ความแตกต่างระหว่าง Nike+ sensor กับ Garmin Footpod (1) | 8 comments:

บทความนี้ข้าพเจ้าภูมิใจนำเสนอมาก เพราะทอดตาทั่วแผ่นดิน ยังไม่เห็นฝรั่งเขียนเลยสักคน (หรือเราอาจหาไม่เจอเองก็ได้ 555+) และต้องใช้วิทยายุทธในการขุดคุ้ยพอสมควร จริงๆมีข้อมูลในแง่เทคนิคอีกเยอะ แต่ขอเอามาเล่าให้คนทั่วไปอ่านแค่นี้ ใครสนใจแบบเจาะลึกก็ลองเข้าไปดูตามลิงค์ใน Reference ที่ให้ไว้นะคะ

การทำงานของ Nike+ Sensor

Nike plus sensor เป็นเซ็นเซอร์แบบ piezoelectric เพื่อดูว่าเท้าเรากระทบพื้นเมื่อไหร่ และค้างอยู่กับพื้นนานแค่ไหน เพราะจากงานวิจัยพบว่า เราสามารถเชื่อมโยงระยะเวลาที่เท้าแช่พื้นกับความเร็วได้โดยตรง

หลักการนี้ค้นพบมาตั้งแต่ 40 ปีที่แล้ว เป็นงานวิจัยด้าน Biomechanics ของมหาวิทยาลัย Penn State โดยให้นักกีฬาหลากหลายประเภท มาวิ่งด้วยความเร็วต่างๆกันบนลู่ไฟฟ้า ทั้งแบบพื้นราบและแบบปรับให้ลาดเอียง ทั้งเอียงขึ้นและเอียงลง สิ่งที่พบคือ ระยะเวลาที่เท้าของนักวิ่งแช่อยู่กับพื้นสัมพันธ์กับความเร็วของนักวิ่งคนนั้นโดยตรง โดยไม่ต้องสนใจความเอียงของพื้นหรือไม่ต้องสนใจว่านักวิ่งคนนั้นจะมีช่วงก้าวเท่าไหร่ ดังนั้น ถ้าเราสามารถวัดระยะเวลาการแช่เท้าบนพื้นได้ เราก็จะสามารถบอกความเร็วขณะนั้นได้

ยกตัวอย่างเช่น จากรูป จะเห็นว่าไม่ว่าพื้นจะราบ เอียงขึ้น(เทียบได้กับการขึ้นเขา) หรือเอียงลง(เทียบได้กับการลงเนิน) ผู้เข้าทดสอบที่วิ่งด้วยความเร็ว 11 ฟุต/วินาที ก็จะแช่เท้าที่พื้นเป็นเวลาประมาณ 0.25 วินาทีทั้งนั้น ส่วนผู้ที่วิ่งด้วยความเร็ว 16 ฟุต/วินาที ก็จะแช่เท้าที่พื้นเป็นเวลาประมาณ 0.20 วินาทีทั้งนั้น (ยิ่งแช่เท้านาน ยิ่งวิ่งช้า) ดังนั้น ถ้าเราสามารถวัดได้ว่า นักวิ่งคนหนึ่งแช่เท้าที่พื้นนาน 0.2 วินาที ก็สามารถบอกได้เลยว่า ขณะนั้น เขามีความเร็ว 16 ฟุต/วินาที โดยไม่จำเป็นต้องรู้ว่าคนคนนั้นกำลังวิ่งขึ้นเขาหรือลงห้วยอยู่

อย่างไรก็ตาม จะเห็นว่าจริงๆแล้วค่าเวลาการแช่เท้าสำหรับความชันแต่ละแบบไม่ได้เท่ากันเป๊ะ สิ่งนี้เองที่ทำให้เกิดความคลาดเคลื่อนประมาณ 5% ซึ่งถือว่ามากเกินไปสำหรับสายงานด้าน Biomechanics งานวิจัยนี้เลยถูกเก็บขึ้นหิ้งไป แต่ Nike คิดว่า ถ้าเอามาใช้สำหรับวัดระยะทางการวิ่ง ความคลาดเคลื่อนเพียงแค่นี้ก็ถือว่าสุดยอดแล้ว

การทำงานของ Garmin Footpod

Foot pod ไม่ว่าจะเป็นของ Polar, Suunto หรือ Garmin จะใช้เซ็นเซอร์วัดความเร่งชนิดหนึ่งที่เรียกว่า MEMS (Micro ElectroMechanical Systems) ซึ่งสามารถวัดความเร่งได้ทั้ง 3 แกนคือ หน้าหลัง ซ้ายขวา และบนล่าง เมื่อนำมาติดกับหลังเท้า ก็จะทำให้รู้ความเร่งทั้ง 3 แกนของเท้า ดังนั้นเมื่อนำความเร่งทั้ง 3 มาหาเวคเตอร์ลัพธ์ ก็จะทำให้รู้ความเร่งในแนวทิศทางการเคลื่อนที่ของเราได้ โดย foot pod จะคำนวณความเร่งก้าวละหนึ่งครั้ง เมื่อรู้ความเร่ง+วัดเวลาได้ ก็จะสามารถคำนวณความเร็ว และระยะทางของแต่ละก้าวได้ตามลำดับ

ถามว่า foot pod รู้ได้ยังไงว่าเราก้าวไป 1 ก้าวแล้ว คำตอบคือ มันจะดูรูปแบบของความเร่งในแกนบนล่างของเท้าเรา ด้วยการประมวลผลของ Digital Signal Processing ดังรูป

จากรูปจะเห็นว่า 1 ก้าว ก็คือเวลาตั้งแต่ส้นกระทบพื้น หรือ heel strike (จริงๆจะเอาอะไรกระทบ มันก็รู้หมดน่ะนะ :p) ถึงส้นกระทบพื้นอีกครั้งนั่นเอง ซึ่งจากรูปใช้เวลาประมาณ 0.7 วินาที ดังนั้นถึงแม้รูปแบบการวิ่ง หรือความยาวช่วงก้าวจะเปลี่ยนไป มันก็ยังรู้อยู่ดี

เมื่อลองทดสอบความถูกต้องของความเร็วที่คำนวณได้ (กราฟสีแดง) โดยให้ติด foot pod วิ่งในภูมิประเทศจริง (ไม่ใช่บนลู่ไฟฟ้า) พร้อมทั้งเข็นรถเข็นเด็กซึ่งติดที่วัดความเร็วแบบมาตรฐานไว้ด้วย (กราฟสีน้ำเงิน) พบว่าได้ค่าที่ใกล้เคียงกันมาก

เปรียบเทียบความแม่นยำ

Nike อ้างว่า ความแม่นยำขณะยังไม่คาลิเบรต ไม่น้อยกว่า 90% ถ้าคาลิเบรตแล้วจะแม่นยำขึ้น แต่ไม่ได้บอกว่าเท่าไหร่

Garmin อ้างว่า ความแม่นยำขณะยังไม่คาลิเบรต ประมาณ 98% และถ้าคาลิเบรตแล้วจะแม่นยำถึง 99%

========

ในเบื้องต้นขอให้ข้อมูลไว้แค่นี้ก่อนนะคะ เอาไว้หา Nike+ sensor มาทดสอบได้แล้ว จะเขียนภาคสองต่อไป ^ ^

อ้างอิง

The Nike Experiment: How the Shoe Giant Unleashed the Power of Personal Metrics

SpeedMax White Paper

Nike + iPod Frequently Asked Questions

Garmin Frequently Asked Questions

Tweet