Esto permite que pueda determinarse la orientación del mismo gracias a la fuerza estática de la gravedad. Imagen 9 – Ejes acelerómetro triaxial (la tensión de salida aumenta cuando se producen aceleraciones en el eje correspondiente) Además con los acelerómetros triaxiales pueden determinarse los vectores tridimensionales de aceleración que generan los golpes en los deportes de contacto. La orientación del dispositivo será útil para conocer la postura inicial y guardia del usuario. Imagen 10 – Respuesta del acelerómetro triaxial a la orientación UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 17 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL Y con los vectores de aceleración puede diferenciarse el tipo de golpe realizado (straight, hook, uppercut). Debido a estas características se seleccionará un acelerómetro triaxial para recolectar los datos en el Smartfight. 2.3.3 Giroscopios El uso de giroscopios permite determinar la rotación de un objeto en relación a los 3 ejes. Imagen 11 – giroscopio Este tipo de sensor sería útil para clasificar golpes en los deportes de contacto ya que cada técnica implica unas rotaciones distintas. Existen varios tipos de giroscopios afectados por principios físicos distintos (mecánicos, ópticos y electrónicos.) 2.4 Comunicación El módulo de comunicación se encargará de transmitir la información del Smartfight al dispositivo móvil para que, una vez allí, sea procesada y representada. Puesto que el objetivo del proyecto es diseñar un dispositivo cómodo de usar que permita llevar a cabo una sesión de entrenamiento ordinaria, sin limitar el movimiento del usuario, es imperativo que la comunicación sea inalámbrica. Además ha de ser compatible con la tecnología integrada en los Smartphones. Esto puede obtenerse con: 2.4.1 Bluetooth Es un estándar de comunicación inalámbrica que conecta dispositivos dentro de cierta distancia. Requiere de un emparejamiento entre los dispositivos que deseen conectarse mediante Bluetooth por motivos de seguridad y permite crear una red de hasta 8 dispositivos conectados simultáneamente donde uno actúa como maestro y el resto como esclavos. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 18 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL Opera mediante radiofrecuencias de 2,4 a 2,48GHz con amplio espectro y saltos de frecuencia con posibilidad de transmitir full dúplex (comunicación bidireccional simultánea). Permite transmitir información a un máximo de 720kbit/s a un rango de 10 metros en los dispositivos Bluetooth de clase 2 que son los más comunes en uso doméstico. Ventajas de este protocolo de comunicaciones son:  Ampliamente extendido, Casi todos los teléfonos, portátiles y tablets cuentan con tecnología Bluetooth.  Bajo consumo, lo que lo convierte en una opción a considerar en el diseño de sistemas que requieren una autonomía extensa.  Sencillez de uso, El consumidor solo debe, en la mayoría de los casos, emparejar los dispositivos y comenzar con la comunicación.  Económico, pueden encontrarse dispositivos Bluetooth para añadir a un proyecto a bajo precio. Imagen 12 – Productos que incorporan Bluetooth UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 19 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL El Bluetooth se ajusta a las especificaciones requeridas en el Smartfight, bajo consumo, sencillo, permite emparejar 2 dispositivos (Smartfight y Smartphone) y la mayoría de los Smartphones del mercado cuentan con esta tecnología. Por estos motivos se elegirá el Bluetooth para la comunicación de datos. 2.4.2 Wifi Es una tecnología que permite la conexión de dispositivos electrónicos a una red LAN inalámbrica. Provee al usuario la capacidad de conectarse a internet desde cualquier lugar donde haya un punto de acceso. Con un módulo wifi podría accederse a un servidor o a la nube para compartir los datos captados por el Smartfight con el dispositivo móvil. La principal desventaja es que requiere de un punto de acceso a internet en el lugar donde se vayan a tomar las medidas. Asimismo fallos del servidor o la nube pueden dar lugar a pérdidas de información. Por otra parte con esta tecnología es posible acceder a los datos desde un ordenador personal. 2.5 Sistema operativo Es el software que provee una interfaz entre el resto de programas, los dispositivos hardware y el usuario. Proporciona las rutinas básicas para controlar los dispositivos del equipo y permite administrar y realizar interacción de tareas. En los Smartphone, existe variedad de sistemas operativos según el fabricante y el modelo del mismo. Una de las decisiones a la hora de diseñar una aplicación móvil es el sistema operativo en el que operará. Uno de los objetivos finales del Smartfight será que el software de la aplicación móvil pueda ejecutarse en multitud de plataformas y sistemas operativos. No obstante inicialmente se elegirá un sistema operativo destino para las etapas preliminares de desarrollo de entre los siguientes: 2.5.1 Android Actualmente en posesión y siendo desarrollado por la compañía Google, basado en Linux kernel y diseñado principalmente para dispositivos móviles táctiles como Smartphones y tablets. Su interfaz con el usuario se basa principalmente en la manipulación directa, empleando gestos como toques en la pantalla, arrastrar y pellizcar. Cuenta con una gran cantidad de aplicaciones diseñadas para funcionar en esta plataforma que pueden encontrarse en su tienda de aplicaciones Google Play. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 20 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL Algunas de sus características son:  Navegación web  Herramientas operadas mediante reconocimiento de voz  Multitoque  Multitarea  Captura de pantalla  Soporte multilingüe. Además cuenta con una comunidad activa de desarrolladores que participan en la evolución del sistema creando aplicaciones en código abierto o versiones modificadas del mismo sistema operativo libres de ser modificadas por el usuario. Imagen 13 - Android stack Por ello existe abundante cantidad de información en la red o libros publicados que permiten inicializarse y ampliar conocimientos sobre el desarrollo de aplicaciones para esta plataforma. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 21 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL Cuenta en la actualidad con la base de usuarios más elevada de entre todos los sistemas operativos para dispositivos móviles disponibles, siendo especialmente dominante en España según Kantar Worldpanel. Imagen 14 – Porcentaje de SO empleados por los Smartphones (2014-2015) Por la mayor base de usuarios y la accesibilidad de esta plataforma, las versiones iniciales de la aplicación del dispositivo móvil que se detallarán en este documento se lanzarán en Android. 