沈?qū)W軍 周田芬 高遠(yuǎn)霧

摘要：直拳是散打中近距離有效得分手段之一。因此對(duì)后直拳技術(shù)動(dòng)作進(jìn)行生物力學(xué)分析就顯得尤為重要。文章運(yùn)用文獻(xiàn)資料法、實(shí)驗(yàn)法對(duì)散打運(yùn)動(dòng)516個(gè)部位進(jìn)行10次重復(fù)后手直拳的三維加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，分析散打運(yùn)動(dòng)賈后直拳動(dòng)作傳遞順序，旨在為散打教練員作參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：三維加速度計(jì) 散打 后直拳 動(dòng)作順序

中圖分類號(hào)：G85 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096—1839（2018）8—0033—03

1 前言

肌肉激活順序是指大腦指導(dǎo)身體完成動(dòng)作使肌肉興奮的先后順序，發(fā)力傳遞順序是指肌肉興奮以后產(chǎn)生力使身體環(huán)節(jié)活動(dòng)的順序，發(fā)力傳遞速度即環(huán)節(jié)運(yùn)動(dòng)的距離與所用時(shí)間的比值，加速度的延時(shí)是指不同環(huán)節(jié)活動(dòng)有先后順序，后運(yùn)動(dòng)的環(huán)節(jié)相對(duì)于先運(yùn)動(dòng)的環(huán)節(jié)的加速度在時(shí)間上的間隔值。

本實(shí)驗(yàn)的目的是用三維加速度值量化各部位的發(fā)力順序，肌肉激活順序是發(fā)力順序的一種客觀記錄，本研究同樣是估計(jì)發(fā)力順序。本實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新在于用三維加速度計(jì)測(cè)量散打運(yùn)動(dòng)員身體各部位的三維加速度的數(shù)值，由各部位三維加速度的數(shù)值分析各部位加速度在時(shí)間上的延時(shí)，加速度是直接和力相關(guān)聯(lián)的物理量，在難以直接測(cè)量力的大小和傳遞的情況下，應(yīng)用身體各部位加速度的延時(shí)來量化估計(jì)發(fā)力順序，使教練員散打后直拳的發(fā)力順序從定性上升到定量。

2 研究對(duì)象與方法

2.1 研究對(duì)象

本實(shí)驗(yàn)選取上海體育學(xué)院的2名男子散打優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員，對(duì)其進(jìn)行10次重復(fù)后手直拳的身體16個(gè)部位的三維加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。

2.2 實(shí)驗(yàn)儀器

本次實(shí)驗(yàn)采用16個(gè)Delsys公司的無線三軸加速度計(jì)，單個(gè)質(zhì)量15g，尺寸為27mm×37mm×15mm。加速度計(jì)的量程選取6g，采樣頻率選擇2%Hz。原始數(shù)據(jù)輸出選用Excel格式的文件，數(shù)據(jù)中只保留16個(gè)加速度計(jì)的記錄數(shù)據(jù)，每個(gè)三維加速度計(jì)的xyz三個(gè)軸上的數(shù)據(jù)分為3列，共計(jì)48列的數(shù)據(jù)，采集時(shí)長為4秒。

佩戴位置由上往下分別佩戴在肩部左右各一個(gè)，肘部左右各一個(gè)，手腕戴手表處左右各一個(gè)，左右拳峰各一個(gè)，左右髖部各一個(gè)，膝關(guān)節(jié)部位左右各一個(gè)，外錁關(guān)節(jié)處左右各一個(gè)，左右足背各一個(gè)，共計(jì)16個(gè)部位。人體自然站立兩手自然下垂時(shí)三維加速度計(jì)的具體佩帶位置和方向如表1。三維加速度計(jì)的參數(shù)及方向如圖1，受試者準(zhǔn)備動(dòng)作及加速度佩戴位置如圖2。

