武術(shù)運(yùn)動中智能穿戴設(shè)備的研發(fā)與應(yīng)用前景

摘要：本文聚焦于武術(shù)運(yùn)動智能穿戴設(shè)備，對其發(fā)展進(jìn)行深度剖析。在關(guān)鍵技術(shù)維度，高精度傳感器與先進(jìn)傳輸技術(shù)為精準(zhǔn)數(shù)據(jù)提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)；該設(shè)備應(yīng)用場景頗為廣泛，包含訓(xùn)練優(yōu)化、賽事輔助、教學(xué)創(chuàng)新以及康復(fù)護(hù)航等多個領(lǐng)域。不過，當(dāng)下其面臨著諸如技術(shù)瓶頸、用戶體驗(yàn)欠佳以及數(shù)據(jù)安全等問題。故而本文提出相應(yīng)的發(fā)展策略，涵蓋從技術(shù)攻堅(jiān)、用戶體驗(yàn)提升、數(shù)據(jù)安全鞏固及產(chǎn)業(yè)協(xié)同推進(jìn)等方面，以竭力促使設(shè)備擺脫困境，為武術(shù)運(yùn)動的革新賦予能量，開啟科技與武術(shù)融合的全新篇章。

關(guān)鍵詞：武術(shù)運(yùn)動" 智能穿戴" 設(shè)備研發(fā)

中圖分類號：G818 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8902-（2025）-06-139-3-SZG

武術(shù)這一中華民族傳統(tǒng)體育項(xiàng)目，承載著極為深厚的文化底蘊(yùn)以及健身競技價(jià)值。在當(dāng)今科技迅猛發(fā)展的時代背景下，其訓(xùn)練與推廣模式迫切需要創(chuàng)新。智能穿戴設(shè)備的出現(xiàn)，為武術(shù)運(yùn)動帶來了嶄新的契機(jī)。一則，其能夠精確捕捉武術(shù)復(fù)雜且多變的動作，對運(yùn)動員生理狀態(tài)予以監(jiān)測，從而助力科學(xué)訓(xùn)練；二則，在賽事、教學(xué)等場景中，其能夠增強(qiáng)互動性與精準(zhǔn)度。然而，當(dāng)前與之相關(guān)的研究尚缺乏系統(tǒng)性的整合。本研究通過運(yùn)用多種方法，深入地探尋其研發(fā)關(guān)鍵要點(diǎn)與應(yīng)用前景，力求填補(bǔ)此方面的空白，推動武術(shù)運(yùn)動在科技賦能之下蓬勃向前發(fā)展。

1、武術(shù)運(yùn)動智能穿戴設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)剖析

1.1、動作捕捉傳感核心技術(shù)

動作捕捉傳感核心技術(shù)是智能穿戴設(shè)備于武術(shù)領(lǐng)域的重要基石。其要義在于精確地還原武術(shù)習(xí)練者的每一項(xiàng)肢體動態(tài)，無論是起勢的沉穩(wěn)，還是踢腿的凌厲、出拳的剛勁等，均需做到精準(zhǔn)呈現(xiàn)。當(dāng)下主流的慣性傳感器，通過其內(nèi)置的加速度計(jì)、陀螺儀等組件，按照物體運(yùn)動時所產(chǎn)生的加速度、角速度的變化，能夠?qū)崟r對肢體關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動、位移軌跡進(jìn)行追蹤。在武術(shù)套路的演練過程中，此項(xiàng)技術(shù)可以將復(fù)雜的動作序列拆解為數(shù)字化信息，對動作完成的速度、幅度以及連貫性予以記錄。以一套高難度的南拳套路為例，習(xí)練者行云流水般地輾轉(zhuǎn)騰挪，可借助分布于手腕、肘部、腰部、膝蓋等關(guān)鍵部位的傳感器，轉(zhuǎn)化為連續(xù)的數(shù)據(jù)幀，而設(shè)備后臺的算法依據(jù)人體運(yùn)動學(xué)模型，能夠重構(gòu)動作的三維模型，教練與習(xí)練者可以借此直觀地與標(biāo)準(zhǔn)動作進(jìn)行比對，從而精準(zhǔn)地定位到諸如弓步姿勢下后腿彎曲度不足、沖拳時手臂伸展不直等偏差。與傳統(tǒng)單純依靠肉眼觀察、憑借經(jīng)驗(yàn)評判相比，動作捕捉傳感技術(shù)為武術(shù)訓(xùn)練帶來了前所未有的精準(zhǔn)度，使每一次練習(xí)都能有精細(xì)的數(shù)據(jù)作為支撐，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練效果質(zhì)的飛躍。

