男子跆拳道高水平运动员下劈技术动作三维运动学特征研究

摘要：采用4台摄像机对10名山东省男子跆拳道运动员下劈技术动作进行同步拍摄，并用德国SIMI motion 录像解析系统对测试结果进行三维图像解析，旨在揭示男子跆拳道运动员下劈技术的运动学特征。结果显示：1）男子运动员在下劈动作中，起动、提膝、踢靶、收腿四个阶段中，所用时间分别为0.22±0.02 s、0.12±0.02 s、0.10±0.02 s、0.29±0.05 s其中收腿过程时间最长，其次为起动阶段。2) 在下劈过程中，髋关节角度变化减少，对稳定运动员动作的完成，起到重要作用。而膝关节角度变化幅度，将带动踝关节和脚部位产生较大打击速度和力量。3)下劈动作过程中，运动员左支撑脚有明显旋转，同时并沿劈击腿的方向产生一定的滑动距离。4) 左支撑腿蹬地过程中，伸膝速度、足跖屈速度与身体重心速度表现出较大的相关性，是提高身体重心速度的关键因素。

关键词：男子；跆拳道；下劈；运动学特征

中图分类号：G804.62 文献标识码：A文章编号：1006-2076(2012)05-0079-06

跆拳道运动是以下肢腿法为主要进攻手段的格斗对抗项目，虽然在跆拳道技术中各种腿法很多，但最常用腿法有横踢、下劈、旋踢、后踢等动作。根据有关研究人员对跆拳道比赛应用腿法统计：在诸多的腿法中，横踢腿法应用最高，其次为下劈腿法。其原因在于：该腿法具有击打点高，进攻距离长，打击范围广等优点，因而被广大跆拳道运动员在比赛中经常采用。特别是根据世跆联对跆拳道比赛规则修改，即：对比赛中采用下劈技术击中头部可直接获取3分,以鼓励跆拳道运动员运用下劈腿法技术和高难度腿法在比赛中获取比分和制胜，通过对2004年、2010年全国跆拳道锦标赛、11届全运会跆拳道比赛得分统计发现:国内运动员在比赛中主要得分腿法，横踢仍为第一，其次为下劈。但从近年来腿法得分比率来看，横踢技术减少35.29%；而下劈腿技术增加了34个百分点［1］。因此，随着跆拳道比赛新规则的实施，运动员为了在比赛中最大限度获取比分，增加难度较高的跆拳道技术和提高下劈技术的应用频率，已成为目前各国跆拳道教练员、运动员重点训练的内容［1-2］。目前我国针对跆拳道运动的研究，但大多数的研究集中在横踢技术动作的分析［3］，横踢腿转动力学分析研究［5］,以及对横踢动作的各个关节、角度、速度的分析［4］，而对下劈技术动作的研究结果则较少。

本研究采用三维摄像技术和运动生物力学原理，选取山东省4名优秀男子跆拳道运动员和6名山东体育学院民族传统体育系学生，通过对跆拳道运动员下劈技术动作特征比较分析，探讨不同级别跆拳道运动员下劈腿技术差距和存在不足，以及影响跆拳道运动员应用下劈腿技术动作的主要因素，为提高我省跆拳道竞技训练水平和教学，提供科学依据。

研究对象与方法

1.1 研究对象

山东省跆拳道队部分在训男子一线运动员4名（健将）、山东体育学院民族传统体育系在校学生6名（其中一级运动员3名，二级运动员3名），见表1所示。其中部分运动员曾在2008年山东省跆拳道锦标赛和2009年第11届全国运动会上获得优异成绩。

1.2 研究方法

1.2.1 录像测量

采用4架日本SONY-HCIE型号的摄像机，分别置于测试区域的四个角处，设定DV机器的高度为1.15米，摄像机相互之间距离为10米，拍摄频率为50帧/S。为了保证拍摄的清晰，摄像机均采用运动模式拍摄。两台机器主光轴之间的夹角为85度，录像拍摄现场见图1所示。

1.2.2 测试方法

拍摄前在测试区域中心放置带有标记点三维PEAK辐射式框架，并用DV机拍摄下来，然后移走框架。开始对运动员下劈腿技术动作进行拍摄时，要求运动员在进行拍摄下劈腿动作前，进行充分热身活动（如：膝关节、腿部拉伸，颈部、腰腹活动等）。在测试过程中，要求运动员下劈腿时其右腿屈膝抬起时，右腿膝盖与胸部尽量贴近，同时右腿要高举过头顶，并与上体躯体贴紧，而且右脚面要求绷直。脚靶位于持靶人的体侧，靶身与地面平行，靶面微向斜上方，高度与测试对象头部持平。要求每名运动员据脚靶1.5米处，开始进行下劈腿技术动作测试。对每位队员下劈动作各拍摄3次，拍摄每个技术动作前，采用外置闪光同步方法，以保证4台摄像机拍摄同步。拍摄技术动作完毕后，再将三维PEAK框架重新拍摄，以保证拍摄图像精度的准确。