2.5.2 iOS Sistema operativo creado y desarrollado por Apple y de uso exclusivo de los dispositivos Apple. La respuesta a los gestos del usuario para interactuar con el dispositivo es similar a Android. Cuenta con un catálogo de aplicaciones, música, películas y otros medios de entretenimiento al que se accede a través de la Apple Store. Entre las propiedades de este sistema operativo pueden listar:  Motor de búsqueda integrado  Reconocimiento de gestos  Reproductor multimedia  Acceso directo a Applestore  Compatibilidad con el servicio Apple Cloud  Sistema de carpetas  Multitarea Se coloca en segunda posición en cuanto a base de usuarios. A diferencia de Android no impulsa el código abierto. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 22 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL 2.5.3 Windows Phone Sistema operativo desarrollado por Microsoft. Se distingue por su interfaz de usuario que se basa en el tipo de diseño Metro y se organiza en hubs que combinan contenido local y online. Imagen 15 – Hub música y video Windows phone Otras de sus características son:  Navegador web  Soporte multimedia  Microsoft Office preinstalado  Multitarea  Sincronización entre el dispositivo móvil y el PC personal. Su base de usuarios es muy reducida en comparación con Android e iOS. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 23 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL 3. Descripción de la solución adoptada En esta sección se listarán y estructurarán los elementos que formarán parte del diseño final del sistema en dos organigramas, uno para el hardware y otro para el software. 3.1 Hardware Imagen 16 – Organigrama hardware La carga del Smartfight se realizará mediante usb, ya sea con cargador o a través de otro dispositivo. Para ello se instalará un puerto micro usb de tipo B (10104110-0001LF) que se conectará a un adaptador de usb/batería (MAX1555) que se encargará de la carga de la batería de polímero de litio (LP381018381119401019). La batería se conectará a un convertidor Buck (TPS2733) que proporcionará tensión eléctrica a un acelerómetro triaxial (ADXL375) y al microcontrolador (CC2541). El acelerómetro comunicará los datos de aceleración al microprocesador. Para la transmisión inalámbrica se empleará una antena (2450AT42A100) cuya conexión al microcontrolador se realizará a UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 24 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL través de un circuito RF encapsulado (2450BM15A0002). Como prototipo se elegirá el CC2541 SensorTag Development Kit de Texas Instruments. 3.2 Software Imagen 17 – Organigrama Software Se desarrollará una aplicación móvil enfocada a analizar el rendimiento en el boxeo. Como entorno de desarrollo se elegirá el EvothingsStudio. La aplicación diseñada se encargará de emparejar el Bluetooth del microprocesador con el del Smartphone, recibir los datos de aceleración y procesarlos. La información tratada se mostrará en la interfaz de usuario que permitirá conocer:  Datos de aceleración: se representarán las lecturas del acelerómetro y los máximos alcanzados.  Gráficos: los datos de aceleración se representarán en gráficos dinámicos y estáticos.  Detección de guardia: la interpretación de datos determinará la guardia empleada por el usuario de entre las posiciones de boxeo.  Clasificación de golpe: se compararán los datos con una base de datos para determinar qué tipo de golpe se ha realizado y se contabilizarán. Finalmente se creará un proyecto compatible con la plataforma Android utilizando el framework Apache Cordova. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 31 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL Imagen 24 – Condensadores de desacoplo TPS6273x a CC254x 4.1.2 Sensores Se usará el acelerómetro triaxial ADXL375 para capturar los datos que permitirán evaluar los golpes. Para determinar el rango de medida necesario se consultó un estudio publicado en el British journal of sports medicine que analiza las fuerzas resultantes en la cabeza tras recibir un golpe directo de boxeo. (Anexo 3.1 “Biomechanics of the head for Olympic bóxer punches to the face”). Las medidas se toman tras lanzar un straight right a la mandíbula de un maniquí con diferentes sensores instalados. Imagen 25 – Toma de datos del estudio La fuerza que se tomará como referencia para la elección del rango adecuado será la aceleración lineal (At) de la cabeza. La aceleración lineal de la mano será similar a la observada en la cabeza cuyos valores se obtendrán de la tabla de resultados que el mismo estudio proporciona. Las conclusiones son que el valor medio del pico de aceleración es de 58g, el máximo registrado es de 78g y el mínimo es de 33g. Los datos se contrastaron con otro estudio realizado por la universidad estatal de Wayne cuyo objetivo es comprobar la eficacia de los protectores de cabeza en el boxeo para evitar lesiones (Anexo 3.2 “Efectiveness of boxing headgear for limiting injury”). Los UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 32 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL datos de aceleración lineal de la cabeza obtenidos en este estudio son que el máximo pico medido es de 78.04g sin protección y 51.73g con protección. Por ello para que el Smartfight pueda ser utilizado a nivel profesional, el acelerómetro debe tener un rango de medida de al menos ±80g. El ADXL375 cumple esta especificación con un rango de ±200g. Tabla 5 – Medidas estudio UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 33 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL El ADXL375 es un acelerómetro triaxial digital que realiza la conversión analógica/digital internamente y soporta comunicación I²C y SPI. Imagen 26 – Diagrama de bloques ADXL375 Permite un captar en detalle las curvas de aceleración ya que puede configurarse la frecuencia de muestreo en un rango de [0,1Hz - 3,2kHz]. Su consumo varía entre los 35µA y los 145µA según la frecuencia de muestro seleccionada y 0,1 µA en modo reposo. Tiene un sistema de gestión de memoria integrado que permite guardar datos reduciendo así la actividad del procesador al que se conecte. Y con su reducido tamaño de 3mm x 5mm x 1mm cumple las características requeridas para ser integrado en un dispositivo ponible. Además cuenta con funciones propias para la detección de picos, que son comunicados al microcontrolador por los pines de interrupción del ADXL375, y cuyo umbral puede configurarse a través de registros. Imagen 27 – Pines ADXL375 UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 34 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL Se conectaran condensadores entre VDD y masa y Vs y masa que reducirán ruidos como recomienda el fabricante. El acceso a los datos del ADXL375 y la configuración del mismo se realizará a través de registros. Tabla 6 – Mapa de registros ADXL375 4.1.3 Control La mayor carga del proceso de datos la realizará el dispositivo móvil al que se vincule el Smartfight, no obstante será necesaria la integración de un componente de control cuya función será recibir los datos de aceleración y preparar la comunicación inalámbrica. Se elegirá un microcontrolador que cumpla con los requerimientos mínimos del Smartfight: número de puertos de entrada y salida de datos ajustados a las necesidades del sistema, tamaño reducido, bajo consumo, comunicación I²C o SPI, soporte Bluetooth. Un microcontrolador que se adapta a estas necesidades es el CC2541 del fabricante Texas Instruments. Se trata de una solución de sistema en chip para configuraciones Bluetooth de bajo consumo que combina un transceptor RF con un microprocesador 8051 MCU. