赢富仪器深耕心理学、认知科学、脑科学、运动科学、生物力学、人因工效、人机交互、用户体验、医疗康复、汽车交通、机器人、工业检测等学科领域。2026年7-9月，我们将聚集运动科学研究，为您带来专业干货分享。

扫描上方二维码获取原文

图1 武术学习体系的三种方案

在中国功夫运动学习这一强调身心内在状态感知的任务中，研究招募了18名大学生被试（9男9女，年龄18–25岁），并通过Cometa WaveX无线表面肌电采集系统与PhysioLAB无线生理仪（呼吸传感器）对前臂肌电信号及胸腹呼吸节律进行全程实时记录，同时借助Kinect捕捉全身动作轨迹，为后续的发力强度量化、呼吸模式（气控）分析、动作同步性评估以及生理信号与多模态反馈的关联性分析提供了稳定的数据基础。

对于这类对发力精度、呼吸节律与动作同步性要求极高的运动学习研究而言，生理监测与动作捕捉设备的作用并不止于数据记录本身，其采样精度与实时响应能力直接影响内在状态（如“气”与“力”）的可解析程度，也在很大程度上决定了交互式视觉特效与触觉提示能否与用户的真实生理状态精准匹配，进而影响学习效果评估与反馈闭环构建的可靠性。

在学习任务选择上，研究特意选取八段锦第二式“左右开弓似射雕”，该动作不仅包含明确的拉弓发力与呼吸配合，且其左右对称的结构便于进行双侧肌电对比，是量化“力”与“气”调控的理想载体。

图2 (a)、(c) 视觉动作线索与效果；(b) 动作1：双臂伸展；动作2：模拟向左拉弓；动作3：双臂收回；动作4：模拟向右拉弓；动作5：再次双臂收回

本研究采用单因素被试内设计，自变量为“反馈条件”，包含三个水平：基线（BL，仅动作轨迹引导）、视觉特效组（VO，叠加发力光球与呼吸光环）及视觉触觉融合组（VT，在VO基础上增加手套振动提示）。因变量涵盖客观生理指标（发力阶段的前臂肌电RMS值、呼吸阶段的胸腹信号RMS值）与主观体验指标（GUESS可玩性量表、GEQ沉浸感量表及半结构化访谈）。

参与者首先签署知情同意书并完成人口学问卷，随后观看5分钟的标准动作教学视频以排除先验知识差异。接着，研究人员协助参与者依次穿戴全套设备（动作捕捉背心、触觉手套、PhysioLAB无线生理仪呼吸胸带及Cometa WaveX肌电传感器）。为削弱顺序效应，每位参与者需按随机化序列依次体验BL、VO、VT三种条件，每种条件下完整演练“左右开弓”动作5遍。每轮体验结束后立即填写量表，待三轮全部完成后，再进行约20分钟的深度半结构化访谈，全程由高清摄像机记录动作同步性与行为细节。

(a) 手套内置四个振动执行器，可在关键时刻为参与者提供触觉反馈。

(b) 一种集成式可穿戴系统，旨在促进参与者与虚拟角色之间的互动，同时实时采集运动数据。

(c) 胸部佩戴的PhysioLAB无线生理仪（呼吸传感器）专门监测参与者的呼吸，并将数据发送至界面系统，以驱动“气场”视觉特效。

(a) 用于显示功夫学习内容的投影屏幕；

(b) 运行基于Unity的功夫学习程序的主机计算机，用于传输学员的动作表现数据；

(c) 实验环境；

(d) 用于记录学员整个学习过程的摄像机；

(e) 负责采集学员运动数据并实时传输至主机Unity程序，以控制屏幕上代表学员的3D角色的Kinect设备；

(f) Cometa WaveX 肌电传感器；

(g)PhysioLAB无线生理仪（呼吸测量模块）。

论文的核心发现之一，是功夫学习中的内在状态感知并非抽象、不可量化的主观体验，而是具有清晰生理表征与可调控结构的双重维度：发力阶段以肌电激活水平为核心指标，呼吸（气控）阶段则以胸腹扩张节律的稳定性为表征。研究结果显示，在需要双侧手部下压与拉弓发力的关键动作中，基线组（BL）的肌电均方根值显著低于视觉特效组（VO）与视觉触觉融合组（VT）。例如，在Action 2左手发力中，BL组中位数仅为60.626 μV，而VO组提升至74.731 μV，VT组进一步达到86.604 μV；在Action 4右手发力中，BL组为55.106 μV，VT组则提升至79.424 μV。也就是说，学习者在“左右开弓似射雕”中的“力”，并不只是动作形似，更重要的是肌肉激活强度与发力时机的精准到位。这个结论之所以能够被清楚地量化出来，关键就在于EMG与呼吸传感器足够细、足够稳，才能把这种原本难以观察的内在生理过程转成可分析的行为证据。

