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2013-09-17
師大頂大團隊研發發新一代智慧鞋 減少運動傷害 結合業界成立產學聯盟 提升運動產業國際競爭力
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【公共事務中心胡世澤報導、王喆宣攝影】全民瘋慢跑、馬拉松,當心跑出運動傷害。臺灣師範大學邁向頂尖大學計畫團隊相子元教授,長期協助運動廠牌龍頭Nike,研發了新一代智慧鞋,透過加速規與陀螺儀這兩項高科技感測器,可監測運動中的腳部變化訊息,利用無線方式傳輸至平板電腦、智慧手機,以判斷疲勞發生,並發出警訊提醒跑者,有效預防運動傷害。目前Nike已將這類技術應用於智慧鞋,在美國量產上市。
  師大運動競技學系運動科學碩士班相子元教授所率領的創新運動科技研究室,是Nike在國外合作的少數幾所大學機構之一,至2012年已合作6年,除了Nike及Powertec等國際品牌商外,目前還和捷安特、太肯運動科技、阿瘦皮鞋、Promax休閒機能包等國內業者合作,於2013年開始成立產學技術聯盟,提升國內運動用品產業的國際競爭力。

現代人疏於運動 過度慢跑造成運動傷害
  現代人工作壓力大,少有時間運動,不少人遇到假日就猛運動,但「平日不運動、假日動過頭」的結果,往往引發運動傷害。其實,暖身不足或運動量突然過大,都容易導致運動傷害。運動若無法量力而為,很容易變成未收到健身效果,卻先病痛纏身,得不償失。
  許多相關研究皆指出,適度運動對人體健康有正面幫助,究竟我們如何知道每天有足夠身體活動量呢?過去,必須在實驗室使用大型儀器及透過繁瑣手續進行測量,現在,運動用品不只設計有學問,更與高科技結合,愈來愈聰明,透過感測科技隨身裝置,可以達到同樣效果,提供長時間監控及更多運動資訊。
  目前在身體活動的測量上,加速規是最常被使用的感測器,這是一個可以感測物體加速度的儀器,經研究證實,身體各肢段的加速度與身體活動量呈高度正相關,且不同運動形態的運動,有不同的適當放置位置。
  研究團隊發現,手腕的加速度適合在低強度的跑步中,用來推估身體活動量,而腳踝的加速度則適合較高強度的跑步時,用來推估身體活動量。過度運動產生的疲勞會使動作產生改變,是造成運動傷害主因。隨身感測器在不同運動型態下放在不同的部位,能更為準確地監控運動量,適時提出警訊,就能減少運動傷害。這項研究結果發表在國內的華人運動生物力學期刊中。

新一代智慧鞋  減少運動傷害
  研究團隊針對跑步時足部內旋動作,開發出一套使用陀螺儀的感測器(如圖1),可偵測跑步時足部內旋的角速度,當疲勞發生時,內旋的角速度也會增加,藉此判斷疲勞發生,並發出警訊提醒使用者,研究結果發表在Gait & Posture期刊中及已被Journal of Sports Sciences接受。
  結合以上發現,本研究團隊最新研究,結合了這兩種感測器 (加速規與陀螺儀),打造一款「智慧鞋」,除了計算身體活動量外,還可以判斷當下動作,提供更詳細的運動資訊。
  利用加速規,可以判斷動作強度以及速度變化,利用陀螺儀則可用來偵測不同動作的不同步態特徵,判斷使用者現在的動作,目前初步發現,在跑、走、跳,三種不同動作中,足部在蹠/背屈的角速度變化曲線有規律變化 (如圖2),顯示這三種基本動作在蹠/背屈的動作順序上,有規律的發生順序可循,可以此作為判斷動作的依據,研究成果在Nike Global Research Symposium XIII 研討會中發表。
  
師大成立產學聯盟 擦亮MIT國際招牌
  藉由頂大經費的挹注大幅提升學術能量的產出,而學術成果的展現除了投稿於學術期刊供相關學術界人士參考外,如何將學術與產業接軌、將理論化為形體,更是值得向國外研究團隊(如Nike)學習的,而產學聯盟的成立將此種結合學術與實務的研發方式帶入師大,刺激國內產業的創新,提升國際競爭力。
透過與國外廠商合作的機會,可以了解國外廠商投入大筆資金及時間,研發各種新產品,以Nike為例,總部設有創意部門 (Innovation Kitchen),結合各種專長、來自不同領域的人,腦力激盪,刺激出新想法及新產品。
  Nike更設有專屬實驗室,除了測試產品外,也進行許多研究,更與全球不到10所頂尖的大學機構,簽約學術交流,作為研發新產品的方向依據,使產品在創新及功能實用上有傑出表現。這幾所機構除了師大之外,還包括美國科羅拉
多大學、杜克大學、加拿大維多麗亞大學、上海體育大學、德國科隆大學、丹麥奧爾堡大學、加拿大英屬哥倫比亞大學,以及美國亨利福特健康機構。
  因此,如何將學校研發成果有效轉變成產業界有用的資訊,不但能使研究成果更具價值,更能協助臺灣產業升級,因此產學聯盟的概念就應運而生 (如圖3),在國科會的計畫支持下,師大成立聯盟學術中心,提供專業創新運動科技新知及脈動,以國際同步的運動科技能力輔導與技術轉移,增加產業發展視野廣度、提升產品專業創新性,並以聯盟方式鏈結上下游相關產業,直接將產品服務於民,達到運動器材產業特色化與服務化之目標,進而提升台灣運動器材及科技創新價值,擦亮運動器材MIT(made in Taiwan)國際招牌。
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