劉存忠，陳婷婷

(1.廣州體育學(xué)院武術(shù)系，廣東廣州 510500;2.廣東金融學(xué)院體育部，廣東廣州 510520)

散打鞭腿技術(shù)進(jìn)攻腿三維運(yùn)動(dòng)學(xué)與表面肌電特征同步研究

劉存忠1，陳婷婷2

(1.廣州體育學(xué)院武術(shù)系，廣東廣州 510500;2.廣東金融學(xué)院體育部，廣東廣州 510520)

鞭腿技術(shù)是高水平散打運(yùn)動(dòng)員在比賽中不可缺少的進(jìn)攻性動(dòng)作。運(yùn)用三維運(yùn)動(dòng)學(xué)和肌電對(duì)此動(dòng)作進(jìn)行研究，探索完成動(dòng)作進(jìn)攻腿各環(huán)節(jié)運(yùn)動(dòng)速度、主要肌肉或肌群的收縮形式及發(fā)力順序，提出正確合理的動(dòng)作技術(shù)，以期為教練員和運(yùn)動(dòng)員的散打鞭腿動(dòng)作的訓(xùn)練提供理論依據(jù)和參考。

散打;鞭腿;進(jìn)攻腿;運(yùn)動(dòng)學(xué);表面肌電;積分肌電

在散打的進(jìn)攻動(dòng)作中，“鞭腿”是最主要的得分手段之一。在比賽中運(yùn)用廣泛，威力大，擊中對(duì)手不但能直接得分，而且運(yùn)用巧妙時(shí)能重創(chuàng)對(duì)手，使其被“強(qiáng)制讀秒”，甚至直接獲優(yōu)勢(shì)勝利。相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)表明，運(yùn)動(dòng)員在每場(chǎng)比賽的進(jìn)攻動(dòng)作中(不包括防守反擊等其它戰(zhàn)術(shù))，鞭腿的使用率達(dá)30%左右。可見(jiàn)，運(yùn)動(dòng)員在比賽中能否完成高質(zhì)量的鞭腿動(dòng)作，直接影響到比賽的勝負(fù)。對(duì)2010年全國(guó)散打錦標(biāo)賽男子216場(chǎng)的技術(shù)統(tǒng)計(jì)，鞭腿使用占所有腿法78.25%，占整個(gè)散打技術(shù)39.51%，腿法的使用率明顯高于其它任何動(dòng)作。但分析發(fā)現(xiàn)得分率和使用率不成正比。說(shuō)明鞭腿動(dòng)作在教學(xué)與訓(xùn)練上仍存在需要提高和改進(jìn)的問(wèn)題。基于此，本文試圖從運(yùn)動(dòng)學(xué)和表面肌電的角度出發(fā)，運(yùn)用三維圖像解析系統(tǒng)和表面肌電采集系統(tǒng)，采集進(jìn)攻腿運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)速度及肌肉放電相關(guān)參數(shù)，對(duì)其動(dòng)作進(jìn)行量化分析與評(píng)價(jià)，為散打鞭腿動(dòng)作科學(xué)化訓(xùn)練提供理論依據(jù)。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

廣東省現(xiàn)役優(yōu)秀男子散打運(yùn)動(dòng)員5名(省隊(duì)隊(duì)員)，參加受試的5名運(yùn)動(dòng)員均在身體狀況良好的情況下進(jìn)行的，詳細(xì)情況見(jiàn)表1。

表1 受試者基本情況

1.2 研究方法

1.2.1 測(cè)試儀器及測(cè)試指標(biāo)

SONY-900數(shù)碼攝像機(jī)(日本)，ARLL公司的APAS系統(tǒng)(美國(guó))，三維DLT輻射框架(美國(guó))，Mega6000 16通道表面肌電測(cè)試儀(芬蘭)。動(dòng)作時(shí)間參數(shù)、環(huán)節(jié)速度參數(shù)、表面肌電(積分肌電)。

