（民族传统体育学专业论文）竞技武术散打踹腿技术的运动生物力学分析.pdf

北京体育大学硕士学位（毕业）论文 第 2 页 摘要 摘要 随着竞技武术散打运动的发展，对技术细节的规范和科学定义已经成为当前散 打运动亟待解决的重要课题。由于技术不规范、蛮打蛮拼似乎都在一定程度上反映 散打运动存在的不足和发展过程中遇到的困难。我们只有正确练习散打动作技术， 才能达到预防损伤和能量节省化的目的,使运动员继续发挥自己的优势。 本文借助先进的实验仪器（qualisys-mcu500 红外远射测试系统和三维测力平 台测试系统） ，运用运动生物力学原理和方法，对不同水平运动员的踹腿技术进行测 试和分析，试图揭示踹腿动作技术的生物力学特征和原理，并对受试者动作技术的 合理性做出诊断与评价，为散打技术评价与训练提供理论参考依据。 通过对优秀组和非优秀组散打运动员测试数据进行统计与分析， 得出以下结论： 优秀组运动员和非优秀组运动员在完成散打踹腿动作时，两者在运动学参数之间存 在着明显的差异。表现为优秀组运动员的动作更到位，更符合人体解剖学和生物力 学原理；优秀组运动员踹腿技术攻击腿髋、膝关节角度值在提膝和翻踹阶段均大于 非优秀组运动员，髋、膝关节角度在踹击阶段平均值分别达到 166.6和 163.1， 均大于非优秀组运动员；优秀组运动员踝关节角度值变化比较规律，而非优秀组运 动员则比较杂乱，今后应加强技术细节的练习。优秀组运动员的攻击腿脚尖速度值 要大于非优秀组运动员，在踹击后瞬间降幅大于非优秀组运动员，还原时间短。优 秀组和非优秀组在提膝过程中躯干的扭动没有太大的差别，但是优秀组在踹击的过 程中充分展髋，两肩和两髋的相对扭动即躯干扭转角的变化幅度比较大，踹击时躯 干扭转角迅速减小，平均为 6.2，即两肩与两髋几乎在一个竖直平面上。而非优 秀组运动员踹击时躯干扭转角转动较小为平均17.6， 踹击时两肩与两髋夹角较大， 从而发现攻击腿和躯干不在一条直线上。 建议散打运动应该更加科学化地发展，对动作技术的研究应该多借助一些运动 生物力学、解剖学、生理学的研究方法和手段，并采用当今先进的实验仪器进行测 试与分析，使散打理论得到科学的验证与补充，不断丰富散打理论，以推动其更好 的发展 关键词：散打 踹腿 qualisys 系统 生物力学 北京体育大学硕士学位（毕业）论文 第 3 页 竞技武术散打踹腿技术的运动生物力学分析 竞技武术散打踹腿技术的运动生物力学分析 1 前言 1.1 选题依据 武术对抗性项目的开展，从武术套路的攻防含义中彻底地分离出来，形成了具 有实用性技击对抗的体育项目-竞技武术散打。它是两人按照一定的规则，运用 武术中的踢、打、摔和相应的防守等技法进行徒手格斗对抗的现代竞技体育项目。 是中国武术的重要组成部分。 武术是中华民族文化的瑰宝，在几千年的发展过程中，由于科学技术不发达， 没有先进的实验仪器和科学的理论支持，没有条件对拳理、拳法做科学的分析研究。 因此，前辈武术家在练拳习武的过程中，只能由感而发，将拳理、拳法中的一些原 理及规律以感性认识的方式记录下来，以指导后人习练武术，少走弯路。理论源于 实践，理论反过来又能指导实践，促进实践更好地发展。竞技武术散打作为一项体 育运动，已经推向世界，如果没有坚实的理论为基础，它的发展就不容乐观。所以， 竞技武术散打的发展需要有一系列的科学理论为其奠定基础，对散打基础理论的科 学化、系统化研究已经成为摆在我们面前亟待解决的问题。运动生物力学作为体育 运动的基础理论，也是散打技术改进和提高的重要依据之一，故用运动生物力学原 理对散打技术动作进行分析具有重要意义。 人体任何合理的动作都要遵循运动生物力学原理， 竞技武术散打运动也不例外。 任何合理的散打技术动作都必须符合人体解剖学、运动生物力学原理、运动学规律 和武术技击原理。运动生物力学是散打运动存在和发展的最重要的理论依据之一， 散打任何技术动作都是在人体自身的内力与外力整体作用下完成的，运动生物力学 原理贯穿在散打每个技术动作中。竞技武术散打与运动生物力学原理交融渗透、密 不可分。 竞技武术散打作为一项体育项目，其动作技术有着自身内在的规律性，如果不 对这些规律进行科学把握，没有一个标准化的通用技术，竞技武术散打就不可能更 好地发展下去，甚至难以让世人接受。竞技武术散打要想走向世界，和西方体育运 动相互融合，共享一个“蛋糕” ，就必须与现代科学知识相结合，走科学化的发展道 路。 二十多年来，无论是赛场上技战术的灵活应用，还是平时的训练方法与手段的 北京体育大学硕士学位（毕业）论文 第 4 页 有效结合，都有了较大提高。一批又一批优秀运动员的涌现和一枚又一枚金牌获得 的背后，无疑凝聚着广大教练员、运动员的汗水与艰辛。这一客观事实不容质疑。 但是，对于任何一个运动项目而言，优秀运动员的培养，仅凭教练员的经验指导， 说教传授以及运动员刻苦训练是很不够的。高水平的散打运动员，在原有技术水平 较高的基础上，要进一步提高其技术水平较为困难。如何提高其运动技术水平，一 方面要克服其对自己技术动作的错误认识；另一方面又必须抓住提高技术的关键环 节。