Im Speer versteckte „Intelligenz“
VDI nachrichten, Düsseldorf, 20. 8. 04 -Der „elektronische Trainer“ hält Einzug in die olympischen Trainingslager. Die Sensoren helfen Hochleistungssportlern bei der Leistungsbewertung. Größtes Hindernis, um die technische Errungenschaft auch dem Nachwuchs zur Verfügung zu stellen, ist der hohe Preis.
Oft sind es nur Sekundenbruchteile oder Zentimeter, die über einen neuen Weltrekord oder die Goldmedaille entscheiden. Immer dichter rücken die Rekordmarken im Sport zusammen.
Wer im Spitzensport die berühmte Nasenlänge voraus sein will, der setzt vor allem auf Leistungsoptimierung und auf völlig neue Techniken. Mit einem Wurfspeer, der mit einer Bordelektronik zur Bewegungsanalyse beim Abwurf ausgerüstet ist, bereiteten sich Athleten am Stützpunkt in Magdeburg/Halle auf die olympischen Herausforderungen vor.
Mit einer Mischung aus tänzelnden und springenden Schritten nehmen die Speerwerfer Anlauf. Sie verdrehen den Oberkörper und beugen ihn leicht nach hinten, holen weit aus und reißen innerhalb von Sekundenbruchteilen Arm und Wurfgerät nach vorn. Die komplexe Bewegung setzt enorme Kräfte frei. Profis schleudern den Speer knapp 100 m weit. Zwar können erfahrene Trainer die rasend schnell ablaufenden Bewegungen interpretieren und erkennen, was sich an der Technik verbessern lässt. Um jedoch die Leistung möglichst objektiv zu bewerten, greifen auch sie auf Messgeräte zurück. Dazu diente bislang ein Speer, der über Drähte mit einer Auswerte-Elektronik verbunden war. Ein umständliches Verfahren, das zudem oft verfälschte Ergebnisse liefert.
Dieses ungenaue Verfahren soll mit dem digitalen Wurfspeer ein Ende haben. Beschleunigungssensoren, Mikroprozessoren und ein Akku, der das System zwei Stunden lang mit Strom versorgt, stecken stoßfest verpackt in einer Kapsel im Inneren des Speeres. Rund 75 g wiegt das Hightech-Paket. Mit dem „Innenleben“ ist dieser Speer nur rund 10 % schwerer als die herkömmlichen Wurfgeräte. Während der Anlauf- und Abwurfphase misst die Bordelektronik 500 Mal pro Sekunde und speichert die Daten auf einem Chip. Mit Hilfe eines Magnetadapters sind die Daten direkt nach dem Wurf auf einem Laptop abrufbar und lassen sich grafisch darstellen. Sportler und Trainer erkennen so auf einen Blick, wie kraftvoll der Abwurf war und in welchen Phasen es noch etwas zu verbessern gibt.
Entwickelt haben den Sensor Ingenieure am Magdeburger Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung gemeinsam mit den Experten vom Olympiastützpunkt. Den neuartigen Speer nutzen die Athleten vor allem zu Beginn der Trainingsphasen, um ihren Leistungsstand möglichst objektiv einschätzen zu können. „Wichtig ist dabei der Punkt der größten Beschleunigung und die Abwurfgeschwindigkeit“, sagt Maria Ritschel, Speerwurf-Bundestrainerin für Frauen in Halle.
Die Trainerin hat das „intelligente“ Werkzeug zusammen mit Sportlerinnen für die Olympischen Spiele getestet. Auch zur Bewertung von Nachwuchsathleten greift sie zu dem neuen Testgerät. „Ein Vorteil ist, dass das System mobil einsetzbar ist und die Analyse gleich nach dem Wurf erfolgt.“ Für den Trainingsalltag allerdings ist der rund 2300 € teure Speer, der rund 100 Mal geworfen werden kann, noch nicht ausgereift. Noch ist das neue Sportgerät für den kontinuierlichen Einsatz beim Training zu kostspielig. Um eine umfassende Leistungseinschätzung des Abwurfes zu ermöglichen, müssten zudem weitere Daten erhoben werden.
Auch das Fraunhofer-Institut für Offene Kommunikationssysteme (Fokus) hat sich der drahtlosen Vernetzung im Sport zugewandt. Gemeinsam mit dem Institut für Forschung und Entwicklung von Sportgeräten (FES) entwickelte man eine Lösung, damit deutsche Kanu-Leistungssportler künftig Sensordaten auf einem PC festhalten können. Matthias Gerlach vom Fokus: „Besondere Anforderung sind die zeitliche Synchronität, die hohe Zuverlässigkeit bei der Datenübertragung und -speicherung sowie eine einfache Benutzung.“ Zurzeit werden die drahtlosen Sensornetze für das Training der Deutschen Olympiamannschaft der Kanuten entwickelt. Prinzipiell sei der Einsatz bei jedem anderen Sportgerät möglich, heißt es aus dem Fokus.
Ein „digitaler Trainer“ ist auch bei den Nachwuchsschwimmern am Olympiastützpunkt Rhein-Neckar in Heidelberg im Einsatz. Das walkmangroße, wasserdichte Gerät wird mit einem Gürtel auf dem Rücken der Schwimmer befestigt und erfasst deren Schwimmschläge und Bahnzeiten. Die dafür eingesetzte Sensortechnik ist der Automobilindustrie entlehnt, die sie zur Auslösung von Airbags entwickelt hat. Damit lassen sich den einzelnen Bewegungsphasen beim Schwimmen bestimmte Beschleunigungsmuster zuordnen. „Eingesetzt wird der ,DigiCoach“ vor allem zur Trainingsdiagnostik“, erläutert Entwickler Markus Buchner vom European Media Laboratory in Heidelberg. Über eine Schnittstelle werden die gespeicherten Daten auf einen Laptop übertragen und sind sofort für die Leistungsanalyse grafisch abrufbar.
Die Heidelberger Forscher wollen das Gerät so weit verkleinern, dass es sich in den Schwimmanzug integrieren lässt. Zusätzlich könnte es mit medizinischen Sensoren ausgestattet werden, die wichtige Vitaldaten wie Herzfrequenz und Sauerstoffgehalt im Blut überwachen. Eingeblendet über ein Display in der Schwimmbrille hätte der Athlet dann jederzeit nicht nur seine Leistungsdaten, sondern auch seine aktuelle Kondition im Blick.
SILVIA VON DER WEIDEN
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