2025年大學(xué)《智能體育工程》專業(yè)題庫(kù)——智能體育裝備的設(shè)計(jì)與制造考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的代表字母填在題干后的括號(hào)內(nèi)）1.在智能體育裝備設(shè)計(jì)中，首要環(huán)節(jié)是（）。A.確定裝備的制造工藝B.進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研和用戶需求分析C.選擇合適的傳感器類型D.設(shè)計(jì)裝備的外觀造型2.下列哪種傳感器最適合用于測(cè)量運(yùn)動(dòng)員的瞬時(shí)速度？（）A.加速度傳感器B.陀螺儀C.GPS定位傳感器D.肌電傳感器3.智能體育裝備中，用于實(shí)現(xiàn)設(shè)備與用戶或外部系統(tǒng)交互的人機(jī)界面，通常不包括（）。A.觸摸屏B.藍(lán)牙無(wú)線模塊C.LED指示燈D.運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地的LED大屏4.對(duì)于需要長(zhǎng)時(shí)間佩戴的智能體育手環(huán)，其設(shè)計(jì)時(shí)最重要的考慮因素之一是（）。A.外觀時(shí)尚性B.電池續(xù)航能力C.傳感器的精度D.數(shù)據(jù)傳輸速度5.3D打印技術(shù)在智能體育裝備制造中的主要優(yōu)勢(shì)在于（）。A.大規(guī)模生產(chǎn)成本最低B.能夠制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)且原型制作快C.材料強(qiáng)度始終優(yōu)于傳統(tǒng)制造D.自動(dòng)化程度最高6.在處理智能體育裝備采集到的海量運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)時(shí)，通常首先需要進(jìn)行的是（）。A.數(shù)據(jù)可視化展示B.數(shù)據(jù)清洗與預(yù)處理C.運(yùn)動(dòng)技能評(píng)分算法計(jì)算D.將數(shù)據(jù)上傳至云端7.能夠直接測(cè)量肌肉活動(dòng)電位的傳感器是（）。A.加速度計(jì)B.光學(xué)傳感器C.全球定位系統(tǒng)（GPS）D.肌電（EMG）傳感器8.智能自行車(chē)功率計(jì)主要測(cè)量的是（）。A.自行車(chē)速度B.騎行者的心率C.騎行者騎行輸出的功率D.自行車(chē)的高度爬升9.以下哪項(xiàng)技術(shù)不屬于典型的智能體育裝備能源管理范疇？（）A.能量收集技術(shù)（如動(dòng)能、體溫收集）B.高效電池技術(shù)C.無(wú)線充電技術(shù)D.裝備的輕量化設(shè)計(jì)10.確保智能體育裝備在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中穩(wěn)定可靠運(yùn)行的關(guān)鍵因素之一是（）。A.裝備的防水等級(jí)B.裝備的智能化程度C.裝備的價(jià)格D.裝備的電池容量二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填寫(xiě)在橫線上）1.智能體育裝備的設(shè)計(jì)流程通常包括需求分析、概念設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、______、測(cè)試與評(píng)估等階段。2.人體工程學(xué)在智能體育裝備設(shè)計(jì)中主要關(guān)注裝備的舒適性、______和安全性。3.傳感器在智能體育裝備中扮演著______的角色，負(fù)責(zé)采集各種運(yùn)動(dòng)生理和生物力學(xué)數(shù)據(jù)。4.為了保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和可靠性，智能體育裝備常采用______、Wi-Fi等無(wú)線通信技術(shù)。5.嵌入式系統(tǒng)是智能體育裝備的“大腦”，通常由微處理器/微控制器、存儲(chǔ)器、______以及外圍接口等組成。6.柔性電子技術(shù)使得智能傳感器和執(zhí)行器可以貼合人體皮膚或裝備表面，實(shí)現(xiàn)______的集成。7.3D打印技術(shù)可以使用的材料非常多樣，除了常見(jiàn)的塑料，還有金屬、陶瓷、______等。8.在進(jìn)行智能體育裝備的電磁兼容性（EMC）設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮的主要問(wèn)題是設(shè)備在電磁環(huán)境中工作的______和抗擾度。9.基于可穿戴智能設(shè)備的運(yùn)動(dòng)康復(fù)系統(tǒng)，可以利用傳感器數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)______的個(gè)性化康復(fù)指導(dǎo)。