可穿戴技術(shù)在體育領(lǐng)域的應(yīng)用研究

高山 袁際學(xué) 張玉文 王曉婉 張升 潘能 李丹

【摘要】隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，可穿戴技術(shù)在體育領(lǐng)域逐漸滲透并廣泛應(yīng)用，通過文獻(xiàn)資料法梳理國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于可穿戴技術(shù)在體育領(lǐng)域的研究進(jìn)展，為廣大學(xué)者提供參考?？纱┐骷夹g(shù)是基于通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、芯片技術(shù)、材料技術(shù)等互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過穿戴或侵入式人體等手段，收集人體數(shù)據(jù)信息并分析，給人們提供防護(hù)或幫助。研究可穿戴技術(shù)在競技體育、大眾體育、學(xué)校體育、運(yùn)動康復(fù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)可穿戴設(shè)備在體育領(lǐng)域的研究相對集中于競技體育、大眾體育方面，未來可穿戴設(shè)備在體育領(lǐng)域的應(yīng)用會更為廣泛，為體育工作者提供參考。

【關(guān)鍵詞】可穿戴技術(shù);動作捕捉;傳感器;體育領(lǐng)域

1研究背景

2021是中共建黨100周年，國家層面關(guān)注人民健康以，注重體育發(fā)展，制定了《“健康中國2030”規(guī)劃綱要》及《體育強(qiáng)國建設(shè)綱要》，并倡導(dǎo)科技與體育結(jié)合。隨著科技的進(jìn)步，可穿戴設(shè)備逐漸滲透到體育領(lǐng)域，并取得一些成就，梳理可穿戴設(shè)備在體育領(lǐng)域的應(yīng)用情況，為體育工作者提供參考。

2研究方法

2.1文獻(xiàn)資料法。通過知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫、web of science數(shù)據(jù)庫、萬方數(shù)據(jù)庫等輸入“可穿戴技術(shù)and體育”、“可穿戴技術(shù)and競技體育”、“可穿戴and體育”、“可穿戴and康復(fù)”、“可穿戴技術(shù)”“可穿戴and傳感器”、“wearable technology”、“wearable and sport”等關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索，對檢索文獻(xiàn)閱讀分析，可穿戴技術(shù)在體育領(lǐng)域的研究進(jìn)展。

3可穿戴技術(shù)

3.1可穿戴技術(shù)的概念。可穿戴技術(shù)（wearable technology，WT），最早是20世紀(jì)60年代由美國麻省理工學(xué)院媒體實驗室提出的創(chuàng)新技術(shù)。學(xué)者封順天認(rèn)為可穿戴設(shè)備可理解為基于人體自然能力之上的，借助電腦科技實現(xiàn)對應(yīng)業(yè)務(wù)功能的設(shè)備[1]。筆者認(rèn)為可穿戴技術(shù)是基于通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、芯片技術(shù)、材料技術(shù)等互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過穿戴或嵌入人體等手段，收集人體數(shù)據(jù)信息并分析，給人們提供防護(hù)或幫助。

3.2可穿戴設(shè)備的分類。根據(jù)人體的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，按照頭部、軀干、四肢分類，可穿戴設(shè)備均能夠佩戴于人體各部位，部分可穿戴設(shè)備能夠植入人體。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，未來可穿戴技術(shù)可以武裝到人體的每一個部位。

4可穿戴技術(shù)在體育領(lǐng)域的研究進(jìn)展

4.1可穿戴技術(shù)在競技體育的應(yīng)用。一款名為MOVIT GAIT （Sensor Medica）可穿戴式智能步態(tài)評測系統(tǒng)[2]，通過在一個小盒子里封裝不同的傳感器，基于慣性、無線和可穿戴技術(shù)，通過傳感器網(wǎng)絡(luò)，可記錄任何類型的身體運(yùn)動。MOVIT以廣泛運(yùn)用于各種體育運(yùn)動項目中，并取得良好效果。國外的一款名為SolidShot的智能籃球護(hù)臂通過三個內(nèi)置傳感器來記錄球員每次出手瞬間的投籃姿勢，然后經(jīng)過分析提供反饋，幫助球員訓(xùn)練和改進(jìn)投籃動作。LumiWave是一款通過發(fā)射LED驅(qū)動的紅外光刺激血液流通以及愈合反應(yīng)的設(shè)備，可以有效緩解肌腱炎與肌肉拉傷等軟組織傷病所引發(fā)的疼痛，幫助運(yùn)動員在不用藥的前提下更迅速地恢復(fù)身體機(jī)能與狀態(tài)。

