吕小军举重上挺技术的运动学分析*

2018-11-23潘慧炬刘功聚

浙江师范大学学报（自然科学版） 2018年4期

姜凯，潘慧炬，刘功聚

(1.浙江师范大学体育与健康科学学院,浙江金华 321004;2.浙江体育职业技术学院，浙江杭州 311231)

举重是我国的传统优势体育项目，也是我国的主要奥运夺金项目.吕小军是目前男子77 kg级举重抓举、总成绩世界纪录的创造者，曾为我国获得2012年伦敦奥运会金牌、2016年里约奥运会银牌，并多次在世界重大比赛中表现出色.吕小军抓、挺举技术平衡，上挺成功率高，尤其在32岁的年龄还能保持如此高的竞技水平，的确是十分可贵的.因此，本研究将运用运动学的方法对吕小军挺举上挺技术进行深入分析，寻找其技术的优势和存在的问题，有助于指导其他运动员进行技术的完善，并保持较好的运动竞技状态，这对我国男子举重项目在国际比赛中进一步巩固地位乃至扩大其优势都具有重要的现实意义.

1 研究对象

以2016年全国男子举重锦标赛中我国优秀举重运动员吕小军挺举192 kg，200 kg及207 kg的技术动作为研究对象.该运动员的基本情况如表1所示.

表1 吕小军基本信息一览表

2 研究方法

2.1 定点摄像测量法

在比赛场地架设2台SONY DCR-HC52E摄像机进行拍摄，两机位于举重台前两侧，通过运动平面的主光轴夹角约为90°，拍摄频率为25帧/s.定点拍摄了吕小军在比赛中成功挺举192 kg，200 kg及207 kg的技术动作录像，事先采用PEAK三维标定框架将比赛场地进行空间三维坐标标定，并拍摄了框架，之后保持拍摄条件不变，具体如图1所示.

图1 摄像机设置示意图

2.2 三维录像解析法

采用德国的SIMI°Motion 8.0三维运动分析系统对吕小军成功挺举192 kg,200 kg及207 kg的图像进行了计算分析，解析采样的频率为50 Hz.以截断频率为6 Hz的低通滤波方法对原始数据进行平滑处理，采用DLT(direct linear transform)计算空间坐标，具体如图2所示.

图2 三维运动分析直角坐标系示意图

2.3 数理统计法

所有原始数据由Excel存储、分析和处理，为本研究提供数据支持.

3 结果与分析

在目前挺举上挺技术的研究中，通常将上挺技术分为3个或4个阶段，其目的是为了展示挺举中所蕴含的运动生物力学原理，分析优秀运动员的力学特征.上挺技术一般分为预备姿势、预蹲阶段(积极预蹲和制动预蹲)、上挺发力阶段、支撑和起立阶段.本文根据吕小军技术动作的特点，以挺举207 kg时的动作为例，将吕小军上挺动作划分为3个阶段,具体见图3.第1阶段为预蹲阶段：(a)→(b)，膝关节角度开始变化的那一时刻到膝关节弯曲至最大角度的那一时刻；第2阶段为上挺发力阶段：(b)→(c)，膝关节弯曲至最大角度的那一时刻到杠铃随惯性上升至最高点时刻；第3阶段为支撑与起立阶段：(c)→(d)，杠铃随惯性上升至最高点时刻到杠铃经过起立阶段后到达最高点那一时刻.本文对吕小军3次挺举进行分析，分别命名为吕小军A(挺举192 kg成功)、吕小军B(挺举200 kg成功)、吕小军C(挺举207 kg成功).

图3 吕小军挺举207 kg上挺连续动作图

3.1 预蹲阶段分析

预蹲阶段是整个上挺动作的重要阶段，它的目的是确立运动员发力的方向和效果，而且对上挺动作的成败具有直接的影响.预蹲的主要目的在于使运动员发力前将发力时所需要的主要肌肉群适度拉长，以积攒弹性势能，使得其在发力时能最大效率地利用牵张反射的作用，快速收缩肌肉，从而产生强大的爆发力.完成预蹲动作的关键点在于保持上体姿势不变的情况下使身体重心和杠铃重心垂直向下运动，杠铃尽量贴近身体[1].此阶段主要通过身体关节的变化，以及杠人重心间距(以下简称为“杠-人距离”)来评价运动技术动作的合理性和稳定性.

