太极柔力球拍头向下绕翻技术的运动学分析

童胜玢 刘亚楠 王晓娜

（北京体育大学武术学院，北京 100084）

1 引言

太极柔力球运动是将东方太极拳“借力化力”拳理精华与西方球类运动形式相互融合，形成的一项具有独特中国文化内涵的体育项目。21世纪以来，太极柔力球项目发展迅速，并逐步从全民健身项目向竞技体育项目发展。但鉴于项目起步时间晚，要推动项目向科学的竞技体育项目前进，必须借鉴其他学科的先进经验，建立太极柔力球运动的科学理论依据，促进项目理论、技术、训练和竞赛等各方面的规范发展。研究首次在太极柔力球项目中使用运动学方法，对项目的核心难度技术进行分析，建立规范的动作技术模型，从而为运动员、教练员提供有效的、合理的训练参考依据。

2 研究对象与方法

2.1 研究对象

研究应用美国的Motion-anlysis红外光点高速运动捕捉测试系统（8个镜头）采集运动过程中下肢环节的运动学参数，根据本研究速度的要求，采集频率设置为200Hz。

实验测试根据Helen-Heys模型在受试者体表相应位置贴29个反光标志点，位置如表2显示。

表1 受试人员基本信息表

男子太极柔力球运动员6名，均获得过国家级比赛第一名，6人均采用右手持拍，基本情况见表1。

2.2 研究方法

表2 反光标志点位置

另在右肘和腕内贴两个点，在拍上贴三个点。

动作说明：每名受试者在进行相同时间的热身后，共完成5次成功地拍头向下绕翻三周动作，根据研究的需要，并参考教练员和专家意见，选取其中最优一次的第二周动作，对右臂（持拍手）肩、肘、腕及球拍4个环节进行运动学分析。参照2012年版的《柔力球竞赛规则与裁判法》对运动员完成技术是否成功进行判断，出现掉球、停顿、反折等违反规则的情况均认为动作不成功。

应用Motion Analysis系统的人体运动捕捉系统和原始数据计算软件Cortex和excel进行各运动环节运动学的计算。

根据人体模型的建立计算出运动过程中每个环节中心原始三维坐标，再微分求出肩肘腕三个环节的三维角度和角速度。

3 拍头向下绕翻动作阶段划分

拍头向下绕翻是指运动员保持拍头向下正握拍姿势，通过手臂屈伸和手指捏转使球拍在身前绕环一周的过程中完成球拍翻转。拍头向下绕翻是太极柔力球项目竞赛中最普遍的难度动作，研究选取单周拍头向下绕翻技术进行分析，并按照球拍的运动轨迹将动作分为离心阶段和向心阶段。离心阶段是运动员利用手臂的伸运动，带动球拍在身体前方由最近端按顺时针方向运动到最远端的动作过程；向心阶段是球拍由最远端按顺时针方向回到最近段，并完成手指捏转翻拍一周的过程。研究将整个技术动作完成时间规定为1，在技术结果与分析中出现的时间单位皆为百分比。

3.1 球拍各阶段运动特征

太极柔力球吸取了太极拳的精髓，利用惯性离心力让球进行弧形引化的反常规运动，使球在“圆”的轨迹中不断运动；规则要求：除抛接球外，要求全套动作在变化的弧形曲线上连续不断地运行，不得有停顿、持球和直线运动。在拍头向下绕翻技术中，球受到来自球拍的斜向上的向心力、自身的重力和离心力的作用，要保持球在规范的轨迹上运动，不停顿，不掉落，根据牛顿基本力学原理，对球的运动速度的控制至关重要。

从测试的结果来看，6位运动员完成单周绕翻动作的时间为0.8±0.06S。在运动过程中，动作速度呈现出先快后慢的趋势，离心阶段和向心阶段的动作时间比为2:3，在动作的第一阶段，也就是离心阶段过程中，球拍的运动速度明显快于向心阶段，球拍角速度最快可达到600°/秒。这样的时间分配符合拍头向下绕翻技术的动作特点，在离心阶段，运动员通过手臂的伸展完成球拍的离心运动，保持球在规范的弧形轨迹上运动，手指与球拍之间没有动作，可以通过球拍给球提供较大的向心力，并为下一阶段的绕翻动作做准备；而在向心阶段，运动员通过手臂的屈曲，完成绕环的向心运动阶段，同时，手指通过捏转球拍，完成球拍绕球的360°翻转，球拍同时完成绕环和绕翻的“公转”和“自转”的运动，占用的动作时间较长，手指的主要运动在于快速完成球拍的捏转，能够为球拍提供的向心力较离心阶段小，球拍运动的速度较慢。运动员科学的分配了整个动作的完成时间，尤其是为向心阶段具有难度球拍翻转动作提供了充足的时间，动作技术完成规范而合理。

