Введение

Педометр, или шагомер, – это устройство, как правило, портативное, электронное или электромеханическое, которое подсчитывает каждый шаг человека, определяя движение его рук или бедер. Поскольку длина шага у каждого человека различна, требуется предварительная калибровка, выполняемая пользователем, если необходимо отображение пройденного расстояния в единицах длины (например, в километрах или милях), хотя в настоящее время существуют педометры, использующие электронику и программное обеспечение для автоматического определения длины шага человека. Расстояние, пройденное пешком или любым другим способом, можно измерить напрямую с помощью GPS-приемника. Изначально использовавшиеся энтузиастами спорта и фитнеса, педометры сейчас становятся популярными как ежедневный счетчик активности и мотиватор. Обычно носится на поясе и используется в течение всего дня, он может записывать количество шагов, пройденных пользователем за день, и, следовательно, километры или мили (расстояние = количество шагов × длина шага). Некоторые педометры также могут ошибочно регистрировать движения, не связанные с ходьбой, например, наклон при завязывании шнурков или тряску во время поездки в транспорте, хотя в самых современных устройствах количество таких "ложных шагов" сведено к минимуму. Шагомеры могут стимулировать человека к самосовершенствованию в достижении физической формы и снижении веса. Некоторые рекомендуют ориентироваться на 10 000 шагов в день, что эквивалентно , как показатель активного образа жизни, хотя этот вопрос остается предметом дискуссий среди специалистов. Тридцать минут умеренной ходьбы эквивалентны 3000–4000 шагам, определяемым педометром. Шагомеры все чаще интегрируются в различные портативные потребительские электронные устройства, такие как музыкальные плееры, смартфоны, мобильные телефоны и часы (так называемые фитнес-трекеры).

Использование

Педометры могут служить инструментом мотивации для людей, стремящихся повысить свою физическую активность. Существуют различные веб-сайты, позволяющие отслеживать прогресс, однако многим также будет полезно записывать ежедневное количество шагов и пульс в календарь. Клинические исследования показали, что педометры способствуют увеличению физической активности и снижению уровня артериального давления и индекса массы тела. В исследовании, опубликованном в журнале "Journal of The American Medical Association" в ноябре 2007 года, было заключено: "Результаты свидетельствуют о том, что использование педометра связано со значительным увеличением физической активности и значительным снижением индекса массы тела и артериального давления".

Впервые была предложена ежедневная цель – 10 000 шагов. Эта цель рекомендована Генеральным хирургом США и Министерством здравоохранения Великобритании. Основная критика в отношении установления универсальной цели заключается в том, что она может быть недостижима для пожилых людей с ограниченной подвижностью или людей с хроническими заболеваниями, но, с другой стороны, для детей она, вероятно, слишком низкая.

История

Леонардо да Винчи представлял механический педометр как устройство с военным применением. В 1685 году Готфрид Лейбниц писал о своем времени во Франции: "Несколько лет назад [1672–1674] я впервые увидел прибор, который автоматически регистрирует количество шагов, сделанных идущим пешком человеком". В 1780 году Абрахам Луи Перреле из Швейцарии создал педометр, измеряющий шаги и расстояние при ходьбе; он был основан на механизме 1770 года, созданном им для привода самозаводных часов. Механический педометр, привезенный из Франции, был представлен в США Томасом Джефферсоном. Неизвестно, вносил ли он какие-либо изменения в конструкцию; хотя этот педометр широко приписывают Джефферсону, подтвердить это сложно, поскольку он не патентовал ни одно из своих изобретений.

Япония

В 1963 году, в преддверии Олимпийских игр 1964 года в Токио, доктор Ивао Оя, глава одной из крупнейших клиник Токио, поделился с токийским инженером Юри Като из компании Yamasa Tokei Keiki (Токей означает часы, а Кейки – измерительные приборы) своей обеспокоенностью низким уровнем физической активности в Японии 1960-х годов. Оя считал, что решение заключается в том, чтобы каждый проходил 10 000 шагов в день. В 1965 году, после двух лет разработок, Юри Като создал Manpo kei – шагомер, подсчитывающий десять тысяч шагов. Выпуск компанией Yamasa педометра Manpo kei в Японии в 1965 году оказал значительное влияние. В 2015 году Министерство здравоохранения, труда и социального обеспечения Японии также рекомендовало проходить 10 000 шагов в день. Однако эта рекомендация не имеет под собой прочной научной основы.

Технология

Технология шагомера включает в себя механический датчик и программное обеспечение для подсчета шагов. Ранние модели использовали механический переключатель для регистрации шагов в сочетании с простым счетчиком. Если потрясти такие устройства, можно услышать, как шарик перекатывается вперед и назад, или как маятник ударяется о ограничители при колебаниях. Современные продвинутые шагомеры используют инерционные MEMS-датчики и сложное программное обеспечение для определения шагов. Эти MEMS-датчики способны определять ускорение по одной, двум или трем осям. Использование инерционных MEMS-датчиков обеспечивает более точное определение шагов и уменьшает количество ложных срабатываний. Программное обеспечение, используемое для интерпретации данных инерционного датчика и выделения достоверных шагов, значительно различается. Задача усложняется тем, что в повседневной жизни от таких шагомеров ожидается точный подсчет шагов в тех местах, где пользователи обычно носят устройства (на поясе, в кармане рубашки или брюк, в сумке, рюкзаке). В последние годы для измерения шагов стали применяться более совершенные методы, основанные на компьютерном зрении.

