男子羽毛球正手杀球动作的生物力学特征

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摘要

  现代羽毛球运动起源于印度,形成于英国。羽毛球运动是在20世纪初传入我国的。进入新世纪,我国羽毛球运动水平取得了长足的发展,中国羽毛球队在2000年悉尼奥运会上取得了男子单打、女子单打、女子双打和混合双打4枚金牌;2004年中国男子羽毛球队12年后重新夺回汤姆斯杯 ,中国女子羽毛球队连续 4年获得尤伯杯;在2004年悉尼奥运会上中国取得女子单打、女子双打和混合双打3项冠军,中国羽毛球运动全面开花。2008年北京奥运会上中国取得男子单打、女子单打、女子双打的冠军。2012年伦敦奥运会更是破纪录的包揽羽毛球项目全部5个项目的金牌,中国羽毛球队再次取得辉煌的成绩。

  羽毛球运动对场地器材要求不高,运动负荷容易调节以及少数人参与的优越性而被大众所接受,它符合不同年龄、不同性别、不同技术的人进行锻炼,是一项具有深厚文化底蕴,深受广大群众喜爱的体育运动[1].羽毛球运动能全面锻炼人的身体,增强人身体机能,无论是专业羽毛球运动员进行有规则的比赛,还是业余羽毛球爱好者进行一般性的健身活动,他们都要在场地上不停地进行跑动、跳跃、转体,合理地运用各种技术和战术将羽毛球回击到对手的场地上去。因此,经常打羽毛球不仅可以提高上肢、下肢和躯干的肌肉力量,还可以增强锻炼者心血管系统和呼吸系统的功能。

  羽毛球基本击球技术包括击高远球、杀球、吊球、放网前球、搓球、推球、钩球、扑球、挑高球、平抽球等[ 2].羽毛球击球技术多种多样,手臂、手指、手腕等动作上的细微差别会导致球飞行的线路、方向、力度、角度等多方面有很大的不同。杀球具有飞行路线短、弧线直、时间短、下落快的特点,是进攻队员必须掌握的技术。杀球的击球方式有正手、反手和绕头顶杀球3种,其中正手杀球技术是其中应用最多,也是最有效的杀球方式。

  当今羽毛球运动技术的发展趋势以拉吊为主,在比赛中球员获得杀球的机会变得越来越少,杀球更多的成为比赛得分的“引线”[3].尤其是在双打比赛中我们可以看到,扣杀往往是决定比赛主动权的关键[ 2].良好的扣杀技术可有效的陷对手于被动,打乱对方的步法、站位,破坏对方的战术,甚至直接得分。扣杀是一项十分消耗体能的技术动作,如果没能起到应有的效果,则在后续比赛进程中就会使自己陷入被动。在双打比赛中,杀球的数量和杀球的得分率不一定成正比,杀球的得分率不是取决于杀球的数量,而是取决于杀球的准确性[ 4].杀球落点刁钻,可使对手防守回球的质量下降,从而为自己提供更多的封网机会。所以,羽毛球打法的发展不是降低了杀球技术的难度,而是对其提出了更高的要求。

  本文应用三维摄像和表面肌电测定的方法,获取羽毛球正手杀球动作的运动学数据,并同步测定参与完成该动作的主要肌肉的放电量。在揭示正手杀球技术动作基本原理的同时,对羽毛球正手杀球动作的肌肉活性的规律与特征进行分析,探讨做正手杀球动作时,相关肌肉的用力特征以及影响正手杀球动作速度和质量的关键因素,为羽毛球运动的参与者提高技术水平和避免伤病提供可借鉴的理论依据。

  1 研究对象与方法

  1 . 1 研究对象

  研究对象为3名北师大羽毛球专业男子运动员,3名运动员熟练掌握正手杀近网球和正手杀远网球两种技术动作。

  1 . 2 研究方法

  1. 2. 1 文献资料法

  按照研究的方向,在中国学术期刊网上收集有关羽毛球技术动作、羽毛球教学和开展状况方面的文章,并进行相关资料的收集、整理、分析、提炼,在整理的过程中发现文献隐含的规律性和本质性的观点与认识,充实论文素材。

  1.2 .2 三维标定及现场拍摄

  对场地用PEAK三维框架分别进行标定。在解析时根据运动员的运动范围进行标定,保证标定空间能够满足动作解析的需要。对标定精度进行测量,保证精度误差不超过3%满足本研究的需要。使用两台日本JVC GR-DVL9800sH摄像机从场地两定点同步拍摄运动员动作技术的录像,拍摄频率为100 Hz(图1)[5].

