以空手道为例，探讨虚拟现实训练在提高运动成绩中的应用

方法

在这两项研究中，我们都使用动作捕捉技术创造了虚拟角色，这些虚拟角色是基于之前的比赛分析中选择的进行多次攻击的5名高技能运动员。之后，我们进行了两次培训研究。

研究1:使用HMD训练反应行为和攻击识别

15名经验丰富的空手道运动员在6周的虚拟现实训练中，对他们在HMD上看到的虚拟自然的攻击进行了10次(每次10分钟)的虚拟现实训练(图1,a)。虚拟现实训练被整合到常规的物理空手道训练课程中。在干预前后，我们分析了以下参数:反应时间(虚拟对手发起攻击到反应运动员第一次反应之间的时间);反应质量(由一个评分系统衡量，取决于运动员的反应是否充分);反应的种类(如果运动员做了一个规避动作或一个直接和成功的攻击);识别和攻击。最后一个参数是用不同的反应时间来检验的，该反应时间是根据文献值减去反应运动员在视频材料中的第一反应，以分析反应运动员在攻击中实际反应的运动阶段。另一组对照组只接受常规的空手道体能训练。

研究2:使用虚拟现实应用进行认知训练

在这项虚拟现实研究(图1,B)中，六名空手道运动员在两周的时间里，通过安装在HMD上的智能手机应用程序，以坐姿观看一个虚拟角色的八次动作执行(每次10分钟)。此外，关于正确动作的详细信息也以书面形式给出。在VR应用中，运动员可以自主选择视角和速度。另外六名运动员通过智能手机上的视频进行训练，另外一组由六名运动员组成的控制组没有接受额外的认知训练。再一次，我们进行了一个视频分析，以检查自己的动作执行前测试和后测试的18名空手道运动员的生物力学参数是由一个国际成功的空手道教练确定的。

结果

研究1

结果发现，虚拟现实训练组在反应时间、反应质量和反应类型上均有显著改善，而控制组则无显著改善。攻击识别能力显著提高。通过VR训练，运动员的反应更早、更好，能够在非常早期的运动阶段识别攻击，在进攻准备阶段的步进和缩短两名运动员之间的距离。更多细节见Petri et al. (2019a,b)。

研究2

通过anova和t检验，我们可以表明，与视频组和对照组相比，VR组可以显著提高自己的运动执行。

基于这两项研究的结果，我们得出结论，VR可以用于身体和认知训练，以改善反应行为和自己的动作执行，以及加深对空手道技术的知识。

未来的发展方向

我们假设每次10分钟的虚拟现实训练对于晕屏症状是可信的。运动员们在与虚拟对手的战斗中获得了乐趣，他们更喜欢虚拟现实应用，而不是视频，因为它具有更大的真实性和参与性。因此，这种虚拟现实训练提高绩效可以作为激励。使用VR应用进行独立的认知训练有助于加深知识，同时不会导致超载。未来的研究应该增加样本量，并包括一个迁移测试，以分析研究1中发现的积极影响是否在现实中也可见。

确认

这项工作得到了德国研究基金会WI 1456/17-1的资助。感谢与德国弗劳恩霍夫工厂操作和自动化研究所的良好合作。此外，我们还要感谢Claus-Dieter Ohl教授、Peter Emmermacher博士和Christian Timmerevers教授对VR应用开发的支持。