在训练高度科学化的今天，还必须利用相关学科的理论进行科学而综合性评估 与诊断。从而发现技术错误，分析造成这些错误的原因,找出解决方法，以此来提高 散打运动员的技术水平，使运动员继续发挥自己的优势，加强薄弱环节的训练，达 到不断提高运动成绩的目的。 但是多年以来，竞技武术散打运动的开展，主要精力放在比赛形式、竞赛规则， 裁判方法的研究上，散打技术还处于一种随意发展阶段。同一个散打动作的技术规 格，不同的拳种有不同的要求，一些普遍采用的动作，从外部表现上看大同小异， 但对技术结构、技术环节、技术细节的理解又各不一致。我们知道任何一个动作最 合理的技术只有一种，在众说纷纭之中，对动作合理性、有效性的正确判断，首先 看是否符合人体运动生物力学原理 1。 拳谚语“手是两扇门，全凭腿打人” ，这充分说明了腿法技术在散打运动中的重 要作用。根据马学智对 1999 年全国武术散打锦标赛的研究表明：在进攻技术中，腿 法比拳法的运用次数多 2。而在众多的腿法中踹腿是直线性腿法的典型代表，又有 “先锋腿”之称。因它在技、战术上具有能攻善守之优点，且在打击力量、打击速 度等方面明显优于其它腿法动作，故被运动员视为进攻得分的主要动作之一。是散 打中运用率较高的腿法 3。马莉芳、韦海峰对武术散打王争霸赛腿法技术的运用进 行分析得知，侧踹腿共运用 544 次，占整个腿法使用总数的 24.8%，仅次于横踢腿， 是有效的得分手段之一。从现场观察统计来看，侧踹腿攻击部位多在胸腹部，缺乏 高、中、低位的变化，攻击距离也有一定的局限性 4。梁亚东、肖红征对“第 5 届 世界武术锦标赛”散打决赛腿法技术运用进行分析，结果表明: 运动员掌握腿法技 术的好坏直接影响其比赛成绩。腿法技术训练质量越高，在瞬息万变的激烈比赛中 1中国体育教练员岗位培训教材武术（散手）m北京：中国国家体育总局.人民体育出版社 1999 年.p289 2马学智.99全国武术散打锦标赛运动员损伤的调查与分析.北京体育大学学报.1999 年第 2 卷第 4 期:p116 3中国体育教练员岗位培训教材武术（散手）m北京：中国国家体育总局.人民体育出版社 1999 年.p115 4马莉芳、韦海峰.武术散打王争霸赛腿法技术的运用.辽宁体育科技 2005 年 2 月第 27 卷第 1 期 p80 北京体育大学硕士学位（毕业）论文 第 5 页 运用的实效性越好。蹬腿和侧踹腿是遏止国外运动员擅长的重拳及近身搂摔打法的 实效技术。在训练中要针对性的提高其动作速度和攻击威力 5。对前腿侧踹这个具 有代表性的动作进行客观而系统的分析，从而归纳其内在的运动生物力学特点和规 律，对今后的教学与训练提供科学的理论依据将有十分重要的意义。 但是本人在查阅了大量的文献资料发现在散打中有关技法的论述较多，但大多 是基于经验介绍，缺乏应有的理论依据。运用生物力学手段对技术动作进行诊断和 评价的报道极为鲜见，即使有也是零星的缺乏理论深度的或者研究方法和测试仪器 已经不能适应现代体育运动发展要求的。从目前运动生物力学动作技术研究的方法 和范畴分析,已经深入到通过三维测试分析系统等来评价和诊断动作技术,但在竞技 武术散打运动中还很少见到。为此，本人将对散打腿法中较为常用的前腿踹腿技术， 用 qualisysmcu500 红外远射测试系统和三维测力平台测试系统进行研究， 对不同 水平运动员的踹腿技术进行测试和分析，力求找出前踹腿技术的运动生物力学特点 及内在的规律，为进一步丰富、完善散打技术理论、优化动作技术、规范技术规格、 预防损伤和科学选材作前瞻性探索。 1.2 文献综述 查阅了体育与科学 、 中国体育科技 、 体育文史及北京体育大学、上海 体育学院等 12 所体育院校的学报， 浙江体育科技 、 辽宁体育科技等 14 家体育 科技期刊近十年来有关散打运动方面的研究文献以及武术领域专著和论文，得知， 国内学者对散打运动训练方法、战术应用、营养卫生及赛制改革等方面的研究取得 了一定的成绩，但真正对散打运动技术动作进行深入研究还显得不够，运用运动生 物力学的研究方法进行探讨散打动作技术的成果还非常有限， 其文献报道寥寥无几， 更谈不上综合分析和量化指标。关于竞技武术散打踹腿技术的生物力学分析这一课 题目前尚属缺乏。 随着竞技体育的不断发展， 越来越多的科学技术正逐渐被运用到体育研究之中， 运动生物力学的原理和方法在体育科学研究领域的运用也不例外。运动生物力学是 研究体育运动中人体及器械的机械运动规律及与它运动形式相互转化规律的一门科 学，是建立在以实验为基础上的一门实践性很强的学科，它具体回答人体完成各项 运动动作时是怎样运动和为什么要这样运动。根据人体形态和机能特点，结合对运 5梁亚东、肖红征.“第 5 届世界武术锦标赛”散打决赛腿法技术运用的分析.武汉体育学院学报 2000 年第 6 期 第 34 卷总第 139 期 p55 北京体育大学硕士学位（毕业）论文 第 6 页 动场地器材的改进，研究最合理、最有效、最经济的运动技术，以达到最好的运动 成绩。