Ученые разработали умные стельки для спортсменов
Ученые из Великобритании совместно с технологической компанией TG0 представили инновационные умные стельки, способные измерять силы взаимодействия ноги с поверхностью во время движения. Это устройство предназначено для анализа движений в реальных условиях, что делает его полезным как для профессиональных атлетов, так и для пациентов, проходящих реабилитацию после травм.
Как работают умные стельки?
Основной задачей стелек является измерение так называемых сил реакции опоры (GRF). Эти силы возникают при каждом шаге, прыжке или беге: нога оказывает давление на поверхность, а поверхность отвечает равной силой в противоположном направлении. Устройство фиксирует три компонента GRF:
- Сторонние силы (медиально-латеральные) — движение влево или вправо;
- Продольные силы (антеро-задние) — ускорение или торможение;
- Вертикальные силы — давление, возникающее при приземлении ноги.
Для измерения этих параметров используются встроенные датчики давления и инерциальный измерительный блок (IMU), который фиксирует скорость движения, вращение и направление ноги. Все данные обрабатываются с помощью алгоритмов машинного обучения, что позволяет предсказывать GRF с высокой точностью.
Преимущества технологии
До появления этих стелек анализ GRF проводился с помощью лабораторных инструментов — платформ и беговых дорожек с датчиками. Однако такие методы имеют ограничения: они фиксируют лишь отдельные шаги или нарушают естественный ритм движения человека. Умные стельки решают эти проблемы благодаря портативности и возможности использования в любых условиях.
Тестирование и точность
Исследователи протестировали устройство на пяти участниках разного роста и веса. Испытуемые выполняли различные упражнения: ходьбу, прыжки, приседания и боковые перемещения. Данные стелек сравнивались с показателями лабораторной платформы, которая служила эталоном. Оказалось, что погрешность предсказаний составила всего 4,16%, что значительно ниже аналогичных технологий (8−20%).
Практическое применение
Умные стельки открывают новые возможности в спорте и медицине:
- Для спортсменов — оптимизация тренировок и снижение риска травм;
- Для врачей — мониторинг состояния пациентов с нарушениями опорно-двигательной системы;
- Для исследований — сбор данных для изучения биомеханики движения.
Кроме того, разработка может быть полезна для ухода за диабетическими пациентами, у которых снижается чувствительность ног, что увеличивает риск язв и осложнений.
Будущее технологии
Проект поддержан Innovate UK через программу партнерства знаний между университетом Портсмута и TG0. Ученые уверены, что их разработка станет основой новых решений не только в спорте, но и в здравоохранении. Устройство уже доказало свою эффективность как доступная альтернатива дорогостоящему лабораторному оборудованию.
Ранее ученые представили другую разработку в сфере носимых девайсов — умную одежду, которая управляет устройствами через движения пальцев. Рассказали о ней в статье.
