“Proyecto para el Desarrollo Tecnológico, Innovación y Evaluación de la Conformidad” (DeTIEC)

COF Nº 04/2010 FOCEM

Plataforma automatizada de entrenamiento de las habilidades de tiro de balón

INFORME FINAL   

                                                                                                                                 

 

 

 

                                                                   

  Resumen ejecutivo: 

El proyecto Innovación tecnológica implementado por el Centro de Desarrollo Sostenible S.A. (CDS) denominado “Plataforma automatizada de Entrenamiento de Tiro de Balón” fue ejecutado por medio de la ventanilla de Innovación de empresas del Proyecto DETIEC - Desarrollo Tecnológico, Innovación y Evaluación de la Conformidad del CONACYT[1]; financiado con recursos del Fondo de Convergencia Estructural del  MERCOSUR (FOCEM) y del Tesoro Nacional, y con aporte de contrapartida de CDS. El resultado del proyecto fue registrado bajo la marca de KinematicsTM en la Dirección Nacional de Propiedad Intelectual (DINAPI).

KinematicsTM es una plataforma automatizada de entrenamiento de tiro de balón que ayuda al atleta a aumentar su precisión en el tiro de balón (puntería) a través de rutinas editables por el entrenador o atleta. El entrenamiento consiste en acertar un objetivo dinámico y configurable. La plataforma permite configurar los tiros ya sea con un objetivo en movimiento o estático, aumentando o disminuyendo el radio del mismo y configurar el tiempo con el que se cuenta para realizar el tiro. Utilizando los datos históricos del atleta, se calcula el porcentaje general de los tiros acertados, el tiempo general que conlleva terminar todas las rutinas, el tiempo total utilizado para completarlas. Todos estos datos pueden ser luego utilizados por el entrenador y/o el atleta para la mejora del rendimiento.

 A continuación se presentan algunas imágenes del proyecto:

Diseño del producto para el entrenamiento:

Pantalla del Entrenador:

Pantalla de resultados de la práctica

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 Introducción: 

Este documento presenta los resultados del proyecto KinematicsTM . Dicho proyecto fue desarrollado por la Empresa Centro de Desarrollo Sostenible S.A.[2] con financiación de la ventanilla de Innovación de empresas del Proyecto DETIEC - Desarrollo Tecnológico, Innovación y Evaluación de la Conformidad del CONACYT[3]; financiado con recursos del Fondo de Convergencia Estructural del  MERCOSUR (FOCEM) y del Tesoro Nacional bajo la denominación “Plataforma Automatizada de Entrenamiento de Tiro de Balón”

  1. DESCRIPCIÓN DE  CADA UNO DE LOS OBJETIVOS PROPUESTOS Y EL ALCANCE LOGRADO EN SU CONSECUCIÓN


1. Objetivo general del plan

Desarrollar una plataforma tecnológica de alto desempeño que sirva como herramienta en el proceso de entrenamiento de las habilidades de tiro de balón para deportistas en las principales disciplinas deportivas practicadas en el país (fútbol, handball, volleyball).

Alcance Logrado:

Hemos desarrollado una plataforma de entrenamiento para las habilidades de tiro de balón compuesto de componentes físicos y lógicos que interactúan para automatizar gran parte del proceso de entrenamiento. De esta manera, el deportista puede ejecutar tiros de balón a un objetivo establecido sobre una pantalla de proyección y obtener como resultado la precisión de su ejecución. Con esto, se puede tener la evolución del deportista en su habilidad de tiro. Como deporte piloto fue seleccionada la disciplina “Fútbol”, la plataforma puede ser utilizada tanto por futbolistas como por entrenadores.

 

1.1          Objetivos específicos

Desarrollar una herramienta especializada de entrenamiento deportivo que otorgue un valor agregado al rendimiento del atleta.

Alcance Logrado:

La plataforma desarrollada, según las validaciones realizadas, tiene la capacidad de mejorar el rendimiento del deportista en cuanto a sus habilidades de tiro gracias a la propiedad de ser altamente configurable y automatizada, esto permite al deportista enfocarse en los aspectos que realmente necesita reforzar para mejorar su rendimiento, mediante la repetición en ambiente controlado de los tiros en los que requiere mejorar.

