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科技融合冰雪运动滑出“加速度”

冰雪 时间:2021-03-05 15:45来源:竞报体育整理编辑:竞报体育我来说两句

【导读】科技融合冰雪运动滑出加速度 2022年北京冬奥会进入倒计时。此前,在由北京市科委联合北京市经信委、中关村管委会、海淀区政府发布的科技冬奥、智慧北京技术产品与创意设计方案征集评选中,北京理工大学4个项目和方案入

科技融合冰雪运动滑出“加速度”

2022年北京冬奥会进入倒计时。此前,在由北京市科委联合北京市经信委、中关村管委会、海淀区政府发布的“科技冬奥、智慧北京”技术产品与创意设计方案征集评选中,北京理工大学4个项目和方案入选。在科技冬奥方面,北理工以高质量科技供给和高效率的成果转化帮助运动员在冰雪赛场上更快、更强,为“科技冬奥、智慧北京”作出贡献。

精准“捕捉”冰上轨迹

针对多数室内冰上运动项目无法使用GPS准确捕捉运动员运动轨迹的痛点,北理工光电学院仪器所副教授刘明团队开展了“速度滑冰运动分析”项目研究。该项目借助“云台变焦运动轨迹采集与动作捕捉分析”和“冰场全景图像采集与运动轨迹分析”两套系统,对速度滑冰、短道速滑、花样滑冰等冰上运动轨迹和动作进行分析,可精确分析每个运动员的运动轨迹,也可以对多位运动员的运动轨迹进行同步解析。

据刘明介绍,这项科技的最大特点,是将云台变焦技术应用于运动测量,运动员不需穿戴式设备,即便在很大范围内活动,运动数据仍可被精确测量。为了满足高精度的测量需求,研究团队目前还在不断改良镜头设计。改进7个版本后,现在已实现了测量过程的平顺、快速和高精度。其中,两台全景相机具有高达单帧2500万像素的解析度,采集帧率每秒160帧,适合多人运动轨迹的同步分析。

冰上“大炮”为冰雪训练精准控制速度

在速度滑冰运动中,掌握弯道处的滑行技术是制胜的关键,而训练中滑行加速至高速却非常耗费体力。因此,如何有效提高弯道技术训练效率尤为重要。北理工宇航学院郝继光牵头研制了“人体高速弹射装置”,主要用于辅助速度滑冰运动员的弯道滑行技术训练,可实现加速过程的精准控制,填补了国内该领域的空白。

该装置具有过程可控、调节方便、滑离速度精确等优点,只需几秒钟的时间,一名速度滑冰运动员就可从静止状态达到指定速度,然后调节姿态、入弯一气呵成,有效提高了运动员的训练效率和运动水平。

据悉,该装置于2019年4月成功研制,最近在国家队训练中心安装调试完毕,教练组进行了模拟训练,获得了国家队教练和运动员的喜爱,已成为国家队日常训练科目之一。除速度滑冰外,针对跳台滑雪的人体弹射装置目前也已经研制成功,不久将在训练基地安装应用,可为我国运动员在2022年冬奥会取得优异成绩提供科技支撑。

滑雪训练玩起VR

“冬季项目场景三维感知及重建技术”项目由北理工光电学院教授赵长明团队负责,通过开发出适合低温环境运行的无人机载激光雷达扫描系统,实现了高精度重建雪场和训练数据实时传输,为滑雪训练提供科学有效的技术支持。

“为了提供更好的跟队服务,团队成员经常在雪场零下20—30度的低温环境下一待就是一天。但是一想到能为冬奥比赛提供科技支持,我们仿佛感觉全身有用不完的能量。”团队成员张海洋说。两年来,团队采集了大量雪场数据,测量跳台滑雪、高山滑雪、越野滑雪和冬季两项等项目的三维赛道数据,利用VR技术把场景信息重建和显示出来,帮助运动员和教练员全面掌握赛道状况,有效开展训练。

同时,团队还随国家队运动员采集训练数据并进行分析,并紧跟运动队训练需求进一步研发了“运动员运动信息多源实时采集与显示系统”,帮助教练员纠正训练动作、提高训练效率。

训练写本“数据账”

“冬季项目训练智能管理系统”由宇航学院霍波教授牵头研制。该项目针对高山滑雪、越野滑雪、跳台滑雪、速度滑冰等4类冬季运动项目,为特定运动员提供个体化训练方案。

该系统包含运动员动作姿态采集与空气动力学实验分析系统、生理参数监测与运动生物力学分析训练系统两个子系统。

运动员动作姿态采集与空气动力学实验分析系统将“运动员姿态动作测量及识别技术”和“空气动力学实验测量及数值模拟技术”有机融合,可实时采集运动员进行各种专项动作时的三维姿态、地面反作用力、空气阻力等,并形成数据库,用于后续的运动生物力学分析及训练方案的制订。

生理参数监测与运动生物力学分析训练系统综合运用姿态、外力、生理功能等运动生物力学分析技术,实时采集运动员在进行各种专项动作时的肌电、心电、血氧饱和度等生理参数,建立骨骼肌肉系统和呼吸循环系统的生物力学模型,从而分析骨骼肌肉系统的运动和变形,分析评估运动员的运动能力,为运动员提供个性化的训练方案。

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