可穿戴技术在体育领域的应用研究

高山 袁际学 张玉文 王晓婉 张升 潘能 李丹

【摘要】随着科学技术的发展，可穿戴技术在体育领域逐渐渗透并广泛应用，通过文献资料法梳理国内外学者关于可穿戴技术在体育领域的研究进展，为广大学者提供参考。可穿戴技术是基于通信技术、传感器技术、芯片技术、材料技术等互联网技术的基础上，通过穿戴或侵入式人体等手段，收集人体数据信息并分析，给人们提供防护或帮助。研究可穿戴技术在竞技体育、大众体育、学校体育、运动康复的应用现状，发现可穿戴设备在体育领域的研究相对集中于竞技体育、大众体育方面，未来可穿戴设备在体育领域的应用会更为广泛，为体育工作者提供参考。

【关键词】可穿戴技术;动作捕捉;传感器;体育领域

1研究背景

2021是中共建党100周年，国家层面关注人民健康以，注重体育发展，制定了《“健康中国2030”规划纲要》及《体育强国建设纲要》，并倡导科技与体育结合。随着科技的进步，可穿戴设备逐渐渗透到体育领域，并取得一些成就，梳理可穿戴设备在体育领域的应用情况，为体育工作者提供参考。

2研究方法

2.1文献资料法。通过知网数据库、web of science数据库、万方数据库等输入“可穿戴技术and体育”、“可穿戴技术and竞技体育”、“可穿戴and体育”、“可穿戴and康复”、“可穿戴技术”“可穿戴and传感器”、“wearable technology”、“wearable and sport”等关键词进行检索，对检索文献阅读分析，可穿戴技术在体育领域的研究进展。

3可穿戴技术

3.1可穿戴技术的概念。可穿戴技术（wearable technology，WT），最早是20世纪60年代由美国麻省理工学院媒体实验室提出的创新技术。学者封顺天认为可穿戴设备可理解为基于人体自然能力之上的，借助电脑科技实现对应业务功能的设备[1]。笔者认为可穿戴技术是基于通信技术、传感器技术、芯片技术、材料技术等互联网技术的基础上，通过穿戴或嵌入人体等手段，收集人体数据信息并分析，给人们提供防护或帮助。

3.2可穿戴设备的分类。根据人体的系统结构，按照头部、躯干、四肢分类，可穿戴设备均能够佩戴于人体各部位，部分可穿戴设备能够植入人体。随着科学技术的不断发展，未来可穿戴技术可以武装到人体的每一个部位。

4可穿戴技术在体育领域的研究进展

4.1可穿戴技术在竞技体育的应用。一款名为MOVIT GAIT （Sensor Medica）可穿戴式智能步态评测系统[2]，通过在一个小盒子里封装不同的传感器，基于惯性、无线和可穿戴技术，通过传感器网络，可记录任何类型的身体运动。MOVIT以广泛运用于各种体育运动项目中，并取得良好效果。国外的一款名为SolidShot的智能篮球护臂通过三个内置传感器来记录球员每次出手瞬间的投篮姿势，然后经过分析提供反馈，帮助球员训练和改进投篮动作。LumiWave是一款通过发射LED驱动的红外光刺激血液流通以及愈合反应的设备，可以有效缓解肌腱炎与肌肉拉伤等软组织伤病所引发的疼痛，帮助运动员在不用药的前提下更迅速地恢复身体机能与状态。

2015年3月，国际足球联已允许在足球比赛中使用电子类运动表现与跟踪系统， Catapult运动背心被皇马、拜仁、切尔西以及法国国家队等大牌球队所使用，此款设备内置传感器通过大数据系统结合，分析球员的运动表现以及运动负荷，通过具体的数据分析帮助教练员来评定球队的训练强度、训练质量、制定战术以及引援等。

我们期待接下来的东京奥运会与北京冬奥会可穿戴设备的大放异彩。

4.2可穿戴技术在大众体育的应用。大众体育领域对于可穿戴技术的需求没有竞技体育高，以普通的健身环境为主，设备操作简单，价格合理，以智能运动手表、智能运动鞋服、心率带等产品为主。运动智能手表如AppleWatch、华为WatchGT、小米Watch等，一般都具备计步、运动轨迹、心率、睡眠、健康、NFC、血氧饱和度、移动支付、语音通信等功能。智能运动服装以阿迪达斯，NIKE等公司为代表，国内的李宁、安踏、小米等公司也逐渐崛起。这些产品能够日常穿着兼具科技感。Polar心率带、迪卡侬心率带等产品，价格亲民，测量精准，通过蓝牙连接运动APP，实时动态测量心率，科学指导大众健身。

4.3可穿戴技术在学校体育的应用。可穿戴技术在学校体育领域的应用较少，主要对学生的生理指标测量，收集学生的身体数据，有利于教学管理，张勇等人调查研究发现可穿戴设备提高学生的锻炼兴趣，促进体能发展[3]。

4.4可穿戴技术在运动康复的应用。可穿戴技术在运动康复领域的应用以医用外骨骼、可穿戴假肢、可穿戴监测设备为主。

喻洪流等人在通过运动学仿真和动力学分析从理论层面验证可穿戴式上肢康复机器人设计对于上肢功能障碍的合理性[4]，余晖研究外骨骼技术应用于踝关节运动康复，对足下垂、踝关节运动功能障碍患者实验后证明设备的有效性[5]。可穿戴技医用外骨骼的在运动康复领域研究还相对较少，可结合传感器技术，人工智能等相关技术进行研究。利用可穿戴设备对患者的生理指标实时监测，利用信息技术及时给予患者反馈，体医科融合，助力运动康复。

结论：可穿戴设备在竞技体育、运动训练、大众体育、学校体育、运动康复等领域应用广泛，通过传感器技术、动作捕捉技术、芯片技术、数据分析技术、通信技术等手段与可穿戴设备结合，能够有效收集用户生理指标等客观数据，通过数据分析助力竞技体育、指导运动训练、预防运动损伤、帮助学校体育教学、促进运动康复、加速体育领域的发展。

参考文献：

[1]封顺天.可穿戴设备发展现状及趋势[J].信息通信技术，2014，8（03）：52-57.

[2]可穿戴式智能步态评测系統http：//likunmedicine.net/productinfo/519616.html.

[3]张勇，王旭.基于可穿戴设备的大学生体育锻炼影响效果研究[J].福建体育科技，2020，39（01）：52-55.

[4]王露露，胡鑫，曹武警，张飞，喻洪流.可穿戴上肢康复机器人的设计及其运动仿真和动力学分析[J].北京生物医学工程，2017，36（02）：177-185.

作者简介：高山（1996.8-）男，曲靖人，在读研究生，主要从事体育教学与训练研究;通讯作者：袁际学（1970.8-）男，昆明人，教授，主要从事体育教学与训练研究。