1.2          Objetivos específicos

Aumentar la fiabilidad, usabilidad y precisión de los métodos de entrenamiento, asistiendo al proceso mediante el uso de tecnologías avanzadas de información y comunicación.

Alcance Logrado:

La plataforma desarrollada aumenta la fiabilidad, usabilidad y precisión de los métodos de entrenamiento convencionales debido a que para su funcionamiento utiliza componentes tecnológicos avanzados, incluido cámaras de video de alta tasa de muestreo y algoritmos de procesamiento de imágenes. En la plataforma desarrollada, la usabilidad se consigue contando con una interfaz de usuario intuitiva y fácil de manejar, la precisión se obtiene aplicando algoritmos avanzados que permiten conocer la posición del impacto del balón, la fiabilidad se obtiene como consecuencia de que los valores obtenidos en los resultados calculados no pueden ser modificados, de esta manera la plataforma garantiza que el rendimiento calculado del deportista refleja su rendimiento real.

1.3          Objetivos específicos

Desarrollar una estrategia de comercialización que abarque ampliamente el mercado, ofreciendo el producto/servicio a organizaciones, profesionales y aficionados en diversas condiciones económicas.

Se ha desarrollado una estrategia de comercialización que contempla varias modalidades de uso de la herramienta. Para desarrollar dicha estrategia y validarla, se realizaron encuestas con referentes del deporte seleccionado como piloto, el fútbol, quienes aportaron gran conocimiento de los rangos de precios, modalidades de pago y características generales deseadas para el producto. La estrategia incluye la comercialización mediante la venta del producto, o mediante el alquiler por tiempo del producto en donde el mismo se traslada a los centros de entrenamiento de los clientes, o la instalación del producto, por medio de convenios con centros deportivos, en cuyo caso los deportistas y entrenadores son los que van a los centros deportivos para hacer la práctica.

Si bien estos modelos de comercialización son los iniciales, y dado que KinematicsTM es un producto innovador, se prevé el desarrollo de nuevos modelos de comercialización, posiblemente basados en la certificación de la capacidad de precisión de los jugadores. Dicho modelo será desarrollado en el futuro debido a que requiere de una gran base de datos histórica para poder realizar una comparación con los mejores jugadores.

Alcance Logrado:

Resultados 1.

Plataforma automatizada diseñada para ofrecer al usuario/atleta una evaluación pormenorizada de parámetros que determinan su habilidad de tiro de balón, como precisión y velocidad, ofreciendo a su vez una retroalimentación continua. (obj. esp. 1). Esta plataforma integrará componentes hardware (dispositivos sensibles de captura de datos, ya existentes) y software (controladores y algoritmos de procesamiento, a ser desarrollados) que operarán coordinadamente en un entorno físico diseñado y construido para propósitos específicos. (obj. esp. 2).

Figura 1: Plataforma montada en el gimnasio ND Wellness Center. Perfil de jugador

Figura 2: Plataforma montada en el gimnasio ND Wellness Center. Pantalla de práctica

Alcance Logrado:

Se ha desarrollado una plataforma capaz de evaluar la precisión de tiro de balón de los deportistas; considerando la precisión como la distancia entre el objetivo proyectado sobre la superficie de proyección y la posición calculada del impacto del balón contra dicha superficie (ver Figura 1). Para realizar este cálculo se ha utilizado cámaras de video de alta tasa de muestreo, ubicadas a los costados de la superficie de proyección. Las imágenes capturadas por estas cámaras son transmitidas a una unidad de procesamiento que se encarga de calcular la posición de impacto del balón.

Resultados 2

Estrategia de comercialización adaptada para penetrar en el mercado local e incluso regional (obj. esp. 3).

Alcance Logrado:

La estrategia desarrollada, por un experto en el área de comercialización, abarca estrategias para lograr una penetración sostenible en el mercado local de unos pocos meses e incluso regional en un lapso de tiempo mayor.

