北京高校為冬殘奧會拿出不得了的高科技產品

研發(fā)一雙“火眼金睛”，對高速滑行軌跡進行精準追蹤，開發(fā)智能升降臺，為冬殘奧場館“拆”門檻兒，高科技也有溫度……在即將開幕的北京冬殘奧會上，一批來自北京高校的“高科技”助力殘疾人運動員沖破自我、挑戰(zhàn)極限。

練

“火眼金睛”采集運動數(shù)據(jù)

位于順義區(qū)的國家殘疾人冰上運動比賽訓練館內，12位殘奧冰球運動員正在進行訓練，他們自如地控制冰橇，靈活地左右移動冰球桿，激烈碰撞、快速傳球、精準射門……在這場激烈的冰球比賽背后，一雙“火眼金睛”正在為殘奧冰球運動員備戰(zhàn)北京2022年冬殘奧會提供幫助。

由北京交通大學國家軌道交通安全評估研究中心副研究員劉思平牽頭負責、北京冰鋒科技有限責任公司實施研發(fā)的科技冬奧重點項目——“智能運動感知技術與輔助訓練系統(tǒng)”，利用復雜環(huán)境下高速滑行精準軌跡追蹤，為殘奧冰球、高山滑雪、速度滑冰等項目的日常訓練“出謀劃策”。

“我們研發(fā)出了一套高速滑行精準定位算法，對運動員的整個運動過程進行復盤。”劉思平介紹，該項目針對冰球運動高速滑行等特點，對每位運動員進行每秒100次的定位監(jiān)測，精度可達5至10厘米。“這意味著每名運動員的實時位置、運動軌跡等數(shù)據(jù)能被高效、迅速地獲取，以輔助教練員優(yōu)化競訓方案，更好地進行‘排兵布陣’。”

在比賽中，殘疾人冰球運動員用冰橇代替冰鞋，坐在冰橇上的特制座椅上進行擊打冰球等動作。團隊還針對其運動特性對智能系統(tǒng)進行了專屬設計。“日常訓練中，每位運動員都會佩戴一枚‘智能標簽’，通過超寬帶技術與場館內安裝的定位基站實時通信，以追蹤和采集運動員的軌跡。”劉思平說。

標簽的固定位置大有講究——雪車雪橇項目的標簽固定在車上，速度滑冰系在運動員腳踝上，冰球項目使用的是頭盔定位標簽。團隊根據(jù)不同運動項目設計了腕帶定位、頭盔定位、雪車專用定位等多種形態(tài)的標簽，滿足冬季項目應用的不同場景。

由于殘奧冰球項目以坐姿進行比賽，運動員全身距離冰面較近，定位信號容易受到冰面和冰橇的影響，所以，團隊選擇在頭盔上固定標簽。北京冰鋒科技項目負責人李漩解釋道：“這意味著冰球賽場上的12名運動員即便處于互相遮擋、一片混戰(zhàn)的情況下，定位信號也可以不受阻礙地發(fā)送出去。”

除了精準定位功能，這套智能運動感知系統(tǒng)還能針對不同項目所關注的數(shù)據(jù)進行重點監(jiān)測。“在高山滑雪項目中，殘疾運動員通過旗門時的數(shù)據(jù)是影響比賽結果的關鍵。”李漩說，系統(tǒng)會采集高山滑雪運動員的速度、距離、角度等數(shù)據(jù)，并綜合繪制成運動曲線。“教練員可以通過數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)運動員在某次訓練結果不佳的原因，比如他在通過某個旗門時角度和距離過大，導致了過多的速度損失。這就幫助運動員精準地找到了問題，并提出改進方案。”

食

“健康管家”科學安排膳食

高山、冰面、雪場……冬季運動項目的訓練和比賽場地多處于低氣溫或高海拔的條件下，運動員除了需要具備過硬的運動實力外，足夠的體能和營養(yǎng)補充也是制勝的法寶。首都體育學院副教授黃興及其團隊成為“健康管家”，從訓練和膳食兩路攻關，為冬殘奧越野滑雪、輪椅冰壺等項目團隊制定“健康計劃”和“營養(yǎng)菜譜”。

“均衡膳食會為運動員插上一雙隱形的翅膀。”黃興說，特別是對于殘疾人運動員來說，健康良好的飲食和生活習慣對競技成績的提升和心態(tài)的調整至關重要。由該?？蒲袌F隊負責的“冬殘奧越野滑雪、冬季兩項與輪椅冰壺項目運動員身體機能特征、專項體能及心理訓練的關鍵技術”項目，已連續(xù)三年為輪椅冰壺國家隊開展科技攻關服務工作。

通過長期跟蹤監(jiān)測，團隊發(fā)現(xiàn)，由于輪椅冰壺項目運動員常年坐輪椅，經常會出現(xiàn)便秘的情況，影響訓練的同時還不利于身體健康。“長時間保持坐姿，會導致胃腸蠕動減緩，代謝減慢，超重的問題也很常見。”通過營養(yǎng)配比，黃興對運動員餐食的膳食纖維和食物來源進行調整，幫助他們解決煩惱。

“我們會教運動員一些相對有趣且易懂的小訣竅，幫助他們改變固有的飲食習慣。”黃興舉例，為了讓輪椅冰壺運動員增加對新鮮蔬菜和蔬果的攝入，她會建議每餐食物的顏色不少于5種。

