ES2939020A1 - Device for the analysis of paddle tennis, operation procedure of said device and operation procedure of a smartphone in communication with said device (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Dispositivo para el análisis del golpeo en pádel, procedimiento de operación de dicho dispositivo y procedimiento de operación de un teléfono inteligente en comunicación con dicho dispositivoDevice for the analysis of paddle tennis, operation procedure of said device and operation procedure of a smartphone in communication with said device
OBJETO DE LA INVENCIÓNOBJECT OF THE INVENTION
La presente invención pertenece al campo de los deportes de raqueta, y más particularmente al pádel.The present invention belongs to the field of racket sports, and more particularly to paddle tennis.
Un primer objeto de la presente invención es un dispositivo en forma de banda ajustable al mango de una pala de pádel para analizar las características de cada golpeo.A first object of the present invention is a device in the form of a band adjustable to the handle of a paddle tennis racket to analyze the characteristics of each hit.
Un segundo objeto de la presente invención es un procedimiento para operar dicho dispositivo, en particular para inicializar un sistema formado por el dispositivo y un teléfono inteligente tras la fijación del dispositivo al mango de la pala de pádel.A second object of the present invention is a procedure for operating said device, in particular for initializing a system made up of the device and a smartphone after fixing the device to the handle of the paddle tennis racket.
Un tercer objeto de la presente invención es un procedimiento para operar un teléfono inteligente en comunicación con dicho dispositivo, en particular para inicializar el sistema mencionado.A third object of the present invention is a procedure to operate a smartphone in communication with said device, in particular to initialize the mentioned system.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓNBACKGROUND OF THE INVENTION
En el contexto de los deportes de raqueta, como por ejemplo el pádel o el tenis, actualmente son conocidos diversos dispositivos diseñados para analizar los golpeos. Estos dispositivos disponen de una serie de sensores inerciales que monitorizan los movimientos de la raqueta o pala. Posteriormente, bien mediante esos mismos dispositivos o bien a través de un software de análisis externo, se realiza un análisis de los datos obtenidos para determinar determinados parámetros acerca del golpeo.In the context of racket sports, such as paddle tennis or tennis, various devices designed to analyze hits are currently known. These devices have a series of inertial sensors that monitor the movements of the racket or racket. Subsequently, either through these same devices or through external analysis software, an analysis of the data obtained is carried out to determine certain parameters about the beating.
Estos dispositivos pueden estar embebidos de manera fija en el interior de una pala o raqueta. De ese modo, la orientación relativa entre los sensores del dispositivo y la propia pala o raqueta es conocida, lo que permite realizar el análisis del golpeo mencionado anteriormente. Por ejemplo, los documentos US20130053190 y US20130095962 describen dispositivos de este tipo. These devices may be fixedly embedded within a racquet or racket. In this way, the relative orientation between the sensors of the device and the actual racquet or racket is known, which makes it possible to carry out the analysis of the hit mentioned above. For example, the documents US20130053190 and US20130095962 describe devices of this type.
Alternativamente, estos dispositivos pueden fijarse a una pala o raqueta convencional en un momento posterior a su adquisición. El documento ES1204186U, que constituye un ejemplo de este tipo de dispositivos, describe un módulo acoplable al extremo inferior del mango de una pala de pádel. Este módulo comprende acelerómetros, giroscopios y magnetómetros, así como un procesador, una batería y un módulo de comunicación inalámbrico. Una ranura permite pasar el cordón de la pala, que no puede eliminarse para cumplir con la normativa vigente de la Federación Española de Pádel. Este módulo se fija a la base del mango de la pala mediante rosca, lo que implica necesariamente modificar la pala. Por otro lado, puesto que la posición del módulo es conocida, la orientación relativa entre los sensores y la pala es también conocida y siempre la misma.Alternatively, these devices can be attached to a conventional racket or racket at a time after purchase. Document ES1204186U, which constitutes an example of this type of device, describes a module that can be attached to the lower end of the handle of a paddle tennis racket. This module comprises accelerometers, gyroscopes, and magnetometers, as well as a processor, battery, and wireless communication module. A slot allows the racket cord to pass through, which cannot be removed to comply with the current regulations of the Spanish Padel Federation. This module is fixed to the base of the blade handle by threading, which necessarily implies modifying the blade. On the other hand, since the position of the module is known, the relative orientation between the sensors and the blade is also known and always the same.
Sin embargo, actualmente no existe ningún dispositivo con las características mencionadas que pueda ajustarse directamente a la pala sin necesidad de utilizar medios de fijación adicionales, tales como adhesivos y similares y que, además, no requiera fijarse con una orientación predeterminada de antemano.However, currently there is no device with the aforementioned characteristics that can be directly attached to the blade without the need to use additional fixing means, such as adhesives and the like, and which, moreover, does not require fixing with a predetermined orientation beforehand.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓNDESCRIPTION OF THE INVENTION
La presente invención describe un dispositivo para el análisis del golpeo en pádel que presenta la particularidad de que se ajusta a la pala sin ayuda de medios de fijación, siendo indiferente la orientación del dispositivo con relación a la pala. Concretamente, el dispositivo tiene forma de banda que se acopla al mango de cualquier pala, convirtiendo así cualquier pala convencional en una pala o raqueta inteligente. El dispositivo se complementa además con una aplicación para un teléfono móvil que permite la comunicación con el dispositivo, la realización de un análisis del golpeo que incluye una clasificación según el tipo de golpeo, así como diversas otras funciones adicionales.The present invention describes a device for analyzing padel hits that has the particularity that it adjusts to the blade without the aid of fixing means, the orientation of the device in relation to the blade being indifferent. Specifically, the device is in the form of a band that is attached to the handle of any racket, thus turning any conventional racket into a smart racket or racket. The device is also complemented by an application for a mobile phone that allows communication with the device, performing a hit analysis that includes a classification according to the type of hit, as well as various other additional functions.
El presente documento describe también el dispositivo mencionado, el procedimiento de operación del dispositivo mencionado, y el procedimiento de operación del teléfono móvil en comunicación con el dispositivo mencionado.The present document also describes the mentioned device, the operation procedure of the mentioned device, and the operation procedure of the mobile phone in communication with the mentioned device.
En este documento se hará referencia específica a la pala utilizada en pádel. Sin embargo, entiende que el dispositivo es aplicable también a otros tipos de palas y raquetas utilizadas en otros deportes tales como tenis, frontón, bádminton, tenis de mesa, o cualquier otro similar. In this document, specific reference will be made to the blade used in paddle tennis. However, it understands that the device is also applicable to other types of rackets and rackets used in other sports such as tennis, fronton, badminton, table tennis, or any other similar.
Dispositivo de análisis de golpeostrike analysis device
Un primer aspecto de la presente invención está dirigido a un dispositivo para el análisis del golpeo en pádel. Este dispositivo comprende principalmente cuatro elementos: una unidad de medición inercial, un medio de comunicación, un medio de procesamiento, y una batería.A first aspect of the present invention is aimed at a device for the analysis of paddle tennis. This device mainly comprises four elements: an inertial measurement unit, a communication medium, a processing medium, and a battery.
Nótese que, aunque en este documento estos elementos se describen de manera separada uno de otro, es posible que dos o más de ellos estén integrados en una única unidad sin que ello signifique apartarse de alcance de la presente invención. Por ejemplo, una única entidad puede incluir la combinación de medio de procesamiento y medio de comunicación, como es común en muchos microcontroladores. Además, el dispositivo puede incluir una serie de elementos auxiliares convencionales que no se describen con detalle en este documento, como por ejemplo reguladores de tensión, interruptores, conectores de diferentes tipos, etc.Note that, although in this document these elements are described separately from one another, it is possible that two or more of them are integrated into a single unit without this implying that they depart from the scope of the present invention. For example, a single entity may include the combination of processing medium and communication medium, as is common in many microcontrollers. In addition, the device can include a series of conventional auxiliary elements that are not described in detail in this document, such as voltage regulators, switches, connectors of different types, etc.
