训练|传感器智能测量“精确到肌肉” 4项指标进入国家队评分表( 三 ) 运动学|测量|指标|肌肉|霍波-四川龙网

除了关注运动员本身之外,我们还研究器械和空气阻力分别对人体动力学的影响。比如,运动员在跳台滑雪和速降时的速度可以达到30米每秒,空气阻力非常大,考虑空气阻力姿态影响,我们加工完成了1:1尺寸比例的跳台滑雪运动员人体模型,进行风洞实验,施加风速,测量所受的力,采用数值模拟,形成空气阻力数据库,最终可以得到人体所受的空气阻力和对姿态、运动轨迹的定量影响。
南都:针对本次冬奥会,在技术上有没有一些新变化?
张海洋:说实话,一开始我们对难度估计并不很高。因为我们做了近20年的激光雷达,经验还是有的。但到了雪场之后,我们就遇到了挑战。
第一,高海拔问题。无人机根本爬不上海拔2000多米的山峰,在山特别高的地方,会有横风,无人机可能被掀翻。
我们调整了飞行策略和扫描策略,选择一个合适的地形判别什么时候起飞,比如说山顶起飞,平飞到多少米之后,自动降落到一定水平高度再平飞,或者采用上爬式,根据不同的山势或者不同的需求来做测量。
第二是低温,这也很头疼。雪场零下20多摄氏度是常见的,对此我们升级了激光雷达的预热系统和电池温度管理系统,能够满足零下30摄氏度以内的正常飞行。
但也有一些极端情况,比如我们在崇礼测试越野滑雪和冬季两项的时候,白天中午的温度就达到了零下35摄氏度,超过了设备承受极限。最后没办法了,无人机载激光雷达用不了,我们只好换成了地基激光雷达。好处是更耐低温,测量距离适中,但效率慢,尤其雪道是高低起伏的,需要人抱着激光雷达放到高坡或放到谷底,每隔100米或200米打个点,这种环境下长期作业对我们来说挑战很大。
反馈
差分定位技术精确到厘米　精度更高
南都:国家队对你的研究成果有何反馈?
霍波:我们刚去的时候面临的任务并不清晰,因为此前裁判员打分靠的是主观判断难度系数。在不断讨论和交流后,国家队在我们推出的一系列参数中选择了4项作为评判动作好与坏的指标,这4个定量指标进入了运动员的测试赛计分表,占40分(总分100分),意味着我们对国家队的技术服务受到了认可。此外,去年7月5日,体育总局冬季运动管理中心召开表彰大会,我和其他17位科学家一起被聘为“中国冰雪科学家” 。
张海洋:最开始有些运动员对佩戴我们的设备并不十分理解。后来我们用数据分析告诉他们最直观的成绩变化。他们随后也转变了观念,经常说“哎让我也戴着滑一下”,看看滑得怎么样。
南都:和国外相比,我们的研究处于什么水平?
张海洋:我们这套设备目前填补了一项空白。此前我们调研了国外同行做的设备,有的只关注雪板和运动员身上某个位置的变化,有的只关注滑行路线的记录,我们不一样,我们把滑行的位置、滑行的姿态以及滑行路线进行实时采集和上传,又采用了云处理技术,计算速度更快。而且国外的产品需要带上手机一起使用,但我们的设备不需要,可以自带信号上传云端,这是我们的优势。
而且我们用的是差分定位技术,这是一种高精度的定位技术,相较于国外测量精度为米级,我们实现了厘米级,精度更高。
同类的产品,国外设备可能卖到数万元,这是因为我们之前没人去做,事实上他们只解决了能用好用的问题,但是谈不上精,我们做的是专业级的。
霍波:国外同行的体育科研报道中,基于骨骼肌肉的人体动力学研究并不多,与空气动力学相关的分析则更少,而此类研究的成果可以帮助运动员“百尺竿头更进一步” 。另外,我们也在探索将骨骼肌肉系统的人体动力学分析成果应用于普通运动爱好者的日常体育训练以及一些患者的康复辅具的优化设计,期待为大众健康提供更多助力。

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