Previsão precisa da velocidade de lançamento para atletas em eventos aéreos de esqui estilo livre com base em aprendizagem de transferência profunda

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 4308 (2023) Citar este artigo

544 Acessos

1 Citações

12 Altmétrico

Detalhes das métricas

Uma correção do autor a este artigo foi publicada em 08 de maio de 2023

Este artigo foi atualizado

A obtenção automática da velocidade de lançamento são garantias poderosas para que os atletas da prova aérea do esqui estilo livre obtenham bons resultados. Na maioria dos estudos publicados que descrevem atletas que obtêm pontuações altas, a distância de deslizamento auxiliar depende inteiramente do treinador e até mesmo da experiência do próprio atleta, o que pode não ser ideal. O objetivo principal do presente artigo é utilizar um sistema de aquisição e desenvolver um modelo de rede neural artificial (RNA) para obter automaticamente a relação correspondente entre a distância de deslizamento assistida e a velocidade. A influência do coeficiente de atrito da neve, velocidade do vento, direção do vento, inclinação, altura e peso pode ser simulada no motor Unity3D. A influência da temperatura, umidade e ângulo de inclinação precisa ser medida no mundo real por testadores profissionais, o que é extenuante. A rede neural é primeiro treinada por dados de simulação suficientes para obter o recurso codificado. Em seguida, as informações aprendidas no ambiente de simulação são transferidas para outra rede. A segunda rede utiliza dados obtidos de vinte testadores profissionais. Comparado com o modelo sem aprendizagem por transferência, o desempenho do método proposto apresenta uma melhoria significativa. O erro quadrático médio para o conjunto de teste é 0,692. Observa-se que a velocidade prevista pelo modelo de aprendizagem por transferência profunda (DTL) projetado está em boa concordância com os resultados da medição experimental. Os resultados indicam que o método de transferência de aprendizagem proposto é um modelo eficiente para ser utilizado como ferramenta de previsão da distância de deslizamento assistida e velocidade de lançamento para atletas na prova aérea de esqui estilo livre.

A prova aérea do esqui estilo livre é um esporte que atrai a atenção de pessoas em todo o mundo. O projeto demonstra principalmente a técnica e flexibilidade dos atletas e é muito consistente com as características esportivas e físicas dos próprios atletas1. Portanto, a prova aérea do esqui estilo livre sempre foi um avanço importante para os atletas conquistarem o ouro nas Olimpíadas de Inverno. A composição da ação do evento aéreo do esqui estilo livre é dividida principalmente em quatro fases, a saber, a fase de deslizamento assistido, decolagem, fase aérea e fase de pouso, respectivamente. Normalmente, essas quatro fases estão conectadas entre si, promovem-se e interagem entre si. Um dos factores chave que determinam o sucesso ou fracasso da acção é o controlo da altura de subida, ou seja, o controlo da velocidade de lançamento no final da fase de deslizamento assistido. O diagrama e a vista lateral do local aéreo são mostrados na Fig. 1, onde as quatro fases e o ponto crucial da velocidade de lançamento são apresentados em detalhes.

O diagrama e a vista lateral do local aéreo.

No entanto, a velocidade do lançamento é influenciada por muitos fatores. Nas competições anteriores, a distância de deslizamento auxiliar da prova aérea do esqui estilo livre depende inteiramente dos seus treinadores e até mesmo da própria experiência do atleta, ou o estado de determinação final é determinado após repetidos testes de deslizamento, que podem não ser os ideais. Além disso, a realização de ensaios ao ar livre é demorada e extenuante2,3,4. A velocidade de deslizamento auxiliar é influenciada pelas condições da neve, ambiente envolvente e inclinação do deslizamento. As condições da neve incluem temperatura, dureza e textura da neve5,6,7, todas as quais afetam diretamente o coeficiente de atrito da neve, que por sua vez afeta a velocidade de deslizamento. A limitação de repetidos testes de deslizamento de atletas pode ser superada usando um sistema tribômetro esqui-neve. Um sistema tribômetro de esqui-neve é ​​preferido devido à sua medição objetiva, rápida e confiável. No entanto, menos trabalhos foram realizados no desenvolvimento do sistema tribômetro esqui-neve. Os sistemas de medição existentes podem ser classificados em duas categorias: (1) tribômetros lineares6,8; (2) tribômetros rotacionais9. Uma limitação dos sistemas existentes é que eles não conseguem medir o atrito ao longo do esqui devido ao tamanho das amostras e à construção dos sistemas. Além disso, mais importante ainda, além do coeficiente de atrito da neve, a velocidade do atleta também está relacionada à distância de deslizamento auxiliar, velocidade do vento, direção do vento, inclinação, altura, temperatura do peso, umidade e ângulo de inclinação. Infelizmente, o modelo de medição existente não dá diretamente a relação entre a velocidade e esses fatores para orientar os atletas a alcançarem bons resultados, o que é desfavorável para os atletas.