A continuación, se describe cada uno de los elementos que conforman el dispositivo de la invención con mayor detalle.Each of the elements that make up the device of the invention is described in greater detail below.
a) Unidad de medición inerciala) Inertial measurement unit
La unidad de medición inercial está configurada para medir los giros y aceleraciones que se producen durante un golpeo. En principio, puede incluir cualquier combinación de sensores capaz de obtener dichas variables, aunque preferiblemente comprende tres sensores orientados perpendicularmente entre sí de acuerdo con un sistema cartesiano de coordenadas, donde cada sensor comprende una pareja formada por acelerómetro y giróscopo.The inertial measurement unit is configured to measure the rotations and accelerations that occur during a shot. In principle, it can include any combination of sensors capable of obtaining said variables, although it preferably comprises three sensors oriented perpendicular to each other according to a Cartesian coordinate system, where each sensor comprises a pair formed by an accelerometer and a gyroscope.
Nótese que la unidad de medición inercial mide giros y aceleraciones de acuerdo con un sistema de coordenadas de la propia unidad de medición inercial. Como se describirá con detalle más adelante, puesto que el dispositivo de la invención puede fijarse a la pala según diferentes posiciones y orientaciones, dicho sistema de coordenadas "interno” de la unidad de medición inercial normalmente no coincide con las direcciones principales que definen la pala a la que está fijado (en concreto, la dirección longitudinal del mango, la dirección perpendicular a las caras de la pala, y una dirección perpendicular a las direcciones anteriores que estará contenida en una cara de la pala). Note that the inertial measurement unit measures turns and accelerations according to a coordinate system of the inertial measurement unit itself. As will be described in detail later, since the device of the invention can be fixed to the blade according to different positions and orientations, said "internal" coordinate system of the inertial measurement unit normally does not coincide with the main directions that define the blade. to which it is attached (namely, the longitudinal direction of the handle, the direction perpendicular to the faces of the blade, and a direction perpendicular to the previous directions that will be contained in one face of the blade).
b) Medio de comunicaciónb) Media
Se trata de un medio de comunicación configurado para transmitir los valores medidos por la unidad de medición inercial a un teléfono inteligente. Puede tratarse de cualquier medio de comunicación adecuado, normalmente de tipo inalámbrico, aunque en una realización particularmente preferida de la invención se utiliza un módulo Bluetooth Low Energy.It is a means of communication configured to transmit the values measured by the inertial measurement unit to a smartphone. It can be any suitable means of communication, normally of the wireless type, although in a particularly preferred embodiment of the invention a Bluetooth Low Energy module is used.
Por otra parte, en este documento se hace referencia a un teléfono inteligente que se comunica con el dispositivo a través del medio de comunicación para recibir los datos obtenidos. Sin embargo, el término “teléfono inteligente” pretende abarcar también otras opciones de dispositivos inteligentes del mismo tipo, como pueden ser tabletas, relojes inteligentes, pulseras inteligentes, ordenadores, y en general cualquier dispositivo adecuado dotado de capacidades de procesamiento y comunicación.On the other hand, in this document reference is made to a smartphone that communicates with the device through the communication medium to receive the obtained data. However, the term "smartphone" is intended to also cover other options for smart devices of the same type, such as tablets, smart watches, smart bracelets, computers, and in general any suitable device with processing and communication capabilities.
c) Medio de procesamientoc) Processing medium
El medio de procesamiento está conectado a la unidad de medición inercial y al medio de comunicación para controlar el funcionamiento del dispositivo en su conjunto. En particular, el medio de procesamiento está configurado para: recibir de la unidad de medición inercial unos valores de aceleración detectados por la unidad de medición inercial; y ordenar al medio de comunicación el envío al teléfono inteligente de los valores de aceleración detectados.The processing means is connected to the inertial measurement unit and to the communication means for controlling the operation of the device as a whole. In particular, the processing means is configured to: receive from the inertial measurement unit acceleration values detected by the inertial measurement unit; and ordering the means of communication to send the detected acceleration values to the smartphone.
En principio, el medio de procesamiento puede ser de cualquier tipo siempre que tenga las capacidades de procesamiento necesarias para llevar a cabo las tareas que se describen en este documento. Por ejemplo, el medio de procesamiento puede ser uno de entre un microprocesador, un microcontrolador, un DSP, una FPGA, y un ASIC.In principle, the processing medium can be of any type as long as it has the necessary processing capabilities to carry out the tasks described in this document. For example, the processing medium may be one of a microprocessor, a microcontroller, a DSP, an FPGA, and an ASIC.
d) Bateríad) Battery
Se trata de una batería conectada al medio de procesamiento para alimentar el funcionamiento de dicho medio de procesamiento, la unidad de medición inercial y el medio de comunicación. Por ejemplo, puede utilizarse una batería recargable, como es habitual en este tipo de dispositivos.It is a battery connected to the processing means to power the operation of said processing means, the inertial measurement unit and the communication means. For example, a rechargeable battery can be used, such as It is common in this type of device.
Las características del dispositivo para el análisis del golpeo descritas hasta ahora son generalmente conocidas en la técnica, y por tanto constituyen el preámbulo de la reivindicación principal. Sin embargo, el dispositivo de la presente invención se diferencia claramente de todos los dispositivos conocidos en la actualidad por que tiene forma de banda configurada para acoplarse manualmente a un mango de una pala. En este contexto, esto significa que la banda puede fijarse al mango de una pala de manera manual, es decir, sin ayuda de herramientas, y también sin requerir elementos adicionales tales como adhesivos, medios de fijación como clavos, tornillos o similares, etc. Este modo de fijación también implica que la posición relativa entre dispositivo y pala no está predeterminada, sino que es diferente cada vez que el dispositivo se vuelve a fijar a una pala.The characteristics of the device for the analysis of the impact described so far are generally known in the art, and therefore constitute the preamble of the main claim. However, the device of the present invention clearly differs from all currently known devices in that it is in the form of a band configured to be manually attached to a shovel handle. In this context, this means that the band can be fixed to the handle of a shovel manually, that is, without the aid of tools, and also without requiring additional elements such as adhesives, fixing means such as nails, screws or the like, etc. This fixing mode also implies that the relative position between the device and the blade is not predetermined, but is different each time the device is re-attached to a blade.
Como se ha mencionado con anterioridad, esta configuración es muy ventajosa porque permite convertir de una manera rápida y sencilla cualquier pala convencional en una pala inteligente capaz de detectar los giros y aceleraciones para un posterior análisis del golpeo. Como contrapartida a esta facilidad de uso, se hace necesario un proceso de calibración para correlacionar los ejes del dispositivo con los ejes de la pala. Este proceso de calibración se describe con detalle más adelante en este documento.As previously mentioned, this configuration is very advantageous because it allows you to quickly and easily convert any conventional racket into an intelligent racket capable of detecting turns and accelerations for subsequent analysis of the hit. As a counterpart to this ease of use, a calibration process is necessary to correlate the axes of the device with the axes of the blade. This calibration process is described in detail later in this document.
