Fecha
2025-06-17
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Resumen
El análisis biomecánico en el deporte, y específicamente en el lanzamiento de jabalina, es crucial para la optimización del rendimiento y la prevención de lesiones. Sin embargo, las herramientas tradicionales suelen ser costosas y de difícil acceso para el entrenamiento diario. Este Trabajo de Fin de Máster aborda esta problemática mediante el diseño y desarrollo de un prototipo de jabalina sensorizada de bajo costo. El sistema se fundamenta en la integración de una Unidad de Medida Inercial (IMU), compuesta por un acelerómetro/giroscopio (ICM20649) y un magnetómetro (LIS3MDL), directamente en la jabalina, controlada por un microcontrolador ESP32S3.
Los objetivos principales incluyen la selección e integración de componentes electrónicos de bajo costo, la adquisición y sincronización de datos inerciales y magnéticos, y la implementación de algoritmos de fusión de datos, como el filtro Madgwick, para una estimación precisa de la orientación de la jabalina en tiempo real.
Una característica distintiva del proyecto es el desarrollo de un servidor web embebido en el ESP32S3, que permite al usuario conectarse mediante un smartphone o cualquier dispositivo con Wi-Fi para visualizar los registros de lanzamientos, descargar los datos en formato CSV y generar informes en PDF con gráficas relevantes de los parámetros biomecánicos. El diseño del hardware abarca desde la creación de una placa de circuito impreso (PCB) optimizada hasta un soporte impreso en 3D para alojar la electrónica dentro de la jabalina. El software, desarrollado en el entorno Arduino, gestiona la lectura de sensores, la fusión de datos, el almacenamiento, la interfaz de usuario, y el servidor web.
Este prototipo busca facilitar el acceso al análisis biomecánico en el lanzamiento de jabalina, ofreciendo una herramienta práctica y accesible para que atletas y entrenadores puedan obtener feedback inmediato y optimizar sus sesiones de entrenamiento.
Biomechanical analysis in sports, specifically in javelin throwing, is crucial for performance optimization and injury prevention. However, traditional tools are often expensive and difficult to access for daily training. This Master’s Thesis addresses this issue through the design and development of a low-cost sensorized javelin prototype. The system is based on the integration of an Inertial Measurement Unit (IMU), composed of an accelerometer/- gyroscope (ICM20649) and a magnetometer (LIS3MDL), directly into the javelin, controlled by an ESP32S3 microcontroller. The main objectives include the selection and integration of low-cost electronic components, the acquisition and synchronization of inertial and magnetic data, and the implementation of data fusion algorithms, such as the Madgwick filter, for an accurate real-time estimation of the javelin’s orientation. A distinctive feature of the project is the development of an embedded web server on the ESP32S3, which allows the user to connect via a smartphone or any Wi-Fi-enabled device to view launch records, download data in CSV format, and generate PDF reports with relevant biomechanical parameter graphs. The hardware design ranges from the creation of an optimized printed circuit board (PCB) to a 3D-printed support to house the electronics within the javelin. The software, developed in the Arduino environment, manages sensor reading, data fusion, storage, the user interface, and the web server. This prototype aims to facilitate access to biomechanical analysis in javelin throwing, offering a practical and accessible tool for athletes and coaches to obtain immediate feedback and optimize their training sessions.
Biomechanical analysis in sports, specifically in javelin throwing, is crucial for performance optimization and injury prevention. However, traditional tools are often expensive and difficult to access for daily training. This Master’s Thesis addresses this issue through the design and development of a low-cost sensorized javelin prototype. The system is based on the integration of an Inertial Measurement Unit (IMU), composed of an accelerometer/- gyroscope (ICM20649) and a magnetometer (LIS3MDL), directly into the javelin, controlled by an ESP32S3 microcontroller. The main objectives include the selection and integration of low-cost electronic components, the acquisition and synchronization of inertial and magnetic data, and the implementation of data fusion algorithms, such as the Madgwick filter, for an accurate real-time estimation of the javelin’s orientation. A distinctive feature of the project is the development of an embedded web server on the ESP32S3, which allows the user to connect via a smartphone or any Wi-Fi-enabled device to view launch records, download data in CSV format, and generate PDF reports with relevant biomechanical parameter graphs. The hardware design ranges from the creation of an optimized printed circuit board (PCB) to a 3D-printed support to house the electronics within the javelin. The software, developed in the Arduino environment, manages sensor reading, data fusion, storage, the user interface, and the web server. This prototype aims to facilitate access to biomechanical analysis in javelin throwing, offering a practical and accessible tool for athletes and coaches to obtain immediate feedback and optimize their training sessions.
Descripción
Categorías UNESCO
Palabras clave
Jabalina Sensorizada, Análisis Biomecánico, Unidad de Medida Inercial (IMU), ESP32, Fusión de Datos, Filtro Madgwick, Monitorización Deportiva, Prototipo de Bajo Costo, Visualización de Datos, Deporte, Tecnología, Sensorized Javelin, Biomechanical Analysis,, Inertial Measurement Unit (IMU), ESP32, Data Fusion, Madgwick Filter, Sports Monitoring, Low-Cost Prototype, Data Visualization, Sports Technology
Citación
Braic, Andrei. Trabajo Fin de Máster: "Prototipo de una jabalina sensorizada". Universidad Nacional de Educación a Distancia (UNED), 2025
Centro
E.T.S. de Ingeniería Informática