Flexiblere und anpassbare Sensoren für Badmintonspieler

Während der diesjährigen olympischen Spiele erleben wir häufig, wie Technologie die Athleten bei ihren Leistungen unterstützen kann. Noch nicht bei diesen Spielen im Einsatz, aber bereits im fortgeschrittenen Forschungsstadium sind kostengünstige, flexible und anpassbare Sensoren für Badmintonspieler, die die Überwachung ohne die derzeitigen Einschränkungen ermöglichen.

Das Forscherteam verwendet triboelektrische Sensoren, die mechanische Energie in elektrische Form umwandeln können, um ein intelligentes Überwachungssystem zu entwickeln. Das System ist leicht an tragbare Geräte anpassbar und minimiert die Beeinträchtigung der Bewegungen der Athleten. Die Sensoren wurden in Form eines Bogens entworfen und in 3D gedruckt, umhüllt von einem thermoplastischen Elastomer. Laut den Forschern ist das Design angenehm zu tragen und kann für jeden Sportler individuell angepasst werden.

Diese Lösung scheint eine mögliche Alternative zu den derzeitigen Überwachungssystemen für Athleten zu sein, die weniger flexible Sensoren verwenden, um Videos zu erstellen. Die traditionelle Analyse dieser Videos und die aktuellen tragbaren Sensortechnologien bieten oft keinen umfassenden Überblick über die Leistung der Sportler, argumentieren die Forscher.

Im speziellen Fall von Badminton führen die Athleten viele schnelle und präzise technische Bewegungen aus. Die Überwachung von Haltung, Beinarbeit, Armbewegungen und Muskelkraft ist durch die Videoaufnahmewinkel und den geringen Komfort der starren, tragbaren Sensoren eingeschränkt.

„Wir haben unsere Erfahrungen in flexibler Sensortechnologie und intelligenten Wahrnehmungssystemen mit der Überwachung von Badmintonbewegungen kombiniert, um eine quantitative Analyse der Techniken zu präsentieren und den Spielern professionellere Anleitungen zu bieten“, erklärt Yun Yang, Autor der Forschung.

Die neuen Sensoren sind triboelektrisch und daher selbstversorgend, was die Notwendigkeit einer externen Stromversorgung überflüssig macht. Zudem sind sie flexibler und besser geeignet für sportliche Situationen mit vielen aktiven Körperteilen und Beugungspunkten.

Das intelligente System für Badminton besteht aus drei 3D-gedruckten Sensoren, einer Mehrkanal-Erfassungskarte und neuronalen Netzwerkalgorithmen. Es ist dazu in der Lage, die Sportler online zu überwachen und ihnen in Echtzeit Feedback zu geben. Es erkennt sieben typische Bewegungen im Badminton, darunter Vorhand- und Rückhandaufschläge sowie Vorhand- und Rückhandhaken, mit einer Erkennungsgenauigkeit von 97,2 %.

„Unsere Forschung präsentiert neue Ideen zur Lösung der Probleme mit großen Krümmungen oder Torsionen in den Gelenken, die mit den derzeitigen 3D-gedruckten triboelektrischen Sensoren verbunden sind. Sie bietet eine neue Lösung für die intelligente Überwachung und Analyse von Badmintonbewegungen und kann auf andere Sportarten erweitert werden. Sie hat großes Potenzial für Sportanwendungen im Zeitalter von Big Data“, betont Yang.

Entwicklung von Sportsensoren

Sensortechnologien, maschinelles Lernen und künstliche Intelligenz (KI), Materialwissenschaften, Augmented Reality, 3D-Druck und biomechanische Analysen leisten einen bedeutenden Beitrag zum Sportbereich. Über einen Zeitraum von drei Jahren (2020 bis 2023) wurden laut GlobalData’s Bericht „Innovation in sports: Athletic monitoring sensors“ mehr als 76.000 Patente in der Sportindustrie registriert und erteilt.

Nachfolgend ist eine Grafik der wichtigsten Unternehmen, die im Bereich der Sportüberwachungssensoren die meisten Innovationen vornehmen:

Die „Anwendungsvielfalt“ misst die Anzahl der für jedes Patent identifizierten Anwendungen und klassifiziert Unternehmen als „Nischen“- oder „diversifizierte“ Innovatoren.

„Geografische Reichweite“ bezieht sich auf die Anzahl der Länder, in denen jedes Patent registriert ist, und spiegelt die Breite der geplanten geografischen Anwendung wider, von „global“ bis „lokal“.