FES-Cycling在2024年Cybathlon比赛中的应用：评估虚拟竞赛场景中低功率输出时动力踏板的使用精度

《Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation》：FES-Cycling at the Cybathlon 2024: assessing accuracy of power-pedals for low power output in a virtual race scenario

　　

摘要

背景

Cybathlon是一个独特的国际竞赛平台，用于在现实生活条件下评估辅助技术。在最新一届比赛中，FES-Cycling项目是在虚拟竞赛环境中使用固定式智能训练器（Wahoo Kickr）进行的。参赛者可以使用智能训练器或基于踏板的功率计作为主要的动力来源。由于这两种系统并非专门为FES-Cycling通常产生的极低功率输出而设计，因此比赛结果需要仔细解读。

方法

本文总结了2024年Cybathlon比赛中的FES-Cycling项目，并评估了在虚拟竞赛中使用的基于踏板的功率计的准确性。分析了来自八个国际团队的十名参赛者的比赛数据。将基于踏板的功率测量结果与经过验证的智能训练器进行了比较。此外，在受控环境中进行了评估，以使用基于曲柄的功率计作为参考，量化低功率范围（<25瓦）内踏板的准确性。系统地研究了踏板安装扭矩、踝关节矫形器安装位置以及曲柄长度补偿的影响。

结果

十名参赛者中有四人能够在8分钟的时间限制内完成1960米的完整虚拟赛程。平均骑行速度（7.8–19.5公里/小时）超过了2016年地面Cybathlon比赛的记录。对有效比赛段落的分析显示，与智能训练器相比，基于踏板的功率测量结果存在显著的高估，相对误差范围从14.7%到66.6%不等。进一步的准确性测量证实，基于踏板的功率测量对安装扭矩特别敏感，尤其是踝关节矫形器的位置，脚的侧向位移会导致明显的高估。曲柄长度补偿减少了系统偏差，但在较高频率下仍然存在残余误差和增加的变异性。

结论

目前市面上的基于踏板的功率计和固定式智能训练器并不适合在虚拟竞赛环境中进行低功率FES-Cycling比赛的可靠性能评估。虽然虚拟形式具有明显的物流优势、吸引人的训练机会和丰富的性能数据，但应重新考虑传统的比赛形式，以更好地符合FES-Cycling的功能目标。未来的比赛应优先考虑地面骑行，评估外部可观察的结果，如距离和时间，这可能会进一步提高参赛者的积极性和公众的关注度。