奧運(yùn)冠軍使用的小型無(wú)線傳感器

在2004年雅典奧運(yùn)會(huì)和2011年大邱世界田徑錦標(biāo)賽上，室伏廣治摘得了鏈球項(xiàng)目的金牌。他旋轉(zhuǎn)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(jí)運(yùn)動(dòng)員，還有另一個(gè)身份。那就是分析運(yùn)動(dòng)員動(dòng)作以提高技能和防止受傷的“運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)”研究者。他還有一項(xiàng)把自己當(dāng)成實(shí)驗(yàn)對(duì)象的研究。那就是訓(xùn)練方法的“聽(tīng)覺(jué)反饋法”。目前他正與日本慶應(yīng)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(yàn)。

聽(tīng)覺(jué)反饋法顧名思義就是將運(yùn)動(dòng)員身體的運(yùn)動(dòng)情況通過(guò)外部的聲音實(shí)時(shí)反饋給運(yùn)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(zhuǎn)的加速情況轉(zhuǎn)換成聲音。放在附近的揚(yáng)聲器隨著鏈球的旋轉(zhuǎn)，即身體旋轉(zhuǎn)的加速，發(fā)出“嘣……嘣……”的聲音。運(yùn)動(dòng)員可以在投擲過(guò)程中根據(jù)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(tǒng)中發(fā)揮重要作用的是安裝在鏈球線部分的小型運(yùn)動(dòng)傳感器。該傳感器能夠測(cè)量線方向的加速度和旋轉(zhuǎn)方向的角速度。傳感器的測(cè)量值無(wú)線傳輸給附近的控制器裝置，轉(zhuǎn)換成與測(cè)量值相應(yīng)的聲音，由揚(yáng)聲器傳播出去。

圖1：利用小型傳感器測(cè)量運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)

與室伏等人用于測(cè)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(xiàn)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(jī)等便攜終端的快速普及已開(kāi)始為過(guò)去一直蒙著神秘面紗的運(yùn)動(dòng)員身體動(dòng)作量化作出貢獻(xiàn)。

過(guò)去，檢測(cè)運(yùn)動(dòng)員動(dòng)作的實(shí)驗(yàn)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(biāo)記物以拍攝動(dòng)作的動(dòng)作捕捉裝置及采用內(nèi)置的應(yīng)變儀和壓電傳感器測(cè)量運(yùn)動(dòng)時(shí)施加在地板上的力的測(cè)力板。

現(xiàn)在，能測(cè)量加速度、角速度及位置等的帶有無(wú)線通信功能的小型運(yùn)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(cè)量場(chǎng)所便可以由特殊的“實(shí)驗(yàn)室”改為進(jìn)行實(shí)際訓(xùn)練和比賽的“運(yùn)動(dòng)場(chǎng)”。日本慶應(yīng)義塾大學(xué)的太田憲指出：“隨著傳感器小型化、無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展以及智能手機(jī)和平板終端的普及，越來(lái)越多的新訓(xùn)練方法得以實(shí)現(xiàn)。意義重大”。

與頂級(jí)運(yùn)動(dòng)員同步，普通體育愛(ài)好者之間也在推動(dòng)體育數(shù)字化。最近1年，美國(guó)耐克及德國(guó)阿迪達(dá)斯等知名體育用品廠家正致力于體育用品“數(shù)字化”。頂級(jí)運(yùn)動(dòng)員和體育愛(ài)好者正在共同催生“數(shù)字體育”新市場(chǎng)。

室伏等人在實(shí)驗(yàn)中所采用的運(yùn)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(jiān)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(jī)會(huì)。那是在2008年。正在尋找具有無(wú)線功能的運(yùn)動(dòng)傳感器的太田憲在展會(huì)上發(fā)現(xiàn)了該公司的無(wú)線模塊。該公司正好也在探索該模塊的用途，太田憲的一席話“人體運(yùn)動(dòng)測(cè)量領(lǐng)域有需求”正中該公司的下懷。

LOGICAL PRODUCT代表董事社長(zhǎng)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(dāng)時(shí)覺(jué)得很難實(shí)現(xiàn)”。“但又覺(jué)得挑戰(zhàn)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(yùn)動(dòng)傳感器，采用了2.4GHz自主協(xié)議的無(wú)線通信技術(shù)，并分別內(nèi)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(zhuǎn)換功能，能夠以1k采樣/秒的速度測(cè)量數(shù)據(jù)。