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| 編輯推薦： |
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《新常态下的中国体育工程学术前沿及设计创新》系第七届中国体育工程学术会议论文集及首届全国体育仪器器材科技创新设计展设计作品集。
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| 內容簡介： |
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体育工程学是体育科技的重要组成部分，从早期的体育仪器器材研究开始，经过30年发展，已形成一门独立学科，并不断有新的技术融入到这门学科中。《新常态下的中国体育工程学术前沿及设计创新》以体育工程学为学科支撑的体育装备器材研发、健身物联网、运动可穿戴设备等研究领域取得了显著成果，为促进体育事业和体育产业的发展提供了重要的科技支撑和科技保障。在提供专业体育工程知识的同时，引发全民对公众健康的关注。
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| 關於作者： |
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中国体育科学学会体育仪器器材分会华东理工大学编
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| 目錄：
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上篇 论文
第一章 体育装备和器材、软件和算法的研发
基于人体工效学理论的个性化自行车平台系统设计
刘 宇 傅维杰 王东海 梁雷超 王 勇3
冰壶运动技术数据采集与分析系统的研制 肖书明 陈 骐 宣 华 王建明 王学峰8
橄榄球撞抗训练设备的加工制造与应用 郑 刚羽毛球专项步法敏捷训练系统的研发 柏长财 魏振钢 胡志明 刘焕斌21
近时期篮球器材中几种不同类型标准篮球架的探析 何传胜 杨 明 何卫东26
灵敏素质测试系统的研制与应用 胡 璞 张 剑 刘斌魁 郑伟涛34
基于双目视觉的跳跃滑水测距系统设计与开发 彭 川 郑伟涛 彭李明44
《运动员竞技心理能力和状态诊断软件 4.0 》的开发及应用郭 松 王 智 黄希发 肖书明49
基于 UWB 技术的体育运动数据采集方法设计与实现 王磊磊65
基于人体树形结构的个性化人体建模方法 熊新炎 付 斌 韩 梅68
基于 Opensim 仿真与验证咏春拳圈手中生物力学特征
刘坚斌 李树伟 陈美薇 刘慕玲 李 涛74
运动坚持计算技术初步研究 刘 洋 甄庆凯 刘泳庆 李祥臣76
健身器材阻力源的分类研究 刘易梦琪 郑伟涛 蒙延荣 蒋成涛82
中国功夫测力摆锤系统的研制 李恒飞 朱 东87
灵敏素质训练与测试系统的应用研究 韦俏丽 郑伟涛 蒙延荣92
三维乒乓球运动仿真动画的设计与实现 冯 卿98
基于 Vicon 的水阻划船器运动学特征研究 蒋成涛 郑伟涛 蒙延荣 李 铎 刘易梦琪103
Saflight 学校体育课辅助教学器材的创新研究范延松 张晓迎 吴秀伟 徐相明 于 琛109
第二章 大众健身与公共体育服务
马拉松爱好者运动习惯、家族病史与心电信号特征的关系研究
郭伯凯 夏 灵 温 煦 龚莹岚 刘佳琦115
不同高度鞋跟行走对女性步态、下肢关节与肌肉表面肌电疲劳的影响 于亚光 于岱峰120
