2025年大學(xué)《智能體育工程》專業(yè)題庫——運(yùn)動器材設(shè)計(jì)及創(chuàng)新技術(shù)研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項(xiàng)的字母填在括號內(nèi)）1.在設(shè)計(jì)智能運(yùn)動服時，用于監(jiān)測心率變異性（HRV）的生物傳感器，其最佳布設(shè)位置通?？紤]的是？A.服裝最輕薄處B.皮膚與服裝接觸面壓力最大處C.便于用戶進(jìn)行肢體活動且信號干擾最小處D.服裝成本最低的區(qū)域2.下列哪種材料特性對于需要頻繁彎曲或拉伸的智能運(yùn)動器材（如智能襪子）來說是優(yōu)先考慮的？A.高彈性模量B.良好的耐磨性C.高柔韌性D.優(yōu)異的防水性3.用戶需求分析在智能運(yùn)動器材設(shè)計(jì)流程中的核心作用是？A.確定產(chǎn)品的最終技術(shù)規(guī)格B.為產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)提供依據(jù)C.定義產(chǎn)品應(yīng)解決的核心問題和用戶價值D.預(yù)測產(chǎn)品的市場銷售價格4.當(dāng)智能運(yùn)動器材需要實(shí)時處理傳感器數(shù)據(jù)并做出快速響應(yīng)時，通常優(yōu)先考慮采用哪種類型的微控制器？A.具有極高浮點(diǎn)運(yùn)算能力的通用處理器B.低功耗但處理速度較慢的微控制器C.具有實(shí)時操作系統(tǒng)（RTOS）支持、處理能力適中且具備足夠外設(shè)接口的微控制器D.主要用于圖形處理的專用處理器5.以下哪項(xiàng)技術(shù)通常不直接用于改善運(yùn)動員運(yùn)動姿態(tài)的實(shí)時反饋？A.運(yùn)動捕捉（MotionCapture）B.肌電信號（EMG）分析C.基于智能手機(jī)內(nèi)置傳感器的姿態(tài)估計(jì)算法D.可穿戴慣性測量單元（IMU）數(shù)據(jù)融合算法6.在智能運(yùn)動器材的設(shè)計(jì)中，人機(jī)工程學(xué)主要關(guān)注的是？A.產(chǎn)品的外觀造型美感B.產(chǎn)品的制造成本和利潤率C.產(chǎn)品與使用者在交互過程中的舒適度、效率和安全性D.產(chǎn)品的品牌和市場推廣策略7.將新材料或新功能集成到現(xiàn)有運(yùn)動器材中，屬于哪種創(chuàng)新設(shè)計(jì)模式？A.替代式創(chuàng)新B.漸進(jìn)式創(chuàng)新C.模塊化創(chuàng)新D.顛覆式創(chuàng)新8.智能運(yùn)動器材收集到的運(yùn)動數(shù)據(jù)，若要用于預(yù)測運(yùn)動損傷風(fēng)險，其核心處理環(huán)節(jié)應(yīng)側(cè)重于？A.數(shù)據(jù)的存儲和備份B.數(shù)據(jù)的視覺化展示C.特征提取與模式識別D.數(shù)據(jù)的跨國傳輸9.對于需要提供精準(zhǔn)力量反饋的智能運(yùn)動器材（如智能啞鈴），其核心挑戰(zhàn)在于？A.電池續(xù)航能力B.傳感器小型化和隱蔽性C.大力矩、高精度、低延遲的力反饋機(jī)制設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)D.用戶界面的友好性設(shè)計(jì)10.評估一款智能跑鞋的“智能”程度，以下哪個指標(biāo)相對最為關(guān)鍵？A.鞋面材料的透氣價格B.是否能實(shí)時監(jiān)測步頻并發(fā)出音頻提示C.能量回收系統(tǒng)的效率D.鞋底材質(zhì)的耐磨等級二、填空題（每題2分，共20分。請將答案填在橫線上）1.智能運(yùn)動器材設(shè)計(jì)流程中，通常在功能定義之后進(jìn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是________。2.為了保證智能運(yùn)動器材的數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院蛯?shí)時性，常采用________協(xié)議。3.用于測量人體運(yùn)動姿態(tài)角度的傳感器，除了慣性測量單元（IMU），常見的還有________傳感器。4.