吳明岳

(北京體育大學(xué)競(jìng)技體育學(xué)院 北京 100084)

網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)是世界上非常流行的一項(xiàng)運(yùn)動(dòng)，其動(dòng)作優(yōu)雅紳士且又包含力量、爆發(fā)力與美，而且，幾乎所有年齡階段的人都適合參與網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)。網(wǎng)球比賽是一種長(zhǎng)時(shí)間高強(qiáng)度間歇性運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)員需要多次短距離快速啟動(dòng)—跑動(dòng)—突然制動(dòng)—精確完成不同擊球動(dòng)作，其分、局、盤之間的休息時(shí)間不同。

網(wǎng)球基本技術(shù)動(dòng)作包括發(fā)球、正手擊球、反手擊球、正手截?fù)艉头词纸負(fù)舻龋煌W(wǎng)球技術(shù)動(dòng)作的運(yùn)用主要取決于運(yùn)動(dòng)員在球場(chǎng)所處的位置及運(yùn)動(dòng)員的戰(zhàn)術(shù)選擇。網(wǎng)球技術(shù)動(dòng)作構(gòu)成復(fù)雜，包含了眾多的生物力學(xué)原理。而且，在比賽中需要運(yùn)動(dòng)員精確完成擊球動(dòng)作并控制擊球達(dá)到預(yù)定戰(zhàn)術(shù)所要達(dá)到的落點(diǎn)。

然而，傳統(tǒng)的網(wǎng)球教學(xué)與訓(xùn)練主要依賴教練的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，每個(gè)教練基于不同教學(xué)理論，這種教學(xué)具有主觀性。也有教練用回放錄制的擊球動(dòng)作視頻來(lái)改進(jìn)和調(diào)整網(wǎng)球技術(shù)動(dòng)作訓(xùn)練計(jì)劃，但回放視頻乏味而且耗時(shí)較長(zhǎng)，人眼也不能識(shí)別很多重要的內(nèi)部原理。在競(jìng)爭(zhēng)激烈的網(wǎng)球領(lǐng)域，運(yùn)用量化的、精確的、實(shí)時(shí)反饋的手段進(jìn)行教學(xué)與訓(xùn)練，有利于網(wǎng)球技術(shù)動(dòng)作訓(xùn)練計(jì)劃的調(diào)整，也更加客觀。

1 現(xiàn)階段網(wǎng)球技術(shù)動(dòng)作分析研究現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)外有關(guān)網(wǎng)球技術(shù)動(dòng)作的研究主要運(yùn)用解剖和生物力學(xué)基本原理和技術(shù)方法對(duì)網(wǎng)球基本技術(shù)動(dòng)作進(jìn)行深入分析。國(guó)內(nèi)學(xué)者運(yùn)用單一儀器進(jìn)行分析的較多，國(guó)外學(xué)者常用多種儀器進(jìn)行綜合分析網(wǎng)球技術(shù)動(dòng)作，研究網(wǎng)球各項(xiàng)基本技術(shù)動(dòng)作原理，從而指導(dǎo)教學(xué)與訓(xùn)練。有些學(xué)者用力學(xué)理論對(duì)網(wǎng)球基本技術(shù)動(dòng)作進(jìn)行了探討。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究方法主要是錄像分析法，該方法使用攝像機(jī)采集運(yùn)動(dòng)員的三維運(yùn)動(dòng)影像，并對(duì)影像進(jìn)行分析，獲得相關(guān)人體運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)與指標(biāo)，分析運(yùn)動(dòng)員各環(huán)節(jié)的運(yùn)動(dòng)特征，以幫助教練員更為準(zhǔn)確地了解運(yùn)動(dòng)員。該方法成本很高，同時(shí)實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備時(shí)間也很長(zhǎng)。肌電分析法也較為普遍，運(yùn)用表面肌電技術(shù)，測(cè)試網(wǎng)球擊球參與的相關(guān)肌肉群體，然后通過(guò)肌電分析軟件進(jìn)行分析。肌電測(cè)試受周圍環(huán)境影響較大，而且一些深層的小肌肉并不能測(cè)到，測(cè)試結(jié)果的精確性也受到質(zhì)疑。國(guó)內(nèi)外也有許多研究將肌電、錄像、動(dòng)作捕捉器、測(cè)力臺(tái)等幾種儀器結(jié)合，該方法可以更加全面地對(duì)網(wǎng)球技術(shù)動(dòng)作進(jìn)行分析與總結(jié)原理，但是這種方法運(yùn)用到的人力、儀器設(shè)備太多，操作復(fù)雜。

