Diseño, Fabricación, Concordancia y Confiabilidad de un Dispositivo Electrónico para el Control de los Intervalos en el Entrenamiento Físico

Fecha

2023-10-20

Autores

Gutiérrez Vargas, Randall

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Resumen

El avance tecnológico en el área deportiva es evidente. Se requiere que los profesionales en Ciencias del Movimiento Humano aprendan cómo utilizar y aprovechar las nuevas tecnologías. Sin embargo, el costo para adquirir estos nuevos instrumentos con el propósito de optimizar sus labores es alto y prohibitivo. Por esa razón hay movimientos de profesionales a nivel mundial que se han planteado la meta de colaborar para que la nueva tecnología sea accesible para todos los seres humanos. Ellos han comenzado a desarrollar opciones de hardware y software libre que permiten que las personas comunes puedan solucionar algunas de sus necesidades siendo ellos mismos los que diseñen y construyan sus propios instrumentos, a bajo costo. El propósito de esta tesis fue recorrer la ruta para diseñar, fabricar, validar y determinar la confiabilidad de un prototipo de un dispositivo electrónico que mida intervalos durante el entrenamiento físico (Prototipo 1), y para ello utilizar materiales de reciclaje, baratos, con software y hardware libre. El dispositivo diseñado cuenta con dos sensores infrarrojos inalámbricos para iniciar y detener el cronómetro. Los sensores se complementaron con una unidad receptora que recibía las señales de los sensores por medio del protocolo de comunicación de radio-frecuencia. Se llevaron a cabo pruebas de concordancia comparando el Prototipo 1 con dos equipos comerciales de medición de intervalos, uno inalámbrico y el otro alámbrico que contaban con dos sensores de medición y una unidad receptora, similar al Prototipo 1; y una prueba de confiabilidad en donde se compararon los resultados en dos mediciones distintas del mismo Prototipo 1. Para la concordancia se realizaron pruebas comparativas entre los tres sistemas en intervalos aproximadamente 2, 5 y 12 segundos realizando 35 mediciones por cada intervalo. Para la prueba de confiabilidad se utilizaron intervalos exactos de 1.5, 6 y 15 segundos realizando 35 mediciones por cada intervalo. Todas las pruebas se realizaron bajo techo en un ambiente controlado. También se realizó una prueba para determinar la distancia máxima de transmisión de los sensores a la unidad al aire libre. La prueba de concordancia mostró confiabilidad casi perfecta con un Coeficiente Intraclase (ICC) en un rango entre 0.88-0.99. Igualmente, en la correlación de Pearson se muestra una asociación muy alta entre los tres sistemas que oscila entre 0.88 y 0.99, lo cual respalda los resultados del ICC, y en el gráfico de Bland-Altman se muestra que la mayoría de los datos están dentro de los límites de concordancia. Con respecto a la prueba de confiabilidad, muestra un resultado casi perfecto (ICC = 0.91-0.94), al igual que la correlación de Pearson que muestra una asociación muy alta que oscila entre 0.81 a 0.95. El gráfico Bland-Altman respalda los datos anteriores al observarse que la mayoría se encuentran entre los límites de concordancia. Se concluye que el Prototipo 1 es concordante con dos sistemas comerciales, y que sus mediciones son confiables. Además, se determinó que el Prototipo 1 puede transmitir información al menos 300 metros en línea recta, superficie plana y sin obstáculos.
The technological advance in the sports area is evident. Professionals in Human Movement Sciences are required to learn how to use and take advantage of new technologies. However, the cost to acquire these new instruments in order to optimize their work is high and prohibitive. For this reason, there are professional movements worldwide that have set the goal of collaborating to make new technology accessible to all human beings. They have begun to develop free hardware and software options that allow ordinary people to solve some of their needs by designing and building their own instruments, at low cost. The purpose of this thesis was to follow the route to design, manufacture, validate and determine the reliability of a prototype of an electronic device that measures intervals during physical training (Prototype 1), and to do so use cheap, recycling materials, with software and free hardware. The designed device had two wireless infrared sensors to start and stop the stopwatch. The sensors were complemented by a receiving unit that received the signals from the sensors through the radio-frequency communication protocol. Agreement tests were carried out comparing Prototype 1 with two commercial interval measurement devices, one wireless and the other wired, which had two measurement sensors and a receiving unit, similar to Prototype 1; and a reliability test where the results were compared in two different measurements of the same Prototype 1. For agreement, comparative tests were carried out between the three systems at intervals of approximately 2, 5 and 12 seconds, performing 35 measurements for each interval. For the reliability test, exact intervals of 1.5, 6 and 15 seconds were used, making 35 measurements for each interval. All tests were performed indoors in a controlled environment. A test was also performed to determine the maximum transmission distance from the sensors to the receiving unit. The agreement test showed almost perfect reliability (ICC = 0.88-0.99). Likewise, the Pearson correlation shows a very high association between the three systems that ranges between 0.88 and 0.99, which supports the ICC results, and the Bland-Altman graph shows that most of the data are within of the limits of agreement. Regarding the reliability test, it shows an almost perfect result (ICC = 0.91-0.94), as does the Pearson correlation that shows a very high association ranging between 0.81 to 0.95. The Bland-Altman plot supports the previous data by observing that most of them are within the limits of agreement. It is concluded that Prototype 1 is consistent with two commercial systems, and that its measurements are reliable. In addition, it was determined that it can transmit information at least 300 meters in a straight line, on a flat surface and without obstacles.

Descripción

Palabras clave

Tecnología, Electrónica, Instrumento de medición, Entrenamiento deportivo, Proceso de prototipado, Concordancia, Confiabilidad, SOFTWARE DE CÓDIGO ABIERTO, Software libre, hardware libre

Citación