在進(jìn)行智能運(yùn)動器材的可用性測試時，主要關(guān)注用戶能否________并高效地使用產(chǎn)品。5.“互聯(lián)網(wǎng)+體育”背景下，智能運(yùn)動器材的數(shù)據(jù)服務(wù)模式正從簡單的數(shù)據(jù)記錄向________和個性化指導(dǎo)轉(zhuǎn)變。6.選材時，除了考慮力學(xué)性能，還應(yīng)綜合考慮材料的________、耐候性、環(huán)保性等因素。7.基于人工智能的智能運(yùn)動器材，其核心在于利用算法實(shí)現(xiàn)________和自適應(yīng)調(diào)整。8.模塊化設(shè)計(jì)在智能運(yùn)動器材中的應(yīng)用，有利于產(chǎn)品的________、維護(hù)和功能擴(kuò)展。9.為了確保智能運(yùn)動器材的安全性，特別是涉及電氣和生物電信號時，必須進(jìn)行嚴(yán)格的________設(shè)計(jì)和測試。10.逆向工程是智能運(yùn)動器材創(chuàng)新研究的重要方法之一，它有助于分析現(xiàn)有產(chǎn)品的________和改進(jìn)空間。三、名詞解釋（每題3分，共15分）1.傳感融合（SensorFusion）2.人機(jī)交互（Human-ComputerInteraction,HMI）3.運(yùn)動生物力學(xué)分析（SportsBiomechanicsAnalysis）4.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練（AugmentedRealityTraining）5.可穿戴計(jì)算（WearableComputing）四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述在進(jìn)行智能運(yùn)動器材用戶需求分析時，需要考慮的主要方面。2.簡述將傳感器集成到運(yùn)動器材時，需要解決的關(guān)鍵工程問題。3.簡述智能運(yùn)動器材設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與人機(jī)工程學(xué)之間的關(guān)系。4.簡述采用設(shè)計(jì)思維方法進(jìn)行智能運(yùn)動器材創(chuàng)新設(shè)計(jì)的典型步驟。五、論述題（每題10分，共20分）1.論述人工智能技術(shù)（如機(jī)器學(xué)習(xí)、計(jì)算機(jī)視覺）在提升智能運(yùn)動器材性能和價值方面的潛在應(yīng)用方向及面臨的挑戰(zhàn)。2.結(jié)合具體實(shí)例，論述在智能運(yùn)動器材設(shè)計(jì)中，如何平衡技術(shù)創(chuàng)新、成本控制與市場接受度之間的關(guān)系。六、設(shè)計(jì)研究題（10分）請簡要闡述你設(shè)想的一款用于改善跑姿的智能運(yùn)動褲的核心功能、關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新點(diǎn)。要求說明需要集成的關(guān)鍵傳感器類型、數(shù)據(jù)處理邏輯的大致思路以及預(yù)期的用戶體驗(yàn)改進(jìn)。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.C4.C5.B6.C7.B8.C9.C10.C二、填空題1.概念設(shè)計(jì)/方案設(shè)計(jì)2.TCP/IP或低功耗廣域網(wǎng)（如BLE,Zigbee）等具體協(xié)議也可3.跟蹤球式/關(guān)節(jié)式4.輕松理解5.智能化分析/個性化訓(xùn)練方案6.加工性能7.智能決策8.可擴(kuò)展性9.電磁兼容性（EMC）/電氣安全10.技術(shù)原理/設(shè)計(jì)思路三、名詞解釋1.傳感融合（SensorFusion）：指利用多種不同類型或位置的傳感器的信息，通過特定的算法（如卡爾曼濾波、數(shù)據(jù)融合）進(jìn)行組合處理，以獲得比單一傳感器更精確、更可靠、更全面的感知信息或決策依據(jù)的技術(shù)。2.人機(jī)交互（Human-ComputerInteraction,HMI）：研究人與計(jì)算機(jī)之間交互的原理、方法和設(shè)計(jì)，關(guān)注如何設(shè)計(jì)出高效、易用、舒適的人機(jī)界面和交互流程，使用戶能夠方便地與智能運(yùn)動器材進(jìn)行信息交換和任務(wù)完成。