传感器在体育运动中的创新应用
2013-07-18 19:43:32   来源：半导体制造   评论：0   点击：

整理归纳：曹明霞、王懿

前言

如今有多种方法用来检测优秀运动员的表现，最常见的是在实验室里采用生理学和生物力学进行测试和分析。而在比赛过程中同样能够检测优秀运动员的表现。

这些测量使得教练能够更有效地指导运动员提高他们的成绩。先进的微电子及微技术促进了在自然训练环境中对优秀运动员的测量能力。

研究

澳大利亚格里菲斯大学James D.A在2006年发表了关于惯性传感器在竞技运动上应用的论文。

如今人们已经能够利用陀螺仪和加速度计来测量人类运动时身体在不同点的状态。然而，解释这些数据并转换成运动员、教练及科学家能使用的数据仍然面临着极大的挑战，在研究人员的攻克下，活动特征和模式识别及能量消耗等传感器数据解释方面已经取得了较大的成功。

相似的，加拿大卡尔加里大学的科研人员在1999年发表了关于矫形鞋垫作用的论文。科学家希望采用矫形鞋垫来预防运动伤害。然而，关于矫形鞋垫功能的了解却比较少。

矫形鞋垫

由于矫形鞋垫的作用，骨骼肌在运动中的变化是微小并不规则的。这些插入层还提供了小于10%的冲击缓冲。脚上带有这种插入层配备有着各种各样的传感器来检测具有研究对象特定阈值的输入信号。结果发现，相似的阈值电平与运动模式作出相同的反应。该小组根据矫形鞋垫的数据提出了一种减少肌肉运动的概念。

对于外界作用力的信号，鞋底是第一层过滤器，矫形鞋垫是第二层过滤器，而足底表面是第三层过滤器，并且他们还是鞋子的一个输入变量。过滤后的信号传输到中枢神经系统以提供一个特定对象的动态响应。因此，矫形鞋垫提高了运动员的表现，使他们感到舒适并减少肌肉活动。

2005年斯坦福大学的跆拳道项目，冲击测量与帕洛阿尔托研究中心（Impact Measurement and the Palo Alto Research Center）合作推出了用在武术散打环上的传感器技术。该套Sensor Hogu系统将压电式传感器安装在身体保护装置中，帮助跆拳道的仲裁员和裁判员对比赛准确打分。

Sensor Hogu

2005年，都柏林城市大学S. Brady等人开发了一款将导电聚合物涂层涂覆在泡沫基板上的新型智能纺织品，泡沫基板具有了导电、柔软、多孔特点并保留原始材料的触觉特性。因此这种材料在三个维度对压力非常敏感，适合于医疗及运动领域的穿戴式传感器中。

设计

体育运动分析仪及训练装置是用来在运动中实时检测、监控、校正并重做动作。它设有一个分析仪连接到用户手腕上。在运动过程中，分析仪中的传感单元提供的信号代表了运动中手腕不同摆动位置的信号。之后这些信号通过分析仪处理器来运算测量摆动路径中的运动性能参数。

分析仪中的存储程序将处理器信号信息展示给用户。另外，该设备具有历史查看功能，可以将用户现状的运动性能与以前相比较。

商业运动传感器举例

商业运动传感器的一些示例如下：

Elliott Fight动态手套——这些传感器位于手套的手腕带区域内侧较低的位置，以便能够减小冲击时的影响。这些传感器能够追踪运动员心率、冲击力及拳击速度。手套中的无线能够将这些信息立即发送至个人电脑或是智能手机上，因此可以有效的监测运动性能及使用者进步状况。

Elliott Fight动态手套

Arrowspeed Radarchron® -这是Sports Sensors公司开发的一个尺寸小、价格低的微波多普勒雷达速度传感器，用来测量和优化弓箭的性能。该设备可以固定在稳定装置的螺纹端顶部，并配备有一个适配器板，用于雷达垂直定位箭头的飞行路径。它甚至可以测定碳/石墨或金属箭头的速度。

Arrowspeed Radarchron应用于射箭

Break Speed Radar™-这是一款微波多普勒雷达，通过提供精确到十分之一mph的即时击球速度，用来辅助掌上台球玩家开出稳定有力的开局击球，。另外，它也能够测定保龄球选手的释放速度。

Break Speed Radar应用于保龄球运动

Swing Speed Radar® -这项技术是一个小的微波多普勒雷达速度传感器，用于测量高尔夫运动员挥杆速度、足球运动员踢球速度，篮球运动员和垒球运动员挥球速度，网球选手的球拍挥杆速度。

Swing Speed Radar应用于高尔夫

总结

人们通常在实验室里通过仪器仪表和控制环境来对运动员进行临床测试分析并提高运动员表现，其中加速度传感器等传感技术在体育活动测量中发挥了至关重要的作用。

技术的进步已经使得工程师将笨重的、显眼的监控设备改造成小型化、符合人体工学并便携的研究器件。这些新的器件可用于收集体育运动的信息，包括对研究对象在正常生活中生理状态及位置信息。有些设备能够使用手机实时检测和响应身体活动，远程监察并测量创造新的机会。