跆拳道电子护具的感应器敏感区域规律研究

张志勇 严波涛 刘少辉 王新建 范育

摘 要：跆拳道比赛主要采用电子打分系统进行评判击打是否有效并自动评分，科学认识打分系统中护具中的感应器的感应阈值范围、得分敏感区域等規律，对改善训练效果，提高比赛成绩具有较大帮助。本文使用三维测力系统、高速摄像系统和电子打分系统进行联合测试，测试得到了奥运会、全运会比赛用电子护具的得分敏感区域规律和不同级别对应的感应阈值范围规律，为教练员制定训练方案和技术改进等提供参考，为改善运动员的训练效果进而提高比赛成绩提供依据。

关键词：跆拳道 电子护具 敏感区域 阈值 三维测力系统

中图分类号：G80 文献标识码：A 文章编号：2095-2813（2018）06（a）-0249-04

Abstract： Taekwondo competitions are mainly scored using the electronic scoring system. Scientific understanding of the sensor's sensing threshold range， the sensitive region of the scoring and other laws in the protective equipment in the scoring system is helpful for the improvement of training and sports performance. In this paper， three-dimensional force measurement system， high-speed camera system and electronic scoring system were used to evaluate the score-sensitive regional rules and different levels of sensing threshold range of the electronic protective gear for the Olympics and the National Games. This research can formulate training programs and technical improvements for the coaches， while providing a reference for athletes to improve their performance.

Key Words： Taekwondo； Electronic Gear； Sensitive Area； Threshold； Three-dimensional force measuring system

1 问题的提出

跆拳道比赛过程中，判断运动员击打是否为有效击打，主要通过两种方式评判：一是运动员使用拳打击有效部位得分，该方式得分是由裁判员评判打分；二是根据运动元脚上的护具与对手身体、头部护具击打接触，由护具自带的感应器测得力度大小来评判击打是否有效，该方式是运动员比赛过程中最主要的得分方式。护具中的感受器有一定的感应阈值范围，运动员使用脚踢打对手有效得分部位如果力度值没有达到该级别阈值，属于无效击打；如果力度足够大，但没有击打到有效部位，也无法得分；只有当运动员的脚踢打有效部位，且力度超过阈值才算有效击打，系统才能给出有效得分。目前奥运会比赛使用的打分系统是大道电子护具系统True Score系统。

比赛用的带感应器的电子护具全套系统价格较为昂贵，且配套软件时常更新，各运动队购买带感应器的电子护具的数量较少，运动员在平时多是穿戴没有感应器的普通护具进行训练。但是，当运动员在穿戴带有感应器的比赛用电子护具进行训练时，发现有时击打动作很难引起感应器反应，导致跆拳道比赛中时常出现进攻队员击中对手护具部位而且还有明显的响声却不显示得分的现象，即使是平时训练效果很好的运动员，有时在规定时间内得分也很低，究其原因是运动员对电子护具的感应器分布规律、阈值等认识不足，导致在比赛和实战训练过程中有大量的无效或者用力过大的技术动作调整姿态消耗了大量时间等。无效的技术动作导致运动员消耗大量体能但得不到分；过大用力的技术动作导致运动员重心不稳、调整姿态迟缓，影响连续击打技术动作的应用，得分效率也相应偏低。

平时穿戴普通护具训练时感觉可以得分的很多技术动作都不能被比赛用电子护具的感应器评判为有效得分，这就预示着平时的训练不能非常有效提高比赛成绩，使得平时刻苦训练成效不高，这使教练员和运动员很苦恼。教练员和运动员都迫切希望能够了解比赛用电子护具的感应器分布规律，以及研究能够引起护具感应器给出有效分的更加有效的击打动作的相关参数，以改善平时的训练效果。

目前，学者们对电子护具做了很多研究工作。杨小芳等[1]分析了跆拳道科学化方向，指出电子护具的完善和修改是保证比赛公平的一项重要课题，也是跆拳道比赛科学化的重要组成部分，对比赛的发展具有较大影响。陈思[2]通过视频分析法比较了Daedo与KP&P两种电子护具在比赛中对运动员得分及技战术运用的影响，发现了穿戴不同类别护具，可对运动员战术的运用产生不同影响。本文在选择研究对象时考虑了两种护具的区别，针对备战全运会的需要，选择了比赛制定品牌KP&P电子护具，作为研究对象。严妙银[3]通过对几十场比赛进行对比分析，发现在穿戴电子护具后与穿戴传统的护具比赛相比，运动员的技战术发生明显不同，如击打部位，各种技术动作所占比例均发生了变化，说明电子护具的应用对跆拳道比赛战术的应用影响较大。刘少辉[4]也指出跆拳道电子护具以数据载体的形式保证比赛的公平、公正，在使用电子护具后运动员对躯干和头部的攻击和连续击打明显增强，使比赛更激烈。

吴素英[5]对我国备战奥运会的运动员在穿戴电子护具之后的技战术运用情况进行分析，发现了电子护具对不同运动员战术应用的影响不同，同时发现我国运动员战术运用的不足。阮俊谦[6]发现运动员穿戴电子护具后技术运用更加合理攻守更加平衡，有利于促进比赛的公平性。

学者们都认识到对跆拳道电子护具开展研究是十分必要的，并且对跆拳道电子护具开展了一些研究，但是没有针对感应器分布规律开展系统的研究工作，而跆拳道教练员和运动员对电子护具的感应器分布规律迫切的需要，因此开展相关研究是十分必要和有意义的。

本研究依据教练员和运动员的迫切需要以及备战全运会的科研攻关需要，针对目前采用普通护具训练不能有效提高比赛成绩的问题，开展了跆拳道比赛用电子护具的感应器分布、受力规律、各级别阈值范围等系列研究，为教练员和运动员科学认识电子护具系统，提高训练效率提供指导。

