跆拳道横踢技术中各环节配合的生物力学分析

2008-04-02胡宗祥刘学贞

北京体育大学学报 2008年1期

胡宗祥　刘学贞

摘要：在跆拳道比赛中横踢技术最为常见,也是最主要的得分手段。其目的就是以最快的速度击打目标，使对手猝不及防而得分。为了达到这一目的，下肢末端环节必须获得尽可能大的速度，这就要求下肢各环节要尽力向打击方向运动，而且身体其他环节必须以一定的配合特征协调配合。本研究应用不需人工识别关节点的红外光点高速测试方法获取横踢动作中各环节运动的运动学数据,通过运动学的分析揭示跆拳道横踢动作中各环节的空间运动规律和特征,并通过分析这些运动学特征,探讨身体各环节的运动对跆拳道横踢动作质量的影响。以期对跆拳道教练员和运动员的教学与训练有所帮助。

关键词：跆拳道；横踢；环节；速度；角速度

中图分类号：G804.66文献标识码：A文章编号：1007-3612(2008)01-0064-04

The Biomechanics Analysis on Trunk Sport at Horizontal睰icking of Taekwondo

HU Zong瞲iang, LIU Xue瞶hen

（Beijing Sport University, Beijing 100084, China)

Abstract:In any Taekwondo match, to kick horizontally is the technique which is seen most commonly to score. This technique, with its fast and strong feature, is relatively easy to use. To attain this goal, the ending parts of all the lower limbs shall try to get the largest speed, which requires them to move together in the direction of beating, while other links of the body to co瞣perate in line harmoniously. This research, as well as its application, makes it available for people to get the kinematics data of all links of the body sport at horizontal瞜icking, without using the high瞫peed testing method through infrared luminous point for artificially discerning joint points. Due to the analysis of kinematics, the regularity and characteristic of all links of the body space sport at horizontal瞜icking is also shown. Moreover, by analyzing these characteristics, the research explores the influence taken by all links of the body sport on the quality of playing horizontal瞜icking in Taekwondo, aiming to help the coaches and sportsmen, to some extent, with their teaching and training.

Key words: Taekwondo;horizontal瞜icking; link; speed; speed of angle

跆拳道的技术动作中主要以腿法为主，其中横踢在比赛中最为常见，也是最主要的得分手段，尤其在国际比赛中使用较多，这主要是因为横踢动作简捷迅速，且消耗体力较少，运动员更易使用。横踢动作技术的基本要求是快速、有力、准确。其中最重要的就是通过全身的配合，使进攻腿的末端环节获得最大的运动速度和打击力量。因此在动作过程中，各环节的动作配合都应有利于进攻腿的末端环节获得最大速度和打击力量，从而有利提高横踢的打击效果。

本研究试图从三维角度对跆拳道横踢动作的运动学特征进行比较深入和全面的探讨，以揭示跆拳道横踢动作中各环节技术的运动学原理和本质，并通过分析这些运动学特征，探讨各环节的运动对跆拳道横踢动作质量的影响，以期对跆拳道教练和运动员的教学与训练有所帮助。

1 研究对象与方法

1.1研究对象研究对象为13名北京队跆拳道运动员。他们中的绝大夺数在省或全国跆拳道比赛中获得过冠军。

1.2研究方法运用红外光点高速录像与分析系统对运动员横踢动作技术的运动学特征进研究。

1.2.1红外高速摄像应用瑞典生产QUALISYS-MCU500红外远射测试系统（六个镜头）对跆拳道横踢动作过程进行测试。拍摄频率为240幅/秒。

1.2.2实验过程1) 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在中间靠下，且光点大小合适。

2) 对测试空间进行标定。测定时，实验人员在运动员技术动作可能会达到的空间内不断晃动手中标定。系统自动计算六个镜头的标定参数，并对是否通过标定进行判断。

3) 动作技术测试。

受试运动员进行充分的准备活动后在其身体测试部位贴置反射标志点。为减少系统误差，所有测试运动员的设置匀由一人完成。身贴标志点的运动员试踢几次，直至感觉可以正式测试为止。测试过程中，运动员尽力完成技术动作。测试应得到至少3次运动员较为满意且标志点完整的动作。

