抓举技术的生物力学研究及杠铃杆端点的自动识别

论文摘要

女子举重是我国的优势项目,是我国奥运金牌的重点项目。抓举是举重比赛中一项技术性非常强的动作,抓举技术的好坏将直接影响到整个比赛的发挥。对抓举动作技术进行生物力学研究,对于保持我国在世界举重领域的领先地位,发展我国的奥运战略具有重要意义。本文主要内容是女子抓举技术的生物力学研究和举重运动中杠铃杆端点的自动识别。测试分析:我们通过三维摄像对比赛中的7名国家女子优秀举重运动员的抓举技术动作进行了研究。此外,还使用高速摄像系统、足底压力系统和无线肌电系统对7名陕西女子举重运动员的抓举技术进行了多机同步测试、研究。对以下指标进行了分析:1.在女子抓举技术动作的运动学研究中:(1)对受试者在整个抓举动作过程中的膝关节角、髋关节角、躯干角和杠铃垂直速度随时间变化的曲线进行了研究;(2)对抓举不同动作阶段的人体关节角度变化、杠铃上升的高度和时间比例进行了研究;(3)对抓举动作过程中的人和杠铃的位置关系进行了研究。2.在女子抓举技术动作的动力学研究中:(1)本文对受试者在抓举动作过程中受试者足底压力随时间变化的曲线进行了研究;(2)对不同动作阶段的左右脚的足底压力、身体稳定区域和压强分布进行了研究。3.在女子抓举技术动作的肌电学研究中,本文对受试者在抓举不同动作阶段所测各肌肉的肌电振幅最大值和到达振幅峰值的时间等指标进行了研究。4.对受试者抓举技术动作同步测试所得的运动学、动力学和肌电学指标进行了综合研究。研究结论:1.通过本研究获得了比较完整的、能够揭示我国优秀女子举重运动员抓举技术动作的运动学数据、动力学数据和肌电学数据。为今后教练员的科学训练提供了一定的科学依据。2.通过三维摄像测试、分析,揭示了我国优秀女子举重运动员在抓举技术中的身体姿态变化、杠铃运动学参数变化和“人铃位置相互关系”的特征。优秀运动员的技术特征表现为:伸膝提铃阶段杠铃的提升主要靠蹬腿伸膝动作完成,髋关节过早打开参与提铃动作是导致技术动作失败的主要因素。通过研究引膝提铃阶段的时间比、铃上升高度比和作功比这些数值,本研究发现引膝提铃阶段的引膝动作是否充分,可直接影响到整个动作的成败。在发力阶段的平均功率明显大于伸膝提铃阶段的平均功率。3.通过足底压力测试、分析,揭示了女子举重运动员在抓举过程中的足底压强分布情况、身体平衡和左右足压力在不同动作阶段的变化特点。从平均意义上讲,所测运动员身体稳定性在各动作阶段排序如下:伸膝提铃阶段>引膝提铃阶段>下蹲支撑阶段>发力阶段>惯性上升阶段。足底压力变化值排序如下:发力阶段>惯性上升阶段>下蹲支撑阶段>引膝提铃阶段>伸膝提铃阶段。左右足足底压力差值表现为在下蹲支撑阶段最大,在杠铃惯性上升阶段差值最小。4.通过肌电测试、分析,揭示了受试者所测肌肉在抓举技术的不同动作阶段所发挥的作用和肌肉用力顺序的特点。在伸膝提铃阶段和引膝提铃阶段下肢肌群表现出较大的肌电振幅值,在惯性上升阶段和下蹲支撑阶段三角肌表现出较大的肌电振幅值。5.通过高速摄像、足底压力和遥测肌电3个系统的同步测试,比较全面的揭示了女子抓举技术的生物力学特征。6.实现了杠铃杆端点轨迹自动识别系统。该系统能够在比赛现场自动跟踪杠铃的运动参数,实时绘制杠铃运动轨迹,并能快速给出测试报告。已经在中国举重队备战2004年奥运会的科研攻关中发挥了重要作用,受到了教练员和运动员的好评。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 选题依据
• 1.2 文献综述
• 1.2.1 常用运动生物力学研究手段及解决问题的思路
• 1.2.2 运动学分析
• 1.2.3 动力学分析
• 1.2.4 肌电图分析
• 1.2.5 运动图像的自动跟踪研究