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中国体育科学学会体育仪器器材分会是中国体育科学学会所属的分会,成立于 1981 年 11 月,至今已近 36 年。分会在国内已经主办和承办了 30 次各种类型的学术和设计活动,参加了中国体育科学学会组织的2008 至 2011 年体育科学发展研究报告和 2012 至 2015 年体育科学发展研究报告撰写工作。根据中国科协的统一布置,也参加了2014 至 2015 体育科学学科发展报告的撰写工作。自成立以来,分会就是全国体育仪器器材、体育装备和用品研发及设计领域同仁们进行交流和沟通的平台,为科研、教育、设计、生产等各种类型的单位和机构进行思想交流和沟通、信息分享和发布、成果汇总和推广、科普宣传和传播等工作提供了组织保障,为学科发展、研发设计、人才培养做出了巨大贡献。由中国体育科学学会体育仪器器材分会和中国系统仿真学会体育系统仿真专业委员会主办、华东理工大学承办的第七届中国体育工程学术会议及首届全国体育仪器器材科技创新设计展2016 年11 月 14 日至 16 日在上海市举行。本论文和设计作品集收录了参加本次学术交流的论文和创新设计作品成果。此次学术会议共收到 74 篇论文,主题涉及体育装备和器材、软件和算法的研发、大众健身与公共体育服务、体育材料研发和应用、先进技术应用现状和发展趋势、流体力学与水上运动、竞技竞赛与训练、体育工程理论研究、体育工程教育与媒体等方面,具体分布情况如表 1 所示表1 各类型主题论文数量和百分比主题 篇数 百分比体育装备和器材、软件和算法的研发 26 35.1%大众健身与公共体育服务 16 21.6%体育材料研发和应用 12 16.2%先进技术应用现状和发展趋势 9 12.2%流体力学与水上运动 4 5.4%竞技竞赛与训练 3 4.1%体育工程教育与媒体 3 4.1%体育工程理论研究 1 1.4%从主题分布情况可以看出,面向具体应用和需求的体育装备和器材以及软件和算法的研究,依然在本领域占有最大比重。面向大众健身和公共体育服务的研发论文总数,占全部论文数的 21.6% ,这一比例在 2010 至 2014 年的第四至第六届体育工程学术会议中分别为 16% 、8.5% 和 31.6% ,总趋势呈现稳定状态。随着国家对大众体育和大众健康事业的日益重视,以及相关政策和科技支持的力度不断加强,预计此类研发项目的总数在未来几年将持续增加。值得注意的是,以体育材料为主题的论文总数排在第三位,所占百分比为 16.2% ,较 2014 年的 10.7% 有很大提高,说明体育领域对于材料的需求有了很大的提升,特别是毒跑道的危害,使得无毒无害体育材料的研发和检测需求更为迫切。随着科技的飞速发展,各种先进技术在体育领域也不断得到应用,例如,先进传感器技术、通信技术、网络技术、大数据技术、云计算技术、模式识别技术、虚拟现实技术、三维视频和成像技术等,这些技术在体育领域的应用,成为当前体育工程和装备器材研发的新热点、新趋势之一。流体力学和水上运动的相关理论、技术、装备和算法等研发,一直在本领域占有稳定的地位。在竞技竞赛与训练部分,主要是电子竞技和新型竞赛项目的研究和推广。体育工程的教育,为人才培养和技术储备提供了源源不断的供给与支持,虽然在国内,能够成建制地、系统地培养相关专业人才的院校极少,但是,武汉体育学院、上海体育学院、华东理工大学、山东体育学院、山东大学体育学院、聊城大学体育学院等长期坚持,全力投入,为本领域人才培养做出了巨大贡献。还有沈阳体育学院、哈尔滨工程大学等院校的新兴力量加入研发队伍,使得体育工程研究和装备器材研发事业得以顽强生存和发展。体育工程基础理论研究依然是薄弱环节,但是随着更多成果的不断积累,以及与其他学科和技术的不断交叉和集成,必然会有基础理论研究需求上的突破。从学科的视角分析,以上论文主要涉及的应用理论、技术和方法,包括了体育工程、机械工程、电子工程、计算机技术、软件工程、通信技术、材料科学与工程、传感器技术、模式识别、虚拟现实、人体工学、流体力学、标准化与检测、人工智能、深度学习、信息科学、工业设计、新闻学等,以及体育学科的运动生理学、运动生物力学、运动训练学、运动心理学、运动医学、体育社会学、体育教育学等,其分布情况如表2 所示。表2 论文所涉及的主要学科理论和技术理论和技术 篇数材料科学与工程 12软件工程 8机械工程 8电子工程 5运动生理学 5传感器技术 4流体力学 4信息科学 4运动训练学 3人体工学 2模式识别 2通信技术 2虚拟现实 2体育教育 2体育社会学 2人工智能 1深度学习 1工业设计 1体育工程 1标准化与检测 1运动生物力学 1运动医学 1体育训练学 1新闻学 1在 2012 年之前,中国体育科学学会体育仪器器材分会组织的全国性学术会议交流形式全部为论文报告。