3.運(yùn)動生物力學(xué)分析（SportsBiomechanicsAnalysis）：運(yùn)用生物力學(xué)原理和方法，對運(yùn)動員的運(yùn)動動作進(jìn)行定量或定性的分析和研究，以揭示運(yùn)動技術(shù)的力學(xué)規(guī)律、評估動作效率、診斷技術(shù)缺陷、預(yù)防運(yùn)動損傷或優(yōu)化運(yùn)動表現(xiàn)。4.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練（AugmentedRealityTraining）：將計(jì)算機(jī)生成的虛擬信息（如力線、軌跡、生物力學(xué)數(shù)據(jù)）實(shí)時疊加到運(yùn)動員的實(shí)際運(yùn)動環(huán)境或視野中，提供直觀的反饋和指導(dǎo)，以輔助運(yùn)動員改進(jìn)技術(shù)動作的訓(xùn)練方法。5.可穿戴計(jì)算（WearableComputing）：指將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（包括計(jì)算設(shè)備、傳感器、執(zhí)行器、通信模塊等）集成到便攜式穿戴設(shè)備中，使其能夠持續(xù)或非持續(xù)地附著在人體上，提供移動計(jì)算、身體狀態(tài)監(jiān)測、人與環(huán)境交互等功能的技術(shù)領(lǐng)域。四、簡答題1.進(jìn)行智能運(yùn)動器材用戶需求分析時，需要考慮的主要方面包括：目標(biāo)用戶群體特征（年齡、運(yùn)動水平、運(yùn)動項(xiàng)目等）、用戶的運(yùn)動目標(biāo)與痛點(diǎn)（提升成績、預(yù)防損傷、娛樂體驗(yàn)等）、具體的運(yùn)動場景與環(huán)境條件（場地、天氣、設(shè)備限制等）、用戶對功能性能的期望（精度、實(shí)時性、續(xù)航等）、用戶交互習(xí)慣與偏好（操作方式、信息反饋形式等）、用戶的預(yù)算承受能力以及安全性與舒適性要求。2.將傳感器集成到運(yùn)動器材時，需要解決的關(guān)鍵工程問題包括：傳感器的選型（根據(jù)監(jiān)測物理量、精度要求、環(huán)境條件選擇合適類型和精度）；傳感器的安裝位置與方式（確保有效接觸或感知目標(biāo)，不影響用戶運(yùn)動，固定牢靠）；信號傳輸?shù)目煽啃耘c抗干擾（選擇合適的傳輸介質(zhì)和協(xié)議，屏蔽電磁干擾）；供電方式的集成（電池容量、供電方式對器材重量、體積和舒適度的影響）；環(huán)境適應(yīng)性（耐溫、耐濕、耐磨損、防水防塵等）；以及傳感器數(shù)據(jù)的標(biāo)定與校準(zhǔn)（確保測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性）。3.智能運(yùn)動器材設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與人機(jī)工程學(xué)之間是相輔相成、密不可分的關(guān)系。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是產(chǎn)品的基礎(chǔ)骨架，決定了器材的形態(tài)、材質(zhì)和物理屬性；而人機(jī)工程學(xué)則指導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保器材的形態(tài)、尺寸、重量、操作方式等符合人體生理和心理特點(diǎn)，提供舒適、高效、安全的用戶體驗(yàn)。良好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要充分考慮人機(jī)工程學(xué)原理，如人體測量數(shù)據(jù)、力學(xué)傳遞、易用性、可達(dá)性等，使器材不僅功能實(shí)現(xiàn)，更易于被用戶接受和使用；反過來，人機(jī)工程學(xué)的要求也會反過來影響結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方案選擇，兩者共同決定最終產(chǎn)品的綜合性能和用戶滿意度。4.