2021_07_01 Premios eMadrid_Jon Echeverría

1. Título TFG:
“Diseño, desarrollo
y evaluación del
sistema KUMITRÓN
para monitorizar
combates en Karate
que sincroniza
imágenes aéreas
con señales
fisiológicas e
inerciales”
Julio 2020
AUTOR: Jon Echeverria
DIRECTORA: Olga C. Santos

2. OBJETIVOS
EL OBJETIVO GLOBAL DE ESTE PFG ES:
DISEÑAR UN SISTEMA DE INTELIGENCIA ARTIFICIAL
CAPAZ DE DESARROLLAR ESTRATEGIAS Y APORTAR
SOLUCIONES INTELIGENTES EN TIEMPO REAL PARA
APOYAR EL APRENDIZAJE DURANTE LA PRÁCTICA DE UN
COMBATE DE ARTES MARCIALES EN GENERAL, Y KARATE
EN PARTICULAR (DENOMINADO KUMITE)
Construir un sistema que recoja a
través de diversas fuentes
información postural y de los
movimientos que se realizan en un
kumite, así como el estado fisiológico
relacionado con los movimientos
realizados.
Obtener información monitorizada de
valores físicos y fisiológicos de cada
practicante en forma de indicadores para
identificar criterios para la entrega de
retroalimentación personalizada.
Relacionar la ejecución de los
movimientos de cada practicante con
las variaciones de los indicadores
obtenidos, tanto para potenciar
aquellos movimientos que son
correctos como evitar los que pueden
producir lesiones.
Facilitar el etiquetado temporal de la
actividad realizada por los
practicantes para poder entrenar los
algoritmos de IA, de forma que
dichos indicadores puedan calcularse
de forma dinámica y adaptarse a la
evolución de los practicantes.
Permitir analizar de forma simultánea la
interacción de dos practicantes durante
un kumite.
Plantear futuros estudios que
relacionen los movimientos y la
respiración, tan importante en el
Karate, así como aprender a controlar
el estado afectivo a la hora de
participar en un kumite.
KUMITRON = KUMITE + DRON

3. • KUMITRÓN recoge datos de los sensores del alumno y realiza
una comparación con datos históricos y datasets expertos,
para medir la actividad y el desarrollo del alumno.
1. Analítica y evaluación del
aprendizaje
• KUMITRÓN permite crear contenidos para su publicación en
abierto, ya que todas las sesiones de entrenamiento son
grabadas y guardadas en una base de datos para su posterior
puesta a disposición de alumnos y Maestros.
2. Contenidos abiertos: OER,
Open Data y Open Science
• KUMITRÓN hace uso de componentes de IoT para su diseño.
• Virtual LAB: mejora de LA visión periférica desarrollando una
serie de vídeos donde se aplican algoritmos de visión
artificial.
3. Laboratorios remotos,
virtuales e IoT
• Con KUMITRON se pueden desarrollar numerosos Serious
Games diferentes para que el alumno aprenda y mejore su
habilidad en el arte y sus habilidades psicomotoras.
4. Serious games,
gamificación y simulaciones
• KUMITRÓN es una herramienta de entrenamiento en tiempo
real que dispone de un servicio web personalizado donde los
alumnos pueden acceder a toda la información generada en
los entrenamientos para hacer un seguimiento.
5. Ubicuidad, movilidad y
realidad mixta (AR/VR)
• KUMITRÓN graba todas las sesiones de entrenamiento, tanto
los vídeos como los datos recogidos de los sensores, y este
material puede utilizarse en cursos on-line.
6. MOOCs y SPOCs y LMSs
• KUMITRÓN aporta capacidades y características innovadoras
que mejoran la educación, conviertiendo el Dojo en un Smart
Learning environment.
7. Smart learning
environments, IA
• KUMITRÓN entrena los aspectos motores haciendo uso de
técnicas analíticas cuantitativas que, enriquecidas con IA ,
generan un conocimiento experto para orientar a los alumnos
en la mejora de las habilidades psicomotrices.
8. Metodologías educativas,
competencias digitales y
pensamiento computacional
Alineación con los puntos de eMadrid

4. PHY + AIK
(SANTOS, CORBI & BURGOS, 2019)
Estado del arte: Se han revisado 25 sistemas y 20 patentes

5. ENCUESTA A KARATEKAS
Prácticamente el 100% de
los encuestados son
positivos en relación a
adoptar algún tipo de
tecnología digital para
mejorar el entrenamiento
de kumite.
El vídeo e Internet son dos
herramientas ampliamente
utilizadas tanto por
Maestros como por
alumnos.
La herramienta debería
permitir analizar el kumite
en tiempo real, y poder
hacer un seguimiento a
posteriori de la actividad.
Durante el kumite, existe
comunicación directa
entre alumno y Maestro.
Los Maestros querrían
poder ver vídeo y
parámetros de actividad
en algún dispositivo en
tiempo real.
Nº cuestionarios recibidos = 20
(5 de Maestros y 15 de alumnos)
El género de los alumnos es de 8
mujeres y 7 varones, mientras que
los Maestros todos son varones.
Se ha seguido la
metodología del
Diseño Centrado
en el Usuario

6. O. C. Santos, “Training the
Body: The Potential of AIED
to Support Personalized
Motor Skills Learning,” Int. J.
Artif. Intell. Educ., vol. 26,
no. 2, pp. 730–755, Jun.
2016, doi: 10.1007/s40593-
016-0103-2.
DISEÑO DEL
SISTEMA
KUMITRON
sigue el marco
propuesto para
construir
sistemas
psicomotores
inteligentes

7. El sistema KUMITRON permite:
• visualizar datos fisiológicos e inerciales en tiempo real
• ver el Kumite (combate de karate) en video en tiempo real
• ver el video de Kumite con algoritmos OpenCV en tiempo real
• registrar los datos obtenidos del Hardware en una base de datos
• calcular indicadores de rendimiento con minería de datos (Weka)
• la comunicación alumno – maestro (instrucciones sobre estrategias de combate)
DISEÑO ARQUITECTÓNICO

8. IMPLEMENTACION
DEL
SISTEMA
Se ha solicitado
una patente

9. RESULTADOS DE LA EVALUACIÓN CON
USUARIOS
-30000
-20000
-10000
0
10000
20000
30000
40000
50000
1 4 7 10131619222528313437404346495255586164677073767982858891
Pruebas Usuario
Bloque Block instant(ms) Temperature
Pulse Acc_X Acc_Y
Acc_Z Rot_X Rot_Y
Rot_Z

10. DIVULGACION CONGRESOS PRENSA

11. AGRADECIMIENTOS
• A los karatekas involucrados en el
desarrollo del TFG
• Al proyecto INT2AFF (PGC2018-
102279-B-I00) por su apoyo.
Contacto:
Jon Echeverria (autor el TFG)
jecheverr33@alumno.uned.es
Olga C. Santos (directora del TFG)
ocsantos@dia.uned.es