بخشی از مقاله
چکیده
امروزه مشکلاتی که در اثر عدم تحرک طولانیمدت کاربران در هنگام انجام بازیهای رایانهای پدیدار شده است، سازندگان و طراحان را به فکر تولید بازیهایی انداخته که کاربران برای انجام آنها مجبور به تحرک باشند تا علاوه بر رفع مشکلات ناشی از عدم تحرک، به جذابیت و هیجان بازی نیز افزوده شود. طراحی این نوع بازیها نیاز به ایدهی جذاب وبعضاً طراحی سختافزارهای مناسب جهت انجام بازی دارد؛ به گونهای که از نظر اقتصادی نیز مقرون به صرفه باشند. ایدهی اصلی این مقاله طراحی یک بازی رایانهای-ورزشی با زمینهی ورزش تکواندو است تا هم برای سرگرمی و هیجان و هم به منظور تجزیه و تحلیلهای تخصصی و استفاده به عنوان مربیگری الکترونیکی برای ورزشکاران قابلیت کاربرد داشته باشد.
بازی پیشنهادی این پژوهش از دو بخش تشکیل شده است؛ بخش سختافزاری شامل آدمک تمرینی و کاورهای مخصوصی است که حسگرهای نیرو و لرزانندههای فیزیکی در آنها تعبیه شده و بخش نرمافزاری شامل یک نرمافزار کنترلی مربیگری و یک بازی رایانهای است. از طریق نرمافزار کنترلی مناطقی در کاور آدمک تمرینی جهت ضربه زدن مشخص میشود که ورزشکار باید در حداقل زمان به آن ضربه بزند.
این ضربه در یک بازی رایانهای، روی یک حریف مجازی نمایش داده میشود. بهعلاوه قابلیت حمله توسط حریف و دفع آن نیز پیشبینی شده است. این سیستم در باشگاههای ورزشی جهت افزایش انگیزه ورزشکاران و سنجش توانایی آنها و نیز در شهربازیها و مراکز بازی و سرگرمی کاربرد دارد و میتواند افراد با سنین مختلف و سطوح توانایی گوناگون را پوشش دهد.
-1مقدمه
ایده اولیهی طراحی اکثر بازیهای رایانهای از دنیای واقعی گرفته میشود؛ برخی برگرفته از سریالها و فیلمهای سینمایی و یا انیمیشنهای کودکان هستند، اساس برخی دیگر شبیهسازی بازیهای دنیای واقعی مانند بازیهای فکری یا کارتی است، برخی دیگر شبیهسازی میدان جنگ و عملیاتهای نظامی را انجام میدهند و بعضی از آنها ایده اصلی خود را بر روی شبیهسازی مسابقات ورزشی بنا کردهاند. انجام بازیهای رایانهای در طولانی مدت به دلیل عدم تحرک افراد و همچنین شکلگیری نامناسب اندامهای بدن در حین بازی، عوارض جسمانی زیادی در پی دارد که از جملهی آنها میتوان به کندی رشد جسمانی، پوکی استخوان و همچنین آسیبهای مفصلی به خصوص در کودکان و نوجوانان در حال رشد اشاره کرد .[1]
این عدم تحرک طولانیمدت باعث نگرانی پزشکان و آسیبشناسان شده است؛ مثلاً فالکو موسر و همکاران در سال 1994 عملکرد نامناسب حرکتی و ضایعات نخاعی را از علل تغییر فرم نامناسب بدن کودکان و نوجوانان برشمردند .[2] هیسومالیس ابتدا در سال 2001 نشان داد که انجام تمرینات و تحرک میتواند منجر به درمان شکلگیری نامناسب بدن شود [3] و سپس در سال 2010 در یک مقاله مروری به طور مفصل به اثر انجام تمرینات کششی و مقاومتی در تغییر فرم بدن افراد پرداخت و در آن اشاره نمود که عدم تحرک و شکلگیری نامناسب اندامهای بدن موجب اختلال در عملکرد ماهیچهها و درد مفاصل خواهد شد .[4]
همچنین هانوسکویز و همکاران در سال 2015 نشان دادند که تحرک و تمرینات بدنی موجب بهبود شکلگیری فرم بدن زنان مبتلا به سرطان سینه نیز خواهد شد .[5] بنابراین تحرک علاوه بر پیشگیری از بیماریهای اسکلتی موجب درمان و بهبود برخی بیماریها نیز میشود. از سوی دیگر، روحیه ورزشکاری به تحرک و آمادگی جسمانی و سلامت انسانها توجه دارد که خلاء این موارد در بازیهای مجازی رایانهای احساس میشود؛ به خصوص در ورزشهای رزمی که اساس آنها کسب مهارت و آمادگی جسمی و ذهنی مناسب با تمرینات زیاد است، میتوان با ترکیب ویژگیهای بازیهای رایانهای و ورزش، به نتایج مناسبی در تقویت تواناییها و نیز پیشگیری از بروز آسیب در اثر عدم تحرک رسید.
