An important performance determinant in wheelchair sports is the power exchanged between the athletewheelchair combination and the environment, in short, mechanical power. Inertial measurement units (IMUs) might be used to estimate the exchanged mechanical power during wheelchair sports practice. However, to validly apply IMUs for mechanical power assessment in wheelchair sports, a well-founded and unambiguous theoretical framework is required that follows the dynamics of manual wheelchair propulsion. Therefore, this research has two goals. First, to present a theoretical framework that supports the use of IMUs to estimate power output via power balance equations. Second, to demonstrate the use of the IMU-based power estimates during wheelchair propulsion based on experimental data. Mechanical power during straight-line wheelchair propulsion on a treadmill was estimated using a wheel mounted IMU and was subsequently compared to optical motion capture data serving as a reference. IMU-based power was calculated from rolling resistance (estimated from drag tests) and change in kinetic energy (estimated using wheelchair velocity and wheelchair acceleration). The results reveal no significant difference between reference power values and the proposed IMU-based power (1.8% mean difference, N.S.). As the estimated rolling resistance shows a 0.9–1.7% underestimation, over time, IMU-based power will be slightly underestimated as well. To conclude, the theoretical framework and the resulting IMU model seems to provide acceptable estimates of mechanical power during straight-line wheelchair propulsion in wheelchair (sports) practice, and it is an important first step towards feasible power estimations in all wheelchair sports situations.
Purpose: Classification is a defining factor for competition in wheelchair sports, but it is a delicate and time-consuming process with often questionable validity. New inertial sensor-based measurement methods applied in match play and field tests allow for more precise and objective estimates of the impairment effect on wheelchair-mobility performance. The aim of the present research was to evaluate whether these measures could offer an alternative point of view for classification. Methods: Six standard wheelchair-mobility performance outcomes of different classification groups were measured in match play (n = 29), as well as best possible performance in a field test (n = 47). Results: In match results, a clear relationship between classification and performance level is shown, with increased performance outcomes in each adjacent higher-classification group. Three outcomes differed significantly between the low- and mid-classified groups, and 1, between the mid- and high-classified groups. In best performance (field test), there was a split between the low- and mid-classified groups (5 out of 6 outcomes differed significantly) but hardly any difference between the mid- and high-classified groups. This observed split was confirmed by cluster analysis, revealing the existence of only 2 performance-based clusters. Conclusions: The use of inertial sensor technology to obtain objective measures of wheelchair-mobility performance, combined with a standardized field test, produced alternative views for evidence-based classification. The results of this approach provide arguments for a reduced number of classes in wheelchair basketball. Future use of inertial sensors in match play and field testing could enhance evaluation of classification guidelines, as well as individual athlete performance. DOI: https://doi.org/10.1123/ijspp.2017-0326 LinkedIn: https://www.linkedin.com/in/rienkvdslikke/ https://www.linkedin.com/in/moniqueberger/ https://www.linkedin.com/in/annemarie-de-witte-9582b154/
MULTIFILE
Knowing firefighters’ locations in a burning building would dramatically improve their safety. In this study from the Saxion Research Centre for Design and Technology in the Firebee project, an algorithm was developed and tested to enhance the estimation of a person’s location, based on inertial measurements combined with measurements of the earth’s magnetic field. The developed algorithm is an extension of the zero velocity update technique. Without any enhancements, the accuracy of the estimation is in the order of several meters after measuring for only a few seconds. With enhancements, the accuracy improved to be within five meters after measuring for ten minutes. Our result demonstrated that it is possible to determine in which room and on which floor a person is after ten minutes. Major improvements were observed in the estimation of the sensor’s height. The results are promising and the following phases of the project focus on improving the solution and on developing the concept into a practically applicable system.
MULTIFILE
Er zijn veel situaties waarin het belangrijk is om de positie en/of de loopbeweging van personen te kunnen meten, zoals voor de brandweer, voor het leger, in de sport of bij revalidatie. In een aantal situaties geldt hierbij de randvoorwaarde dat je geen gebruik kunt maken van bestaande infrastructuren. GPS werkt bijvoorbeeld alleen buiten en is voor veel toepassingen niet nauwkeurig genoeg. Infrastructuur in gebouwen (zoals WiFi) werkt niet altijd bij brand, en bovendien wil je vaak (ambulant) meten in een praktijkomgeving of in een onbekend gebouw, in plaats van in een ?labomgeving?. Een interessant gegeven is dat de afzonderlijke technieken voor het oplossen van bovenstaande problemen wel bestaan, maar dat nog geen enkele partij deze heeft kunnen integreren in een bruikbaar product. Blijkbaar levert de inherente complexiteit van het onderwerp van dergelijke systemen problemen op. In het SaxShoe project onderzoeken Saxion, HvA, NHL, Universiteit Twente en het bedrijfsleven hoe we een schoen-zool systeem kunnen ontwikkelen voor het meten en op afstand monitoren van de locatie en het loopgedrag van de gebruiker in situaties waarbij standaard infrastructuur (GPS, WiFi, camera?s) ontbreekt. In het project wordt een empirische aanpak gehanteerd. Dit op basis van de constatering dat veel zaken in theorie wel zouden moeten werken, maar dat de praktijk weerbarstig is. Door cyclisch een sensorschoen te ontwikkelen worden kennisvragen beantwoord. Deze (deel)vragen betreffen kennisontwikkeling voor nauwkeurige positiebepaling op basis van inertiële navigatie, en gerelateerde vragen rond communicatie, energievoorziening, de verwerking in een schoen en de werking in praktijksituaties. Op basis van gebruikersfeedback wordt het onderzoek continue bijgestuurd (agile development). Om de aanpak concreet te maken richt het project zicht op het ontwikkelen van een brandweerlaars, als middel, niet als doel, maar wel als showcase voor de kennisontwikkeling. De ambitie is het realiseren van de norm van maximaal 10 meter afwijking na 20 minuten lopen. Hiervoor werken in het project topbedrijven die gespecialiseerd zijn in sensortechnologie samen met hogescholen en met bedrijven die gespecialiseerd zijn in de productie van schoenen en zolen. Het project levert inzicht, oplossingen en ontwerpregels op voor de problematiek die speelt bij het ontwerpen van wearables voor het meten van locatie en loopgedrag. Voor de technische bedrijven in het project biedt SaxShoe de mogelijkheid om nieuwe markten te openen voor bestaande technologieën. Voor de eindgebruikers, zoals de brandweer, biedt het concrete oplossingen voor bestaande problemen zoals de veiligheid van hulpverleners in gevaarlijke situaties.
