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關鍵感測技術到位 新一代智能運動裝置升級
為運動提供更多可能

【作者: 王岫晨】   2023年11月28日 星期二

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隨著科技的快速發展,運動科技逐漸成為運動領域不可或缺的一部分。這種科技的崛起不僅改變了人們對運動的理解,也為運動愛好者提供了更多可能性。


運動科技的一大應用是在運動監測與分析領域。穿戴式裝置、智能手機應用程式以及專業運動設備的出現,讓運動者能夠即時追蹤自己的運動表現,包括步數、心率、消耗的卡路里等。這些數據不僅幫助個人精確掌握自身狀態,也為教練和醫療專業人員提供了有價值的參考依據。


另外包括虛擬實境(VR)與擴增實境(AR)的融入,也使運動體驗更加豐富。透過VR,運動愛好者可以在室內體驗戶外運動,如攀岩、滑雪等,而AR則能將虛擬元素融入現實場景,提供更有趣、具挑戰性的運動體驗。


智能穿戴裝置在運動科技中扮演著重要的角色。智能手錶、智能眼鏡等裝置不僅能夠監測生理數據,還能提供即時的反饋和建議。例如,智能運動耳機可以根據運動者的心率和節奏調整播放音樂的速度,提升運動效果。



圖一 : 運動科技為運動健康管理提供了全新的可能性。
圖一 : 運動科技為運動健康管理提供了全新的可能性。

關鍵技術與核心元件

智能穿戴裝置在運動科技中扮演重要角色。智能手錶、智能眼鏡等裝置不僅能夠監測生理數據,還能提供即時反饋和建議。

運動科技是利用科技來提升運動表現、安全性和娛樂性的技術。運動科技所需使用的關鍵技術和關鍵元件包括:


感測器

感測器是用來收集運動數據的設備,例如加速度計、陀螺儀、磁力計、心率感測器、肌電圖感測器等。這些感測器可以用來測量運動員的速度、加速度、姿勢、心率、肌肉活動等數據。感測技術是運動科技的基石之一。加速度計、陀螺儀、心率感測器等感測器的應用,讓設備能夠準確地監測運動者的動態和生理變化。這些感測技術的不斷升級,使得運動科技能夠提供更準確、全面的數據。


數據分析

利用感測器收集到的數據,可以通過數據分析來對運動員的表現進行分析和評估。數據分析可以用來識別運動員的優勢和劣勢,幫助運動員制定更有效的訓練計劃。大數據分析和人工智慧技術的發展,使運動科技能夠更深入地理解運動者的需求和表現。透過機器學習,運動科技能夠提供更加個性化的建議,從而更好地滿足不同運動者的需求。


人工智能可以用來從數據中學習和推理,幫助運動員提高表現。例如,人工智能可以用來生成個性化的訓練計劃、識別運動傷害的風險、提高運動員的決策能力等。雲計算則可以用來儲存和處理大量的運動數據。雲計算可以幫助運動員和教練更方便地訪問數據,並進行數據分析和人工智能應用。


無線通信技術

藍牙和無線通信技術的進步,實現了運動設備之間的互聯互通。這不僅使得多個設備能夠協同工作,還讓運動者能夠方便地分享和存儲運動數據。同時,這也促進了運動科技與其他領域的整合,如醫療、娛樂等。


此外,運動科技還需要使用一些其他的關鍵元件,例如顯示器用來顯示運動數據,例如速度、距離、心率等。音頻設備可以用來播放音樂或指示運動員的訓練進度。


感測器


圖二 : 感測技術使得運動科技能夠提供更準確、全面的數據。
圖二 : 感測技術使得運動科技能夠提供更準確、全面的數據。

運動感測相關的感測器元件主要包括加速度計(Accelerometer)、陀螺儀(Gyroscope)、磁力計(Magnetometer)等,這些元件通常由半導體製造商生產。這些半導體公司在運動感測領域都有豐富的經驗,產品也被廣泛應用於智能手機、穿戴式裝置、健康追蹤器、運動器材等多個應用領域。當然,隨著科技的不斷發展,新的製造商和技術也會不斷涌現。以下是一些在這個領域中較知名的半導體製造商:


●意法半導體(STMicroelectronics): ST生產廣泛用於運動感測的加速度計和陀螺儀。


●InvenSense(現在為TDK公司):InvenSense專注於運動感測和音頻解決方案,產品包括先進的慣性感測器,如加速度計和陀螺儀。TDK已於2017年收購了InvenSense。


●Bosch Sensortec:Bosch是博世集團的子公司,生產各種感測器,包括運動感測器。產品應用在智能手機、穿戴式裝置和其他智能裝置中。


●Analog Devices(ADI):Analog Devices是一家提供高性能類比和數位信號處理技術的公司,產品包括用於運動感測的各種感測器。


●Murata Manufacturing:Murata Manufacturing是一家日本的電子元件製造商,涉足運動感測領域,提供加速度計等產品。


●NXP Semiconductors:NXP提供各種感測器和無線通信解決方案,其中包括一些運動感測相關的產品。


●英飛凌(Infineon):提供加速度計、陀螺儀、磁力計、霍爾效應感測器等運動感測器。


具體的產品應用案例包括:


●德州儀器的MPU-9250是一款整合加速度計、陀螺儀、磁力計和氣壓計的運動感測器,廣泛應用於運動手錶、健身追蹤器等產品。


●意法半導體的IMU3000是一款低功耗的運動感測器,專為可穿戴設備設計。


●安森美半導體的AFE4490是一款高性能的心率感測器,可用於醫療設備、健身追蹤器等產品。


●博通的BCM2837是一款SoC,整合了ARM Cortex-A53處理器、GPU、Wi-Fi和藍牙等功能,可用於智能手錶、健身追蹤器等產品。


●英飛凌的ICM-20600是整合加速度計、陀螺儀和磁力計的運動感測器,廣泛應用於運動手錶、健身追蹤器等產品。


運動科技的下一步

●增強現實技術的應用拓展:隨著增強現實技術的不斷進步,未來運動科技將更加融入日常生活。虛擬訓練、虛擬賽事等應用將成為現實,提供更真實、具挑戰性的運動體驗。


●更智能化的運動教練:隨著人工智能技術的進步,未來運動科技將能夠提供更智能、個性化的運動建議。這不僅有助於提升運動效果,還能夠更有效地預防運動傷害。


●生理信號的深度應用:未來,運動科技有望更深度地應用生理信號。例如,腦波技術的應用可以實現腦控運動設備,提供一種全新的運動體驗。


結語

運動科技的快速發展不僅豐富了運動愛好者的體驗,還為運動健康管理提供了全新的可能性。感測技術、數據分析、人工智能等關鍵技術的不斷創新,將為未來帶來更加智能、個性化的運動科技。這一趨勢不僅推動著運動科技的發展,也為人們打開了更加健康、有趣的生活方式。


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