科学家们创造了一种智能鞋垫原型，可以准确测量身体与地面的互动，这有可能帮助运动员避免受伤，甚至协助医生监测恢复。
如果你的鞋垫不仅仅是给你的脚提供缓冲呢？想象一下这样一对鞋垫，它们可以跟踪你的动作，帮助运动员避免受伤，甚至协助医生监测恢复。
由朴茨茅斯大学和技术公司TG0的科学家进行的一项新研究，由Innovate UK通过知识转移伙伴关系(KTP)资助，使我们更接近实现这一想法的目标。
一个研究小组成功设计了一种新的智能鞋垫系统，可以准确测量身体与地面的互动，为体育科学和医疗保健开辟了新的可能性，通过估计地面反作用力(GRFs)。
这些数据在体育科学、康复，甚至在预防受伤中都是至关重要的，但到目前为止，在实验室外捕获这些数据几乎是不可能的。
目前，研究人员和医疗专业人士使用力板来测量GRFs，这些是大型且昂贵的机器。但这些系统笨重、成本高，并且无法跟踪日常环境中的运动。
TG0智能鞋垫使用内置压力传感器和惯性测量单元(IMU)来以惊人的准确度跟踪脚部压力和运动。
结合人工智能(AI)，它们可以以仅4.16%的错误率预测地面反作用力，使它们成为目前可用的最精准的可穿戴运动跟踪器之一。早期的方法，如运动传感器或压力鞋垫，通常具有8%至20%的错误率。
智能鞋垫配备了一个集成电池，支持大约八小时的持续数据收集。鞋垫通过蓝牙低能耗（BLE）与基于PC的接收器（USB加密狗）进行通信。在操作过程中，所有收集的数据都通过用户界面存储在用户的PC上，以CSV文件格式，并带有时间戳，如下所示。
智能鞋垫应用：
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运动表现和受伤预防 —— 运动员可以跟踪他们的运动，优化训练，减少受伤风险。
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医疗保健和康复 —— 医生和物理治疗师可以使用鞋垫监测正在从受伤或行动问题中恢复的患者。
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可穿戴技术和研究 —— 科学家可以使用来自鞋垫的数据来推进体育科学和生物力学研究。
共同作者，朴茨茅斯大学计算机学院的张定煌博士和TG0的研究副研究员解释说：“我们想要创造一种经济实惠且便携的替代昂贵实验室设备的产品。这些鞋垫可以帮助运动员提高表现，协助医生进行康复，甚至帮助人们跟踪他们的运动以促进整体健康。”
研究涉及了大学的计算机学院和心理学、体育与健康科学学院。
朴茨茅斯大学生物力学与康复科学高级讲师Tim Exell博士表示：“这一伙伴关系真正凸显了合作的好处，能够汇集不同的技能。所有的人体运动，无论是在精英运动、休闲活动还是康复中，都是由力量引起的，而能够在实验室之外准确测量这些力量，对改善体育表现、识别受伤风险和提高受伤或其他病症后的恢复是一个变革者。”
TG0智能鞋垫的开发是受到增强糖尿病足部护理迫切需求的启发。糖尿病患者常常遭受周围神经病变，导致脚部感觉减退，增加了足部溃疡的风险。如果不治疗，这些溃疡可能导致严重感染，并在某些情况下需要截肢。
通过将压力映射技术集成到鞋垫中，TG0旨在提供高压区域的早期检测，允许患者和医疗服务提供者采取预防措施。
TG0的联合创始人兼首席技术官李成国博士表示：“TG0的使命是利用嵌入式人工智能和低成本材料，彻底改变人机界面，使其更可及、可持续和智能。通过将学术研究与行业专长结合在一起，我们改进了我们的低成本智能传感技术，这可能改变我们与世界的互动方式——无论是在体育还是医疗保健中。这项研究不仅展示了我们对创新的承诺，还为下一代智能传感解决方案铺平了道路，这些解决方案超越体育，延伸至更广泛的健康应用。”
完整的研究已发表在《智能体育与健康》上，并公开了一个数据集，以帮助研究人员开发更好的可穿戴技术。
这一切得以实现，是通过朴茨茅斯大学与TG0之间的知识转移伙伴关系(KTP)，并由Innovate UK资助。KTP是将大学与企业连接，以利用学术专长开发现实世界解决方案的项目。