研究进一步验证了一个更重要的问题：单纯的动作轨迹引导并不足以提升内在状态意识，真正起作用的是将“气”与“力”外化为可交互的文化意象VFX。团队将不同反馈模态融入八段锦学习后发现，VFX带来的提升最稳定，也最显著。例如，在呼吸（气控）指标上，BL组RMS中位数仅为3.74 V，融入呼吸光环VFX后，VO组提升至6.44 V，VT组达到6.09 V；在可玩性评分上，BL组中位数为5.11，而VO与VT组均提升至6.5；在沉浸感上，BL组为4.5，VO组提升至5.75，VT组提升至5.875。相较之下，在VO基础上再叠加触觉提示（VT），虽然多数指标略有提升，但与VO相比并未达到统计显著水平。

这些结果共同说明，真正能补上传统功夫教学缺口的，不是简单的动作轨迹模仿，也不是额外的振动提醒，而是将“气”的流动与“力”的积蓄转化为具有文化意象的实时视觉反馈——让学习者不仅知道“手放在哪里”，更能直观感知“气到了哪里、力有多大”。

在这项研究中，PhysioLAB无线生理仪的核心作用是以高灵敏度压力传感实时捕捉胸腹呼吸节律的微小变化，为“气控”（Qi Control）这一抽象内在状态提供可量化的生理证据。在本研究的交互学习场景中，呼吸节律是最直接、最可靠的可量化代理变量。

研究团队使用 PhysioLAB 设备，通过胸腹部压力传感器实时监测参与者呼吸节律的扩张与收缩，并将采集到的呼吸信号 RMS（均方根值）作为衡量“气控水平”的核心生理指标。论文第 5.2 节“Control of Qi”中呈现的正是不同实验条件下呼吸信号 RMS 的对比结果。

对于“气”这种在传统功夫语境中主观性极强、难以直接观测的概念而言，PhysioLAB无线生理仪的作用远不止于数据记录：其采样稳定性与灵敏度直接决定了呼吸节律能否被可靠地解析为可比较的行为指标，也从根本上支撑了研究者验证“VFX 能否将不可见的 Qi 转化为可感知、可调控的生理现实”这一核心命题。

1. 基于文化意象的VFX能够将抽象的“气”与“力”转化为可交互的生理反馈，其在提升肌电激活水平（如Action 2左手从60.626μV提升至86.604μV）与呼吸调控能力（呼吸RMS从3.74V提升至6.44V）上具有统计学上的显著优势，有效回答了RQ2；

2. 尽管触觉提示在主观上被认可，但在客观数据上并未显著超越纯VFX条件，暗示当前的振动编码策略在精度上仍有优化空间；

3. 该可视化框架具备良好的可迁移性，可为瑜伽、冥想等其他强调身心内感统一的训练场景提供设计范式。同时需明确指出局限性：样本局限于熟悉“气”概念的中国大学生，且未纳入听觉反馈及长期使用的新奇效应衰减评估，这为后续研究指明了方向。

论文在 Related Works 中也提到，其他关于气功/气的研究确实采用了更广泛的生理指标，例如：

• 心率变异性（HRV）

• 皮肤电反应（GSR）

• 体温变化(TEMP)

• 肌电（EMG） 等

Physiolab无线生理仪系列的传感器，能够通过一个主机，同步采集上述各种生理指标，减少科研人员繁杂穿戴设备的困扰。

PhysioLAB 生理仪，以“全维度捕捉、高保真传输”为核心优势，将生理信号采集提升至全新高度。它支持多通道传感器同步采集，采样率最高达4000 Hz，可灵活适配不同实验精度需求；蓝牙与USB双数据传输方案，配合离线采集能力，让您无论身处实验室还是户外场景，都能从容获取稳定、可靠的数据。PhysioLAB无线生理仪为各领域研究提供坚实可信的数据，满足心理学、人因工程、运动科学等多领域的信号采集需求。

赢富仪器是PhysioLAB的中国区总代理，欢迎有需要的用户拨打4006-111-556详询！