运动学分析最初指的是从机械机构的几何位置随时间变化的角度,分析机构的运动规律。之后随着运动科学的发展,分析对象扩展到了对人体四肢、躯干运动时间和空间变化规律的研究。肌肉神经功能是否正常、技术动作是否正确合理、发力是否协调顺畅,都可以通过运动学分析加以判断。
羽毛球杀球是所有运动中产生球速最快的动作,极高球速由球、拍接触瞬间的拍头速传递,拍头速度又由大腿、躯干、持拍上肢的高速转动产生,再借由球拍中杆的形变恢复传递出去。 在国际比赛尤其是男子项目中,杀球技术可以让运动员在比赛中保持主动、奠定优势、甚至直接得分,所以对于该技术的研究就至关重要了。Sekiya[1]等人通过仿真模拟的方法,量化出了持拍侧上肢的发力、球拍中杆变形后产生回弹所产生的力矩,对于杀球提高拍速贡献率的大小,下图1描绘出了模型的3个刚性单位:1-上臂、2-前臂、3-手,除手臂外还包括球拍的模型:拍柄、拍杆。
球拍拍速产生的原因归为几个部分:3个关节转动产生的力矩、拍杆形变产生的力矩、杀球运动相关项产生的力矩。最终运动模型方程表明,羽毛球杀球的拍头速度大部分是由拍杆形变恢复时力矩产生的,这需要环节末端运动速度的阶梯式提高和制动,使得球拍接触球的瞬间拍头动量达到最高。 M.S. Salim[2]等对男子、女子的头顶区杀球运动的上肢运动学特征进行了研究,他们使用了4台高速红外摄像机(Qualisys, Gothenburg, Sweden, 70Hz),相机安装在三脚架上并以图2的位置架设:软件使用Qualisys Tracking System (QTM),数据使用SPSS进行分析。贴在上肢关节与球拍处的8个Marker球点直径19mm,采集频率70hz,采集时长10s。粘贴的位置如图3: 结果表明,男性组的最高拍柄速度(VG)=10.52m/s,女性组最高拍柄速度=9m/s,其他数据如图4所示: 通过分析击球时刻周围极短时间内的运动学数据,可以得出男性受试者在击球前先进行大幅度的肩外展,在击球瞬间又进行急速陡然的肩内收,如图5所示: 在进行前臂旋转(伸肘)的运动中,最大角速度出现在球拍触球的时刻,男性组最高=1010.41°/S,女性组最高=867.19°/S,如图6所示:而肘关节伸展角速度平均值的性别差异较大,为47.2°/S,这很可能是造成男女之间杀球时拍速差异的主要因素之一。羽毛球杀球的动作类似人体做抛砸物体的动作,肘关节做伸的运动时会顺带做出小臂内旋的动作,如图7所示,所以小臂内旋速度也可能是影响拍速的因素之一。Wan Abas[3]等认为前臂的运动对于杀球时拍速的提升至关重要,他们认为前臂的旋内可以给球拍提供巨大的速度,这与M.S.Salim[2]等的结果相似,女性伸肘和前臂旋内速度均小于男性,于是拍柄速度要低于男性。分析上述研究结果可以得出,羽毛球杀球球速的快慢很大程度上取决于拍速的快慢,而球拍拍速与 1)球拍拍杆的韧性、2)肩关节的外展角度、3)肘关节的伸展速度、4)前臂的旋内速度都有关系。 在日常的训练中,可以通过对比观察高水平运动员的杀球与错误动作的录像,并从以上4个方面加以考虑,就能够纠正动作的、提高发力顺畅性、加快杀球速度。[1] Koike, Sekiya and Tomohiro Hashiguchi. “Dynamic Contribution Analysis of Badminton-smash-motion with Consideration of Racket Shaft Deformation (A Model Consisted of Racket-side Upper Limb and a Racket).” Procedia Engineering 72 (2014): 496-5.[2] M. S. Salim, H. N. Lim, M. S. M. Salim and M. Y. Baharuddin, "Motion analysis of arm movement during badminton smash," 2010 IEEE EMBS Conference on Biomedical Engineering and Sciences (IECBES), 2010, pp. 111-114.[3] Wan Abas W. A. B. and Rambely A. S. (2008). Research on Badminton Games: Past and Present, 4th Kuala Lumpur International Conference on Biomedical Engineering 2008, Kuala Lumpur, Malaysia. pp 22-26.
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