1.2.3录像解析过程由于踝关节最大速度是衡量横踢动作技术的关键指标，因此在每人三套数据中选取踝关节获得速度最大的一套进行分析。数据间断部分由QTrc软件应用插值方法进行自动补充。

应用QUALISYS运动分析系统中的QTrc软件获得各标志点的空间三维坐标。应用Excel、Origin等软件对原始三维坐标数据进行平滑和计算，等到应用于分析的运动学数据。数据平滑采用低通滤波方法，截断频率为8 Hz。应用VisualBasic软件编制程序计算应用于分析的有关角度。

2 结果与分析

本研究只对跆拳道的横踢动作过程进行研究，且所测试的运动员的进攻腿都为右腿，所以动作技术的研究范围确定为：右腿离地瞬间到踝关节获得最大速度后20幅画面。整个动作过程根据运动员动作形式划分为两个阶段，由进攻腿脚离地瞬间到进攻腿膝关节最大屈曲瞬间为蹬地提膝阶段，进攻腿膝关节最大屈曲到进攻腿踝关节获得最大速度瞬间为弹踢阶段。下面各曲线图中第一条虚线标识出膝关节最大屈曲瞬间，第二条虚线标识出进攻腿踝关节达到最大速度瞬间。

为了更好地揭示动作技术特征与原理，本文除了对13名受试者的动作技术指标进行统计学处理和技术分析外，还着重对郑福利（男）、卢涛（男）、宋喜江（男）、杨娜（女）四名健将级运动员和史军（男）、周洁（女）两名受试者中横踢速度最差的运动员的技术进行分析、对比与讨论。

下文各表中“出现时间”均指该指标出现到踝关节获得最大速度的时间间隔。“相关系数”均指该指标与踝关节点最大速度之间的相关系数。

2.1进攻腿各环节动作配合跆拳道的横踢动作的目的就是以最快的速度击打目标，使对手猝不及防而得分。为了达到这一目的，下肢末端环节必须获得尽可能大的速度，这就要求下肢各环节要尽力向打击方向运动，而且身体其他环节必须协调配合。因此运动员在做跆拳道的横踢动作时，身体的各环节的运动形式必然表现出一定的配合特征。图1所示运动员进攻腿髋关节和膝关节在整个横踢过程中的运动情况。

从图1中可以看出，不同水平运动员进攻腿的动作形式并无明显不同。运动员进攻腿脚离地后，首先依靠躯干向进攻方向的扭转带动进攻腿运动，此时进攻腿小腿向大腿折叠，膝关节角度减小，而髋关节角度变化不大。除史军外运动员髋关节均从伸展位置开始向前屈曲，这样的起始姿势可以提高进攻腿股四头肌的预张力，有利于后继动作的完成。仔细观察这五名运动员髋关节屈伸曲线可以发现，虽然同样是从髋伸展位置开始屈髋提膝，但卢、郑和杨屈髋前还有伸髋的动作，尤其杨最为明显。而周和宋则从伸髋位开始一直保持屈曲动作，直到踝关节获得最大速度。

从图1中可以看出，多数高水平运动员（卢、郑、宋）进攻腿均存在保持膝关节屈曲姿势向前摆动阶段，而低水平运动员则在膝关节达到最大屈曲后马上伸展。根据动量矩定理可知，大小腿折叠的目的是为了减少进攻腿向前摆动的转动惯量，从而提高摆动速度，减少摆动时间。因此适当保持膝关节角度屈曲姿势向前摆动有利于进攻腿获得较大的运动速度。

在大小腿达到最大折叠之前，髋关节开始屈曲并同时外展。此时膝关节及整个下肢获得向进攻方向运动速度。而膝关节开始伸展之后，髋关节仍保持运动，直至踝关节达到最大速度。因此可以认为，髋关节屈和膝关节快速伸展的共同作用使进攻腿踝关节获得向前的速度。运动员进攻腿各环节的动作时序是膝关节屈——髋关节屈、外展——膝关节伸展，髋关节的运动是踝关节获得最大速度的关键和基础。环节运动符合大环节带动小环节的“鞭打动作”运动顺序。

