鞍马交叉倒立动作技术研究

选题依据:体操是中国的传统优势项目,鞍马也一直是中国体操队的强项.在荷兰鹿特丹举行的第 42 届世界体操锦标赛上,中国队虽因整体失误少于日本队夺得团体金牌,但遗憾的是无一人进入鞍马单项决赛,整体上丧失了鞍马项目的优势,使得鞍马项目再次被欧美国家统治.现已进入伦敦奥运会备战阶段,中国男团若要再次卫冕,必须加大该项目的研究和科研攻关力度,找出与欧美强国的差距,探明该项目规律,提高教练员教学水平,从整体上提升我国鞍马项目的实力.本人搜集了近年来鞍马项目的比赛视频及数据进行研究,发现我国和欧美强国的差距在起评分上.为此,如何根据我国队员自身特点巧妙提高鞍马起评分,是一个重要课题.本文从运动生物力学的角度,对体操鞍马项目中较高难度的交叉倒立动作进行数据捕捉和分析,希望攻克该动作在教学中存在的障碍.本研究采用PTI动作捕捉、计算机仿真模拟和三维影像解析法对鞍马交叉倒立动作进行运动生物力学研究,探究动作运动规律,并力争在交叉倒立基础上创新动作、总结新动作技术要领指导训练,同时为运动队防伤防病、科学训练提供理论依据.
设计思路及方法:
1、选取2010年全国体操锦标赛鞍马亚军、江苏队体操运动员陈晨为研究对象,运用目前世界先进的红外线自主发光PTI动作捕捉技术设备对陈晨的交叉倒立动作进行捕捉,验证PTI捕捉技术在竞技体育科研中使用的可行性.同时用两台SONY高速摄像机相向放置在垂直于鞍马矢状面位置进行拍摄,防止PTI捕捉试验出现意外问题.将陈晨顺利完成交叉倒立动作(以下简称"顺交叉")和稍差完成该动作(以下简称"差交叉")两种情况进行三维动作捕捉,并影像解析.通过对比,探究鞍马交叉倒立动作的运动学规律,发现该动作不能推广问题的症结并尽力予以解决.
2、对捕捉数据分析后,运用多刚体动力学软件Lifemod模拟仿真技术对陈晨进行个性化建模,尽力模拟出创新动作,在不伤害运动员的前提下,尝试探究新动作的运动学规律.通过分析所采集数据验证新动作的可行性和该动作的运动规律,帮助陈晨完成本文设想的创新技术动作-交叉倒立加转180°,并捕捉拍摄陈晨的创新动作,通过影像解析解决陈晨在完成该动作时存在的下摆不稳定障碍,达到优化动作的目的.
结果与分析:
1、由于 PTI 捕捉器材自身不足,且主动发光标记点发光不稳定,本实验又是首次采用PTI进行动作捕捉,结果PTI三位动作捕捉设备导出的数据不完全,出现漏点现象.所幸,我们及时采用备用方案,运用 Ariel 影像解析技术对交叉倒立动作进行捕捉分析,成功探究了该动作的运动学规律,并总结出完成该动作应注意的技术要点,指导科学训练.
2、在训练上,成功指导运动员陈晨完成了交叉倒立加转180°这一创新动作.
3、通过对比,分析了创新动作完成后的连接不稳问题,找出原因,并攻克了这一难关,成功指导陈晨完成交叉倒立加转360°接鞍马全旋动作.
结论和建议:
1、虽然PTI数据捕捉漏点,但该实验为后人采用该套设备做相关实验提供经验借签:1) 自主发光标记点在运动中由于剧烈晃动,常导致电池松动等原因不能自主发光.在研究运动幅度较大动作的动作采集捕捉中,一定要慎重选择该套设备.2) 虽然厂家一再声明该套仪器具备良好的三维捕捉性能、有效捕捉范围可达7米,但经过本实验验证,该设备三维捕捉能力较差,两个捕捉探头不足以在进行大幅度剧烈运动动作捕捉中完成任务.参照VICON设备实例,建议一定要预备4-6个捕捉设备,才能防止漏点发生.3) PTI三维动作捕捉系统受太阳光光线影响严重,有条件的话动作捕捉实验尽量安排在封闭的空间进行.
2、鞍马交叉倒立动作技术要点是:开始时侧摆要高,撑开肩角增大下摆重力矩.下摆左手入撑要快,尽早进入双支撑阶段.双手握环后,运动员可以通过"沉肩"下摆动作,缓冲左手握环的冲击力,同时两手主动发力,使得重心由下摆平滑过渡到上摆.以肩关节带动肘、腕关节发力的推离技术,是人体重心获得必要的上摆速度的重要保证.上摆阶段,运动员应该转体、含胸、收腹、分腿,向支撑手臂方向移动重心,减小阻力矩,随即立肩、翻臀、两腿经侧上摆并拢成倒立,并且不停顿地转体、分腿、下摆接下一个摆动动作.
3、陈晨在正交叉倒立动作中出现左手"撞击"式入撑技术,容易造成左手腕的损伤.更多依靠手腕过渡发力的右手推离技术,容易造成右手拇指根部的损伤.另外,在该动作的完成过程中,单臂支撑占相当部分,有针对性的增强"肩、肘、腕"周围肌肉和韧带的力量和稳定性对预防损伤意义重大.
4、创新动作-交叉倒立加转180°下摆阶段的动作技术要点是:从倒立下摆开始阶段,顶肩、含胸、收腹、逐渐分腿使重心朝双手支撑点方向前移,减小促使身体下摆的重力距,降低身体下摆速度;随后抬头、支撑手臂前倾,靠手掌根部发力支撑,继续加大分腿角度,并由双臂支撑逐渐转变为主要由右臂发力支撑;最后在右臂可支撑范围内,左臂脱离左环,移向右环成双手握环成骑马支撑.