1.2.2 環(huán)節(jié)速度參數(shù)采集與處理

原地鞭腿動(dòng)作的同時(shí)進(jìn)行三維數(shù)碼攝像，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)拍攝到的原始材料通過(guò)采集，運(yùn)用美國(guó)ARIEL公司的APAS系統(tǒng)進(jìn)行同步校正與解析，采用DLT法合成各關(guān)節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。分析過(guò)程中采取系統(tǒng)人體模型: 21個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)，25個(gè)環(huán)節(jié)控制點(diǎn)，對(duì)所獲得的大量數(shù)據(jù)采用數(shù)字濾波法進(jìn)行數(shù)據(jù)平滑，截?cái)囝l率為12［1］。

1.2.3 肌電信號(hào)采集與處理

采樣頻率1000Hz，輸入阻抗小于10GΩ，差分放大器的放大倍數(shù)為1000倍，CMMR＞100 dB，噪聲水平小于1uV，A/D轉(zhuǎn)換12 bit。采集到的sEMG信號(hào)利用MegaW in軟件輸入計(jì)算機(jī)［3］。電極按照芬蘭MegaW in軟件提供的解剖位置在右下肢的股外側(cè)肌(VL)、股內(nèi)側(cè)(VM)、股直(RF)、臀大肌(GM)、縫匠肌(S)、闊筋膜張肌(TFL)、股二頭肌(BF)、腓腸肌(GC)和脛骨前肌(TA)的肌腹，電極間距為2cm，同步完成鞭腿動(dòng)作。用mark點(diǎn)設(shè)置在10s采集段的兩端，截取兩個(gè)mark點(diǎn)間的肌電數(shù)據(jù)和運(yùn)動(dòng)學(xué)視頻，在SIMI運(yùn)動(dòng)解析系統(tǒng)中同步處理［2］。

1.3 動(dòng)作階段劃分

將鞭腿動(dòng)作全過(guò)程分為預(yù)備、重心前移、屈膝提腿、擊打、擊打后動(dòng)作回收五個(gè)階段:1)從起始到左腳墊步至身體重心前移結(jié)束，定為T(mén)1;2)進(jìn)攻腿屈膝提腿結(jié)束，定為T(mén)2;3)進(jìn)攻腿挺髖扣膝，定為T(mén)3;4)打擊沙包，接觸沙包，定為T(mén)4;5)進(jìn)攻腿打擊動(dòng)作結(jié)束，支撐腿腳跟外旋進(jìn)攻腳回收落地，定為T(mén)5(由于預(yù)備動(dòng)作在動(dòng)作時(shí)間上沒(méi)有顯示，因此在本研究中從第二階段開(kāi)始分析)［1］。

1.4 數(shù)據(jù)處理

對(duì)所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和篩選。利用計(jì)算機(jī)Excel2000完成計(jì)算和圖表的處理。計(jì)算出各指標(biāo)的平均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差(SD)，對(duì)個(gè)體進(jìn)行驗(yàn)證。

2 結(jié)果與分析

2.1 T1(預(yù)備結(jié)束)、T2階段(屈膝提腿)運(yùn)動(dòng)學(xué)與肌電同步特征

表2 T2階段髖膝踝角度與速度情況

錄像顯示，在T1(預(yù)備結(jié)束)階段，進(jìn)攻腿膝關(guān)節(jié)角度為144±140，保持右腿屈膝角度較小的動(dòng)作，有利于運(yùn)動(dòng)員將有力腿放在后面并能迅速移動(dòng)腳步給對(duì)手有力的擊打。在T2階段(屈膝提腿)，右腿蹬離地面后，身體微側(cè)傾，右腿向正前方提膝，膝尖正對(duì)前方，大腿與軀干成90°左右，小腿自然下垂，踝關(guān)節(jié)自然放松，此階段結(jié)束時(shí)膝關(guān)節(jié)達(dá)到自身胸部的高度。T2階段髖關(guān)節(jié)速度為2.75±0.54m/s，膝關(guān)節(jié)速度為6.12±1.42m/s，踝關(guān)節(jié)速度為6.93±1.56m/s。髖關(guān)節(jié)角度41±90，膝關(guān)節(jié)角度67±190，踝關(guān)節(jié)角度122 ±110，見(jiàn)表2。

表3 T2階段所測(cè)肌肉積分肌電值(uVs)