La estrategia inicial de KinematicsTM se divide en dos tipos de productos:

  1. KinematicsTM como producto de entrenamiento de precisión: Se identificó un costo semana que lo entrenadores y clubes estarían dispuestos a pagar por el producto de entrenamiento. Sin embargo, dado que el producto es totalmente desconocido, se prevé un periodo de ingreso al mercado en el cual el producto podría estar disponible de forma gratuita para clubes, entrenadores y deportistas seleccionados. Este periodo podría estar financiado por marcas patrocinadoras y la Asociación Paraguaya de Fútbol. Actualmente ya se cuenta con un acuerdo para el uso de KinematicsTM en el predio del Centro de Entrenamiento de alto rendimiento Wellness Center.
  2. KinematicsTM como base de datos y certificación del jugador: En una segunda fase, luego de recolectar datos anónimos de las prácticas, se podrán realizar comparaciones estadísticas de los jugadores para poder entender los parámetros de precisión, en comparación a otros jugadores con más experiencia.

 

Cronología o Línea de tiempo

2. BREVE DESCRIPCIÓN LA METODOLOGÍA UTILIZADA

3. RESULTADOS OBTENIDOS, SU ANÁLISIS Y UNA DESCRIPCIÓN DE LA IMPORTANCIA Y APLICABILIDAD DE LOS MISMOS

 4. DIFICULTADES E INCONVENIENTES PRESENTADOS DURANTE EL DESARROLLO DEL PROYECTO


Dificultades Técnicas

  1. La principal dificultad de todo el proyecto fue la de calcular con precisión la posición de impacto del balón contra la superficie. En este caso, existían muchas variables involucradas: las propiedades intrínsecas de las cámaras, las condiciones del entorno, el contraste del balón con respecto al fondo, la velocidad de procesamiento, las interconexiones entre los componentes físicos y lógicos, la ubicación y orientación de las cámaras, entre otras. La combinación de todos estos factores hacía que el proceso de depuración sea complejo y sensible. Para superar estas dificultades, fueron necesarios desarrollar procedimientos para evaluar cada uno de los componentes de forma independiente. Cuando se obtenían resultados aceptables se procedía a evaluar el sistema en su conjunto para determinar el desempeño global.
  2. Las cámaras de gama alta que han sido adquiridas tienen una interfaz de programación poco flexible y estándar. Esto hace que la integración con el sistema se dificulte, por lo que se necesitaron definir nuevos métodos para enviar/recibir datos a/de las cámaras que son difíciles de desarrollar. Este inconveniente implicó un tiempo mayor de desarrollo y depuración de los programas que ya fueron solucionados.

Dificultades Administrativas

  1. La adquisición de equipamiento se vio retrasada debido principalmente a la falta de proveedores locales. Esto hizo que la búsqueda y el análisis de los equipos se realicen bajo condiciones de alta incertidumbre. Por ello era necesaria una metodología que ayudase a reducir los riesgos asociados, porque claramente no se quería invertir una gran cantidad de dinero en algo que al fin de cuentas no satisfaga las expectativas. A raíz de esto se extendió el plazo de tiempo para la adquisición de equipamiento. Aun así, para el caso de la pantalla LED, se decidió utilizar un mecanismo menos avanzado, debido al alto costo de la misma (aproximadamente de 60.000 USD).

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES


 

El desarrollo de este proyecto nos hace concluir y recomendar cuanto sigue:

