我國優(yōu)秀競技健美操運動員跳躍類難度動作C479的運動生物力學(xué)分析

時翠瑩 王雪燕

我國優(yōu)秀競技健美操運動員跳躍類難度動作C479的運動生物力學(xué)分析

時翠瑩1王雪燕2

（1.華中師范大學(xué) 體育學(xué)院，湖北 武漢 430079；2.北京市第二十五中學(xué)，北京 100010）

文章通過拍攝中國國家健美操隊隊員跳躍類難度動作“轉(zhuǎn)體360度屈體跳再轉(zhuǎn)180度成俯撐”（C479），獲取了C479動作的運動學(xué)參數(shù)，并分析了我國優(yōu)秀競技健美操運動員完成C479的動作技術(shù)特點，旨在為教練員和運動員提供科學(xué)的技術(shù)指導(dǎo)，促進(jìn)我國競技健美操事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

競技健美操；跳躍類難度動作；運動生物力學(xué)分析

競技健美操是一項在音樂伴奏下,能夠表現(xiàn)連續(xù)、復(fù)雜、高強(qiáng)度、動作成套動作的運動項目屬難美項目,該項目起源于傳統(tǒng)的有氧健身運動。成套動作必須通過連續(xù)的動作組合,展示運動員的柔韌性和力量、七種基本步伐的多樣性操化動作組合、結(jié)合難度動作的完美完成[1]。隨著競技健美操的快速發(fā)展，運動員技術(shù)水平不斷提高，難度動作發(fā)展趨向更加復(fù)雜、新穎。難度動作作為競技健美操運動項目的基本特征，是衡量運動員技術(shù)水平高低的重要標(biāo)志。競技健美操屬于技能主導(dǎo)類表現(xiàn)難美項群的運動，“難、新、美、穩(wěn)”是這個項群運動技術(shù)發(fā)展的主要趨勢也是訓(xùn)練的主要要求[2]。運動技術(shù)是表現(xiàn)難美類項群運動員競技能力系統(tǒng)的核心組成部分，對這個系統(tǒng)擁有最大的貢獻(xiàn)率。研究發(fā)現(xiàn)，本項群訓(xùn)練和競賽中，不斷追求運動技術(shù)的加難，仍是一種趨勢。動作難度一直是衡量這個項群項目水平的最重要方面[3]，難度是評價技術(shù)發(fā)展水平的指標(biāo)，因此難度動作是競技健美操的核心，也是運動員訓(xùn)練的重點。

隨著最新版規(guī)則的出臺，競技健美操世界大賽乃至全國比賽中C組高分值難度的運用越來越多。近兩年C479在全國大賽中成為了男子運動員使用頻率較高的C組難度。2013-2016版FIG競賽規(guī)則中對C479判定為屈體跳類難度下的0.9分值難度。其技術(shù)要求為：垂直起跳轉(zhuǎn)體360°空中完成一次屈體；空中再轉(zhuǎn)180°前傾準(zhǔn)備落地；俯撐姿態(tài)落地。目前關(guān)于C組難度C479研究的文獻(xiàn)還不多見，因此本文在查閱大量相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上運用攝像解析的方法，對轉(zhuǎn)體360°屈體跳再轉(zhuǎn)180°成俯撐這個難度動作進(jìn)行運動生物力學(xué)分析，試圖找出其動作技術(shù)特點，為運動員正確掌握C479的技術(shù)要領(lǐng)提供理論依據(jù)。

1 研究對象和方法

1.1 研究對象

以國家健美操隊三名隊員韓明哲、麻東和車?yán)跒檠芯繉ο?，三人運動等級均為國際級健將，多次獲得世界錦標(biāo)賽冠軍，代表了中國競技健美操最高水平。運動員動作規(guī)范、完成質(zhì)量高，保證了本文實驗數(shù)據(jù)的可靠性。