  1 .2 .3 影像解析

  对所拍摄到的原始材料,利用软件进行数字化处理,应用美国Ariel运动生物力学高速解析系统,及应用系统人体模型22个关节点和PEAK框架25个环节控制点进行解析。然后对数据进行DLT法处理,将二维数据转换为三维数据,用数值滤波法进行平滑,解析的过程中截断频率为6.运动空间3个轴方向为:运动方向为X,与X轴在水平面上垂直为Y轴,垂直于水平面的轴为Z轴。在解析的剪切图像过程中,运用两台摄像机都能拍到的右脚离地时间设为时间同步点。(见图1、图2)1. 2. 4 表面肌电测定。

  实验仪器主要是表面肌电测试仪、数码摄像机和一次性表面电极,所测试肌群为:尺侧腕屈肌(FCU)、桡侧腕伸肌(ECR)、肱二头肌(BB)、肱三头肌(TB)、三角肌前束(AD)、三角肌后束(FD)、胸大肌(PM)、冈下肌 (INF)。

  肌电是神经、肌肉兴奋发放电的结果,是肌肉运动单位在收缩时所产生的生物电活动的集合。表面肌电(Surface Electromyogram,SEMG)信号是从皮肤表面通过点击引导、记录下来的神经肌肉系统活动时的一维时间序列信号,其时频特征与肌肉的活动状态和功能状态之间存在着不同程度的关联性,能在一定程度上反映神经肌肉的活动。由于这种采集技术简便易行,无创伤,对技术动作的干扰小,易于被试者接受,因而在竞技体育科学研究方面具有重要的实用价值。

  在进行表面肌电测试时,首先用酒精棉球清洗受试者局部皮肤,使用剃须刀将皮肤表面刮净,再用细砂纸将皮肤表面打磨,用酒精棉球清洗和去除皮肤表面的油脂。待运动员准备活动完毕之后再用酒精棉球清洗所测肌肉肌腹处。表面肌电型号的采集频率为1000 Hz,电极设置完毕后进行零点检查,并晃动导线和敲击电极进行噪音检查。被测试运动员至少进行过3年羽毛球运动,接受过正规羽毛球训练,在测试之前24h内没有进行剧烈运动,无肌肉疲劳现象。

  肌肉的兴奋程度高可以说明两个问题:一是肌肉已经疲劳,因为在完成相同负荷的工作状态下,肌肉疲劳时肌电的振幅增值增加:当肌肉疲劳时,为了保持规定的肌力,肌肉不得不动用更多的肌纤维参加运动,这样导致肌肉放电能力增大。但是在测试时运动员只进行了3次测试,24h内没有进行过剧烈的运动,肌肉不可能疲劳。二是说明这几块肌肉是发力过程中的主要用力肌群,发力过程主要依靠这几块肌肉的收缩来完成[ 6].在进行实验的过程中,我们已经确定被试者在进行试验之前24h内没有进行过剧烈运动,因而可以排除第一方面的原因,在实验中肌肉的兴奋程度可以反映用力肌群的发力多少和贡献率。研究某个动作参加工作的肌肉活动情况,从生理学的角度来说是肌肉之间的协调关系,从运动训练的角度来说是运动技术的问题。肌电图可以很好评定某个动作的肌肉激活的先后顺序和肌肉发力的顺序以及它们之间的协调性关系和停止活动的先后顺序,这对于运动技术是非常重要的。

  1. 2. 5 数理统计法

  运用SPSS 18.0统计软件对数据进行处理,配对样本T检验进行两种发球方式的差异,差异显着性标准P<0.05.

  1. 2. 6 相关指标定义

  正手:用持拍手掌心一侧的拍面击球[7].

  羽毛球杀球:是把对方击来的球在尽量高的击球点上斜压下去。这种球力量大、弧线直、落地快,给对方的威胁很大。它是进攻的主要技术[8].

  拉吊突击:羽毛球比赛中运动员采用打后场高球和吊前场球来寻找机会,然后突然进攻的一种战术打法[9].

  杀上网:羽毛球比赛中运用大力杀球从而赢得网前控制权,是羽毛球运动员经常采用的一种进攻性的战术打法[10].

  鞭打动作:鞭打动作是体育运动中常见的技术动作,为了掌握完成某一动作,常需要两臂(手)或两腿(足)具有尽可能大的运动速度,以达到增加动作的速度和力量,提高动作技术的质量,这些动作类似抽鞭子时的鞭打动作[11].

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