太極柔力球拍頭向下繞翻技術(shù)的運動學分析

童勝玢 劉亞楠 王曉娜

（北京體育大學武術(shù)學院，北京 100084）

1 引言

太極柔力球運動是將東方太極拳“借力化力”拳理精華與西方球類運動形式相互融合，形成的一項具有獨特中國文化內(nèi)涵的體育項目。21世紀以來，太極柔力球項目發(fā)展迅速，并逐步從全民健身項目向競技體育項目發(fā)展。但鑒于項目起步時間晚，要推動項目向科學的競技體育項目前進，必須借鑒其他學科的先進經(jīng)驗，建立太極柔力球運動的科學理論依據(jù)，促進項目理論、技術(shù)、訓(xùn)練和競賽等各方面的規(guī)范發(fā)展。研究首次在太極柔力球項目中使用運動學方法，對項目的核心難度技術(shù)進行分析，建立規(guī)范的動作技術(shù)模型，從而為運動員、教練員提供有效的、合理的訓(xùn)練參考依據(jù)。

2 研究對象與方法

2.1 研究對象

研究應(yīng)用美國的Motion-anlysis紅外光點高速運動捕捉測試系統(tǒng)（8個鏡頭）采集運動過程中下肢環(huán)節(jié)的運動學參數(shù)，根據(jù)本研究速度的要求，采集頻率設(shè)置為200Hz。

實驗測試根據(jù)Helen-Heys模型在受試者體表相應(yīng)位置貼29個反光標志點，位置如表2顯示。

表1 受試人員基本信息表

男子太極柔力球運動員6名，均獲得過國家級比賽第一名，6人均采用右手持拍，基本情況見表1。

2.2 研究方法

表2 反光標志點位置

另在右肘和腕內(nèi)貼兩個點，在拍上貼三個點。

動作說明：每名受試者在進行相同時間的熱身后，共完成5次成功地拍頭向下繞翻三周動作，根據(jù)研究的需要，并參考教練員和專家意見，選取其中最優(yōu)一次的第二周動作，對右臂（持拍手）肩、肘、腕及球拍4個環(huán)節(jié)進行運動學分析。參照2012年版的《柔力球競賽規(guī)則與裁判法》對運動員完成技術(shù)是否成功進行判斷，出現(xiàn)掉球、停頓、反折等違反規(guī)則的情況均認為動作不成功。

應(yīng)用Motion Analysis系統(tǒng)的人體運動捕捉系統(tǒng)和原始數(shù)據(jù)計算軟件Cortex和excel進行各運動環(huán)節(jié)運動學的計算。

根據(jù)人體模型的建立計算出運動過程中每個環(huán)節(jié)中心原始三維坐標，再微分求出肩肘腕三個環(huán)節(jié)的三維角度和角速度。

3 拍頭向下繞翻動作階段劃分

拍頭向下繞翻是指運動員保持拍頭向下正握拍姿勢，通過手臂屈伸和手指捏轉(zhuǎn)使球拍在身前繞環(huán)一周的過程中完成球拍翻轉(zhuǎn)。拍頭向下繞翻是太極柔力球項目競賽中最普遍的難度動作，研究選取單周拍頭向下繞翻技術(shù)進行分析，并按照球拍的運動軌跡將動作分為離心階段和向心階段。離心階段是運動員利用手臂的伸運動，帶動球拍在身體前方由最近端按順時針方向運動到最遠端的動作過程；向心階段是球拍由最遠端按順時針方向回到最近段，并完成手指捏轉(zhuǎn)翻拍一周的過程。研究將整個技術(shù)動作完成時間規(guī)定為1，在技術(shù)結(jié)果與分析中出現(xiàn)的時間單位皆為百分比。

3.1 球拍各階段運動特征

太極柔力球吸取了太極拳的精髓，利用慣性離心力讓球進行弧形引化的反常規(guī)運動，使球在“圓”的軌跡中不斷運動；規(guī)則要求：除拋接球外，要求全套動作在變化的弧形曲線上連續(xù)不斷地運行，不得有停頓、持球和直線運動。在拍頭向下繞翻技術(shù)中，球受到來自球拍的斜向上的向心力、自身的重力和離心力的作用，要保持球在規(guī)范的軌跡上運動，不停頓，不掉落，根據(jù)牛頓基本力學原理，對球的運動速度的控制至關(guān)重要。