از این رو در سالهای اخیر حوزهای در بازیسازی رایانهای تعریف شده است که در کنار سرگرمی و جذابیت محیط گرافیکی و محبوبیت سناریوی تعریف شده، به سلامت جسمی و تحرک افراد نیز توجه دارد که بازیهای رایانهای-ورزشی1 از جملهی آنهاست. هدف پژوهش حاضر معرفی یک بازی رایانهای-ورزشی در زمینه ورزشهای رزمی با تمرکز بر تکواندو است که علاوه بر افزایش انگیزهی تحرک، میتواند در مربیگری الکترونیکی و سنجش توان هنرجویان رزمی نیز مؤثر باشد.
سیستم پیشنهادی از طریق یک کنترلکننده نرمافزاری، ورزشکار را وادار به ضربه زدن سریع به نقاط مختلف یک آدمک میکند و از طریق تحلیل سرعت واکنش و قدرت ضربات او، میزان توانایی و نیز نقاط ضعف او را به مربی گوشزد میکند. بخش سختافزاری شامل حسگرها، لامپهای راهنما، لرزاننده فیزیکی و بلندگوهایی است که بر روی هوگوهای مخصوص سوار میشود و یکی از آنها بر روی آدمک تمرینی نصب شده و دیگری را بازیکن به تن میکند.
این تجهیزات توسط میکروکنترلرها و مدارهای الکتریکی با یکدیگر ارتباط داشته و اطلاعات از این طریق، بین سیستم نرمافزاری و سختافزاری مبادله میشود. از قابلیتهای دیگر این سیستم میتوان به توانایی ارتقاء توان دفاعی و نیز حملهی بعد از دفاع ورزشکار اشاره کرد. در بخش نرمافزاری با استفاده از قابلیتهای سیستم سختافزاری، یک بازی رایانهای طراحی میشود که حالتهای حمله و دفاع حریف را شبیهسازی میکند. در ادامه مقاله، در بخش 2 به پیشینهی طراحی بازیهای رایانهای-ورزشی خواهیم پرداخت. بخش 3 به معرفی سیستم پیشنهادی اختصاص دارد و در بخش 4 نتایج موردنظر و جمعبندی ارائه خواهد شد.
-2پیشینهی تحقیقات انجام شده
بازیهای رایانهای-ورزشی جهت تصویر کردن تحرک ورزشکار به فضای مجازی بازی، به سختافزار مناسب نیاز دارند. بنابراین ابتدا با مرور سریع وسایل و دستگاههای تمرینی که تا کنون در ورزشهای رزمی معرفی شدهاند، سختافزاری را معرفی میکنیم که علاوه بر کارایی در تمرینات رزمی، برای پیاده سازی یک بازی رایانهای قابلیتهای لازم را داشته باشد. سپس در بخش نرمافزاری محیط بازی، به توضیح قابلیتهای نرمافزار و سناریوی کلی بازی خواهیم پرداخت.
قسمت عمدهی مطالعات ارایه شده برای تجهیزات مکاترونیکی مورد استفاده در ورزشهای رزمی، مربوط به وسایلی است که در تمرینات و مسابقات استفاده میشوند. لودکه و همکاران در سال 2000 یک وسیله تمرین برای ورزش کیک بوکسینگ که دارای یک پایه برای نگه داشتن یک صفحهی هدف دارای شمایل انسان که شامل سر و گردن و تنه میباشد، ارایه کردند.
این صفحه دارای تعدادی ناحیه برای زدن ضربه است که برای تشخیص ضربات، در آنها حسگرهایی تعبیه شده و تعدادی لامپ LED در نواحی هدف جاسازی شده تا محلی که باید ضربه زده شود را مشخص کنند - شکل .[6] - 1 این سیستم در واقع وسیلهای برای سنجش سرعت عمل ورزشکار است و تحلیل و بررسی بر روی ضربات اعمال شده انجام نمیدهد.
