基于搏擊項群測試儀評價打擊效果的實驗設(shè)計

馬浩哲，高 明，李玉剛

（1］武漢體育學(xué)院 實驗中心，湖北 武漢 430079；2］武漢體育學(xué)院 健康科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430079）

1 實驗裝備與原理

1.1 實驗裝備

搏擊項群測試儀，是我校自主研發(fā)且在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位的專門用于搏擊項群訓(xùn)練與監(jiān)控的體育裝備［1］（見圖1），其主要功能有：①獲得單擊打擊力量（F）；打擊速度（V）；打擊沖量（S）；打擊爆發(fā)力（P）參數(shù)；②獲得連擊的最大力量（Fm）、連擊的最大速度（Vm）、連擊的最大爆發(fā)力（Pm）參數(shù)；同時還可獲得連擊的力量衰減率（Fμ）、速度衰減率（Vμ）、爆發(fā)力衰減率（Pμ）參數(shù)以及在設(shè)定時間內(nèi)的打擊次數(shù)（N）；③實現(xiàn)測試參數(shù)、曲線可視化與儲存功能。

圖1 搏擊項群測試儀

1.2 實驗原理

本實驗原理可表達(dá)為：在搏擊運動員的拳或腳接觸靶面的瞬間，擊打力F使靶內(nèi)的速度傳感器滑竿組件產(chǎn)生向前的直線運動，使速度傳感器光耦組件工作并輸出脈沖A1和A2；隨后，靶內(nèi)的壓力傳感器受擊打力F的作用，輸出一個與壓力成正比的電信號，測速傳感器采用光耦合組件拾取的脈沖信號經(jīng)整形電路后形成門信號［2］。兩光耦合組件之間的間隔距離為1CM。隨后，速度傳感器滑竿組件在復(fù)位彈簧的作用下恢復(fù)原狀。由A1、A2的上升沿形成的脈沖A和壓力傳感器受到?jīng)_擊產(chǎn)生放大的電信號F分別送單片機進(jìn)行處理，并由單片機內(nèi)置程序?qū)⒘進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，同時測出A脈沖的寬度，求出時間T［3］，最終由計算機顯示運動員的打擊參數(shù)（見圖 2）。

2 實驗方法

2.1 明確測試項目與技術(shù)動作

在一個教學(xué)自然班中往往由幾個不同專項的學(xué)生所組成，為了便于學(xué)生在實驗報告中對所得技術(shù)動作參數(shù)進(jìn)行分析與評價，正式實驗前應(yīng)將參加實驗的學(xué)生，根據(jù)所學(xué)的專項分成幾個測試小組，并確定測試動作。每一個受試者完成同一個測試動作一般不少于5次。

2.2 測試靶及靶位的選擇

本實驗測試靶有三種類型，即吊靶、墻靶和腳靶。吊靶靶位的選擇有垂直和不同傾角的靶位；墻靶靶位的選擇有垂直、水平和不同傾角的靶位；腳靶則可設(shè)定任意方位及靶位。因此，在正式實驗前應(yīng)明確同一組測試對象采用統(tǒng)一的測試靶及靶位。當(dāng)測試靶及靶位確定后，還應(yīng)根據(jù)受試者的身高調(diào)整測試靶的擊打高度，其具體高度以受試者平時訓(xùn)練完成動作的習(xí)慣為準(zhǔn)。

2.3 實驗儀器的連接

本實驗測試系統(tǒng)主要由測試儀主機、測試靶和計算機三大部分組成，只有將其按要求正確連接才能組成一個完整的測試系統(tǒng)。其具體的連接方法是：將測試靶的力量傳感器和速度傳感器的信號線插頭，分別插入測試儀主機背板的力量信號接口和光信號接口專用插座中，再將數(shù)據(jù)線的一端插入測試儀主機背板的RS232通訊接口，另一端與計算機的USB接口聯(lián)通，然后接好測試儀主機的電源線即可（見圖3）。

圖3 測試儀主機背板結(jié)構(gòu)

3 實驗步驟

（1）開啟搏擊項群測試儀及計算機，檢查儀器是否工作正常；（2）功能設(shè)定（單、連擊確定），設(shè)定力量、速度下限值；（3）輸入受試者相關(guān)信息（姓名、性別、年齡、體重、專項等）；（4）發(fā)出開始指令，正式測試；（5）單擊保存鍵盤，儲存測試參數(shù)。

