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運動科技助攻國手郭婞淳奪奧運金牌!AI 教練、追蹤系統如何舉起全臺灣?

111/09/30 瀏覽次數 728
圖一

圖一:「國科會精準運動科學專案-精準舉重運動科學之路」研發成果,協助解決運動員訓練的問題,以及增強訓練成效提升運動競技表現。(影像來源:Unsplash)

2021 年 7 月 27 日,郭婞淳替臺灣摘下 2020 東京奧運的第一面金牌。全臺灣人民在電視前看著她奮力將槓鈴舉起,而當她成功之時,彷彿舉起了整個臺灣,讓全世界在那一刻都看見了臺灣。

國科會精準運動科學專案「精準舉重運動科學之路」以跨校、跨領域研究團隊,結合臺灣高科技的發展,整合科技、材料、雲端運算、智慧穿戴、AI 運算,建構出符合運動科學、運動科技的需求,實際融入科學訓練、技術、競賽、通訊、回饋等功能的智慧平台,支援臺灣舉重在訓練、技術、運動器材和疲勞恢復的四大向度。

精準舉重運動科學團隊召集國內精銳且經驗豐富的跨領域專家,包括臺北市立大學、國立陽明交通大學、國訓中心、中科院、工研院,將理論與現實結合,提升國家競技運動實力,協助臺灣運動員獲得東京奧運金牌。
 

精準運動科學 6 大研究成果,助力運動員突破訓練瓶頸

精準舉重運動科學團隊將科技結合競技運動,協助運動員提升表現並突破訓練瓶頸,並將研究能量展現在「促進運動產業發展」方面。最後發揮研究能量的社會責任,藉由技術產品開發活絡運動產業,以提升臺灣運動人口並促進全民健康。以下介紹研究能量具體展現出六項研發成果。

一、減噪避震舉重地墊

精準舉重運動科學團隊應用國防科技的剪切增稠液體(Shear Thickening Fluid, STF)高科技材料特性,開發減噪避震舉重地墊,不僅能夠減少 30% 的反彈高度、大幅減少彈跳次數與時間,同時也能夠有效降低最大噪音值,以及減少 25% 噪音持續時間。
研發成果經過國家運動訓練中心東京奧運培訓選手郭婞淳使用後,獲得教練及選手一致肯定。

二、槓鈴感測器

裝置內的慣性測量單元(Inertial Measurement Unit, IMU)智慧套件實際應用在舉重鎖扣感測器開發,用於採集教練所需的訓練監控參數。
隨著舉重選手訓練過程不斷增加槓片的重量,舉重鎖扣感測器會立即回報資訊給教練,提醒選手如何在舉重技巧上控制槓鈴的軌跡,讓選手能不斷突破訓練瓶頸。

三、槓鈴軌跡追蹤系統

針對舉重隊教練在訓練上的需求,利用視訊分析技術及人工智慧開發出槓鈴軌跡追蹤系統,精準回饋選手的技術分析。
經過精準舉重團隊反覆研發與測試,並實際通過國訓中心舉重總教練親身檢測,證實槓鈴軌跡追蹤系統的實際功效。這套協助教練進行訓練的系統,目前也已實際應用在選手的日常訓練中。

四、AI 教練系統

建立 AI 教練系統不僅可以現場立即分析我國選手的表現,也可以作為國際比賽的蒐集敵情的工具,即時提供敵手資訊並建立即時戰術,作為教練在比賽時的戰術參考。

五、智慧舉重訓練鏡

團隊研發的智慧訓練鏡,以數位鏡面效果完成智慧化的影像自動辨識,提供選手進行精準技術修正,讓選手可以觀察自己的動作細節。目前在國訓中心舉重訓練館已讓選手實際使用。

六、運動外骨骼機器人

運動外骨骼機器人將支援舉重選手的實際訓練,讓選手能夠做出符合比賽抓舉和挺舉的動作,同時對於受傷的舉重選手,機器人會適時發出輔助力量避免危險發生,讓選手能逐漸達到過去的成績。

圖二

圖二:東京奧運舉重金牌林敬能總教練,在國家訓練中心應用舉重訓練鏡,解說選手訓練時技術關鍵特性。(影像來源:何維華教授)

臺灣產品專利佈局,學術成果商品化

臺灣是運動器材王國,產品品質更是世界公認的好。在臺灣眾多優良運動器材製造中,成功自創品牌仍屬少數,多數仍為國際知名品牌代工,龐大的銷售利潤仍為國外品牌公司所掌控。
精準舉重研究團隊,抱持臺灣運動器材創新研發與永續經營的理念,發展臺灣舉重專業科技化訓練器材,結合舉重台、槓鈴、槓片、技術回饋系統和精準分析儀器,輔導臺灣運動器材製造廠,避免臺灣企業遭受排擠邊緣化的窘況。
當臺灣製作的舉重運動器材能帶給臺灣廠商良好的機會,製造端才有能力做出更好的創新研發,讓臺灣立於永續經營不敗之地。

從國家運動中心到基層學校,場域驗證支援各地選手訓練

精準舉重專案計劃突破現有技術,實際應用於協助解決教練和運動員的難題及訓練的極限。透過國家地理頻道專題拍攝、社群平台、記者會、成果發表會、學術研討會等等,宣傳精準運動科學的實際成效,也讓大眾感受到運動科學的精彩。 
精準舉重專案計劃的六項研發設備,除了在國家運動中心的場域驗證以外,為了促進運動科學全民化的落地應用,並且已經在運動科學下鄉的方案推動中,於實際場域驗證支援各地選手訓練,並應用在基層學校的運動員。
金牌選手的養成「十年磨一劍」,這些身經百戰的選手,不但是大眾的運動明星,也是促進運動人口成長與全民健康的榜樣。精準舉重的研究成果推展,藉由技術產品開發活絡運動產業,進而達到人才培育的目標,積極培養未來的專業指導人才。
而未來全民健身市場上,也都離不開運動科學的支持,唯有將理論與實際結合,才能提升運動人口與促進全民健康。

圖三

圖三:國科會主委吳政忠親自前往國家運動中心視察,精準運科團隊的六項研發產品落地應用的實況。(影像來源:何維華教授)

研究成果轉換商業產值,臺灣運動科學產品賣向全世界

精準舉重研究團隊已將研發成果落地後,將落地產品與國內三家企業簽約轉 MOU(備忘錄,Memorandum of Understanding),目前與國內三家企業合作中。
精準舉重研究團隊對於運動科學的研發,將運動科學產品做為多元化的發展,將智慧科技結合運動產業,讓運動訓練、運動產品、運動 AI 推向科技智慧化發展,透過研發成果轉化為市場產品,將 Made in Taiwan 的運動器材產品行銷到全世界。

資料來源
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