17岁的中国运动员苏在冬奥会单板滑雪赛场上以高超的越坡技巧为中国队赢得了一枚奖牌。在苏备战冬奥会的过程中,有一套智能系统化身为“数据管家”,为运动训练提供实时的科学分析,帮助教练和运动员准确发现不足,有针对性地提高成绩。
高山滑雪如何快速绕过旗门,越野滑雪什么姿势最省力,跳台滑雪什么姿势最好.
由北京理工大学宇航学院教授霍波带领的人体运动力学团队针对冬奥雪上运动项目中的关键技术动作,研发了“冬季项目智能训练管理系统”,探索运动训练的“最优解”。
“在冬季雪上项目中,高山滑雪中绕旗门的转身动作,越野滑雪中平地和下坡的推滑技术,跳台滑雪后的起跳角度和飞行姿态都是关键技术动作。”据霍波介绍,动作完成程度与运动员的速度、角度等参数以及心肺、肌肉骨骼系统的功能密切相关。因此,团队基于3D运动捕捉与自动识别、空气动力学实验与仿真、生理传感器、肌肉骨骼动力学分析等技术,实时采集运动员的3D参数。
针对不同项目、不同运动员、不同关键技术动作建立“专属数据库”,提供个性化、智能化的训练方案。
“我们的‘秘密武器’就是高速摄像机和‘黑科技鞋垫’。”
比如霍博,团队在运动员的超薄压力鞋垫上安装了近百个传感器,可以准确获取某个动作产生的地面反作用力。为了不影响运动员的训练,团队还使用高速高分辨率的摄像机,在大范围、长距离、快速运动中捕捉运动员的动作,得到人体关节的坐标、关节角度和运动轨迹。
内翻1080单板跳台运动员运动轨迹分析
内翻1080单板台运动员起跳扭矩分析
除了运动学,团队还研究了人体动力学。
霍波补充道,团队建立了一套完整人体的骨骼肌模型,通过人体肌肉骨骼动力学的分析,计算运动员骨骼和肌肉的发力情况,来模拟分析骨骼损伤的风险。“如何利用运动员的肌肉力量,哪些关键肌肉群在起主导作用.我们会把这些分析结果告诉教练,帮助他们改进日常训练计划,提高运动成绩,降低受伤风险。"