2015年3月，國際足球聯(lián)已允許在足球比賽中使用電子類運(yùn)動表現(xiàn)與跟蹤系統(tǒng)， Catapult運(yùn)動背心被皇馬、拜仁、切爾西以及法國國家隊等大牌球隊所使用，此款設(shè)備內(nèi)置傳感器通過大數(shù)據(jù)系統(tǒng)結(jié)合，分析球員的運(yùn)動表現(xiàn)以及運(yùn)動負(fù)荷，通過具體的數(shù)據(jù)分析幫助教練員來評定球隊的訓(xùn)練強(qiáng)度、訓(xùn)練質(zhì)量、制定戰(zhàn)術(shù)以及引援等。

我們期待接下來的東京奧運(yùn)會與北京冬奧會可穿戴設(shè)備的大放異彩。

4.2可穿戴技術(shù)在大眾體育的應(yīng)用。大眾體育領(lǐng)域?qū)τ诳纱┐骷夹g(shù)的需求沒有競技體育高，以普通的健身環(huán)境為主，設(shè)備操作簡單，價格合理，以智能運(yùn)動手表、智能運(yùn)動鞋服、心率帶等產(chǎn)品為主。運(yùn)動智能手表如AppleWatch、華為WatchGT、小米Watch等，一般都具備計步、運(yùn)動軌跡、心率、睡眠、健康、NFC、血氧飽和度、移動支付、語音通信等功能。智能運(yùn)動服裝以阿迪達(dá)斯，NIKE等公司為代表，國內(nèi)的李寧、安踏、小米等公司也逐漸崛起。這些產(chǎn)品能夠日常穿著兼具科技感。Polar心率帶、迪卡儂心率帶等產(chǎn)品，價格親民，測量精準(zhǔn)，通過藍(lán)牙連接運(yùn)動APP，實時動態(tài)測量心率，科學(xué)指導(dǎo)大眾健身。

4.3可穿戴技術(shù)在學(xué)校體育的應(yīng)用?？纱┐骷夹g(shù)在學(xué)校體育領(lǐng)域的應(yīng)用較少，主要對學(xué)生的生理指標(biāo)測量，收集學(xué)生的身體數(shù)據(jù)，有利于教學(xué)管理，張勇等人調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)可穿戴設(shè)備提高學(xué)生的鍛煉興趣，促進(jìn)體能發(fā)展[3]。

4.4可穿戴技術(shù)在運(yùn)動康復(fù)的應(yīng)用?？纱┐骷夹g(shù)在運(yùn)動康復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用以醫(yī)用外骨骼、可穿戴假肢、可穿戴監(jiān)測設(shè)備為主。

喻洪流等人在通過運(yùn)動學(xué)仿真和動力學(xué)分析從理論層面驗證可穿戴式上肢康復(fù)機(jī)器人設(shè)計對于上肢功能障礙的合理性[4]，余暉研究外骨骼技術(shù)應(yīng)用于踝關(guān)節(jié)運(yùn)動康復(fù)，對足下垂、踝關(guān)節(jié)運(yùn)動功能障礙患者實驗后證明設(shè)備的有效性[5]?？纱┐骷坚t(yī)用外骨骼的在運(yùn)動康復(fù)領(lǐng)域研究還相對較少，可結(jié)合傳感器技術(shù)，人工智能等相關(guān)技術(shù)進(jìn)行研究。利用可穿戴設(shè)備對患者的生理指標(biāo)實時監(jiān)測，利用信息技術(shù)及時給予患者反饋，體醫(yī)科融合，助力運(yùn)動康復(fù)。

結(jié)論：可穿戴設(shè)備在競技體育、運(yùn)動訓(xùn)練、大眾體育、學(xué)校體育、運(yùn)動康復(fù)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，通過傳感器技術(shù)、動作捕捉技術(shù)、芯片技術(shù)、數(shù)據(jù)分析技術(shù)、通信技術(shù)等手段與可穿戴設(shè)備結(jié)合，能夠有效收集用戶生理指標(biāo)等客觀數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析助力競技體育、指導(dǎo)運(yùn)動訓(xùn)練、預(yù)防運(yùn)動損傷、幫助學(xué)校體育教學(xué)、促進(jìn)運(yùn)動康復(fù)、加速體育領(lǐng)域的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]封順天.可穿戴設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J].信息通信技術(shù)，2014，8（03）：52-57.

[2]可穿戴式智能步態(tài)評測系統(tǒng)http：//likunmedicine.net/productinfo/519616.html.

[3]張勇，王旭.基于可穿戴設(shè)備的大學(xué)生體育鍛煉影響效果研究[J].福建體育科技，2020，39（01）：52-55.

[4]王露露，胡鑫，曹武警，張飛，喻洪流.可穿戴上肢康復(fù)機(jī)器人的設(shè)計及其運(yùn)動仿真和動力學(xué)分析[J].北京生物醫(yī)學(xué)工程，2017，36（02）：177-185.

作者簡介：高山（1996.8-）男，曲靖人，在讀研究生，主要從事體育教學(xué)與訓(xùn)練研究;通訊作者：袁際學(xué)（1970.8-）男，昆明人，教授，主要從事體育教學(xué)與訓(xùn)練研究。