2.2各环节速度特征躯干的平动和扭转使运动员进攻腿右髋关节获得速度，因此髋关节速度的变化特征体现了运动员躯干运动情况。而膝关节的速度是躯干运动和大腿运动叠加的结果；踝关节速度则是躯干、大腿和小腿运动的综合表现。根据运动学原理，研究对象相对静坐标系的运动称为绝对运动，与之对应的速度称绝对速度；研究对象相对动坐标系的运动称为相对运动，与之对应的速度称为相对速度；动坐标系相对静坐标系的运动称为牵连运动，与之对应的速度称为牵连速度。由此看来进攻腿的打击速度实际上是一个复合速度。根据横踢动作的结构特点，该复合速度又是分两个动作阶段合成所体现。在进攻腿蹬地提膝动作阶段，随着进攻腿蹬地，身体重心向支撑腿移动的同时，大腿主动绕髋关节额状轴转动并带动小腿运动，使之获得一个动作的初速度。随着躯干向左后方向倾斜，髋关节屈曲速度减慢，小腿完成伸展动作，在这一动作过程中，小腿在第一动作阶段的基础上做加速转动，获得了最终的打击速度。在上述两个动作阶段，都是以进攻腿的小腿为研究对象，视大腿的运动为牵连运动，小腿的运动为相对运动。因此，要提高进攻腿打击的绝对速度，就应提高大腿在第一动作阶段的牵连速度，以及提高小腿在第二动作阶段的相对速度。只有按照这一原则,才能达到提高进攻肢体打击速度(绝对速度)的目的。图3是运动员进攻腿各关节点在整个运动过程中的速度变化情况。

从图2中可以看出，不同水平运动员的三个关节点运动速度形式基本一致。躯干首先加速扭转使髋关节获得向前运动速度，这种速度增长并不明显，但在此基础上大腿的屈和外展使膝关节和踝关节获得向前速度。

图2中曲线表明，卢涛、郑福利和杨娜三名健将级运动员在蹬地提膝阶段均有短暂的髋关节运动速度大于膝、踝速度的现象，而其他三名运动员膝、踝速度始终大于髋关节速度。结合观察运动员髋、膝、踝三个关节变化曲线，发现卢、郑和杨在提膝阶段均有先伸髋再屈髋的过程。因此可以认为，这种伸髋并不是由臀大肌等髋关节后群肌肉主动收缩引起的，而是运动员躯干发力早、快的结果，使躯干运动领先于大腿的运动，使大腿被动的留在了后面，造成了股四头肌的退让性收缩。从肌肉力学理论可知，躯干的提前快速发力不但有利于带动进攻腿的运动，而且可以牵拉屈髋伸膝的大腿股四头肌，使肌肉中储存弹性势能并产生牵张反射。这两方面均可提高后继的屈髋伸膝动作的力量和速度。因此，卢、郑、杨三名运动员的动作是有利的、合理的，而其他三名运动员没有充分利用躯干大肌肉群的力量带动下肢运动，也没有建立良好的股四头肌预张力，这样不利于后继动作获得更大的速度和力量。

从图2中还可以看出，整个动作前期膝、踝关节速度增长曲线基本重合，踝关节速度略低于膝关节速度。这是由于在蹬地提膝阶段主要是大腿带动小腿的运动，而膝关节在这一阶段的屈曲使踝关节速度比膝关节速度略小。当膝关节开始伸展后，膝关节点速度突然下降，踝关节速度快速增加，在膝关节点达到最低速度时，踝关节点达到了最大速度。产生这一现象的原因是由于膝关节的伸展使小腿及踝关节获得向前运动速度的同时，其反作用力矩使大腿运动速度下降，动量矩由大腿环节向小腿传递。

