Desarrollo de un sistema de captura de parámetros cinemáticos de un balón de voleibol durante el gesto técnico de remate.

Abstract

El trabajo de grado desarrollado se centra en diseñar e implementar un sistema mecatrónico que permita la cuantificación precisa de variables cinemáticas críticas —altura, velocidad y aceleración— del balón de voleibol durante la ejecución del gesto técnico de remate. Esta propuesta surge de la necesidad identificada en los equipos de voleibol, particularmente en la Universidad Mariana, de contar con herramientas tecnológicas que optimicen la evaluación y entrenamiento técnico de los jugadores, superando la tradicional dependencia de la observación subjetiva por parte de los entrenadores. Metodológicamente, la tesis integra conocimientos de visión artificial, procesamiento de imágenes y análisis de datos en tiempo real. Para ello, se seleccionó un sensor óptico de bajo costo (Webcam Logitech C920e) que, en conjunto con algoritmos desarrollados en Python y librerías como OpenCV, permite detectar y seguir la trayectoria del balón usando segmentación de color en la capa HSV, contornos y filtros morfológicos. Una innovación relevante del sistema es la interpolación lineal de puntos de referencia de altura, capturados manualmente, que habilita la conversión de píxeles a medidas reales, logrando así una estimación confiable del alcance máximo del remate. El cálculo de la velocidad y aceleración se realiza aplicando fórmulas físicas clásicas (distancia recorrida en función del tiempo de vuelo), complementadas con el seguimiento cuadro a cuadro del desplazamiento del balón. Estos datos se organizan automáticamente en una base de datos local estructurada en archivos JSON, vinculando cada análisis a un jugador específico. De esta forma, se habilita el seguimiento longitudinal del rendimiento individual, la comparación de progresos y la identificación de patrones de mejora o debilidades técnicas. En términos de validación, el sistema fue sometido a pruebas en entornos de práctica real, demostrando su eficacia para capturar parámetros clave sin interferir con la dinámica natural del entrenamiento. Se verificó su capacidad para generar datos útiles que complementan la observación del entrenador, mejorando la objetividad en la evaluación del remate y ofreciendo indicadores medibles para la planificación de estrategias de entrenamiento personalizadas. En conjunto, la tesis demuestra la viabilidad de aplicar soluciones de ingeniería mecatrónica y visión por computadora al deporte universitario, proponiendo un prototipo adaptable y escalable que puede servir como base para futuros desarrollos en deportes de salto y golpeo, o incluso en aplicaciones biomédicas y de biomecánica del movimiento humano. Su implementación contribuye a cerrar la brecha tecnológica en la preparación de equipos de voleibol de nivel formativo, promoviendo una cultura de entrenamiento basada en evidencia cuantitativa y análisis de datos