熱愛運動的人,大概都用過或聽過智慧鞋、科技運動襪、機能衣、自行車功率計……藉由運動與科技的結合及應用,讓規律運動更持續、參與動力及效果更提升,也更有助於運動者掌握管理自己的運動與健康狀態。台灣一直是全球運動市場的代工重鎮,產業界在強大製造能力的基礎上,結合學界的研發能力,力圖搶占世界第一,如推出顛覆自行車界功率計的AROFLY。隨著一波波的運動熱潮,運動科技產品正夯,這背後每每可見台灣師範大學運動競技學系研究講座教授相子元的身影。


美國賓州大學機械工程博士、主修生物力學出身的相子元教授,溫文爾雅,因熱愛運動,在美國即從事運動醫學博士後研究,自1994年返台後陸續擔任國家訓練中心運動科學研究員,國立體育學院副教授、教授,台北市立體育學院運動科學研究所教授兼運動科學中心主任,台北市立體育學院運動器材科技研究所教授兼所長,行政院體委會奧運亞運國家代表隊運動科學小組生物力學召集人,國家訓練中心運動科學小組總召集人,台灣運動科技發展協會理事長……等,總不離運動科學研究,曾榮獲科技部105年度傑出研究獎,在運動科技及相關產業研究上是國內首屈一指的專家,催生許多應用產品的誕生,堪稱國內運動科技教父。

自行車動力實驗,受試的學生身上貼著各式感應器。
 


將科技導入運動產業

相子元認為,台灣的運動產業算是隱形冠軍產業,很具競爭力,表現不亞於奧運奪牌的運動員。而台灣另一個很強的產業──科技業,與運動產業同樣多在做ODM和OEM,他便思索,有沒有可能將科技業導進運動業,結合兩個強項來解決運動產業的問題,並且擴大應用面,讓運動科技研發的成果不僅運動選手可以使用,人人也都可以享受運動科技帶來的好處。

他很早就將運動科學應用在產業、產品的開發上,較正式而完整的產學合作案是2006年協助美國NIKE為奧運武術項目研發的武術鞋,針對武術動作的特殊性去分析,進而設計出避震、防滑等的功能鞋,此次合作的成功,開啟了下一回導入電子業合作開發的NIKE智慧鞋,也開啟了日後他與國內廠商的合作,陸續研發了運動襪、鞋、羽球拍……。


對於國家來說,運動也不只是運動,背後牽涉科技研發與應用,更是國力的展現。國際運動競賽場,可以視作國家科技能量的另一個競技場。

相子元為NIKE研發功夫鞋。


產學合作 開創全新概念的功率計

在相子元的實驗室裡,展示著近期研發的自行車功率表,運動員出身的學生正踩踏著車子,身上連結著壓力、溫度、動作等各式各樣的感測器進行測試,這是目前與AROFLY合作向經濟部申請的「價創計畫」,自2017年6月起展開為期2年的自行車功率計開發,由他負責全球獨步的演算技術,AROFLY負責硬體與雲端數據庫的建置。

全球有10多種功率計,既有的作法是在踏板、大盤等處安裝感測設備,以機械為主的技術,直接進行運動數據的量測,但是安裝在大盤、曲柄、輪軸等處需由專業技師來操作,裝置不便,售價不菲,向來只有比賽型與專業車手使用。

相子元顛覆傳統思維,以「壓力動態感測」為主要技術去開發全新概念的功率計,透過鍊條、飛輪等自行車傳動系統將踩踏力量傳送到輪胎上,加上輪胎與地面接觸所產生的反作用力產生輪胎的形變而影響胎壓的變化,以胎壓的壓力差搭配演算法去計算出踩踏力量與功率等數據。一般騎乘自行車,要直接記錄速度與路線軌跡很容易,難在獲取踩踏的力量,起初缺乏足夠的數據去校正,包括各種路況都可能影響,當數據足夠後就會愈來愈精準。若是不知騎乘的動作或踩踏資訊的話,很難去開發這款運動科技產品,所幸其學生一半來自資訊學科、一半來自運動學科,正好為應用研究提供良好的基礎。目前已與交大合作,將蒐集到的數據交給AI人工智慧學習判讀,當未來有足夠的數據時,將正式導入AI進行判讀。

在實驗室裡測試騎乘的動作,以研發功率計。

 

摘自《科技生活雜誌》2019年1-2月號 209期 文/許佩玟 圖/黃國倉攝‧台灣師範大學運動競技學系相子元教授‧AROFLY提供

 

 

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