總之，國(guó)內(nèi)對(duì)網(wǎng)球基本技術(shù)動(dòng)作研究多為技術(shù)動(dòng)作結(jié)構(gòu)及原理機(jī)制，理論性較多，實(shí)際運(yùn)用較難；國(guó)外有關(guān)研究多運(yùn)用多種儀器相結(jié)合的方法研究肢體各環(huán)節(jié)對(duì)于網(wǎng)球擊球質(zhì)量的影響，研究技術(shù)動(dòng)作原理以改進(jìn)技術(shù)動(dòng)作。但是，運(yùn)用上述儀器，設(shè)備昂貴，準(zhǔn)備時(shí)間和測(cè)試時(shí)間都耗時(shí)較長(zhǎng)，而且操作繁雜，大部分研究一般只適用于實(shí)驗(yàn)研究，并不能直接運(yùn)用于訓(xùn)練計(jì)劃調(diào)整與訓(xùn)練監(jiān)控。

2 最新MEMS技術(shù)應(yīng)用到網(wǎng)球技術(shù)動(dòng)作分析相關(guān)研究

MEMS技術(shù)是將微電子技術(shù)與機(jī)械工程融合到一起的一種工業(yè)技術(shù)，它是一種對(duì)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)收集的新型技術(shù)。在MEMS傳感器中，運(yùn)動(dòng)傳感器應(yīng)用較多。運(yùn)動(dòng)傳感器是加速度傳感器、陀螺儀、壓力傳感器、電子羅盤這一類使用慣性技術(shù)的傳感器的統(tǒng)稱，通過(guò)將加速度傳感器和陀螺儀等傳感器集成到消費(fèi)電子產(chǎn)品中，可以在滿足成本、尺寸、魯棒性和電池壽命要求的同時(shí)，為設(shè)備增加運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的功能。隨著技術(shù)的進(jìn)步，運(yùn)動(dòng)處理技術(shù)日益小巧、便捷和低能耗，其應(yīng)用前景不可估量。

隨著MEMS傳感器和無(wú)線通信技術(shù)及云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，利用MEMS可穿戴式傳感設(shè)備可以實(shí)時(shí)收集運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，可以通過(guò)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)分析，完成動(dòng)作捕捉和姿態(tài)識(shí)別。目前，科研人員開(kāi)始將MEMS可穿戴式傳感設(shè)備用于運(yùn)動(dòng)學(xué)研究，利用該技術(shù)提取了運(yùn)動(dòng)過(guò)程中運(yùn)動(dòng)員肘關(guān)節(jié)角度、膝關(guān)節(jié)角度、脊柱角度、髖關(guān)節(jié)位置和膝肘關(guān)節(jié)距離等運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)，建立了高爾夫球及賽馬運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)，以幫助運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行動(dòng)作技術(shù)分析，提高訓(xùn)練水平。

也有研究將MEMS可穿戴式傳感設(shè)備與視頻結(jié)合起來(lái)分析持拍類項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)中擊球和扣球動(dòng)作，如有研究用該技術(shù)評(píng)價(jià)了棒球運(yùn)動(dòng)員肢體節(jié)段和關(guān)節(jié)之間的協(xié)調(diào)性。有關(guān)的羽毛球研究使用相同方法識(shí)別了羽毛球的基本擊球動(dòng)作及區(qū)分了3組不同水平受試者。