1.3 数据分析与处理

对获取运动员下劈技术动作图像，采用德国SIMI motion 7.3录像解析系统进行解析，其三维坐标系设定见图2所示。

数据分析模型采用汉纳范（Hananvan）人体标准分析模型，对测试对象关节点分别选取：头、肩、手、肘、膝等20个关节点进行数字化，使用DLT法获取解析点的空间坐标，并用数字滤波法进行平滑处理，截断频率为8 Hz。

1.4 数理统计

对解析图像的原始数据，采用Microsoft Excel 2003和 SPSS 12.0进行数据统计处理，研究过程中，组间检验采用独立样本t检验确定组间差异，支撑腿蹬伸速度对摆动腿运动参数的影响采用相关分析，统计学检验的显著性水平为0.05，非常显著性水平为0.01。

2 结果与分析

跆拳道的下劈技术是将进攻腿抬高，由上向下攻击对方头部的一种踢击腿的技术。下劈腿技术动作分为直摆式和屈伸式两种动作，本研究对屈伸式下劈腿法为研究内容，并将下劈技术动作过程分为以下四个部分，即：起动阶段（右摆动腿脚后跟起动始，至摆动腿脚尖离地为止），提膝阶段（摆动腿脚尖离地瞬间起，至大腿抬腿提膝、屈膝，膝关节角度由大变小过程），踢靶阶段（摆动腿抬至最高处时，直至击靶瞬间过程），收腿阶段（踢完成击后，摆动腿脚掌或脚尖开始下降，并触地面为止）。

2.1 下劈技术动作不同阶段时间分配特征

下劈腿技术是跆拳道运动中最具有攻击力的一种腿法，该动作具有放长击远、隐蔽性强等优点。因此，通过对不同级别跆拳道运动员完成下劈技术动作过程时间特征的研究，可反映出运动员在下劈技术动作中，各个阶段时间分布情况，并为了解运动员掌握下劈腿时间节奏、运用技术动作的合理性。因此，我们将测试对象按照运动级别分为运动员组（B组）和学生组（A组）。表2列出了两组运动员完成下劈动作不同阶段所用总时间、分段时间等参数。

注：A组为学生，B组为运动员，*表示A组与B组统计比较，其中*为P＜0.05。

由表2可知，运动员完成下劈动作所占时间比重为：起动阶段29%；提膝阶段17%；踢靶阶段14%；收腿阶段占40%。由此可见，在下劈动作中，收腿过程占用时间最长，其次为起动阶段。

运动员组完成下劈技术动作所用时间均值为T=0.66±0.03 s，而学生组均值为T=0.78±0.06 s。完成下劈动作所用时间最长的运动员出现在学生组二级运动员中为0.84 s,所用最短时间的是运动员组的运动健将为0.70 s，统计检验两组数据差异显著（P＜0.05）。测试结果显示与运动员的等级相符合。

在下劈动作起动阶段，所用时间最短的为运动员组0.18 s，最长时间为学生组0.24 s。由此可见，运动员组的起动时间要优于学生组，起动、提膝时间越短，留给防守一方运动员的反应时间就越少，进攻运动员则能充分缩小策动进攻的准备时间，即在对方反应不足的情况下，完成快速下劈腿进攻动作，这无疑将会使进攻一方取得比赛的主动权。因此，跆拳道运动员下劈动作起动速度的快、慢决定了运动员的进攻效果。起动时间过长，虽然可以充分拉、伸运动员的腰、腹肌肉力量，增加腿的击打力量，但也容易过早暴露出运动员进攻意图，失去最佳进攻时机。因此，建议跆拳道运动员在训练中应注意减少起动时间，合理运用进攻动作。

下劈动作收腿阶段，运动员组回收腿时间要小于学生组(T=0.25±0.04 s﹤=0.32±0.03 s)。跆拳道技术特点在于“快打快收，收比打快”，因此合理调整进攻腿的摆动高度，尽量缩短收腿动作的时间，减少收腿过程中的破绽。