En principio, la banda podría tener cualquier configuración que permita su acoplamiento manual al mango de una pala. Por ejemplo, la banda podría ser abierta y disponer de unos medios de fijación en los extremos, como por ejemplo zonas con velcro o similar. En este caso, el dispositivo se acoplaría al mango la unión de los extremos de la banda después de haberlo rodeado. Sin embargo, en una realización particularmente preferida de la invención, el dispositivo tiene forma de banda elástica cerrada.In principle, the band could have any configuration that allows it to be manually attached to the handle of a shovel. For example, the band could be open and have fixing means at the ends, such as areas with Velcro or the like. In this case, the device would be attached to the handle at the junction of the ends of the band after having encircled it. However, in a particularly preferred embodiment of the invention, the device is in the form of a closed elastic band.
Esta configuración presenta la ventaja de que la fijación al mango de la pala es extremadamente sencilla, ya que bastaría con estirar la banda para ampliar su diámetro e introducirla por el extremo del mango hasta el lugar deseado. Al soltar, la propia elasticidad del dispositivo en forma de banda lo fija firmemente al mango. Además, este mecanismo permite fijar el dispositivo a cualquier pala independientemente del modelo de pala o de la talla del mango.This configuration has the advantage that fixing it to the handle of the shovel is extremely simple, since it would suffice to stretch the band to increase its diameter and insert it through the end of the handle to the desired location. When released, the very elasticity of the band-shaped device fixes it firmly to the handle. In addition, this mechanism allows the device to be attached to any racket regardless of the racket model or the size of the handle.
En lo que respecta a dimensiones, el dispositivo en forma de banda elástica cerrada tendrá un perímetro algo más pequeño que el perímetro aproximado del mango al que se va a fijar. In terms of dimensions, the closed elastic band device will have a somewhat smaller perimeter than the approximate perimeter of the handle to which it is to be attached.
Por ejemplo, en el caso del mango de una pala de pádel, el diámetro máximo aproximado es de unos 50 mm. Por lo tanto, el perímetro en reposo del dispositivo en forma de banda elástica de la presente invención preferentemente es de entre 100 mm y 140 mm, más preferentemente de entre 110 mm y 130 mm. Más preferiblemente, el perímetro es de 120 mm.For example, in the case of the handle of a paddle tennis racket, the approximate maximum diameter is about 50 mm. Therefore, the resting perimeter of the elastic band-shaped device of the present invention is preferably between 100mm and 140mm, more preferably between 110mm and 130mm. More preferably, the perimeter is 120mm.
Estas configuraciones permiten fijar el dispositivo al mango de la pala de una manera sencilla simplemente aplicando una fuerza manual para estirarlas, sin necesidad de herramientas o similares.These configurations allow the device to be fixed to the handle of the racket in a simple manner simply by applying manual force to stretch them, without the need for tools or the like.
De acuerdo con otra realización particularmente preferida de la invención, el dispositivo comprende una carcasa y una correa elástica conectada a la carcasa. La carcasa aloja la unidad de medición inercial, el medio de comunicación, el medio de procesamiento y la batería, mientras que la elasticidad de la correa permite su fijación al mango de la pala.According to another particularly preferred embodiment of the invention, the device comprises a casing and an elastic strap connected to the casing. The casing houses the inertial measurement unit, the communication medium, the processing medium and the battery, while the elasticity of the strap allows it to be attached to the handle of the racket.
Esta configuración es ventajosa porque permite disponer juntos en una misma carcasa todos los elementos eléctricos/electrónicos necesarios para el funcionamiento de la carcasa, como son la unidad de medición inercial, el medio de comunicación, el medio de procesamiento y la batería.This configuration is advantageous because it allows all the electrical/electronic elements necessary for the operation of the casing to be arranged together in a single casing, such as the inertial measurement unit, the communication means, the processing means and the battery.
Otra realización preferida más de la presente invención está dirigida a un sistema para el análisis del golpeo en pádel que comprende un teléfono inteligente y un dispositivo según la descripción anterior que están en comunicación entre sí. Estos dos elementos funcionan de manera conjunta para llevar a cabo las funciones descritas en este documento.Yet another preferred embodiment of the present invention is directed to a system for the analysis of paddle tennis that comprises a smartphone and a device according to the previous description that are in communication with each other. These two elements work together to carry out the functions described in this document.
El procedimiento de operación del sistema en su conjunto es llevado a cabo de manera combinada por el dispositivo de la invención en comunicación continua con el teléfono inteligente, interaccionando e intercambiando información entre ambos elementos. A continuación, se describe el procedimiento de operación desde el punto de vista de los pasos que lleva a cabo el dispositivo, y más adelante se describe este procedimiento desde el punto de vista de los pasos que lleva a cabo el teléfono inteligente.The operating procedure of the system as a whole is carried out in a combined manner by the device of the invention in continuous communication with the smartphone, interacting and exchanging information between both elements. In the following, the operation procedure is described from the point of view of the steps carried out by the device, and later this procedure is described from the point of view of the steps carried out by the smartphone.
Procedimiento de operación del dispositivo de análisis de golpeoStrike Analysis Device Operation Procedure
Un segundo aspecto de la presente invención está dirigido al procedimiento de operación del dispositivo descrito. Este procedimiento de operación presenta la particularidad de incluir un proceso de calibración para obtener los ángulos de Euler que definen la orientación de la pala con relación al sistema cartesiano de coordenadas del dispositivo cuando el dispositivo está fijado al mango de la pala.A second aspect of the present invention is directed to the operating procedure of the described device. This operation procedure presents the particularity of including a calibration process to obtain the Euler angles that define the orientation of the blade in relation to the Cartesian coordinate system of the device when the device is fixed to the handle of the blade.
En efecto, como se ha mencionado anteriormente, el sistema de coordenadas "interno” de la unidad de medición inercial puede tener cualquier orientación con relación a las direcciones principales de la pala. Estas direcciones principales de la pala son la dirección longitudinal del mango, la dirección perpendicular a las caras de la pala, y una dirección perpendicular a las direcciones anteriores que estará contenida en una cara de la pala. Por ese motivo, para poder realizar un análisis significativo de las aceleraciones obtenidas será necesario transformar las aceleraciones medidas por la unidad de medición inercial en aceleraciones de acuerdo con un sistema de coordenadas relativo a la pala. Para ello, se utilizan los denominados ángulos de Euler.Indeed, as mentioned above, the "internal" coordinate system of the inertial measurement unit can have any orientation in relation to the main directions of the blade. These main directions of the blade are the longitudinal direction of the handle, the direction perpendicular to the faces of the blade, and a direction perpendicular to the previous directions that will be contained in one face of the blade.For this reason, in order to carry out a significant analysis of the accelerations obtained, it will be necessary to transform the accelerations measured by the unit of inertial measurement in accelerations according to a coordinate system relative to the blade.For this, so-called Euler angles are used.
Los ángulos de Euler constituyen un conjunto de tres coordenadas angulares (conocidas como escora (0), inclinación (0) y deriva (9)) que sirven para especificar la orientación de un sistema de referencia de ejes ortogonales (el eje "interno” de la unidad de medición inercial) con relación a otro sistema de referencia de ejes ortogonales (el eje referido a la pala). Este sistema de ángulos fue introducido por Euler en el contexto de la mecánica del sólido rígido para describir la orientación de un sistema de referencia solidario con un sólido rígido en movimiento. El sistema de los ángulos de Euler es, por tanto, bien conocido en la técnica.Euler angles are a set of three angular coordinates (known as heel (0), dip (0), and drift (9)) that serve to specify the orientation of an orthogonal axis reference system (the "internal" axis of unit of inertial measurement) in relation to another orthogonal axis reference system (the axis referred to the blade). This system of angles was introduced by Euler in the context of rigid body mechanics to describe the orientation of a system of reference fixed to a rigid body in motion.The Euler angle system is, therefore, well known in the art.