2 研究对象与方法

2.1 研究对象

研究对象为某省跆拳道代表队购买的全运会比赛指定使用的泰山代理的电子护具系统（Daedo），主要包括脚护具（脚靶）、身体护具、头盔等。由于头盔较为敏感，较小力度即可引起评分系统反应，给出有效的得分，所以，在本研究中测试没有进行测试分析；而护具较大，且在比赛中较难引起评分系统给出有效得分，且击打护具是一项最主要的得分手段，本研究重点对电子护具进行了测试研究。

2.2 研究方法

本研究运用三维测力台（KISTELER）系统和高速摄像系统等配合电子打分系统进行联合测试。击打力量源采用地掷球，实验中分别采用不同重量地掷球进行试验（700g、1000g和1300g如图1所示，经实验发现选用700g的掷球为实验用球较为合适）、不同体积金属球和不同高度（最终分别确定女子49kg级别高度为31cm、女子57kg级别高度为41cm等）按自由落体方法提供力量源。

跆拳道比赛护具正面按x和y两个方向以2cm间隔分区域，每个x，y方向线交汇点为一个测试点，整个护具共确定了1000余个测试点，分别测试。实验中对护具背面也进行了相关基础实验研究。

测试方法如图2所示，将跆拳道比赛护具放于三维测力台（KISTELER）上面，使用实验球进行自由落体进行测试，高速摄像机记录测试过程，并验证球速等是否满足自由落体条件。

3 结果与分析

经过测力台对护具进行测试，得到跆拳道比赛用护具感应器的精确的分布规律，以及奥运会、全运会比赛中采用的各级别电子护具给出有效得分相对应的压力阈值规律。

3.1 感应器敏感度分布规律

将测试得到的数据进行分析，得到了电子护具的压力敏感点分布图，采用基站分析软件，计算出了高精度压力敏感区域云图，如图3所示。根据运动员在训练实战中的反馈分析，由于比赛的不确定因素多、变化快，运动员在很难完成高敏感点的踢打，对运动员提出踢打某些点的要求，反而会影响运动员发挥，不利于技术的应用。因此对敏感区域分布图进行简化，制定敏感区域示意图，如图4所示，将整个电子护具划分成具有不同敏感度的区域，运动员可以很明确地了解电子护具的敏感区域分布情况，使得训练和比赛中，踢打更加有针对性，有利于比赛成绩的提高。

3.2 阈值规律

奥运会、全运会比赛跆拳道项目共设有女子49kg、女子57kg、女子67kg、女子+67kg、男子58kg、男子68kg、男子80kg、男子+80kg八个级别，每个级别电子护具得分需要的压力阈值不一样。经实验测试得到不同级别压力阈值如表1所示，由于电子护具是压电薄膜传感器感应力度值，其工作原是感应的压强，故表中压力采用压强表示。对于运动员而言，给出压力更容易理解，但是由于踢打方式不同，接触面积不一样，在采用同样的力度时，不同运动员踢打接触面积不一样，会导致护具测试到不同的力度，评判得分就不一样，但是同样的压强，会给出同样的标准。故各级别电子护具得分需要的压力阈值表采用压强展示。

3.3 应用建议

明确了跆拳道比赛电子护具的感应器分布区域和敏感度的规律，能够帮助教练员和运动员更科学地认识电子护具，教练员在训练中可以更加科学制定有针对性的训练方案，从而更好地提高运动员的训练效果，达到在比赛中提高击打效果、减少无效击打的目的。

该研究不仅只限于护具性能的检测，对了解不同级别运动员攻击对抗时，适用于有效评价的击打动作（拳或脚）工作距离、力度值对应压强和击打速度的阈值标准奠定基础。为后续深入研究专项技术运用和特征分析，提供科学参数支撑依据。并结合视频分析找出运动员无效或用力过大的技术动作。为教练员提出建议，有针对性地改善运动员的技术动作，使运动员能够高效的完成技术动作并可以快速调整姿态，以达到可以连续有效运用技战术动作的效果。

4 结语

跆拳道比赛采用电子护具各区域敏感度不同，甚至有些部位根本就没有感应器，怎么击打都不会得分。充分科学的认识电子护具感应器分布区域和敏感度的规律，可以提高训练效率，提高运动员的有效攻击的动作比重，对提高运动成绩有一定帮助。

电子护具对不同级别对应的压力阈值不同，如女子49kg级别对应的压强是6.0个大气压，而女子57kg级别对应的压强是7.1个大气压，运动员充分认识护具的阈值范围，能够做到既不用力过小，也不用力过大；（过小的力度不能得分，过大的動作重心调整慢进行下一次进攻就慢，同时容易给对手破绽），从而对提高自己的击打效率，对比赛成绩的提高有很大帮助。

参考文献

[1] 杨小芳，李力. 跆拳道国际比赛的科学化及其发展方向研究[J].山东体育科技，2017，39（1）：49-52.

[2] 陈思.Daedo与KP&P电子护具下跆拳道技战术运用特征的研究[D].北京体育大学，2017.

[3] 严妙银.应用电子记分对跆拳道技战术影响的研究[D].西安体育学院，2017.

[4] 刘少辉.跆拳道电子护具的使用对比赛技战术的影响[J].当代体育科技，2016，6（17）：52-53.

[5] 吴素英.备战里约奥运会中国跆拳道三名重点队员电子护具下技战术研究[D].北京体育大学，2016.

[6] 阮俊谦. 跆拳道传统护具与电子护具的比较研究[J].湖北体育科技，2015，34（8）：675-677.