但是随着技术的发展和进步,以及市场、大众、体育事业自身发展和各类需求的变化,在体育工程领域内,除了基础理论、应用研究之外,需要越来越多的工程实现工作和设计工作,这些工作的成果和价值,不能单纯以论文形式来体现,还需要更多样的形式。例如计算机软件代码、工程装配图和零件图、概念设计和工业设计的效果图等。因此,自 2012 年开始,在学术交流活动中,开始增加了设计构思的展示。在 2014 年,由中国体育科学学会主办、体育仪器器材分会承办的首届中国体育仪器器材科技创新设计大赛,就是以设计作品展示和竞赛的方式为主,促进了国内体育装备、用品和仪器器材设计水平的提高,以及研发中科技含量的增加,大赛达到了预期的目的,在体育仪器器材设计界的反响十分强烈。因此,在本次会议同期,还举办了首届全国体育仪器器材创新设计展,意在继续鼓励体育装备用品和仪器器材的创新设计,吸引更多人才、研发、资金资源投入创新设计中,以促进创新设计水平的整体提高。设计展共收到设计作品 36 件,设计主题包括大众健身和健康、场馆设施和设备、体育测试与训练、体育材料和防护、装备器材技术和配件、体育教学设备、体育仿生设计等方面。有的作品具有独特创意,展示和表现手法靓丽;有的作品虽然绘图手段略显稚嫩,但不乏创新性理念。从每件设计作品中,都能看到设计者对于体育的热爱,以及对于体育装备、用品、器材和设置研发事业的投入、坚持及热情。今后,随着此类设计展示活动的不断深入开展,相信能够更好地促进国内体育装备、用品和器材、设置等研究和开发水平的不断提高,为产、学、研各个领域的沟通和交流提供长期、稳定、有效的平台,从而使研发成果尽快转化为现实产品和技术,使科学技术真正成为第一生产力。体育工程学研究的价值体现在体育工程技术、产品、理念等对体育领域内各项事业的科技引领和支撑作用,以及对社会经济整体发展的贡献上。 2014 年 10 月,国务院发布了《关于加快发展体育产业促进体育消费的若干意见》,使进一步加快发展体育产业、促进体育消费的战略思维提升到一个新的高度。2016 年 10 月 25 日,中共中央、国务院印发了《健康中国 2030 规划纲要》。这是继《关于加快发展体育产业促进体育消费的若干意见》之后,更高层级国家政策的出台,健康中国,全民健身成为国家顶层战略。同年 10 月,《国务院关于加快发展康复辅助器具产业的若干意见》国发〔2016 〕 60 号,《国务院办公厅关于加快发展健身休闲产业的指导意见》国办发〔2016 〕 77 号相继发行。在上述国家战略和相关政策连续出台的大背景下,以上学术交流和设计展示活动及其论文和设计作品集的编辑及出版,将在一定程度上反映体育工程学在新时期和新常态下的作用及价值。另外,论文和设计作品集也反映了新常态下国内体育工程研究、开发的前沿动态,以及设计界所关注的热点和趋势,从中能够看出社会与经济的整体发展对体育工程研发和设计所带来的影响。随着上述国家战略和多项支持体育事业发展政策的出台,体育工程发展迎来了新的春天。面向社会需求、大力鼓励创新、夯实研发基础、持续推广转化,这些将成为新常态下体育工程科研事业发展的特点。本论文和设计作品集的编辑得到了中国体育科学学会的大力支持,由中国体育科学学会体育仪器器材分会主任委员冯连世研究员担任编委会主任,来自国家体育总局体育科学研究所、华东理工大学、武汉体育学院、上海体育学院、山东体育学院、山东大学等单位的专家组成编委会。在此,衷心感谢参与编辑工作的全体专家和工作人员,并向各位论文作者、设计者表示感谢,大家对体育工程学科发展的热爱和坚守,为中国经济和体育事业的发展贡献了力量。受到时间等诸因素的限制,本论文和设计作品集可能存在疏漏和不当之处,恳请广大读者予以谅解,并衷心欢迎读者提出宝贵的批评意见,以鞭策我们不断改进。中国体育科学学会体育仪器器材分会华东理工大学2017 年 10 月中国体育科学学会体育仪器器材分会是中国体育科学学会所属的分会,成立于 1981 年 11 月,至今已近 36 年。分会在国内已经主办和承办了 30 次各种类型的学术和设计活动,参加了中国体育科学学会组织的2008 至 2011 年体育科学发展研究报告和 2012 至 2015 年体育科学发展研究报告撰写工作。