El procedimiento de operación de la presente invención, por tanto, incluye una serie de pasos que constituyen un proceso de calibración para obtener los ángulos de Euler que relacionan el sistema de coordenadas "interno” de la unidad de medición inercial con el sistema de coordenadas referido a la pala. Puesto que, una vez fijado el dispositivo al mango de la pala, este no se mueve, este proceso de calibración se lleva a cabo cada vez que el dispositivo se fije a una pala.The operating procedure of the present invention, therefore, includes a series of steps that constitute a calibration process to obtain the Euler angles that relate the "internal" coordinate system of the inertial measurement unit with the referred coordinate system. Since the device does not move once the device is attached to the paddle handle, this calibration process is performed each time the device is attached to a paddle.
El procedimiento de calibración llevado a cabo por el dispositivo comprende los siguientes pasos:The calibration procedure carried out by the device comprises the following steps:
- El dispositivo determina, mediante la unidad de medición inercial y en respuesta a una orden del teléfono inteligente, la dirección de la gravedad cuando la pala está dispuesta de manera que una de sus caras esté contenida en un plano horizontal. - The device determines, by means of the inertial measurement unit and in response to a command from the smartphone, the direction of gravity when the blade is arranged so that one of its faces is contained in a horizontal plane.
- El dispositivo calcula, mediante el medio de procesamiento, los ángulos de escora e inclinación asumiendo que dicha dirección de la gravedad obtenida es coincidente con la dirección perpendicular a las caras de la pala.- The device calculates, by means of the processing means, the angles of heel and inclination assuming that said direction of gravity obtained is coincident with the direction perpendicular to the faces of the blade.
- El dispositivo determina, mediante la unidad de medición inercial y en respuesta a una orden del teléfono inteligente, la dirección de la gravedad cuando la pala está dispuesta de manera que su mango está alineado con la dirección vertical.- The device determines, by means of the inertial measurement unit and in response to a command from the smartphone, the direction of gravity when the shovel is arranged so that its handle is aligned with the vertical direction.
- El dispositivo calcula, mediante el medio de procesamiento, el ángulo de deriva asumiendo que dicha dirección de la gravedad obtenida es coincidente con la dirección del eje del mango de la pala. Como es conocido, en este cálculo el medio de procesamiento utiliza también los ángulos de escora e inclinación calculados en el paso anterior.- The device calculates, by means of the processing means, the drift angle assuming that said direction of gravity obtained is coincident with the direction of the axis of the blade handle. As is known, in this calculation the processing means also uses the angles of heel and inclination calculated in the previous step.
- El dispositivo envía, mediante el medio de comunicación, los ángulos de Euler al teléfono inteligente.- The device sends, via the communication medium, the Euler angles to the smartphone.
Para mejorar la precisión del procedimiento de calibración, es posible realizar la medida de los ángulos de Euler de manera repetitiva varias veces y llevar a cabo posteriormente un promedio de los valores obtenidos. De este modo, se evitan errores debido a desplazamientos o una mala orientación de la pala durante el proceso de medida. En particular, según una realización preferida de la invención, el proceso mencionado se lleva a cabo durante 1,5 segundos a una frecuencia de 100 Hz, y posteriormente se realiza la media. Es decir, se toman 1500 medidas de la gravedad y se calculan los ángulos de Euler esas 1500 veces, todo ello en solo 1,5 segundos.In order to improve the accuracy of the calibration procedure, it is possible to carry out the measurement of the Euler angles repeatedly several times and subsequently carry out an average of the obtained values. In this way, errors due to displacements or a bad orientation of the blade during the measurement process are avoided. In particular, according to a preferred embodiment of the invention, the mentioned process is carried out for 1.5 seconds at a frequency of 100 Hz, and subsequently averaged. That is, 1,500 measurements of gravity are taken and Euler angles are calculated those 1,500 times, all in just 1.5 seconds.
Una vez el teléfono inteligente dispone de los ángulos de escora, inclinación y deriva, puede de manera automática transformar las aceleraciones que recibe del dispositivo de la invención para ponerlas de acuerdo con el sistema de coordenadas referido a la pala. A partir de ese momento, el sistema de la invención puede operar normalmente. Así, el procedimiento de operación del dispositivo preferiblemente comprende además los siguientes pasos:Once the smartphone has the heeling, inclination and drift angles, it can automatically transform the accelerations it receives from the device of the invention to put them in accordance with the coordinate system referred to the blade. From that moment on, the system of the invention can operate normally. Thus, the operating procedure of the device preferably further comprises the following steps:
- Mediante la unidad de medición inercial, el dispositivo detecta unos valores de giro y aceleración del dispositivo referidos al sistema cartesiano de coordenadas de dicho dispositivo. - By means of the inertial measurement unit, the device detects rotation and acceleration values of the device referred to the Cartesian coordinate system of said device.
- Mediante el medio de procesamiento, el dispositivo determina si dichos valores de giro y aceleración corresponden a un golpeo.- By means of the processing means, the device determines if said values of rotation and acceleration correspond to a hit.
- Mediante el medio de comunicación, el dispositivo envía al teléfono inteligente dichos valores de giro y aceleración correspondientes a un golpeo.- Through the means of communication, the device sends said rotation and acceleration values corresponding to a hit to the smartphone.
El paso de determinar si unos valores de giro y aceleración recibidos corresponden a un golpeo puede llevarse a cabo de diferentes modos. Por ejemplo, en una realización particularmente preferida de la invención, el medio de procesamiento del dispositivo comprueba si el módulo de la aceleración supera un determinado umbral superior y se mantiene por encima de un determinado umbral inferior, así como si el tiempo transcurrido entre que la aceleración supera el umbral superior y desciende por debajo del umbral inferior supera un tiempo mínimo establecido. En caso de que se cumplan esas condiciones, se considera que los datos adquiridos desde el momento entre que la aceleración supera dicho umbral superior y el momento en que desciende por debajo del umbral inferior corresponden a un golpeo. Los datos del golpeo, que son los giros y aceleraciones obtenidos durante el intervalo de tiempo que dura el golpeo, se envían entonces al teléfono móvil.The step of determining if received values of rotation and acceleration correspond to a hit can be carried out in different ways. For example, in a particularly preferred embodiment of the invention, the processing means of the device checks whether the acceleration module exceeds a determined upper threshold and remains above a determined lower threshold, as well as whether the time elapsed between the acceleration acceleration exceeds the upper threshold and falls below the lower threshold exceeds a set minimum time. In the event that these conditions are met, it is considered that the data acquired from the moment between the moment the acceleration exceeds said upper threshold and the moment it falls below the lower threshold corresponds to a hit. The data of the beating, which is the turns and accelerations obtained during the time interval that the beating lasts, is then sent to the mobile phone.
Es decir, el dispositivo detecta los valores de giro y aceleración de manera continua y, tras identificar aquellos que corresponden a un golpeo, los va enviando al teléfono móvil inteligente. Como se ha descrito con anterioridad, estos valores de giro y aceleración están referidos al sistema de coordenadas "interno” del dispositivo. Por ese motivo, utilizando los ángulos de Euler, el teléfono inteligente transformará posteriormente dichos valores de giro y aceleración en el sistema de coordenadas referido a la pala, y a continuación llevará a cabo una serie de operaciones adicionales para clasificar los golpeos que se describen con detalle más adelante.In other words, the device detects the values of rotation and acceleration continuously and, after identifying those that correspond to a hit, it sends them to the smart mobile phone. As described above, these values of rotation and acceleration are referred to the "internal" coordinate system of the device. For this reason, using the Euler angles, the smartphone will later transform these values of rotation and acceleration into the system of coordinates referred to the blade, and then it will carry out a series of additional operations to classify the hits that are described in detail later.