它以经典力学的原理和方法为主要工具，以体育运动中的各种力学现象为研 究对象 6。它是一门实践性很强的学科，应用现代科学技术，能在不影响运动员正 常训练和比赛的情况下，客观的记录运动员的动作技术，并能将研究结果快捷迅速 地反馈给教练员和运动员，为运动员更好地改进动作技术提供重要的理论参考。 1.2.1 运动生物力学在武术套路方面的研究综述 曾世华著生物动力学在武术运动中的研究现状 7。笔者针对我国武术运动 近几年就运动生物力学方面的研究状况进行分析,指出在选材、动作技术分析、肌肉 力学、平衡稳定性等方面的研究还存在不足,这与教练员的业务水平、研究条件等因 素有关。结果认为：要取得武术比赛好成绩,选材是关键，通过运动生物力学的方法 和手段建立武术运动员的选材模式将有利于武术运动的发展；运用运动生物力学方 法对武术运动技术进行研究已经取得一定进展，但还不够深入，有待于国家重视、 教练员理论水平的提高等方面；肌肉力学是当今运动生物力学的热门课题，针对武 术运动员肌肉力量的训练、机能评定将是今后的研究重点；在武术比赛中，由于动 作平衡稳定性差是导致运动员扣分和成绩差的主要原因，教练员应该从生物力学角 度出发，理论联系实际进行教授。 贾利著谈单腿前翻身的基本技术分析与训练 8。作者以 1996 年麦克杯锦标 赛剑术男、女前八名运动员为研究对象。对剑术中的难度动作单腿前翻身的技术动 作分析。结果认为：支撑腿挺膝，绕足跟的转动难度较大，重心较稳。而前脚掌支 撑转动时，对于人体的重心控制较难，但也可借助惯性完成动作。所以，在允许的 条件下加大难度，应提倡足跟支撑；进攻腿的膝关节挺直，保持控腿制动， 可加大整个转动过程中的动量矩，使动作美观、顺劲；躯干的运动，在新规则没有 具体规定下，采用侧俯较为省力，可加大转动轴的半径，使转动惯量加大；头与手 臂作为辅助运动，须注意头与躯干的运动一致，左手与躯干运动一致，右手与进攻 腿的运动一致，它们都须贴近躯干，减少转动惯量的消耗，将它们产生的动量矩传 递到转动轴中。 李俊卿著武术“劲”的运动生物力学探析 9。 。文章运用运动生物力学原理， 6谷枫.杨式太极拳练习者搂膝拗步下肢动作的生物力学分析m.北京体育大学硕士毕业论文 7曾世华.动生物力学在武术运动中的研究现状j.西安体育学院学报.2002 年 7 月第 19 卷第 3 期 8贾利.谈单腿前翻身的基本技术分析与训练j.福建体育科技.1999 年:第 18 卷第 1 期 9李俊卿.武术“劲”的运动生物力学探析j.南京体育学院学报（自然科学版）.2003 年:第 2 卷第 2 期 北京体育大学硕士学位（毕业）论文 第 7 页 分析了武术运动中力的分类、力与劲的区别和劲的力学本质，探讨了在武术运动中， 如何把人体内蕴之力，也即劲，合理有效地化为外力发放出来，并验证了古代拳论 的科学性，为武术训练提供了现代力学的理论依据。 张永军、孟占领等著全国武术冠军王晓楠“侧踢抱脚直立”平衡动作的运动 学分析 10。作者以九运会刀棍冠军王晓楠为研究对象，采用两部内置电子快门的 松下 m9000 摄像机,拍摄频率为 50hz/s,摄像机机高 1.16,两机的主光轴夹角约为 900,框架为国产爱捷 dl辐射框架(003-框架)， 精度为 0.002， x 向右， y 向里， z 向上，右手系。两台摄像机在运动员进入拍摄场地范围前同时开机，中间不停机， 完整记录运动员的整个动作过程。采用爱捷运动录像快速反馈系统 eimg71，选用日 本松井秀治模型，按照人体模型的关节点进行图像采集和数据处理，并通过低通滤 波法对原始数据进行平滑，选取截断频率为 8hz。获得了动作过程空间点坐标，速 度，角度参数和重心轨迹等指标。研究结果认为：武术平衡动作是以运动员的肌肉 力量为基础的，所以加强腿和臂的肌肉力量特别是小肌肉群的力量以及上下肢肌力 的协调发展是做好动作的关键；柔韧素质是完成平衡动作的先决条件，要柔韧与力 量协同发展，以避免“二次摆腿”现象的出现；进攻腿与进攻臂的速度控制以及到 达最大摆速的时机是影响平衡质量优劣的关键因素；重心速度的变化应该在一定范 围内均匀浮动，重心位移应保持平稳。 武术“寸拳”技术的研究与分析 11。作者利用生物力学原理阐述了“寸拳” 的技术原理，分析了“寸拳”正确的技术姿势，技术意念，呼吸和动作的配合以及 怎样掌握出拳时机和距离，提出了教学实践中“寸拳”技术训练中应注意的有关事 项。 1.2.2 运动生物力学在武术散打方面的研究综述 1992 年梁亚东等人发表前腿侧踹技术分析及教学 12一文，作者在文章中着 重对前腿侧踹的技术结构及教学与训练方面作了定性的分析，并对常见的错误动作 及纠正的方法表述了观点。同年，佟庆辉在发表了散打中的踹腿 13一文，他在 文章中以定性的方式重点阐述了踹腿的特点、作用及训练方法；1995 年李树琪发表 10张永军、孟占领、宋浩.全国武术冠军王晓楠“侧踢抱脚直立”平衡动作的运动学分析j.解放军体育学院 学报.2004 年:第 23 卷第 1 期 11王兴.武术“寸拳”技术的研究与分析j.