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冰雪專利”助力滑雪運動員盡情綻放光彩｜科技冬奧進行時
日期：2021-10-13 11:35:50
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近日，隨著北京冬奧會國際測試賽開賽，北京冬奧會迎來賽前終極大考，公眾對于冰雪運動的關注也與日俱增。在陡峭高聳的雪道上，滑雪運動員如閃電一般，俯沖而下，伴隨著一陣陣騰起的雪霧，劃出一道道優美的線條。粗獷與柔美、速度與激情在高山滑雪、自由式滑雪等項目中實現完美融合。我國的滑雪運動員們準備好了嗎?
拍攝建模，優化動作模式
自由式滑雪空中技巧項目在競技時可分為助滑、起跳、空中翻騰及著陸4個階段，是滑雪技術和空中轉體技術的有機結合。因此，運動員做出精彩流暢的空中動作并成功落地，對獲得優異成績至關重要。其中，記錄、分析運動員的相關數據是必不可少的環節。
為此，沈陽體育學院王新教授帶領團隊參與了國家重點研發計劃“科技冬奧”重點專項“冬季項目運動員技能優化關鍵技術研究”項目，承擔了“冬季項目平衡穩定性關鍵技術和動作模式最優化模型的研究與應用”課題，為自由式滑雪空中技巧項目提供訓練解決方案。
“考慮到運動員訓練時運動場景大、冬天戶外溫度低等特殊需求，團隊經過大量試驗驗證，確定了慣性傳感器結合多臺Gopro視頻的拍攝方案，解決了運動員的數據采集難題。”王新表示，團隊研發了人體運動姿態捕捉、人體轉動慣量分析等技術，已提交“一種鞋面傳感技術評估人體基本運動能力與測試的技術”等發明專利申請。這一成果也得到了李科、岳海濤、代爽飛、歐曉濤等多位國家隊教練的認可。
目前，王新團隊和東北大學李東教授團隊通過便攜式采集服裝及內置設備，計算出人體模型中關節、肌肉的受力以及人體轉動過程姿勢變化對應的轉動慣量和轉動速度的改變，利用轉動慣量、質心坐標和肌肉發力等關鍵的數據輸出分析功能，為運動員的動作模式優化和訓練方案改進提供了科學數據支撐。
AI評判，提升訓練效率
除了利用視頻的方式對運動員的相關表現進行記錄、分析，對比賽情況進行準確評價，也有助于運動員提升成績。
去年12月，小冰公司中標國家體育總局冬季運動管理中心的重點項目，為自由式滑雪空中技巧提供視覺評分系統。
據了解，該系統名為AI競技體育國際賽事評分系統，包括提高運動認知、改善不良運動姿態、定制化私人教練和個性化用戶檔案四大功能模塊，具有目標檢測、跟蹤、識別等功能。該系統運用多項人工智能視覺分析技術，針對自由式滑雪空中技巧項目運動的特點，獨創了滑雪運動分析模型，能夠應對奧運比賽場景的特殊性，如高強光高復雜的背景、運動員空中停留時間極短、競賽項目場地限制等，實現對訓練趨勢的追溯。在精準分析運動姿態、聚合運動數據的基礎上，這一系統能夠結合專業教練的知識與經驗以及裁判的評價，對模型進行不斷優化，整理并提出科學訓練策略，有效提升運動員的訓練效率。
小冰公司的相關負責人表示，人工智能技術在競技體育中的作用正逐漸顯現，公司會繼續進行自主研發，讓AI賦能更多場景、領域，將創新成果從競技體育帶向大眾體育。
VR模擬，實現仿真訓練
在高山滑雪比賽項目中，比賽當天的自然環境變化，對運動員的臨場發揮及比賽成績都會造成一定影響。根據比賽流程規定，冬奧會正式比賽之前，每支隊伍基本只有一天的時間在正式比賽的賽道上測試，測試時間短，運動員難以快速熟悉比賽場地。那么，如何應用科技手段模擬真實的賽場環境呢?
為此，沈陽體育學院牽頭承擔了國家重點研發計劃“科技冬奧”重點專項“雪上優勢、潛優勢項目夏冬轉訓融合關鍵技術”。東北大學機械電子工程研究所王宏教授帶領團隊參與了這一項目。該團隊將機器人(10.830, 0.00, 0.00%)、物聯網、虛擬現實、人工智能等技術相融合，提交了“一種便攜式雪面摩擦系數自動測量智能機器人”等發明專利申請，研發出了基于動態環境要素的高山滑雪體驗系統，可幫助運動員進行賽前模擬以更好地適應比賽環境。
團隊還與沈陽體育學院進行合作，輔助其進行滑雪場參數檢驗。“我們會在沈陽體育學院滑雪場的指定地點進行高山滑雪體驗系統測試，采集真實雪上動作產生的實驗數據，建立信息多源實時采集與顯示系統，利用VR把滑雪場景信息重建并顯示出來，輔助教練員糾正運動員訓練動作，提高訓練效率。”王宏介紹，高山滑雪體驗系統既可以用于春夏秋季運動員的滑雪訓練，還能使運動員在室內實現仿真訓練。
談及下一步計劃時，王宏表示，團隊將著力解決設備的自主移動與定位問題，使得設備更加智能化、自動化，為冬奧會和冬殘奧會提供更好的服務。
如今，層出不窮的創新科技為冬奧健兒科學訓練提供了強有力的技術支撐。智研咨詢發布的《2021—2027年中國滑雪行業供需態勢分析及市場運行潛力報告》顯示，近年來，隨著2022年北京冬奧會的成功申辦，中國人均滑雪次數逐年增加，2020年中國人均滑雪次數為1.6次。可以預見，在冰雪運動專利的加持下，2022年北京冬奧會賽場上，滑雪運動員的激情與活力必將盡情綻放。(劉弘一)
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近日，隨著北京冬奧會國際測試賽開賽，北京冬奧會迎來賽前終極大考，公眾對于冰雪運動的關注也與日俱增。在陡峭高聳的雪道上，滑雪運動員如閃電一般，俯沖而下，伴隨著一陣陣騰起的雪霧，劃出一道道優美的線條。粗獷與柔美、速度與激情在高山滑雪、自由式滑雪等項目中實現完美融合。我國的滑雪運動員們準備好了嗎?
