Записки команды EMVIO. Тестирование фитнес-трекеров. Часть 1 — Шаги

Всем привет!

Меня зовут Мария, я инженер команды EMVIO ^[1] и хочу поделиться с вами своим вариантом анализа популярных трекеров активности по определению количества пройденных шагов.

Кстати, сейчас на Кикстартере идет наша кампания. Приглашаем посмотреть, а самых смелых — поддержать.

Я давно увлекаюсь спортом – в школьные года играла в сборной по волейболу, а когда была студенткой выступала за команду университета. Сейчас учусь в аспирантуре и все также принимаю участие в чемпионате по волейболу среди женских команд.

После работы и учебы любимое дело – побить по мячу. Для меня это способность повысить настроение. Моя методика проста: берем мяч, вспоминаем неприятные моменты сегодняшнего дня, подбрасываем и очень сильно бьем по нему, чтобы все негативное улетело куда подальше. После несколько силовых подач, настроение заметно улучшается.

Стресс vs Активность

Экспериментируя с прототипом наших часов ^[1], я заметила, что физические упражнения уменьшают уровень стресса. Мне показалось важным, чтобы часы, которые измеряют стресс, имели функцию регистрации физической активности.

Когда на заре проекта мы только обдумывали устройство, предложение добавить акселерометр и параллельно со стрессом регистрировать и физическую активность поделило коллектив на две части. Одни были ярыми сторонниками такого решения, другие не хотели превращения устройства в обычный шагомер. Но в результате победила дружба и акселерометр решили вставить по одной очень простой причине.

Мы решили, что нашим пользователям было бы самим интересно сопоставить физическую активность с текущем уровнем стресса в виде синхронизированных по времени кривых. Эта статистика стала бы хорошим мотивирующем фактором! Дополнительно мы решили давать пользователю советы борьбы со стрессом, призывающего его подвигаться. Т.е. убить сразу двух зайцев, выправляя эмоциональное состояние путем повышения физической формы.

Итак, мы решили реализовать базовые функции измерения физической активности в наших часах, не претендуя на звание спортивного девайса.

Шаги

Какие именно нам нужны показатели физической активности? Я провела небольшое исследование различных популярных на рынке гаджетов. Оказывается, что все они измеряют число шагов и калории.

При этом цели все ставят как раз по шагам. Почему этот показатель важен? Все просто. Он понятен, легко измеряем и поэтому отлично подходит для мотивации. Он мотивирует малоподвижных людей на пешие прогулки. По статистике, большинство людей ведут сидячий или малоподвижный образ жизни. Это пагубно сказывается на физическом и эмоциональном состояние, и может привести к гиподинамии и различным заболеваниям.

Есть данные, которые представлены в таблице ^[2]:

Из таблицы видно, что активный образ жизни начинается от 10 000 шагов. Но почему именно такое число?

Оказывается в середине 1960-х годов японский изобретатель Есиро Хатано разработал первый шагомер и назвал его “万歩-系”, что в переводе с японского означает “10 000 шагов”.
Это был хороший маркетинговый ход – внушительное число должно было мотивировать людей считать шаги и покупать устройства.

Несмотря на такую историю появления шагомеров, многочисленные исследования доказали действительную пользу в каждодневном прохождении 10 000 шагов. Хуже от этого не будет. Но всегда стоит помнить о простых советах по использованию шагомеров и девайсов, чтобы точно не навредить своему здоровью.

Сравнительный анализ точности шагомеров

Все современные фитнес-трекеры умеют измерять шаги. Но насколько точно они это делают? Для экспериментального определения точности мы выбрали популярные в настоящее время Nike Fuelband SE, Fitbit Force, браслет Jawbone UP24 и часы Basis B1.

Интересно, а сколько шагов Вы пройдете в действительности, если гаджет отрапортует Вам о том, что заветные 10 000 шагов пройдены?

Итак, следующий шаг – произвести сравнительный анализ девайсов, регистрирующих количество пройденных шагов. Помимо упомянутых фитнес-трекеров я решила оценить и специализированное устройство — OMRON Walking Style Pro.

Для получения данных о физической активности я сделала простой макет на основе Arduino Fio (у него штатная схема для работы с LiIon аккумулятором). Использовала только штатные библиотеки для работы с SD картой. Данные с акселерометра считывала по 3 каналам АЦП.
Подключила SD карту и манжетку с акселерометром MMA7361L. Частоту дискретизации сигнала с осей XYZ я выбрала 50 Гц. Таким образом, получился вот такой «прибор» выходного дня (далее по тексту — «прибор17»).