1.2 研究方法

1.2.1影像拍攝法

在北京體育大學(xué)國家健美操隊訓(xùn)練管對場地用PEAK三維框架分別進(jìn)行標(biāo)定?，F(xiàn)場使用2臺日本JVC GR-DVL9800sH攝像機(jī)，拍攝動作前先對固定的框架進(jìn)行拍攝，然后移開框架再從場地兩個定點同步拍攝國家健美操隊運動員轉(zhuǎn)體360°屈體跳再轉(zhuǎn)180°成俯撐接分切轉(zhuǎn)體180°成文森動作，拍攝頻率為50Hz。

1.2.2圖像解析法

將拍攝的對運動員技術(shù)動作錄像通過艾利爾軟件處理分析。根據(jù)前蘇聯(lián)扎齊奧爾斯基模型構(gòu)造人體16個主要的模型參數(shù)，對整個動作過程進(jìn)行解析。每個動作得到200多幅動作畫面，然后對數(shù)據(jù)進(jìn)行DLT法處理，將二維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為三維數(shù)據(jù)，用數(shù)值濾波法進(jìn)行平滑,并計算輸出相關(guān)的數(shù)據(jù)資料。將技術(shù)動作的數(shù)據(jù)資料結(jié)合C組跳與躍難度動作基本原理進(jìn)行分析研究。輸出的主要數(shù)據(jù)有：質(zhì)心位移、速度；髖關(guān)節(jié)高度、速度；髖膝踝關(guān)節(jié)角度、速度；肩肘關(guān)節(jié)角度、速度等。

2.2.3表面肌電測定

實驗儀器主要是表面肌電測試儀，醫(yī)用膠帶和一次性表面電極，所測試肌群為：右側(cè)胸大肌、左側(cè)胸大肌、右側(cè)肱三頭肌、左側(cè)肱三頭肌、右側(cè)股直肌、左側(cè)股直肌、右側(cè)腓腸肌內(nèi)側(cè)、左側(cè)腓腸肌內(nèi)側(cè)。通過Noraxon表面肌電測試系統(tǒng)時采集受試者的肌電數(shù)據(jù)，對原始肌電信號進(jìn)行翻正、濾波（帶通濾波10Hz-450Hz）和平滑（RMS，50ms）處理后，輸出主要數(shù)據(jù)有：肌肉激活時間、積分肌電等。

2.2.4數(shù)理統(tǒng)計法

運用艾利爾分析軟件、Noraxon表面肌電測試系統(tǒng)對所獲得的數(shù)據(jù)通過spss18.0統(tǒng)計軟件和excel在計算機(jī)上對測試所得到的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計，并對結(jié)果進(jìn)行比較分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 C479難度的動作階段劃分

時相的劃分是研究動作技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[4]。因此對難度動作進(jìn)行科學(xué)的動作時相劃分能夠使運動員清楚的了解和掌握動作各環(huán)節(jié)的技術(shù)特點及一般規(guī)律。同時可以幫助運動員加深對動作的理解，使教練員合理安排動作的教學(xué)順序并選擇科學(xué)的訓(xùn)練方法，從而提高教學(xué)訓(xùn)練效果，提高我國競技健美操運動員的競技水平。本文根據(jù)測試過程中拍攝的難度動作錄像重現(xiàn)人體運動和某些關(guān)鍵數(shù)據(jù)（如關(guān)節(jié)角度、重心速度等）找出特征畫面，科學(xué)的對轉(zhuǎn)體360度屈體跳再轉(zhuǎn)180度成俯撐動作進(jìn)行了階段的劃分。分為起跳階段、轉(zhuǎn)體屈體跳階段和落地成俯撐階段，其中起跳階段又分為起跳緩沖和蹬伸兩個階段。

圖1 動作時相劃分圖

2.2 起跳階段的運動學(xué)分析

轉(zhuǎn)體360°屈體跳再轉(zhuǎn)180°成俯撐這個難度動作的第一步是起跳環(huán)節(jié)，好的起跳動作是完成高標(biāo)準(zhǔn)C組難度的關(guān)鍵。起跳過程分為“三個時相”，即著地瞬間、最大緩沖和離地瞬間，“兩個階段”，即緩沖階段和蹬伸階段[5]。

