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在爱知县丰田市郊外的丰田体育中心田径场,有一名刚刚结束热身并准备练习掷标枪的运动员,他的名字叫高桥峻也。他在2019年迪拜世界残奥田径锦标赛上获得了第6名的好成绩,是一位很有实力的运动员。
参加残奥田径赛级别F46(上肢残疾)的高桥峻也选手
不过,眼前高桥的打扮却和一般的田径选手完全不同。他穿着潜水服一样的黑色紧身衣裤,还戴着一顶黑色帽子。仔细一看,他的衣服和帽子上都附有白色的记号,一共有57个。
原来今天他不仅要练习掷标枪,还要通过采用了1秒能拍摄400张照片的高速照相机的动作捕捉系统来分析自己的投掷姿势。当高桥进入有24台高速照相机瞄准的投掷圈后,他脸上明显略带紧张,并握紧了手中的标枪。对高桥来说,这是他第一次通过动作捕捉系统来解析自己的投掷姿势。

第一投,高桥掷出的标枪在空中划出一道漂亮的抛物线,并插进了40多米远的地面。来自丰田汽车研发中心测量与数字基础改革部的泽山纯也在高桥投掷完后走了过来,主要询问了“有什么感觉”等比较抽象的问题。在同一部门担任组长的藤本雅大认真地凝视着电脑屏幕上高桥的影像。
测量与数字基础改革部 数字实证推进部 藤本雅大主管(图片中间)泽山纯也主任(图片左侧)
丰田的工程师为什么要分析运动员的姿势呢?在了解其中原委之前,让我们再来看看高桥的投掷姿势。
藤本看着电脑屏幕上高桥投掷姿势的3D分解图,可以切换角度,从360°各个方向确认投姿。高桥每掷一次标枪,就会向泽山说明自己的投掷感受,每掷几次标枪,就会在电脑屏幕上确认姿势和数值。然后他对藤本和泽山提出了“想比较第4投和第6投”的要求,因为从感觉上来说他觉得第4投更好,但第6投时的标枪飞得比第4投时的更远。

于是,他们立刻就整理出了逐帧图像,通过这些图像可以很明显看出第4投和第6投的区别:从重心所在的左脚起跳到右脚着地的时间相差了百分之四秒。高桥好像明白了什么似的,用力点了点头,然后再次走回投掷圈,准备下一轮投掷去了。
当天最后,高桥练习了15次投掷。练习结束后,我们询问了高桥初次体验动作捕捉系统的感受。
以前我是通过手机拍摄的视频来检查自己的投掷姿势的,那时候我无法对图像和数据进行如此细致的分析。现在通过动作捕捉系统,我发现了自己之前不曾注意到的姿势偏差和错误习惯,这点非常有意义。而且我想要什么信息他们都能立刻调出来,这点也让我很惊讶。
现在,我正在全力准备参加3年后的巴黎残奥会,我非常希望能定期得到动作捕捉系统的分析数据。

当日的测量工作到此结束,但数据分析其实才刚刚开始。泽山和高桥保持密切的联系,更加细致地分析动作捕捉系统的数据,并将数据活用到高桥的练习中。
那么,为什么测量与数字基础改革部的工程师要解析运动员的姿势呢?该部门的藤本雅大如下回忆道:
原来我在这个部门是负责发动机测量等工作的。好像是2018年的时候,我们迎来百年一遇的大变革时期,丰田章男社长宣布,丰田将由传统的汽车公司向移动出行服务公司转型。
当时,我和部门的战略企划小组的几个人一起负责制定中长期愿景,正当我们在思考能做出什么变革的时候,我想到“我们一直在做汽车测量工作,但还没对乘车人进行过测量吧。”
于是我们先在公司内部进行了调查,发现虽然有在车辆停止的状态下进行测量的工作,但没有在行驶状态下动态测量人物动作的尝试,因此我们决定针对乘坐的人进行测量。
现在回想起来,2020年发表Woven City时,社长就提到了“以人为本的城市”。从那时起,“以人为本”这个词开始频繁在公司内部出现,其他部门的人也来咨询过很多关于针对人的测量工作。因此,可以说当时我和伙伴们做出的决断是正确的。(笑)

