“精确到肌肉”!来看冬奥运动员的智能“私教”

2021-10-17 11:01  长城网

在北京理工大学一间矗立着多件科技装备的实验室里,两名科研人员正帮助受试者将电极片贴在上肢肌肉的皮肤表面。完成肌电设备穿戴后,受试者摆动胳膊,一旁的屏幕实时显示着收集到的电信号波形轨迹。

北京理工大学宇航学院学生孙青(右)帮助受试者黄毅将肌电传感器贴在上肢肌肉的皮肤表面。新华社记者任超摄

“这套肌电设备应用于冬奥运动员的体能训练。电极片贴在运动员不同位置的皮肤上,可监测运动过程中相应肌肉被激活的程度和顺序,我们根据这些信息可以计算出肌力,之后把数据反馈给运动员的体能教练,这样他们能更有针对性地指导运动员锻炼需要增强的肌肉群。”北京理工大学宇航学院教授霍波说。

针对备战2022年北京冬奥会的需求,北京理工大学承担了科技部“科技冬奥”专项中的“国家科学化训练基地建设关键技术研究与示范”项目。作为项目负责人,霍波带领团队研发出“冬季项目智能训练管理系统”,为跳台滑雪、自由式滑雪大跳台、雪车雪橇、越野滑雪等冬奥项目的国家队运动员提供个性化、智能化、“精确到肌肉”的训练方案。

霍波介绍,除应用于体能训练的肌电设备外,该系统还能通过在训练场地安装多组高速相机,实时采集不同项目中运动员实战训练时的三维姿态参数,同时利用装有近百个压力传感器的超薄压力鞋垫,收集运动员落地时的地面反作用力等信息,通过深度学习完成自动识别后,团队再结合空气动力学分析、骨骼肌肉动力学分析、运动学分析等方法,对运动员的运动能力进行分析和评估。

北京理工大学宇航学院教授霍波(中)指导学生使用压力鞋垫。新华社记者任超摄

如何起跳更省力?如何减少风的阻力?哪些细节因素影响空中滑翔的时长和距离?运动员在推雪橇过程中是否有负加速度?……在该项科技的助力下,教练员与运动员得以以更直观、更科学的方式深入了解运动员全过程运动状态,并通过对比每次得出的分析报告,持续调整运动姿势和发力方式等,帮助运动员探索个体“最优解”,不断提升训练成绩。

“在训练中应用定量测试和分析系统,对于运动员来说,有一个接纳的过程。在与运动员和教练一起训练、交流的过程中,我们把科技术语、力学词汇转化为与运动相关的语言,更好地帮助他们熟悉并充分运用这套系统。比如针对跳台滑雪运动员,我们综合分析后,建议运动员在起跳过程中膝关节应尽可能蹬伸,同时适当降低髋关节的伸展速度,以减少躯干的风阻。训练到后期时,运动员们总会主动去查看报告。”该项目团体成员、北京理工大学宇航学院博士生蒋量说。

北京理工大学宇航学院学生蒋量(左)与陈雪进行相机标定。新华社记者任超摄

从2019年开始,蒋量与团队其他成员带着该套系统,跟随冬奥不同项目的国家队,帮助运动员训练。“设备的研发和应用都经历了从无到有的过程,在这几年不断的尝试和摸索中,这套系统也完成了多次升级迭代。”蒋量说。

“这套面向冬奥训练的科技装备和核心技术已经相对成熟,目前在同行业范围内已处于前沿水平,尤其是我们引入空气动力学计算,得到跳台滑雪项目中运动员起跳时受到的空气阻力,并将其用于骨骼肌肉系统动力学的分析,该方法还尚未见文献报道。”霍波告诉记者,完成服务冬奥训练的使命后,该系统将应用于人体康复训练、大众健康辅助、科研科普等场景。

北京理工大学宇航学院学生蒋量标定相机参数。新华社记者任超摄

“能完整经历并通过所学深度参与和服务冬奥会,是我求学和成长路上莫大的一笔财富。正式举办北京冬奥会的时候,我特别希望能到现场观赛,见证曾经一起在冰天雪地里并肩作战的队员们展现实力,定会无比自豪和骄傲。”蒋量说。(来源:新华社)

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