圖2是三名運動員在C479起跳緩沖和蹬伸階段髖關(guān)節(jié)角度變化圖。可以看到三名運動員在起跳緩沖階段髖關(guān)節(jié)的角度隨著身體重心的降低而變小。韓某的髖關(guān)節(jié)角度達(dá)到最低80°，而麻某的角度相比之下較大接近95°。在起跳緩沖時髖關(guān)節(jié)角度保持一個相對較小的角度有助于下一步蹬伸階段的完成，保證了膝關(guān)節(jié)的蹬伸有力。在蹬伸階段伴隨身體重心的提高髖關(guān)節(jié)的角度也隨之增大。因此緩沖階段髖關(guān)節(jié)保持較小角度而蹬伸階段髖關(guān)節(jié)保持較大角度屬于充分的起跳，能夠為空中動作的完成提供高度上的保障。從韓某的曲線圖可以清晰的看到他的髖關(guān)節(jié)角度從起跳開始角度逐漸減小，蹬伸開始角度直線增大，角度曲線變化最為明顯。麻某在起跳緩沖階段髖關(guān)節(jié)角度相對另外兩名運動員來說角度較大，下蹲沒有其他兩名運動員充分，而蹬伸階段髖關(guān)節(jié)角度變化也不是很明顯，說明他的蹬伸不夠充分，髖關(guān)節(jié)沒有充分伸展。車某在整個起跳緩沖和蹬伸階段髖關(guān)節(jié)角度變化明顯，尤其是蹬伸階段髖關(guān)節(jié)伸展充分，角度達(dá)到三人最大。結(jié)合視頻我們也可以看到三名運動員在完成C479動作時車某的騰空最高，動作相對給人輕飄的感覺。

圖3為三名運動員在完成C479動作起跳緩沖和蹬伸階段膝關(guān)節(jié)的角度變化曲線圖。圖中韓某和車某起跳時的膝關(guān)節(jié)角度先下降再上升，有明顯的U型曲線，說明緩沖落地很充分、重心較低，緩沖充分為蹬伸提供了保障。而麻某相比之下落地緩沖角度不夠充分，在三人膝關(guān)節(jié)達(dá)到最小角度時他的膝關(guān)節(jié)角度明顯大于另外兩名隊員，且蹬伸階段角度增大并不明顯，說明他的起跳相比另外兩名隊員較淺，蹬伸時缺乏瞬間爆發(fā)力。

圖4為動作起始起跳緩沖和蹬伸階段踝關(guān)節(jié)角度曲線圖。圖中韓明哲的踝關(guān)節(jié)角度最小其次是車?yán)?，麻東最大，說明韓明哲的落地緩沖階段和蹬伸階段重心都處于一個比較低的位置，下肢的充分蹲深造成了踝關(guān)節(jié)角度的變小，下肢肌肉處于一個相對緊張狀態(tài)。而麻東的踝關(guān)節(jié)角度較大說明在蹲深時下肢的收縮不夠，肌肉相對松弛。在圖中我們可以看到蹬伸階段曲線圖的后半程車?yán)诘慕嵌茸兓顬槊黠@，在0.4s時角度達(dá)到三人最大，說明了在雙腳離地騰空跳起時車?yán)谔幱诳嚹_狀態(tài)，腳面很緊張。而這在FIG競賽規(guī)則中也有明確規(guī)定，在完成難度動作中勾腳被視為扣分動作。因此只有充分的繃腳在蹬伸階段踝關(guān)節(jié)的角度才會達(dá)到最大值。

2.3 轉(zhuǎn)體屈體跳階段動作結(jié)構(gòu)特點分析

起跳階段結(jié)束后是動作的騰空階段，而騰空階段至關(guān)重要，也是最能評判C組動作好壞的關(guān)鍵。C479動作的騰空最高點是折體動作，規(guī)則要求運動員雙腿并攏，膝蓋伸直，軀干和雙腿的夾角不得大于60°。表1是三名運動員在C479的騰空階段屈體姿態(tài)時髖、膝、踝三個關(guān)節(jié)角度的數(shù)據(jù)顯示，數(shù)據(jù)對應(yīng)的動作為C479空中屈體制動階段。