采用設(shè)計(jì)思維方法進(jìn)行智能運(yùn)動器材創(chuàng)新設(shè)計(jì)的典型步驟通常包括：共情（Empathize）-深入了解目標(biāo)用戶的需求、痛點(diǎn)和體驗(yàn)；定義（Define）-基于共情階段的結(jié)果，明確設(shè)計(jì)問題，形成設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)；構(gòu)思（Ideate）-運(yùn)用頭腦風(fēng)暴、草圖繪制等方法，產(chǎn)生盡可能多的創(chuàng)意解決方案；原型（Prototype）-將有潛力的創(chuàng)意快速制作成低成本、可測試的原型；測試（Test）-將原型交給用戶進(jìn)行實(shí)際體驗(yàn)和評估，收集反饋；根據(jù)測試反饋，迭代優(yōu)化原型，直至找到滿足用戶需求的最終解決方案。五、論述題1.人工智能技術(shù)在提升智能運(yùn)動器材性能和價值方面的潛在應(yīng)用方向及面臨的挑戰(zhàn)：*應(yīng)用方向：*精準(zhǔn)運(yùn)動分析與個性化指導(dǎo)：通過機(jī)器學(xué)習(xí)分析大量運(yùn)動數(shù)據(jù)（來自傳感器、視頻等），識別運(yùn)動員的技術(shù)缺陷，提供精細(xì)化的動作建議和個性化訓(xùn)練計(jì)劃，提升訓(xùn)練效率。*智能損傷預(yù)警：基于生理信號（心率變異性、肌電等）、運(yùn)動負(fù)荷數(shù)據(jù)和生物力學(xué)分析，利用AI模型預(yù)測運(yùn)動損傷風(fēng)險，實(shí)現(xiàn)早期干預(yù)。*自適應(yīng)運(yùn)動反饋與訓(xùn)練：根據(jù)運(yùn)動員的實(shí)時表現(xiàn)和狀態(tài)，AI系統(tǒng)可以動態(tài)調(diào)整反饋強(qiáng)度、訓(xùn)練難度或提供實(shí)時指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)訓(xùn)練。*運(yùn)動表現(xiàn)增強(qiáng)模擬：利用計(jì)算機(jī)視覺和仿真技術(shù)，創(chuàng)建虛擬對手或環(huán)境，讓運(yùn)動員在安全可控條件下進(jìn)行高強(qiáng)度模擬訓(xùn)練，提升競技能力。*自動化數(shù)據(jù)管理與洞察挖掘：AI可以自動處理、整合來自多源的運(yùn)動數(shù)據(jù)，并挖掘出深層次的訓(xùn)練效果、技術(shù)特點(diǎn)或市場趨勢洞察。*面臨的挑戰(zhàn)：*數(shù)據(jù)質(zhì)量與數(shù)量：需要大量高質(zhì)量、標(biāo)注準(zhǔn)確的運(yùn)動數(shù)據(jù)來訓(xùn)練可靠的AI模型，這在實(shí)際應(yīng)用中難以獲取。*算法模型的魯棒性與可解釋性：AI算法（尤其是深度學(xué)習(xí)）可能存在泛化能力不足、對特定個體或環(huán)境敏感、模型決策過程不透明（黑箱問題）等問題，影響信任度。*實(shí)時處理能力：智能運(yùn)動器材需要在運(yùn)動過程中實(shí)時收集數(shù)據(jù)并快速進(jìn)行AI分析，這對邊緣計(jì)算能力提出了很高要求。*用戶隱私與數(shù)據(jù)安全：運(yùn)動員的生理和運(yùn)動數(shù)據(jù)高度敏感，如何保障數(shù)據(jù)安全和用戶隱私是應(yīng)用AI必須解決的關(guān)鍵問題。*成本與普及性：集成先進(jìn)AI技術(shù)的智能運(yùn)動器材成本可能較高，限制了其廣泛普及。*倫理與過度依賴：如何避免過度依賴AI指導(dǎo)而削弱運(yùn)動員自身的技術(shù)和判斷能力，以及AI應(yīng)用中的倫理問題也需要關(guān)注。2.結(jié)合具體實(shí)例，論述在智能運(yùn)動器材設(shè)計(jì)中，如何平衡技術(shù)創(chuàng)新、成本控制與市場接受度之間的關(guān)系：*技術(shù)創(chuàng)新是核心競爭力，但需聚焦價值：技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)圍繞解決用戶的真實(shí)需求和痛點(diǎn)展開，而非單純追求技術(shù)指標(biāo)的堆砌。