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 35 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL Entre sus características destacables:  Bluetooth de bajo consumo 2.4GHz y su sistema en chip RF integrado.  Potencia de salida programable hasta 0dBm.  Pocos componentes externos requeridos.  Tamaño de 6x6x1mm.  Bajo consumo.  Amplio rango de suministro de voltaje (2V – 3.6V).  Microcontrolador de alto rendimiento y bajo consumo 8051.  Memoria Flash programable (128 o 256KB).  8KB de RAM.  Se conserva la configuración de registros relevantes independientemente del modo de consumo.  2 USARTs potentes que soportan varios protocolos de comunicación serie.  23 pines de Entrada/Salida. El fabricante proporciona información detallada sobre los componentes externos requeridos para el correcto funcionamiento del CC2541, que se incluirán al integrar el microcontrolador al circuito general del sistema. Imagen 28 – Componentes externos CC2541 UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 36 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL Al puerto 1.0 de Entrada y salida digital se conectará un pulsador cuya función será de conectar el sistema cuando se pulse estando apagado. O resetear los valores y apagar el sistema si se pulsa en marcha. 4.1.4 Comunicación Para que pueda realizarse la comunicación Bluetooth adecuadamente, debe conectarse una antena al microcontrolador a través de un circuito RF como se indica en la imagen 35. En lugar de diseñar un circuito con componentes discretos se optará por el encapsulado 2450BM15A0002 de Johanson technology, especialmente diseñado para la familia de microcontroladores CC254x entre otros. Imagen 29 – Conexión 2450BM15A0002 Con unas dimensiones de 2x1.25x0.7mm, simplifica el diseño del circuito y ocupa menos espacio que la solución alternativa con componentes discretos. Además con la incorporación del 2450BM15A0002 se consiguen mejoras en el segundo y tercer armónico. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 37 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL Tabla 7 – Comparación circuito RF con componentes discretos o 2450BM15A0002 La antena seleccionada será el modelo 2450AT42A100 de Johanson technology. Tiene un tamaño de 2x5x1.1mm y un rango de frecuencias entre 2.4GHz y 2.5GHz, una ganancia de 0dBi y pérdida de retorno de -9.5 dB. Es la antena utilizada en la placa diseñada por Texas Instruments con todos los componentes externos necesarios para el microcontrolador CC2541 (CC2541 Postage Stamp Reference Design). Imagen 30 – Radiación típica antena 2450AT42A100 UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 38 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL 4.1.5 Esquema del circuito y PCB Imagen 31 – Esquema eléctrico Smartfight UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 39 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL Imagen 32 – PCB Smartfight 38x28mm 4.1.6 Prototipo Para las pruebas iniciales y primeras aproximaciones a la aplicación móvil se empleará el kit de desarrollo de Texas Instruments CC2541 SensorTag. Se trata de un dispositivo diseñado para el desarrollo de aplicaciones centradas en la adquisición y proceso de datos captados por sensores y con comunicación Bluetooth. Comparte con el Smartfight como núcleo del dispositivo el microprocesador CC2541 e incorpora los siguientes sensores:  Sensor de temperatura por infrarrojos Texas Instruments TMP006  Sensor de humedad Sensirion SHT21  Giroscopio Invensense IMU-3000  Acelerómetro Kionix KXTJ9  Magnetómetro Freescale MAG3110  Barómetro Epcos T5400  Temperatura interna (incluido en el CC2541) El dispositivo se alimenta mediante una pila de botón. Pueden encontrarse diversas aplicaciones en Play Store diseñadas en torno a este dispositivo, entre UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 40 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL ellas una que proporciona el propio fabricante que permite visualizar datos de los sensores y su representación gráfica. Se elegirá el Sensortag CC2541 ya que en cuanto a funcionalidad es similar al Smartfight. Es un producto comercializado accesible y económico. Cuenta con una cubierta de material plástico protegiendo la placa del circuito que le otorga robustez. Por ello resulta cómodo y seguro realizar pruebas de impacto con este dispositivo. Imagen 33 – Piezas TI CC2541 SensorTag Como punto negativo el acelerómetro que integra no está diseñado para captar los valores extremos que se manifiestan durante un golpe. Con un rango máximo de ±8g apenas cubre el 10% de las exigencias del sistema. Y su frecuencia de muestreo está limitada a 10Hz, demasiado bajo para aplicaciones a altas velocidades como son los golpes en los deportes de contacto. No obstante es suficiente para explorar distintas posibilidades de desarrollo de la aplicación móvil. El nivel de exigencia puede reducirse controlando la potencia de los golpes durante las pruebas, con lo que pueden crearse aplicaciones que podrán trasladarse a las especificaciones del Smartfight con ligeras modificaciones. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 47 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL $(function () { $(document).ready(function () { Highcharts.setOptions({ global: { useUTC: false } }); $('#containerx').highcharts({ chart: { type: 'line', animation: Highcharts.svg, // don't animate in old IE marginRight: 10, events: { load: function () { // set up the updating of the chart each second var series = this.series[0]; setInterval(function () { var x = (new Date()).getTime(), // current time y = AccelValueXSensorTag ;//AQUI EL VALOR DE LA ACELERACIÓN series.addPoint([x, y], true, true); }, 400); // tiempo de muestreo } } }, title: { text: 'Eje X' }, xAxis: { type: 'datetime', tickPixelInterval: 150 }, UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 48 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL yAxis: { title: { text: 'Aceleracion (g)' }, plotLines: [{ value: 0, width: 1, color: '#808080' }] }, tooltip: { formatter: function () { return '<b>' + this.series.name + '</b><br/>' + Highcharts.dateFormat('%Y-%m-%d %H:%M:%S', this.x) + '<br/>' + Highcharts.numberFormat(this.y, 2); } }, legend: { enabled: false }, plotOptions: { line: { marker: { enabled: false } } }, exporting: { enabled: false }, series: [{ name: 'x', data: (function () { UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 49 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL // generate an array of random data var data = [], time = (new Date()).getTime(), i; for (i = -19; i <= 0; i += 1) { data.push({ x: time + i * 400, y: 0 // Asi se inicializa a 0 }); } return data; }()) }] }); }); }); Y para representar la gráfica estática: function RefreshX(){ $(function () { $('#staticx').highcharts({ chart: { type: 'line' }, title: { text: 'Eje X' }, yAxis: { title: { text: 'Aceleracion (g)' } }, UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 50 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL exporting: { enabled: false }, series: [{ name: 'X', data: arrayX }] }); }); } El mismo código se empleará para los otros ejes con pequeñas variaciones al elegir variables o nombrar elementos. Todas las gráficas estarán vinculadas a botones que las mostrarán u ocultarán cuando se pulsen. 