综上所述，髋、膝、踝三关节点速度曲线表明跆拳道动作身体各环节是依照大环节带动小环节，大、小环节依次加速与制动，使动量矩向末端环节传递，是比较典型的鞭打动作形式。由此我们可以提出衡量跆拳道的横踢动作质量和效果的评价指标和依据。一是身体大关节到小关节的速度依此递增量的大小，递增值越大，则越能反映出鞭打动作的动量传递效果越好，踝关节获得的速度也就越大。另一个是缩小各关节到达最大速度的时间。

某一关节点速度曲线是上位各环节运动情况的综合体现，而各关节角速度曲线则只说明了这一关节的运动特征。从运动员各关节角速度曲线（图3）可以看出，卢、郑、杨在提膝阶段均表现出明显的伸髋角速度，而其他三名运动员则一直表现为屈髋角速度。这与图1中运动员表现出的髋关节运动形式是一致的。

运动员膝关节在蹬地屈膝阶段一直保持屈曲角速度，而在弹踢阶段膝关节迅速伸展，踝关节由此获得最大速度。从图3中可以看出，有的运动员膝关节最大伸展角速度与踝关节最大速度几乎同步获得，但有些运动员踝关节最大速度早于膝关节最大伸展速度的出现。这是由于这些运动员髋关节屈曲动作提前减速，过早出现伸髋动作，这样势必抵消膝关节的快速伸展速度，影响踝关节速度的获得。表1中的统计数据也说明了这一情况，统计分析表明，髋关节屈最大角速度出现瞬间距膝关节获得伸展最大角速度的时间间隔（即髋屈动作开始减速瞬间距膝关节最大伸展角速度出现的时间间隔）与踝关节最大速度之间呈显著负相关（玶=-0.63，P<0.05），即髋屈最大角速度出现时间越接近膝伸最大角速度，踝关节获得的速度越大。这说明伸膝弹踢动作应在提膝动作完成后马上开始，尽量缩短屈髋与伸膝动作之间的时间间隔，以免抵消伸膝动作的效果，使踝关节点充分获得下肢运动的叠加速度。这样作的另一个好处是缩短进攻腿在空中的滞留时间，避免起腿后犹豫不决而使进攻腿停留在空中，从而避免了下肢肌肉出现松弛现象，

运动员伸膝达到最大角速度后立即减速，但由于惯性膝关节依然伸展，这种减速是使运动员膝关节免于过伸受伤的自我保护。因此以前人们认为的运动员在小腿弹直的一刹那制动的观点是错误的，如果这样运动员小腿势必由于惯性继续伸展，从而导致膝过伸。

3 结论

お

1) 运动员进攻腿各环节的动作时序是膝关节屈——髋关节屈、外展——膝关节伸展，髋关节的运动是踝关节获得最大速度的关键和基础。环节运动符合大环节带动小环节的“鞭打动作”运动顺序。

2) 运动员做横踢动作时，身体各环节依照大、小环节依次加速与制动，使动量矩向末端环节传递。横踢动作是比较典型的鞭打动作形式。

3) 运动员要充分发挥和利用躯干肌肉力量，躯干发力要早、快，使躯干运动领先于大腿运动，使大腿被动的留在后面，造成了股四头肌的退让性收缩，可提高后继的屈髋伸膝动作的力量和速度。

4) 运动员伸膝达到最大角速度后立即减速，但由于惯性膝关节依然伸展，这种减速是使运动员膝关节免于过伸受伤的自我保护。因此以前人们认为的运动员进攻腿会伸直并在小腿弹直的一刹那制动的观点是错误的。

5) 踝关节速度的获得来源于整个身体各个环节动作的协调配合和合理、迅速地运动，在前期动作完成质量不高的情况下，单凭动作过程的最后一个环节膝关节伸展提高横踢速度几乎是不可能的。因此运动员应将训练重点放在对躯干、大腿等大环节的力量和技术训练以及训练各环节技术配合上。

参考文献：

お

［1］高谊，陈立人．跆拳道(第一版)［M］．北京:北京体育大学出版社,1998.

［2］刘卫军．女子跆拳道初级教程快速入门(第一版)［M］．北京：北京体育大学出版社,2001.