從測試的結(jié)果來看，6位運動員完成單周繞翻動作的時間為0.8±0.06S。在運動過程中，動作速度呈現(xiàn)出先快后慢的趨勢，離心階段和向心階段的動作時間比為2:3，在動作的第一階段，也就是離心階段過程中，球拍的運動速度明顯快于向心階段，球拍角速度最快可達到600°/秒。這樣的時間分配符合拍頭向下繞翻技術(shù)的動作特點，在離心階段，運動員通過手臂的伸展完成球拍的離心運動，保持球在規(guī)范的弧形軌跡上運動，手指與球拍之間沒有動作，可以通過球拍給球提供較大的向心力，并為下一階段的繞翻動作做準備；而在向心階段，運動員通過手臂的屈曲，完成繞環(huán)的向心運動階段，同時，手指通過捏轉(zhuǎn)球拍，完成球拍繞球的360°翻轉(zhuǎn)，球拍同時完成繞環(huán)和繞翻的“公轉(zhuǎn)”和“自轉(zhuǎn)”的運動，占用的動作時間較長，手指的主要運動在于快速完成球拍的捏轉(zhuǎn)，能夠為球拍提供的向心力較離心階段小，球拍運動的速度較慢。運動員科學的分配了整個動作的完成時間，尤其是為向心階段具有難度球拍翻轉(zhuǎn)動作提供了充足的時間，動作技術(shù)完成規(guī)范而合理。

圖2 球拍向下繞翻技術(shù)球拍角速度變化曲線

進一步分析幾位運動員的角度變化曲線，可以看出，雖然運動員角度峰值有所不同，但角度變化范圍基本相同，為25.71°±3.18°，在離心階段結(jié)束時達到最大值，于此同時，球拍角速度在這一階段呈現(xiàn)出先快后慢的變化過程。在離心階段，運動員需要在球拍繞環(huán)動作的同時完成繞翻的動作，通過圖3可以看出，運動員在向心階段動作開始后，球拍角速度立即增加，快速完成球拍的翻轉(zhuǎn)運動，翻轉(zhuǎn)動作幅度小，動作速度快，完成動作時間僅占整體個動作時間的1/10，這對運動員的手指配合和熟練度也提出了較高的要求。在離心階段結(jié)束前，角速度出現(xiàn)了一個突然的變化峰值，這是運動員在完成了球拍向下繞翻動作后，手指重新調(diào)整姿勢，恢復(fù)到初始的翻拍前的姿勢，即所謂的“預(yù)捏拍”，為下一周的動作提前準備，從而提高下一周動作的完成質(zhì)量和規(guī)范。

3.2 身體各環(huán)節(jié)的運動特征

在柔力球拍頭向下繞翻動作中，參與動作的主要是持拍手的肩、肘、腕、指等上肢關(guān)節(jié)。通過測試我們可以看出，規(guī)范的動作模型由上肢關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)配合，通過手臂的屈伸完成球拍的繞環(huán)動作，由手指的擰轉(zhuǎn)完成球拍的繞翻動作。在動作過程中，盡管上臂有完成部分的屈伸運動，但活動幅度相對較小，肩關(guān)節(jié)的角度和角速度變化比較平穩(wěn)，變化幅度不大。在這一技術(shù)動作中，肩關(guān)節(jié)主要起輔助固定作用，同時這也符合太極拳“上身中正”的要求。進一步分析幾名運動員肩關(guān)節(jié)的變化曲線和動作模型，姜*、賈*的肩關(guān)節(jié)在向心階段有一個明顯的變化波動，結(jié)合錄像分析，發(fā)現(xiàn)這兩名運動員在向心階段，手臂屈伸方式有別于其他運動員，在動作中出現(xiàn)了明顯的手肘上抬，這是由于在球拍翻轉(zhuǎn)動作完成后，對球拍運動速度控制能力不夠，從而出現(xiàn)的代償動作。此動作不僅會影響整體動作模型的穩(wěn)定性，同時相比其他運動員的動作技術(shù)，在藝術(shù)表現(xiàn)上不夠美觀。