例如，智能跑鞋加入能量回收技術(shù)是技術(shù)創(chuàng)新，能提升用戶體驗(yàn)，具有市場價值；但如果回收效率提升有限而成本急劇增加，或者用戶感知不到明顯效果，則技術(shù)創(chuàng)新并未帶來相應(yīng)的市場價值，難以被接受。應(yīng)優(yōu)先研發(fā)那些能帶來顯著性能提升或體驗(yàn)改善，且用戶愿意為之付費(fèi)的技術(shù)。*成本控制是市場普及的關(guān)鍵門檻：即使技術(shù)創(chuàng)新再好，如果成本過高，超出了目標(biāo)用戶的購買力范圍，就無法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模市場普及。例如，高端運(yùn)動手表集成了眾多傳感器和復(fù)雜算法，技術(shù)含量高，但價格也昂貴。為了擴(kuò)大市場，可以采用模塊化設(shè)計(jì)，將核心功能與增值功能區(qū)分，推出不同價位的產(chǎn)品線；或者通過規(guī)?；a(chǎn)、優(yōu)化供應(yīng)鏈管理來降低制造成本。在保證基本功能和用戶體驗(yàn)的前提下，通過材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面的優(yōu)化，控制成本。*市場接受度是連接技術(shù)與商業(yè)的橋梁：市場接受度不僅取決于產(chǎn)品的性能和價格，還與產(chǎn)品的易用性、可靠性、外觀設(shè)計(jì)、品牌形象以及用戶的使用習(xí)慣和文化背景密切相關(guān)。技術(shù)創(chuàng)新需要以用戶為中心進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保產(chǎn)品簡單易用、穩(wěn)定可靠。例如，智能運(yùn)動服如果傳感器安裝復(fù)雜、數(shù)據(jù)讀取不便、穿著不舒適，即使技術(shù)先進(jìn)，用戶也不會接受。同時，市場推廣和用戶教育也是提升接受度的關(guān)鍵環(huán)節(jié)?？梢酝ㄟ^精準(zhǔn)的市場定位，針對特定需求（如專業(yè)運(yùn)動員或大眾健身愛好者）推出差異化產(chǎn)品，平衡技術(shù)創(chuàng)新與成本，提高目標(biāo)市場的接受度。*三者動態(tài)平衡，迭代優(yōu)化：平衡技術(shù)創(chuàng)新、成本控制和市場接受度不是一成不變的，需要在產(chǎn)品開發(fā)的不同階段進(jìn)行動態(tài)評估和調(diào)整。初期可能更側(cè)重技術(shù)創(chuàng)新驗(yàn)證，中期需重點(diǎn)控制成本，后期則需密切關(guān)注市場反饋，優(yōu)化易用性和用戶體驗(yàn)。通過快速原型制作、小范圍用戶測試等方式，及時獲取反饋，迭代改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，找到三者之間的最佳平衡點(diǎn)，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的商業(yè)成功。例如，某款智能運(yùn)動器材初期采用較先進(jìn)但成本較高的技術(shù)，通過市場測試發(fā)現(xiàn)用戶對某項(xiàng)功能的需求度不高，后期在后續(xù)版本中簡化該功能，采用成本更低的方案，同時加強(qiáng)核心功能的優(yōu)化和用戶體驗(yàn)，從而提升了市場競爭力。六、設(shè)計(jì)研究題（此題答案具有開放性，以下提供一個示例性思路，實(shí)際作答可提出不同但合理的方案）設(shè)想的一款用于改善跑姿的智能運(yùn)動褲核心功能、關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新點(diǎn)：*核心功能：1.實(shí)時監(jiān)測跑步姿態(tài)關(guān)鍵參數(shù)：如步頻、步幅、左右腿差異、骨盆晃動幅度、膝蓋彎曲角度等。2.實(shí)時姿態(tài)反饋：通過內(nèi)置的震動馬達(dá)或肌電反饋裝置，在出現(xiàn)不良跑姿（如過度內(nèi)旋、骨盆傾斜）時提供局部、可感知的震動提示。3.數(shù)據(jù)記錄與分析：記錄跑步過程中的姿態(tài)數(shù)據(jù)，通過配套APP進(jìn)行可視化展示和趨勢分析，幫助用戶了解自身跑姿變化。*關(guān)鍵技術(shù)：1.傳感器集成：在褲子關(guān)鍵部位（如大腿外側(cè)、小腿、骨