3 各類網(wǎng)球技術(shù)動(dòng)作分析方法

3.1 視頻法分析網(wǎng)球技術(shù)動(dòng)作

2006年陳萬(wàn)軍等人[1]研究了桑普拉斯和阿加西兩人的發(fā)球動(dòng)作,發(fā)現(xiàn)拋球技術(shù)動(dòng)作連貫、穩(wěn)定、位置準(zhǔn)確、拋球落差小、拋球臂肌肉感覺(jué)精細(xì)，向后、向前揮拍時(shí)間短,充分合理地運(yùn)用了軀干側(cè)弓、背弓、下肢肌群轉(zhuǎn)動(dòng)用力及上肢揮臂旋內(nèi)動(dòng)作，使發(fā)球動(dòng)作過(guò)程及肌肉工作群協(xié)調(diào)有力,從而形成了發(fā)球技術(shù)動(dòng)作時(shí)間短、速度快、力量大、落點(diǎn)刁的效果。2016年，黎祖慶和周繼和[2]通過(guò)對(duì)西蒙娜·哈勒普正手擊上旋球技術(shù)的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)進(jìn)行分析得出，哈勒普在利用正手擊球技術(shù)時(shí)，從后擺引拍、揮拍擊球到隨揮階段，其整體動(dòng)作比較流暢、舒展，動(dòng)作技術(shù)較為合理、規(guī)范；從轉(zhuǎn)肩側(cè)身的準(zhǔn)備擊球姿勢(shì)至完成擊球動(dòng)作，各個(gè)階段的動(dòng)作技術(shù)符合運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)原理。2017年，韓格格[3]對(duì)不同水平網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員發(fā)球成功與失誤動(dòng)作進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析?？傊?，目前對(duì)于使用視頻法分析網(wǎng)球技術(shù)動(dòng)作的研究方法主要是借用一維或者多維攝像機(jī)通過(guò)錄制或者在電腦上查詢的視頻進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是較為直觀，容易理解，操作較為方便，缺點(diǎn)是有些攝像機(jī)價(jià)格昂貴，分析視頻往往需要分幀觀看視頻，耗時(shí)較長(zhǎng)。目前這種方法仍為主流研究方法。

3.2 肌電法分析網(wǎng)球技術(shù)動(dòng)作

2008年，于志剛和王利[4]對(duì)我國(guó)男子網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員發(fā)球技術(shù)動(dòng)作進(jìn)行了肌電分析，發(fā)現(xiàn)在網(wǎng)球發(fā)球過(guò)程中,三角肌和斜方肌最先參與肌肉發(fā)力,持續(xù)時(shí)間較其他的肌肉都長(zhǎng),并且貢獻(xiàn)的力量非常大,是發(fā)球過(guò)程中的主要用力肌肉。孫言銘和常春芳[5]對(duì)網(wǎng)球正手上旋球技術(shù)特征進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，證明了擊球點(diǎn)控制在膝關(guān)節(jié)左右的高度有利于屈膝，增加爆發(fā)力。理想的發(fā)力時(shí)序應(yīng)為“踝—膝—髖—肩—肘—腕”。2017年，張鋒等人[6]對(duì)網(wǎng)球正手擊球動(dòng)作進(jìn)行了生物力學(xué)分析，研究得出，提高擊球力量的重點(diǎn)是發(fā)揮軀干力量，重視人體運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)鏈的整體性；頭部姿勢(shì)對(duì)于擊球力量和動(dòng)作連貫性具有潛在影響；擊球隨揮動(dòng)作可以微調(diào)球的落點(diǎn)和速度，對(duì)網(wǎng)球肘的預(yù)防有積極作用。

總之，采用肌電分析方法分析網(wǎng)球技術(shù)動(dòng)作的研究主要使用肌電儀器，將肌電貼置于受試者身體主要肌肉的肌腹處采集表面肌電，并分析放電先后和順序，從中總結(jié)出網(wǎng)球擊球時(shí)的正確發(fā)力順序。優(yōu)點(diǎn)是容易、可實(shí)現(xiàn)，采集表面肌電能夠證明一些肌肉參與網(wǎng)球擊球。缺點(diǎn)是需要在專業(yè)人員在實(shí)驗(yàn)室操作，操作復(fù)雜，并且表面肌電容易被干擾。

