基于位移傳感器的重載訓(xùn)練中拉鈴力學(xué)性能測(cè)試分析

基于位移傳感器的重載訓(xùn)練中拉鈴力學(xué)性能測(cè)試分析

20世紀(jì)80年代初，隨著技術(shù)的進(jìn)步和計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，從二維到3d的比賽體育動(dòng)作的量化分析可以成為一種可能。從二維到3d的一種分散的運(yùn)動(dòng)分析方法的實(shí)現(xiàn)極大地激發(fā)了研究人員的積極性。最后，我們可以獲得一些運(yùn)動(dòng)分析的具體數(shù)據(jù)，如速度、角度和長(zhǎng)度。因此，有許多關(guān)于運(yùn)動(dòng)分析的研究。直到90年代末。由于競(jìng)技體育發(fā)展,對(duì)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)要求越來(lái)越高。那種以影像解析為主要手段的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,和以實(shí)驗(yàn)室模式的動(dòng)力學(xué)測(cè)量,由于其結(jié)果滯后和精度等一些原因,在競(jìng)技體育科技服務(wù)和訓(xùn)練實(shí)踐中越來(lái)越顯得力不從心。近年來(lái)實(shí)時(shí)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展,特別是傳感技術(shù)的應(yīng)用,包括位移傳感器,速度傳感器,加速度傳感器,角度傳感器以及肌電等實(shí)時(shí)檢測(cè)設(shè)備的應(yīng)用,為運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)提供了新的有效的分析手段和應(yīng)用前景。FitroDyne是一個(gè)原理簡(jiǎn)單的位移、速度傳感檢測(cè)裝置,通過細(xì)線的拉動(dòng),測(cè)量出實(shí)際運(yùn)動(dòng)物體的位移和速度,計(jì)算出加速度,實(shí)時(shí)顯示相應(yīng)的曲線或數(shù)據(jù)。通過物體重量和加速度,進(jìn)一步計(jì)算出物體在垂直方向的受力,以及運(yùn)動(dòng)過程中的做功和功率。利用這一裝置可以實(shí)時(shí)的監(jiān)控和反饋力量訓(xùn)練和專項(xiàng)力量練習(xí)過程中的基本運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)和相應(yīng)的一些動(dòng)力學(xué)參數(shù)。由于不需要人工的解析判讀過程,因而反饋及時(shí),分析客觀。JenningsCL等曾經(jīng)用FitroDyne對(duì)受試者進(jìn)行下蹲跳和負(fù)重屈臂實(shí)驗(yàn),證明FitroDyne測(cè)試評(píng)價(jià)人體肌肉最大功率能力具有很高的可靠性。1專項(xiàng)技術(shù)能力反饋通過用FitroDyne位移位移傳感器對(duì)舉重專項(xiàng)力量練習(xí)的測(cè)試,探索位移、速度實(shí)時(shí)檢測(cè)技術(shù)在舉重訓(xùn)練評(píng)測(cè)和反饋中的應(yīng)用。了解我省舉重運(yùn)動(dòng)員的專項(xiàng)技術(shù)能力,技術(shù)特點(diǎn)和技術(shù)差異,協(xié)助訓(xùn)練過程的力學(xué)監(jiān)控,提高訓(xùn)練效果。關(guān)于舉重技術(shù)的分析研究這些年來(lái)已經(jīng)很多,本研究不準(zhǔn)備對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析做過多理論上的計(jì)算。希望通過實(shí)時(shí)顯示傳感測(cè)試系統(tǒng)的應(yīng)用,探討那些對(duì)實(shí)際運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練有直接幫助的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)或力學(xué)指標(biāo),尋求運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)手段在訓(xùn)練過程中的指導(dǎo)作用。2學(xué)習(xí)方法2.1年齡、體長(zhǎng)參加快拉測(cè)試的是江蘇省舉重隊(duì)隊(duì)員7人。平均年齡18.3±1.9,平均身高171.4±3.7cm,平均體重80.7±11.1kg。見表12.2種方法是正確理解放在精確面。在這既在測(cè)試方法中,補(bǔ)充儀器設(shè)置條件、記錄數(shù)據(jù)的過程的描述。墊木寬快拉。