Promovenda Eline van der Kruk
In de zoektocht naar dé ideale schaatsslag, ontwikkelde promovenda Eline van der Kruk een dynamisch computermodel van een schaatser en ‘meetschaatsen’. Deze moeten het op termijn mogelijk maken om schaatsers en coaches visuele real-time feedback te geven tijdens trainingen. Van der Kruk promoveert op donderdag 8 februari, één dag voor het begin van de Olympische Winterspelen, op dit onderwerp aan de TU Delft.
De schaatsers zijn in het onderzoek van Van der Kruk 3D vastgelegd, hiervoor zijn ze volgeplakt met reflecterende bolletjes, die werden opgepikt door de camera’s langs de kant. Op bovenstaand beeld worden de gemeten bolletjes weergegeven in een computeranimatie.
Eeuwen
‘Hoewel schaatsen al eeuwen bestaat, is nog steeds niet bepaald wat nou de optimale schaatstechniek is’, zegt Eline van der Kruk. ‘Schaatsen is een beweging met veel parameters en bovendien lijken er verschillende optimale technieken te bestaan voor verschillende schaatsers, wat er toe leidt dat trainers lang op zoek zijn naar de ideale individuele techniek voor een individuele schaatser.’
Van der Kruk werkte in het onderzoek onder meer samen met topschaatsers en shorttrackers. ‘We wilden eerst de onderlinge verbanden van de parameters binnen een schaatsslag bepalen, door het meten en modelleren van de schaatsbeweging, wat uiteindelijk gebruikt kan gaan worden voor directe terugkoppeling tijdens de schaatstraining. Hiervoor hebben we een 3D-biomechanisch model van een schaatser ontwikkeld en geverifieerd en zijn er nieuwe geïnstrumenteerde meetschaatsen ontwikkeld, die de afzetkrachten van de schaatser nauwkeurig kunnen meten.’
Naast het aanbrengen van reflecterende bolletjes. werden de schaatsers uitgerust met de meetschaatsen, versnellingsmeters, hardslagmeters, en drukzooltjes in de schoen.
Meetschaatsen
De klapmeetschaatsen die zijn ontwikkeld aan de TU Delft meten de afzetkrachten van een schaatser tijdens het schaatsen continu en gesynchroniseerd. ‘Schaatsers kunnen hun eigen schaatsschoen en schaatsijzer gebruiken tijdens metingen’. De data worden vervolgens draadloos verzonden naar andere systemen, wat het op termijn mogelijk maakt om de schaatsers en coaches van visuele real-time feedback te voorzien tijdens trainingen.’
Naast de feedback- en meetsystemen in het langebaanschaatsen, is de nieuwe kennis ook verspreid naar de shorttrack-discipline. Zo is er, in samenwerking met de KNSB, bondscoach Jeroen Otter en de Haagse Hogeschool, een draadloze geïnstrumenteerde schaats ontwikkeld die ook voor het shorttrack-schaatsen de afzetkrachten meet.
Goede aanzet
In het algemeen blijkt het nauwkeurig meten van aspecten van de schaatsbeweging, bijvoorbeeld de zogenoemde stuurhoek, erg lastig. Een van de conclusies van Eline van der Kruk is dat het 3D vastleggen van rijdende schaatsers met de benodigde nauwkeurigheid, complexer is dan vooraf gedacht. ‘Het precies meten van positie en snelheid van elk stukje van een bewegende schaatser op een ijsbaan, is een echte uitdaging, onder meer vanwege het grote volume dat één schaatsslag bestrijkt. Op dit moment is het wachten op nieuwe technologische ontwikkelingen op sensorgebied. Toch zie ik mijn onderzoek als een zeer waardevolle eerste aanzet op dit gebied.’
‘De problemen met meten doken op toen we met grote nauwkeurigheid (<20mm) over de gehele baan de positie en snelheid in 3D van het massazwaartepunt van de schaatser en iedere schaats wilden bepalen. Hiervoor zijn we een zoektocht aangegaan waarbij we uiteindelijk een volume van 50 meter hebben gemeten. Dit is lang niet genoeg om permanent nauwkeurige metingen op de 400-meterbaan te doen, maar het leverde wel een bijzondere dataset op waarmee we ons computermodel konden valideren en konden bepalen welke nauwkeurigheden we zoeken in meetinstrumenten om echt iets te kunnen zeggen over de toppers.’
Met de shorttrack meetschaats zijn vier verschillende slagen te onderscheiden in het shorttrack schaatsen.
Nieuwe slagen
‘Ons model blijkt de schaatsbeweging erg goed te kunnen simuleren. We konden dus op zoek naar de belangrijkste parameter(s) in een slag. Vooral de stuurhoek blijkt van groot belang. Daarnaast kunnen we nu de computer allerlei slagen laten zoeken, en zo speuren naar de ideale schaatsslag voor verschillende schaatsers; denk aan verschillen in massa, beenlengte en kracht van de schaatser. Dus met het model kunnen we al optimalisaties doen die natuurkundig betere, of zelfs nieuwe schaatsslagen vinden. De volgende stap is om de optimalisaties zo aan te passen dat er alleen voor de schaatser realistische slagen gevonden worden.’
Een andere resterende uitdaging is dat er nog geen meetsysteem bestaat dat positie en oriëntatie (stuurhoek) nauwkeurig genoeg en continu over de hele baan kan meten. Dat is waarom we de schaatsslag die de computer vindt, voorlopig nog niet kunnen aanleren aan schaatsers via real-time feedback in een bril.’
Symposium: technologie in wintersporten
Op 8 februari, de dag van de promotie, verzorgt het TU Delft Sports Engineering Institute tevens een openbaar symposium over onderzoek op het gebied van wintersport & technologie.