根据中国科协的统一布置,也参加了2014 至 2015 体育科学学科发展报告的撰写工作。自成立以来,分会就是全国体育仪器器材、体育装备和用品研发及设计领域同仁们进行交流和沟通的平台,为科研、教育、设计、生产等各种类型的单位和机构进行思想交流和沟通、信息分享和发布、成果汇总和推广、科普宣传和传播等工作提供了组织保障,为学科发展、研发设计、人才培养做出了巨大贡献。由中国体育科学学会体育仪器器材分会和中国系统仿真学会体育系统仿真专业委员会主办、华东理工大学承办的第七届中国体育工程学术会议及首届全国体育仪器器材科技创新设计展2016 年11 月 14 日至 16 日在上海市举行。本论文和设计作品集收录了参加本次学术交流的论文和创新设计作品成果。此次学术会议共收到 74 篇论文,主题涉及体育装备和器材、软件和算法的研发、大众健身与公共体育服务、体育材料研发和应用、先进技术应用现状和发展趋势、流体力学与水上运动、竞技竞赛与训练、体育工程理论研究、体育工程教育与媒体等方面,具体分布情况如表 1 所示表1 各类型主题论文数量和百分比主题 篇数 百分比体育装备和器材、软件和算法的研发 26 35.1%大众健身与公共体育服务 16 21.6%体育材料研发和应用 12 16.2%先进技术应用现状和发展趋势 9 12.2%流体力学与水上运动 4 5.4%竞技竞赛与训练 3 4.1%体育工程教育与媒体 3 4.1%体育工程理论研究 1 1.4%从主题分布情况可以看出,面向具体应用和需求的体育装备和器材以及软件和算法的研究,依然在本领域占有最大比重。面向大众健身和公共体育服务的研发论文总数,占全部论文数的 21.6% ,这一比例在 2010 至 2014 年的第四至第六届体育工程学术会议中分别为 16% 、8.5% 和 31.6% ,总趋势呈现稳定状态。随着国家对大众体育和大众健康事业的日益重视,以及相关政策和科技支持的力度不断加强,预计此类研发项目的总数在未来几年将持续增加。值得注意的是,以体育材料为主题的论文总数排在第三位,所占百分比为 16.2% ,较 2014 年的 10.7% 有很大提高,说明体育领域对于材料的需求有了很大的提升,特别是毒跑道的危害,使得无毒无害体育材料的研发和检测需求更为迫切。随着科技的飞速发展,各种先进技术在体育领域也不断得到应用,例如,先进传感器技术、通信技术、网络技术、大数据技术、云计算技术、模式识别技术、虚拟现实技术、三维视频和成像技术等,这些技术在体育领域的应用,成为当前体育工程和装备器材研发的新热点、新趋势之一。流体力学和水上运动的相关理论、技术、装备和算法等研发,一直在本领域占有稳定的地位。在竞技竞赛与训练部分,主要是电子竞技和新型竞赛项目的研究和推广。体育工程的教育,为人才培养和技术储备提供了源源不断的供给与支持,虽然在国内,能够成建制地、系统地培养相关专业人才的院校极少,但是,武汉体育学院、上海体育学院、华东理工大学、山东体育学院、山东大学体育学院、聊城大学体育学院等长期坚持,全力投入,为本领域人才培养做出了巨大贡献。还有沈阳体育学院、哈尔滨工程大学等院校的新兴力量加入研发队伍,使得体育工程研究和装备器材研发事业得以顽强生存和发展。体育工程基础理论研究依然是薄弱环节,但是随着更多成果的不断积累,以及与其他学科和技术的不断交叉和集成,必然会有基础理论研究需求上的突破。从学科的视角分析,以上论文主要涉及的应用理论、技术和方法,包括了体育工程、机械工程、电子工程、计算机技术、软件工程、通信技术、材料科学与工程、传感器技术、模式识别、虚拟现实、人体工学、流体力学、标准化与检测、人工智能、深度学习、信息科学、工业设计、新闻学等,以及体育学科的运动生理学、运动生物力学、运动训练学、运动心理学、运动医学、体育社会学、体育教育学等,其分布情况如表2 所示。表2 论文所涉及的主要学科理论和技术理论和技术 篇数材料科学与工程 12软件工程 8机械工程 8电子工程 5运动生理学 5传感器技术 4流体力学 4信息科学 4运动训练学 3人体工学 2模式识别 2通信技术 2虚拟现实 2体育教育 2体育社会学 2人工智能 1深度学习 1工业设计 1体育工程 1标准化与检测 1运动生物力学 1运动医学 1体育训练学 1新闻学 1在 2012 年之前,中国体育科学学会体育仪器器材分会组织的全国性学术会议交流形式全部为论文报告。