山西师大体育学院学报.2003 年 3 月第 18 卷第 1 期 12梁亚东、柏开样.前腿侧踹技术分析及教学j.武汉体育学院学报.1992 年第 3 期 13佟庆辉.散打中的踹腿j.搏击.1992 年第 12 期 p19 北京体育大学硕士学位（毕业）论文 第 8 页 了防踹腿技术反击法 14一文。该文在前言部分提到“踹腿技术是武术散打中主 要腿法之一，它速度快、力量大、变化多”。但该作者的宗旨是介绍防踹反击之意。 朱建华著武术散手实用转身侧踹 15。他以较大的篇幅主要介绍了转身侧踹的技 术要领及训练方法。姜玉兴发表转身侧踹技术分析及其教学 16一文，指出转身 侧踹是在侧踹的基础上利用身体旋转的掼量来增加击打力量。并对常见错误动的原 因作进行了分析。杨晓军著对散手腿法技术侧踹的论述 17一文，作者对散手腿 法技术侧踹的空当、角度、距离感、时间差等方面的掌握及运用做了系统地论述。 申国卿等发表散打鞭腿的技术要点和鞭击力训练 18一文，作者围绕武术散打鞭 腿的鞭击效果，对武术散打鞭腿的技术结构、技术要领和鞭击力的训练进行了分析 与论述。并且列举了鞭腿鞭击力训练的专项练习和辅助练习方法。徐国栋、徐国威 发表前腿鞭腿技术分析及训练 19一文，文章将攻击腿分为：提膝、展髋、鞭击 三部分。并对重心和平衡问题予以阐述。 于兴文等著散手弧形摆摔技术的生物力学分析 20。作者对两名散打运动员 运用 paillard(siwss)16mm 高速摄像机以每秒 64 格的拍摄频率进行定点定焦拍摄， 用 nac-16mm 分析放映机，trenid8024 数字化仪进行隔幅解析。结果认为：合理的 抱腿握点，可以产生最佳的旋转效果；后移重心与撤步时对维持身体的平衡和缓冲 踢击力起重要作用；大幅度的回拉撤步，能有效控制被摔者的骨关节活动范围；双 手合理的扭转方法，是迫使被摔者被动的关键；利用下肢及髋的反关节作用因素进 行弧形摆摔能有效地破坏被摔者的补偿性神经调节；正确的摆摔技术必须在速度下 功夫，使被摔者没有进行补偿性调节的余地。并建议加强在动态下的柔韧练习和力 量练习；加强爆发力的速度练习；加强应变性练习。 王治安著武术散打中正面进攻的力学分析 21。文章运用动量定理，力矩 平衡原理，对提高武术散打中正面进攻的击打力进行了分析，并阐明了进攻的最佳 方法和技巧。 14李树琪.防踹腿技术反击法j.拳击与格斗.1995 年第 4 期 p15 15朱建华.武术散手实用转身侧踹j.武林.1995 年总第 163 期 p34 16姜玉兴.转身侧踹技术分析及其教学j.搏击.1995 年第 4 期 p26 17杨晓军.对散手腿法技术侧踹的论述j.吉林体育学院学报.1998 年第 4 卷第 1 期 p32 18申国卿.散打鞭腿的技术要点和鞭击力训练j.体育函授通讯. 2002 年 3 月第 18 卷第 1 期 19徐国栋、徐国威.前腿鞭腿技术分析及训练j.搏击.1993 年第 6 期 p23 20于兴文等.散手弧形摆摔技术的生物力学分析j.沈阳体育学院学报.1996 年第 2 期 21王治安.武术散打中正面进攻的力学分析j.固原师专学报（自然科学版）.2000 年 5 月第 21 卷第 3 期 北京体育大学硕士学位（毕业）论文 第 9 页 刘劲松着加大散打肢体打击效果的力学分析 22。文章从怎样加大肢体打击 效果的角度出发，通过运用生物学和力学的观点及方法，力图使散打肢体打击的复 杂动作技术建立在最基本的生物力学的规律之上。研究认为可以从增加打击肢体的 动量和转动惯量来加大打击效果，而加大打击肢体的动量又可以从提高肢体的初速 度和角速度、在保证发挥肌肉最大用力的同时，通过延长力的作用距离来延长作用 时间、做适当幅度的肢体进攻动作来实现；而加大转动惯量则可以通过增加肌肉对 骨杠杆的拉力矩、利用动量矩的转移、环节的制动等方面来实现。 刘云峰等直拳技术的力学原理 23。作者探讨了直拳技术的力学原理，就如 何提高打击效果，分析了拳的有效质量、打击时机和打击时间对拳击的力学贡献。 结果认为是增大拳的有效质量、增大拳的工作距离并掌握合理的打击时机。 刘劲松等着对散手摔法技术力学原理的分析 24。作者运用运动生物力学原 理，从减小支撑点与支撑面、破坏支撑腿的肌肉发力、利用肢体环节的一端制动， 加大另一端的转动和利用某一方向人体的稳定角或平衡角小，通过我方的发力破坏 对方身体平衡四个方面对对散手摔法技术进行分析、研究，使运动员明确各种摔法 技术的力学原理与技巧， 从而在实战中更有效地利用各种摔法技术达到取胜的目的。 胡耿丹、谢秀富等在上发表散打两种侧踹腿攻击效果的对比分析 25。文章 采 peak 高速摄影机分别拍摄实验对象的正向提膝侧踹腿和侧向提膝侧踹腿踢腿姿 势的技术动作。利用 peak performance 分析系统进行数字化处理，作者从运动学和 解剖动力学的角度，对两种不同踢法的特点，优劣及其机理进行探讨。结果发现： 正向提膝侧踹腿比侧向提膝侧踹腿有较快的攻击时间和平均速度。