北京高校为冬残奥会拿出不得了的高科技产品

研发一双“火眼金睛”，对高速滑行轨迹进行精准追踪，开发智能升降台，为冬残奥场馆“拆”门槛儿，高科技也有温度……在即将开幕的北京冬残奥会上，一批来自北京高校的“高科技”助力残疾人运动员冲破自我、挑战极限。

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“火眼金睛”采集运动数据

位于顺义区的国家残疾人冰上运动比赛训练馆内，12位残奥冰球运动员正在进行训练，他们自如地控制冰橇，灵活地左右移动冰球杆，激烈碰撞、快速传球、精准射门……在这场激烈的冰球比赛背后，一双“火眼金睛”正在为残奥冰球运动员备战北京2022年冬残奥会提供帮助。

由北京交通大学国家轨道交通安全评估研究中心副研究员刘思平牵头负责、北京冰锋科技有限责任公司实施研发的科技冬奥重点项目——“智能运动感知技术与辅助训练系统”，利用复杂环境下高速滑行精准轨迹追踪，为残奥冰球、高山滑雪、速度滑冰等项目的日常训练“出谋划策”。

“我们研发出了一套高速滑行精准定位算法，对运动员的整个运动过程进行复盘。”刘思平介绍，该项目针对冰球运动高速滑行等特点，对每位运动员进行每秒100次的定位监测，精度可达5至10厘米。“这意味着每名运动员的实时位置、运动轨迹等数据能被高效、迅速地获取，以辅助教练员优化竞训方案，更好地进行‘排兵布阵’。”

在比赛中，残疾人冰球运动员用冰橇代替冰鞋，坐在冰橇上的特制座椅上进行击打冰球等动作。团队还针对其运动特性对智能系统进行了专属设计。“日常训练中，每位运动员都会佩戴一枚‘智能标签’，通过超宽带技术与场馆内安装的定位基站实时通信，以追踪和采集运动员的轨迹。”刘思平说。

标签的固定位置大有讲究——雪车雪橇项目的标签固定在车上，速度滑冰系在运动员脚踝上，冰球项目使用的是头盔定位标签。团队根据不同运动项目设计了腕带定位、头盔定位、雪车专用定位等多种形态的标签，满足冬季项目应用的不同场景。

由于残奥冰球项目以坐姿进行比赛，运动员全身距离冰面较近，定位信号容易受到冰面和冰橇的影响，所以，团队选择在头盔上固定标签。北京冰锋科技项目负责人李漩解释道：“这意味着冰球赛场上的12名运动员即便处于互相遮挡、一片混战的情况下，定位信号也可以不受阻碍地发送出去。”

除了精准定位功能，这套智能运动感知系统还能针对不同项目所关注的数据进行重点监测。“在高山滑雪项目中，残疾运动员通过旗门时的数据是影响比赛结果的关键。”李漩说，系统会采集高山滑雪运动员的速度、距离、角度等数据，并综合绘制成运动曲线。“教练员可以通过数据发现运动员在某次训练结果不佳的原因，比如他在通过某个旗门时角度和距离过大，导致了过多的速度损失。这就帮助运动员精准地找到了问题，并提出改进方案。”

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“健康管家”科学安排膳食

高山、冰面、雪场……冬季运动项目的训练和比赛场地多处于低气温或高海拔的条件下，运动员除了需要具备过硬的运动实力外，足够的体能和营养补充也是制胜的法宝。首都体育学院副教授黄兴及其团队成为“健康管家”，从训练和膳食两路攻关，为冬残奥越野滑雪、轮椅冰壶等项目团队制定“健康计划”和“营养菜谱”。

“均衡膳食会为运动员插上一双隐形的翅膀。”黄兴说，特别是对于残疾人运动员来说，健康良好的饮食和生活习惯对竞技成绩的提升和心态的调整至关重要。由该校科研团队负责的“冬残奥越野滑雪、冬季两项与轮椅冰壶项目运动员身体机能特征、专项体能及心理训练的关键技术”项目，已连续三年为轮椅冰壶国家队开展科技攻关服务工作。

通过长期跟踪监测，团队发现，由于轮椅冰壶项目运动员常年坐轮椅，经常会出现便秘的情况，影响训练的同时还不利于身体健康。“长时间保持坐姿，会导致胃肠蠕动减缓，代谢减慢，超重的问题也很常见。”通过营养配比，黄兴对运动员餐食的膳食纤维和食物来源进行调整，帮助他们解决烦恼。