拍攝建模，優化動作模式
自由式滑雪空中技巧項目在競技時可分為助滑、起跳、空中翻騰及著陸4個階段，是滑雪技術和空中轉體技術的有機結合。因此，運動員做出精彩流暢的空中動作并成功落地，對獲得優異成績至關重要。其中，記錄、分析運動員的相關數據是必不可少的環節。
為此，沈陽體育學院王新教授帶領團隊參與了國家重點研發計劃“科技冬奧”重點專項“冬季項目運動員技能優化關鍵技術研究”項目，承擔了“冬季項目平衡穩定性關鍵技術和動作模式最優化模型的研究與應用”課題，為自由式滑雪空中技巧項目提供訓練解決方案。
“考慮到運動員訓練時運動場景大、冬天戶外溫度低等特殊需求，團隊經過大量試驗驗證，確定了慣性傳感器結合多臺Gopro視頻的拍攝方案，解決了運動員的數據采集難題。”王新表示，團隊研發了人體運動姿態捕捉、人體轉動慣量分析等技術，已提交“一種鞋面傳感技術評估人體基本運動能力與測試的技術”等發明專利申請。這一成果也得到了李科、岳海濤、代爽飛、歐曉濤等多位國家隊教練的認可。
目前，王新團隊和東北大學李東教授團隊通過便攜式采集服裝及內置設備，計算出人體模型中關節、肌肉的受力以及人體轉動過程姿勢變化對應的轉動慣量和轉動速度的改變，利用轉動慣量、質心坐標和肌肉發力等關鍵的數據輸出分析功能，為運動員的動作模式優化和訓練方案改進提供了科學數據支撐。
AI評判，提升訓練效率
除了利用視頻的方式對運動員的相關表現進行記錄、分析，對比賽情況進行準確評價，也有助于運動員提升成績。
去年12月，小冰公司中標國家體育總局冬季運動管理中心的重點項目，為自由式滑雪空中技巧提供視覺評分系統。
據了解，該系統名為AI競技體育國際賽事評分系統，包括提高運動認知、改善不良運動姿態、定制化私人教練和個性化用戶檔案四大功能模塊，具有目標檢測、跟蹤、識別等功能。該系統運用多項人工智能視覺分析技術，針對自由式滑雪空中技巧項目運動的特點，獨創了滑雪運動分析模型，能夠應對奧運比賽場景的特殊性，如高強光高復雜的背景、運動員空中停留時間極短、競賽項目場地限制等，實現對訓練趨勢的追溯。在精準分析運動姿態、聚合運動數據的基礎上，這一系統能夠結合專業教練的知識與經驗以及裁判的評價，對模型進行不斷優化，整理并提出科學訓練策略，有效提升運動員的訓練效率。
小冰公司的相關負責人表示，人工智能技術在競技體育中的作用正逐漸顯現，公司會繼續進行自主研發，讓AI賦能更多場景、領域，將創新成果從競技體育帶向大眾體育。
VR模擬，實現仿真訓練
在高山滑雪比賽項目中，比賽當天的自然環境變化，對運動員的臨場發揮及比賽成績都會造成一定影響。根據比賽流程規定，冬奧會正式比賽之前，每支隊伍基本只有一天的時間在正式比賽的賽道上測試，測試時間短，運動員難以快速熟悉比賽場地。那么，如何應用科技手段模擬真實的賽場環境呢?
為此，沈陽體育學院牽頭承擔了國家重點研發計劃“科技冬奧”重點專項“雪上優勢、潛優勢項目夏冬轉訓融合關鍵技術”。東北大學機械電子工程研究所王宏教授帶領團隊參與了這一項目。該團隊將機器人(10.830, 0.00, 0.00%)、物聯網、虛擬現實、人工智能等技術相融合，提交了“一種便攜式雪面摩擦系數自動測量智能機器人”等發明專利申請，研發出了基于動態環境要素的高山滑雪體驗系統，可幫助運動員進行賽前模擬以更好地適應比賽環境。
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談及下一步計劃時，王宏表示，團隊將著力解決設備的自主移動與定位問題，使得設備更加智能化、自動化，為冬奧會和冬殘奧會提供更好的服務。
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