1.2、生物監(jiān)測前沿科技

于武術(shù)運(yùn)動而言，其對體能的消耗巨大，故而生物監(jiān)測技術(shù)肩負(fù)起了守護(hù)習(xí)練者身體機(jī)能之重任。在武術(shù)訓(xùn)練中，心率監(jiān)測是基礎(chǔ)且關(guān)鍵的一環(huán)，其采用光學(xué)心率傳感器，依據(jù)光電容積脈搏波原理，當(dāng)心臟泵血致使血管容積呈周期性變化時，該傳感器可捕捉穿透皮膚的光線強(qiáng)度波動，進(jìn)而換算得出實(shí)時心率。在高強(qiáng)度的散打?qū)褂?xùn)練過程中，心率的飆升時刻體現(xiàn)著身體的應(yīng)激狀況。

1.3、數(shù)據(jù)傳輸高效鏈路

在武術(shù)訓(xùn)練現(xiàn)場，情況瞬息萬變，數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r性與穩(wěn)定性極為關(guān)鍵。無線傳輸技術(shù)對此發(fā)揮著關(guān)鍵作用，其中藍(lán)牙低功耗（BLE）技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。其專為低功耗與短距離數(shù)據(jù)交互而設(shè)計(jì)，在武術(shù)場館的有限范疇內(nèi)，可迅速將傳感器所采集到的動作以及生理數(shù)據(jù)傳送至配套終端。如在武術(shù)學(xué)員進(jìn)行分組訓(xùn)練時，各學(xué)員所穿戴設(shè)備采集的數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r同步至教練的平板上，使得教練可以同步對全員狀態(tài)予以監(jiān)控，進(jìn)而及時察覺個別學(xué)員心率出現(xiàn)異常、動作失誤頻繁發(fā)生等這類問題，而在大型武術(shù)賽事場景中，Wi-Fi 6技術(shù)的優(yōu)勢開始凸顯。憑借其高速率以及多設(shè)備連接的特性，Wi-Fi 6技術(shù)能夠保證賽場內(nèi)眾多運(yùn)動員所穿戴設(shè)備產(chǎn)生的巨量數(shù)據(jù)洪流穩(wěn)定地流向后臺分析系統(tǒng)，滿足實(shí)時成績統(tǒng)計(jì)以及運(yùn)動員狀態(tài)深度分析的需求。即便處于現(xiàn)場觀眾網(wǎng)絡(luò)使用高峰的干擾之下，其也可憑借先進(jìn)的信道復(fù)用以及抗干擾機(jī)制，確保武術(shù)運(yùn)動關(guān)鍵數(shù)據(jù)的傳輸“一路通暢”，從而讓賽場內(nèi)外的決策皆有精準(zhǔn)且實(shí)時的數(shù)據(jù)作為支撐。

1.4、智能算法賦能大腦

智能算法堪稱武術(shù)智能穿戴設(shè)備的“智慧中樞”，機(jī)器學(xué)習(xí)算法能夠深度挖掘數(shù)據(jù)的價(jià)值。通過以海量的武術(shù)動作為樣本進(jìn)行訓(xùn)練的模型，能夠精確識別各類招式。當(dāng)習(xí)練者演練武術(shù)套路時，算法會在瞬間與標(biāo)準(zhǔn)動作庫進(jìn)行比對，并給出動作名稱以及完成質(zhì)量的評分，為武術(shù)教學(xué)提供標(biāo)準(zhǔn)化的評價(jià)。深度學(xué)習(xí)算法能夠進(jìn)一步促使個性化訓(xùn)練得以提升，其通過不斷收集個人訓(xùn)練歷程的數(shù)據(jù)，對習(xí)練者力量增長曲線、柔韌性提升趨勢等加以分析，進(jìn)而為其定制專屬訓(xùn)練計(jì)劃。比如，對于力量型武術(shù)項(xiàng)目的愛好者，按照其深蹲、俯臥撐等力量訓(xùn)練數(shù)據(jù)的反饋情況，適時增加訓(xùn)練強(qiáng)度、對動作組合予以優(yōu)化；而對于以柔韌性訓(xùn)練為主的太極習(xí)練者，則依據(jù)身體關(guān)節(jié)活動范圍拓展的具體情況，細(xì)致地調(diào)整拉伸方案。智能算法使智能穿戴設(shè)備不再僅僅局限于單純的數(shù)據(jù)采集，而是成為武術(shù)運(yùn)動進(jìn)階之路上的智能導(dǎo)師，引領(lǐng)習(xí)練者朝著更高水平邁進(jìn)。