侧向提膝侧踹腿 有较强的绝对攻击力，其攻击腿击中踢靶的瞬间速度比正向提膝侧踹腿的大；正向 提膝侧踹腿的优点是提膝速度快，攻击时间和攻击水平距离短,隐蔽性强，动作灵活 易于完成，对方不易防守，且提膝时身体正面表面面积较小，即被阻击的面积小， 易被对方击中的可能性较小；缺点是击中踢靶的瞬间速度相对较慢。侧向提膝侧踹 腿的优点是击中踢靶的瞬间速度较大；缺点是完成动作的时间和攻击水平距离均较 长,对方易防守，且提膝时身体正面表面面积较大,被阻击的面积较大。综合来看， 正向提膝侧踹腿比侧向提膝侧踹腿合理，尤其在进攻时较为有利；高水平选手在比 22刘劲松.加大散打肢体打击效果的力学分析j.湖北体育科技.2001 年 12 月第 20 卷第 4 期 23刘云峰,等.直拳技术的力学原理j.浙江体育科学.2001 年 4 月第 23 卷第 2 期 24刘劲松等.对散手摔法技术力学原理的分析j.湖北师范学院学报 (自然科学版).2002 年第 22 卷第 1 期 25胡耿丹、谢秀富等.散打两种侧踹腿攻击效果的对比分析j.北京体育大学学报,2002 年 3 第 25 卷第 2 期 北京体育大学硕士学位（毕业）论文 第 10 页 赛中，选择以正向提膝侧踹腿为主的踢法，可充分利用人体的动作速度和爆发力， 使技、战术得以更好地发挥，并在进攻过程中具有防守意识，攻守基本平衡，易在 比赛中占有优势。 王森、姜周存着散打“鞭腿”突然转腰时机对打击效果的影响 26。该文作 者以不同水平的6名散打运动员为研究对象，运用三维摄像技术，对6名运动员鞭腿 原地转腰、不转腰、起动时转腰、脚到中间位置时转腰、过中间位置以后转腰五种 转腰时机进行拍摄，对打击效果影响较大的实验数据进行对比分析认为，脚过中间 位置以后转腰，动作比较合理，打击效果比好。 姚春宏着武术侧踹腿的力学分析及教法探讨 27。作者从生理学和生物力学 两个方面入手,对武术中侧踹腿技术进行综合分析，结合在教学中的实践经验，从本 质上阐明了武术中侧踹腿的用力原理。研究结果认为：完成侧踹腿动作时，髋关节 的内收肌和外展肌同时参与作用，此时的内收肌主要是股直肌、长收肌、缝匠肌等； 踹腿踹出时的力量大小可以根据公式f=ma来确定；而侧踹腿力量的大小的踹出方向 的影响较大。 孟俊庆和张宪维着散打典型击法 寸腿动作的运动生物力学研究 28。作 者用 144 格/s 的高速摄像机，分别对动作进行高速定点摄影图片的拍摄记录，拍摄 距离 10m，对河北省 3 名散打运动员进行拍摄，拍摄时镜头主光轴垂直于运动平面。 由清华大学力学实验室，对抗体（砖）做了力学实验和运动生物力学分析。结果认 为: 寸腿动作支撑腿、 髋、 膝、 踝三关节固定保证了进攻腿在的足踵在 5.56.9m/s 内触击抗体产生 300kg 的冲力时，各关节的有关肌群稳定支撑和加固，避免缓冲为 完成动作的关键；动腿向前进攻时的突然制动、足踵骤然加速造成了寸腿动作爆发 性的发力， 瞬间在击点获得最大的速度 13.31m/s 和动量的主要原因也是完成动作的 核心。 1.2.3 运动生物力学在跆拳道方面的研究综述 李玉刚着跆拳道横踢动作的转动力学分析 29一文。作者对跆拳道横踢动作 进行运动学分析，结果认为：在蹬伸、提膝阶段, 随着身体重心的前移，进攻腿向 前上方抬起， 膝关节内扣以及躯干向后侧倾斜动作的进行。 支撑腿膝角由原来的 135 26王森等.散打“鞭腿”突然转腰时机对打击效果的影响j.山东体育科技,2003 年 6 月第 25 卷第 2 期 27姚春宏.武术侧踹腿的力学分析及教法探讨j.湖北体育科技.2003 年 12 月第 22 卷第 4 期 28孟俊庆等.散打典型击法寸腿动作的运动生物力学研究j.天津体育学院学报.2003 年第 18 卷第 3 期 29李玉刚.跆拳道横踢动作的转动力学分析j.武汉体育学院学报.2003 年 5 月第 37 卷第 3 期 北京体育大学硕士学位（毕业）论文 第 11 页 左右增至 160左右，即大腿相对膝关节的额状轴完成顺时针转动。与此同时,踝 关节足屈角由预备姿势的 130左右减至 80左右，即小腿相对踝关节的额状轴完 成顺时针转动。然而，支撑腿伴随着进攻腿的进攻，在用力蹬伸的同时完成脚跟向 内旋转约 180。进攻腿从蹬地开始到鞭打动作结束，各环节的转动特点各异。即 大腿首先相对髋关节额状轴快速逆时针转动，完成屈髋提膝动作，并使髋角保持在 90左右。 小腿在大腿转动的基础上相对膝关节的额状轴按照先屈后伸的原则进行， 在快速有力的转动中完成击打动作。从横踢的预备动作到进攻腿完成提膝，躯干首 先绕自身的纵轴转动 130。随着进攻腿膝关节的内扣，躯干在绕自身矢状轴转动 约 20左右的同时，又绕额状轴转动约 50左右。 陈育发表对跆拳道后腿横踢技术的分析与研究 30一文。作者运用爱捷运动 图像测量分析系统， 对王莹和贺路敏 （分别为女子47kg 级和67kg 级冠军） 在2000 年 全国跆拳道锦标赛中所完成的后腿横踢技术动作过程进行分析，结果认为：在启动 阶段时贺路敏的后腿前踢动作髋关节的运动速度明显大于膝、踝关节的运动速度； 提膝阶段贺路敏在提膝前有一个明显的展髋动作，此时的髋关节速度达到了最大， 而屈膝时踝关节速度最大。 