由表3可知，T2階段，進(jìn)攻腿腹直肌(RF)，縫匠肌(S)、闊筋膜張肌(TFL)、股二頭肌(BF)和腓腸肌(GC)積分肌電值變化較大，表明屈膝提腿動(dòng)作的完成主要涉及到這些肌肉。從iEMG的大小可以看出肌肉對(duì)動(dòng)作的貢獻(xiàn)，骨直?。竟啥^?。究p匠肌＞腓腸?。鹃熃钅埣?。結(jié)合動(dòng)作對(duì)應(yīng)肌肉的工作方式進(jìn)行分析，屈膝提腿階段主要是進(jìn)攻腿屈膝上提(近固定)，髂腰肌、股直肌、縫匠肌、闊筋膜張肌和恥骨肌快速收縮做屈髖(大腿屈)運(yùn)動(dòng);股二頭肌、腓腸肌、半腱肌、半膜肌和股薄肌主動(dòng)用力，使膝關(guān)節(jié)做屈膝(小腿屈)運(yùn)動(dòng)。動(dòng)作表現(xiàn)出加速收縮，快速制動(dòng)，動(dòng)作一步到位特點(diǎn)。肌肉收縮表現(xiàn)出主動(dòng)屈膝、肌肉收縮速度快特點(diǎn)。屈膝提腿動(dòng)作的迅速完成及制動(dòng)與小腿及踝關(guān)節(jié)放松程度有直接的關(guān)系。分析認(rèn)為，小腿自然下垂，踝關(guān)節(jié)放松，在屈膝時(shí)膝關(guān)節(jié)角度能迅速減小，這有利于動(dòng)作的迅速完成。膝關(guān)節(jié)角度的迅速減小又使進(jìn)攻腿轉(zhuǎn)動(dòng)半徑減小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變小，轉(zhuǎn)動(dòng)難度降低，轉(zhuǎn)動(dòng)迅速完成［4］。

2.2 T3階段(挺髖扣膝)運(yùn)動(dòng)學(xué)與肌電同步特征

T3階段(挺髖扣膝)是在屈膝提腿結(jié)束的基礎(chǔ)上完成的，進(jìn)攻腿髖關(guān)節(jié)內(nèi)旋;膝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)向(內(nèi)扣)左側(cè)方，大小腿折疊與地面平行，腳背對(duì)準(zhǔn)攻擊方向。T3階

表4 T3階段髖膝踝角度與速度情況

段髖關(guān)節(jié)速度為1.56±0.37m/s，膝關(guān)節(jié)速度為5.17 ±1.23m/s，踝關(guān)節(jié)速度為7.22±1.11m/s。髖關(guān)節(jié)角度51±10°，膝關(guān)節(jié)角度95±15°，踝關(guān)節(jié)角度139± 19°，見(jiàn)表4。

表5 T2階段所測(cè)肌肉積分肌電值(uVs)

T3階段，進(jìn)攻腿肌肉收縮放電情況主要表現(xiàn)在闊筋膜張肌(TFL)，其iEMG變化較大。表明挺髖扣膝動(dòng)作主要是由進(jìn)攻腿闊筋膜張肌完成，其它肌肉其輔助作用。動(dòng)作對(duì)應(yīng)肌肉的工作方式主要是挺髖扣膝(近固定)，臀中、小肌前部和闊筋膜張肌快速收縮做挺髖(髖內(nèi)旋)運(yùn)動(dòng)。從動(dòng)作的技術(shù)角度來(lái)講，挺髖使膝關(guān)節(jié)下扣，扣膝是擺動(dòng)過(guò)程中的制動(dòng)，扣膝帶來(lái)一系列有利變化。根據(jù)動(dòng)能傳遞原理［5］，大腿制動(dòng)使能量由大腿傳遞給小腿，而小腿的質(zhì)量比大腿輕得多，相應(yīng)的速度就會(huì)增加，從而提高了小腿的鞭打速度。此外，扣膝改變了小腿的方向，增加了橫擊的效果。