但是随着技术的发展和进步,以及市场、大众、体育事业自身发展和各类需求的变化,在体育工程领域内,除了基础理论、应用研究之外,需要越来越多的工程实现工作和设计工作,这些工作的成果和价值,不能单纯以论文形式来体现,还需要更多样的形式。例如计算机软件代码、工程装配图和零件图、概念设计和工业设计的效果图等。因此,自 2012 年开始,在学术交流活动中,开始增加了设计构思的展示。在 2014 年,由中国体育科学学会主办、体育仪器器材分会承办的首届中国体育仪器器材科技创新设计大赛,就是以设计作品展示和竞赛的方式为主,促进了国内体育装备、用品和仪器器材设计水平的提高,以及研发中科技含量的增加,大赛达到了预期的目的,在体育仪器器材设计界的反响十分强烈。因此,在本次会议同期,还举办了首届全国体育仪器器材创新设计展,意在继续鼓励体育装备用品和仪器器材的创新设计,吸引更多人才、研发、资金资源投入创新设计中,以促进创新设计水平的整体提高。设计展共收到设计作品 36 件,设计主题包括大众健身和健康、场馆设施和设备、体育测试与训练、体育材料和防护、装备器材技术和配件、体育教学设备、体育仿生设计等方面。有的作品具有独特创意,展示和表现手法靓丽;有的作品虽然绘图手段略显稚嫩,但不乏创新性理念。从每件设计作品中,都能看到设计者对于体育的热爱,以及对于体育装备、用品、器材和设置研发事业的投入、坚持及热情。今后,随着此类设计展示活动的不断深入开展,相信能够更好地促进国内体育装备、用品和器材、设置等研究和开发水平的不断提高,为产、学、研各个领域的沟通和交流提供长期、稳定、有效的平台,从而使研发成果尽快转化为现实产品和技术,使科学技术真正成为第一生产力。体育工程学研究的价值体现在体育工程技术、产品、理念等对体育领域内各项事业的科技引领和支撑作用,以及对社会经济整体发展的贡献上。 2014 年 10 月,国务院发布了《关于加快发展体育产业促进体育消费的若干意见》,使进一步加快发展体育产业、促进体育消费的战略思维提升到一个新的高度。2016 年 10 月 25 日,中共中央、国务院印发了《健康中国 2030 规划纲要》。这是继《关于加快发展体育产业促进体育消费的若干意见》之后,更高层级国家政策的出台,健康中国,全民健身成为国家顶层战略。同年 10 月,《国务院关于加快发展康复辅助器具产业的若干意见》国发〔2016 〕 60 号,《国务院办公厅关于加快发展健身休闲产业的指导意见》国办发〔2016 〕 77 号相继发行。在上述国家战略和相关政策连续出台的大背景下,以上学术交流和设计展示活动及其论文和设计作品集的编辑及出版,将在一定程度上反映体育工程学在新时期和新常态下的作用及价值。另外,论文和设计作品集也反映了新常态下国内体育工程研究、开发的前沿动态,以及设计界所关注的热点和趋势,从中能够看出社会与经济的整体发展对体育工程研发和设计所带来的影响。随着上述国家战略和多项支持体育事业发展政策的出台,体育工程发展迎来了新的春天。面向社会需求、大力鼓励创新、夯实研发基础、持续推广转化,这些将成为新常态下体育工程科研事业发展的特点。本论文和设计作品集的编辑得到了中国体育科学学会的大力支持,由中国体育科学学会体育仪器器材分会主任委员冯连世研究员担任编委会主任,来自国家体育总局体育科学研究所、华东理工大学、武汉体育学院、上海体育学院、山东体育学院、山东大学等单位的专家组成编委会。在此,衷心感谢参与编辑工作的全体专家和工作人员,并向各位论文作者、设计者表示感谢,大家对体育工程学科发展的热爱和坚守,为中国经济和体育事业的发展贡献了力量。受到时间等诸因素的限制,本论文和设计作品集可能存在疏漏和不当之处,恳请广大读者予以谅解,并衷心欢迎读者提出宝贵的批评意见,以鞭策我们不断改进。中国体育科学学会体育仪器器材分会华东理工大学2017 年 10 月
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