3.3 動(dòng)作捕捉器分析網(wǎng)球技術(shù)動(dòng)作

2009年Ahmadi等人[7]基于標(biāo)記的方法捕獲快速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并模擬陀螺儀傳感器的輸出。利用基于標(biāo)記的方法，在網(wǎng)球第一次發(fā)球時(shí)，使用VICON標(biāo)記的軌跡來(lái)計(jì)算一系列運(yùn)動(dòng)員的上臂內(nèi)旋角速度、腕屈和肩旋轉(zhuǎn)角速度，還采用了基于標(biāo)記的技術(shù)（Vicon）。動(dòng)作捕捉系統(tǒng)昂貴，應(yīng)用較少，一般作為科研使用。

3.4 多種研究方法相結(jié)合分析

2013年張曦元等人[8]對(duì)網(wǎng)球發(fā)球中上肢環(huán)節(jié)鏈鞭打動(dòng)作進(jìn)行了生物力學(xué)研究，揮拍擊球階段軀干與上臂夾角并不是180°。表面肌電數(shù)據(jù)顯示，斜方肌與三角肌前束發(fā)力較早且振幅較大。金宗學(xué)等人2018年[9]對(duì)不同落點(diǎn)網(wǎng)球大力發(fā)球肌肉用力特征進(jìn)行分析，總結(jié)得出：（1）網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員大力發(fā)球時(shí)，決定發(fā)球落點(diǎn)的主要肌肉群是肱橈肌、三角肌和胸大?。唬?）網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)員不同落點(diǎn)大力發(fā)球時(shí)，腕關(guān)節(jié)肌肉群、核心部位肌肉群和下肢肌肉群的發(fā)力特征無(wú)顯著性差異。

3.5 利用可穿戴設(shè)備研分析網(wǎng)球技術(shù)動(dòng)作

2012年盛治進(jìn)等人[10]研究了慣性陀螺方法與基于標(biāo)志點(diǎn)虛擬陀螺方法在網(wǎng)球發(fā)球中上臂轉(zhuǎn)速測(cè)量上的應(yīng)用，證明了MBVG方法能夠用于陀螺超量程的情況，其數(shù)據(jù)能夠反映真實(shí)的發(fā)球動(dòng)作。劉妍江研究了網(wǎng)球視頻中正反手動(dòng)作的識(shí)別，識(shí)別出網(wǎng)球正手擊球和反手擊球。應(yīng)用可穿戴設(shè)備研究網(wǎng)球技術(shù)動(dòng)作的國(guó)內(nèi)研究較少，目前只發(fā)現(xiàn)兩篇專門研究網(wǎng)球技術(shù)動(dòng)作的文獻(xiàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

傳統(tǒng)研究方法中視頻分析法目前仍是主流研究方法，被大多數(shù)教練所采用?，F(xiàn)有的新型研究方法主要是借用可穿戴傳感器設(shè)備分析網(wǎng)球技術(shù)動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，該方法較為新穎，還需要未來(lái)更多的研究加以驗(yàn)證其精確性。實(shí)驗(yàn)研究多為采用高速攝像機(jī)網(wǎng)絡(luò)、肌電、動(dòng)作捕捉器研究網(wǎng)球技術(shù)動(dòng)作，通過(guò)對(duì)網(wǎng)球技術(shù)動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)進(jìn)行分析，并用于指導(dǎo)教練調(diào)整技術(shù)訓(xùn)練方案。總之，在今后的研究中，可能會(huì)出現(xiàn)更多高科技設(shè)備用于網(wǎng)球技術(shù)動(dòng)作研究，但是對(duì)網(wǎng)球技術(shù)動(dòng)作的研究仍然是以視頻分析法為主。