就这样,藤本开始了对人物动作的测量工作。汽车行驶时,乘坐人身体上下移动的幅度是多少?想转一定角度时,方向盘需要打多少?转弯的时候,视线朝向哪里?在转弯过程中,脚要用多大的力?通过对这些数据进行细致的收集和分析,他们发现了制造拥有舒适乘坐体验的汽车、能够随心所欲驾驶的汽车的可能性。

当日,另一位工作人员名为泽山纯也。他的履历十分特别,读研时期进修的专业为生物力学。兴趣爱好是分析老年人的步行动态,研究辅助步行相关专业知识。当他得知丰田汽车硬式棒球部在寻找分析员,便主动找上门来。
因为我非常喜欢观察动作,所以对分析棒球选手动作的工作十分感兴趣,因此,2007年我成为了硬式棒球部的分析员。
虽然我在2016年已成为丰田正式员工,但工作履历都是与棒球部相关,从未涉及过造车。

成为硬式棒球部分析员的泽山,有许多想要尝试的事情。譬如学习那些参加MLB的国际棒球强队,为球队导入先进动作分析机制。这个想法能被传到藤本的耳朵里,完全归功于他的上司,因为刚巧他的上司就是硬式棒球部粉丝俱乐部的会长。
就这样,丰田公司在2019年正式成立了专门分析硬式棒球部队员姿态的测量与数字基础改革部(当时名为测量技术部)。
以藤本为首的测量与数字基础改革部工程师们,一直致力于研究动作捕捉系统。当时,作为硬式棒球部分析员的泽山,在感谢他们的同时,对于他们的一些做法大为惊叹。
比如,临近比赛时,棒球部的队员提出想要某种数据的要求。明明忙于汽车研发业务的藤本先生及相关工作人员们,会放下自己的工作,优先为队员提供详细数据。最后,那位棒球队员也不负众望,在比赛中击出了全垒打。
另外,运动捕捉系统一般是被放置在研究所等室内场馆中使用。最初我认为不可能为了棒球部,而批准将这么大的设备移到室外。但是藤本先生及工作人员们却热情地鼓励我道:“凡事都要先试试看再说”。就这样最初的设想得以实现。记得当时真是惊喜万分,也特别感谢他们的付出与努力。

听了泽山的采访,藤本表示。
首先,我们希望能够极尽所能去帮助每天拼命练习的运动员们。既有世界级水平的运动员,又有分析他们的动作的能力,能做到这两点只有丰田。
另外,凡事都要抱有试试看的挑战精神,这也符合丰田的一贯风格。在说出“做不到”之前,首先反复自问五次“为什么?为什么?为什么……“再下结论也不迟。

2021年,泽山离开了硬式棒球部,转职加入了测量与数字基础改革部。由此,动作捕捉系统与通过捕捉动态视线移动的动作解析机制,被广泛地运用到了各项运动部中。如橄榄球部、女子垒球部、雪上技巧项目,甚至连赛车运动的轮胎更换也使用了动作分析技术。
藤本笑着说:“2020东京奥运会上,日本女子篮球队投出精准的三分球是她们的拿手好戏。而我们最感兴趣的则是分析投篮动作,研究如何进一步提高成功率。”
上图为使用运动捕捉系统测量轮胎更换动作数据的景象。
当我问藤本,兼顾汽车研发业务与运动员动作分析,双倍的工作量会不会很繁重,他回答道。
动作分析领域里,在运动、医学、理学方面的技术远比汽车方面要先进得多。因此,分析体育运动所获得的经验与技术,将对汽车研发有着非常大的作用。因为人是最小的移动单位。
例如,若能在体育运动中实现不在衣服上贴记号便可捕捉动作与分析的技术,虽然在测量精度上会有所下降,但却因减少了粘贴记号等环节,得以实现比使用运动捕捉系统更快捷的数据收集工作。如果未来能将这一技术投入使用到采集驾驶车辆数据的工作中去,就能够在短时间内采集大量数据,让我们得以更明确地掌握什么才是更舒适愉悦的驾乘感。
我相信,继续在我所涉及的这项工作领域中深耕下去,一定能使丰田汽车的驾乘感变得更好,使丰田的运动员变得更强。
通过今天的采访让我们了解到,测量与数字基础改革部并非将目光锁在解析汽车运动上,而是同时投向了人体动作分析。可以说这种做法正是丰田向移动出行公司转型的象征。并且,这份竭尽全力帮助运动员的纯粹心情,也契合了丰田“制造更好汽车”的理念。