4.2.3.4 Detección de guardia La función GetStance se encargará de determinar la guardia del usuario e indicará si es una de las posiciones defensivas típicas del boxeo. Esta aplicación cuenta con los datos necesarios para determinar si se está utilizando una de las siguientes tres posiciones:  Guardia clásica: la más utilizada, el hombro encarando al oponente rodillas ligeramente flexionadas y espalda recta, pie frontal dirección al oponente y el trasero a unos 45º, los codos pegados a los costados, cabeza gacha, las manos protegiendo las mejillas y la mandíbula con las palmas hacia dentro.  Peak-a-Boo: Similar a la clásica pero manteniendo un perfil más bajo y con los brazos por delante cubriendo el torso y la cara.  Philly Shell: El brazo izquierdo bajo cubriendo el cuerpo, el hombro izquierdo elevado y el brazo derecho protegiendo la mandíbula. Podrá detectarse la guardia utilizada ya que el sensor triaxial permite conocer la posición del dispositivo gracias a la fuerza de la gravedad. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 51 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL Imagen 36 – Guardias boxeo (Clásica, Peak-a-Boo, Philly Shell) var InitialStance = [0,0,0] function GetStance(x,y,z) { var Classic = [-0.8125,-0.3125,0.5] var Peakaboo = [-0.9375,-0.1875,0] var Phillyshell = [-0.4375,-0.875,0.3125] var MovRange = 0.25 InitialStance = [x,y,z] if (Classic[0]- MovRange < InitialStance[0] && InitialStance[0] < Classic[0] + MovRange && Classic[1]- MovRange < InitialStance[1] && InitialStance[1] < Classic[1] + MovRange && Classic[2]- MovRange < InitialStance[2] && InitialStance[2] < Classic[2] + MovRange) displayValue('StartStance', 'Classic guard') else if (Peakaboo[0]- MovRange < InitialStance[0] && InitialStance[0] < Peakaboo[0] + MovRange && Peakaboo[1]- MovRange < InitialStance[1] && InitialStance[1] < Peakaboo[1] + MovRange && Peakaboo[2]- MovRange < InitialStance[2] && InitialStance[2] < Peakaboo[2] + MovRange) displayValue('StartStance', 'Peak-a-boo guard') else if (Phillyshell[0]- MovRange < InitialStance[0] && InitialStance[0] < Phillyshell[0] + MovRange && Phillyshell[1]- MovRange < InitialStance[1] && InitialStance[1] < Phillyshell[1] + MovRange && Phillyshell[2]- MovRange < InitialStance[2] && InitialStance[2] < Phillyshell[2] + MovRange) displayValue('StartStance', 'Philly Shell guard') else displayValue('StartStance', 'Custom guard') } Se realiza la llamada a esta función mediante un botón que el usuario pulsa una vez está preparado. Classic, Peakaboo y Phillyshell son los valores de posición del UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 52 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL acelerómetro en las distintas posiciones defensivas. MovRange es el valor elegido para determinar un rango en que la guardia será aceptada. Se realizan comparaciones con los datos del acelerómetro para comprobar si está dentro del rango de las defensas registradas o en otra distinta y se guardarán los datos de posición en el vector InitialStance. 4.2.3.5 Detección de golpe La función PunchDataToggle se encargará de detectar cuando se inicia un puñetazo. Se considerará que este evento ocurre cuando se abandona la posición inicial. function PunchDataToggle(array1,array2) { var prueba = [0,0,0] var check = [0,0,0] var arrayx = [0] var length = prueba.length var Range = 0.25 var pos = 'en movimiento' for (var i = 0; i < length; i++) { prueba[i] = array2[i]-array1[i] if (-Range < prueba[i] && prueba[i] < Range){ check[i] = 1 } else{ check[i] = 0 } } InitialStanceCheck = check[0] * check[1] * check[2] if (InitialStanceCheck == 1){ pos = 'preparado' PeakDetect (arrayX,arrayY,arrayZ) ValleyDetect (arrayX,arrayY,arrayZ) if (DataHold == 0){ // En estas condiciones acaba de realizarse un golpe y se ha vuelto a la posición inicial UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 53 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL RefreshX() RefreshY() RefreshZ() PunchClassification (peak,valley,DataHold) } DataHold = 1 } if (InitialStanceCheck == 0){ pos = 'en movimiento' } displayValue('togglepruebax', 'Posicion: ' + pos) } Array 1 recibe un vector con la los datos de aceleración de los ejes x, y, z. A array 2 se le asignan el vector guardado con la posición inicial. Se restan los valores para comprobar si coinciden o si están dentro de un rango admisible (Range) para considerar si el Smartfight se encuentra en la posición inicial. Si lo están se devuelve un 1 si no, un 0 que se guardará en el vector check. InitialStanceCheck será la multiplicación de los valores del vector check, si el resultado es 1 es que las posiciones coinciden y se encuentra en la posición inicial, si es un 0 no coinciden. DataHold se comparte con la función datacollectx y permite conocer si el movimiento inicia o finaliza. pos es una variable que contiene una cadena de variables y que cambia según InitialStanceCheck para mostrar en la pantalla si el dispositivo está preparado para captar el golpe o en movimiento. 4.2.3.6 Clasificación de golpe Existen 4 golpes básicos en el boxeo:  Jab: puñetazo de ejecución rápido empleado como preparación para otros golpes más potentes. Se lanza con el brazo más adelantado, típicamente el izquierdo, se desplaza el puño en un movimiento recto hacia adelante acompañado por una rotación del codo.  Cross: con el brazo más retrasado, el derecho para los diestros, se mueve el puño hacia adelante en línea recta hacia el oponente y a su vez se pivota la pierna atrasada, las caderas y el torso.  Hook: Se realiza con el brazo adelantado, se pivota el pie frontal, las caderas y el torso y se acompaña el movimiento colocando el brazo UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 54 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL paralelo al torso formando un ángulo entre el antebrazo y el bíceps ligeramente superior a 90º con el codo arriba.  