07. Mai 2025

21. Frühjahrsschule "Technologien im Leistungssport"

Zur individuellen Analyse und Verbesserung der Technik können Athlet:innen in den Wurf- und Stoßdisziplinen auf bewährte Messsysteme zurückgreifen, welche unter anderem die Reaktivkräfte am Boden aufzeichnen. Para-Athleth:innen in den sitzenden Startklassen stehen diese Messsysteme aufgrund der Verwendung spezieller Wurfstühle jedoch nur eingeschränkt zur Verfügung. Im Rahmen des BISp-Service-Forschungsprojektes FORCEAT wurde daher am Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik der TU Dresden in Zusammenarbeit mit dem IAT ein Messsystem zur Erfassung der Reaktivkräfte an einem Wurfstuhl entwickelt, welches auf die speziellen Anforderungen des Parasports abgestimmt ist. Damit können sowohl der Vertikalkraftverlauf und Schwerpunktverlagerungen auf der Sitzfläche des Wurfstuhls als auch die Kraftkomponenten an der Haltestange während der Wurfbewegung gemessen werden. Die drahtlose Datenübertragung und Darstellung der Messgrößen in Echtzeit ermöglichen dem Trainerteam sowie den betreuenden Sportwissenschaftler:innen eine Bewertung der Messergebnisse direkt vor Ort und die Para-Athleth:innen profitieren von einem unmittelbaren Feedback. Ausgehend von einer Analyse der Haltestange hinsichtlich der beim Stoß auftretenden mechanischen Belastungen und Dehnungen wurden die Positionen der Sensoren so optimiert, dass diese auch bei kleinsten Verformungen zuverlässige Messwerte liefern. Um Material- und Fertigungstoleranzen zu berücksichtigen, wurden nach der Integration des Messsystems Kalibriermessungen unter statischer Kraftbelastung durchgeführt. Erste anwendungsnahe Tests zeigen, dass mithilfe des entwickelten Messsystems charakteristische Phasen im Verlauf der Stoßbewegung identifiziert und quantifiziert werden können. Eine Weiterentwicklung des Systems ist im laufenden Olympiazyklus vorgesehen. Perspektivisch ermöglicht die Messung der Vertikalkraft auf der Sitzfläche zudem eine Unterstützung des Schiedsgerichtes bei der Entscheidung, ob bei einem Wurf oder Stoß ein Regelverstoß durch lifting vorliegt.

Für eine positive Leistungsentwicklung von Sportler*innen im Kanurennsport ist eine detaillierte Analyse der Bootsdynamik und Paddeltechnik erforderlich. Der Janova PaddlePulse ist ein am Heck des Bootes angebrachter 9-Achsen-Sensor, der in Echtzeit die Schlagfrequenz, die erzeugte Leistung sowie das Rollen und Stampfen des Bootes misst. Diese Messgrößen sind entscheidend für die Optimierung des Bootslaufs, die Effizienz der Paddelbewegung und die gezielte Steuerung der Trainingsintensität. Die Messgrößen werden als Datenfeld in Garmin Sportuhren integriert. Damit erhalten Sportler*innen unmittelbar visuelles Feedback, wodurch Trainingsanpassungen in Echtzeit möglich sind.

Sowohl im Training als auch im Wettkampf ist die Positionserfassung in den Sportspielen weit verbreitet. Je nach Sportart und Anforderungen kommen dabei globale Navigationssatellitensysteme (GNSS) oder lokale Positionserfassungssysteme (LPS) zum Einsatz. Zusätzlich zu traditionellen Analyseparametern wie Laufdistanzen, Geschwindigkeitsprofilen u.v.m. haben viele Systeme das Metabolic-Power-Modell (Osgnach et al. 2024) implementiert, um den theoretischen Energiebedarf der mechanischen Laufleistung unter Berücksichtigung von Beschleunigungs- und Abbremsvorgängen abzuschätzen. Darüber hinaus versuchen neuere Ansätze, auch den Verlauf der Sauerstoffaufnahme während der Sportspiele zu simulieren. Ob und wie diese Informationen einen Mehrwert für die Sportspielanalyse bieten, soll im Rahmen des Vortrags kritisch diskutiert werden.

Die kinematische Analyse von sportlichen Bewegungen steht im Mittelpunkt von biomechanischen Bewertungen der sportlichen Technik. Die Industrie stellt hierfür eine ganze Reihe von Verfahren zur Verfügung, die sich in Bezug auf Messgenauigkeit, Anwendungskomfort (Mess- und Auswerteaufwand), Anschaffungskosten sowie hinsichtlich der Möglichkeiten zur Anwendung im Leistungssport beträchtlich unterscheiden. Im Mittelpunkt dieser Präsentation steht die Vorstellung und der Vergleich der gängigsten 3D-kinematischen Analyseverfahren, die aktuell in der sportlichen Bewegungsanalyse Anwendung finden. Ausgehend von einem kleinen historischen Exkurs in die Anfänge der biomechanischen Bewegungsanalyse auf der Basis bewegter Bilder, um 1900, soll der technische Fortschritt auf diesem Gebiet über mehrere Stationen beschrieben werden. Zum Grundverständnis wird hierfür das Verfahren zur Berechnung von Raumkoordinaten auf der Basis von Kamera-Bildkoordinaten, das Kernbestandteil aller bildbasierten Analysesysteme ist, erläutert (inklusive Grundvoraussetzungen für deren Anwendung). Im Mittelpunkt der Systembetrachtung steht neben der Zeit- und Raumauflösung die Anwendungsfreundlichkeit. Der Schwerpunkt der Betrachtungen bezieht sich auf die Nutzung moderner Verfahren, die heutzutage in den letzten Jahren die räumliche Bewegungsanalyse geradezu revolutioniert haben: IR-basierte 3D-Tracker, KI-basierte vollautomatische Trackingsysteme, Bewegungsanalyse mittels Inertialsensorik. Aufgrund der großen Bedeutung für die Bewegungsnalyse im Sport wird abschließend auch auf Probleme der KSP-Berechnung eingegangen.

Eine Webanwendung im Mess- und Informationssystem (MIS) des Skispringens ermöglicht den effizienten Wissenstransfer zwischen Trainer*innen und Sportler*innen. Die Technologie einer Webanwendung beschleunigt damit den Informationsaustausch und sorgt für eine zeitnahe Rückmeldung. Durch die umfassende Integration von Daten aus Dynamometrie, Videoanalyse und Kinemetrie wird eine komplexe Bewegungsanalyse des Skisprungs ermöglicht. Außerdem unterstützen detaillierte Längsschnitt- als auch Querschnittanalysen die Bewertung langfristiger Entwicklungen und aktueller Leistungen. Dies kann die Trainingssteuerung qualifizieren und dabei helfen die Leistung der Skispringer*innen zu optimieren. Die Webanwendung ist die zentrale Plattform für den Zugriff auf diverse sportwissenschaftliche Daten im Skisprung.