小型傳感器技術活躍的舞臺

　　（1）的主角由小型傳感器技術承擔。檢測動作的除了加速度傳感器、角速度（陀螺儀）傳感器、地磁傳感器之外，還有集成在同一封裝內的慣性傳感器。使用距離圖像傳感器和GPS的例子也不在少數(shù)。

　　在過去，捕捉運動員動作廣泛使用的是動作捕捉裝置、測力板等大型裝置（圖2）。動作捕捉裝置的使用方式是在身體各個部位配置反射光線的標記，通過拍攝反射光來捕捉對象的動作。測力板則是內置應變計和壓電傳感器的薄板，檢測的對象是運動時施加到地面的力。

　　圖2：使身體動作可視化

　　在過去，廣泛用來捕捉運動員運動時身體動作的方法是動作捕捉。（攝影：Vicon Motion Systems銷售代理商Inter-Reha）

　　這些裝置基本都是在專用設施內使用，而且存在能夠捕捉運動員動作的范圍（檢測范圍）過小的限制。例如，1枚測力板的標準尺寸為50cm×50cm×10cm左右，重量甚至高達40kg。

　　與之相比，小型傳感器輕巧，只需佩戴在身體上即可實時捕捉動作。有望使檢測身體動作的場所從“實驗室”轉向實際訓練和比賽的“場地”。

　　運動員身體動作的自由度高，力和加速度的動態(tài)范圍也比較大。也就是說，作為傳感器的檢測對象，其難度非常之大。但傳感器技術如今正在踏實地跨越這一難關。

　　專門選擇單軸傳感器

　　室伏等人在投擲鏈球的實驗中使用的動作傳感器就是此類技術之一。開發(fā)商是從事無線和傳感器相關技術開發(fā)的Logical Product。

　　開發(fā)的契機源于2008年。當時，慶應義塾大學的太田正在尋找配備無線功能的動作傳感器，在展會上，他發(fā)現(xiàn)了Logical Product的無線模塊。而該公司當時正巧也在探索模塊的用途，與太田“人體動作檢測領域有需求”的想法不謀而合?；仡櫘敃r，Logical Product代表董事社長辻卓則也表示“當時就覺得很有意思”。

　　該公司的傳感器小巧，能夠進行高精度檢測。內置使用2.4GHz頻帶的自主協(xié)議無線通信技術以及同為3軸的加速度傳感器、陀螺儀傳感器和地磁傳感器。配備16bit的A-D變換功能，能夠以1k采樣/秒的速度檢測數(shù)據(jù)。

　　加速度傳感器與陀螺儀傳感器都是由3個單軸傳感器組成的模塊。因為把3軸和6軸集成到1個封裝中的傳感器雖多，但目前S/N的性能還達不到要求。“在其他軸的信號的影響下，S/N會降低。與3軸單封裝的傳感器相比，由單軸傳感器組成的動作傳感器的S/N要高10～20倍”（Logical Product無線傳感事業(yè)部事業(yè)部長澤田泰輔）。在組合單軸傳感器時，內嵌傳感器的印刷布線基板采用立體配置，防止了各傳感器的正交關系出現(xiàn)偏差。

　　之所以通信采用自主協(xié)議，是因為藍牙等標準技術在實時檢測時，選手的動作與檢測結果反饋的時間存在偏差?！叭绻紤]到單人使用，使動作開始和停止的時間容易對應會變得非常重要”（澤田）。

　　除了投擲鏈球之外，這種傳感器在游泳、網球、棒球、足球等領域也曾得到采用。該公司的動作傳感器中，高速產品能夠檢測的最大角速度為6000dps，最大加速度為250G。借助這樣的性能，“網球和乒乓球球拍、棒球球棒的揮動，花樣滑冰跳躍時落地的沖擊力都能夠檢測”。

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