Uppercut: Puede realizarse con ambos brazos, se baja la mano, se realiza una rotación del cuerpo y se dirige el puño al objetivo en un movimiento vertical respecto al suelo. Imagen 37 – Golpes básicos boxeo Se contó con la ayuda del experto César Borja Mollá, campeón de Europa y del mundo de kickboxing en 2005 y ya retirado de la modalidad deportiva, para la toma de datos. Se realizaron 10 medidas de los golpes que se ejecutan con la mano derecha, el cross y el uppercut que se utilizarán como base de datos (Anexo 4 “Medidas golpes boxeo”). Tras la observación de los modelos obtenidos, se decidirá implementar un sistema de comparación de picos para clasificar el puñetazo. La función PeakDetect recibirá los vectores de aceleración arrayX, arrayY y arrayZ y detectará los picos. var peak = [0,0,0] function PeakDetect (arrayx,arrayy,arrayz){ var npeakx = 0 var npeaky = 0 var npeakz = 0 var filterpeak = 0.25 var minpeak = 0.5 for (var i = 2; i <= arrayx.length-1; i++){ if (arrayx[i] > arrayx[i-1] + filterpeak && arrayx[i] > arrayx[i+1] + filterpeak && arrayx[i] > minpeak){ npeakx++ } UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 55 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL if (arrayy[i] > arrayy[i-1] + filterpeak && arrayy[i] > arrayy[i+1] + filterpeak && arrayy[i] > minpeak){ npeaky++ } if (arrayz[i] > arrayz[i-1] + filterpeak && arrayz[i] > arrayz[i+1] + filterpeak && arrayz[i] > minpeak){ npeakz++ } } peak = [npeakx,npeaky,npeakz] } Las variables filterpeak y minpeak permiten filtrar pequeñas vibraciones que se producen en la toma de datos y no son picos determinantes. La función ValleyDetect opera bajo el mismo concepto pero comprueba si los valores adyacentes a arrayx[i] son mayores para detectar los valles. El número de picos y valles son utilizados por la función PunchClassification para determinar que golpe se ha realizado. var straightCounter = 0 var uppercutCounter = 0 var otherCounter = 0 var punchCounter = 0 var punch = 'golpe actual' var MinStraighttime = 3 var MinUppercuttime = 3 var MinOthertime = 3 function PunchClassification (peak,valley){ var straight = [2,1,0,1,0,1] var straightcheck = 0 var uppercut = [1,0,0,1,1,1] var uppercutcheck = 0 var punchtype = 0 var punchtime = 0 var MeasuredPunch = [peak[0],peak[1],peak[2],valley[0],valley[1],valley[2]] UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 56 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL straightcheck = Math.abs(straight[0] - MeasuredPunch[0]) + Math.abs(straight[1] - MeasuredPunch[1]) + Math.abs(straight[2] - MeasuredPunch[2]) + Math.abs(straight[3] - MeasuredPunch[3]) + Math.abs(straight[4] - MeasuredPunch[4]) + Math.abs(straight[5] - MeasuredPunch[5]) uppercutcheck = Math.abs(uppercut[0] - MeasuredPunch[0]) + Math.abs(uppercut[1] - MeasuredPunch[1]) + Math.abs(uppercut[2] - MeasuredPunch[2]) + Math.abs(uppercut[3] - MeasuredPunch[3]) + Math.abs(uppercut[4] - MeasuredPunch[4]) + Math.abs(uppercut[5] - MeasuredPunch[5]) punchtime = arrayX.length * 0.1 if (uppercutcheck > 1 && MeasuredPunch [0] == 2 && MeasuredPunch[1] >= 1){ straightCounter++ punchCounter++ punch = 'Straight' punchtype = 1 document.getElementById("Img").src = "images/STRAIGHT.png" displayValue('Punchinfo', 'Numero de golpes = ' + straightCounter + ' de ' + punchCounter + '<br/>Porcentaje = ' + parseFloat(Math.round(straightCounter/punchCounter*100)).toFixed(0) + '%') document.getElementById("ExTime").innerHTML = 'Tiempo de ejecucion = ' + punchtime if(punchtime <= MinStraighttime){ MinStraighttime = punchtime jQuery('#recordIMG').show() } else{ jQuery('#recordIMG').hide() } } if (uppercutcheck <= 1){ uppercutCounter++ punchCounter++ punch = 'Uppercut' punchtype = 2 document.getElementById("Img").src = "images/UPPERCUT.png" displayValue('Punchinfo', 'Numero de golpes = ' + uppercutCounter + ' de ' + punchCounter + '<br/>Porcentaje = ' + parseFloat(Math.round(uppercutCounter/punchCounter*100)).toFixed(0) + '%') UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 63 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL jQuery(document).ready(function(){ jQuery('#hideshowsy').on('click', function(event) { jQuery('#staticy').toggle(); }); }); jQuery(document).ready(function(){ jQuery('#hideshowsz').on('click', function(event) { jQuery('#staticz').toggle(); }); }); function openTab(evt, Name) { var i, tabcontent, tablinks; //Oculta los elementos con la clase tabcontent tabcontent = document.getElementsByClassName("tabcontent"); for (i = 0; i < tabcontent.length; i++) { tabcontent[i].style.display = "none"; } //Selecciona los elementos con la clase tablinks y remueve la clase active tablinks = document.getElementsByClassName("tablinks"); for (i = 0; i < tablinks.length; i++) { tablinks[i].className = tablinks[i].className.replace(" active", ""); } //Muestra la pestaña actual y añade la clase activa al link que abre la pestaña document.getElementById(Name).style.display = "block"; evt.currentTarget.className += " active"; } UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 64 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL Imagen 38 – Interfaz de usuario pantalla principal Imagen 39 – Interfaz de usuario DATOS 1 UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 65 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL Imagen 40 – Interfaz de usuario en DATOS 2 Imagen 41 – Interfaz de usuario VISUAL 1 UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 66 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL Imagen 42 – Interfaz de usuario VISUAL 2 Imagen 43 – Interfaz de usuario VISUAL 3 UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 67 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL 5. Implementación Android Para trasladar el proyecto a la plataforma Android se utilizará Apache Cordova. Se trata de un framework de código abierto para desarrollo de aplicaciones móviles. Permite utilizar tecnologías estándar web como HTML5, CSS3 y Javascript. Imagen 52 – Características soportadas por cordova Se necesita la instalación de herramientas previas antes de poder desarrollar aplicaciones móviles con Cordova:  Node.js.  Git.  Cordova.  SDK Java.  Apache Ant.  Android SDK Tools. Una vez se cumplan los requisitos, los pasos a seguir para implementar la aplicación en Android son los siguientes:  Abrir una pantalla de comandos (CMD).  Crear un proyecto Cordova.  Añadir los plugins necesarios.  Añadir la plataforma Android.  Compilar el proyecto.  Enviar la aplicación al Smartphone. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 68 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL Para el proyecto de este documento las líneas de código que se utilizaron en el CMD son las siguientes: //Ubicación del proyecto cd /desktop/tfg/cordova_projects //Creación del proyecto Cordova cordova create smartfight com.evothings.p7 Smartfight //Se sustituyen los elementos de la carpeta WWW creada en el proyecto nuevo por los archivos html y js del proyecto que se desea implementar en android //Ubicación de la carpeta creada cd smartfight //Añadir plugin BLE cordova plugin add cordova-plugin-ble //Añadir plugin splash screen Cordova plugin add cordova-plugin-splashscreen //Añadir plataforma cordova platform add Android //Construir proyecto cordova build Android //Ubicación app Android cd platforms\android\build\outputs\apk //Instalar la aplicación en el dispositivo móvil conectado al puerto USB adb -d install android-debug.apk Para poder realizar este paso deben habilitarse las opciones de desarrollador en el Smartphone, los pasos a seguir varían según el modelo. Para añadir iconos y splash screens propios, se deben sustituir los elementos por defecto que aparecen al crear el proyecto por los personalizados en las carpetas siguiendo la siguiente ruta: Ruta del proyecto/platforms/Android/res Los iconos deberán tener las siguientes medidas para adaptarse a los distintos modelos de pantalla.  36x36px ldpi  48x48px mdpi  72x72px hdpi UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 69 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL  96x96px hdpi Imagen 44 – Icono Smartfight En cuanto a las splash sreens deberán tener las siguientes dimensiones:  200x320px port ldpi  320x200px land ldpi  320x480px port mdpi  480x320px land mdpi  480x800px port hdpi  800x480px land hdpi  720x1280px port xhdpi  1280x720px land xhdpi Imagen 45 – Splash screen Smartfight UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 70 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL 6. Código <!DOCTYPE html> <!-- Demonstration of the TI SensorTag JavaScript library. --> <html> <head> <meta charset="utf-8" /> <meta name="format-detection" content="telephone=no" /> <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0" /> <title>SmartfightTabs</title> <script type="text/javascript" src="http://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/1.8.2/jquery.min.js"></script> <link rel="stylesheet" href="common.css" /> <style type="text/css"> body { background: rgb(25,25,25); color: rgb(255,255,255); font-size: 100%; padding: 0px 20px; } .SensorData { font-size: 120%; font-weight: bold; } .SensorData span { font-weight: normal; } ${demo.css} </style> UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 71 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL <style> ul.tab { list-style-type: none; margin: 0; padding: 0; overflow: hidden; border: 2px solid #00aedb; background-color: #3B90AF; } /* Float the list items side by side */ ul.tab li {float: left;} /* Style the links inside the list items */ ul.tab li a { display: inline-block; color: white; text-align: center; padding: 14px 16px; text-decoration: none; transition: 0.3s; font-size: 17px; font-Weight: bold; } /* Create an active/current tablink class */ ul.tab li a:focus, .active { background-color: #48d1cc; } /* Style the tab content */ .tabcontent { display: none; UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 72 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL padding: 6px 12px; border: 2px solid #00aedb; border-top: none; background-color: #07101f; } </style> <script type="text/javascript"> $(function () { $(document).ready(function () { Highcharts.setOptions({ global: { useUTC: false } }); $('#containerx').highcharts({ chart: { type: 'line', animation: Highcharts.svg, // don't animate in old IE marginRight: 10, events: { load: function () { // set up the updating of the chart each second var series = this.series[0]; setInterval(function () { var x = (new Date()).getTime(), // current time y = AccelValueXSensorTag ;//AQUI EL VALOR DE LA ACELERACIÓN series.addPoint([x, y], true, true); }, 400); // tiempo de muestreo } } UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 79 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL plotOptions: { line: { marker: { enabled: false } } }, exporting: { enabled: false }, series: [{ name: 'z', data: (function () { // generate an array of random data var data = [], time = (new Date()).getTime(), i; for (i = -19; i <= 0; i += 1) { data.push({ x: time + i * 400, y: 0 // Asi se inicializa a 0 }); } return data; }()) }] }); }); }); </script> UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 80 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL <script type="text/javascript"> function RefreshX(){ $(function () { $('#staticx').highcharts({ chart: { type: 'line' }, title: { text: 'Eje X' }, yAxis: { title: { text: 'Aceleracion (g)' } }, exporting: { enabled: false }, series: [{ name: 'X', data: arrayX }] }); }); } function RefreshY(){ $(function () { $('#staticy').highcharts({ chart: { type: 'line' }, UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 81 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL title: { text: 'Eje Y' }, yAxis: { title: { text: 'Aceleracion (g)' } }, exporting: { enabled: false }, series: [{ name: 'Y', data: arrayY }] }); }); } function RefreshZ(){ $(function () { $('#staticz').highcharts({ chart: { type: 'line' }, title: { text: 'Eje Z' }, yAxis: { title: { text: 'Aceleracion (g)' } }, UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 82 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL exporting: { enabled: false }, series: [{ name: 'Z', data: arrayZ }] }); }); } </script> <script> // Redirect console.log to Evothings Workbench. if (window.hyper) { console.log = hyper.log; } </script> <script src="cordova.js"></script> <script src="easy-ble.js"></script> <script src="ti-sensortag.js"></script> </head> <body> <h1>Smartfight</h1> <script src="highcharts.js"></script> <script src="exporting.js"></script> <script src="jspdf.js"></script> <script src="FileSaver.js"></script> <div class="SensorData">Estado: <span id="StatusData">Ready to connect</span></div> <button style ='margin-top:15px;margin-bottom:15px' onclick="GetStance(AccelValueXSensorTag,AccelValueYSensorTag,AccelValueZSensorTag)">Posicion Inicial</button> UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 83 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL <ul class="tab"> <li><a href="#" class="tablinks" onclick="openTab(event, 'Data')">DATOS</a></li> <li><a href="#" class="tablinks" onclick="openTab(event, 'Visual')">VISUAL</a></li> </ul> <div id="Data" class="tabcontent"> <div class="SensorData">Datos de aceleracion:<br/><span id="AccelerometerData">[Waiting for value]</span></div> <div class="SensorData">Aceleracion maxima X:<br/><span id="MaxXAccelerometerData">[Waiting for value]</span></div> <div class="SensorData">Aceleracion maxima Y:<br/><span id="MaxYAccelerometerData">[Waiting for value]</span></div> <div class="SensorData">Aceleracion maxima Z:<br/><span id="MaxZAccelerometerData">[Waiting for value]</span></div> <div class="SensorData">Graficas de aceleracion dinamicas<br/></div> <div id="containerx" style="display:none; min-width: 280px; height: 400px; margin: 0 auto"></div> <input type='button' style ='margin-right:15px' id='hideshowx' value='EJE X'> <div id="containery" style="display:none; min-width: 280px; height: 400px; margin: 0 auto"></div> <input type='button' style ='margin-right:15px' id='hideshowy' value='EJE Y'> <div id="containerz" style="display:none; min-width: 280px; height: 400px; margin: 0 auto"></div> <input type='button' style ='margin-right:15px' id='hideshowz' value='EJE Z'> <br> <div class="SensorData">Posicion inicial:<br/><span id="StartStance">[Waiting for value]</span></div> <div class="SensorData">Estado:<br/><span id="togglepruebax">[Waiting for value]</span></div> <div class="SensorData">Golpes lanzados:<br/><span id="Punchcounter">[Waiting for value]</span></div> <div class="SensorData">Graficas del ultimo golpe registrado<br/></div> UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 84 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL <div id="staticx" style="display:none; min-width: 280px; height: 400px; margin: 0 auto"></div> <input type='button' style ='margin-right:15px'id='hideshowsx' value='EJE X'> <div id="staticy" style="display:none; min-width: 280px; height: 400px; margin: 0 auto"></div> <input type='button' style ='margin-right:15px' id='hideshowsy' value='EJE Y'> <div id="staticz" style="display:none; min-width: 280px; height: 400px; margin: 0 auto"></div> <input type='button' style ='margin-right:15px' id='hideshowsz' value='EJE Z'> <br> </div> <div id="Visual" class="tabcontent"> <img id= "Img" alt="Punch Icon" style="width:128px;height:180px;"> <div class="SensorData">Datos golpe:<br/><span id="Punchinfo">[Waiting for value]</span></div> <img id= "recordIMG" src="images/record.png" style="display:none;float:left;padding: 16px 0px 5px 0;" width="24" height="24"> <p id="ExTime" style="font-size:120%"></p> </div> <br> <button onclick="navigator.app.exitApp()">Salir</button> <script> var sensorTag = TISensorTag.createInstance() var AccelValueXSensorTag = 0 var AccelValueYSensorTag = 0 var AccelValueZSensorTag = 0 var MaxAccelValueXSensorTag = 0 var MaxAccelValueYSensorTag = 0 var MaxAccelValueZSensorTag = 0 var MinAccelValueXSensorTag = 0 var MinAccelValueYSensorTag = 0 var MinAccelValueZSensorTag = 0 var InitialStance = [0,0,0] var InitialStanceCheck = 1 var DataHold = 1 UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 85 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL var arrayX = [0] var arrayY = [0] var arrayZ = [0] var peak = [0,0,0] var valley = [0,0,0] var straightCounter = 0 var uppercutCounter = 0 var otherCounter = 0 var punchCounter = 0 var punch = 'golpe actual' var MinStraighttime = 3 var MinUppercuttime = 3 var MinOthertime = 3 //Muestra u oculta las gráficas cuando se pulsa el botón jQuery(document).ready(function(){ jQuery('#hideshowx').on('click', function(event) { jQuery('#containerx').toggle(); }); }); jQuery(document).ready(function(){ jQuery('#hideshowy').on('click', function(event) { jQuery('#containery').toggle(); }); }); UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 86 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL jQuery(document).ready(function(){ jQuery('#hideshowz').on('click', function(event) { jQuery('#containerz').toggle(); }); }); //estatica jQuery(document).ready(function(){ jQuery('#hideshowsx').on('click', function(event) { jQuery('#staticx').toggle(); }); }); jQuery(document).ready(function(){ jQuery('#hideshowsy').on('click', function(event) { jQuery('#staticy').toggle(); }); }); jQuery(document).ready(function(){ jQuery('#hideshowsz').on('click', function(event) { jQuery('#staticz').toggle(); }); }); function openTab(evt, Name) { var i, tabcontent, tablinks; //Oculta los elementos con la clase tabcontent tabcontent = document.getElementsByClassName("tabcontent"); for (i = 0; i < tabcontent.length; i++) { tabcontent[i].style.display = "none"; } //Selecciona los elementos con la clase tablinks y remueve la clase active tablinks = document.getElementsByClassName("tablinks"); for (i = 0; i < tablinks.length; i++) { UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 87 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL tablinks[i].className = tablinks[i].className.replace(" active", ""); } //Muestra la pestaña actual y añade la clase activa al link que abre la pestaña document.getElementById(Name).style.display = "block"; evt.currentTarget.className += " active"; } function initialiseSensortag() { // Here sensors are set up. // First parameter is the callback function. // Accelerometer, Magnetometer and Gyroscope take a // millisecond update interval as the last parameter. sensorTag .statusCallback(statusHandler) .errorCallback(errorHandler) //Periodo del acelerometro en milisegundos, minimo 100 .accelerometerCallback(accelerometerHandler, 100) .connectToClosestDevice() } function statusHandler(status) { displayValue('StatusData', status) } function errorHandler(error) { displayValue('StatusData', 'Error: ' + error) if ('disconnected' == error) { UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 88 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL // If disconneted attempt to connect again. setTimeout( function() { sensorTag.connectToClosestDevice() }, 1000) } } //Datos del acelerometro function accelerometerHandler(data) { //console.log('length: ' + data.length) //console.log('acceldata: ' + data[0] + ' ' + data[1] + ' ' + data[2]) var x = data[0] / 16 var y = data[1] / 16 var z = data[2] / 16 var g = Math.sqrt((x*x)+(y*y)+(z*z)) AccelValueXSensorTag = x AccelValueYSensorTag = y AccelValueZSensorTag = z var AccelArray = [x,y,z] //Cada escalón es de 0.0625g si mide entre +-8g displayValue( 'AccelerometerData', 'x = ' + x + '<br/>y = ' + y + '<br/>z = ' + z + '<br/>g = ' + g) UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 95 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL } //Clasificacion de golpes function PunchClassification (peak,valley){ var straight = [2,1,0,1,0,1] var straightcheck = 0 var uppercut = [1,0,0,1,1,1] var uppercutcheck = 0 var punchtype = 0 var punchtime = 0 var MeasuredPunch = [peak[0],peak[1],peak[2],valley[0],valley[1],valley[2]] straightcheck = Math.abs(straight[0] - MeasuredPunch[0]) + Math.abs(straight[1] - MeasuredPunch[1]) + Math.abs(straight[2] - MeasuredPunch[2]) + Math.abs(straight[3] - MeasuredPunch[3]) + Math.abs(straight[4] - MeasuredPunch[4]) + Math.abs(straight[5] - MeasuredPunch[5]) uppercutcheck = Math.abs(uppercut[0] - MeasuredPunch[0]) + Math.abs(uppercut[1] - MeasuredPunch[1]) + Math.abs(uppercut[2] - MeasuredPunch[2]) + Math.abs(uppercut[3] - MeasuredPunch[3]) + Math.abs(uppercut[4] - MeasuredPunch[4]) + Math.abs(uppercut[5] - MeasuredPunch[5]) punchtime = arrayX.length/10 if (uppercutcheck > 1 && MeasuredPunch [0] == 2 && MeasuredPunch[1] >= 1){ straightCounter++ punchCounter++ punch = 'Straight' punchtype = 1 document.getElementById("Img").src = "images/STRAIGHT.png" displayValue('Punchinfo', 'Numero de golpes = ' + straightCounter + ' de ' + punchCounter + '<br/>Porcentaje = ' + parseFloat(Math.round(straightCounter/punchCounter*100)).toFixed(0) + '%') UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 96 