再过半个月，来自世界各地的运动员将齐聚2022北京冬奥会赛场，在冰雪世界里大显身手。在此之前，他们已经进行了成年累月的训练，在专业教练的指导下，以汗水浇灌成功的花儿。

如何通过高科技手段为冬奥健儿的体育训练赋能？

“AI教练”、滑雪机器人、冰雪健儿的第三只眼……沪上高校正用科技助力运动员变身“冰雪精灵”！

“AI教练”指导运动员

长期从事人工智能、计算机视觉与智能感知相关研究的复旦大学工程与应用技术研究院教授、智能机器人研究院常务副院长张立华教授，在运动员们舞动、旋转的身影中，敏锐察觉了动作识别与检测、运动分析与追踪等AI技术应用的可能性。

张立华提出建议用人工智能技术提高冰上运动训练水平。经过近两年的努力，张立华团队打造出智能冰上运动训练分析系统。该系统采用基于人工智能计算机视觉算法对滑冰运动员的动作、姿态、速度等信息进行智能分析对比，从定性、定量再到定制化分析每个运动员的特点，提高科学化训练水平与效率，有效减轻教练员工作负荷，实现科学训练、有效提升运动员训练效果和竞赛成绩的目的。

“我们利用人工智能技术，可以分析冰上运动员的骨架、各关节的动作、姿势，这叫运动目标的骨架节点识别和可视化。”张立华介绍。“短道速滑、速度滑冰的运动轨迹、姿势一目了然，从定性的教练员的分析，变成定量的科学分析手段。”

以往专业教练总是目不转睛地注视着运动员，如今智能冰上运动训练分析系统却让高清摄像头在场边实时动态监督运动员，通过运动目标跟踪与轨迹可视化，在监控屏幕上识别每位运动员身上的骨骼关键点以及运动轨迹，显示出各类运动指标的统计信息。

对于花样滑冰而言，评判标准更多，智能冰上运动训练分析系统通过三维骨架节点检测与姿态估计，帮助运动员改善姿势的规范度与美观度。而运动目标3D模型可视化，则为花样滑冰运动员旋转计数这样的技术分析提供了便捷，成为真正的“AI教练”。

滑雪机器人上线

灵活避让障碍、身姿矫健通过旗门、人机交互并肩滑行……近日，由上海交通大学设计研发的六足滑雪机器人在沈阳完成了初级道、中级道以及与人共同滑雪实验，通过了稳定控制、智能感知、规划决策等多方面的测试。

在这次测试中，滑雪机器人在400米长、坡度18度的中级雪道，以大于10m/s速度滑行，运用智能感知、制动控制等技术，完成了机器人竞速、转弯、规划路线、规避障碍以及人与机器人交互等试验科目，除了身形灵活、姿势优美外，它能通过无线远程人机交互控制，在真实的滑雪环境中穿行滑雪人群，让大家体验和机器人一起滑雪的乐趣。

这款滑雪机器人是在“科技冬奥”的号召下，由上海交通大学高峰教授领衔，上海交通大学机械与动力工程学院和电子信息与电气工程学院组成的足式机器人研究团队研制，获得了科技部国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项支持。

据介绍，这款滑雪机器人是六足机器人，采用双板滑雪。中间的四条腿分成两组，每两条腿固定在一个滑雪板上，用于控制滑雪板的位置和姿态，两侧的两条腿分别加装了滑雪杖，用以模仿人，实现点杖的功能。每个滑雪板具有五个自由度，通过控制滑雪板的位姿可以实现滑雪的速度控制、转弯和制动等功能。

研究团队首先进行了机器人机构设计和驱动器设计制造方面的研究，并为机器人建立了“大脑”——智能系统。这个系统包括动态平衡稳定控制、智能感知和智能规划，通过设计智能和行为智能的有机融合，使得机器人能够分析人的滑雪行为数据，模仿人的滑雪动作，适应户外雪面的环境特性，实现了自主快速稳定地滑行。

滑雪机器人不仅是“科技冬奥”的直观体现，而且以“人机共融”的理念为后冬奥时代提供了无限畅想。研究团队表示，“冬奥会结束后，这款机器人还可以结合当下5G、无线网络等先进技术，通过远程控制，实现滑雪机器人同场竞技，创造‘电-机-竞’的全新娱乐模式，为滑雪爱好者和青少年创造科技感十足的娱乐新风尚。”

冰雪健儿的第三只眼

刘宇是上海体育学院教授，也是国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项首席科学家。在张家口崇礼区的国家跳台滑雪中心“雪如意”，有一台小型货车停靠在场边，车身上印着“上海体育学院跳台滑雪生物力学重点实验室”字样。连续两个冬天，刘宇带领上体科研团队在这个小小的“移动实验室”里，协助国家队运动员完成了大量科研保障工作。

刘宇科研团队成为教练员的“第三只眼睛”。“打个比方，过去医生诊疗靠经验，现在是靠科技诊疗手段；教练员就像医生，过去主要靠经验训练，现在我们提供更多科技手段，让教练多了另外一个眼睛。”刘宇介绍，“实时反馈三维动作捕捉，可以多角度为教练提供数据，把训练环节量化。比如跳台滑雪选手的助滑速度、起跳角度、身体姿态、左右对称等，过去依靠教练的经验感觉，现在能提供精准量化的快速反馈、技术诊断。这种科技助力，可帮助提高运动员成绩。”

这是刘宇教授牵头承担的国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项“冬季项目运动员技能优化关键技术研究”，依托神经-生物力学增能技术，在国内首创自主研发的神经启动可穿戴设备及冬季项目运动员关键技术优化-评估-反馈系统，实现了神经增能和训练的同步开展，在国际同类技术中属前沿行列。研发的高水平运动员动作优化分析系统提升自由式滑雪空中技巧项目动作成功率约15%。搭建的亚洲首套高速双平面荧光透视成像系统及同步研发的便携式光学六自由度关节功能分析系统，可为运动员现场提供精准损伤防护设计。

据了解，上海体育学院对接国家重大战略需求，以承担国家重点研发计划“科技冬奥”专项为契机，坚持自主创新并善于吸收国际上的先进技术和训练方法，研发完成跳台滑雪、高山滑雪、自由式滑雪空中技巧、U型场地技巧、速度滑冰等冬季项目训练的动作优化辅助系统，新型训练辅助装备，提升了我国冬季项目训练科学化的水平。