4 實驗結(jié)果

從搏擊生物力學(xué)角度講，評價運動員完成某一進(jìn)攻動作打擊效果好壞的技術(shù)參數(shù)主要是打擊力量（F）、打擊速度（V）和爆發(fā)力（P）；評價運動員耐力素質(zhì)好壞的技術(shù)參數(shù)主要是打擊力量最大值（F）、打擊速度最大值（V）、爆發(fā)力最大值（P）和有效打擊次數(shù)（N）。因教學(xué)時數(shù)有限，一般只進(jìn)行單擊動作實驗。

搏擊項目因規(guī)則的不同，其技術(shù)方法有別，但從搏擊生物力學(xué)角度評價與診斷動作特征的相關(guān)參數(shù)是一致的，所以，學(xué)生可依據(jù)不同的項目從實驗中選擇相應(yīng)的實驗參數(shù)進(jìn)行評價。為了使學(xué)生直觀地觀察數(shù)據(jù)，進(jìn)而開展對比分析，實驗教師可向?qū)W生提供表1、2、3，便于他們完成實驗報告。

5 實驗的組織與管理

5.1 實驗的組織

在實驗教師講解完實驗原理和實驗演示后，由實驗教師根據(jù)學(xué)生的專項按10至15人劃分為一個實驗小組。每一個實驗小組指定一人為實驗組長。其職責(zé)是：①連接實驗儀器，檢測設(shè)備功能；②指定操作儀器、記錄、現(xiàn)場保護(hù)各一人；③將本組同學(xué)按順序編號，組織同學(xué)排隊等待實驗測試。

表1 ××項目××動作單擊速度參數(shù)測試表 m/s

表2 ××項目××動作單擊力量參數(shù)測試表 kg

表3 ××項目××動作單擊爆發(fā)力參數(shù)測試表 m/s·kg

5.2 實驗的管理

5.2.1 實驗課前

參與實驗的學(xué)生應(yīng)仔細(xì)閱讀實驗指導(dǎo)，預(yù)習(xí)相關(guān)理論知識。明確搏擊項群測試儀的實驗?zāi)康?、原理、實驗方法與步驟，提高實驗的目的性和主動性，保證實驗順利進(jìn)行，預(yù)測實驗各個步驟應(yīng)得出的結(jié)果。

5.2.2 實驗課中

在實驗進(jìn)行過程中，學(xué)生在做到遵守課堂紀(jì)律、保持實驗室安靜的同時，還應(yīng)做到以下幾點：

（1）進(jìn)入實驗室后，關(guān)閉手機等通訊工具，以免信號干擾測試儀主機及實驗靶的正常工作。

（2）嚴(yán)格儀器設(shè)備操作規(guī)范，在熟悉詳細(xì)儀器操作規(guī)程前，請勿隨意觸碰設(shè)備按鈕。如遇儀器故障或損壞，應(yīng)報告指導(dǎo)教師進(jìn)行處理，不得自行拆卸、修理。

（3）同組同學(xué)應(yīng)分工合作，密切配合，各項工作輪流擔(dān)任。仔細(xì)、耐心地觀察實驗測試過程中的儀器指標(biāo)及變化情況，并及時、真實、準(zhǔn)確地記錄實驗結(jié)果，結(jié)合文字注釋詳細(xì)描述實驗。

（4）注意試驗過程的安全，嚴(yán)防觸電、火災(zāi)等事故的發(fā)生。

5.2.3 實驗課結(jié)束后

實驗教師應(yīng)整理實驗用具，將測試主機、測試靶等歸位保管，填寫儀器使用登記薄。如儀器出現(xiàn)損壞，應(yīng)立即上報主管領(lǐng)導(dǎo)，并按實驗室規(guī)定予以處理。指導(dǎo)學(xué)生整理、分析實驗結(jié)果，完成實驗報告。

［1］李玉剛.搏擊項群與運動生物力學(xué)［M］.湖北：湖北科技出版社，2002.

［2］汪建.MCS－96 系列單片機原理及應(yīng)用技術(shù)［M］.武漢：華中理工大學(xué)出版社，1998：284.

［3］柏開祥.運動生物力學(xué)［M］.武漢：華中師范大學(xué)出版社，2006：268.

［4］李玉剛.生物力學(xué)在散打中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展對策［J］.武漢體育學(xué)院學(xué)報，2005，39（2）：41.