你是否苦于在日常鍛煉中沒(méi)有專(zhuān)業(yè)教練指導(dǎo)所遇到傷病風(fēng)險(xiǎn)？亦或是由于動(dòng)作不到位或不正確導(dǎo)致訓(xùn)練效果低下？觸覺(jué)技術(shù)的應(yīng)用將讓你的訓(xùn)練體驗(yàn)更上一層樓。

生物力學(xué)領(lǐng)域是一個(gè)快速發(fā)展的研究領(lǐng)域，有助于徹底改變我們對(duì)人體的理解與治療方式。生物力學(xué)的核心是研究身體的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，如骨骼、肌肉、肌腱和韌帶等，如何協(xié)同工作以支持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的維持。

通過(guò)詳細(xì)的分析和實(shí)驗(yàn)，生物機(jī)械研究人員正在努力揭示人體力學(xué)的新見(jiàn)解，并為各種疾病開(kāi)發(fā)創(chuàng)新的治療方法。

本質(zhì)和方法論

達(dá)姆施塔特大學(xué)是德國(guó)領(lǐng)先的研究機(jī)構(gòu)之一，“使用Teslasuit識(shí)別全身運(yùn)動(dòng)中的錯(cuò)誤動(dòng)作”，研究是在達(dá)姆施塔特大學(xué)進(jìn)行的，由來(lái)自計(jì)算機(jī)科學(xué)系和體育科學(xué)系的一組研究人員負(fù)責(zé)。

這項(xiàng)研究的目的是評(píng)估TESLASUIT技術(shù)在向用戶(hù)提供實(shí)時(shí)觸覺(jué)反饋和改善他們的訓(xùn)練方面的作用。TESLASUIT是一款全身觸覺(jué)套裝，能夠識(shí)別、跟蹤和分析用戶(hù)的全身運(yùn)動(dòng)（圖一），同時(shí)通過(guò)經(jīng)皮電神經(jīng)刺激提供實(shí)時(shí)觸覺(jué)反饋。此外，通過(guò)控制脈沖寬度、振幅和頻率，TESLASUIT可以再現(xiàn)各種各樣的感覺(jué)。

（圖一）位于TESLASUIT上的慣性測(cè)量單元(藍(lán)點(diǎn))

為了探索觸覺(jué)技術(shù)在改善健身和康復(fù)方面的有效性，研究人員開(kāi)發(fā)了他們自己的Unity應(yīng)用程序（圖2），以建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)訓(xùn)練和支持向量機(jī)和概率運(yùn)動(dòng)模型，以檢測(cè)運(yùn)動(dòng)中的錯(cuò)誤動(dòng)作并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)評(píng)估（圖3）。

（圖二）用戶(hù)界面，用于收集傳感器數(shù)據(jù)

該研究涉及15名志愿者（12名男性和3名女性，年齡為22-38歲，身高176-194 cm，中等體型，每周平均鍛煉4.7小時(shí)）。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，受試者被要求進(jìn)行一些連續(xù)性練習(xí)，包括深蹲、直線(xiàn)弓步和俯臥撐，在執(zhí)行每個(gè)動(dòng)作之間訓(xùn)練者有1或2秒的休息時(shí)間。

監(jiān)督研究的專(zhuān)家選擇了一些完美的訓(xùn)練測(cè)試樣本來(lái)幫助創(chuàng)建IMU或關(guān)節(jié)的概率模型。反過(guò)來(lái)，“錯(cuò)誤的”樣本（其中一些是故意選擇的）也被用于機(jī)器學(xué)習(xí)模型進(jìn)行額外訓(xùn)練，并被用來(lái)評(píng)估如何有效地檢測(cè)錯(cuò)誤動(dòng)作。

（圖3）運(yùn)動(dòng)評(píng)估流程圖

在確定了特定關(guān)節(jié)和軸的運(yùn)動(dòng)誤差后，研究人員計(jì)算了用于糾正運(yùn)動(dòng)的觸覺(jué)反饋的位置和強(qiáng)度。

研究結(jié)果

當(dāng)受試者分別休息1秒或2秒時(shí)，研究人員可以以86.38%的平均準(zhǔn)確度預(yù)測(cè)練習(xí)，并能夠精確地切分96.98%或99.39%的重復(fù)動(dòng)作。最重要的是，對(duì)運(yùn)動(dòng)評(píng)估的評(píng)價(jià)表明，該團(tuán)隊(duì)利用他們的概率模型和TESLASUIT，成功地揭示了多個(gè)在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中出現(xiàn)的重大錯(cuò)誤，并在TENS技術(shù)的幫助下向用戶(hù)提供了適當(dāng)?shù)姆答仭?/p>

研究人員承認(rèn)，此項(xiàng)研究還有很大的改進(jìn)空間，比如說(shuō)，讓更多的受試者和專(zhuān)家參與進(jìn)來(lái)，建立更有效、更精確的模型來(lái)識(shí)別哪怕是很小的錯(cuò)誤。但此次項(xiàng)目的成功已經(jīng)證明TESLASUIT在運(yùn)動(dòng)研究中的潛力真的很大。

此次的研究還表明，TESLASUIT對(duì)于健身與康復(fù)訓(xùn)練的潛力與幫助非常大，觸覺(jué)技術(shù)的民用化普及能夠讓人們更容易的使用到這項(xiàng)技術(shù)，尤其是對(duì)于那些沒(méi)有私人教練或康復(fù)專(zhuān)家陪伴的人。

學(xué)術(shù)項(xiàng)目

隨著不斷開(kāi)發(fā)和改進(jìn)的觸覺(jué)技術(shù)，達(dá)姆施塔特大學(xué)項(xiàng)目組也正在鼓勵(lì)有興趣的人們加入到該學(xué)術(shù)項(xiàng)目中來(lái)，一起塑造面向未來(lái)的體育訓(xùn)練與康復(fù)治療流程。

通過(guò)與研究人員和用戶(hù)合作，TESLASUIT的潛力將被進(jìn)一步發(fā)掘，并對(duì)體育訓(xùn)練和改善身體健康產(chǎn)生積極影響。