2.3 研究方法

2.3.1 文獻(xiàn)資料法

查閱相關(guān)文獻(xiàn)，了解已有的研究基礎(chǔ)和相關(guān)的專業(yè)知識(shí)。

2.3.2前期工作

在前期的工作中我們已經(jīng)熟悉了量化發(fā)力順序的方法。下面舉例說明如何用互相關(guān)來計(jì)算加速度傳遞順序及其延時(shí)情況。前期工作中我們?cè)谝幻茉囌呱砩系男夭亢腕y部位置貼上加速度計(jì)測(cè)量其在跑步過程中的加速度值的變化。計(jì)算出在跑步過程中胸部和髖部運(yùn)動(dòng)先后順序和胸部相對(duì)于髖部的延時(shí)值。下圖3中第一個(gè)坐標(biāo)軸是實(shí)驗(yàn)中的跑的胸和腰的2000個(gè)數(shù)據(jù)的總加速度曲線，第二個(gè)坐標(biāo)軸是互相關(guān)曲線，第三個(gè)坐標(biāo)軸是互相關(guān)系數(shù)最大時(shí)對(duì)應(yīng)的2組1000個(gè)數(shù)據(jù)繪制的曲線?；ハ嚓P(guān)系數(shù)的絕對(duì)值最大時(shí)的位置是第二個(gè)坐標(biāo)軸中黑色箭頭所指部位。紅色代表腰部的加速度數(shù)據(jù)，藍(lán)色代表髖部的加速度數(shù)據(jù)。這個(gè)點(diǎn)的位置是54，代表胸部（紅色）曲線向左移動(dòng)了54個(gè)點(diǎn)后兩曲線最相似，設(shè)備的采樣頻率為1000Hz，故胸部相對(duì)于髖部延時(shí)54毫秒，即可計(jì)算出加速度傳遞順序及其延時(shí)情況。我們將運(yùn)用此分析方法研究散打運(yùn)動(dòng)員后直拳動(dòng)作傳遞順序的研究。

2.3.3 預(yù)實(shí)驗(yàn)

在已有研究基礎(chǔ)上進(jìn)一步進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)的預(yù)實(shí)驗(yàn)，先選擇1名散打優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員測(cè)量其后直拳身體各部位的加速度值，用matlab7.10.0編寫程序?qū)ι⒋騼?yōu)秀運(yùn)動(dòng)員后直拳身體各部位的加速度值進(jìn)行相關(guān)性的計(jì)算，得出其身體各部位的延時(shí)情況，并且根據(jù)不同部位的加速度值判斷出其身體各部位的運(yùn)動(dòng)順序，分析散打后直拳動(dòng)作的傳遞順序，并總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問題為后續(xù)正式實(shí)驗(yàn)做準(zhǔn)備。

2.3.4 正式試驗(yàn)

在預(yù)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上改進(jìn)問題，選取上海體育學(xué)院2名男子散打優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員，對(duì)其進(jìn)行10次重復(fù)后手直拳的身體16個(gè)部位的三維加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。

本實(shí)驗(yàn)通過16個(gè)三維加速度計(jì)同時(shí)放置在散打運(yùn)動(dòng)員身體上的16個(gè)部位測(cè)量后直拳動(dòng)作中人體各部位的加速度值的變化，并用相關(guān)性計(jì)算的方法計(jì)算出散打后直拳動(dòng)作中人體各部位的加速度出現(xiàn)的延時(shí)情況，根據(jù)不同部位加速度的延時(shí)情況推論運(yùn)動(dòng)員的發(fā)力順序，比較不同運(yùn)動(dòng)員發(fā)力順序的傳遞情況。

本研究對(duì)散打運(yùn)動(dòng)員或教練對(duì)已知的發(fā)力順序從定性的層次上升到定量的層次。加速度在不同部位的傳遞順序有可能成為評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)員發(fā)力傳遞速度的一個(gè)客觀指標(biāo)。

3 結(jié)果與分析

本研究通過對(duì)散打運(yùn)動(dòng)員16個(gè)部位在進(jìn)行10次重復(fù)后手直拳的三維加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，數(shù)據(jù)的具體分析處理結(jié)果如下：

3.1 數(shù)據(jù)的采集

受試者按照前文中所述的方式佩戴好16個(gè)三維加速度計(jì)，前面放一個(gè)帶有可閃光的目標(biāo)位，并用同步器和三維加速度的數(shù)據(jù)采集盒進(jìn)行同步，當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)人員按下同步器，三維加速度計(jì)開始采集數(shù)據(jù)，同時(shí)目標(biāo)位的紅燈閃亮，收拾提前以散打的準(zhǔn)備姿勢(shì)準(zhǔn)備好，當(dāng)其看到前方的目標(biāo)位閃亮?xí)r，盡最快速度以后手直拳出拳。動(dòng)作完畢停止采集數(shù)據(jù)，時(shí)間不超過4秒。

