Nel mondo dello sport professionistico di oggi, i manager danno priorità al processo decisionale basato sui dati rispetto all'allenamento e al coaching tradizionali. I sensori di monitoraggio degli atleti sono all'avanguardia in questa rivoluzione. I sensori aiutano nella prevenzione degli infortuni, nella gestione del recupero, nella valutazione dello stato di salute, nonché nella valutazione e nell'ottimizzazione delle prestazioni.
In questo articolo vengono descritti i diversi tipi di sensori utilizzati nei dispositivi di monitoraggio degli atleti che consentono ad allenatori, atleti e preparatori atletici di massimizzare le prestazioni di un atleta.
Gli accelerometri massimizzano le prestazioni e identificano gli infortuni
Quasi tutti i tipi di sensori di movimento utilizzano accelerometri. Nello sport, gli accelerometri vengono utilizzati nei dispositivi Inertial Monitoring Unit (IMU) per aiutare a quantificare la preparazione, la reattività e lo stato di affaticamento degli atleti. I dispositivi IMU possono rivelare movimenti discreti, fornendo analisi biomeccaniche in attività come la corsa, il ciclismo, il nuoto o il monitoraggio dei passi.
Ad esempio, all'inizio di una sessione di allenamento di corsa, un accelerometro può monitorare l'andatura di un corridore e il controllo del corpo in ogni singolo andatura. Un aumento dei carichi inerziali durante un'andatura può indicare i livelli di affaticamento di un atleta durante la corsa. Un software sofisticato viene combinato con accelerometri per stabilire modelli di allenamento utilizzando i dati degli atleti e per fornire regimi di allenamento ottimizzati.
Accelerometri per il monitoraggio degli atleti come l'ADXL362 in genere utilizzano velocità di campionatura in kHz per fornire dati ad alta precisione e funzionano a basso consumo per massimizzare la durata della batteria.
Gli accelerometri vengono inoltre posizionati all'interno di caschi e copricapi per rilevare forti impatti e prevedere infortuni. Nella National Football League (NFL), i paradenti utilizzano accelerometri per raccogliere dati cinematici dalle teste dei singoli giocatori. Questi dati rivelano la velocità e la direzione in cui si muove la testa di un giocatore durante un impatto, aiutando a rilevare le commozioni cerebrali e a monitorare i dati sull'impatto nel tempo. Gli ingegneri della NFL possono anche utilizzare questi dati per analizzare gli impatti subiti a ogni posizione e collaborare con i produttori di caschi per realizzare protezioni per la testa specifiche per ogni posizione per proteggersi meglio dai diversi tipi di impatti.
I sensori GPS o GNSS monitorano la velocità e la distanza degli atleti
Mentre gli accelerometri registrano il conteggio dei passi, i sensori di movimento GPS/GNSS sono il modo migliore per monitorare la distanza percorsa e l'elevazione degli atleti. I sensori GPS e GNSS sono rilevatori di attività comuni per gli sport professionistici e amatoriali e vengono indossati sul corpo o su attrezzature specializzate. I rilevatori di attività di uso comune come Garmin, Fitbit e gli Apple Watch vengono indossati al polso di un atleta e utilizzano sensori GPS/GNSS per monitorare la velocità, la distanza percorsa e l'altitudine.
Altri dispositivi, come quelli da ciclismo Garmin, possono essere montati sul manubrio di una bici per aiutare il ciclista a orientarsi, monitorare la velocità e fornire informazioni sul monitoraggio delle prestazioni utilizzando sensori GPS. Monitorando la velocità, la pendenza e la distanza, i dati sulla resistenza e sulla forza del ciclista aiutano a calcolare il carico di allenamento ottimale e le prestazioni in tempo reale.
I ricevitori GPS e GNSS che possono funzionare a bassa potenza, come il TESEO-LIV3R, vengono comunemente utilizzati nei dispositivi di monitoraggio degli atleti. In genere, i ricevitori GPS sono i sensori che consumano più energia in un dispositivo di monitoraggio degli atleti.
Sensori di frequenza cardiaca
Il sensore di monitoraggio della frequenza cardiaca è forse il sensore più importante per fornire statistiche sulle prestazioni individuali. I cardiofrequenzimetri ottici sono quelli più comuni utilizzati nei dispositivi indossabili per il monitoraggio degli atleti. Il monitoraggio ottico della frequenza cardiaca (HRM), noto anche come fotopletismografia (PPG), è una tecnologia complessa ora di uso comune negli orologi da polso e nei dispositivi indossabili sul torace.
