2018年起，由清華大學(xué)機械工程系教授季林紅擔(dān)任負責(zé)人的“科技冬奧”重點專項“冬殘奧運動員運動表現(xiàn)提升的關(guān)鍵技術(shù)”項目正式啟動。
“陸續(xù)升起3面五星紅旗！”3月5日，北京冬殘奧會首場頒獎典禮上，歷史上從未有過的一幕發(fā)生。截至當(dāng)日比賽結(jié)束，中國運動員們摘得2金1銀2銅。3月6日，中國選手梁景怡在高山滑雪男子超級大回轉(zhuǎn)（站姿組）比賽中奪得金牌，這已是中國代表團第六金。
北京冬殘奧會開幕以來，中國殘疾人越野滑雪和冬季兩項隊工作人員、清華大學(xué)機械工程系教授、清華大學(xué)無障礙發(fā)展研究院兼職教授季林紅忙碌地穿梭于各個賽場之間。取得這樣的成績讓他“超乎意料”。
在運動員奮力拼搏、教練員有效指導(dǎo)和各種支持之外，取得這樣的好成績還有一個因素不容忽視，那就是科技的力量。
2018年起，由清華大學(xué)機械工程系教授季林紅擔(dān)任負責(zé)人的“科技冬奧”重點專項“冬殘奧運動員運動表現(xiàn)提升的關(guān)鍵技術(shù)”項目正式啟動。該項目由中國殘聯(lián)推薦，中國殘疾人體育運動管理中心牽頭組織實施。該項目在運動員的分級選材、訓(xùn)練監(jiān)控、技術(shù)動作優(yōu)化、專項輔助器具裝備、傷病預(yù)防和康復(fù)等方面形成全方位科技保障，綜合保證訓(xùn)練過程和比賽過程能夠發(fā)揮運動員的潛力。
“超越太多啦！”至此，季林紅教授團隊4年前為此次冬殘奧會定下的目標，已經(jīng)全部實現(xiàn)突破。
3月6日，北京2022年冬殘奧會殘奧越野滑雪女子長距離（坐姿）比賽在國家冬季兩項中心舉行，中國選手楊洪瓊在比賽中。新華社記者 楊冠宇 攝
“沒有任何滑雪架是一模一樣的”
距離比賽還有不足1個月，運動員的滑雪架仍然在反復(fù)調(diào)整迭代。測試賽中，就有運動員的滑雪架“摔瓢了”；還有運動員的滑雪架使用起來覺得不夠舒適，怎么辦？“我們趕緊再重新設(shè)計、重新制作，不計成本。”季林紅表示。
殘奧運動員進行比賽及訓(xùn)練中需要用到專用器械及設(shè)備，包括假肢、滑雪架、雪橇、頭盔、穿戴、護甲等。這部分工作由季林紅親自負責(zé)。
季林紅告訴記者，冬殘奧會很多項目所使用的賽道和冬奧會的賽道和運動形式是相同的。最大的不同在于，殘疾人運動員的殘疾類型不同，下肢截肢、下肢肌體萎縮、上肢截肢，還有其他損傷情況。“每個人情況都不一樣是最大的問題。”
“沒有哪位運動員的滑雪架和別人是一模一樣的。”季林紅告訴記者，不少殘疾人運動員滑雪都需要借助滑雪架，而運動員各自情況不同，腿長、體重、發(fā)力習(xí)慣等都不一樣，因此他們所需的滑雪架的尺寸、重心位置等也不可能一致，因此，每個運動員的滑雪架都需要根據(jù)每位運動員情況量身定制。
滑雪架看起來很簡單，但是，如果是截肢的運動員，坐在上面重心很有可能是偏的，要想在左右拐彎時保持平衡，重心放在哪兒？往前傾還是往后傾？材料強度大就會重，要是想在保持強度的同時還能輕一點，要用什么材料？有的運動員使用滑雪架是坐姿，有的是跪姿，運動員與滑雪架分別如何固定？……這些細節(jié)問題都對滑雪架的設(shè)計提出了要求。
季林紅說，對于器械的設(shè)計及使用效果，團隊曾做過量化評估，但最終還是要根據(jù)運動員的使用感受和偏好來進行調(diào)整，要讓運動員感覺舒適，并且能把力量發(fā)揮出來。
殘疾人運動員比賽及訓(xùn)練所使用的假肢也有特別之處。例如，單板滑雪的動作中，膝蓋要彎曲，有點類似“蹲馬步”，運動員用到的滑雪假肢中，膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)在發(fā)力時比較關(guān)鍵，不但要有彈性，強度還要高，還要能夠很好地感應(yīng)運動員肌肉如何發(fā)力，“相當(dāng)于要替代人體關(guān)節(jié)。”季林紅說。
而國內(nèi)沒有能夠滿足要求的滑雪假肢，相關(guān)研究幾乎處于空白。同時，由于國內(nèi)運動員的體重、力量和西方國家運動員不同，所用器械中需要設(shè)置的阻力系數(shù)就不同，因此，國外廠商生產(chǎn)的器械對我們的運動員來說不適合。于是，季林紅帶著團隊從頭研發(fā)。“雖然設(shè)計原理很清楚，但是具體如何調(diào)整阻力、剛度、響應(yīng)的性能，就需要再做研究。”
改善肌力不對稱，為運動員補“短板”
“為基礎(chǔ)能力較差的運動員補齊短板，他的運動表現(xiàn)力會怎樣？”訓(xùn)練過程中，季林紅和團隊提出了設(shè)想。
季林紅告訴記者，這一假設(shè)背后的邏輯是：高水平運動員在訓(xùn)練中往往更加側(cè)重提高心肺功能、提升運動技巧，而要想讓普通運動員達到高水平的狀態(tài)，就要先針對性地解決他們矛盾最為突出的“短板”問題。
