⚡ electrical engineering

Kinematic Assessment Capability of Single- and Dual-IMU Configurations During Squats and Deadlifts

تُظهر هذه الدراسة أن وحدة قياس قصور ذاتي واحدة (IMU) توضع على أعلى الظهر توفر تقييماً حركياً متفوقاً خاصاً بالتمارين الرياضية لتمارين القرفصاء والرفعة المميتة مقارنة بوحدة قياس قصور ذاتي واحدة على الفخذ أو بتكوين يعتمد على وحدتي قياس قصور ذاتي، حيث إن إضافة بيانات الفخذ لم تحسن قدرة النظام على التمييز بين التمارين.

المؤلفون الأصليون: Samson Nanxin Zhang

نُشر 2026-08-06

📖 4 دقيقة قراءة☕ قراءة في استراحة قهوة

CC BY 4.0

المؤلفون الأصليون: Samson Nanxin Zhang

البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل

تخيل أنك تحاول تعليم روبوت فهم الحركة البشرية. تريد منه أن يعرف الفرق بين القرفصاء (squat)، والرفعة المميتة (deadlift)، والقرفصاء الخلفي (back squat) بمجرد مشاهدة شخص يتحرك. في عالم علوم الرياضة عالي التقنية، نستخدم عادةً كاميرات ضخمة وعلامات لاصقة لتتبع كل عظمة في الجسم، مثل عرض دمى رقمي. لكن هذه الكاميرات ثقيلة، ومكلفة، ولا تعمل إلا في المختبرات الفاخرة. لذا، يحاول العلماء استخدام "وحدات القياس بالقصور الذاتي" (IMUs). فكر في هذه الوحدات كأنها مقاييس تسارع صغيرة وذكية للغاية — وهي نفس المستشعرات الموجودة داخل هاتفك الذكي التي تعرف متى تميل هاتفك أو تهزه. إذا ربطت أحد هذه المستشعرات بجسدك، يمكنه إخبارك بمدى سرعة دورانك أو مدى ابتعادك عن الاستقامة. السؤال الكبير هو: كم عدد هذه المستشعرات الصغيرة التي تحتاجها حقاً؟ هل تحتاج إلى جيش منها مربوطاً بكل طرف من أطرافك، أم يمكن لمستشعر واحد موضوع بذكاء أن يفي بالغرض؟ هذا الأمر مهم لأنه إذا استطعنا استخدام مستشعرات أقل، فيمكننا بناء أجهزة أرخص وأبسط يمكن للناس ارتداؤها في الصالة الرياضية أو استخدامها في المنزل للتحقق من وضعية أجسامهم دون الحاجة إلى فني مختبر.

هذه الورقة البحثية تشبه قصة بوليسية، حيث يقوم المحقق، سامسون تشانغ، باختبار ثلاثة "فرق تحقيق" مختلفة ليرى أيهم الأفضل في رصد الفرق بين ثلاث حركات مشهورة لرفع الأثقال: القرفصاء الأمامية (front squat)، والرفعة المميتة (deadlift)، والقرفصاء الخلفي (back squat). الفريق الأول هو "عرض الشخص الواحد" مع مستشعر مثبت على أعلى الظهر. الفريق الثاني هو "عرض الشخص الواحد" أيضاً، ولكن مع مستشعر على الفخذ. أما الفريق الثالث فهو "فريق ثنائي"، مع مستشعرات في كل من الظهر والفخذ يعملان معاً. كان الهدف هو معرفة ما إذا كان بإمكانهم النظر إلى حركة غريب وتخمينها بشكل صحيح: "آه، هذه رفعة مميتة!" أو "لا، هذه قرفصاء!".

إليك ما توصل إليه التحقيق. قام الباحثون بجعل 46 شخصاً بالغاً يتمتعون بصحة جيدة يؤدون 10 تكرارات لكل تمرين أثناء ارتداء المستشعرات. قاموا بتحليل 48 طريقة مختلفة لقياس الحركة، بحثاً عن أشياء مثل مدى ميل الجسم، وسرعة الدوران، ومدى اتساق الإيقاع. كانت النت كانت واضحة بشكل مفاجئ. كان "فريق أعلى الظهر فقط" هو نجم العرض؛ فقد حدد التمارين بشكل صحيح بنسبة 65% تقريباً. أما "فريق الفخذ فقط" فقد عانى، حيث أصاب بنسبة 43% فقط. يبدو أن الطريقة التي يتحرك بها ظهرك تخبرك عن التمرين الذي تقوم به أكثر مما تفعل حركة فخذك.

قد تعتقد: "ولكن ماذا لو وضعنا المستشعرات على كل من الظهر والفخذ؟ ألن يكون ذلك أفضل؟" تقول الورقة: ليس تماماً. فعندما جمع الباحثون البيانات من كلا المستشعرين، انخفضت الدقة في الواقع قليلاً لتصل إلى 63%. يبدو أن المعلومات الإضافية من الفخذ لم تضف أي شيء جديد لم يستوعبه مستشعر الظهر بالفعل. في الواقع، كان مستشعر الظهر جيداً جداً في التقاط "شخصية" الحركة لدرجة أن إضافة مستشعر الفخذ كانت كإضافة شاهد ثانٍ يكرر فقط ما قاله الشاهد الأول. كما تحققت الدراسة مما إذا كانت المستشعرات تستطيع التمييز بين الرجال والنساء، أو ما إذا كان بإمكانها التنبؤ بمدى قوة أرجل الشخص، لكن النتائج هناك كانت مهتزة وغير قوية بما يكفي للوصول إلى استنتاجات حازمة.

إذاً، ما هي الخلاصة؟ إذا كنت تريد بناء نظام بسيط ومنخفض التكلفة للتمييز بين حركات القرفصاء والرفعة المميتة، فأنت لست بحاجة إلى شبكة معقدة من المستشعرات في جميع أنحاء الجسم. مجرد مستشعر واحد في أعلى الظهر هو الأداة الأكثر قوة لهذه المهمة. بينما نجح نظام المستشعر المزدوج في التقاط بعض التفاصيل الإضافية حول كيفية تحرك الظهر والأرجل معاً، إلا أنه لم يجعل النظام أكثر ذكاءً في تحديد التمرين. تشير الورقة إلى أنه في الوقت الحالي، يعد مستشعر أعلى الظهر الوحيد هو الفائز، لكنها تحذرنا أيضاً من أنه رغم أن دقة 65% هي أفضل من التخمين العشوائي، إلا أنها ليست مثالية بعد. لا نزال بحاجة إلى مزيد من البحث للتأكد من أن هذه المستشعرات موثوقة بما يكفي لتقديم ملاحظات فورية للأشخاص الذين يرفعون الأوزان في العالم الحقيقي.

أبحاث مشابهة