2.2 下劈动作中运动员踢击脚靶瞬间重心特征

下劈技术的特点在于进攻对方的头部。因此，控制好运动员下劈踢击瞬间自身重心的稳定、平衡，是完成进攻动作关键。反之如果运动员控制不好踢击瞬间自身重心的稳定，容易造成身体的不稳定，给对手反击的机会。本研究通过对不同级别运动员运用下劈技术踢击脚靶时瞬间，测试出运动员下劈动作瞬间三维重心参数变化特征。

2.2.1 运动员踢击脚靶瞬间身体重心特征

下劈过程中，当运动员的右脚蹬地瞬间，身体重心将移至左脚，右腿在髋关节、膝关节的带动下，开始完成屈膝、直举体前和下劈击腿动作。由表3数据得出运动员在踢击脚靶瞬间时刻X、Y、Z轴三维方向重心数据变化。在 Y轴上移动最大值为学生组的1号和3号队员，分别位移为0.25 m和0.22 m，最小值是运动员组的8号队员为0.14 m。而在 X轴上波动最大值为学生组的1号和6号队员，分别位移为0.56 m和0.57 m。最小值是运动员组的7号队员为0.41 m。由X、Y轴上重心数据可见，运动员组X、Y轴的变化数值要小于一般学生数值，A组与B组两组统计差异显著（P＜0.05）。由此可见，通过分析运动员X轴、Y轴运动员的重心左右波动变化，运动组在控制身体重心的稳定和平衡技术方面，要优于学生组。因此，建议训练运动员下劈技术动作时，注意加强运动员下劈腿过程中，控制自身重心稳定性的训练内容，避免自身重心起伏过大。

2.2.2 运动员不同阶段在Z轴身体重心速度变化特征

在下劈动作过程中，运动员在启动、提膝、踢靶时刻，在Z轴方向上，重心速度变化特征见表4所示，在启动阶段时运动员的重心沿Z方向开始上升，并在提膝时刻达到最大，但在踢击脚靶后，运动员的重心速度开始下降。此特征显示了屈伸式下压踢法和下劈技术动作的高空攻击优势的特点，此技术特征有利于进攻腿的提升、摆动。因此，跆拳道运动员应利用重心位置提高的同时，发挥摆动腿由上向下劈击的优势，最大限度发挥下肢腿的进攻距离和踢击力度。

由于下劈腿技术动作难度较高，因此，对跆拳道运动员的身体除了要求具有良好的柔韧性和协调性外，特别对运动员的腰、腿部、腹部力量具有较高要求。由图3、图4可见，运动员组与学生组在下劈动作右摆动腿髋、膝、踝、脚尖关节位移与时间变化曲线十分相似，这说明：下劈过程中，髋关节变化最为平稳。但随着屈膝动作的进行膝关节变化明显上升，并开始超过髋关节。此后在踢击阶段时，踝关节、脚尖曲线开始明显超过膝关节，然后急速下降。由此可见，整个下劈动作过程关节变化大小顺序为：脚尖＞踝关节＞膝关节＞髋关节，其中脚尖、踝关节变化特征曲线最为明显。

在下劈动作过程中，跆拳道运动员在以左腿为支撑腿形成稳固的支撑点的同时，并使右摆动腿获得最大下劈力量。此时，运动员的左支撑脚均有明显旋转角度变化，但国内的一些研究人员认为［7-9］：在对下劈动作的有关研究中，未曾提及和谈到左支撑脚有旋转动作和滑动位移问题。本研究发现：不同级别的运动员在下劈腿过程中，左支撑脚随着右摆动腿的劈击运动，均有一旋转角度存在，并在XZ平面夹角开始明显增大变化。探其原因：一方面是由于跆拳道运动员体形和专项素质的差异，使运动员在右摆动腿提膝和转髋发力时，为了迅速达到屈膝和增加出腿速度，需要左支撑脚的蹬伸力量和速度的支持，以提高右下劈腿的击打效果。其次，由于运动员在下劈腿过程中，发力的时序有所不同。当右摆动腿劈击时，左支撑脚通常采用旋转角度和向前滑动动作，来补偿右摆动腿的劈击力量、速度，以及距离不足问题。通过对运动员左支撑数据分析，左支撑脚在伴随右腿下劈动作完成时，沿坐标系X方向发生向前滑动位移（X= 0.22±0.14 m），由表6数据可见，运动员在下劈过程中，其左支撑脚并非固定不变的，而是随着右摆动腿动作的进行，伴有向前滑动和旋转动作。

注：r1为膝关节角速度与人体重心速度的相关值；r2为踝关节角速度与人体重心速度的相关值；r3为人体重心速度与摆动腿大腿重心速度的相关值。横坐标为人体关（环）节的同步变化时间，每单位的时间为0.02 s。