Procedimiento de operación del teléfono inteligenteSmartphone operation procedure
Se describe ahora el procedimiento de operación del teléfono inteligente que, como se ha mencionado, está en comunicación continua con el dispositivo. Este procedimiento incluye los pasos correspondientes al teléfono inteligente dentro del proceso de calibración mencionado.The operation procedure of the smartphone which, as mentioned, is in continuous communication with the device is now described. This procedure includes the steps corresponding to the smartphone within the aforementioned calibration process.
Así, los pasos que lleva a cabo el teléfono inteligente para obtener los ángulos de Euler que definen la orientación de la pala con relación al sistema cartesiano de coordenadas del dispositivo cuando el dispositivo está fijado al mango de la pala son los siguientes:Thus, the steps carried out by the smartphone to obtain the Euler angles that define the orientation of the blade relative to the Cartesian coordinate system of the device when the device is attached to the handle of the blade are as follows:
- El teléfono inteligente muestra una primera indicación a un usuario para que coloque la pala de manera que una de sus caras esté contenida en un plano horizontal. Cuando el usuario lee la indicación, coge la pala con el dispositivo fijado al mango de la misma y la deposita sobre el suelo apoyada sobre una de sus caras. En esta posición, la dirección de la gravedad es perpendicular a las caras de la pala. El teléfono inteligente espera entonces un intervalo de tiempo predeterminado para que el dispositivo detecte la dirección de la gravedad y calcule los ángulos de escora e inclinación asumiendo que dicha dirección de la gravedad obtenida es coincidente con la dirección perpendicular a las caras de la pala. Para ello, el medio de procesamiento del dispositivo lleva a cabo una serie de cálculos geométricos bien conocidos y que se describirán con mayor detalle más adelante en este documento.- The smartphone shows a first indication to a user to place the blade so that one of its faces is contained in a horizontal plane. When the user reads the indication, he picks up the shovel with the device fixed to its handle and deposits it on the ground resting on one of its faces. In this position, the direction of gravity is perpendicular to the blade faces. The smartphone then waits a predetermined time interval for the device to detect the direction of gravity and calculate the angles of heel and inclination assuming that said direction of gravity obtained is coincident with the direction perpendicular to the blade faces. To do this, the device's processing means carry out a series of well-known geometric calculations that will be described in greater detail later in this document.
- A continuación, el teléfono inteligente muestra una segunda indicación a un usuario para que coloque la pala de manera que su mango esté alineado con la dirección vertical. Cuando el usuario lee esta indicación, recoge la pala y la sujeta por el cordón hasta que queda colgando en vertical gracias a la acción de la gravedad. En esta posición, la dirección de la gravedad es paralela al eje del mango de la pala. El teléfono inteligente espera entonces un intervalo de tiempo predeterminado para que el dispositivo detecte la dirección de la gravedad y calcule el ángulo de deriva asumiendo que dicha dirección de la gravedad obtenida es coincidente con la dirección del eje del mango de la pala. De nuevo, para ello el dispositivo lleva a cabo una serie de cálculos geométricos conocidos que se describen más adelante en este documento, y que incluyen utilizar los ángulos de escora e inclinación calculados en el paso anterior.- Next, the smartphone displays a second prompt to a user to position the shovel so that its handle is aligned with the vertical direction. When the user reads this indication, he picks up the blade and holds it by the cord until it hangs vertically thanks to the action of gravity. In this position, the direction of gravity is parallel to the axis of the paddle handle. The smartphone then waits a predetermined time interval for the device to detect the direction of gravity and calculate the drift angle assuming that said obtained direction of gravity is coincident with the direction of the axis of the paddle handle. Again, for this the device carries out a series of known geometric calculations that are described later in this document, and that include using the angles of heel and inclination calculated in the previous step.
- Por último, el teléfono inteligente recibe del dispositivo los ángulos de Euler calculados. Los ángulos de Euler son finalmente almacenados en un medio de almacenamiento del teléfono inteligente.- Finally, the smartphone receives the calculated Euler angles from the device. The Euler angles are finally stored on a smartphone storage medium.
Como se ha descrito más arriba, el resultado de este proceso es que el teléfono móvil dispone de los ángulos de Euler que permiten transformar los valores de giro y aceleración detectados por el dispositivo de acuerdo con un sistema de coordenadas referido a la pala. As described above, the result of this process is that the mobile phone has the Euler angles that make it possible to transform the values of rotation and acceleration detected by the device according to a coordinate system referred to the blade.
A partir de este momento, el procedimiento de operación del teléfono inteligente preferiblemente comprende los siguientes pasos:From now on, the smartphone operation procedure preferably comprises the following steps:
- El teléfono inteligente recibe del dispositivo unos valores de giro y aceleración correspondientes a un golpeo y referidos al sistema cartesiano de coordenadas.- The smartphone receives from the device some values of rotation and acceleration corresponding to a hit and referred to the Cartesian coordinate system.
- El teléfono inteligente, utilizando los ángulos de Euler calculados en el proceso de calibración, transforma dichos valores de giro y aceleración correspondientes a un golpeo en valores referidos a la pala.- The smartphone, using the Euler angles calculated in the calibration process, transforms said values of rotation and acceleration corresponding to a hit into values referred to the blade.
- El teléfono inteligente analiza los valores de giro y aceleración correspondientes a golpeos y referidos a la pala para clasificar los golpeos en función de su tipo.- The smartphone analyzes the values of rotation and acceleration corresponding to hits and referred to the racket to classify the hits based on their type.
De acuerdo con una realización particularmente preferida de la invención, el análisis de los giros y aceleraciones para clasificar los golpeos se lleva a cabo mediante una red neuronal de tipo perceptrón multicapa entrenada con datos de orientaciones y aceleraciones correspondientes a golpeos realizados por varias personas. La red neuronal se alimenta con un gran número de datos de giro/aceleración correspondientes a muchos tipos de golpeos (derecha, revés, volea, dejada, etc.) realizados por varias personas, etiquetando cada uno de ellos con el tipo de golpeo correspondiente. La red neuronal aprende así a discriminar entre unos golpeos y otros.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the analysis of the turns and accelerations to classify the hits is carried out by means of a multilayer perceptron-type neural network trained with orientation and acceleration data corresponding to hits made by several people. The neural network is fed a large number of spin/acceleration data corresponding to many types of shots (forehand, backhand, volley, dropshot, etc.) performed by multiple people, tagging each one with the corresponding shot type. The neural network thus learns to discriminate between some blows and others.
En otra realización preferida de la invención, el paso de analizar los valores de giro y aceleración referidos a la pala correspondientes a golpeos para clasificar los golpeos en función de su tipo se lleva a cabo utilizando el método de clasificación de los k vecinos más cercanos (KNN, K Nearest Neighbours). Este método de clasificación utiliza también una base de datos como la descrita en el párrafo anterior.In another preferred embodiment of the invention, the step of analyzing the values of rotation and acceleration referred to the blade corresponding to hits to classify the hits based on their type is carried out using the k-nearest neighbor classification method ( KNN, K Nearest Neighbors). This classification method also uses a database like the one described in the previous paragraph.
Según otra realización preferida de la invención, sería posible que el teléfono inteligente llevase a cabo los dos métodos de clasificación simultáneamente con el propósito de comparar los resultados obtenidos para así mejorar la precisión.According to another preferred embodiment of the invention, it would be possible for the smartphone to carry out the two classification methods simultaneously in order to compare the results obtained in order to improve accuracy.