图2 球拍向下绕翻技术球拍角速度变化曲线

进一步分析几位运动员的角度变化曲线，可以看出，虽然运动员角度峰值有所不同，但角度变化范围基本相同，为25.71°±3.18°，在离心阶段结束时达到最大值，于此同时，球拍角速度在这一阶段呈现出先快后慢的变化过程。在离心阶段，运动员需要在球拍绕环动作的同时完成绕翻的动作，通过图3可以看出，运动员在向心阶段动作开始后，球拍角速度立即增加，快速完成球拍的翻转运动，翻转动作幅度小，动作速度快，完成动作时间仅占整体个动作时间的1/10，这对运动员的手指配合和熟练度也提出了较高的要求。在离心阶段结束前，角速度出现了一个突然的变化峰值，这是运动员在完成了球拍向下绕翻动作后，手指重新调整姿势，恢复到初始的翻拍前的姿势，即所谓的“预捏拍”，为下一周的动作提前准备，从而提高下一周动作的完成质量和规范。

3.2 身体各环节的运动特征

在柔力球拍头向下绕翻动作中，参与动作的主要是持拍手的肩、肘、腕、指等上肢关节。通过测试我们可以看出，规范的动作模型由上肢关节协调配合，通过手臂的屈伸完成球拍的绕环动作，由手指的拧转完成球拍的绕翻动作。在动作过程中，尽管上臂有完成部分的屈伸运动，但活动幅度相对较小，肩关节的角度和角速度变化比较平稳，变化幅度不大。在这一技术动作中，肩关节主要起辅助固定作用，同时这也符合太极拳“上身中正”的要求。进一步分析几名运动员肩关节的变化曲线和动作模型，姜*、贾*的肩关节在向心阶段有一个明显的变化波动，结合录像分析，发现这两名运动员在向心阶段，手臂屈伸方式有别于其他运动员，在动作中出现了明显的手肘上抬，这是由于在球拍翻转动作完成后，对球拍运动速度控制能力不够，从而出现的代偿动作。此动作不仅会影响整体动作模型的稳定性，同时相比其他运动员的动作技术，在艺术表现上不够美观。

图3 球拍向下绕翻技术肘关节角速度变化曲线

肘关节是完成拍头向下绕翻动作的主要上肢环节。在动作过程中，肘关节角度变化明显，呈现出先大后小的趋势。而肘关节角速度变化比较平稳，维持在269°±53.81°。在球拍翻转动作完成后，肘关节角速度出现一个明显的变化波峰，说明在翻转运动完成后，通过手肘关节的弯曲，使球拍在完成“自转”后回到绕环运动的轨迹上来，同时通过肘关节的加速运动，保证球在运动过程中保持球拍给予的向心力、自身的离心力和重力三者之间的平衡，按规则要求规范地完成整个技术动作。

图4 球拍向下绕翻技术腕关节角速度变化曲线

从图4可以看出，腕关节角速度变化呈现出平缓的抛物线变化，在离心阶段，手腕通过辅助扣拍动作，用来保证圆弧的完整性，并在离心阶段结束时逐渐使角速度降为0°/s。在绕翻动作完成后，腕关节角速度达到正峰值，辅助肘关节完成绕环向心阶段的动作。就整体变化来看，腕关节角度变化明显低于肘关节角度变化，这与腕关节本身的活动范围小有一定的关系，同时，也说明在拍头向下绕翻技术动作过程中，腕关节不是主要发力环节，而是其辅助固定作用，这也有利于手指肌群更加灵活的完成捏转翻拍的动作。

4 结论

在柔力球拍头向下绕翻动作的完成时间为0.8±0.06S，离心阶段运动与向心运动所占时间比为2:3，绕翻动作时间为整体动作时间的10%。在规范的技术动作模型中，主要由肘关节屈伸完成球拍的绕环运动，球拍速度先快后慢，为向心阶段绕翻动作的顺利完成预留充足的时间。在离心阶段结束后，通过手指的快速捏转，完成球拍绕翻一周的动作。在向心阶段的最后，手指回复捏转拍前的姿势，通过“预捏拍”动作为下一周的拍头向下绕翻动作做准备。

由于柔力球拍头向下绕翻动作时间短，尤其是在运动过程中，还要完成快速的翻转球拍动作，因此，在训练中要加强运动员的球拍控制力的练习，提高动作稳定性。翻转球拍动作时间短，对运动员捏转动作熟练度要求较高，并注意在训练中强调“预捏拍”动作的重要性。加强上肢关节的协调配合，保持整体动作的最佳化、合理化，按照动作模型规范运动员技术动作，使球在弧形轨迹上连续运动，不停顿、不掉落。

[1]段全伟主编．太极柔力球教程[M]．北京：北京体育大学出版社，2010.

[2]胡声宇等主编．运动解剖学[M]．北京：北京体育大学出版社，2000.

[3]黄汉升主编．体育科学研究方法[M]．北京：高等教育出版社，2006.

[4]全国体育学院教材委员会．运动生物力学[M]．北京：人民体育出版社，2005.

[5]李 辉．对跳绳三摇技术的生物力学分析研究[D]．北京体育大学硕士学位论文，2011.