2、武術(shù)運(yùn)動智能穿戴設(shè)備的應(yīng)用場景探索

2.1、訓(xùn)練精準(zhǔn)優(yōu)化

在武術(shù)日常訓(xùn)練中，智能穿戴設(shè)備正在引發(fā)一場精準(zhǔn)的變革。以專業(yè)武術(shù)隊(duì)的集訓(xùn)為例，運(yùn)動員們穿著配備有先進(jìn)傳感器的訓(xùn)練服，開始高強(qiáng)度的訓(xùn)練日程。從清晨的基本功練習(xí)開始，歷經(jīng)晌午的套路磨礪，再到傍晚的力量強(qiáng)化，每一個環(huán)節(jié)都受到智能設(shè)備的嚴(yán)密監(jiān)控。動作捕捉傳感器如同一位不知疲倦的“動作偵探”，對運(yùn)動員的每一個動作進(jìn)行細(xì)致拆解。在演練長拳時，它能夠精確地記錄出拳速度、踢腿高度、轉(zhuǎn)身角度等，并將這些動態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)時傳輸至教練終端。教練可據(jù)此即刻洞悉運(yùn)動員動作存在的瑕疵，諸如發(fā)現(xiàn)側(cè)踢發(fā)力點(diǎn)有所偏移、旋風(fēng)腿旋轉(zhuǎn)軸心不夠穩(wěn)定之類的問題，并及時予以糾正，以防錯誤動作被反復(fù)強(qiáng)化。同時，生理監(jiān)測功能能夠始終對運(yùn)動員的體能底線予以守護(hù)。

2.2、賽事卓越輔助

在武術(shù)賽事中，智能穿戴設(shè)備在幕后發(fā)揮著關(guān)鍵作用。在大型綜合性武術(shù)賽事的現(xiàn)場，運(yùn)動員佩戴的智能手環(huán)與場館的數(shù)據(jù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無縫對接。在比賽進(jìn)行過程中，實(shí)時的心率、血壓等數(shù)據(jù)持續(xù)不斷地傳輸至教練席以及醫(yī)療保障團(tuán)隊(duì)。教練可以依據(jù)這些“生命體征密碼”來判別運(yùn)動員的疲勞累積程度，進(jìn)而適時地調(diào)整戰(zhàn)術(shù)策略。倘若拳手在散打決賽局中其心率持續(xù)攀升且體力難支，教練便能夠迅速示意改變進(jìn)攻節(jié)奏，轉(zhuǎn)而采取防守反擊的策略，以延長運(yùn)動員在場上的“戰(zhàn)斗續(xù)航力”。而對于賽事裁判團(tuán)隊(duì)而言，動作分析功能更是一項(xiàng)有力的輔助。借助高精度動作捕捉，于運(yùn)動員進(jìn)行高難度騰空動作或復(fù)雜器械套路之際，系統(tǒng)可迅速與標(biāo)準(zhǔn)動作模型進(jìn)行比對，以此輔助裁判精確判定動作完成的質(zhì)量以及難度系數(shù)，避免人為評判產(chǎn)生誤差，維護(hù)賽事的公平公正，使武術(shù)賽事在科技的助力下閃耀競技之光。

2.3、教學(xué)創(chuàng)新驅(qū)動

教學(xué)創(chuàng)新的驅(qū)動作用不可忽視。在武術(shù)教學(xué)課堂中，智能穿戴設(shè)備為傳統(tǒng)教學(xué)賦予了創(chuàng)新活力。在中小學(xué)武術(shù)興趣班中，智能穿戴設(shè)備能夠縮短學(xué)生與武術(shù)之間的距離。為初次接觸武術(shù)的孩子們佩戴上互動式智能手環(huán)，能夠使他們體驗(yàn)到新奇的學(xué)習(xí)歷程。當(dāng)老師進(jìn)行動作示范時，手環(huán)會產(chǎn)生輕微震動，引導(dǎo)學(xué)生同步進(jìn)行抬手、踢腿等動作，保證動作的整齊一致性，從而強(qiáng)化課堂的參與感。在練習(xí)的過程中，設(shè)備會自動記錄學(xué)生動作的頻次與力度，并生成個人練習(xí)報(bào)告。老師依據(jù)此報(bào)告能夠精準(zhǔn)知曉每個孩子的學(xué)習(xí)進(jìn)展，從而為基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生推送基礎(chǔ)鞏固的動畫教程，為領(lǐng)悟力強(qiáng)的學(xué)生解鎖進(jìn)階招式的視頻，達(dá)到因材施教的效果，而對于有老年武術(shù)愛好者參與的社區(qū)教學(xué)，設(shè)備操作的簡易化設(shè)計(jì)起到了貼心的護(hù)航作用。具有大字體顯示、一鍵式操作等特點(diǎn)的智能穿戴設(shè)備，能夠使老年人輕松把控訓(xùn)練節(jié)奏，實(shí)時監(jiān)測心率以保障運(yùn)動安全，讓武術(shù)教學(xué)跨越年齡的界限，惠及大眾。