Точность

Точность счетчиков шагов значительно различается между устройствами. Обычно счетчики шагов достаточно точны при ходьбе в умеренном темпе по ровной поверхности, если устройство расположено в оптимальной позиции (обычно вертикально на клипсе для ремня). Хотя на традиционные счетчики шагов сильно влияет размещение под разными углами и в разных местах, последние разработки сделали их более устойчивыми к подобным неидеальным условиям. Тем не менее, большинство счетчиков шагов ошибочно регистрируют шаги, когда пользователь едет в автомобиле или совершает другие привычные движения, с которыми устройство сталкивается в течение дня. Эта погрешность накапливается у пользователей, совершающих умеренные поездки на работу. Точность измерения расстояния также зависит от введенной пользователем длины шага. Наиболее точные шагомеры имеют погрешность не более ± 5%.

Apple iPod Nano (на английском языке)

iPod Nano пятого и шестого поколения от Apple оснащен встроенным акселерометром.

Nike&iPod

Компании Apple и Nike предлагают спортивный комплект Nike+iPod Sports Kit, использующий датчик движения, который помещается в кроссовок Nike или в карман, крепящийся к шнуркам обуви других марок. Датчик передает данные на iPhone (3GS или новее), iPod touch (2-го поколения или новее), iPod nano (4-го поколения или новее) или специальный адаптер, сообщая информацию о тренировке, включая время, дистанцию и количество сожженных калорий.

Apple iPhone 5s

iPhone 5s стал первым iPhone, в котором был установлен сопроцессор Apple Motion, обозначаемый чипом M7, в сочетании с первым 64-битным процессором Apple на базе ARM – Apple A7 SoC (System on a Chip). Добавление отдельного, постоянно активного сопроцессора позволяет основному процессору переходить в режим пониженного энергопотребления, пока он отслеживает движение телефона с помощью инерциального измерительного блока (IMU), состоящего из акселерометра, MEMS-гироскопа и цифрового компаса. Это означает, что устройство распознает, бежите ли вы или едете в автомобиле, и может сохранять эту информацию, не разряжая аккумулятор за счет работы основного процессора. Данные могут быть применены к приложениям, загруженным позднее, то есть любое приложение с поддержкой M7, использующее новый API CoreMotion, сможет предоставлять информацию о ваших последних тренировках.

Apple iPhone 6 (вводится в действие с 1 января)

В iPhone 6 и 6 Plus используется следующее поколение сопроцессоров Apple Motion с сопроцессором движения M8. Этот чип был объединен со значительно улучшенным процессором Apple A8 SoC и получил дополнительный вход от барометра Bosch Sensortech, что позволило M8 определять изменения высоты по изменению барометрического давления.

Apple iPhone 6s

iPhone 6s и 6s Plus усовершенствовали копроцессоры Apple Motion, интегрировав их непосредственно в кристалл нового процессора Apple A9 SoC. Это позволило сэкономить место, уменьшить размер материнской платы и снизить энергопотребление телефона. Этот чип также лежит в основе первого поколения iPhone SE. Вариант Apple A9, Apple A9X, также содержит процессор M9 на кристалле и используется в Apple iPad Pro.

Apple Watch

Apple Watch расширила функциональность подсчета шагов на первом носимом устройстве Apple, используя акселерометр и гироскоп, интегрированные в Apple S1 SIP (систему в корпусе). Apple Watch работает совместно с подключенным iPhone для повышения точности подсчета шагов пользователя.

Fitbit

Fitbit – это постоянно включенный электронный шагомер, который, помимо подсчета шагов, отображает пройденное расстояние, набранную высоту (путем подсчета этажей), сожженные калории, текущую интенсивность и время суток. Его можно носить на руке ночью для измерения продолжительности и качества сна. В устройстве установлена ежедневная цель – 10 000 шагов и 10 этажей. При подключении к компьютеру через USB данные пользователя автоматически загружаются и отображаются на веб-странице профиля, где ведется учет истории данных, к которой можно добавить информацию о потреблении пищи. Пользователи получают значки за выполнение ежедневных целей по количеству шагов и набору высоты, а также награды за достижения в течение всего периода использования. В США и Великобритании пользователи могут загрузить приложение для iOS или Android для записи и отображения данных. Большинство устройств Fitbit оценивают пройденное расстояние на основе количества шагов, их интенсивности и данных профиля пользователя (в частности, пола и роста). Пользователи могут повысить точность измерения длины шага, измерив и откалибровав среднюю длину своего шага. Некоторые более продвинутые модели Fitbit оснащены дополнительными функциями, такими как мониторинг сердечного ритма и GPS-отслеживание.