“我们会教运动员一些相对有趣且易懂的小诀窍，帮助他们改变固有的饮食习惯。”黄兴举例，为了让轮椅冰壶运动员增加对新鲜蔬菜和蔬果的摄入，她会建议每餐食物的颜色不少于5种。

补钙也是轮椅冰壶运动员的首要任务。“由于他们长期在没有阳光的室内训练，冰上环境相对阴冷，运动员的四肢经常因缺钙而抽筋，影响训练。”黄兴在营养讲座上向运动员科普人体所需的营养物质知识，建议他们通过膳食增加钙的摄入，常晒太阳……

牙龈出血了，就把炒菜换成清热祛火的大拌菜；赛前感到焦虑，晚餐多吃些助眠食物，然后舒服地睡一觉；长时间高强度训练后，把含电解质的运动饮料安排上……黄兴团队根据每位运动员在各个阶段的不同情况给出个性化的营养建议。令她欣慰的是，运动员在体能、心态、健康等方面都有了不同程度的改观。

除了营养管家，黄兴团队还有一个身份——疲劳检测师。“冰壶项目又被称为冰上象棋，是脑力和体力的双重比拼。”黄兴说，尤其是对残疾人运动员来说，需要克服比健全人更多的困难。“竞训后，有的运动员感到很累，有的会说‘我没问题’。到底还要不要继续训练？数据来说话。”团队成员孟思宇说。

团队基于“中枢疲劳检测系统”，敏锐精确地判断运动员是否处于疲劳状态，是否需要休息，“读懂”运动员的大脑。“这不仅能够帮助教练员科学地安排训练时间、制定训练计划，还可以调整和优化运动员的身体机能，有利于身体健康。”黄兴说。

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智能轮椅自如穿行各场馆

在国家体育馆东、西北门旁，有两台大块头升降台，沿着楼梯轨道平稳地搭载各位坐轮椅的残疾朋友。在“智能升降台”背后，一支来自北方工业大学的团队致力于给冬残奥场馆“拆”门槛儿——研发高稳定性、安全性的轨道型辅助上下楼设备和智能系统以及智慧轮椅。

开发有温度、有人情味的产品，是团队不变的初心。团队骨干李姝说，前期调研中，团队发现场馆中原有的设备存在开机等待时间长、抖动幅度大、运行状态无法监控等问题。“这会让残疾人感到没有安全感。”对此，团队尝试站在乘坐者的角度琢磨研发思路——“不要我们觉得好，而是要残疾人觉得用起来方便才行”。

于是，团队成员坐上轮椅，感受残疾人的使用体验，果然找到了改进方向。“坐在轮椅上按墙壁上的电梯呼叫钮，势必要探着身子，努力伸长胳膊去够，这个设计要改得方便些”“乘坐者在升降平台上可能会误碰操作按钮，功能键要有类似‘童锁’的功能”……

“智能升降台安装在户外，北京冬季平均气温在零上2摄氏度到零下5摄氏度，对电气元器件的安全和稳定性要求更高，必须精挑细选。”李姝说：“研发阶段正好赶上北京最寒冷的三九天，我们的脚都冻麻了。不过当时大家都没太感觉出来，一门心思解决因为温度太低电脑无法开机等问题。”

团队在一遍遍尝试中发现问题、修改方案，最终研发出了这台高效、稳定、安全的“智能升降台”。“目前，我们的设备已经实现了通过按钮及遥控器控制上行或下行。平台还配备了安全保护系统，使用者操作失误或者硬件出现故障时可以有效提示并紧急停车。”李姝自豪地拿出测试数据：平台开机等待时间缩短了80秒，载重可达250公斤，升降移动平均速度约为每秒0.1米，乘坐者也可随时调整运行速度。

硬核科技的温暖不止于此。李姝回忆：“我曾听一位残联的工作人员说，有些残疾人认为，轮椅也是自己身体的一部分，不希望有人随意碰触。”受到这句话的启发，团队研发出具备定位、导航、环境感知、避障等功能的智能轮椅，让残疾朋友无需他人帮助，便可自如穿行于场馆的每个角落。

“轮椅充满电，能走10公里左右，最快每小时能跑6公里，可以实现电磁刹车。最大越障高度达到50毫米，最大爬坡能力超过10度，满足了绝大多数场馆的使用需求。”李姝详细地介绍，在轮椅的“大脑”中有一条“专用道”，通过物联网远程控制自动驾驶。“如果遇到障碍物，它会停下避让、等待对方通过，或者主动绕过固定障碍物。”在即将举办的北京冬残奥会上，智能升降台和智能轮椅将在国家体育馆上岗，为残疾运动员带来有温度、有人情味的无障碍服务。 

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