东京奥运会8月8日闭幕,北京体育大学和中央广播电视总台央视新闻频道联合制作的解读奥运新闻报道近期播出。我校多位专家在节目中深入剖析,解读运动员比赛背后的故事,阐释、传播体育运动与健康锻炼新知识、新理念、新方法,输出多维视角观点,满足大众体育服务需求,提升公共体育服务水平,传播知识,服务社会。

此次东京奥运会,中国健儿在铅球、标枪等投掷项目上取得突破。投掷项目对体能和技术要求极高,健儿们能够摘金夺银,北京体育大学运动生物力学团队的科研保障功不可没,他们是如何用科技助中国健儿“一臂之力”的?今日推出“奥运专家谈”专题栏目第6期——《科技助中国健儿“一臂之力”》,由北京体育大学运动生物力学教授刘卉带我们解读。

在女子铅球决赛中,中国选手巩立姣以20米58一举夺金,这也是中国田径队在本届奥运会夺得的首枚金牌。刘诗颖继巩立姣后,为中国田赛再创突破,在女子标枪决赛第一投便投出66米34,并凭借创造个人赛季最佳的这一投夺冠。女子链球决赛中,老将王峥在最后一投投出77米03的赛季最佳,最终将宝贵的银牌收入囊中,继张文秀在里约奥运会上摘得该项目银牌后,续写了中国女子链球的辉煌。这些投掷项目,通过人体的运动将器械掷出,因此,运动员的运动表现与运动生物力学紧密相关。

北京体育大学运动生物力学教授刘卉:“我们的团队主要是对运动员的动作技术进行分析与诊断,为运动员和教练员提供他们肉眼可能看不到的一些技术细节的一些定量的分析,为他们做技术改进提供数据依据。”

东京奥运会备战期间,北体大运动生物力学团队为中国队的投掷项目提供了大量的科技助力工作。以铅球为例,运动员需要在很小的空间里通过旋转或者滑步动作,产生尽可能快的出手速度,并控制好铅球出手的角度和高度,使铅球获得更远的飞行距离。

北京体育大学运动生物力学教授刘卉:“我们给巩立姣进行技术分析的过程中,发现她在比赛的过程中,她最后用力阶段的两只脚之间的距离过长,限制了她在最后用力时候的下肢的发力,那么她要想缩短她的两脚之间的距离。她就要增大她的滑步距离,那么滑步距离的大小,是直接影响她的运动成绩的一个因素,那么我们把这个问题反馈给了教练。教练进行了相应的技术的改进之后,巩立姣投出了很好的成绩,也就在我们的预测的范围内。”

运动生物力学专家刘卉教授,早在2013年就开始对刘诗颖的标枪投掷数据进行采集和分析工作,基于近百次的有效试投数据,确定了刘诗颖标枪出手时的多个力学参数的最佳范围,让刘诗颖在东京奥运会前的国内比赛中,就连续稳定地表现出了最佳的技术,让标枪比真空理论飞行的距离多飘出了9米多。

北京体育大学运动生物力学教授刘卉:“动作技术数据的采集过程中,以往的技术手段是需要大量的时间、人力、精力获得这些数据的,从2018年开始,我们开发了一个无需标记点的人工智能的人体动作视频的自动采集分析的系统。基于这个系统,就使得我们以前可能需要几个小时才能获得的数据,几分钟就获得了。”

有了这项技术的帮助,北体大运动生物力学团队,很快就建立起了我国也是世界上目前最大的投掷项目生物力学数据库,通过搜集海量的世界优秀投掷运动员的生物力学数据,建立了适合我国运动员的个体化“冠军模型”,通过横向比较分析,确定中国运动员与世界优秀运动员的技术差异,并估算体能训练的需要;通过纵向比较,分析确定中国优秀运动员技术改进的进展和效果;通过计算机模拟,优化中国运动员的技术动作,这些分析结果都为教练员提供了重要的科学参考。

北京体育大学运动生物力学教授刘卉:“这个系统据我所知应该是在世界上唯一的、能够在复杂的这种条件下采集比赛动作技术数据的,比如说大雨,比如说投掷项目很多是有网子来隔开的,我们在网的外面,在这种画质不是很清晰的情况下,依然能够快速地获取人体标记点的数据。”

刘卉教授表示,人工智能无标记点人体运动录像解析系统,不光在竞技体育助力运动员取得好成绩,今后也将在全民健身领域得到广泛应用。

比如说我们可以通过采集这个人的跑步的姿势,研究和损伤之间的这种关系来纠正跑姿,预防或者避免跑步带来的损伤。”

刘卉,博士,教授,博士生导师,北京体育大学运动与健康研究院执行院长,中国体育科学学会理事,运动生物力学分会副主任委员。2012年入选国家体育总局“百人计划”,2013年入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”。

研究领域为运动生物力学。作为项目主持人曾获得2项国家自然科学基金、两项国家体育总局重点研究领域课题和国家留学基金委留学回国人员科研启动基金的资助对下肢关节、肌肉损伤的机制、危险因素和预防手段进行生物力学研究。作为主要负责人主持和参与了跳水、射箭、垒球、乒乓球、田径等多项国家队科技攻关课题,获得两项国家体育总局和田径中心备战奥运会科技攻关与服务奖。近年来还主持和参与了多项与体育用品公司的合作研究项目。截止到2018年9月在国际和国内核心学术期刊发表文章87篇,其中19篇被SCI全文检索。发表会议摘要90余篇,多次在国际和国内重要学术会议报告论文。参与8本教材、译著等书籍的编写工作。

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