태권도 품새 훈련을 위한 관성센서 기반 하지 관절 분석 시스템 구현
Implementation of Inertial Sensor-based Lower Extremity Joint Analysis System for Taekwondo Poomsae Training
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초록
본 연구는 태권도 품새 선수들의 경기력 향상을 위해 관성센서를 활용한 분석을 실시하는 것으로 품새 경기에 참여하는 품새 선수들의 하지 관절력이 수치화 되어진다면 훈련강도와 훈련 프로그램 설정에 효과적인 자료로 활용 되어질 수 있을 것이다. 본 연구를 위한 목적을 달성하기 위해 3차원 동작분석 장비와 관성센서를통해 하지 관절의 각 분절에 따른 운동학적(속도, 가속도) 요인에는 차이가 없을 것으로 가설을 설정하고 3차원 동작분석 장비 실험과 관성센서를 함께 동시에 측정을 실시하여 장비에서의 유사도를 확인하여 관성센서를이용한 동작분석에 대한 타당성을 확인해보고자 한다. 본 실험에 참여한 대상자 20명의 평균 나이는19.80(±0.93)세이고 평균 신장은 173.90(±4.96)cm, 평균 체중은 70.44(±4.97)kg이다. 3차원 동작분석을 위해 비디오 카메라(Osprey Digital Camera, Motion Analysis, USA) 5대를 사용하여 앞차기 동작을 촬영했으며, 11 개의 반사마커를 부착하고 카메라의 속도는 초당 240프레임(240Hz)으로 설정하였다.관성 센서는 IMeasure U Blue Trident(Vicon Motion Systems Ltd, Oxford, UK)를 2개 이용하였다. 데이터 처리 이후 SPSS Ver 29.0을이용해 기술통계 및 독립 t-test를 적용해 분석하였다. 본 연구를 통해 태권도 앞차기에 대한 속도와 합성가속도는 넙다리뼈와 정강뼈 분절에서는 유의미한 차이가 나타나지 않아 관성센서를 통해서도 적절한 결과를 확인할 수 있게 나타났으며, 발차기를 수행하는 시간도 매우 동일한 것을 확인할 수 있었다.
Abstract
This study utilized inertial sensors to analyze the performance of Taekwondo Poomsae athletes. If the lower extremity joint strength of Poomsae athletes can be quantified, it could be used effectively to determine training intensity and program design. To achieve this goal, we hypothesized that there would be no differences in kinematic (velocity, acceleration) factors across each lower extremity joint segment using 3D motion analysis equipment and inertial sensors. Simultaneous measurements using 3D motion analysis equipment and inertial sensors were conducted to verify the similarity between the equipment and the validity of motion analysis using inertial sensors.The 20 participants in this study had an average age of 19.80 (±0.93) years, an average height of 173.90 (±4.96) cm, and an average weight of 70.44 (±4.97) kg. For three-dimensional motion analysis, five video cameras (Osprey Digital Camera, Motion Analysis, USA) were used to film the front kick motion, 11 reflective markers were attached, and the camera speed was set to 240 frames per second (240 Hz). Two IMeasure U Blue Trident (Vicon Motion Systems Ltd, Oxford, UK) inertial sensors were used. After data processing, descriptive statistics and independent t-tests were applied and analyzed using SPSS Ver. 29.0. This study showed that the speed and composite acceleration of the Taekwondo front kick did not show significant differences in the femur and tibia segments, allowing appropriate results to be confirmed through the inertial sensors. In addition, it was confirmed that the time to perform the kick was very similar.