10.智能體育裝備的安全性設(shè)計(jì)不僅包括物理安全，還涉及數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)過(guò)程中的______保護(hù)。三、名詞解釋題（每題3分，共15分）1.智能體育裝備2.傳感器融合3.運(yùn)動(dòng)狀態(tài)識(shí)別4.嵌入式系統(tǒng)5.人體工程學(xué)四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述智能體育裝備設(shè)計(jì)中進(jìn)行用戶需求分析的重要性和常用方法。2.比較加速度傳感器和陀螺儀在智能體育裝備中的應(yīng)用特點(diǎn)和區(qū)別。3.簡(jiǎn)述柔性電子技術(shù)為智能體育裝備帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)。4.在智能體育裝備制造中，選擇材料時(shí)需要考慮哪些關(guān)鍵因素？五、論述題（10分）結(jié)合當(dāng)前技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，論述智能體育裝備在提升運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)和促進(jìn)全民健身上的作用，并分析其中面臨的主要挑戰(zhàn)。六、設(shè)計(jì)計(jì)算題（15分）設(shè)計(jì)一個(gè)用于監(jiān)測(cè)跑步者速度、距離和心率的智能手環(huán)概念方案。請(qǐng)簡(jiǎn)述其核心功能模塊、關(guān)鍵傳感器選型依據(jù)、數(shù)據(jù)傳輸方式以及可能的用戶界面展示形式。試卷答案一、選擇題1.B解析：智能體育裝備設(shè)計(jì)流程始于對(duì)用戶需求和市場(chǎng)環(huán)境的深入理解，這是后續(xù)所有設(shè)計(jì)工作的基礎(chǔ)。2.C解析：GPS定位傳感器通過(guò)接收衛(wèi)星信號(hào)直接測(cè)量地理位置坐標(biāo)變化，從而推算出運(yùn)動(dòng)軌跡和速度。加速度傳感器測(cè)量加速度變化，可用于計(jì)算速度但需積分，且易受重力影響；陀螺儀測(cè)量角速度，用于判斷姿態(tài)和轉(zhuǎn)向；肌電傳感器測(cè)量肌肉電活動(dòng)，與速度無(wú)直接關(guān)系。3.D解析：觸摸屏、藍(lán)牙模塊、LED指示燈都是直接作用于用戶或連接外部系統(tǒng)的交互界面元素。運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地的LED大屏是外部顯示設(shè)備，并非裝備本身的人機(jī)界面。4.B解析：長(zhǎng)時(shí)間佩戴的設(shè)備，電池續(xù)航能力是用戶體驗(yàn)的關(guān)鍵，直接影響使用的連續(xù)性和便利性。外觀、傳感器精度、傳輸速度雖然重要，但續(xù)航是首要瓶頸。5.B解析：3D打印的核心優(yōu)勢(shì)在于能夠快速制造出具有復(fù)雜幾何形狀的原型或最終產(chǎn)品，尤其適合個(gè)性化定制和小批量生產(chǎn)，縮短了研發(fā)周期。6.B解析：海量原始數(shù)據(jù)往往包含噪聲、缺失值等問(wèn)題，必須先進(jìn)行清洗和預(yù)處理，如去噪、濾波、填補(bǔ)缺失值等，才能保證后續(xù)分析的準(zhǔn)確性和有效性。7.D解析：肌電（EMG）傳感器專門(mén)用于采集肌肉活動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的生物電信號(hào)，是測(cè)量肌肉活動(dòng)狀態(tài)的直接手段。8.C解析：自行車(chē)功率計(jì)通過(guò)測(cè)量騎行者施加在腳踏上的力矩和轉(zhuǎn)速，計(jì)算得出功率輸出，是衡量騎行強(qiáng)度和效率的核心指標(biāo)。9.D解析：輕量化設(shè)計(jì)主要關(guān)注裝備的重量和材質(zhì)，屬于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)范疇，雖然影響佩戴舒適性和運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)，但不直接屬于能源管理技術(shù)。能量收集、高效電池、無(wú)線充電都是直接關(guān)系到能源獲取和使用的管理技術(shù)。10.A解析：運(yùn)動(dòng)環(huán)境通常存在汗水、雨水甚至浸泡，因此裝備的防水防潮等級(jí)（物理防護(hù)）對(duì)其穩(wěn)定可靠運(yùn)行至關(guān)重要。智能化程度、價(jià)格、輕量化也是重要因素，但穩(wěn)定性首先依賴于物理環(huán)境的適應(yīng)能力。二、填空題1.