I cardiofrequenzimetri monitorano l'intensità dell'esercizio e possono calcolare le zone di intensità della frequenza cardiaca, la variabilità della frequenza cardiaca, il dispendio calorico, l'efficienza cardiaca e il carico di allenamento complessivo. Se abbinati ad altri dati di sensori come la distanza, la pendenza e la velocità, i dati sulla frequenza cardiaca possono aiutare a determinare lo stato di allenamento generale e a monitorare le prestazioni dell'atleta nel tempo.
Il calcio professionistico offre un esempio comune di questa combinazione. I giocatori indossano un cardiofrequenzimetro STATSport approvato dalla FIFA e un localizzatore GPS durante allenamenti e partite. Questi dati aiutano gli allenatori a ottimizzare il carico di allenamento e la salute dei giocatori durante la partita monitorando l'intensità dell'allenamento di ciascun atleta e lo sforzo complessivo della squadra. I dispositivi HRM ottici, come la serie Si117x/8x, possono essere indossati sulla superficie della pelle e forniscono un metodo non invasivo per rilevare il polso dell'utente.
Monitor dell'ossigeno nel sangue e sensori del lattato
Come un cardiofrequenzimetro, i sensori di ossigeno nel sangue e di lattato possono fornire informazioni dettagliate sulle prestazioni di un atleta nel tempo. Queste informazioni sono molto preziose negli sport di resistenza, come la corsa e il ciclismo, dove gli atleti possono allenarsi per diverse ore senza interruzioni.
L'ossigeno è fondamentale per la respirazione cellulare, ovvero il modo in cui gli atleti si allenano principalmente a livello cellulare. Il monitoraggio dei livelli di saturazione di ossigeno nel sangue negli atleti è fondamentale per gli atleti di resistenza, in particolare quelli che si allenano ad alta quota dove vi è carenza di ossigeno. Se i livelli di ossigeno di un atleta scendono troppo, i livelli di lattato nel sangue possono aumentare, diminuendo così l'efficacia dell'allenamento o compromettendo le prestazioni in gara.
Storicamente, i sensori del lattato nel sangue richiedevano un campione di sangue tramite una puntura sul dito. Oggi, monitor indossabili non invasivi che misurano i livelli di lattato nel sudore stanno diventando sempre più di uso comune, nonostante l'incertezza sulle correlazioni tra i livelli di lattato nel sudore e nel sangue. La soglia del lattato di un atleta è il punto in cui il lattato inizia ad accumularsi nel sangue, il che è indice di uno sforzo eccessivo che riduce le prestazioni. Per ottimizzare l'allenamento e le prestazioni, gli atleti possono utilizzare monitor continui del lattato nel sangue per ottimizzare il carico di allenamento. Se si allenano troppo duramente, possono ridurre il carico per allenarsi più a lungo.
Sensori ambientali: sensori di temperatura, umidità e altitudine
I sensori ambientali sono utili per creare dei modelli di prestazioni degli atleti a cui adattare i programmi di allenamento. Ad esempio, se si esegue un allenamento in ambienti caldi e umidi, il corpo devia l'ossigeno dai muscoli che lavorano per mantenerlo fresco, riducendo le prestazioni. A temperature più elevate, alcuni corridori professionisti possono ridurre il ritmo di oltre il 10% per compensare il calo dell'apporto di ossigeno ai muscoli. Lo stesso accade ad altitudini più elevate a causa di una diminuzione generale della disponibilità di ossigeno.
Tuttavia, gli atleti spesso si allenano al caldo e in quota intenzionalmente per aumentare le proteine da shock termico e produrre più volume di plasma sanguigno, rendendo più facile per il corpo umano continuare ad allenarsi, eliminando il calore in modo più efficiente. Questa efficienza dell'ossigeno nel sangue può essere stimata utilizzando modelli di prestazioni combinati con il monitoraggio delle prestazioni (come velocità e frequenza cardiaca) e dati ambientali. Ad esempio, gli smartwatch Garmin monitorano il VO2 Max degli atleti (efficienza nell'uso dell'ossigeno) e l'acclimatazione al calore per ottimizzare il carico di allenamento e recupero.
I sensori di temperatura, umidità e pressione come il BME280 devono essere piccoli ed efficienti dal punto di vista energetico per essere adatti ai dispositivi portatili alimentati a batteria. In alcuni casi, come nel Garmin Fenix 6X Pro, il sensore di temperatura è probabilmente integrato all'interno della MCU, riducendo così la richiesta di spazio.
I sensori tracciano il futuro dell'atletica
La tecnologia avanzata dei sensori nello sport apre la strada al successo di squadre e singoli atleti. I sensori di monitoraggio degli atleti sono strumenti preziosi che aiutano a prevenire infortuni e ad aumentare le prestazioni. Se abbinati a software, dati e conoscenza umana, i sensori forniscono un vantaggio competitivo in quasi tutti gli sport.
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