En cualquier caso, independientemente del método de clasificación utilizado, durante el uso del dispositivo el teléfono inteligente va detectando cada golpeo, clasificándolo en función del tipo de golpeo, y almacenándolo en una base de datos. Cuando el usuario termina un partido, puede así abrir la aplicación del teléfono móvil y comprobar qué tipo de golpeos ha realizado, así como diversas características de los mismos tales como aceleración y velocidad del golpeo, orientación de la pala durante el golpeo, etc.In any case, regardless of the classification method used, while the device is being used, the smartphone detects each hit, classifying it based on the type of hit, and storing it in a database. When the user finishes a match, he can thus open the mobile phone application and check what type of hits he has made, as well as various characteristics of the same such as acceleration and speed of the hit, orientation of the blade during the hit, etc.
Aunque la invención se ha descrito con referencia a unos medios de procesamiento en los que se ejecutan determinados procedimientos, la invención se extiende igualmente a los programas de ordenador, particularmente los programas de ordenador dispuestos sobre o dentro de una portadora, adaptados para llevar a la práctica el procedimiento de operación del dispositivo y/o el procedimiento de operación del teléfono inteligente. En este sentido, el término “programa de ordenador1’ debe interpretarse de manera amplia como cualquier secuencia de operaciones adaptada para hacer que un medio de procesamiento (por ejemplo, el medio de procesamiento del dispositivo de la invención, el medio de procesamiento incluido en el teléfono móvil, u otros) lleve a cabo alguno de los procedimientos descritos en este documento. El programa puede tener la forma de código fuente, código objeto, una fuente intermedia de código y código objeto, por ejemplo, como en forma parcialmente compilada, o en cualquier otra forma adecuada para uso en la puesta en práctica de los procesos según la invención. La portadora puede ser cualquier entidad o dispositivo capaz de soportar el programa.Although the invention has been described with reference to processing means on which certain procedures are executed, the invention also extends to computer programs, particularly computer programs arranged on or within a carrier, adapted to carry out practice the operation procedure of the device and/or the operation procedure of the smartphone. In this sense, the term "computer program1" should be interpreted broadly as any sequence of operations adapted to make a processing means (for example, the processing means of the device of the invention, the processing means included in the mobile phone, or others) carry out any of the procedures described in this document. The program may be in the form of source code, object code, an intermediate source code and object code, for example, as in partially compiled form, or in any other form suitable for use in practicing the processes according to the invention. . The carrier can be any entity or device capable of supporting the program.
Por ejemplo, la portadora podría incluir un medio de almacenamiento, por ejemplo, una memoria ROM, una memoria CD ROM o una memoria ROM de semiconductor, o un soporte de grabación magnética, por ejemplo, un disco flexible o un disco duro. Además, la portadora puede ser una portadora transmisible, por ejemplo, una señal eléctrica u óptica que podría transportarse a través de cable eléctrico u óptico, por radio o por cualesquiera otros medios.For example, the carrier could include a storage medium, eg, ROM memory, CD ROM memory or semiconductor ROM memory, or a magnetic recording medium, eg, floppy disk or hard disk. Furthermore, the carrier may be a transmissible carrier, for example, an electrical or optical signal that could be transported via electrical or optical cable, by radio, or by any other means.
Cuando el programa va incorporado en una señal que puede ser transportada directamente por un cable u otro dispositivo o medio, la portadora puede estar constituida por dicho cable u otro dispositivo o medio. Como variante, la portadora podría ser un circuito integrado en el que va incluido el programa, estando el circuito integrado adaptado para ejecutar, o para ser utilizado en la ejecución de, los procesos correspondientes.When the program is incorporated into a signal that can be carried directly by a cable or other device or medium, the carrier may be constituted by said cable or other device or medium. As a variant, the carrier could be an integrated circuit in which the program is included, the integrated circuit being adapted to execute, or to be used in the execution of, the corresponding processes.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
La Fig. 1 muestra un ejemplo de dispositivo de acuerdo con la presente invención.Fig. 1 shows an example of a device according to the present invention.
La Fig. 2 muestra el dispositivo de la presente invención fijado al mango de una pala de pádel.Fig. 2 shows the device of the present invention attached to the handle of a paddle blade. paddle.
La Fig. 3 muestra el dispositivo de la presente invención en un diagrama de bloques esquemático fijado a una pala de pádel y en comunicación con un teléfono inteligente.Fig. 3 shows the device of the present invention in a schematic block diagram attached to a paddle tennis racket and in communication with a smartphone.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓNPREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION
Se describe a continuación un ejemplo particular de la presente invención haciendo referencia a las figuras adjuntas.A particular example of the present invention is described below with reference to the attached figures.
Como se aprecia en la Fig. 1, el dispositivo (1) de la invención tiene forma de banda cerrada elástica, que comprende una carcasa (11) y una correa (12) elástica. En este caso concreto, la carcasa (11) está embebida en el propio material de la correa (12) elástica.As seen in Fig. 1, the device (1) of the invention is in the form of a closed elastic band, comprising a casing (11) and an elastic strap (12). In this specific case, the casing (11) is embedded in the material of the elastic strap (12) itself.
La correa (12) elástica puede estar hecha en principio de cualquier material adecuado con una elasticidad y durabilidad suficientes, como por ejemplo de silicona o elastómeros tales como el policloruro de vinilo o el poliuretano. El tamaño aproximado de la carcasa (11) es en este ejemplo de unos 25 mm (largo) x 15 mm (ancho) x 10 mm (alto), con unas paredes de un espesor aproximado de 1 mm.The elastic strap (12) can in principle be made of any suitable material with sufficient elasticity and durability, such as silicone or elastomers such as polyvinyl chloride or polyurethane. The approximate size of the casing (11) is in this example about 25 mm (length) x 15 mm (width) x 10 mm (height), with walls of an approximate thickness of 1 mm.
El perímetro del dispositivo (1) en forma de banda cerrada puede ser de aproximadamente 120 mm, de manera que pueda encajarse manualmente de manera sencilla en el mango (101) de una pala (100) de pádel. La Fig. 2 muestra el dispositivo (1) de la invención ya fijado a la base del mango (101) de una pala (100). Naturalmente, con este tipo de fijación la orientación del sistema de coordenadas del dispositivo (1) de la invención con relación a la pala (100) es desconocida.The perimeter of the device (1) in the form of a closed band can be approximately 120 mm, so that it can be easily manually fitted into the handle (101) of a paddle tennis racket (100). Fig. 2 shows the device (1) of the invention already fixed to the base of the handle (101) of a shovel (100). Naturally, with this type of fixing, the orientation of the coordinate system of the device (1) of the invention in relation to the blade (100) is unknown.
La Fig. 3 muestra un diagrama esquemático del dispositivo (1) de la invención fijado a la pala (100) que se muestra en la Fig. 2 donde se aprecian sus componentes internos. En particular, el dispositivo (1) comprende una unidad de medición inercial (2), un medio de comunicación (3), un medio de procesamiento (4), y una batería (5). Todos estos componentes están soldados en una Placa de Circuito Impreso (PCB, Printed Circuit Board) que, a su vez, está encapsulada en un módulo de TPU (Thermoplastic PolyUrethane) o similar para proteger los elementos de posibles golpes. A través del medio de comunicación (3), este dispositivo (1) está en comunicación con un teléfono inteligente (20) que tiene instalada una aplicación específica para el control del dispositivo (1). Fig. 3 shows a schematic diagram of the device (1) of the invention fixed to the blade (100) shown in Fig. 2 where its internal components can be seen. In particular, the device (1) comprises an inertial measurement unit (2), a communication means (3), a processing means (4), and a battery (5). All these components are soldered on a Printed Circuit Board (PCB) which, in turn, is encapsulated in a TPU (Thermoplastic PolyUrethane) module or similar to protect the elements from possible blows. Through the means of communication (3), this device (1) is in communication with a smartphone (20) that has a specific application installed to control the device (1).
