導(dǎo)言
國(guó)家游泳科學(xué)中心是印第安納大學(xué)人類表現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的一部分，成立于1995年。該中心得名于十大教練詹姆斯“醫(yī)生”，被譽(yù)為23屆十大游泳團(tuán)體錦標(biāo)賽和4屆全國(guó)游泳錦標(biāo)賽，在游泳表演科學(xué)的學(xué)術(shù)研究方面領(lǐng)先全國(guó)。根據(jù)該中心的網(wǎng)站，該設(shè)施探索利用視頻和電子技術(shù)來評(píng)估競(jìng)技游泳運(yùn)動(dòng)員的表現(xiàn)，為訓(xùn)練提供獨(dú)立視角的來源，并充當(dāng)運(yùn)動(dòng)員生理、心理和生物力學(xué)狀況的測(cè)試機(jī)構(gòu)。
挑戰(zhàn)
在一項(xiàng)由幾秒決定冠軍的運(yùn)動(dòng)中，復(fù)雜的訓(xùn)練計(jì)劃，比如在議會(huì)中心制定的訓(xùn)練計(jì)劃，決定了今天游泳比賽的結(jié)果。教練員和教練員尋求可靠的方法對(duì)水上運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行各種因素的訓(xùn)練，其中許多因素在水下受阻或無法通過視覺實(shí)現(xiàn)。對(duì)于那些研究和定義訓(xùn)練方案的人來說，評(píng)估和擁有速度、力量、沖程長(zhǎng)度、沖程頻率和阻力的客觀測(cè)量是至關(guān)重要的。除了每個(gè)游泳運(yùn)動(dòng)員的獨(dú)特性外，還必須考慮到游泳池本身的動(dòng)態(tài)性。
解
為了支持咨詢中心的前沿研究，該中心根據(jù)公司在設(shè)計(jì)和制造生物、生理學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和人體性能實(shí)驗(yàn)室的定制傳感器、測(cè)量和控制儀器方面的專長(zhǎng)，聘請(qǐng)了赫克托工程公司。赫克托工程公司創(chuàng)建了基于測(cè)量計(jì)算的洪流E-RACK?DASYLab一種基于圖標(biāo)的數(shù)據(jù)采集、圖形、控制和分析軟件程序，用于創(chuàng)建無需編程的復(fù)雜應(yīng)用程序。該急流電子RACK是能夠測(cè)量，繪圖，并顯示實(shí)時(shí)游泳數(shù)據(jù)，如距離，時(shí)間，速度，力量，和最大推力.為了獲取數(shù)據(jù)，該設(shè)備使用了“測(cè)量計(jì)算”的緊湊性和堅(jiān)固性USB-1408FS、基于PC機(jī)的模擬與數(shù)字I/O數(shù)據(jù)采集模塊.這個(gè)USB-1408FS是包在不銹鋼防水外殼，保護(hù)它和其他電子產(chǎn)品免受嚴(yán)酷的化學(xué)品池環(huán)境。USB-1408FS接收來自測(cè)速儀、光學(xué)計(jì)數(shù)器測(cè)量距離和控制開關(guān)的輸入。該裝置將電壓輸出到電源接口板，控制電源到電機(jī)、電子離合器、用于視頻同步的電子閃光燈、信號(hào)燈和喇叭。
在游泳運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練過程中，Torrent E-Rack在速度和功率測(cè)試期間提供了對(duì)力量的自動(dòng)控制，并將數(shù)據(jù)記錄在屏幕上和Excel文件中。該裝置還可以在重復(fù)訓(xùn)練試驗(yàn)中為游泳者設(shè)置和維持適當(dāng)?shù)淖枇蜉o助訓(xùn)練力。
急流E-Rack
Torrent E-Rack由一個(gè)帶有防水配件的不銹鋼外殼組成，其中包含一個(gè)與游泳者相連的卷軸。該裝置由力產(chǎn)生系統(tǒng)、電機(jī)和電子電源接口操作。連接到數(shù)據(jù)采集和信號(hào)調(diào)理硬件的速度傳感器為DASYLab，將數(shù)據(jù)顯示或記錄到價(jià)差表中，以便進(jìn)一步分析和保存記錄。