據(jù)悉，團隊專門研發(fā)了實驗平臺，通過傳感器收集運動員訓(xùn)練時的數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)中進行監(jiān)測，包括身體參數(shù)、代謝情況、肌肉發(fā)力情況、用力效果等，通過量化測試來優(yōu)化運動員的動作、發(fā)力情況。
在訓(xùn)練過程中，季林紅發(fā)現(xiàn)，有些運動員會出現(xiàn)腰疼、肩疼的情況，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，這種現(xiàn)象并不僅僅是運動損傷，有可能是因為殘疾導(dǎo)致了運動員某些肌肉力量不夠。后來，團隊給運動員們做了普查，看他們有沒有骨盆前傾、肩胛不穩(wěn)的情況。
“比如單腿截肢，常常一條腿走路，這條腿上的肌肉特別強，而另一側(cè)肌肉就很弱，這就是肌力不對稱。”季林紅解釋稱，在日常情況下這沒有問題，但在運動中、能力極端輸出的情況下，就會表現(xiàn)出很大的問題。
為了補齊運動員核心肌力不對稱的短板，團隊開始有針對性地訓(xùn)練運動員。對于缺一側(cè)上肢的運動員，為其接上假肢，讓他做俯臥撐，來訓(xùn)練這一側(cè)的肌肉；如果缺少下肢，只用一條腿發(fā)力，則接上假肢訓(xùn)練其用兩側(cè)同時發(fā)力，這樣，兩側(cè)的肌肉都能均勻地發(fā)展起來。
“肌力不對稱的問題得到解決，運動員的整體運動能力就更強了。這幾年來，我們做了一些針對性的訓(xùn)練，效果很好。”記者了解到，這項研究目前是我們國家獨有的成果。
此外，患有小兒麻痹癥或者高位截癱的運動員中，有些存在外周神經(jīng)異常或血液循環(huán)不好，導(dǎo)致感知遲鈍的情況。“他們感覺不到冷，等他感覺到的時候，已經(jīng)被凍傷了。”季林紅說。
輪椅冰壺項目中，每次比賽要持續(xù)兩三個小時。“運動員坐在輪椅上肯定很冷，但是衣服穿太多，又會影響動作。這是一個矛盾。”季林紅開始想，怎么能讓運動員不用穿太厚，又不會被凍傷？推冰壺需要運動員感覺很靈敏，如果凍傷了，或者身體其他部位感覺不舒服，都會影響發(fā)揮。
“我們希望運動員身體的任何一部分都能保持舒適和穩(wěn)定狀態(tài)。”季林紅說，針對這種情況，就需要給運動員加溫。團隊為此選用了加熱及保溫材料加入運動員的衣服和鞋子中，運用石墨烯材料、紅外反射技術(shù)等，提高加溫效率和保溫性能。
參賽人數(shù)、獎牌數(shù)量全部實現(xiàn)突破
“競技體育是一件很殘酷的事兒。要找到合適的運動員，用合適的方法把他的能力激發(fā)到合適的程度。”季林紅說道。
相比而言，健全運動員不少是從小時候開始訓(xùn)練，一直成長到參加國際大賽，運動員本身對訓(xùn)練方法非常了解。而殘奧運動員絕大部分都沒滑過雪，對體育的基本認知水平是不夠的。因此，季林紅指出，課題的最大難度就是把業(yè)余運動員變成運動員，把運動員變成專業(yè)運動員，再把專業(yè)運動員變成有競爭力的高水平運動員。
而殘疾人運動員需要器械輔助才能實現(xiàn)運動，為了讓運動員的能力和器械性能之間達到高度匹配，團隊在這一點上下了很大的功夫。“把器械變成人的一部分。”
據(jù)悉，為了保證比賽的公平公正，國際奧委會對冬殘奧運動員使用的輔助器械有著嚴格的標準和規(guī)定，包括規(guī)格、重量等，“有彈簧或者電機等動力肯定是不允許的。”因此，器械雖然重要，但最終只是輔助作用，核心還是靠運動員自身能力，以及與器械之間的匹配，使?jié)撃茏畲蠡l(fā)揮。
記者了解到，以往歷屆冬殘奧會中，中國代表隊參賽人數(shù)往往只有一二十人，參與項目也較少，迄今為止，只拿過一塊輪椅冰壺的金牌，曾進入前八名的僅12人次。
因此，2018年項目啟動之初，季林紅團隊提出了對2022年北京冬殘奧會的兩個目標：第一，希望爭取拿到殘奧運入場資格的運動員數(shù)量能增加50%，超過40人；第二，成績上，能夠?qū)崿F(xiàn)在頒獎典禮上“升國旗”、“奏國歌”就是歷史性突破了。
而目前，中國體育代表團參賽人數(shù)方面已經(jīng)實現(xiàn)了翻倍。公開數(shù)據(jù)顯示，本屆冬殘奧會我國共有96名運動員參賽，其中，85名運動員首次參加冬殘奧會，這是我國參加冬殘奧會以來，代表團規(guī)模最大、運動員人數(shù)最多、參賽項目最全的一屆。
成績方面，截至3月6日，中國體育代表團在越野滑雪和高山滑雪兩個大項中發(fā)揮出色，開賽兩日已經(jīng)取得6金4銀6銅，暫列獎牌榜第一。
至此，兩個目標都已實現(xiàn)。
季林紅還有另外一個心愿，就是把這些運動員的運動規(guī)律總結(jié)出來，把適合殘疾人運動員在訓(xùn)練、比賽中使用的國產(chǎn)器械制造出來，服務(wù)于后續(xù)殘障人士冰雪運動的可持續(xù)發(fā)展。“這些以前在國內(nèi)都是空白。”
編輯：李華山