یکی از مطالعاتی که به طور دقیق تمرکز خود را بر روی ساخت دستگاه برای استفاده در تمرینات تکواندو قرار داد و سعی در ارایهی سیستمی جامع و کامل برای ارتقای تواناییهای تکواندوکاران نمود توسط یانگروک سانگ و همکاران در سال 2010 انتشار یافت. این سیستم از یک کیسهی تمرین شامل 6 حسگر نیرو و لامپهای راهنما برای نشان دادن اهداف تشکیل شده که بر روی کیسهی تمرین نمایشگری وجود دارد تا شدت و صحت ضربه را نشان دهد - شکل. - 2 در بخش نرمافزاری این ضربات تحلیل و بررسی میشوند و برنامه های تمرینی مختلفی قابل تعریف هستند .
[7] آدریان کاستاندا در سال 2014 یک هوگوی تکواندوی الکترونیکی را طراحی کرد که قادر به تشخیص چهار تکنیک از فنون تکواندو که مربوط به ضربات به قفسه سینه است میباشد. در این هوگو از حسگرهای 9 درجه آزادی استفاده شده و برای بیان مقدار شتاب از سه مولفه استفاده میشود. در اینجا با مقایسهی سیگنالهای دریافتی از ضربهی ورزشکار با الگوهای از قبل تهیه شده میتوان نوع تکنیک را مشخص کرد. در واقع هدف از تحقیق کاستاندا این است که بتوان تشخیص داد که آیا یک ضربه به طور صحیح زده شده یا خیر و این کار را تنها با حسگرهای تعبیه شده در کاور انجام داده و نیاز به نصب حسگرها در بدن یا پای ضربهزننده نباشد .
[8] به طور کلی لازمهی موفقیت در ورزشهای رزمی تمرین مداوم و هدفمند است تا ورزشکاران علاوه بر آمادگی جسمانی مناسب، از نظر ذهنی نیز به آمادگی مطلوب دست پیدا کنند. در حال حاضر طراحی دستگاهی که بتواند علاوه بر آمادگی جسمانی، ورزشکار را به آمادگی مطلوب ذهنی نیز برساند یکی از دغدغههای اصلی مهندسان و طراحان دستگاههای ورزشی است.
در طرحی که امیری و راستی در سال 2015 معرفی کردند، یک سیستم تمرینی پیشرفته طراحی شده است که با استفاده از حسگرهای نیرویی و لامپهای راهنما، هم به تحلیل و بررسی حرکات و ضربات ورزشکاران میپردازد تا تواناییهای ورزشکار در تمرینات ارتقا یابد و هم با شبیهسازی حرکات یک حریف واقعی، سعی در فراهم نمودن شرایط یک مسابقه واقعی را در تمرینات دارد.
این سیستم تنها قادر است محل ضرباتی که ورزشکار باید وارد کند یا محلی که حریف ضربه را از آنجا وارد کرده توسط لامپ راهنما نشان دهد؛ ولی قادر به تشخیص و ارتقای گارد دفاعی ورزشکار نیست .[9] برخی تحقیقات بهطور مشخص و بهمنظور ایجاد نشاط و بهبود عملکرد ورزشکار در تمرینات از بازیهای رایانهای بهره بردهاند تا جذابیت استفاده از دستگاههای ورزشی را برای ورزشکاران افزایش دهند.
بریان دوگان در سال 1999 یک سیستم به منظور ارتقای یک دستگاه ورزشی ارایه داد که یک یا چند نمایشگر دارد و هرکدام یکی از پارامترهای عملکرد لحظهای ورزشکار را اندازهگیری کرده و بر اساس آن، یکی از کاراکترهای بازی را کنترل میکند .[10] استفن مایکل وینکنت و همکاران در سال 2012 یک سیستم تمرین الکترونیکی ورزشی معرفی کردند که شامل یک نمایشگر و یک پردازشگر الکترونیکی برای دریافت اطلاعات و تجزیه و تحلیل آنهاست. این سیستم میتواند خصوصیات فردی مانند سرعت و مسافت یک دونده را اندازهگیری کند.
