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“冰雪专利”助力滑雪运动员尽情绽放光彩|科技冬奥进行时

发布时间:2021-10-13

近日,随着北京冬奥会国际测试赛开赛,北京冬奥会迎来赛前终极大考,公众对于冰雪运动的关注也与日俱增。在陡峭高耸的雪道上,滑雪运动员如闪电一般,俯冲而下,伴随着一阵阵腾起的雪雾,划出一道道优美的线条。粗犷与柔美、速度与激情在高山滑雪、自由式滑雪等项目中实现完美融合。我国的滑雪运动员们准备好了吗?

  拍摄建模,优化动作模式

  自由式滑雪空中技巧项目在竞技时可分为助滑、起跳、空中翻腾及着陆4个阶段,是滑雪技术和空中转体技术的有机结合。因此,运动员做出精彩流畅的空中动作并成功落地,对获得优异成绩至关重要。其中,记录、分析运动员的相关数据是必不可少的环节。

  为此,沈阳体育学院王新教授带领团队参与了国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项“冬季项目运动员技能优化关键技术研究”项目,承担了“冬季项目平衡稳定性关键技术和动作模式最优化模型的研究与应用”课题,为自由式滑雪空中技巧项目提供训练解决方案。

  “考虑到运动员训练时运动场景大、冬天户外温度低等特殊需求,团队经过大量试验验证,确定了惯性传感器结合多台Gopro视频的拍摄方案,解决了运动员的数据采集难题。”王新表示,团队研发了人体运动姿态捕捉、人体转动惯量分析等技术,已提交“一种鞋面传感技术评估人体基本运动能力与测试的技术”等发明专利申请。这一成果也得到了李科、岳海涛、代爽飞、欧晓涛等多位国家队教练的认可。

  目前,王新团队和东北大学李东教授团队通过便携式采集服装及内置设备,计算出人体模型中关节、肌肉的受力以及人体转动过程姿势变化对应的转动惯量和转动速度的改变,利用转动惯量、质心坐标和肌肉发力等关键的数据输出分析功能,为运动员的动作模式优化和训练方案改进提供了科学数据支撑。

  AI评判,提升训练效率

  除了利用视频的方式对运动员的相关表现进行记录、分析,对比赛情况进行准确评价,也有助于运动员提升成绩。

  去年12月,小冰公司中标国家体育总局冬季运动管理中心的重点项目,为自由式滑雪空中技巧提供视觉评分系统。

  据了解,该系统名为AI竞技体育国际赛事评分系统,包括提高运动认知、改善不良运动姿态、定制化私人教练和个性化用户档案四大功能模块,具有目标检测、跟踪、识别等功能。该系统运用多项人工智能视觉分析技术,针对自由式滑雪空中技巧项目运动的特点,独创了滑雪运动分析模型,能够应对奥运比赛场景的特殊性,如高强光高复杂的背景、运动员空中停留时间极短、竞赛项目场地限制等,实现对训练趋势的追溯。在精准分析运动姿态、聚合运动数据的基础上,这一系统能够结合专业教练的知识与经验以及裁判的评价,对模型进行不断优化,整理并提出科学训练策略,有效提升运动员的训练效率。

  小冰公司的相关负责人表示,人工智能技术在竞技体育中的作用正逐渐显现,公司会继续进行自主研发,让AI赋能更多场景、领域,将创新成果从竞技体育带向大众体育。

  VR模拟,实现仿真训练

  在高山滑雪比赛项目中,比赛当天的自然环境变化,对运动员的临场发挥及比赛成绩都会造成一定影响。根据比赛流程规定,冬奥会正式比赛之前,每支队伍基本只有一天的时间在正式比赛的赛道上测试,测试时间短,运动员难以快速熟悉比赛场地。那么,如何应用科技手段模拟真实的赛场环境呢?

  为此,沈阳体育学院牵头承担了国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项“雪上优势、潜优势项目夏冬转训融合关键技术”。东北大学机械电子工程研究所王宏教授带领团队参与了这一项目。该团队将机器人、物联网、虚拟现实、人工智能等技术相融合,提交了“一种便携式雪面摩擦系数自动测量智能机器人”等发明专利申请,研发出了基于动态环境要素的高山滑雪体验系统,可帮助运动员进行赛前模拟以更好地适应比赛环境。

  团队还与沈阳体育学院进行合作,辅助其进行滑雪场参数检验。“我们会在沈阳体育学院滑雪场的指定地点进行高山滑雪体验系统测试,采集真实雪上动作产生的实验数据,建立信息多源实时采集与显示系统,利用VR把滑雪场景信息重建并显示出来,辅助教练员纠正运动员训练动作,提高训练效率。”王宏介绍,高山滑雪体验系统既可以用于春夏秋季运动员的滑雪训练,还能使运动员在室内实现仿真训练。

  谈及下一步计划时,王宏表示,团队将着力解决设备的自主移动与定位问题,使得设备更加智能化、自动化,为冬奥会和冬残奥会提供更好的服务。

  如今,层出不穷的创新科技为冬奥健儿科学训练提供了强有力的技术支撑。智研咨询发布的《2021—2027年中国滑雪行业供需态势分析及市场运行潜力报告》显示,近年来,随着2022年北京冬奥会的成功申办,中国人均滑雪次数逐年增加,2020年中国人均滑雪次数为1.6次。可以预见,在冰雪运动专利的加持下,2022年北京冬奥会赛场上,滑雪运动员的激情与活力必将尽情绽放。(刘弘一)


(文章来源:中国知识产权报 )

(责任编辑:吕可珂  编辑:曹雅晖  审校:崔静思 蔡莹)

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