李璇

摘 要 劃船器是用于賽艇運動陸上訓(xùn)練的體育器材。之前一直被運用在競技賽艇運動的訓(xùn)練中，隨著國民體育意識的不斷提高、劃船器的全面升級以及人們的物質(zhì)水平的提高，劃船器逐漸的進入家庭。市面上最常見的風(fēng)阻劃船器多用于賽艇訓(xùn)練，水阻、磁阻劃船器多用于家庭與健身房中。兩種不同阻力源的劃船器的鍛煉效果是否有差異呢？因此本文利用運動捕捉系統(tǒng)和表面肌電系統(tǒng)，通過實驗法對測試者在水阻和風(fēng)阻兩種不同劃船器上肌肉用力特征及關(guān)節(jié)運動學(xué)變化等方面進行研究?？傮w而言，在劃船器上鍛煉時，從肌肉被激活的順序看符合劃槳運動的用力原理，從肌肉的貢獻率可以看出劃船器能達到很好的鍛煉效果。

關(guān)鍵詞 劃船器 表面肌電 運動捕捉 肌肉用力特征 關(guān)節(jié)運動學(xué)變化

中圖分類號：G806 文獻標識碼：A

本文運用較為先進的運動學(xué)評價設(shè)備（vicon）運動捕捉系統(tǒng)和表面肌電系統(tǒng)，通過實驗采集測試者的相關(guān)數(shù)據(jù)，對水阻以及風(fēng)阻兩種不同條件下人體的肌肉用力特征及運動學(xué)變化等指標進行分析，有利于幫助我們了解人體在使用這兩種不同阻力源劃船器時，人體肌肉、關(guān)節(jié)的各種變化。它對普通人群選擇健身器材、力量訓(xùn)練的效果分析以及全民健身的推廣具有指導(dǎo)意義。

1測試設(shè)備的介紹

1.1測功儀的介紹

賽艇測功儀最初設(shè)計是為了供專業(yè)的賽艇運動員進行專業(yè)的訓(xùn)練，測功儀可以模擬劃船在水里的運動，能提高人體有氧耐力，增強肌肉力量。而且劃船器結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)性強，適合廣大民眾使用。

1.2 vicon的介紹（運動捕捉系統(tǒng)）

運動捕捉技術(shù)，是一種利用高科技的三維運動捕捉系統(tǒng)對運動員的技戰(zhàn)術(shù)實時指導(dǎo)和對運動物體的實時采集和數(shù)字分析技術(shù)。

1.3表面肌電系統(tǒng)的介紹

肌電是指運用電子學(xué)儀器記載肌肉靜止或緊縮時的電活動及應(yīng)用電刺激檢查神經(jīng)、肌肉興奮及傳導(dǎo)功能的方法。通過原始肌電圖可以判斷肌肉的活動順序和肌肉失活、激活的時間，評價肌肉之間的調(diào)和性。

1.4劃槳動作的介紹

劃槳動作一共可以分為兩部分，一部分是拉槳，另一部分是回槳。提槳時，兩只手臂伸直，頭部處于正中心，兩肩放平，挺直腰腹。上身處于一點鐘位置，肩膀在臀部位置之前。小腿垂直，不前傾。腳掌完全接觸踏板；拉槳開始時，慢慢伸長手臂。當(dāng)手和槳柄過膝蓋后，膝蓋立即彎曲，在滑軌上，臀部帶動座位慢慢向前滑，上身前傾至一點鐘方向；拉槳結(jié)束時，雙手伸直，上身保持一點鐘位置，雙腿慢慢開始發(fā)力蹬踏板。雙腿伸直的過程中，上身后傾至十一點鐘方向，直線向后拉槳至下肋處；回槳時，雙腳伸直，雙手抓住手柄，將其放在下肋處。當(dāng)上身處于十一點鐘位置的時候，身體則依靠核心肌肉的撐持略向后仰。頭部位于中間位置。肩頸放松，雙手慢慢劃過身體，腕關(guān)節(jié)放平。

2實驗設(shè)計

2.1實驗場地

功效實驗室。

2.2受試人員

一名普通大學(xué)生。

2.3測試儀器與設(shè)備

水阻劃船器一臺、電磁阻劃船器一臺、vicon運動捕捉系統(tǒng)、表面肌電系統(tǒng)。

2.4實驗所需材料

Mark反光球、mx標定工具、mx連接線、肌電電極、醫(yī)用膠帶、消毒酒精、脫脂棉、雙面膠、筆記本電腦、排插、礦泉水等。

2.5實驗方案

Vicon實驗：

用八臺紅外高速攝像機圍成圓狀，對劃船器的技術(shù)動作進行拍攝。水阻劃船器放置于圓狀中心位置。在受試者身上39個點貼上Mark點，讓測試者在水阻以及風(fēng)阻劃船器上面各做劃槳技術(shù)動作（三個來回為一次），待電腦上收集完成實驗數(shù)據(jù)則視為實驗成功，受試者要求成功測試三次，然后收集實驗數(shù)據(jù)，測試者待實驗完畢后離開。