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL document.getElementById("ExTime").innerHTML = 'Tiempo de ejecucion = ' + punchtime if(punchtime <= MinStraighttime){ MinStraighttime = punchtime jQuery('#recordIMG').show() } else{ jQuery('#recordIMG').hide() } } if (uppercutcheck <= 1){ uppercutCounter++ punchCounter++ punch = 'Uppercut' punchtype = 2 document.getElementById("Img").src = "images/UPPERCUT.png" displayValue('Punchinfo', 'Numero de golpes = ' + uppercutCounter + ' de ' + punchCounter + '<br/>Porcentaje = ' + parseFloat(Math.round(uppercutCounter/punchCounter*100)).toFixed(0) + '%') document.getElementById("ExTime").innerHTML = 'Tiempo de ejecucion = ' + punchtime if(punchtime <= MinUppercuttime){ MinUppercuttime = punchtime jQuery('#recordIMG').show() } else{ jQuery('#recordIMG').hide() } } if (arrayX.length > 7 && punchtype == 0){ otherCounter++ punchCounter++ punch = 'Otro' punchtype = 3 UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 97 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL document.getElementById("Img").src = "images/OTRO.png" displayValue('Punchinfo', 'Numero de golpes = ' + otherCounter + ' de ' + punchCounter + '<br/>Porcentaje = ' + parseFloat(Math.round(otherCounter/punchCounter*100)).toFixed(0) + '%') document.getElementById("ExTime").innerHTML = 'Tiempo de ejecucion = ' + punchtime if(punchtime <= MinOthertime){ MinOthertime = punchtime jQuery('#recordIMG').show() } else{ jQuery('#recordIMG').hide() } } displayValue('Punchcounter','Tipo de golpe: ' + punch + '<br/>Tiempo de ejecucion: ' + punchtime + 's' + '<br/>Straight = ' + straightCounter + '<br/>Uppercut = ' + uppercutCounter + '<br/>Otros = ' + otherCounter + '<br/>Golpes Totales = ' + punchCounter ) } function displayValue(elementId, value) { document.getElementById(elementId).innerHTML = value } document.addEventListener('deviceready', initialiseSensortag, false) </script> </body> </html> UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 98 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL 7. Posibles ampliaciones En cuanto al hardware una opción sería incorporar un giroscopio que ayudaría a diferenciar el tipo de golpe realizado con mayor consistencia al incorporar nuevas variables de comparación. En el proceso de toma de datos inicialmente se iba a incluir el right hook de corto alcance pero su similitud con la gráfica del uppercut hizo que se descartara su inclusión. Un giroscopio quizá podría ayudar a distingirlos. En cuanto a funcionalidad podría diseñarse un sistema vinculando 2 Smartfights, uno tomando medidas del brazo derecho y otro del izquierdo. Con este sistema y una base de datos completa sería posible realizar análisis más completos de rendimiento y añadir nuevas características como un contador de combos (Jab, Jab), (Jab, Cross), (Jab, Cross, Hook, Cross)… Es posible aumentar el número de modalidades de deportes de contacto soportadas por el Smartfight si se obtienen y analizan sus gráficas de aceleración. Por lo que podría incorporarse a la interfaz de usuario un selector del arte marcial que se desea complementar. Otra posibilidad es enfocarlo a un ámbito deportivo fuera de los deportes de contacto, como ejemplo, en el baloncesto podría detectar pases y distintos lanzamientos. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 99 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL 8. BIBLIOGRAFÍA Ventas Wearables: http://www.forbes.com/sites/paullamkin/2016/02/03/smartwatch-sales-to-soarapparently/#3acd27ba22d8 http://www.gartner.com/newsroom/id/3198018 http://www.idtechex.com/research/reports/wearable-technology-2015-2025-technologies-marketsforecasts-000427.asp?viewopt=showall http://fitness-trackers.specout.com/ Ventas Smartphone: http://www.idc.com/getdoc.jsp?containerId=prUS41216716 http://www.xatakamovil.com/movil-y-sociedad/espana-territorio-smartphone Portable Punch Analyzer: https://www.amazon.co.uk/LUCERIS-Portable-Punch-Analyzer/dp/B00JFM3RVI Baterías: https://es.wikipedia.org/wiki/Bater%C3%ADa_el%C3%A9ctrica http://batteryuniversity.com/learn/article/is_lithium_ion_the_ideal_battery http://www.digikey.com/en/articles/techzone/2012/sep/a-designers-guide-to-lithium-batterycharging https://www.maximintegrated.com/en/app-notes/index.mvp/id/3241 Microcontroladores: https://www.futureelectronics.com/en/Microcontrollers/microcontrollers.aspx https://www.arduino.cc/en/Guide/Introduction http://www.ti.com/product/CC2541 Acelerómetros: http://www.dimensionengineering.com/info/accelerometers http://www.livescience.com/40102-accelerometers.html http://www.analog.com/en/products/mems/mems-accelerometers/adxl375.html http://www.analog.com/en/products/landing-pages/001/accelerometer-specificationsdefinitions.html Giroscopio: https://learn.sparkfun.com/tutorials/gyroscope/how-a-gyro-works UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 100 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL Bluetoth: https://en.wikipedia.org/wiki/Bluetooth https://www.bluetooth.com/what-is-bluetooth-technology/bluetooth-technology-basics Wifi: http://www.wifinotes.com/wifi-features.html Android: https://source.android.com/index.html http://www.androidcentral.com/ https://www.android.com/intl/es_es/ Circuito RF: http://www.johansontechnology.com/2450bm15a0002-matched-balun-for-t-i-253x-familychipsets.html Guardias boxeo: http://www.livestrong.com/article/418454-different-types-of-boxing-stances/ https://www.youtube.com/channel/UCrYqUsxL8UbAbk6wP-9_tig Estudios deportivos: http://bjsm.bmj.com/ http://www.researchgate.net/publication/19779430_Kinematic_analysis_of_human_upper_extre mity_movements_in_boxing http://www.researchgate.net/publication/7438738_Concussion_in_professional_football_compari son_with_boxing_head_impacts--part_10 Sensortag: http://processors.wiki.ti.com/index.php/CC2541_SensorTag http://www.ti.com/tool/CC2541SENSORTAG-RD http://processors.wiki.ti.com/index.php/SensorTag_User_Guide Evothings: https://evothings.com/ https://evothings.com/quick-guide-to-making-a-mobile-app-for-the-ti-sensortag-using-javascript/ https://evothings.com/doc/examples/ble-ti-sensortag-sensors.html Apache cordova: https://cordova.apache.org/ UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA 101 PROTOTIPO DE DISPOSITIVO DE MEDIDA DE RENDIMIENTO EN DEPORTES DE CONTACTO BASADO EN UN ACELERÓMETRO TRIAXIAL Y COMUNICACIÓN A DISPOSITIVO MÓVIL https://cordova.apache.org/docs/es/latest/guide/overview/ https://evothings.com/doc/build/cordova-install-windows.html https://evothings.com/doc/build/cordova-guide.html http://cordova.apache.org/plugins/?q=bluetooth http://developer.android.com/intl/es/tools/help/adb.html Publicación app Android: http://ionicframework.com/docs/guide/publishing.html Salarios: http://www.segsocial.es/Internet_1/Trabajadores/CotizacionRecaudaci10777/Basesytiposdecotiza36537/index.ht m http://www.tusalario.es/main/salario/comparatusalario Fabricación PCB: http://www.2cisa.com/index.php?com=presupuestos