表1 C479騰空階段屈體姿態(tài)時髖、膝、踝關(guān)節(jié)角度（單位：°）

運動員髖關(guān)節(jié)膝關(guān)節(jié)踝關(guān)節(jié) 左右左右左右 韓某54.30856.017164.981171.380155.253162.979 麻某44.15157.863167.246173.435139.926153.228 車某70.07268.049175.238171.005158.512153.189

從數(shù)據(jù)顯示來看，韓某左右髖關(guān)節(jié)的最小值非常接近，且小于規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)60°，麻某左髖角度是44.151°，而右髖是57.863°，說明他此刻的屈體姿態(tài)身體重心稍稍偏向左側(cè)，使身體左側(cè)肌肉的收縮大于右側(cè)，從而導(dǎo)致了左側(cè)髖關(guān)節(jié)角度明顯小于右側(cè)髖關(guān)節(jié)角度。而導(dǎo)致這個問題的原因顯而易見，因為運動員從起跳開始是從右向左轉(zhuǎn)體來完成整個動作，因此在完成空中屈體動作時，自然的向左的慣性使得運動員左側(cè)肌肉收縮更為明顯，因為屈體過后運動員要向左繼續(xù)轉(zhuǎn)體落地，因此很容易造成這種左髖角度小于右髖的現(xiàn)象。最后看看車某的髖關(guān)節(jié)角度，左髖和右髖的角度差距并不大，分別是70.072°和68.049°，這個角度已經(jīng)超過了規(guī)則的規(guī)定，軀干與雙腿之間的夾角不得大于60°。相比其他兩名運動員可以看出他在空中屈體姿態(tài)時，髖關(guān)節(jié)的角度是最大的.

2.4 屈體跳轉(zhuǎn)體落地俯撐階段動作結(jié)構(gòu)特點分析

C479動作的最后一步是落地俯撐階段。這一步也是評判這個難度最終是否成功的重要環(huán)節(jié)，俯撐的完成直接決定了運動員是否能夠拿到難度分。落地階段是整個動作的結(jié)束部分，動作的完成情況直接影響了動作的難度分?jǐn)?shù)和完成分?jǐn)?shù)，而且易對運動員造成身體的損傷，所以，落地階段的上下肢緩沖是結(jié)束部分的關(guān)鍵。俯撐落地是手指觸地同時腳尖觸地，迅速屈腕、屈肘、肩關(guān)節(jié)外展、屈腳趾緩沖的過程。FIG競賽規(guī)則中規(guī)定如果運動員在落地俯撐時出現(xiàn)胸部觸及地面的失誤將被視為整個動作失敗，無法得到此難度的難度分值；落地結(jié)束時若胸部距離地面大于10公分也將被扣除一定分?jǐn)?shù)。運動員在做落地俯撐動作時應(yīng)積極的屈腕，將肩關(guān)節(jié)外展，以降低從空中突然落到地面的強(qiáng)大沖擊力，保護(hù)身體不受傷害，積極緩沖。避免強(qiáng)制性落地，容易造成腕關(guān)節(jié)損傷。落地前雙臂應(yīng)經(jīng)過由直到彎的過程，從手指觸地開始逐漸過渡緩沖。落地后從腳后跟開始，膝蓋、髖、腰、背、肩頭位于一條直線上與地面保持平行。

表2 C479動作落地俯撐緩沖階段肩、肘、腕關(guān)節(jié)角度（單位：°）

運動員肩關(guān)節(jié)肘關(guān)節(jié)腕關(guān)節(jié) 起始結(jié)束起始結(jié)束起始結(jié)束 韓明哲左77.72176.324167.55276.897140.65894.511 右88.00289.757151.67066.480149.865108.679 麻東左89.84271.026174.53874.247112.071100.867 右88.19862.185157.19360.598128.041105.713 車?yán)谧?6.91268.192160.51582.419113.92599.381 右94.37171.617146.67959.684116.78695.668