課程包括六種測(cè)試和培訓(xùn)模式。在“速度和功率”程序中，該儀器允許用戶測(cè)量和記錄時(shí)間、距離、峰值速度、峰值功率和失速力(最大動(dòng)態(tài)推力可達(dá)43磅)。這些數(shù)值用于評(píng)估游泳運(yùn)動(dòng)員的速度和力量，確定適當(dāng)?shù)淖枇τ?xùn)練力量，并在整個(gè)訓(xùn)練計(jì)劃中定期評(píng)估游泳者的進(jìn)步。在抗蝕訓(xùn)練方案中，設(shè)定所需的抗蝕訓(xùn)練力、重復(fù)次數(shù)和重復(fù)間隔。游泳者游到游泳池的另一端，當(dāng)游泳者停下來并將游泳者帶回到起點(diǎn)位置時(shí)，E-Rack會(huì)感覺到。在預(yù)定的間隔之后，游泳運(yùn)動(dòng)員被示意開始下一次試驗(yàn)。在預(yù)定的重復(fù)次數(shù)完成后，儀器就停止了。收集到的所有數(shù)據(jù)都可以儲(chǔ)存起來，以備以后分析。該輔助訓(xùn)練程序允許用戶為單個(gè)游泳者設(shè)置訓(xùn)練協(xié)議所需的助力、訓(xùn)練間隔和重復(fù)次數(shù)。游泳者以首選的無阻速度游出去，在轉(zhuǎn)彎時(shí)，自動(dòng)施加設(shè)定的助力，并協(xié)助游泳者以較高的速度游回原來的位置。給出可聽到的信號(hào)來指導(dǎo)游泳運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練順序。
另一個(gè)程序?qū)⒌挚褂?xùn)練和助攻訓(xùn)練結(jié)合在一起。拖曳程序允許游泳者以更高的速度被拖曳，以便在推下時(shí)學(xué)習(xí)流線型姿勢(shì)。
一個(gè)計(jì)時(shí)的10米短跑計(jì)劃測(cè)量游泳運(yùn)動(dòng)員的平均速度超過重復(fù)的10米短跑與選定的阻力。該程序?qū)崟r(shí)顯示距離、時(shí)間、速度、功率、力、峰值速度和峰值功率。使用DASYLab接口和模塊，可以從實(shí)時(shí)屏幕記錄中很容易地確定筆畫數(shù)、每米筆畫數(shù)、每沖程米數(shù)和功率(以瓦特為單位)。當(dāng)以筆畫出力量，以最高速度繪制峰值功率時(shí)，可以將游泳運(yùn)動(dòng)員的表現(xiàn)與最快的運(yùn)動(dòng)員的表現(xiàn)進(jìn)行比較，并確定提高力量或速度的最合適的訓(xùn)練方案。所有模式都記錄訓(xùn)練距離的瞬時(shí)和平均速度，以便在需要的情況下可以逐筆分析。
使用DASYLab，赫克托博士能夠輕松地為這六個(gè)程序中的每一個(gè)定義自定義顯示。圖表記錄器顯示距離、速度和功率。一個(gè)垂直儀表集記錄和顯示訓(xùn)練時(shí)間，重復(fù)次數(shù)，抵抗和協(xié)助力量在牛頓和磅的每一次重復(fù)。這些儀表值一直保持到下一次重復(fù)。另一個(gè)儀表組捕獲并保存平均速度和平均功率的值。最后15次重復(fù)每次最多30次。使用dasyLab的拖放圖標(biāo)來構(gòu)建界面，赫克托博士加入了下拉滾動(dòng)條，允許在屏幕上測(cè)量圖表記錄器上顯示的任何值。對(duì)于任何操作模式，在任何點(diǎn)上的值都是可用的，包括：每一行程的最大值和最小值、任意點(diǎn)的加速度、任意間隔上的平均值、行程率和行程長(zhǎng)度。對(duì)于其中的每一個(gè)，DASYLab為更好地分析圖表記錄數(shù)據(jù)提供了縮放功能。
結(jié)果
用Torrent E-Rack解決方案DASYLab，研究型學(xué)生現(xiàn)在可以投入更多的時(shí)間進(jìn)行他們的研究試驗(yàn)。隨著使用圖形界面進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整的能力，研究人員不再需要對(duì)復(fù)雜的軟件更新進(jìn)行編程。HectorEngineering節(jié)省了開發(fā)時(shí)間，使用DASYLab直觀的圖形編程和模塊庫(kù)創(chuàng)建了E-Rack界面。他們能夠集中精力提供他們的領(lǐng)域?qū)ｉT知識(shí)，而不投資于學(xué)習(xí)復(fù)雜的編程語言。此外，赫克托工程公司通過使用DASYLab模塊在軟件中執(zhí)行計(jì)算，而不是用更昂貴的硬件設(shè)備來獲取測(cè)量值，從而節(jié)省了成本。