本研究提出一项新型智能纺织品(使用柔性材料制作的传感器),通过呼吸与心跳引起的胸壁偏移测量运动员在射箭期间的呼吸频率与心率。
研究者首先邀请 9 名参与者,穿戴智能纺织品、佩戴脉搏波传感器,在其进行模拟射箭和静态呼吸时采集呼吸率与心率,使用脉搏波传感器数据验证智能纺织品采集数据的准确性。随后邀请2名专业运动员在5分钟内完成6次射击,同时使用智能纺织品记录其呼吸频率与心率。
结果表明,使用该传感器检测呼吸频率,误差小于 1.97%,检测心率,误差小于 5.74%;通过呼吸频率和心率可有效识别运动员的射箭动作。
Lo Presti, D., Romano, C., Massaroni, C., D’Abbraccio, J., Massari, L., Caponero, M., et al. (2019). Cardio-Respiratory Monitoring in Archery Using a Smart Textile Based on Flexible Fiber Bragg Grating Sensors. Sensors, 19(16): 3581.
本研究设计了一项由事件驱动的控制系统,即根据用户的实时心率发送声音指令,调整动作速度,使用户在安全状态下进行自行车测力训练。
共 24 名健康男性参与本研究,每人需进行两次自行车骑行训练。一次佩戴脉搏传感器,采集实时心率信号传输给控制系统;控制系统依据心率变化发送声音指令,用户根据声音指令调整踩踏板的速度。第二次与第一次任务相同,但由传统的控制系统以固定的速度发送声音指令。
相较于传统控制系统,心率反馈调节控制系统的生物反馈率与用户运动速率的一致性更高,跟踪性能更强;使用期间用户的心率变化更平缓。
Argha, A., Su, S., Celler, B. (2017). Heart rate regulation during cycle-ergometer exercise via event-driven biofeedback. Medical & Biological Engineering & Computing, 55(3): 483–492.
本研究借助可穿戴传感器监测动作协调性,分析了动作协调性对青少年足球队员下肢力量运用的影响。
共18名青少年足球运动员参与测验,佩戴传感器完成三项足球训练活动(垂直跳跃、敏捷低跳、90°转向跑)和哈雷赛道测试。研究者根据哈雷赛道测试,评估球员的动作协调性(不佳/良好);借助惯性传感器记录的球员运动期间的下肢关节角度和加速度。
研究发现,在足球训练中,动作协调不佳的球员表现出内外髋关节旋转、膝关节外翻膝关节不对称等问题。运动协调评估与实时生物力学监测有助于预防训练中出现前交叉韧带损伤。
Di Paolo, S., Zaffagnini, S., Pizza, N., Grassi, A., & Bragonzoni, L. (2021). Poor Motor Coordination Elicits Altered Lower Limb Biomechanics in Young Football (Soccer) Players: Implications for Injury Prevention through Wearable Sensors. Sensors, 21(13): 4371.
本研究设计了一种用于实时平衡姿态、训练步态的便携式无线可穿戴传感设备,并验证了其用于运动康复训练的效果。
该设备通过8个无线节点发送振动触觉反馈。实验一邀请4名健康老人接受训练,当脊柱的节点感应到躯干倾斜偏离太远时,下躯干左右两侧的节点将振动提示老人纠正姿势。实验二邀请6名健康老人参与训练,由脚背侧的节点估计脚的前进角度,小腿中段内外侧的节点通过振动提示老人向内/外旋转他们的脚。
结果表明,可穿戴系统能帮助使用者显着减少躯干倾斜,并在实时训练后的两分钟内采用足部内外旋转的新步态模式,减轻膝关节负荷,增强复健活动性。
Xu, J., Bao, T., Lee, U., Kinnaird, C., Carender, W., Huang, Y. Sienko, K., Shull, P. (2017). Configurable, wearable sensing and vibrotactile feedback system for real-time postural balance and gait training: proof-of-concept. Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation, 14(1): 102.