將杠鈴架在一個(gè)木架上,做類似抓舉發(fā)力快速拉鈴動(dòng)作?？炖鳛閷ｍ?xiàng)訓(xùn)練的一種方法,在此省去了引膝提鈴過程和支撐過程,是專門針對(duì)抓舉發(fā)力過程進(jìn)行的訓(xùn)練。同時(shí)為專門研究抓舉發(fā)力提供了實(shí)時(shí)測(cè)試和實(shí)時(shí)監(jiān)控的條件。杠鈴木架高度為31cm。杠鈴的半徑22.5cm,實(shí)際杠桿起拉高度H=31+22.5=53.5cm。FitroDyne放置在杠鈴右側(cè)地面上,傳感拉線扣在杠桿右端點(diǎn),記錄杠杠向上拉動(dòng)的位移和速度。重量從120kg開始,每次增加10kg,直至失敗。3結(jié)果與分析圖1是FitroDyne記錄得到的杠鈴快拉過程,從起拉高度53.5cm到杠鈴最高點(diǎn)的速度和位移隨時(shí)間變化的基本曲線。3.1重拉“杠桿”的檢測(cè)用位移傳感器測(cè)量杠鈴高度,是最直接最準(zhǔn)確的物理量。每個(gè)人都有特定重量的最大高度?？紤]各運(yùn)動(dòng)員的身高不同,為了進(jìn)行比較,我們以身高作基準(zhǔn),計(jì)算每個(gè)運(yùn)動(dòng)員的相對(duì)杠鈴最大拉高。表2顯示每個(gè)運(yùn)動(dòng)員所能拉動(dòng)的最大相對(duì)高度隨杠鈴重量的增加而下降。從表3的相關(guān)性分析結(jié)果可以看出,各運(yùn)動(dòng)員提鈴最大高度和提拉重量呈現(xiàn)高顯著性負(fù)相關(guān)。相關(guān)系數(shù)很接近-1(表3),相對(duì)高度和重量之間表現(xiàn)出非常良好的線性關(guān)系。杠鈴的上拉高度,是實(shí)現(xiàn)成功抓舉的基本條件。表2用上拉最大高度相對(duì)身高的百分比描述每個(gè)運(yùn)動(dòng)員上拉杠鈴的相對(duì)最大高度。有研究顯示,抓舉過程杠鈴的最高點(diǎn)大約在人身高的61.9±1.9%。本實(shí)驗(yàn)快拉動(dòng)作主要測(cè)試發(fā)力過程,不做完整的下蹲,因而會(huì)比實(shí)際抓舉動(dòng)作提起更大的重量和稍微高一些的杠鈴高度。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,隨著杠鈴重量的加大,運(yùn)動(dòng)員上拉所能達(dá)到的最大相對(duì)高度隨之下降。當(dāng)下降到一定高度,則認(rèn)為是失敗動(dòng)作。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)成功的快拉動(dòng)作杠鈴最大拉高沒有小于身高62%。對(duì)抓舉動(dòng)作來(lái)說,根據(jù)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)角度和人體結(jié)構(gòu)分析,這一相對(duì)高度是必須的。為了保證下蹲支撐,最終舉起杠鈴。在杠鈴和地面之間,人體需要一個(gè)形成支撐姿態(tài)的垂直空間,小于特定相對(duì)高度,人體無(wú)法形成有效的支撐姿態(tài)。也就無(wú)法完成抓舉過程。當(dāng)然,各人的技術(shù)好壞和個(gè)體差異,這一相對(duì)高度會(huì)有微小的差別。如果能以較小的相對(duì)高度舉起相同的重量,恰恰是技術(shù)好的表現(xiàn),可以節(jié)省提鈴所需要的能量。如果用較高的杠鈴高度才能舉起相應(yīng)的重量,則說明力量能力充分,可以考慮技術(shù)上有沒有改進(jìn)的需要。筆者曾經(jīng)研究抓舉過程中,杠鈴高點(diǎn)和人體重心低點(diǎn),達(dá)到的最大兩心高度差。為有效支撐需要的“兩心”之間最小垂直空間大約是身高的41.0%±0.9%。從專項(xiàng)訓(xùn)練的角度來(lái)看,由于這種測(cè)試是實(shí)時(shí)的,因而杠鈴最大高度這一指標(biāo)可以用于判斷運(yùn)動(dòng)員達(dá)到極限重量的程度;評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)員的實(shí)際能力和進(jìn)步情況;監(jiān)控運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練強(qiáng)度。3.2可蘇格拉底最大重量是量化科學(xué)基本提拉練習(xí)是以10kg的重量遞增的,用本次實(shí)際提拉的最大重量作為運(yùn)動(dòng)員能提拉的最大重量看待是比較粗造的。為了較準(zhǔn)確的判斷每一位運(yùn)動(dòng)員的提拉能力,用如下的方法對(duì)每一位運(yùn)動(dòng)員可提拉的最大重量作出估計(jì),從而在訓(xùn)練過程中評(píng)估和監(jiān)控運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練和能力增長(zhǎng)。