2.4、康復(fù)科學(xué)的有力保障

武術(shù)運(yùn)動損傷康復(fù)領(lǐng)域，智能穿戴設(shè)備構(gòu)筑起了科學(xué)康復(fù)的堅(jiān)實(shí)橋梁。運(yùn)動員在訓(xùn)練中因意外而導(dǎo)致肌肉拉傷或關(guān)節(jié)扭傷后，便需要進(jìn)行康復(fù)治療。智能護(hù)具之中內(nèi)置有壓力以及位移傳感器，其能夠緊密地貼合于受傷部位，從而精準(zhǔn)地監(jiān)測腫脹的變化以及關(guān)節(jié)的活動范圍。在康復(fù)之初，倘若傷者試圖對受傷的膝蓋進(jìn)行過度伸展，該設(shè)備能夠瞬間產(chǎn)生感知并發(fā)出警示，以此來防止二次損傷情況的發(fā)生。伴隨著康復(fù)的推進(jìn)，依據(jù)傳感器所反饋的數(shù)據(jù)，康復(fù)師可動態(tài)地對康復(fù)訓(xùn)練強(qiáng)度予以調(diào)整，從較為輕柔的關(guān)節(jié)活動逐步進(jìn)展至增加阻力的力量練習(xí)，循序漸進(jìn)。

3、武術(shù)運(yùn)動智能穿戴設(shè)備的發(fā)展策略

3.1、技術(shù)攻堅(jiān)突破

在武術(shù)智能穿戴設(shè)備的發(fā)展進(jìn)程中，技術(shù)攻堅(jiān)是首要任務(wù)。傳感器精度的優(yōu)化是關(guān)鍵所在，當(dāng)下武術(shù)動作的復(fù)雜性對傳感器提出了極為嚴(yán)苛的要求。研發(fā)與武術(shù)運(yùn)動相適配的新型傳感器，需要著重于提升其對高速、多變動作的捕捉精度。在武術(shù)套路中，諸如瞬間爆發(fā)的踢腿、快速扭轉(zhuǎn)等動作，可運(yùn)用微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)，通過對傳感器尺寸進(jìn)行縮小以及降低能耗等方式，達(dá)成對細(xì)微動作變化的敏銳感知，進(jìn)而將動作捕捉誤差控制在極小范圍內(nèi)，使每一個武術(shù)招式的數(shù)據(jù)記錄都能精確無誤，而數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性的強(qiáng)化也是極為重要的。在武術(shù)賽事現(xiàn)場，人員密集且電子設(shè)備眾多，無線信號干擾嚴(yán)重。通過采用多頻段自適應(yīng)傳輸技術(shù)，智能穿戴設(shè)備能夠依據(jù)環(huán)境實(shí)時切換到最佳傳輸頻段，以此確保海量的動作、生理數(shù)據(jù)得以流暢傳輸。

3.2、用戶體驗(yàn)升華

這是武術(shù)智能穿戴設(shè)備能夠在市場中立足并扎根于武術(shù)圈的關(guān)鍵所在。從佩戴舒適度這一角度出發(fā)，鑒于武術(shù)訓(xùn)練具有高強(qiáng)度、大幅度動作的特點(diǎn)，應(yīng)采用具備柔性、透氣且富有彈性的新型材料來制作穿戴設(shè)備的外殼。以高強(qiáng)度訓(xùn)練服為例，其運(yùn)用智能紡織面料，可緊密貼合運(yùn)動員身體曲線，且在進(jìn)行劇烈運(yùn)動時能隨肢體伸展自如變形，從而減輕束縛感，同時具備吸濕排汗的功能，可使汗水迅速蒸發(fā)，保持皮膚干爽，以防悶熱不適對訓(xùn)練專注度造成影響，而操作便捷性的優(yōu)化也極為重要，需簡化設(shè)備交互界面，應(yīng)摒棄繁雜的菜單與多級操作流程，轉(zhuǎn)而采用一鍵式、觸摸式等直觀交互方式。

