2025年大學(xué)《智能體育工程》專業(yè)題庫——智能運動康復(fù)設(shè)備設(shè)計與研發(fā)考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪項不是智能運動康復(fù)設(shè)備設(shè)計中需要重點考慮的生物力學(xué)參數(shù)？A.關(guān)節(jié)角度B.作用力C.心率變異性D.運動速度2.在康復(fù)設(shè)備中，用于實時監(jiān)測關(guān)節(jié)運動姿態(tài)的傳感器通常是？A.壓力傳感器B.光纖傳感器C.加速度計和陀螺儀（IMU）D.肌電傳感器3.以下哪種通信方式最不適合用于需要低功耗、遠(yuǎn)距離傳輸?shù)闹悄芸祻?fù)設(shè)備？A.藍(lán)牙B.Wi-FiC.ZigbeeD.NFC4.對于需要精確控制康復(fù)訓(xùn)練動作節(jié)律的設(shè)備，其控制系統(tǒng)核心應(yīng)優(yōu)先考慮？A.高通量數(shù)據(jù)處理能力B.實時響應(yīng)能力C.大容量存儲D.用戶界面友好性5.以下哪項技術(shù)不屬于可穿戴智能康復(fù)設(shè)備的主要組成部分？A.嵌入式微處理器B.3D打印外殼C.無線通信模塊D.生物傳感器6.在設(shè)計上肢康復(fù)設(shè)備時，若需評估肩關(guān)節(jié)活動度，最直接的康復(fù)目標(biāo)是什么？A.提高肌肉力量B.增加關(guān)節(jié)活動范圍C.改善平衡能力D.降低疼痛程度7.下列關(guān)于康復(fù)設(shè)備人機交互設(shè)計的描述，哪項不正確？A.應(yīng)考慮不同用戶群體的能力差異B.生物反饋機制能有效提升用戶參與度C.復(fù)雜的指令集有利于提高康復(fù)效率D.可視化反饋有助于用戶理解自身狀態(tài)8.用于評估患者完成特定康復(fù)動作質(zhì)量（如步態(tài)對稱性）的算法，主要涉及？A.機器學(xué)習(xí)分類B.統(tǒng)計分析C.模式識別D.線性回歸9.將康復(fù)治療師的專業(yè)知識與智能設(shè)備的自動化評估相結(jié)合，體現(xiàn)了？A.模塊化設(shè)計原則B.個性化康復(fù)理念C.數(shù)據(jù)驅(qū)動決策D.開放式系統(tǒng)架構(gòu)10.在進行智能康復(fù)設(shè)備原型測試時，首要關(guān)注的指標(biāo)通常是？A.外觀設(shè)計美觀度B.系統(tǒng)運行穩(wěn)定性C.傳感器精度D.軟件界面新穎性二、填空題（每空1分，共15分）1.智能運動康復(fù)設(shè)備的設(shè)計需遵循__________、__________和__________等基本原則。2.肌電信號（EMG）是肌肉活動時產(chǎn)生的__________，可用于評估肌肉__________和__________。3.嵌入式系統(tǒng)是智能康復(fù)設(shè)備的核心，通常包括微控制器/處理器、存儲器、__________和傳感器接口等模塊。4.在康復(fù)設(shè)備的數(shù)據(jù)處理流程中，__________是指從原始傳感器數(shù)據(jù)中提取有意義信息的過程。5.設(shè)計康復(fù)設(shè)備時，必須嚴(yán)格遵守__________法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，確保設(shè)備的安全性和有效性。6.利用虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)進行康復(fù)訓(xùn)練，可以增強患者的__________，提高康復(fù)訓(xùn)練的趣味性和有效性。7.