李玉刚等着跆拳道横踢动作下肢肌群工作特点分析 31。作者从生物力学角 度出发，结合跆拳道横踢技术动作的结构特点进行了剖析，研究了参与下肢动作的 主要肌群及工作特点。 跆拳道横踢技术中上肢运动的生物力学分析 32胡宗祥等用qualisys-mcu500 红外远射测试系统，对北京跆拳道队 13 名运动员横踢动作过程进行测试，拍摄频率 为 240 幅/秒。结果表明：上肢的快速进攻和躯干向进攻方向的快速扭转有利于下肢 动作的协调顺利完成并获得较大的速度。而且上肢的进攻，尤其是上臂的进攻摇尽 可能的早，这样有利于缩短动作完成时间，使下肢获得更大的速度。 1.2.4 运动生物力学在拳击方面的研究综述 李玉刚、严发本、王茵著拳击摆拳动作的生物力学分析与评价 33。作者从 生物力学的角度，对拳击摆拳的动作效果进行分析与评价。分析摆拳的上肢进攻、 躯干转动、下肢蹬伸的肌群工作特点。分析认为,摆拳效果与动作速度、动作方向、 30陈育.对跆拳道后腿横踢技术的分析与研究 j. 安徽体育科技.2000 年第 4 期总第 88 期 31李玉刚等.跆拳道横踢动作下肢肌群工作特点分析j中国体育科技.2003 年(第 39 卷)第 8 期 32胡宗祥等.跆拳道横踢技术中上肢运动的生物力学分析j体育科学研究.第 8 卷第 1 期 2004 年 3 月 33李玉刚等.拳击摆拳动作的生物力学分析与评价j.武汉体育学院学报.第 37 卷第 1 期 2003 年 1 月 北京体育大学硕士学位（毕业）论文 第 12 页 动作时间、动作幅度有直接关系。 综合上述文献对散打技术的分析与探讨来看，基本上代表了我国学者现阶段对 散打和其他格斗类项目技术动作的生物力学的研究方法和手段。他们的研究促进了 我国运动项目的发展，为后人进一步开展研究奠定了基础。但是马克思主义认为事 物总是不断发展的，科学技术的进步也在不断更新，目前运动生物力学动作技术研 究的方法，已经深入到通过三维测试分析系统等来评价和诊断动作技术，通过文献 的查阅得出目前用三维测试技术分析散打腿法的文章较少，尤其是对不同水平运动 员相同技术动作的生物力学对比研究更是凤毛麟角，本文借助先进的实验仪器 （qualisys-mcu500 红外远射测试系统和三维测力平台测试系统） ，运用运动生物力 学原理和方法，对不同水平运动员的踹腿技术进行测试和分析对比，力求找出前腿 中踹技术的运动生物力学特点及内在的规律，并对受试者动作技术的合理性做出诊 断与评价，为散打技术评价与训练提供理论参考依据。 北京体育大学硕士学位（毕业）论文 第 13 页 2 研究对象与研究方法2 研究对象与研究方法 2.1 研究对象 2.1.1 实验对象 分为优秀组和非优秀组，优秀组运动员为现役北京什刹海体校 65 公斤级王进 峰、70 公斤级韩玉柱和 85 公斤级薛凤强三人均为武英级运动员。非优秀组为北京 体育大学代表队队员郑年、陈志河、王振华，分别为一级和二级运动员。 表 1 运动员基本情况统计表 姓名 性 别 年 龄 身高 （cm） 体重 （kg） 运动 等级 运动 年限 最好成绩 王进峰 男 24 169 65 武英 8 九运会决赛第二名 韩玉柱 男 22 180 70 武英 4 全国锦标赛第三名 优 秀 组 薛凤强 男 25 183 85 武英 6 全国锦标赛第一名 郑 年 男 21 167 56 一级 5 全国锦标赛前十六名 陈志河 男 22 171 70 二级 5 全国锦标赛前十六名 非 优 秀 组 王振华 男 21 184 90 一级 4 全国锦标赛第四名 2.1.2 选取动作 如前所述，踹腿是散打中运用率较高的腿法 34，其运用次数占整个腿法使用总 数的 24.8%，仅次于横踢腿，是有效的得分手段之一，侧踹腿攻击部位多在胸腹部， 35。从赛场的实际情况，可以知道前踹腿的使用数量远大于后踹腿，因此为了研究 的便利并结合运动实际， 我们均采用左中踹作为本课题的研究对象,对前腿侧踹这个 具有代表性的动作进行客观而系统的分析。 2.2 研究方法 本课题的研究方法主要是实验法，运用红外远射测试系统和三维测力平台测试 系统对不同水平运动员的踹腿动作进行运动学和动力学特征研究。 34中国体育教练员岗位培训教材武术（散手）m北京：中国国家体育总局.人民体育出版社 1999 年.p115 35马莉芳、韦海峰.武术散打王争霸赛腿法技术的运用.辽宁体育科技 2005 年 2 月第 27 卷第 1 期 p80 北京体育大学硕士学位（毕业）论文 第 14 页 2.2.1 文献资料法 查阅了全国中文体育期刊中的12种核心期刊和14家体育科技期刊，近十年来关 于运动生物力学在散打及相关运动项目的研究文献，以及其它期刊中相关论文和著 作。 2.2.2 专家访谈法 咨询北京体育大学武术学院和运动生物力学教研室的专家和老师，向其请教论 文实验设计、数据分析等方面的问题。 2.2.3 实践体悟法 根据自己多年练习散打的体会，对竞技武术散打踹腿技术的认识。 