工程實(shí)現(xiàn)（或原型制作）解析：設(shè)計(jì)流程從概念和圖紙走向?qū)嶋H產(chǎn)品，需要將設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為可制造、可運(yùn)行的實(shí)體，這通常稱為工程實(shí)現(xiàn)或制作原型。2.可用性（或易用性）解析：人體工程學(xué)不僅考慮舒適，更關(guān)注裝備是否易于操作、理解和使用，即可用性。3.數(shù)據(jù)采集解析：傳感器的基本功能就是從物理世界或生物體中感知信息，并將其轉(zhuǎn)換為可處理的電信號(hào)或其他形式的數(shù)據(jù)。4.藍(lán)牙解析：藍(lán)牙因其低功耗、短距離、易于配對(duì)等優(yōu)點(diǎn)，在需要便攜、無(wú)線連接的智能體育裝備中應(yīng)用廣泛。Wi-Fi也可用，但功耗較高。5.外圍設(shè)備（或接口電路）解析：嵌入式系統(tǒng)除了核心的CPU、內(nèi)存，還需要各種接口電路（如傳感器接口、通信接口、電源管理模塊等）來(lái)連接外部世界。6.無(wú)縫（或集成化）解析：柔性電子技術(shù)使得電子元件可以像貼紙一樣附著在曲面甚至可拉伸的基材上，實(shí)現(xiàn)與人體或物體形態(tài)的無(wú)縫集成。7.生物活性（或功能性）解析：3D打印不僅限于傳統(tǒng)材料，還可以打印含有生物活性成分（如細(xì)胞、生長(zhǎng)因子）的材料，用于制造組織工程支架等，拓展了應(yīng)用范圍。8.工作性能解析：電磁兼容性（EMC）要求設(shè)備既能有效發(fā)射符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定限值的電磁能量，又能抵抗一定強(qiáng)度的外來(lái)電磁干擾而正常工作，即保證其電磁工作性能。9.個(gè)性化解析：基于大數(shù)據(jù)分析和人工智能，智能康復(fù)系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)反饋，提供針對(duì)性的康復(fù)訓(xùn)練計(jì)劃和建議，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化指導(dǎo)。10.安全性（或隱私性）解析：在處理涉及用戶健康、運(yùn)動(dòng)習(xí)慣等敏感數(shù)據(jù)時(shí)，必須采取措施保護(hù)用戶信息不被未授權(quán)訪問(wèn)、泄露或?yàn)E用，即數(shù)據(jù)安全或隱私保護(hù)。三、名詞解釋題1.智能體育裝備：指集成傳感器、嵌入式計(jì)算單元、通信模塊和智能算法，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)、分析、反饋運(yùn)動(dòng)生理數(shù)據(jù)、生物力學(xué)參數(shù)或運(yùn)動(dòng)環(huán)境信息，并可能提供決策支持、運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)或交互體驗(yàn)的體育專用設(shè)備。2.傳感器融合：指將來(lái)自多個(gè)不同類型或位置的傳感器的信息進(jìn)行組合、融合或處理，以獲得比單一傳感器更全面、準(zhǔn)確、可靠或連續(xù)的感知信息的技術(shù)。3.運(yùn)動(dòng)狀態(tài)識(shí)別：指利用智能裝備采集到的傳感器數(shù)據(jù)，通過(guò)模式識(shí)別、機(jī)器學(xué)習(xí)等人工智能算法，自動(dòng)判斷運(yùn)動(dòng)員當(dāng)前所處的運(yùn)動(dòng)階段（如加速、減速、沖刺、休息）、運(yùn)動(dòng)技術(shù)動(dòng)作（如投籃姿勢(shì)、跑步姿態(tài)）或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（如疲勞、恢復(fù)）的過(guò)程。4.嵌入式系統(tǒng)：指集成在設(shè)備或大型系統(tǒng)內(nèi)部，為特定應(yīng)用而設(shè)計(jì)的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通常包括微處理器/微控制器、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口和特定功能的外圍設(shè)備，承擔(dān)特定的控制、監(jiān)視或數(shù)據(jù)處理任務(wù)。5.人體工程學(xué)：研究人、機(jī)器（或系統(tǒng)、環(huán)境）之間相互作用關(guān)系的科學(xué)，旨在優(yōu)化人的工作效能、健康、安全和舒適度，通過(guò)合理安排人機(jī)功能、優(yōu)化作業(yè)環(huán)境和方法，實(shí)現(xiàn)人機(jī)和諧共存。四、簡(jiǎn)答題1.