個性化康復(fù)方案需要根據(jù)患者的__________、__________和__________等因素進行定制。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述在選擇用于智能康復(fù)設(shè)備的傳感器時，需要考慮的主要因素。2.解釋什么是“閉環(huán)控制系統(tǒng)”在康復(fù)設(shè)備中的應(yīng)用，并舉例說明。3.簡述智能康復(fù)設(shè)備進行遠(yuǎn)程康復(fù)服務(wù)的優(yōu)勢。4.概述智能康復(fù)設(shè)備從概念設(shè)計到最終產(chǎn)品化通常會經(jīng)歷的幾個關(guān)鍵階段。四、論述題（每題10分，共20分）1.結(jié)合具體實例，論述人工智能（AI）技術(shù)在提升智能康復(fù)設(shè)備性能方面的作用。2.針對一個特定的運動損傷（如踝關(guān)節(jié)扭傷），設(shè)計一套智能康復(fù)設(shè)備的概念方案，并說明其核心功能和技術(shù)特點。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.B4.B5.B6.B7.C8.C9.C10.B二、填空題1.安全性、有效性、人機工程學(xué)2.電信號；活動狀態(tài)；意圖3.輸入/輸出接口電路4.特征提取5.醫(yī)療器械6.參與感7.生理狀況；康復(fù)目標(biāo)；個體差異三、簡答題1.傳感器選擇需考慮因素：傳感器的類型（測量什么物理量）、量程和精度（滿足康復(fù)需求）、靈敏度（響應(yīng)強度）、線性度（輸出與輸入關(guān)系）、響應(yīng)時間（動態(tài)性能）、功耗（電池壽命）、尺寸和重量（便攜性）、成本（經(jīng)濟性）、環(huán)境適應(yīng)性（工作溫度、濕度等）、接口兼容性（與系統(tǒng)連接）以及長期穩(wěn)定性和可靠性。2.閉環(huán)控制系統(tǒng)是指系統(tǒng)的輸出反饋到輸入端，用以調(diào)整輸入，使系統(tǒng)輸出符合期望值的過程。在康復(fù)設(shè)備中，例如，一個智能下肢康復(fù)訓(xùn)練機，通過傳感器（如力傳感器、角度傳感器）檢測患者運動時的實際力量和關(guān)節(jié)角度，將數(shù)據(jù)反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)的目標(biāo)參數(shù)（如標(biāo)準(zhǔn)力量、角度范圍）與實際數(shù)據(jù)的偏差，實時調(diào)整輸出信號（如電機扭矩、速度），引導(dǎo)患者進行正確的、符合康復(fù)計劃的訓(xùn)練動作，從而實現(xiàn)精準(zhǔn)控制。3.智能康復(fù)設(shè)備進行遠(yuǎn)程康復(fù)服務(wù)的優(yōu)勢：打破地域限制，讓患者在家也能接受專業(yè)康復(fù)指導(dǎo)；利用傳感器和通信技術(shù)持續(xù)監(jiān)測患者康復(fù)數(shù)據(jù)，便于治療師遠(yuǎn)程評估和調(diào)整方案，實現(xiàn)個性化指導(dǎo)；提高患者康復(fù)依從性，通過移動設(shè)備提供互動式康復(fù)訓(xùn)練和激勵；降低康復(fù)中心運營成本和患者出行負(fù)擔(dān)；便于對偏遠(yuǎn)地區(qū)患者進行康復(fù)支持。4.智能康復(fù)設(shè)備研發(fā)流程：需求分析（明確康復(fù)目標(biāo)、用戶需求）；概念設(shè)計（提出初步想法、技術(shù)方案）；方案論證（技術(shù)可行性、經(jīng)濟性分析）；系統(tǒng)設(shè)計（硬件架構(gòu)、軟件架構(gòu)、模塊劃分）；詳細(xì)設(shè)計（各模塊具體實現(xiàn)方案）；原型制作（快速構(gòu)建功能樣機）；測試與評估（性能測試、安全測試、用戶體驗測試）；設(shè)計優(yōu)化（根據(jù)測試結(jié)果改進方案）；樣機迭代（多次循環(huán)測試與優(yōu)化）；生產(chǎn)準(zhǔn)備（制定生產(chǎn)工藝、供應(yīng)鏈管理）；產(chǎn)品化（批量生產(chǎn)、市場推廣）。