2.3 T4(打擊接觸沙包)、T5階段(回位)運(yùn)動(dòng)學(xué)與肌電同步特征

表6 T4階段髖膝踝角度與速度情況

T4階段(打擊接觸沙包)在髖關(guān)節(jié)內(nèi)旋，扣膝結(jié)束后爆發(fā)用力伸膝和主動(dòng)屈踝，快速有力擊中目標(biāo)。在運(yùn)動(dòng)中，當(dāng)希望環(huán)節(jié)鏈末端產(chǎn)生最大的速度和力量時(shí)，肢體的運(yùn)動(dòng)形式往往表現(xiàn)為由近端環(huán)節(jié)到遠(yuǎn)端環(huán)節(jié)依次加速與制動(dòng)，各環(huán)節(jié)的速度表現(xiàn)為由近端到遠(yuǎn)端的依次增加。鞭打動(dòng)作主要是使末端環(huán)節(jié)獲得最大的速度。全國(guó)體育學(xué)院通用教材《運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)》中對(duì)關(guān)節(jié)活動(dòng)順序性原理的解釋:關(guān)節(jié)周?chē)渲眉∪鈾M斷面積大的關(guān)節(jié)稱(chēng)之為大關(guān)節(jié)，反之稱(chēng)小關(guān)節(jié)。大關(guān)節(jié)首先發(fā)力，以克服環(huán)節(jié)和肢體的惰性，便于關(guān)節(jié)和肢體的啟動(dòng);中等關(guān)節(jié)次發(fā)力，便于環(huán)節(jié)和肢體進(jìn)一步加速;小關(guān)節(jié)最后發(fā)力，便于控制運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)幅度。因此，鞭腿必須嚴(yán)格遵循這一規(guī)律，否則，就會(huì)造成動(dòng)作的幅度、速度、力度受限，致使動(dòng)作質(zhì)量下降或失敗。由此我們不難得出鞭腿打擊動(dòng)作的活動(dòng)順序是:髖關(guān)節(jié)-膝關(guān)節(jié)-髖關(guān)節(jié)-膝關(guān)節(jié)-踝關(guān)節(jié)。T4階段髖關(guān)節(jié)速度為1.12±0.24m/s，膝關(guān)節(jié)速度為1.26±0.31m/s，踝關(guān)節(jié)速度為7.13±2.21m/s。髖關(guān)節(jié)角度75±6°，膝關(guān)節(jié)角度130±11°，踝關(guān)節(jié)角度135±14°，見(jiàn)表6。

表7 T4階段所測(cè)肌肉積分肌電值(uVs)

T4(打擊接觸沙包)階段，進(jìn)攻腿股外側(cè)肌(VL)、股內(nèi)側(cè)肌(VM)、股直肌(RF)和腓腸肌(GC)積分肌電值變化非常明顯(見(jiàn)表7)，尤其是股四頭肌的作用，表明打擊動(dòng)作完成的質(zhì)量主要與股四頭肌密切相關(guān)。肌電變化結(jié)合動(dòng)作分析，股四頭肌收縮完成伸膝動(dòng)作(近固定)，小腿三頭肌收縮完成踝關(guān)節(jié)足屈動(dòng)作，鞭擊前主動(dòng)快速扣膝，獲得較高的右膝加速度。也就是說(shuō)小腿運(yùn)動(dòng)是以大腿這一非慣性參照系上而言的，即小腿在膝關(guān)節(jié)受到來(lái)自大腿前上方向的慣性力作用下，對(duì)其質(zhì)心的力矩使其繞大腿軸向前轉(zhuǎn)動(dòng)，從而形成擊打動(dòng)作。在整個(gè)鞭打的過(guò)程中，屈髖、提膝、轉(zhuǎn)體挺腰、扣膝、帶動(dòng)小腿向內(nèi)側(cè)前上方鞭打。動(dòng)作的速度和力量與主動(dòng)肌的收縮快慢和對(duì)抗肌的放松程度有很大關(guān)系［6］。主動(dòng)肌的主動(dòng)收縮能加快動(dòng)作的速度，而對(duì)抗肌則起著阻礙的作用。肌肉放松能力可以減小肌肉之間消極的對(duì)抗，提高動(dòng)作的速度。當(dāng)主動(dòng)肌群用力收縮的同時(shí)，適時(shí)地放松對(duì)抗肌群，能減少對(duì)抗肌的阻力，增大主動(dòng)肌群的收縮速度和力量，使動(dòng)作變得更快、打擊更有力。

