Vraag bewegingssensoren

Bewegingssensoren kunnen “simpele” bewegingen of beweegpatronen betrouwbaar in kaart brengen. Kleine veranderingen in positie, bijvoorbeeld tijdens het hoogspringen, zijn echter minder betrouwbaar te meten. Het gaat hier vaak om grote versnellingen over kleine afstanden en deze zijn vaak essentieel voor het uitvoeren van een bepaalde techniek. Om dit soort bewegingen überhaupt betrouwbaar te meten zullen er veel bewegingssensoren op het lichaam van een atleet geplaatst moeten worden. Het is voor atleten, zeker bij technische onderdelen, niet prettig om met apparatuur op hun lichaam een prestatie te moeten leveren. Daarnaast blijkt dat herhaalde metingen verspreid over meerdere dagen minder betrouwbaar zijn. Indien sensoren bewegingen niet in de weg zitten, is een combinatie van bewegingssensoren en camerabeelden het best om een compleet beeld van een beweging vast te leggen.

Het in kaart brengen van cyclische bewegingen, bijvoorbeeld de armzwaai bij het hardlopen, is betrouwbaar te meten met behulp van een bewegingssensor. Daarnaast is het gebruik van bewegingssensoren in dit geval ook praktischer dan bijvoorbeeld bewegingsanalyses met behulp van camera’s aangezien hardlopen over een grote afstand plaats vindt. Een atleet zal tijdens hardlopen ook minder hinder ondervinden van een bewegingssensor dan tijdens het uitvoeren van complexe bewegingen.

Veel fabrikanten houden hun analyseprogramma’s geheim dit maakt het lastig in te schatten hoe betrouwbaar het apparaat in het “veld” werkelijk meet.

Achtergrond versnellingsmeters

Een bewegingssensor kan op het lichaam bevestigd worden, dit maakt het eenvoudiger om over grotere afstanden te meten dan met camera’s. Een bewegingssensor is een klein kastje dat, afhankelijk van de producent, verschillende parameters kan meten. De meest voorkomende bewegingssensoren meten in ieder geval versnellingen van het lichaam of lichaamsdelen. De sensoren zijn ongeveer zo groot als een luciferdoosje (de MTx bewegingssensor van Xsens zijn 38x53x21 mm) en weegt ongeveer 30 gram ^[6]). Ze kunnen in pakken of hesjes geïntegreerd zijn maar ze zijn ook los op het lichaam te bevestigen. Bewegingssensoren kunnen versnellingen in 3 richtingen meten (3D): voor-achter, links-rechts en boven-beneden. Daarnaast bevatten de meeste bewegingssensoren gyroscopen, oftewel een soort 3D kompas waarmee rotaties zijn vast te leggen. Net als bij een eenvoudig kompas maakt ook een gyroscoop gebruik van een magneet waardoor deze bewegingssensoren niet betrouwbaar kunnen meten in de buurt van ijzer. De huidige bewegingssensoren kunnen bewegingen 3D in kaart te brengen. Het meten van de krachten en oriëntatie gebeurt door berekeningen uit te voeren aan de hand van de gyroscoop- en versnellingssignalen. Omdat bijvoorbeeld oriëntatie niet direct te meten is maar alleen is af te leiden uit het versnellingssignaal vergroot dit de eventuele meetfout.

Betrouwbaarheid

Er is het nodige onderzoek gedaan naar de betrouwbaarheid van het meten van bewegingen met behulp van bewegingssensoren. In deze studies zijn bewegingssensoren vergeleken met bijvoorbeeld camerabeelden. Zowel in het laboratorium als in het “veld” is een bewegingssensor goed tot heel goed in staat zowel statische als “eenvoudige” bewegingen te analyseren. De afwijking in positie bij statische metingen is <0,5° ^[3]. Bij eenvoudige beweegtaken blijft de foutmarge onder de 2° ^[2]. Bij meer complexe bewegingen met een grote versnelling, zoals een “golfswing”, is de afwijking echter groter: bij het buigen van de onderrug kan de afwijking oplopen tot 5,5° ^[5]. Daarnaast neemt de betrouwbaarheid van de meting zienderogen af als onderzoekers de metingen de dagen erna herhalen of als verschillende testers een beweging analyseren ^[1,5]. De metingen zijn dan niet meer goed met elkaar te vergelijken. De oorzaak van dit probleem kan bij sommige meetsystemen liggen in de plaatsing van de bewegingssensoren. De plaatsing is essentieel omdat de bewegingssensor uitsluitend meet waar hij geplaatst is. Als hij eenmaal is aangebracht zijn herhaalde metingen erg betrouwbaar, maar als een onderzoeker op verschillende dagen de bewegingssensoren opnieuw aanbrengt en de metingen met elkaar wil vergelijken, wat in de praktijk vaak voorkomt, neemt de betrouwbaarheid zienderogen af. De medewerkers van Xsens beweren dat deze foutmarge met nieuwe analysemethodes verminderd is en de plaatsing minder belangrijk is. Dit is echter nog niet bevestigd met wetenschappelijk onderzoek.

Praktijk

Voor het in kaart brengen van herhaalde “eenvoudige” cyclische bewegingen zoals de armzwaai tijdens (hard)lopen is een bewegingssensor goed te gebruiken als alternatief voor een meting met een camera ^[4]. Bij bewegingen met een grote versnelling of kleine veranderingen in positie van verschillende lichaamsdelen, zoals tijdens hoogspringen of de start van een sprint, lijkt het gebruik van bewegingssensor niet optimaal ^[5,6]. Zeker bij het analyseren van kleine verschillen in positie, wat van belang is bij techniektraining, zijn veel bewegingssensoren nodig. Deze sensoren zitten verspreid over het hele lichaam, iets wat niet wenselijk is aangezien een sporter in een zo natuurlijk mogelijke setting wil kunnen bewegen. En ook dan blijft het lastig om herhaalde metingen op verschillende dagen betrouwbaar uit te voeren ^[5]. Als bewegingssensoren niet hinderlijk aanwezig zijn, is het wenselijk om een combinatie te maken van videoanalyses en metingen met bewegingssensoren om een zo compleet mogelijk beeld van een beweging in kaart te brengen.

Onderzoekers van de VU Amsterdam, RuG en Universiteit Maastricht bevestigen bovenstaande bevindingen naar aanleiding van hun praktijkervaring.

Conclusie

Bij “simpele” bewegingen zijn bewegingssensoren prima in te zetten in de sportpraktijk om bewegingen te analyseren, zolang een atleet geen hinder ondervindt van de apparatuur. Bij complexe bewegingen waarbij kleine verschillen in positie voor een groot deel de techniek bepalen, zijn bewegingssensoren minder geschikt. Door de concurrentiestrijd tussen bedrijven verloopt de ontwikkeling van versnellingsmeters snel wat de sportpraktijk ten goede kan komen. Het is dan ook verstandig om deze ontwikkeling de komende jaren te blijven volgen. Uiteindelijk is het aan de coach en atleet om te bepalen wat zij nog aan foutmarges en aanpassingen van de natuurlijke bewegingsvrijheid accepteren.

Tot slot

Veel fabrikanten houden hun analyseprogramma’s geheim waardoor een bewegingssensoren een soort “black box” is. Dit maakt het lastig in te schatten hoe betrouwbaar het apparaat werkelijk meet. Daarom gebruiken onderzoekers vaak de ruwe data zodat er in ieder geval zichtbaar is wat het apparaat werkelijk meet.