四、論述題1.AI技術(shù)在提升智能康復(fù)設(shè)備性能方面的作用體現(xiàn)在多個方面。首先，在數(shù)據(jù)分析與決策支持方面，AI算法（如機器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)）能夠處理來自多源傳感器（IMU、EMG、力平臺等）的海量復(fù)雜數(shù)據(jù)，實現(xiàn)更精確的運動模式識別、步態(tài)分析、損傷評估和康復(fù)效果預(yù)測，輔助治療師制定更科學(xué)、個性化的康復(fù)計劃。其次，在自動化控制與交互方面，AI可以實現(xiàn)更智能的控制策略，如自適應(yīng)調(diào)整康復(fù)訓(xùn)練的難度和強度，提供實時的生物反饋指導(dǎo)，甚至通過自然語言處理或語音識別實現(xiàn)更自然便捷的人機交互，提升用戶體驗。再者，AI有助于實現(xiàn)康復(fù)過程的自動化監(jiān)測與管理，通過持續(xù)跟蹤患者數(shù)據(jù)，自動記錄康復(fù)進度，及時發(fā)現(xiàn)異常，減少人工干預(yù)，提高康復(fù)服務(wù)的效率和質(zhì)量。最后，AI還可能應(yīng)用于康復(fù)設(shè)備的自我學(xué)習(xí)和進化，通過分析大量病例數(shù)據(jù)，不斷優(yōu)化算法模型，提升設(shè)備本身的智能化水平。2.針對踝關(guān)節(jié)扭傷設(shè)計的智能康復(fù)設(shè)備概念方案：*設(shè)備名稱：智能踝關(guān)節(jié)康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)*核心功能與技術(shù)特點：*主動/被動運動訓(xùn)練:設(shè)備包含電機驅(qū)動的踝關(guān)節(jié)活動單元，能提供可控的、可逆的被動關(guān)節(jié)活動度訓(xùn)練，同時允許患者施加力量進行主動訓(xùn)練，內(nèi)置力傳感器監(jiān)測患者輸出。技術(shù)特點：采用高精度伺服電機和編碼器實現(xiàn)精確的角度和扭矩控制；柔性機械結(jié)構(gòu)保證舒適性和安全性。*生物力學(xué)分析與反饋:集成IMU（內(nèi)置于鞋墊或綁帶）和壓力傳感器（分布在腳底），實時捕捉踝關(guān)節(jié)運動姿態(tài)、步態(tài)周期相位、足底壓力分布等數(shù)據(jù)。技術(shù)特點：通過傳感器融合算法進行運動學(xué)解算和步態(tài)參數(shù)分析；將分析結(jié)果（如踝關(guān)節(jié)活動范圍、對稱性、步態(tài)周期異常）通過視覺（LCD屏幕動畫）或聽覺形式實時反饋給患者，指導(dǎo)其糾正運動模式。*肌電生物反饋:集成表面肌電傳感器（sEMG），監(jiān)測踝關(guān)節(jié)周圍主要肌肉（如脛前肌、腓骨?。┑幕顒訝顟B(tài)。技術(shù)特點：實時處理肌電信號，提取肌力、肌肉激活順序等特征；將肌電活動強度或特定肌肉激活情況與康復(fù)目標(biāo)關(guān)聯(lián)，提供反饋，幫助患者學(xué)習(xí)控制肌肉活動，預(yù)防過度代償。*個性化康復(fù)計劃管理:內(nèi)置可編程康復(fù)程序庫，根據(jù)患者傷情嚴(yán)重程度、恢復(fù)階段和個體差異，由治療師預(yù)設(shè)或系統(tǒng)推薦康復(fù)訓(xùn)練序列（包括被動活動、主動輔助