表面肌電實驗：

在受試者身上選取三角肌、肱二頭肌、背闊肌、豎脊肌、股四頭肌、以及脛骨前肌等六塊肌肉貼附無線電極和傳感器。先用海綿蘸取酒精擦拭六塊肌肉以消毒，待酒精風(fēng)干之后在肌肉上（選擇左側(cè)肌肉）貼附無線電極和傳感器。讓測試者在水阻以及風(fēng)阻劃船器上面各做劃槳技術(shù)動作，待電腦上收集完成實驗數(shù)據(jù)則視為實驗成功，受試者要求成功測試三次，然后收集實驗數(shù)據(jù)。

2.6實驗注意事項

實驗前，檢查設(shè)備主機與鏡頭導(dǎo)線的連接情況，檢査電腦與信號采集器的連接情況，以及電腦顯示端同步信號發(fā)送和接收情況等；讓受試者進行簡單的熱身運動然后再進行實驗，但注意運動量不要過大，防止出汗不利于電極的貼附；詳細登記受試者的年齡、體重、身高、踝關(guān)節(jié)寬度、腿長、膝關(guān)節(jié)寬度等身體生理參數(shù)，并告知測試者測試流程，使其熟悉職責(zé)，配合好實驗。

3結(jié)果與分析

3.1表面肌電實驗結(jié)果與分析

3.1.1肌肉貢獻率

受試者在風(fēng)阻劃船器上做實驗時肌肉的貢獻率由高到低依次為三角肌、肱二頭肌、背闊肌、脛骨前肌、股四頭肌、豎脊肌。每一次實驗貢獻率的百分比都相差不大。受試者在水阻劃船器上做實驗時肌肉的貢獻率由高到低依次為三角肌、肱二頭肌、背闊肌、豎脊肌、股四頭肌、脛骨前肌。背闊肌以及脛骨前肌三次實驗的數(shù)據(jù)差別較大，除此之外其他四塊肌肉的數(shù)值相差不大。肱二頭肌的貢獻率水阻的大于風(fēng)阻的；三角肌的貢獻率水阻的小于風(fēng)阻的；背闊肌的貢獻率水阻的大于風(fēng)阻的；豎脊肌的貢獻率水阻的大于風(fēng)阻的；股四頭肌的貢獻率水阻的大于風(fēng)阻的；脛骨前肌的貢獻率水阻的小于風(fēng)阻的。

3.1.2肌肉的激活順序

受試者在風(fēng)阻劃船器上做實驗時肌肉的激活順序依次為脛骨前肌、肱二頭肌、背闊肌、三角肌、股四頭肌、豎脊肌，而且每一次實驗的肌肉被激活開始的時間是一樣的。受試者在水阻劃船器上做實驗時肌肉的激活順序是脛骨前肌、三角肌、股四頭肌、肱二頭肌、背闊肌、豎脊肌，每一次實驗肌肉被激活開始的時間順序都不太一樣。肱二頭肌等六塊肌肉被激活的順序水阻的都在風(fēng)阻之后。endprint

3.2運動捕捉系統(tǒng)實驗結(jié)果與分析

實驗選取了肘關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)等三個關(guān)節(jié)。肘關(guān)節(jié)的角度是先上升后下降，然后區(qū)于平穩(wěn)。髖關(guān)節(jié)角度是先下降再上升，最后趨于平穩(wěn)。膝關(guān)節(jié)角度則是先下降后上升再趨于平穩(wěn)。與水阻劃船器不同的是，風(fēng)阻劃船器在50%周期各關(guān)節(jié)角度達到突變點，此時受試者處于回槳階段。說明水阻劃船器比風(fēng)阻劃船器更快到達突變點。膝關(guān)節(jié)和肘關(guān)節(jié)的曲線波動較大，髖關(guān)節(jié)的曲線波動較小，說明在劃槳過程中手部以及腿部的運動程度高于髖部。

3.3實驗結(jié)果

肌肉的貢獻率：

風(fēng)阻：三角肌>肱二頭肌>背闊肌>脛骨前肌>股四頭肌>豎脊肌

水阻：三角肌>肱二頭肌>背闊肌>脛骨前肌>股四頭肌>豎脊肌

肌肉激活的順序：

風(fēng)阻：脛骨前肌、肱二頭肌、背闊肌、三角肌、股四頭肌、豎脊肌

水阻：脛骨前肌、三角肌、股四頭肌、肱二頭肌、背闊肌、豎脊肌

各關(guān)節(jié)的角度變化大?。?/p>

水阻：膝關(guān)節(jié)>肘關(guān)節(jié)>髖關(guān)節(jié)

風(fēng)阻：膝關(guān)節(jié)>肘關(guān)節(jié)>髖關(guān)節(jié)

4結(jié)論

通過對水阻、風(fēng)阻劃船器的實驗，我們可以得出結(jié)論。表面肌電實驗證明了肌肉的貢獻效率水阻劃船器與風(fēng)阻劃船器是一致的。而肌肉的激活順序兩者卻有所不同。運動捕捉系統(tǒng)實驗證明了各關(guān)節(jié)的角度變化大小的變化，水阻和風(fēng)阻劃船器是一致的。總體而言，在劃船器上鍛煉時，從肌肉被激活的順序看符合劃槳運動的用力原理，從肌肉的貢獻率可以看出水阻劃船器和風(fēng)阻劃船器都能達到很好的鍛煉效果。

參考文獻

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