Diseño de sistema autónomo de seguimiento de atletas en la natación por medio de una cámara de video.

Abstract

En la actualidad la tecnología se ha convertido en un aspecto muy importante para los deportistas de alto rendimiento, esto debido a que está al alcance de todos y permite obtener información sobre el rendimiento, aspectos técnicos, tácticos, etc. En el siguiente trabajo se ha desarrollado el diseño de un sistema que tiene como objetivo principal dar seguimiento a un nadador por medio de una cámara de video para el monitoreo de sus prácticas y sesiones. Para esto se diseñó el prototipo de un carrito que se puede desplazar horizontalmente a la orilla de una piscina siguiendo a un nadador, tomando como un riel guía un cable que se encuentra tensado y sujetado en ambos extremos del espacio en que se desea desplazar y por medio de una cámara de video, que se encuentra montada en él, puede detectar al nadador para mantenerlo dentro el cuadro de la misma y grabar su recorrido. El carrito fue diseñado utilizando técnicas y software de modelado en 3D y se maquinó utilizando herramientas como una cortadora láser e impresoras 3D, se utilizó como riel un cable de acero tensado y como sensor una cámara web con conexión USB. Para realizar el seguimiento se utilizó OpenCV programado en Python, para que por medio de técnicas de visión de computadora se pudiera detectar un objeto de un color especifico y se pudiera determinar la dirección en que este se desplaza. Se diseñó una interfaz gráfica, que también fue programada utilizando el lenguaje de programación Python y herramientas de las librerías de Qt, que permite iniciar rutinas con el sistema desde una computadora y que además brinda una retroalimentación de video inmediato y almacena en una colección de videos, todas las grabaciones de cada una de las sesiones en las que se ha utilizado el dispositivo. Adicional a esto se realizó una investigación para proporcionar materiales que pueden ser utilizados para la fabricación de un prototipo que podría ser expuesto a salpicaduras de agua, para el caso en el que se desee construir dicho prototipo para ser expuesto a salpicaduras de agua y humedad constante, también se calculó la velocidad a la que es necesario que el dispositivo se desplace para poder dar seguimiento a atletas de alto rendimiento y en base a esto se eligió un listado de motores que pueden ser utilizados para alcanzar una velocidad similar y mantenerlos dentro del encuadre de la cámara. Por último, se escribió un manual en el cual se describen los pasos detallados que se deben de seguir para poder ensamblar y utilizar el prototipo mecánico y cómo enlazar a este la aplicación de usuario para poder replicar el funcionamiento del mismo. Se realizó pruebas de funcionamiento con el prototipo y se comprobó su correcto funcionamiento detectando objetos de diferentes colores, grabando videos y también se determinó que a la velocidad a la que este se desplaza no es suficiente para dar seguimiento a atletas de alto rendimiento, por lo que se procedió a investigar motores en el mercado que pudieran proporcionar la velocidad necesaria, para esto se realizó un listado que incluyen un enlace al vendedor y a su hoja de datos.