La unidad de medición inercial (2) contiene tres acelerómetros y tres giroscopios (IMU 6DoF). Cada acelerómetro y giroscopio están orientados perpendicularmente al otro, formando unos ejes locales con respecto a la banda.The inertial measurement unit (2) contains three accelerometers and three gyroscopes (6DoF IMU). Each accelerometer and gyroscope are oriented perpendicular to each other, forming local axes with respect to the band.
El medio de comunicación (3) es un módulo BLE (Bluetooth Low Energy) para la transmisión de los datos a la aplicación móvil instalada en el teléfono inteligente (20). En particular, se trata de un módulo BLE (5.2) que se caracteriza por su bajo consumo y su elevada capacidad de transmisión de datos (Mbits/s).The means of communication (3) is a BLE (Bluetooth Low Energy) module for data transmission to the mobile application installed on the smartphone (20). In particular, it is a BLE (5.2) module that is characterized by its low consumption and high data transmission capacity (Mbits/s).
El medio de procesamiento (4) es un microprocesador que está conectado a la unidad de medición inercial (2) y el medio de comunicación (3) por cable mediante comunicación SPI , I2C o similar.The processing means (4) is a microprocessor that is connected to the inertial measurement unit (2) and the communication means (3) by cable using SPI, I2C or similar communication.
Por último, la batería (5) es de tipo recargable a través de un conector USB. El conector USB, que no se muestra en las figuras, estará dispuesto en un lateral o una parte inferior de la carcasa (11) del dispositivo (1) para facilitar el proceso de carga por el usuario.Finally, the battery (5) is of the rechargeable type through a USB connector. The USB connector, which is not shown in the figures, will be arranged on the side or bottom of the casing (11) of the device (1) to facilitate the charging process by the user.
Adicionalmente, el dispositivo (1) de la invención dispone de algunos elementos auxiliares conocidos en la técnica y que, por tanto, no se describen de manera explícita en este documento, como por ejemplo dispositivos electrónicos necesarios para la carga de la batería (regulador de voltaje, interruptor, etc.) o para la comunicación entre elementos.Additionally, the device (1) of the invention has some auxiliary elements known in the art and that, therefore, are not explicitly described in this document, such as electronic devices necessary for charging the battery (voltage regulator). voltage, switch, etc.) or for communication between elements.
Una vez el dispositivo (1) de la invención se ha fijado a la pala (100), es necesario llevar a cabo un proceso de calibración para correlacionar el sistema de coordenadas "interno” del dispositivo (1) con las direcciones principales de la pala (100). Las direcciones principales de la pala (100) son el eje longitudinal (E l ) del mango (101), un eje perpendicular a la superficie de golpeo, y un eje contenido en la superficie de golpeo y perpendicular a los dos ejes anteriores. Este proceso de calibración implica posicionar la pala (100) en unas orientaciones conocidas y realizar una serie de cálculos para determinar la relación mencionada. Específicamente, se eligen orientaciones conocidas sencillas fáciles de entender por el usuario, como una orientación en la que la superficie de golpeo de la pala es horizontal (basta con colocar apoyar la pala en el suelo) y una orientación en la que el eje longitudinal del mango (E l ) es vertical (basta con colgar la pala por el cordón). Una vez conocidos estos ángulos, es posible transformar las aceleraciones y giros medidos por el dispositivo (1) en términos de la pala (100). Este proceso de calibración es la clave que proporciona una gran versatilidad a este dispositivo (1), ya que el usuario puede colocarlo (1) en el mango (101) como desee.Once the device (1) of the invention has been fixed to the blade (100), it is necessary to carry out a calibration process to correlate the "internal" coordinate system of the device (1) with the main directions of the blade. (100) The main directions of the blade (100) are the longitudinal axis (E l ) of the handle (101), an axis perpendicular to the hitting surface, and an axis contained in the hitting surface and perpendicular to the two anterior axes.This calibration process involves positioning the blade 100 in known orientations and performing a series of calculations to determine the mentioned relationship.Specifically, simple known orientations easy to understand by the user are chosen, as an orientation in which the hitting surface of the racket is horizontal (it is enough to rest the racket on the ground) and an orientation in which the longitudinal axis of the handle (E l ) is vertical (it is enough to hang the racket by the cord). Once these angles are known, it is possible to transform the accelerations and turns measured by the device (1) in terms of the blade (100). This calibration process is the key that provides great versatility to this device (1), since the user can place it (1) on the handle (101) as desired.
La orientación del dispositivo (1) con relación a la pala (100) está definida por los tres ángulos de Euler (9, 0, 0): deriva (9), escora (0) e inclinación (0). Conociendo estos ángulos se puede realizar un cambio de base para transformar cualquier vector o rotación de una base de coordenadas a otra. Es decir, con estos ángulos se puede transformar cualquier aceleración o giro medida por el dispositivo (1) durante un entrenamiento en una base referida a la pala (100) para cualquier jugador independientemente de cómo coloque el dispositivo (1). Transformar las orientaciones y aceleraciones a un sistema de coordenadas referido a la pala (100) es crítico para identificar el golpeo.The orientation of the device (1) in relation to the blade (100) is defined by the three Euler angles (9, 0, 0): drift (9), heel (0) and pitch (0). Knowing these angles, a base change can be made to transform any vector or rotation from one coordinate base to another. In other words, with these angles any acceleration or rotation measured by the device (1) during training can be transformed into a base referred to the blade (100) for any player regardless of how the device (1) is placed. Transforming the orientations and accelerations to a coordinate system referred to the blade (100) is critical to identify the hit.
La calibración del dispositivo (1) está dividida en 2 subprocesos, calibración horizontal y calibración vertical, ya que no es posible determinar las 3 incógnitas en un único proceso. Los dos sub-procesos son los siguientes:The device calibration (1) is divided into 2 sub-processes, horizontal calibration and vertical calibration, since it is not possible to determine the 3 unknowns in a single process. The two sub-processes are the following:
Calibración horizontalhorizontal calibration
Antes de iniciar el entrenamiento, la aplicación del teléfono inteligente (20) indica al usuario que primeramente se requiere realizar una calibración y comienza con los pasos de la calibración horizontal. Para esto, la pala (100) ha de dejarse en reposo de manera que la cara de esta esté en contacto con el suelo o una superficie horizontal. En esta orientación, el eje de la gravedad es perpendicular a la superficie de golpeo de la pala (100) y paralela al mango (101). En este estado de reposo, los tres sensores miden en total un módulo de 1g debido a la gravedad. Por lo tanto, resolviendo el siguiente sistema de ecuaciones el dispositivo (1) calcula los ángulos de escora (0) e inclinación (0).Before starting the training, the smartphone application (20) indicates to the user that a calibration is required first and begins with the steps of the horizontal calibration. For this, the blade (100) must be left at rest so that its face is in contact with the ground or a horizontal surface. In this orientation, the axis of gravity is perpendicular to the striking surface of the racket (100) and parallel to the handle (101). In this state of rest, the three sensors measure in total a modulus of 1g due to gravity. Therefore, by solving the following system of equations, the device (1) calculates the angles of heel (0) and inclination (0).