3.3、數(shù)據(jù)安全筑牢

在當(dāng)今這個數(shù)據(jù)即資產(chǎn)的時代，為武術(shù)智能穿戴設(shè)備筑牢數(shù)據(jù)安全防線實(shí)乃當(dāng)務(wù)之急。其中，加密技術(shù)的升級為核心要點(diǎn)，通過運(yùn)用量子加密算法對傳輸中的武術(shù)運(yùn)動數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，借助量子態(tài)的不可克隆性與不確定性，保證數(shù)據(jù)在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中不會被竊取、篡改。不管是運(yùn)動員的敏感生理數(shù)據(jù)，還是賽事的關(guān)鍵動作信息，從設(shè)備端至云端存儲，均能做到全程密不透風(fēng)。同時，建立嚴(yán)格的數(shù)據(jù)訪問權(quán)限管理體系同樣關(guān)鍵。依據(jù)角色來對數(shù)據(jù)訪問級別予以劃分，像教練、運(yùn)動員、醫(yī)護(hù)人員、賽事裁判等不同主體，僅能在授權(quán)范圍內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)的查看與使用。比如，教練能夠獲取運(yùn)動員訓(xùn)練的全程數(shù)據(jù)以用于指導(dǎo)訓(xùn)練，而醫(yī)護(hù)人員則會聚焦于生理健康指標(biāo)來提供醫(yī)療保障。借助精細(xì)的權(quán)限管控，能夠有效杜絕數(shù)據(jù)濫用的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而守護(hù)武術(shù)運(yùn)動參與者的隱私，促使智能穿戴設(shè)備沿著安全軌道穩(wěn)健發(fā)展。

3.4、產(chǎn)業(yè)協(xié)同推進(jìn)

產(chǎn)業(yè)協(xié)同有力地推動著武術(shù)智能穿戴設(shè)備的蓬勃發(fā)展。跨領(lǐng)域合作是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新動力，應(yīng)鼓勵體育科技企業(yè)與武術(shù)專業(yè)院校、科研機(jī)構(gòu)攜手合作。體育科技企業(yè)可帶來工程技術(shù)以及產(chǎn)品研發(fā)方面的優(yōu)勢，武術(shù)院校能夠提供深厚的武術(shù)專業(yè)知識和動作規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，科研機(jī)構(gòu)則可注入前沿算法和新材料研發(fā)能力。三方共同合力攻克諸如高精度動作識別算法與武術(shù)招式的匹配、適合武術(shù)訓(xùn)練的長效儲能電池等難題，從而加快產(chǎn)品的迭代升級。市場推廣的強(qiáng)化是產(chǎn)業(yè)落地的重要環(huán)節(jié)。通過舉行武術(shù)智能穿戴設(shè)備的專題賽事、展覽，搭建起展示的平臺，使武術(shù)愛好者、從業(yè)者能夠直觀地感受到設(shè)備的魅力。

4、結(jié)語

武術(shù)運(yùn)動智能穿戴設(shè)備是科技與傳統(tǒng)武術(shù)相融合產(chǎn)生的結(jié)晶，當(dāng)前正處于發(fā)展的關(guān)鍵時刻。借助技術(shù)攻堅(jiān)實(shí)現(xiàn)突破，以高精度傳感器和穩(wěn)定傳輸技術(shù)進(jìn)行賦能，為精準(zhǔn)訓(xùn)練、賽事決策奠定基礎(chǔ)；注重用戶體驗(yàn)的升華，通過舒適便捷的設(shè)計(jì)使其融入武術(shù)的日常鍛煉之中；筑牢數(shù)據(jù)安全的防線，確保隱私與數(shù)據(jù)的完整性；依靠產(chǎn)業(yè)協(xié)同加以推進(jìn)，借助跨領(lǐng)域的合作以及市場推廣促使其走向大眾。對未來進(jìn)行展望，持續(xù)對各維度的發(fā)展策略予以深度耕耘，必定會助力武術(shù)智能穿戴設(shè)備煥發(fā)出耀眼的光芒，從而開啟武術(shù)發(fā)展的嶄新時代。

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作者簡介：張雙建（1984-），男，漢族，山東菏澤人，碩士研究生，講師，研究方向：民族傳統(tǒng)體育學(xué)武術(shù)方向，少數(shù)民族傳統(tǒng)體

育，非物質(zhì)文化遺產(chǎn)研究等；

劉華偉（1985-），男，漢族，河南周口人，碩士研究生，講師，研究方向：民族傳統(tǒng)體育學(xué)；

羅長新（1994-），男，漢族，湖北宜昌人，碩士研究生，講師，研究方向：民族傳統(tǒng)體育與社區(qū)營造。