运动生物力学发展现状及挑战

作     者：刘程林 郝卫亚 霍波 LIU Chenglin;HAO Weiya;HUO Bo

作者机构：首都体育学院体育人工智能研究院北京100191 国家体育总局体育科学研究所北京100061 

出 版 物：《力学进展》 (Advances in Mechanics)

年 卷 期：2023年第53卷第1期

页      面：198-238页

核心收录：

学科分类：0710[理学-生物学] 0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 08[工学] 080101[工学-一般力学与力学基础] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(12102277) 科技部重点研发计划“科技冬奥”专项 “国家科学化训练基地建设关键技术研究与示范”项目(2018YFF0300800)资助 

主　　题：竞技体育 运动损伤与康复 体育人工智能 运动生物力学 

摘      要：狭义的运动生物力学特指人体运动中的生物力学,主要解决竞技体育领域中如何提高运动成绩和减少运动损伤的问题.随着相关学科的融合和发展,当前运动生物力学的研究已扩展到与人类运动相关的生物学、医学、力学等学科领域.近年来,智能测试、大数据分析、人工智能等技术快速发展,对运动生物力学实验、仿真方法产生了重要的影响,在不断拓展和深化着该学科的研究内容和方向的同时,也对运动生物力学发展提出了新的挑战.本文综述了近年来运动生物力学领域的研究现状,并指出了相关研究方向的关键问题及发展趋势:在理论建模和模拟仿真计算方面,肌肉本构理论及肌肉力计算准确性是重点和难点;实验测试的新技术在竞技体育运动项目中的应用研究中扮演重要角色,其中基于深度学习的人体关键点检测算法在解决竞技体育的非接触测量方面有突破性进展;对于骨、韧带、软骨、肌肉等组织的宏观损伤机制认识不断清晰,但对于其早期损伤预测以及跨尺度损伤发生机制的研究仍有待深入;智能可穿戴装备、人工智能等新技术开始应用于运动生物力学研究及实践,成为目前运动生物力学领域最具活力的研究方向之一.本文的综述表明当前运动生物力学研究越来越向智能化、个体化、定量化发展,并正在与相关学科不断交叉融合,持续推进着体育、健康、医疗等领域的科技创新发展.