Он оставляет в файле значениями данных акселерометра по осям XYZ.

Итак, в качестве эталона для я использовала «прибор17». В ходе эксперимента браслеты и часы крепились на запястье правой руки. Шагомер OMRON Walking Style Pro зафиксирован на поясе. «Прибор17» был размещен на щиколотке (так амплитуда сигнала получается больше – потом легче считать пики на экране монитора)

Для экспериментов я использовала одну и ту же дистанцию в 285 метров. Сначала я прошла эту дистанцию обычным для меня темпом и сосчитала про себя количество шагов. При этом данные «прибора17» записывались в текстовом виде на карту памяти.

Вот сигнал, который получился при естественном темпе ходьбы.

Если увеличить масштаб, то можно увидеть пики, которые отмечают шаги. Как видно, шаги хорошо различимы визуально.

Акселерометр был закреплен только на одной ноге, а при ходьбе человек шагает двумя. Соответственно для того, чтобы найти общее число шагов, нужно число пиков умножить на 2. Так я узнавала точное количество шагов на дистанции. Оно совало с результатом «ручного» расчета шагов про себя, поэтому в дальнейшем я решила использовать пики на кривых «прибора17» в качестве эталонного числа шагов в следующих экспериментах.

Далее я усложнила задачу для девайсов, используя различный темп ходьбы. Вот сигнал медленного и быстрого темпа с «прибора17».

Результаты

Результаты экспериментов сведены в таблицу.

Значения шагомера OMRON Walking Style Pro имели погрешность в 2 шага во время всех экспериментов. То есть, если этот прибор сообщит Вам о достижении заветной цели в 10 000 шагов, то знайте, что так оно и есть! Причем точность этого прибора не зависит от скорости ходьбы.

Неплохой результат у браслета Fitbit Force, погрешность на моей дистанции равна 10 шагам. Если браслет отчитался о достижении 10 000 шагов вибромотором, то на самом деле Вы прошли меньше – примерно 9 700. Но показания этого браслета становятся крайне ненадежными при высоком темпе ходьбы.

На третьем месте Jawbone UP24, позволяющий нам пройти меньше на 650 шагов в день.

А вот часы Basis B1 будут суровы с Вами, заставляя пройти на 850 шагов в день больше.

Но самый жесткий тренер Nike FuelbandSE! Он не засчитает Вам порядочное число шагов, вынуждая проходить каждый день больше аж на целых 1670 шагов! Это больше чем километр дистанции!

Разные темпы ходьбы повлияли на девайсы примерно одинаково. В худшую сторону выделился разве что Fitbit Force.

Рекомендации

1. Купив устройство, не надо сразу проходить 10 000 шагов. Пару дней не меняйте свой образ жизни. Посмотрите, сколько вы действительно делаете шагов в течение дня. Затем постепенно прибавляйте нагрузку, по 200-500 шагов каждый день, пока не достигнете конечной цели.
2. При любом дискомфорте в опорно-двигательной системе обратитесь к специалисту, а лучше до начала использования устройства сходите на консультацию к ортопеду.
3. Имеет смысл приобрести специальную спортивную обувь.

Я сама придерживаюсь этих советов. На своем личном самочувствии убедилась, что 15 000 или 20 000 шагов для меня слишком много, а вот 10 000 – это оптимальное количество для одного дня. Кроме того, во время пеших прогулок или пробежки со мной всегда помощники – девайсы. С ними занятия стали гораздо продуктивней и веселей. После занятий синхронизирую данные девайсов с приложением в телефоне. В одних приложениях выдают советы, в других дарят кубки. Например, в приложении для браслета Nike FuelbandSE меня награждают подарками – вот такими картинками и каждый раз стимулируют к новым целям и достижениям.

Выводы для Emvio

Мы решили сильно не напрягать пользователей 10000 шагами и навязывать им активный образ жизни.

Со смартфона пользователь выбирает, какой параметр будет выводиться – прогресс по шагам или текущая двигательная активность, усредненная за 1 минуту. Форму кривой такой активности можно будет посмотреть синхронно с пульсом и стрессом в ПО смартфона. Кроме того все параметры будут выводиться в процентном соотношении, которые может регулировать сам пользователь, когда устанавливает личный предел активности. Это позволит избежать подавляющего контроля над пользователем.
Удачных всем занятий и прогулок!

В следующей статье мы попробуем с вами разобраться с тем, как же фитнес-трекеры измеряют потраченные нами калории.

С уважением, Мария Ашапкина
и команда Emvio.

Автор: therealmaria

Источник ^[3]