Calibración verticalvertical calibration
Una vez finalizada la calibración horizontal, la aplicación del teléfono inteligente (20) indica al usuario que se realice la calibración vertical del dispositivo. Esta se hará de tal manera que la pala (100) quede suspendida en el aire simplemente usando la cuerda o cordón que sobresale del extremo del mango (101). Una vez que la pala (100) está completamente vertical, el eje de la gravedad es paralelo al mango (101) y perpendicular a la superficie de golpeo de la pala (100). El dispositivo (1) obtiene el ángulo de deriva (9) usando los ángulos de escora (0) e inclinación (0) calculados previamente y resolviendo el siguiente sistema de ecuaciones.After the horizontal calibration is complete, the smartphone application (20) prompts the user to perform the vertical calibration of the device. This will be done in such a way that the blade (100) is suspended in the air simply by using the rope or cord that protrudes from the end of the handle (101). Once the paddle (100) is completely vertical, the axis of gravity is parallel to the handle (101) and perpendicular to the hitting surface of the paddle (100). The device (1) obtains the drift angle (9) using the angles of heel (0) and bank (0) previously calculated and solving the following system of equations.
Una vez el dispositivo (1) ha calculado los ángulos de Euler, se los envía al teléfono inteligente (20), que los almacena para su uso durante el funcionamiento normal del dispositivo (1).Once the device (1) has calculated the Euler angles, it sends them to the smartphone (20), which stores them for use during the normal operation of the device (1).
Según una realización preferida de la invención, tras recibir los ángulos de Euler el teléfono inteligente (20) comprueba cómo de bueno ha sido el proceso de calibración. En efecto, es conocido que los tres ángulos de Euler, si están bien calculados, generan una matriz de cambio de base ortogonal cuyo determinante es 1. Por tanto, el teléfono inteligente (20) puede comprobar si el determinante de esta matriz de cambio de base ortogonal es uno, averiguando así si la calibración ha sido buena o si ha surgido algún tipo de error (por ejemplo, un movimiento durante la calibración).According to a preferred embodiment of the invention, after receiving the Euler angles, the smartphone (20) checks how good the calibration process has been. Indeed, it is known that the three Euler angles, if they are correctly calculated, generate an orthogonal change of basis matrix whose determinant is 1. Therefore, the smartphone (20) can check if the determinant of this change of basis matrix is orthogonal base is one, thus finding out if the calibration has been good or if some kind of error has arisen (for example, a movement during the calibration).
En cualquier caso, una vez terminado el proceso de calibración, el sistema de la invención que conforman el dispositivo (1) y el teléfono inteligente (20) con el que está en comunicación pueden operar normalmente. El dispositivo (1) detecta las orientaciones y aceleraciones de la pala (100) de manera continua, lleva a cabo un proceso de identificación de golpeos y envía los datos correspondientes a golpeos identificados al teléfono inteligente (20). La clasificación puede ser, por ejemplo, en golpeos de derecha, revés, volea, dejada, etc.In any case, once the calibration process is finished, the system of the invention made up of the device (1) and the smartphone (20) with which it is in communication can operate normally. The device (1) continuously detects the orientations and accelerations of the blade (100), carries out a hit identification process and sends the data corresponding to identified hits to the smartphone (20). The classification can be, for example, in forehands, backhands, volleys, drop shots, etc.
Para identificar los golpeos, ignorando aceleraciones correspondientes a otros movimientos de la pala (100) que se producen durante el juego, el dispositivo (1) detecta los golpeos de acuerdo con un proceso particularmente desarrollado al efecto. Este proceso comprende fundamentalmente los siguientes pasos. In order to identify the hits, ignoring accelerations corresponding to other movements of the racket (100) that occur during the game, the device (1) detects the hits according to a process specially developed for this purpose. This process basically comprises the following steps.
- Dinámicamente se almacenan sólo los datos del último segundo en una tabla FIFO (First in First out). Este tipo de tablas/colas se deshacen del primer dato que ha entrado cuando uno nuevo es añadido a la tabla/cola.- Only the data of the last second is dynamically stored in a FIFO (First in First out) table. This kind of tables/queues get rid of the first data entered when a new one is added to the table/queue.
- Cada vez que se obtienen nuevas aceleraciones, si el módulo supera un umbral máximo (Upper threshold) establecido, se considera que se está en medio de un golpeo. A continuación, se accede a la tabla FIFO para localizar en el histórico de datos el momento en que comenzó el golpeo. Se considera que este momento se produce cuando la aceleración supera un umbral mínimo. Estos datos se extraen de la tabla FIFO y se almacenan en una variable golpeo.- Every time new accelerations are obtained, if the module exceeds an established maximum threshold (Upper threshold), it is considered to be in the middle of a hit. Next, the FIFO table is accessed to locate in the data history the moment in which the beating began. This moment is considered to occur when the acceleration exceeds a minimum threshold. These data are extracted from the FIFO table and stored in a hit variable.
- A medida que llegan nuevos datos se comprueba si están por encima del umbral mínimo y si el usuario está en medio de un golpeo estos datos se siguen almacenando en la variable de golpeo.- As new data arrives, it is checked if they are above the minimum threshold and if the user is in the middle of a beating, these data are still stored in the beating variable.
- Una vez que se finaliza el golpeo (es decir, cuando el módulo de la aceleración cae por debajo del umbral mínimo), se comprueba que el golpeo ha tenido una duración de al menos un periodo de tiempo establecido. De esta manera, los movimientos no están asociados a un golpeo que pudieron originarse al mover la pala (100).- Once the beating is finished (that is, when the acceleration module falls below the minimum threshold), it is verified that the beating has lasted for at least a set period of time. In this way, the movements are not associated with a hit that could originate when moving the blade (100).
- Si la comprobación del golpeo es exitosa, el dispositivo (1) envía los datos al teléfono inteligente (20).- If the check of the hit is successful, the device (1) sends the data to the smartphone (20).
Una vez el teléfono inteligente (20) recibe los datos correspondientes a golpeos, utiliza en paralelo una red neuronal (MLP) adecuadamente entrenada y un clasificador KNN para realizar la clasificación de los golpeos. Esto permite comparar los resultados y mejorar la precisión.Once the smartphone (20) receives the data corresponding to the beatings, it uses a properly trained neural network (MLP) and a KNN classifier in parallel to classify the beatings. This allows results to be compared and improves accuracy.
Ambas técnicas son entrenadas utilizando una base de datos etiquetada donde cada secuencia de datos asociada a un golpeo se tiene ya etiquetada. Para la obtención de la base de datos etiquetada, se ha desarrollado una versión de la aplicación móvil que, al recibir la secuencia de datos, permite clasificar el golpeo dándole una etiqueta. De esta manera, se realizaron varias sesiones de etiquetado en las que un jugador juega con el dispositivo (1) fijado a la pala (100) y otra persona va etiquetando los diferentes golpeos. La base de datos afecta directamente al porcentaje de acierto en la identificación de golpeo. Por ese motivo, es necesario tener una base de datos amplia que cubra todos los golpeos y, Both techniques are trained using a tagged database where each data sequence associated with a hit is already tagged. To obtain the labeled database, a version of the mobile application has been developed that, upon receiving the data sequence, allows the beating to be classified by giving it a label. In this way, several labeling sessions were carried out in which a player plays with the device (1) attached to the racket (100) and another person labels the different hits. The database directly affects the percentage of success in hit identification. For this reason, it is necessary to have a broad database that covers all the hits and,
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BA2A | Patent application published |
Ref document number: 2939020 Country of ref document: ES Kind code of ref document: A1 Effective date: 20230418 |
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| FC2A | Grant refused |
Effective date: 20240611 |