• 1.2.6 本文的组织结构
• 2 研究方法
• 2.1 研究对象
• 2.2 测试仪器与参数设置
• 2.2.1 高速摄像测试系统
• 2.2.2 足底压力测试系统
• 2.2.3 无线肌电遥测系统
• 2.3 测试方法
• 2.3.1 运动学三维测试
• 2.3.2 运动学、动力学、肌电图多机同步测试
• 2.4 测试注意事项
• 2.4.1 多机同步测试技术注意事项
• 2.4.2 肌电测试注意事项
• 2.5 举重抓举技术测试内容及测试指标
• 2.5.1 运动学指标
• 2.5.2 动力学指标
• 2.5.3 肌电学指标
• 2.6 抓举动作技术阶段的划分
• 2.6.1 预备提铃阶段
• 2.6.2 伸膝提铃阶段
• 2.6.3 引膝提铃阶段
• 2.6.4 发力阶段
• 2.6.5 惯性上升阶段
• 2.6.6 下蹲支撑阶段
• 3 抓举技术的运动学研究
• 3.1 不同动作技术阶段身体各关节和杠铃参数的运动学特征
• 3.1.1 伸膝提铃阶段
• 3.1.2 引膝提铃阶段
• 3.1.3 发力阶段
• 3.1.4 惯性上升阶段
• 3.1.5 下蹲支撑阶段
• 3.2 抓举过程中杠铃中心点垂直速度与身体各关节角度关系
• 3.2.1 膝关节角随时间变化曲线
• 3.2.2 髋关节角随时间变化曲线
• 3.2.3 躯干角随时间变化曲线
• 3.2.4 杠铃中心垂直速度随时间变化曲线
• 3.2.5 不同特征画面时刻髋关节转动中心、身体重心与杠铃中心水平距离变化曲线
• 3.3 抓举技术各动作阶段技术参数（时间、杠铃上升高度、作功）百分比研究
• 3.3.1 唐功红成功抓举127.5 公斤和抓举130 公斤失败研究结果
• 3.3.2 丁美媛成功抓举130 公斤和135 公斤研究结果
• 3.3.3 刘春红成功抓举120 公斤和抓举125 公斤失败研究结果
• 3.3.4 陈艳青成功抓举105 公斤和110 公斤研究结果
• 3.3.5 李卓抓举92.5 公斤成功与失败研究结果
• 3.4 抓举技术各动作阶段平均功率研究
• 3.4.1 唐功红抓举127.5 公斤成功和抓举130 公斤失败比较研究
• 3.4.2 丁美媛抓举130 公斤成功和135 公斤成功比较研究
• 3.4.3 刘春红抓举120 公斤成功和抓举125 公斤失败比较研究
• 3.4.4 陈艳青抓举105 公斤成功和110 公斤成功比较研究
• 3.4.5 李卓抓举92.5 公斤成功和失败动作技术比较研究
• 4 抓举技术的动力学研究
• 4.1 各动作阶段的动力学数据测试结果
• 4.1.1 伸膝提铃阶段
• 4.1.2 引膝提铃阶段
• 4.1.3 发力阶段
• 4.1.4 惯性上升阶段
• 4.1.5 下蹲支撑阶段
• 4.2 各动作阶段足底压力分布图
• 4.3 抓举技术各动作阶段足底压力分析
• 4.3.1 伸膝提铃阶段
• 4.3.2 引膝提铃阶段
• 4.3.3 发力阶段
• 4.3.4 惯性上升阶段
• 4.3.5 下蹲支撑阶段
• 4.3.6 抓举动作各阶段比较
• 5 抓举技术的肌电学研究
• 5.1 各肌肉在不同动作阶段的肌电最大振幅值研究
• 5.1.1 腓肠肌外侧头
• 5.1.2 股外肌
• 5.1.3 股内肌
• 5.1.4 股二头肌
• 5.1.5 臀大肌
• 5.1.6 骶棘肌
• 5.1.7 斜方肌上部
• 5.1.8 三角肌前部
• 5.2 不同动作阶段各肌肉到达肌电振幅峰值的时间研究
• 5.3 影响肌电信号的主要因素
• 6 抓举技术摄像、足底压力和无线肌电同步测试研究
• 7 举重运动中的杠铃杆端点的自动识别
• 8 结论
• 主要参考文献
• 致谢