Умные стельки в помощь спортсменам и пациентам реабилитационных центров
19.03.2025
Когда мы ходим, бегаем или прыгаем, нога встречается с поверхностью и отталкивается от неё с равной силой. Это сила реакции опоры (СРО). Её составляющие очень важны, поскольку влияют на движение всего тела при любой физической активности.
Ученые из Университета Портсмута в Великобритании вместе с технологической компанией TG0 разработали умные стельки, которые точно и естественно фиксируют СРО в трех измерениях. Они обеспечивают анализ движений в реальном мире, что полезно для спортивной науки и медицины.
«Мы хотели создать доступную и портативную альтернативу дорогостоящему лабораторному оборудованию», - сказал ведущий автор исследования Динхуан Чжан (Dinghuang Zhang) из TG0. Такие стельки помогут спортсменам улучшить свои показатели, пригодятся врачам в реабилитации и даже обычным энтузиастам ЗОЖ позволят отслеживать свои движения в оздоровительных целях.
Трехмерность инновационных стелек обусловлена их способностью измерять три компонента СРО: медиально-латеральный, передне-задний и вертикальный.
Медиально-латеральная сила - действует поперек стоп, когда вы делаете шаг в сторону, например, при движении боком в баскетболе.
Передне-задняя сила - направлена вперед и назад и показывает ускорение или торможение, происходящее во время бега.
Вертикальную силу вы ощущаете, когда приземляетесь после прыжка. Как правило, это самый сильный из трех компонентов и его можно рассматривать как силу, поддерживающую вес тела.
Все три компонента необходимы для оценки походки и того, как на нее влияют травмы, мышечная усталость, осанка и равновесие, а также нейромышечные связи.
В настоящее время золотым стандартом измерения СРО являются силовые пластины и инструментальные беговые дорожки. Однако силовые пластины фиксируют силу реакции на толчок только для одного шага за раз и ограничиваются стационарной установкой. Хотя инструментальные беговые дорожки собирают данные непрерывно, они, как правило, нарушают естественную походку человека.
Именно поэтому ученые стремились создать что-то более портативное и доступное, для чего потребовалось сотрудничество University of Portsmouth’s School of Computing и School of Psychology, Sport and Health Sciences.
«Это партнерство наглядно продемонстрировало преимущества сотрудничества, позволяющего объединить различные области», - говорит доктор Тим Экселл (Dr. Tim Exell), старший преподаватель биомеханики и реабилитологии в университете и соавтор исследования. «Все движения человека, будь то элитный спорт, отдых или реабилитация, происходят под действием набора сил, и возможность точно измерить эти силы вне лабораторных условий является важным фактором улучшения спортивных результатов, выявления рисков травм и ускорения восстановления после них и различных заболеваний».
Интеллектуальная стелька TG0 имеет встроенные датчики давления и инерционный измерительный блок (IMU) для отслеживания давления и движения стопы. IMU содержит массив датчиков, которые измеряют движение, определяя скорость движения стопы в разных направлениях (акселерометр), ее вращение (гироскоп) и направление (магнитометр). Программное обеспечение использует все измерения, полученные датчиками давления и IMU, для иллюстрации СРО.