在T5階段，運(yùn)動(dòng)員應(yīng)迅速將身體重心前移，右腿(攻擊腿)順勢(shì)前落，掌握好攻擊后的身體平衡，為下一個(gè)防守動(dòng)作或下一個(gè)進(jìn)攻動(dòng)作做好準(zhǔn)備在還原姿勢(shì)時(shí)相，膝關(guān)節(jié)角度為152±7°，因此，在還原階段，運(yùn)動(dòng)員保持兩膝的夾角在150°左右，保持兩膝處于微屈狀態(tài)，這樣有利于運(yùn)動(dòng)員的快速啟動(dòng)，迅速進(jìn)入T1階段。

3 結(jié)論與建議

3.1 預(yù)備階段，進(jìn)攻腿膝角約140°，有利于迅速移動(dòng)。屈膝提腿、挺髖扣膝、打擊三個(gè)階段速度踝＞膝＞髖;髖角40°-50°-75°，膝角65°-95°-130°，踝角120°-140°-135°變化?；匚浑A段，膝角150°左右，微屈。提示動(dòng)作練習(xí)應(yīng)盡量保持每階段各關(guān)節(jié)的角度，以達(dá)到較好效果。

3.2 屈膝提腿階段，腹直肌、縫匠肌、闊筋膜張肌、股二頭肌和腓腸肌參與收縮，肌電貢獻(xiàn)為骨直肌＞股二頭?。究p匠?。倦枘c肌＞闊筋膜張肌。挺髖扣膝階段，主要是由闊筋膜張肌完成。打擊階段，主要有股外側(cè)肌、股內(nèi)側(cè)肌、股直肌和腓腸肌，尤其是股四頭肌的IEMG。提示動(dòng)作練習(xí)應(yīng)主要發(fā)展這些肌肉，同時(shí)應(yīng)注意這些肌肉的用力順序。

3.3 鞭腿打擊動(dòng)作的活動(dòng)順序是:髖關(guān)節(jié)-膝關(guān)節(jié)-髖關(guān)節(jié)-膝關(guān)節(jié)-踝關(guān)節(jié)。提示在練習(xí)是要嚴(yán)格遵循環(huán)節(jié)運(yùn)動(dòng)的原理，整個(gè)動(dòng)作的完成要放松自然。

［1］劉存忠，李玉剛，嚴(yán)發(fā)本.武漢體育學(xué)院優(yōu)秀男子散打運(yùn)動(dòng)員鞭腿技術(shù)動(dòng)作髖、膝關(guān)節(jié)速度和角度特征分析［J］.武漢體育學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，43(7):87-90

［2］王子羲.同步肌電分析方法及其應(yīng)用［J］.中國(guó)康復(fù)醫(yī)學(xué)雜志，2006(2):169-170

［3］Hirokawa，R.，Solomonow，M.，Luo，Z.，Lu，Y.＆D.Ambrosia，R.Muscular co-contraction and control of knee stabiliy［J］.Journal of Electromyography and Kinesiology，2008(1):199-208

［4］霍興華，薛亮.柔道運(yùn)動(dòng)員投技中大外刈技術(shù)的表面肌電分析［J］.天津體育學(xué)院學(xué)報(bào)2010，25(3):267-269

［5］田進(jìn)，周家穎.跳深著地階段下肢所測(cè)肌肉的表面肌電活動(dòng)特征研究［J］.西安體育學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，3:91-96

［6］李延軍，孫有平.旋轉(zhuǎn)推鉛球過(guò)渡階段肌肉用力特征的sEMG分析［J］.北京體育大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，33(5): 50-54

Research on sEMG Signal and Kinematics Characteristics of Leg-attack in Sanda Whip-Kick

LIU Cun-zhong1，CHEN Ting-ting2
(1.Wushu Department Of Institute of Physical Education In Guangzhou，Guangzhou 510500，China; 2.GuangDong University of Finance，Guangzhou 510520，China)

Sanda Whip-Kick is kind of necessary attack motion for well-trained Sanda a thletes in competition.With the application of kinematics and sEMG Signal changing，the study discusses the velocity and movement trajectory and muscle contraction of attack leg.It puts forward the correct action technique，and provides theoretical basis for whip-kick trainin.

Sanda;whip-kick;attack leg;kinematics;sEMG;iEMG

G852.4

A

1007-323X(2010)06-0068-04

2010-08-28

劉存忠(1969-)，男，江西九江人，副教授，碩士導(dǎo)師

研究方向:武術(shù)理論和實(shí)踐