  1. Para el desarrollo de productos altamente tecnológicos en los que se tiene condiciones de alta incertidumbre, es necesario seguir o establecer una metodología que conduzcan a las mejores decisiones a la hora de realizar adquisiciones de equipamiento, pues éstas son muy difíciles de lograr especialmente cuando se trata de equipos de alto costo y de proveedores extranjeros. Aun así, las propiedades de los equipos no siempre son tal como son descritas por los proveedores, por lo cual siempre existe un riesgo asociado para este caso.
  2. La solución desarrollada en este proyecto, por ser altamente novedosa hace que las dificultades técnicas sean muy acentuadas debido a la escasa documentación y estudios de casos similares que sirvan como orientación. Para superar esto es necesario validar constantemente las suposiciones planteadas y contar con mecanismos bien definidos para realizar pruebas en todas las fases del proyecto. Esto fue particularmente necesario en la programación de los algoritmos para el problema del cálculo de la posición de impacto del balón, en donde no se tenía al principio definido claramente cuál de las alternativas sería el enfoque que solucionaría este problema de la forma más eficiente.
  3. Bajo ninguna condición subvalorar los problemas por más que se tenga una idea clara de cómo resolverlos. Algunas veces, el comportamiento de las soluciones una vez implementadas son muy distintas a las previstas, ya que pueden aparecer nuevos problemas no previstos, no solamente desde el punto de vista de algoritmos, sino también del comportamiento del hardware. Sólo una vez que se hayan implementado y probado se puede decir que funcionan o no. Por lo tanto, las pruebas y validaciones son fundamentales para cualquier proyecto de innovación.

 6. BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS DE CONSULTA

 


-Bradski, G., & Kaehler, A. (2008). Learning OpenCV: Computer vision with the OpenCV library. " O'Reilly Media, Inc.".

-Piccardi, M. (2004, October). Background subtraction techniques: a review. In Systems, man and cybernetics, 2004 IEEE international conference on (Vol. 4, pp. 3099-3104). IEEE.

-Gonzalez, R. C. E., Woods, S. L., Gonzalez, R. E. R. E. R. C., Woods, R. E., & Eddins, S. L. (2004). Digital image processing using MATLAB (No. 04; TA1637, G6.).

7. REGISTROS DE PATENTES, MODELOS Y AFINES (SI CORRESPONDE) O ANEXOS

 


  1. Solicitud de Registro de marca

 8. ASPECTOS CONCERNIENTES CON EL MANEJO ADMINISTRATIVO DEL PLAN 

El manejo administrativo se realizó utilizando las plantillas modelo de reportes y planillas de rendición contables y de avances financiero proveídos por la CONACYT. Con el fin de agilizar y automatizar el cálculo de las planillas de avances financieros, se introdujeron nuevas columnas de identificador de bien y de actividad a las planillas de rendición contable, ejecución presupuestaria y de avance financiero. Una vez agregadas estas columnas, se crearon fórmulas de cálculo automático en las planillas de ejecución presupuestaria y de avance financiero para sumar todos los gastos de las facturas que afecta a cada bien y cada actividad, que son cargadas en la planilla de rendición contable. Si bien la realización de estas modificaciones implicó un esfuerzo significativo, una vez terminados, la tarea consistía en cargar las facturas en la planilla de rendición contable, y las otras planillas eran automáticamente llenadas, lo que facilitó y agilizó de gran manera la presentación de los informes de Avances.

Desde el punto de vista de ejecución propiamente dicho, si bien el proyecto implicó el uso de varios avances tecnológicos en varias áreas, incluyendo software y hardware, el producto final es una herramienta previamente inexistente en su conjunto. Esto introdujo un alto grado de incertidumbre, y pruebas y errores que se tuvieron que gestionar con mucha estructura y rigidez. Finalmente, el proyecto requirió de dos meses más tiempo de desarrollo que el previamente esperado, lo que implicó la ejecución de mayor contrapartida desde CDS y de unos pequeños cambios en los porcentajes de ejecución de bienes con los fondos de CONACYT, todos ellos dentro de los parámetros mínimos permitidos por CONACYT.

Cabe destacar que el equipo humano de DETIEC de CONACYT siempre estuvo dispuesto a guiar y a ayudar con información rápida, respuesta precisa y oportuna de todas las consultas realizadas, apoyando a todo el proceso de presentación de informes de avances y de rendición contable.

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Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología – Proyecto DeTIEC

Centro de Desarrollo Sostenible S.A. www.cds.com.py


[1] http://www.conacyt.gov.py/detiec/gestion-tecnologica-innovacion-empresas 

[2] http://www.cds.com.py/ 

[3] http://www.conacyt.gov.py/detiec/gestion-tecnologica-innovacion-empresas