可穿戴技術在體育領域的應用研究

高山 袁際學 張玉文 王曉婉 張升 潘能 李丹

【摘要】隨著科學技術的發展，可穿戴技術在體育領域逐漸滲透并廣泛應用，通過文獻資料法梳理國內外學者關于可穿戴技術在體育領域的研究進展，為廣大學者提供參考。可穿戴技術是基于通信技術、傳感器技術、芯片技術、材料技術等互聯網技術的基礎上，通過穿戴或侵入式人體等手段，收集人體數據信息并分析，給人們提供防護或幫助。研究可穿戴技術在競技體育、大眾體育、學校體育、運動康復的應用現狀，發現可穿戴設備在體育領域的研究相對集中于競技體育、大眾體育方面，未來可穿戴設備在體育領域的應用會更為廣泛，為體育工作者提供參考。

【關鍵詞】可穿戴技術;動作捕捉;傳感器;體育領域

1研究背景

2021是中共建黨100周年，國家層面關注人民健康以，注重體育發展，制定了《“健康中國2030”規劃綱要》及《體育強國建設綱要》，并倡導科技與體育結合。隨著科技的進步，可穿戴設備逐漸滲透到體育領域，并取得一些成就，梳理可穿戴設備在體育領域的應用情況，為體育工作者提供參考。

2研究方法

2.1文獻資料法。通過知網數據庫、web of science數據庫、萬方數據庫等輸入“可穿戴技術and體育”、“可穿戴技術and競技體育”、“可穿戴and體育”、“可穿戴and康復”、“可穿戴技術”“可穿戴and傳感器”、“wearable technology”、“wearable and sport”等關鍵詞進行檢索，對檢索文獻閱讀分析，可穿戴技術在體育領域的研究進展。

3可穿戴技術

3.1可穿戴技術的概念。可穿戴技術（wearable technology，WT），最早是20世紀60年代由美國麻省理工學院媒體實驗室提出的創新技術。學者封順天認為可穿戴設備可理解為基于人體自然能力之上的，借助電腦科技實現對應業務功能的設備[1]。筆者認為可穿戴技術是基于通信技術、傳感器技術、芯片技術、材料技術等互聯網技術的基礎上，通過穿戴或嵌入人體等手段，收集人體數據信息并分析，給人們提供防護或幫助。

3.2可穿戴設備的分類。根據人體的系統結構，按照頭部、軀干、四肢分類，可穿戴設備均能夠佩戴于人體各部位，部分可穿戴設備能夠植入人體。隨著科學技術的不斷發展，未來可穿戴技術可以武裝到人體的每一個部位。

4可穿戴技術在體育領域的研究進展

4.1可穿戴技術在競技體育的應用。一款名為MOVIT GAIT （Sensor Medica）可穿戴式智能步態評測系統[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，通過傳感器網絡，可記錄任何類型的身體運動。MOVIT以廣泛運用于各種體育運動項目中，并取得良好效果。國外的一款名為SolidShot的智能籃球護臂通過三個內置傳感器來記錄球員每次出手瞬間的投籃姿勢，然后經過分析提供反饋，幫助球員訓練和改進投籃動作。LumiWave是一款通過發射LED驅動的紅外光刺激血液流通以及愈合反應的設備，可以有效緩解肌腱炎與肌肉拉傷等軟組織傷病所引發的疼痛，幫助運動員在不用藥的前提下更迅速地恢復身體機能與狀態。

2015年3月，國際足球聯已允許在足球比賽中使用電子類運動表現與跟蹤系統， Catapult運動背心被皇馬、拜仁、切爾西以及法國國家隊等大牌球隊所使用，此款設備內置傳感器通過大數據系統結合，分析球員的運動表現以及運動負荷，通過具體的數據分析幫助教練員來評定球隊的訓練強度、訓練質量、制定戰術以及引援等。

我們期待接下來的東京奧運會與北京冬奧會可穿戴設備的大放異彩。

4.2可穿戴技術在大眾體育的應用。大眾體育領域對于可穿戴技術的需求沒有競技體育高，以普通的健身環境為主，設備操作簡單，價格合理，以智能運動手表、智能運動鞋服、心率帶等產品為主。運動智能手表如AppleWatch、華為WatchGT、小米Watch等，一般都具備計步、運動軌跡、心率、睡眠、健康、NFC、血氧飽和度、移動支付、語音通信等功能。智能運動服裝以阿迪達斯，NIKE等公司為代表，國內的李寧、安踏、小米等公司也逐漸崛起。這些產品能夠日常穿著兼具科技感。Polar心率帶、迪卡儂心率帶等產品，價格親民，測量精準，通過藍牙連接運動APP，實時動態測量心率，科學指導大眾健身。

4.3可穿戴技術在學校體育的應用。可穿戴技術在學校體育領域的應用較少，主要對學生的生理指標測量，收集學生的身體數據，有利于教學管理，張勇等人調查研究發現可穿戴設備提高學生的鍛煉興趣，促進體能發展[3]。

4.4可穿戴技術在運動康復的應用。可穿戴技術在運動康復領域的應用以醫用外骨骼、可穿戴假肢、可穿戴監測設備為主。

喻洪流等人在通過運動學仿真和動力學分析從理論層面驗證可穿戴式上肢康復機器人設計對于上肢功能障礙的合理性[4]，余暉研究外骨骼技術應用于踝關節運動康復，對足下垂、踝關節運動功能障礙患者實驗后證明設備的有效性[5]。可穿戴技醫用外骨骼的在運動康復領域研究還相對較少，可結合傳感器技術，人工智能等相關技術進行研究。利用可穿戴設備對患者的生理指標實時監測，利用信息技術及時給予患者反饋，體醫科融合，助力運動康復。

結論：可穿戴設備在競技體育、運動訓練、大眾體育、學校體育、運動康復等領域應用廣泛，通過傳感器技術、動作捕捉技術、芯片技術、數據分析技術、通信技術等手段與可穿戴設備結合，能夠有效收集用戶生理指標等客觀數據，通過數據分析助力競技體育、指導運動訓練、預防運動損傷、幫助學校體育教學、促進運動康復、加速體育領域的發展。

參考文獻：

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

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

[3]張勇，王旭.基于可穿戴設備的大學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.可穿戴上肢康復機器人的設計及其運動仿真和動力學分析[J].北京生物醫學工程，2017，36（02）：177-185.

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