三維加速度設(shè)備采集到受試者的一次數(shù)據(jù)，休息半分鐘后，進(jìn)行第二次測(cè)試，以此完成10次測(cè)試。

3.2 數(shù)據(jù)的處理

對(duì)采集到的數(shù)據(jù)我們用Matlab編程軟件編寫程序?qū)ζ溥M(jìn)行處理，具體的處理過程如下。

3.2.1 求合加速度

將同一加速度計(jì)的三個(gè)方向的加速度值取幾何平均值。如式（1）得出合加速度值。

3.2.2 找到開始活動(dòng)的時(shí)刻點(diǎn)

取合加速度的前端未活動(dòng)部分的數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差的三倍作為判斷該部位是否活動(dòng)的截止點(diǎn)。如圖4藍(lán)線為該部位的合加速度值，紅線為前端未活動(dòng)的80個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)差的三倍，圖中黑色“+”代表該部位開始活動(dòng)，圖中該部位開始活動(dòng)的時(shí)刻點(diǎn)為124.2585。

3.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

用同樣的方法得到16個(gè)部位10次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的各個(gè)部位的開始活動(dòng)的時(shí)刻點(diǎn)，然后計(jì)算16個(gè)部位的10次實(shí)驗(yàn)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差得到圖5。

如圖5所示其中我們能夠觀察到，環(huán)節(jié)的活動(dòng)順序?yàn)樽笞惚?5，右足踝14，左膝關(guān)節(jié)11，右髖部10，右膝關(guān)節(jié)12，左外踝13，左肩部1，右足背16，左拳峰7，左髖部9，左肘部3，右肘部4，左手腕5，右手腕6，右拳峰8，右肩部2，右手腕6。按左右側(cè)分開比較則左側(cè)順序?yàn)樽笞惚?5，左膝關(guān)節(jié)11，左外踝13，左肩部1，左拳峰7，左髖部9，左肘部3，左手腕5。右側(cè)順序?yàn)橛易沲?4，右髖部10，右膝關(guān)節(jié)12，右足背16，右肘部4，右手腕6，右拳峰8，右肩部2，右手腕6。

由上數(shù)據(jù)處理分析可知，無論是光看左側(cè)還是光看右側(cè)，身體環(huán)節(jié)的活動(dòng)順序明顯的是從下肢往上肢傳遞，說明散打運(yùn)動(dòng)員下肢先活動(dòng)然后帶動(dòng)上肢的運(yùn)動(dòng)，也印證了散打中“力從地起”的原則，與實(shí)際練習(xí)中的原則較為相似。并且左右側(cè)進(jìn)行比較的話發(fā)現(xiàn)右側(cè)上肢最后開始活動(dòng)，說明散打右手直拳的出拳手為了集聚全身的力量前期由其他部分調(diào)節(jié)活動(dòng)，集全身力量與右手拳面，直擊對(duì)手，給對(duì)手以打擊。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭平安.對(duì)優(yōu)秀散打運(yùn)動(dòng)員后手直拳的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析[J].搏擊·武術(shù)科學(xué)，2006⑶：48-50.

[2]吳瑛，劉海瑞等.我國優(yōu)秀男子拳擊運(yùn)動(dòng)員后手直拳擊打環(huán)節(jié)相關(guān)肌群的EMG特征及其運(yùn)動(dòng)學(xué)分析[J].中國體育科技，2012（2）：57-62.

[3]于軍.右直拳動(dòng)作的生物力學(xué)分析與評(píng)價(jià)[J].茂名學(xué)院學(xué)報(bào)，2009⑷：71-73.

[4]陳浩.散打比賽中重?fù)纛^部的研究[D].上海：上海體育學(xué)院，2011.

[5]洪優(yōu).對(duì)我國優(yōu)秀拳擊選手鄒市明倫敦奧運(yùn)再奪冠的技、戰(zhàn)術(shù)分析[M].上海：上海體育學(xué)院，2011.