補鈣也是輪椅冰壺運動員的首要任務。“由于他們長期在沒有陽光的室內訓練，冰上環(huán)境相對陰冷，運動員的四肢經常因缺鈣而抽筋，影響訓練。”黃興在營養(yǎng)講座上向運動員科普人體所需的營養(yǎng)物質知識，建議他們通過膳食增加鈣的攝入，常曬太陽……

牙齦出血了，就把炒菜換成清熱祛火的大拌菜；賽前感到焦慮，晚餐多吃些助眠食物，然后舒服地睡一覺；長時間高強度訓練后，把含電解質的運動飲料安排上……黃興團隊根據(jù)每位運動員在各個階段的不同情況給出個性化的營養(yǎng)建議。令她欣慰的是，運動員在體能、心態(tài)、健康等方面都有了不同程度的改觀。

除了營養(yǎng)管家，黃興團隊還有一個身份——疲勞檢測師。“冰壺項目又被稱為冰上象棋，是腦力和體力的雙重比拼。”黃興說，尤其是對殘疾人運動員來說，需要克服比健全人更多的困難。“競訓后，有的運動員感到很累，有的會說‘我沒問題’。到底還要不要繼續(xù)訓練？數(shù)據(jù)來說話。”團隊成員孟思宇說。

團隊基于“中樞疲勞檢測系統(tǒng)”，敏銳精確地判斷運動員是否處于疲勞狀態(tài)，是否需要休息，“讀懂”運動員的大腦。“這不僅能夠幫助教練員科學地安排訓練時間、制定訓練計劃，還可以調整和優(yōu)化運動員的身體機能，有利于身體健康。”黃興說。

行

智能輪椅自如穿行各場館

在國家體育館東、西北門旁，有兩臺大塊頭升降臺，沿著樓梯軌道平穩(wěn)地搭載各位坐輪椅的殘疾朋友。在“智能升降臺”背后，一支來自北方工業(yè)大學的團隊致力于給冬殘奧場館“拆”門檻兒——研發(fā)高穩(wěn)定性、安全性的軌道型輔助上下樓設備和智能系統(tǒng)以及智慧輪椅。

開發(fā)有溫度、有人情味的產品，是團隊不變的初心。團隊骨干李姝說，前期調研中，團隊發(fā)現(xiàn)場館中原有的設備存在開機等待時間長、抖動幅度大、運行狀態(tài)無法監(jiān)控等問題。“這會讓殘疾人感到沒有安全感。”對此，團隊嘗試站在乘坐者的角度琢磨研發(fā)思路——“不要我們覺得好，而是要殘疾人覺得用起來方便才行”。

于是，團隊成員坐上輪椅，感受殘疾人的使用體驗，果然找到了改進方向。“坐在輪椅上按墻壁上的電梯呼叫鈕，勢必要探著身子，努力伸長胳膊去夠，這個設計要改得方便些”“乘坐者在升降平臺上可能會誤碰操作按鈕，功能鍵要有類似‘童鎖’的功能”……

“智能升降臺安裝在戶外，北京冬季平均氣溫在零上2攝氏度到零下5攝氏度，對電氣元器件的安全和穩(wěn)定性要求更高，必須精挑細選。”李姝說：“研發(fā)階段正好趕上北京最寒冷的三九天，我們的腳都凍麻了。不過當時大家都沒太感覺出來，一門心思解決因為溫度太低電腦無法開機等問題。”

團隊在一遍遍嘗試中發(fā)現(xiàn)問題、修改方案，最終研發(fā)出了這臺高效、穩(wěn)定、安全的“智能升降臺”。“目前，我們的設備已經實現(xiàn)了通過按鈕及遙控器控制上行或下行。平臺還配備了安全保護系統(tǒng)，使用者操作失誤或者硬件出現(xiàn)故障時可以有效提示并緊急停車。”李姝自豪地拿出測試數(shù)據(jù)：平臺開機等待時間縮短了80秒，載重可達250公斤，升降移動平均速度約為每秒0.1米，乘坐者也可隨時調整運行速度。

硬核科技的溫暖不止于此。李姝回憶：“我曾聽一位殘聯(lián)的工作人員說，有些殘疾人認為，輪椅也是自己身體的一部分，不希望有人隨意碰觸。”受到這句話的啟發(fā)，團隊研發(fā)出具備定位、導航、環(huán)境感知、避障等功能的智能輪椅，讓殘疾朋友無需他人幫助，便可自如穿行于場館的每個角落。

“輪椅充滿電，能走10公里左右，最快每小時能跑6公里，可以實現(xiàn)電磁剎車。最大越障高度達到50毫米，最大爬坡能力超過10度，滿足了絕大多數(shù)場館的使用需求。”李姝詳細地介紹，在輪椅的“大腦”中有一條“專用道”，通過物聯(lián)網遠程控制自動駕駛。“如果遇到障礙物，它會停下避讓、等待對方通過，或者主動繞過固定障礙物。”在即將舉辦的北京冬殘奧會上，智能升降臺和智能輪椅將在國家體育館上崗，為殘疾運動員帶來有溫度、有人情味的無障礙服務。 

關鍵詞：