2.2.4 实验法 应用瑞典产 qualisys-mcu500 红外远射测试系统（六个镜头）对散打踹腿动作 技术进行三维运动学拍摄，其频率为 100 帧/秒。踹击最后阶段使用三维测力平台测 力。 qualisys-mcu500红外远射测试系统简介: qualisys系统即红外光点测试系统， 它有六个镜头对准实验对象，可将其运动的全过程进行三维测试。 qualisys 系统 由 mcu（motion capture unit） 、反射标志物、计算机及相关软件组成。其基本工 作原理为：将反射物置于红外光环中，镜头将捕捉由标志物反射的红外光线，并计 算反射标志物在空间的位置。红外光由 mcu 的红外发光二极管发射，反射物表面是 一种特殊的反光材料，如果有一束光向标志物射去，其反射光中有相当大的部分将 沿着入射的方向发射回来。mcu 集红外光线发射、图像获取、图像处理和数据传输 功能于一体，是该系统的核心部分。一个 mcu 可以获取图像的二维坐标，两个以上 的 mcu 获取的二维坐标经过合成就可以得到图像的三维数据。本系统配备 6 台 mcu （如图 1） ，它们依次串连就可以进行同步测试。与传统的高速摄影（录像）与解析 方法相比较，红外光点测试系统省却了人工解析的繁重工作，不但可以对测试结果 进行快速反馈，而且避免了人工判读测试点所产生的人为误差。因此，该系统能够 方便、快捷、准确地获得所需要的三维运动学数据信息。 北京体育大学硕士学位（毕业）论文 第 15 页 图 1 测试系统的核心部分mcu 2.2.4.1 实验准备阶段 2.2.4.1.1 人体测试点的选择与固定 共 19 个红外光反射标志物固定在受试对象的身体测试部位的各个关节点上， 为 了减少操作过程的系统误差，红外光反射物标志点的粘贴由专人进行。 表 2 标志点名称及固定位置 名称 位置 数量 头 前额 1 左、右肩 肩峰 2 左、右肘 肱骨外上髁 2 左、右腕 桡骨茎突外下缘 2 左、右髋 大转子最高点 2 左、右膝 股骨外上髁 2 左、右踝 胫骨外髁最高点 2 躯干上 胸骨上沿 1 躯干下 两髋连线的中点 1 脚尖 第五跖趾关节 2 脚后跟 足跟外侧 2 北京体育大学硕士学位（毕业）论文 第 16 页 2.2.4.1.2 对实验仪器进行标定 先在墙上安装三维测力平台，并调整好高度，再在测力台表面上安装一个自制 缓冲保护装置，避免受试对象因击打测力台而受伤。然后根据散打踹腿技术动作所 需的活动范围，架设瑞典产 qualisys-mcu500 红外远射测试系统，并对六个镜头的 高度、俯仰角度和焦距进行调整，使坐标框架在每个镜头中的位置正好处于中间靠 下，且光点大小合适。标定时，实验人员在运动员技术动作可能到达的空间内，不 断晃动标定杆对测试空间进行标定，标定时间为 2 秒，共 200 个画面。系统能自动 计算出六个镜头的标定坐标，并对其是否通过标定进行判定。 2.2.4.2 实验阶段 2004 年 11 月 3 日在北京体育大学运动生物力学实验室,对受试者进行了数据采 集。 受试者进行充分的准备活动后，然后在其身上测试部位粘贴反射标志点。按实 验要求，让身贴标志点的运动员在测试范围内作散打踹腿动作，每名测试对象完成 3 次，按规范标准进行拍摄。由现场专家选定效果最好的一次，再进行分析。 qualisys-mcu500 红外远射测试系统的拍摄频率为 100 帧/秒。 实验现场布置如图 2。 图 2 实验现场布置及系统工作原理 2.2.4.3 数据处理 实验结束后,由运动生物力学教研室的专业老师对实验过程中粘贴的各标志点 进行定义，计算并给出各标志点相对于空间标定坐标的三维坐标。根据论文要求， 北京体育大学硕士学位（毕业）论文 第 17 页 应用 qualisys 系统和三维力测力台自带软件， 结合 excel2000 软件对获得的指标进 行计算和统计，选取优秀组和非优秀组各阶段测得的数据进行对比研究。 数据处理结束后，根据 qualisys 自带的 view 软件和对动作的阶段划分，观看 动作录像，分别确定各阶段的运动时间点，我们选取右腿垫步脚尖着地时的运动时 间作为动作的开始，并依据此刻时间将不同运动水平运动员的数据对齐，就可以比 较不同运动水平的运动员各阶段所用的时间、角度和速度等数据的变化情况。 本研究中选取的主要指标有:髋、膝、踝、肩、肘等关节角度在运动过程中三维 空间的变化值；攻击腿脚尖的速度随运动时间变化的三维轨迹曲线；脚尖与脚跟连 线的扭转角度，两肩连线与两髋连线之间的夹角、身体躯干与水平面所成的倾角。 有关角度的定义按运动生物力学通常使用的关节角定义方法定义。 髋关节角：按同侧肩关节、髋关节、膝关节连线的夹角。 膝关节角：按同侧髋关节、膝关节、踝关节连线的夹角。 踝关节角：按同侧膝关节、踝关节、第五跖趾关节连线的夹角。 肩关节角：左右肩关节与肘关节连线的夹角。 肘关节角：按同侧肩关节、肘关节、腕关节连线的夹角。 支撑腿拧转角：支撑腿脚尖和脚跟连线的扭转角度。 躯干倾斜角：躯干上与躯干下连线和水平面的夹角。 