奧運冠軍使用的小型無(wú)線(xiàn)傳感器

在2004年雅典奧運會(huì )和2011年大邱世界田徑錦標賽上，室伏廣治摘得了鏈球項目的金牌。他旋轉身體投擲鏈球的動(dòng)作就像古希臘雕塑一樣優(yōu)美，就像進(jìn)入了藝術(shù)的世界。

他不僅是世界頂級運動(dòng)員，還有另一個(gè)身份。那就是分析運動(dòng)員動(dòng)作以提高技能和防止受傷的“運動(dòng)生物力學(xué)”研究者。他還有一項把自己當成實(shí)驗對象的研究。那就是訓練方法的“聽(tīng)覺(jué)反饋法”。目前他正與日本慶應義塾大學(xué)研究生院的太田憲（政策與媒體研究科特聘副教授）的研發(fā)小組共同進(jìn)行實(shí)驗。

聽(tīng)覺(jué)反饋法顧名思義就是將運動(dòng)員身體的運動(dòng)情況通過(guò)外部的聲音實(shí)時(shí)反饋給運動(dòng)員的方法。室伏等人所從事的鏈球投擲研究將投擲鏈球時(shí)身體旋轉的加速情況轉換成聲音。放在附近的揚聲器隨著(zhù)鏈球的旋轉，即身體旋轉的加速，發(fā)出“嘣……嘣……”的聲音。運動(dòng)員可以在投擲過(guò)程中根據該聲音檢查加速是否到位等。

體育領(lǐng)域掀起電子革命

在該系統中發(fā)揮重要作用的是安裝在鏈球線(xiàn)部分的小型運動(dòng)傳感器。該傳感器能夠測量線(xiàn)方向的加速度和旋轉方向的角速度。傳感器的測量值無(wú)線(xiàn)傳輸給附近的控制器裝置，轉換成與測量值相應的聲音，由揚聲器傳播出去。

圖1：利用小型傳感器測量運動(dòng)員的運動(dòng)

與室伏等人用于測量的小型傳感器為同款的小型傳感器和聽(tīng)覺(jué)反饋用控制器裝置。均由日本LOGICAL PRODUCT公司開(kāi)發(fā)。

現在，體育界掀起了可謂“電子革命”的變化。室伏的嘗試只不過(guò)是其中的一個(gè)例子。智能手機等便攜終端的快速普及已開(kāi)始為過(guò)去一直蒙著(zhù)神秘面紗的運動(dòng)員身體動(dòng)作量化作出貢獻。

過(guò)去，檢測運動(dòng)員動(dòng)作的實(shí)驗大多采用昂貴的大型裝置。比如，在身體各部位佩帶反射光的標記物以拍攝動(dòng)作的動(dòng)作捕捉裝置及采用內置的應變儀和壓電傳感器測量運動(dòng)時(shí)施加在地板上的力的測力板。

現在，能測量加速度、角速度及位置等的帶有無(wú)線(xiàn)通信功能的小型運動(dòng)傳感器在該領(lǐng)域即將全面普及。小型傳感器的優(yōu)點(diǎn)是只需戴在身上即可實(shí)時(shí)捕捉動(dòng)作。測量場(chǎng)所便可以由特殊的“實(shí)驗室”改為進(jìn)行實(shí)際訓練和比賽的“運動(dòng)場(chǎng)”。日本慶應義塾大學(xué)的太田憲指出：“隨著(zhù)傳感器小型化、無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)發(fā)展以及智能手機和平板終端的普及，越來(lái)越多的新訓練方法得以實(shí)現。意義重大”。

與頂級運動(dòng)員同步，普通體育愛(ài)好者之間也在推動(dòng)體育數字化。最近1年，美國耐克及德國阿迪達斯等知名體育用品廠(chǎng)家正致力于體育用品“數字化”。頂級運動(dòng)員和體育愛(ài)好者正在共同催生“數字體育”新市場(chǎng)。

室伏等人在實(shí)驗中所采用的運動(dòng)傳感器的開(kāi)發(fā)企業(yè)位于福岡市，是已成立18年的日本LOGICAL PRODUCT公司。該公司主要開(kāi)發(fā)無(wú)線(xiàn)及傳感器相關(guān)技術(shù)。20多名員工大部分是技術(shù)人員。

一直開(kāi)發(fā)橋梁監視用傳感器網(wǎng)絡(luò )技術(shù)等的LOGICAL PRODUCT公司涉足體育領(lǐng)域源于一個(gè)偶然的機會(huì )。那是在2008年。正在尋找具有無(wú)線(xiàn)功能的運動(dòng)傳感器的太田憲在展會(huì )上發(fā)現了該公司的無(wú)線(xiàn)模塊。該公司正好也在探索該模塊的用途，太田憲的一席話(huà)“人體運動(dòng)測量領(lǐng)域有需求”正中該公司的下懷。

LOGICAL PRODUCT代表董事社長(cháng)y卓則回憶說(shuō)：“太田跟我說(shuō)‘想要既便宜又耐摔的小型傳感器’。我當時(shí)覺(jué)得很難實(shí)現”。“但又覺(jué)得挑戰新領(lǐng)域很有意思”（y卓則）。

2009年底制成的首款小型傳感器外形尺寸為55mm×40mm×20mm。后來(lái)還開(kāi)發(fā)出了體積大約減半至40mm×30mm×20mm的產(chǎn)品。是一款9軸運動(dòng)傳感器，采用了2.4GHz自主協(xié)議的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，并分別內置了3軸的加速度傳感器、角速度傳感器及地磁傳感器。最新款配備了16bit的A-D轉換功能，能夠以1k采樣/秒的速度測量數據。