由于快拉動(dòng)作提鈴的最大相對(duì)高度和提拉的重量之間存在極好的線性負(fù)相關(guān),通過這兩個(gè)量建立回歸方程,以提拉最大高度相對(duì)身高的62%作為成敗提拉的臨界點(diǎn)。如上所述,根據(jù)人體姿態(tài),小于此高度已經(jīng)不能達(dá)到舉起重量所需要的基本垂直空間。將數(shù)值62作為自變量代入各回歸方程,得到每個(gè)運(yùn)動(dòng)員可以提拉的極限重量。表4是通過回歸計(jì)算得到的每個(gè)運(yùn)動(dòng)員能提拉的最大重量,同時(shí)列出了每個(gè)運(yùn)動(dòng)員近期抓舉和挺舉的最好成績(jī)。對(duì)可提拉的最大重量與近期最好抓舉成績(jī)、最好挺舉成績(jī)進(jìn)行分析表明,提拉成績(jī)與抓舉成績(jī)、挺舉成績(jī)具有顯著的相關(guān)性。相關(guān)系數(shù)分別為r=0.908,p<0.05,r=0.930,p<0.05。提拉最大重量的估計(jì)能夠較細(xì)致的量化運(yùn)動(dòng)員的提拉能力;可以在次重量的幾次練習(xí)過程中判斷運(yùn)動(dòng)員本堂訓(xùn)練課的提拉極限重量的能力;從而在訓(xùn)練過程中評(píng)估運(yùn)動(dòng)員當(dāng)時(shí)的提拉能力。并由于提拉最大重量能力和實(shí)際抓舉挺舉成績(jī)有良好的相關(guān)性,因而可以在訓(xùn)練過程中評(píng)估運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練效果和監(jiān)控能力增長(zhǎng)狀況。3.3提鈴最大速度和提重量相關(guān)系數(shù)表5數(shù)據(jù)顯示,每個(gè)運(yùn)動(dòng)員拉鈴的最大速度隨著杠鈴重量的增加而下降。對(duì)每一運(yùn)動(dòng)員的提鈴最大速度和不同提拉重量進(jìn)行相關(guān)分析的結(jié)果見表6,從中可以看出,各運(yùn)動(dòng)員提鈴最大速度和提拉重量之間呈現(xiàn)高顯著性負(fù)相關(guān)。相關(guān)系數(shù)最小絕對(duì)值很接近1,顯示出非常顯著的的線性關(guān)系。最大速度也反映運(yùn)動(dòng)員的提拉能力。對(duì)最大速度出現(xiàn)的相對(duì)高度進(jìn)行分析結(jié)果表明,每個(gè)運(yùn)動(dòng)員有自己的一致性,但彼此因人而異,且和提拉重量沒有明顯的相關(guān)關(guān)系,只反映了不同運(yùn)動(dòng)員的技術(shù)特點(diǎn),對(duì)表6的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析表明,不同運(yùn)動(dòng)員最大速度出現(xiàn)的相對(duì)高度之間有顯著性差異。3.4力的基礎(chǔ)形成了相關(guān)因素舉重發(fā)力階段的研究很多。要很快得出力值還是很困難的。然而,用傳感技術(shù),可以實(shí)時(shí)的得到相應(yīng)的力值曲線和功率曲線。舉重的成績(jī)主要取決與運(yùn)動(dòng)員力量能力。在達(dá)到一定的力量能力的基礎(chǔ)上,技術(shù)因素起了關(guān)鍵作用。FitrioDyne作為位移和速度傳感裝置,在技術(shù)動(dòng)作運(yùn)動(dòng)學(xué)指標(biāo)上提供了直接數(shù)據(jù)。同時(shí)對(duì)運(yùn)動(dòng)員力量和功率能力也可作出判斷和對(duì)比。經(jīng)過分析,每個(gè)運(yùn)動(dòng)員最大力量,最大功率與不同提拉重量沒有相關(guān)性。也就是最大力,最大功率可以出現(xiàn)在不確定的提拉重量時(shí)。從圖2的力量和功率曲線可以看出,不同運(yùn)動(dòng)員的用力特點(diǎn)。例如,馬×在提拉過程中有明顯的停頓,力曲線有凹陷,或者說發(fā)力過程具有明顯的“兩次用力”;夏×則在初始起鈴時(shí)發(fā)力較早;季××整個(gè)提鈴過程用力較一致,沒有明顯的爆發(fā)力點(diǎn)。4對(duì)提取精神的能力的分析在墊木快拉的專項(xiàng)力量訓(xùn)練中的實(shí)時(shí)測(cè)試數(shù)據(jù)表明,杠鈴上拉重量和提拉的最大高度、提拉的最大速度之間存在高顯著性的線性負(fù)相關(guān)。在對(duì)提拉重量和提拉相對(duì)高度進(jìn)行的線性回歸分析中,根據(jù)文獻(xiàn)和實(shí)際測(cè)試,將提拉最大高度相對(duì)身高62%作為提拉成敗的臨界點(diǎn),獲得提拉極限重量的回歸估計(jì)值,作為運(yùn)動(dòng)員提拉最大重量的能力。其和實(shí)際抓舉、挺舉成績(jī)具有良好的相關(guān)性。提拉最大重量的估計(jì)能夠較細(xì)致的量化運(yùn)動(dòng)員的提拉能