躯干扭转角：左右髋关节连线与左右肩关节的连线之间的夹角。 北京体育大学硕士学位（毕业）论文 第 18 页 3 结果与分析3 结果与分析 3.1 竞技武术散打踹腿技术动作的阶段划分 为找出踹腿动作技术的关键环节，确定该动作的技术特征，以便更详细的分析 其动作技术。根据散打的动作特征和技术要求，在一个踹腿动作过程中都要经历提 膝、翻小腿和踹击三个阶段，而踹腿动作的翻小腿和踹击往往是同时进行的，所以 我们将其分为提膝和翻踹两个阶段（见图 3、图 4） 。同时为了叙述方便，我们将为 完成技术动作支撑人体重心的腿称为支撑腿，而进攻击打目标的腿称为攻击腿。 图 3 图 4 （1）提膝阶段：后脚垫步脚尖着地开始到膝关节角度变为最小为止。 （2）翻踹阶段：从膝关节角度最小时开始到膝关节变为最大为止。 3.2 踹腿技术下肢动作的运动生物力学分析 腿法是散打技术中最基本和得分率最高的技术之一，下肢髋、膝、踝三大关节 能否活动自如，对完成技术动作具有重要意义，是衡量运动运技术动作的重要指标。 而动作过程中支撑腿拧转角的变化对动作速度、力量具有重大影响。因此，下肢动 作的研究在散打运动中具有重要地位，获取踹腿动作的三大关节和支撑腿拧转角的 生物力学数据，有助于对踹腿技术进行合理的评定，为散打技术体系的建立提供理 论依据。 3.2.1 踹腿技术攻击腿各关节的运动生物力学分析 3.2.1.1 踹腿技术攻击腿髋关节的运动生物力学分析 髋关节由髋骨的髋臼和股骨头组成，是典型的球窝关节。它可以绕三个运动轴 做屈伸、展收、回旋、水平屈伸和环转运动。通常左右髋关节与骨盆相连，骨盆可 以做向前向后的转动，骨盆与下肢一起对脊柱的运动可以绕额状轴做前屈、后伸运 北京体育大学硕士学位（毕业）论文 第 19 页 动。饶矢状轴做侧屈运动，绕垂直轴做回旋运动 36。 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 帧数（帧） 角度值（度） 王进峰 韩玉柱 薛凤强 图 5 优秀组攻击腿髋关节角度值变化曲线图 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 帧数（帧） 角度值（度） 郑年 陈志河 王振华 图 6 非优秀组攻击腿髋关节角度值变化曲线图 通过对优秀组和非优秀组攻击腿髋关节角度值变化曲线图（图 5、图 6）进行分 析可知，两组运动员的髋关节角度值的变化都有一个逐渐下降再迅速上升然后还原 的趋势，出现了一个波峰和一个波谷，这主要是因为运动员在做收腿提膝动作，髋 关节的角度在逐渐地减小。当到达最小值时，表示髋已收紧，所以此时髋关节的角 度最小。然后运动员进行展髋挺膝向前踹出。在提膝阶段优秀组运动员王进锋、韩 玉柱和薛凤强分别达到 118.5、121、124.4，翻踹阶段分别达到峰值 167.5 、156.9和 154.3，增幅分别达到 49、35.9和 29.9。在而非优秀组运 动员髋关节角度值的变化虽然也表现得与优秀组运动员比较相似的变化曲线，但角 36 运动解剖学.人民体育出版社 m.2000.6.第 2 版 北京体育大学硕士学位（毕业）论文 第 20 页 度值较小，在提膝阶段三人分别为：101.9、92.5和 96.2，到翻踹阶段分别 增加到 160.5、139.6和 142.4。从表 3 可以看出，优秀组运动员在翻踹结束 时攻击腿髋关节角度值大于非优秀组运动员攻击腿髋关节角度值，说明优秀组运动 员髋关节的角度在提膝到翻踹动作过程中不断地在增大，一直在积极展髋，让大关 节（髋关节）更多地参与动作。由于大关节（髋关节）相对于小关节（膝关节和踝 关节）具有更多的力量优势，从而获得更好的动作质量。当髋角达到最大值时，意 味着运动员的踹腿动作完成，然后进行屈髋收膝的动作，因此髋关节的角度值在逐 渐地减小。非优秀组运动员的髋关节角度虽然也在逐渐增加，且增幅较大，但因它 在踹击阶段角度值较小，因此其动作效果不如优秀组运动员。 表 3 运动员攻击腿髋关节角度值在阶段结束时统计表 （单位：度） 优秀组 非优秀组 王进峰 韩玉柱 薛凤强 郑年 陈志河 王振华 提膝 118.5 121 124.4 101.9 92.5 96.2 翻踹 167.5 156.9 154.3 160.5 139.6 142.4 增幅 49 35.9 29.9 58.6 47.1 46.2 3.2.1.2 踹腿技术攻击腿膝关节的运动生物力学分析 膝关节是人体内最大、结构最复杂的一个关节。位于全身最大的两个骨杠杆 股骨和胫骨之间。属于滑车椭圆形关节，可绕两个运动轴运动，即绕额状轴可作 屈、伸运动和绕垂直轴可作内旋、外旋运动 37。 37运动解剖学.人民体育出版社 m.2000.6.第 2 版 北京体育大学硕士学位（毕业）论文 第 21 页 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 帧数（帧） 角度值（度） 王进峰 韩玉柱 薛凤强 图 7 优秀组攻击腿膝关节角度值变化曲线