答：重要性：用戶需求是智能體育裝備設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)，滿足用戶需求才能保證產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力、實(shí)用價(jià)值和用戶滿意度。忽略需求可能導(dǎo)致產(chǎn)品功能無(wú)用、設(shè)計(jì)不合理、用戶體驗(yàn)差。常用方法：①用戶訪談（定性）：深入了解用戶痛點(diǎn)、期望、使用場(chǎng)景；②問(wèn)卷調(diào)查（定量）：大規(guī)模收集用戶偏好、需求分布；③焦點(diǎn)小組：組織用戶進(jìn)行討論，激發(fā)新想法；④原型測(cè)試與可用性測(cè)試：讓用戶試用早期模型，收集反饋；⑤競(jìng)品分析：研究市場(chǎng)上同類產(chǎn)品的優(yōu)缺點(diǎn)；⑥觀察法：觀察用戶在實(shí)際運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景中的行為。2.答：加速度傳感器測(cè)量線性加速度（三軸），用于感知設(shè)備的位置變化、沖擊、振動(dòng)，可計(jì)算速度、位移，判斷跌倒等事件。陀螺儀測(cè)量角速度（三軸），用于感知設(shè)備的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，判斷姿態(tài)變化、轉(zhuǎn)向、穩(wěn)定性。區(qū)別：加速度計(jì)響應(yīng)線性和角加速度，陀螺儀響應(yīng)角速度；加速度計(jì)易受重力影響，陀螺儀漂移較明顯；常用于組合（如IMU）實(shí)現(xiàn)更全面的姿態(tài)和運(yùn)動(dòng)跟蹤。3.答：柔性電子技術(shù)為智能體育裝備帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)：①形態(tài)自由：可制成柔性貼片、織物等形式，貼合人體曲線或嵌入服裝，佩戴舒適無(wú)感；②可穿戴集成：易于實(shí)現(xiàn)與皮膚或服裝的集成，形成分布式傳感網(wǎng)絡(luò)；③生物相容性：可開(kāi)發(fā)可降解或生物相容性材料，用于醫(yī)療康復(fù)類裝備；④可拉伸性：適應(yīng)人體運(yùn)動(dòng)時(shí)的形變，提高可靠性和耐用性；⑤低成本制造：可能簡(jiǎn)化制造流程，降低成本。4.答：選擇智能體育裝備制造材料時(shí)需考慮：①性能匹配：材料需滿足功能要求，如強(qiáng)度、剛度、耐磨性、抗沖擊性等；②生物相容性（如可穿戴設(shè)備）：需對(duì)人體安全無(wú)害；③重量與剛度比：輕量化設(shè)計(jì)是重要趨勢(shì)；④導(dǎo)電/導(dǎo)熱性（如傳感器、發(fā)熱設(shè)備）；⑤耐環(huán)境性：如防水防潮、耐高低溫、耐紫外線等；⑥加工成型性：是否易于通過(guò)目標(biāo)工藝（如3D打印、注塑）制造復(fù)雜形狀；⑦成本：材料成本需符合產(chǎn)品定價(jià)策略；⑧可持續(xù)性：材料是否環(huán)保、可回收。五、論述題答：智能體育裝備在提升運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)和促進(jìn)全民健身方面發(fā)揮著日益重要的作用。首先，通過(guò)精確監(jiān)測(cè)速度、距離、心率、姿態(tài)、力量等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，為運(yùn)動(dòng)員和健身者提供客觀的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)反饋，幫助他們科學(xué)評(píng)估訓(xùn)練效果，優(yōu)化訓(xùn)練計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的目標(biāo)設(shè)定和達(dá)成，從而有效提升運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。其次，智能裝備的可穿戴性和便捷性使其易于融入日常生活的各種運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景（如跑步、騎行、健走），通過(guò)游戲化互動(dòng)、社交分享、個(gè)性化指導(dǎo)等功能，增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)的趣味性和吸引力，降低運(yùn)動(dòng)門(mén)檻，極大地促進(jìn)了全民參與體育鍛煉的熱情和習(xí)慣養(yǎng)成。例如，智能手環(huán)和智能跑鞋能記錄運(yùn)動(dòng)軌跡，智能健身鏡能提供動(dòng)作糾錯(cuò)，智能瑜伽墊能監(jiān)測(cè)體式，這些都將運(yùn)動(dòng)變得更有趣、更科學(xué)、更易于堅(jiān)持