Педометры для смартфонов/MP3-плееров

Поскольку большинство смартфонов, iPod Touch и некоторые MP3-плееры оснащены встроенным акселерометром, появляется возможность добавить в эти устройства функциональность шагомера. Эту возможность успешно реализовали многие разработчики приложений для смартфонов, предоставив каждому владельцу смартфона, следящему за своей физической формой, возможность отслеживать количество пройденных шагов, расстояние и сожженные калории.

Телефон-педометр NTT DoCoMo Fujitsu

Это первый интегрированный телефон со встроенным шагомером, который считает шаги как традиционный шагомер. Датчик произведен компанией ADI. Эта модель была представлена в Японии в 2004 году и продана тиражом более 3 миллионов экземпляров.

Нокиа 5500 спортивный телефон

В Nokia 5500 Sports Phone используется встроенный трех осевой MEMS инерциальный датчик для определения количества шагов, сделанных пользователем. Приложение-шагомер отслеживает количество шагов, время в пути и пройденное расстояние. Однако приложение не может работать постоянно, поскольку быстро разряжает аккумулятор телефона, и поэтому его практическая ценность ограничена.

Nokia Sports Tracker (Спортный трекер Nokia)

Nokia Sports Tracker включает в себя шагомер для телефонов Nokia Symbian, оснащенных акселерометром. Акселерометры устанавливаются в телефоны для сохранения правильной ориентации фотографий и повышения точности определения местоположения GPS.

Счетчик шагов Nokia

Nokia Step Counter – это бесплатное приложение, доступное в Nokia Beta Labs, которое работает на многих телефонах Nokia серии N. Это приложение-шагомер отслеживает количество пройденных шагов, время в пути и расстояние. Его можно оставлять работающим в течение всего дня, поскольку оно незначительно разряжает аккумулятор.

Телефоны Sony Ericsson W710 Walkman, W580

Телефоны Sony Ericsson W710 и W580 Walkman используют встроенные двухосевые инерционные MEMS-датчики для определения количества шагов, сделанных пользователем. W710 – раскладной телефон, который отображает количество шагов пользователя на внешнем дисплее. Для подсчета шагов телефон W710 должен быть закрыт. После активации счетчик шагов регистрирует шаги в течение дня, а в полночь сохраняет данные в историю по дням и обнуляет счетчик.

Консоли Nintendo

1 ноября 2008 года Nintendo выпустила игру для Nintendo DS, в комплекте с двумя шагомерами. Они подключаются к картриджу с игрой через инфракрасные сигналы. 12 сентября 2009 года Nintendo выпустила Pokémon HeartGold и SoulSilver в Японии. Каждая игра поставлялась с устройством под названием Покевокер, которое функционирует как шагомер и позволяет игрокам передавать одного покемона из игры в Покевокер через инфракрасные сигналы. В отличие от шагомеров Personal Trainer: Walking, Покевокер оснащен небольшим ЖК-экраном и несколькими кнопками. Прогулки с Покевокером приносят очки опыта для покемона. Nintendo 3DS, выпущенный 27 марта 2011 года, имеет встроенный шагомер, который подсчитывает и записывает ежедневное количество шагов в режиме сна. Каждые сто шагов приносят игровую монету Play Coin, которую можно потратить на различные бонусы и дополнительные возможности. Однако этот шагомер легко обмануть, и "шаги" можно начислить, просто поднимая и опуская устройство в руке, имитируя ходьбу. Ненадежный источник: июнь 2015 г.

31 октября 2013 года Nintendo выпустила Wii Fit U, которая могла взаимодействовать с Fit Meter – шагомером с аппаратной частью, аналогичной Покевокеру, но оформленным в стиле Wii Fit U и с возможностью хранения и отображения аватара Mii пользователя. Его можно было подключить к игре через инфракрасный приемник на верхней панели контроллера Wii U Gamepad, а также он мог отслеживать высоту игрока во время ходьбы.

MP3-плеер Philips Activa для мониторинга тренировок

Выпущен в мае 2010 года компанией Philips. Этот педометр, поддерживающий MP3, измеряет аэробную интенсивность и подбирает музыку из плейлиста, чтобы поддерживать интерес и мотивацию пользователя.

Трактивность

Трактивность – это комплекс услуг в области здоровья, включающий датчик, который крепится к обуви. Датчик Трактивности регистрирует пройденное расстояние пешком или во время бега, количество сожженных калорий и время активности, которые пользователь может просмотреть на своей личной веб-странице. Онлайн-приложение Трактивности предоставляет наглядный интерфейс и мотивационные инструменты для поддержания здорового образа жизни. Трактивность учитывает изменение длины шага при ходьбе или беге в зависимости от темпа. Данные об активности беспроводным способом передаются на защищенный сервер для просмотра на компьютере пользователя.

Android

Android включает в себя шагомер, начиная с версии 4.4 (KitKat). Nexus 5 – одно из устройств, уже поддерживающих этот датчик. Другой смартфон – Samsung Galaxy S5, в котором встроен педометр, использующий программное обеспечение S Health (впоследствии переименованное в Samsung Health) для отображения ежедневного количества шагов, а также другой информации о физической активности. Большинство устройств Samsung теперь поставляются с этим программным обеспечением в стандартной комплектации.