另外，运动员身体重心速度上升，能够为摆动腿向上举腿提供一定的初始速度，二者呈高度相关，且具有统计学意义（r3=0.84, P<0.01），说明下劈过程中，运动员通过左支撑腿蹬地，获得的身体重心速度，是影响右摆动腿速度的关键因素。因此，建议跆拳道运动员在技术运用或训练过程中，应该尽可能加强提高身体重心初始速度的练习，亦是加强伸膝与脚跖屈能力的训练。

3 结论与建议

3.1 结论

3.1.1 男子跆拳道运动员在下劈动作中，起动、提膝、踢靶、收腿四个阶段中，所用时间分别为0.22±0.02 s、0.12±0.02 s、0.10±0.02 s、0.29±0.05 s,其中收腿过程时间最长，其次为起动阶段。因此，下劈技术动作关键在于缩短启动、提膝时间，加快收腿时间，避免暴露自身防守破绽。

3.1.2 右摆动腿下劈过程中，髋关节角度的减少，对稳定运动员劈击动作的完成，起到重要作用。而膝关节角度的变化幅度，将带动踝关节和脚尖，产生较大打击速度，因此，下劈击腿的力量应重点在踝关节、脚部位发力，以提高击打部位力量。

3.1.3 跆拳道运动员左支撑脚在伴随右腿下劈动作时，左支撑脚环节有明显旋转角度和向前滑行的位移，该动作对调整右腿的下劈动作的进攻距离，提高右劈腿动作提膝高度，增大劈击力量和速度，发挥重要作用。由此可见，左支撑脚并非是固定不变的，而是根据进攻劈击目标的需要，不断调节左支撑脚的进攻位置。

3.1.4 左支撑腿蹬地过程中，伸膝角速度、踝关节跖屈角速度均与身体重心速度表现出较大的相关性，是提高身体重心速度的重要因素。

3.2 建议

3.2.1 完善和补充有关下劈动作过程中，运动员左支撑腿的旋转角度和滑动位移问题，以便规范跆拳道下劈动作的理论阐述。

3.2.2 在跆拳道训练中，教练员应加强运动员下劈腿过程中，控制自身重心稳定性的训练，同时也应加强提高身体重心初始速度的练习。

参考文献：

［1］2010年全国跆拳道锦标赛暨广州亚运会选拔赛技战术分析［J］.武汉体育学院学报,2011，46(11):70-74.

［2］杨志军.新规则下我国优秀跆拳道运动员技战术运用现状及对策研究［J］.中国体育科技,2010,46(6):79-81.

［3］陈育.对跆拳道后横踢腿技术的分析与研究［J］.安徽体育科技，2000，（4）：20-22.

［4］尚迎秋，陈立人.我国跆拳道运动科研现状综述［J］.北京体育大学学报，2002,25，（5）：704-706.

［5］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，2003，37，（3）:55-58.

［6］周长涛，于岱峰.男子跆拳道运动员横踢技术动作生物力学特征分析［J］.山东体育学院学报，2010，26（9）：58-63.

［7］高谊,陈立人.跆拳道［M］.北京:北京体育大学出版社,1998.

［8］刘卫军.跆拳道［M］.北京:北京体育大学出版社,2005.

［9］田雪文，赵学峰，秦美芹.山东省跆拳道优秀运动员睡眠状况和竞技状态的分析研究［J］.山东体育科技,2010,(1):1-3.

［10］胡宗祥,刘学贞.跆拳道横踢技术中各环节配合的生物力学分析［J］.北京体育大学学报,2008,31(1):64-67.

［11］李世明.对运动影像解析中若干运动学指标算法的探讨［J］.武汉体育学院学报,2007,41(1):55-57.

［12］程磊.女子跆拳道运动员横踢、前踢、下劈实战动作技术的生物力学分析［D］//杭州：浙江师范大学，2007.

［13］卢德明,严波涛.运动生物力学测量方法［M］.北京:北京体育大学出版社,2000.

［14］陆爱云.运动生物力学［M］.北京:人民体育出版社，2010.

［15］肖存翕，王长生，占旭刚.技能主导类格斗对抗性项群专项体能训练学特征的探微［J］.山东体育科技，2011，（2）：6-8.

［16］Per O. Almquist, Arnbjorn Arnbjornsson b, Rose Zatterstrom, et al. Evaluation of an external device measuring knee joint rotation: an in vivo study with simultaneous Roentgen stereometric analysis ［J］. Journal of Orthopaedic Research，2002(20)：427–432.