從足球場上看「運動監控」

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科技發展日新月異,也大大影響人類的日常生活,你知道嗎?一場運動競賽也能充滿科技感!球場上的應用科學,甚至可能影響比賽的勝負,今天就透過足球運動,帶各位瞭解何謂「運動監控」。

撰文|陶衍勳

 

圖片來源:MotionElements
 

根據國際足球總會(FIFA)的統計,在一場足球賽中,每位球員(不包含守門員)平均的移動距離為6至12公里,依照特定位置、戰術而有所不同,然而,足球員在場上的移動距離,可不是固定節奏的慢跑,而是在高強度的攻防之間,充滿加速、急停、變向以及大量的肢體碰撞,因此,如何將球員在場上的工作內容進行量化統計,便成了各球團的重要課題。應用得當的運動監控,不但可以針對運動傷害進行分析,甚至能為球隊戰術提供重要參考,進而影響球員表現甚至攸關比賽勝負。

 

把 GPS 穿在身上

在足球運動中,近期已發展,較為成熟的裝置是穿戴式GPS(全球定位系統),球員會在球衣內添加一件小背心,而這件小背心就內含GPS以及藍芽連線的心率監控設備。

圖片來源:Theodoropoulos et al., 2020

 

球團透過此裝置的資料收集,可以得知球員在球場上的移動距離、移動速度、加速、減速及改變方向次數等數據,搭配心率監控,進一步換算球員在球場上的運動表現與工作量,例如:某場比賽的上半場,A球員相較於B球員,雖然移動距離較短,但包含了更多的改變方向、加速減速、同時平均心率也更高,那麼球團就可以預測,A球員在下半場的體能下滑比例可能大於B球員,並將資料提供給教練團做為策略參考。若是應用在訓練中,則可以觀察平時的訓練強度是否接近比賽真實情況、球員執行的訓練內容是否符合教練要求、某一天的訓練量是否暴增導致球員疲勞或受傷風險提升⋯⋯等狀況。

 

慣性傳感設備有多厲害?

除此之外,慣性傳感設備(inertial monitors)的應用也逐漸受到歡迎,相關設備一般包含加速規(accelerometers)以及陀螺儀(gyroscopes),透過慣性傳感設備,可以更精準的得知運動員的移動速度、位置,搭配GPS獲取更詳細的資訊。近年來甚至發展出配戴於關節處的慣性傳感設備,能夠偵測運動員的關節角度、產生的功率(power)以及瞬間衝擊所產生的負荷,比如跳躍後的落地,此一技術的發展,對於更精細的運動表現、運動傷害的預防,甚至相關流行病學統計,都扮演相當重要的角色。

圖片來源:Theodoropoulos et al., 2020

 

舉例來說:C球員雖然每次訓練的內容都差不多,但在某一次訓練中,突然偵測到膝關節明顯更大的受力,此時後勤團隊就可及時介入,瞭解是否有熱身不足、肌肉疲勞、無力或動作模式不當等問題。又或者是每次有球員受傷時,球團可以將受傷前的數據進行統整,觀察是否有任何跡象或特徵,若是許多球員在受傷前的數據上都出現相同的狀況,球團則可以調整訓練或比賽的安排,更有趣的是,這些資料也可以回報給競賽聯盟的上級機關,使聯盟可以擬定相對應的規範,實際應用的例子,是美國大學體育聯盟(NCAA),對於各項目在賽季不同時段的訓練狀況,便有明確的規範,其中,籃球項目在每年3月賽季結束後,必須有一段時間是完全禁止團隊練習,讓選手身心恢復等等,這些規範很大一部分是來自運動監控的相關統計資料。

在未來可以預見,相關的運動科學設備將從高階的職業運動逐漸走向基層,甚至推廣至大眾,就像GPS與心率監控,早已受到許多大眾跑者的熱愛,讓大家隨時能follow自己的跑步速度、距離與心律。運動科學的未來又將有什麼樣的變革?我們拭目以待。

 

 

參考資料:

  1. Aughey R. J. (2011). Applications of GPS technologies to field sports. International journal of sports physiology and performance6(3), 295–310. https://doi.org/10.1123/ijspp.6.3.295
  2. Cummins, C., Orr, R., O'Connor, H., & West, C. (2013). Global positioning systems (GPS) and microtechnology sensors in team sports: a systematic review. Sports medicine (Auckland, N.Z.)43(10), 1025–1042. https://doi.org/10.1007/s40279-013-0069-2
  3. Theodoropoulos, J. S., Bettle, J., & Kosy, J. D. (2020). The use of GPS and inertial devices for player monitoring in team sports: A review of current and future applications. Orthopedic reviews12(1), 7863. https://doi.org/10.4081/or.2020.7863
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