圖3 球拍向下繞翻技術(shù)肘關(guān)節(jié)角速度變化曲線

肘關(guān)節(jié)是完成拍頭向下繞翻動作的主要上肢環(huán)節(jié)。在動作過程中，肘關(guān)節(jié)角度變化明顯，呈現(xiàn)出先大后小的趨勢。而肘關(guān)節(jié)角速度變化比較平穩(wěn)，維持在269°±53.81°。在球拍翻轉(zhuǎn)動作完成后，肘關(guān)節(jié)角速度出現(xiàn)一個明顯的變化波峰，說明在翻轉(zhuǎn)運動完成后，通過手肘關(guān)節(jié)的彎曲，使球拍在完成“自轉(zhuǎn)”后回到繞環(huán)運動的軌跡上來，同時通過肘關(guān)節(jié)的加速運動，保證球在運動過程中保持球拍給予的向心力、自身的離心力和重力三者之間的平衡，按規(guī)則要求規(guī)范地完成整個技術(shù)動作。

圖4 球拍向下繞翻技術(shù)腕關(guān)節(jié)角速度變化曲線

從圖4可以看出，腕關(guān)節(jié)角速度變化呈現(xiàn)出平緩的拋物線變化，在離心階段，手腕通過輔助扣拍動作，用來保證圓弧的完整性，并在離心階段結(jié)束時逐漸使角速度降為0°/s。在繞翻動作完成后，腕關(guān)節(jié)角速度達到正峰值，輔助肘關(guān)節(jié)完成繞環(huán)向心階段的動作。就整體變化來看，腕關(guān)節(jié)角度變化明顯低于肘關(guān)節(jié)角度變化，這與腕關(guān)節(jié)本身的活動范圍小有一定的關(guān)系，同時，也說明在拍頭向下繞翻技術(shù)動作過程中，腕關(guān)節(jié)不是主要發(fā)力環(huán)節(jié)，而是其輔助固定作用，這也有利于手指肌群更加靈活的完成捏轉(zhuǎn)翻拍的動作。

4 結(jié)論

在柔力球拍頭向下繞翻動作的完成時間為0.8±0.06S，離心階段運動與向心運動所占時間比為2:3，繞翻動作時間為整體動作時間的10%。在規(guī)范的技術(shù)動作模型中，主要由肘關(guān)節(jié)屈伸完成球拍的繞環(huán)運動，球拍速度先快后慢，為向心階段繞翻動作的順利完成預(yù)留充足的時間。在離心階段結(jié)束后，通過手指的快速捏轉(zhuǎn)，完成球拍繞翻一周的動作。在向心階段的最后，手指回復(fù)捏轉(zhuǎn)拍前的姿勢，通過“預(yù)捏拍”動作為下一周的拍頭向下繞翻動作做準備。

由于柔力球拍頭向下繞翻動作時間短，尤其是在運動過程中，還要完成快速的翻轉(zhuǎn)球拍動作，因此，在訓(xùn)練中要加強運動員的球拍控制力的練習，提高動作穩(wěn)定性。翻轉(zhuǎn)球拍動作時間短，對運動員捏轉(zhuǎn)動作熟練度要求較高，并注意在訓(xùn)練中強調(diào)“預(yù)捏拍”動作的重要性。加強上肢關(guān)節(jié)的協(xié)調(diào)配合，保持整體動作的最佳化、合理化，按照動作模型規(guī)范運動員技術(shù)動作，使球在弧形軌跡上連續(xù)運動，不停頓、不掉落。

[1]段全偉主編．太極柔力球教程[M]．北京：北京體育大學出版社，2010.

[2]胡聲宇等主編．運動解剖學[M]．北京：北京體育大學出版社，2000.

[3]黃漢升主編．體育科學研究方法[M]．北京：高等教育出版社，2006.

[4]全國體育學院教材委員會．運動生物力學[M]．北京：人民體育出版社，2005.

[5]李 輝．對跳繩三搖技術(shù)的生物力學分析研究[D]．北京體育大學碩士學位論文，2011.