從表2的數(shù)據(jù)來看，在落地緩沖階段運動員的肘關(guān)節(jié)緩沖最為積極，緩沖幅度最大，其次是肩關(guān)節(jié)和腕關(guān)節(jié)。三名運動員中車某的左右肩關(guān)節(jié)角度基本保持一致，說明他在俯撐姿勢結(jié)束時，雙肩基本處于一個水平面，緩沖完成較好。韓某的左肩角度在結(jié)束時為76.324°，右肩是89.757°，說明他在最后俯臥撐姿態(tài)時身體重心稍稍偏靠左側(cè)，使得左肩收縮大于右肩，從而使左肩關(guān)節(jié)角度小于右肩；而麻某正好相反是右肩關(guān)節(jié)角度小于了左肩，重心偏靠了右側(cè)。但由于三名運動員都是國內(nèi)頂尖的運動員，加之?dāng)?shù)據(jù)顯示他們的動作完成規(guī)格相對其他運動員還是相當(dāng)高的。再來看看三名運動員肘關(guān)節(jié)的角度，韓某和麻某左右肘關(guān)節(jié)的角度值相差不多，說明最后落地俯撐姿勢較為穩(wěn)定，而車某左右肘關(guān)節(jié)角度出現(xiàn)了較大的差距，左肩角度為82.419°，右肘是59.684°。左右肘關(guān)節(jié)角度之所以有較大差距是因為此名運動員在落地時身體重心過多壓向了右側(cè)，結(jié)合視頻畫面我們也會看到他在落地結(jié)束時身體重心出現(xiàn)了明顯的偏移，使得右肘過度收縮，幾乎要貼近地面，從而使得右肘肘關(guān)節(jié)角度明顯的低于了左肘。這種落地姿勢在FIG競賽規(guī)則中是要被判為扣分的動作，可算為較大失誤。但由于車某多年運動經(jīng)驗，強(qiáng)大的腰腹和上肢力量使他這個難度最終沒有判為無效的失誤動作，但在完成分值上會被扣掉相應(yīng)的分?jǐn)?shù)，影響動作的整體完成質(zhì)量。在落地俯撐動作結(jié)束時正確的落地姿勢應(yīng)該是手先觸地，或手腳同時觸地，然后進(jìn)行腕、肘、肩的依次緩沖。結(jié)合上文中提到的在第十屆中國大學(xué)生健康活力大賽中，高水平院校組的男子單人操、女子單人操、混合雙人和男子三人操選手都有采用本文研究的難度動作C479+A210，但有一半以上的選手都在C479俯撐落地時出現(xiàn)了胸部拍地的失誤，使得這個難度無效。能夠成功完成俯撐落地并接著流暢完成A210動作的選手并不多，這也充分證明了這個難度組合的高難系數(shù)，它對運動員的身體素質(zhì)有著嚴(yán)格的要求。我國競技健美操運動員應(yīng)提高此難度組合動作的成功率，首先就要解決C479的最后俯撐落地環(huán)節(jié)。有了成功的俯撐落地，才能繼續(xù)完成后面的A210動作。

3 結(jié)論

3.1我國優(yōu)秀競技健美操運動員在完成C479動作時，起跳方式均采用深蹲，膝關(guān)節(jié)角度基本控制在80～110°之間。

3.2本文三名運動員在騰空階段完成屈體動作時左髖關(guān)節(jié)角度略小于右髖，在騰空最高點膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)角度都趨近180°，膝蓋、腳面符合高標(biāo)準(zhǔn)動作要求；韓某和麻某的“優(yōu)勢腿”是右側(cè)，車某的“優(yōu)勢腿”是左側(cè)

3.3屈體跳轉(zhuǎn)體落地俯撐階段三名運動員右側(cè)肘關(guān)節(jié)角度都小于左側(cè)，左右肘關(guān)節(jié)角度基本保持在60～80°之間，而腕關(guān)節(jié)角度基本控制在90～100°之間。

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An Analysis of Sports Biomechanical Mechanism in C479 of Elite Competitive Aerobics Athletes of China

SHI Cuiying, etal.

(Central China Normal University, Wuhan 430079, Hubei, China)

時翠瑩（1996—），碩士生，研究方向：體育教學(xué)。