3.1.1 人体主要关节变化特征

运动员预蹲阶段身体姿势的合理性通常通过人体关节的变化特征进行评价.由表2可知，吕小军A,B,C 3次预蹲开始时刻膝关节角度分别为160.0°，156.3°，158.2°，开始发力时刻,膝关节角度分别为108.0°，112.0°，110.0°，膝关节在此阶段减少幅度分别为52.0°，44.3°，48.2°.髋关节也表现出一定程度的减小，幅度为26.8°，23.0°，20.4°，表现出双屈式下蹲的技术动作特征.研究表明,挺举上挺开始发力时的膝关节角度是衡量举重运动员该阶段技术的一个重要生物力学指标[2].

表2 吕小军上挺预蹲阶段主要人体关节参数(角度)变化 (°)

主要人体关节开始预蹲时刻开始发力时刻减小幅度吕小军A膝关节160.0108.052.0髋关节151.8125.026.8吕小军B膝关节156.3112.044.3髋关节153.8130.823.0吕小军C膝关节158.2110.048.2髋关节148.0127.620.4

资料显示，我国优秀运动员此时膝关节的最小角度为115°[2].由表2可知，吕小军3次挺举开始发力时的膝关节角度分别为110°，112°，108°，均低于优秀运动员此时的最小角度.开始发力时膝关节角度小，说明预蹲较深，反映出吕小军下肢肌肉群得到充分募集，腿部爆发力强,关节柔韧度好[3]，表明了吕小军预蹲阶段身体姿势的合理性.

3.1.2 杠-人距离变化特征

杠-人前后方向距离的变化情况可以反映预蹲阶段技术的稳定性.从图4可知，吕小军A和B杠-人前后方向距离分别为1.5 cm以下和1.2 cm以下，吕小军C预蹲开始后杠-人前后方向距离始终保持在0.6 cm以下，变化差异很小.资料表明，我国优秀举重运动员上挺预蹲阶段前后方向杠-人距离在5 cm[4]左右，吕小军3次挺举预蹲阶段杠-人距离均符合这一要求.由此可知，吕小军此阶段杠-人前后方向距离变化极小，表现出对杠-人距离非常优异的控制力，极大地减少了阻力臂，为之后的上挺发力创造了非常好的条件.

图4 预蹲阶段吕小军杠-人距离变化图(x向)

3.1.3 制动预蹲阶段时间及杠铃速度特征

根据目前研究可将预蹲阶段分为2个阶段：积极预蹲阶段(加速预蹲阶段)和制动预蹲阶段.积极预蹲阶段运动技术的合理性对上挺发力阶段的顺利完成具有重要影响；制动预蹲阶段时间的长短及两段时间的比例可以作为评价运动员技术的重要指标.资料表明，制动时间与最大爆发力之间为负相关关系.制动阶段时间越短，且制动时间占整个预蹲阶段时间的百分比越小，越有利于上挺发力[5].通过计算得知，吕小军A，B，C制动预蹲阶段时间分别为0.14，0.14，0.13 s.从图5可知，吕小军A，B，C制动阶段时间占整个预蹲阶段时间的百分比分别为36.8%，38.8%，36.1%，优于我国优秀选手的时长0.16 s[6]和百分比42.7%[5].

图5 预蹲阶段吕小军制动预蹲时间变化图

制动预蹲阶段运动员技术动作是否合理还可以用预蹲阶段杠铃的速度变化特征来表示.文献资料表明，该阶段杠铃合理的速度变化特征应为由逐步增大到逐步减小.当杠铃达到最大速度后，杠铃应当立即制动，速度随之开始减小，符合此速度变化规律才可表明预蹲阶段节奏的合理性[7].由图6可知，吕小军A，B，C在此阶段的杠铃速度由逐步增大到逐步减小，符合合理的速度变化特征.这充分表明了吕小军在该阶段对杠铃速度具有良好的控制性.

图6 预蹲阶段吕小军杠铃速度变化图

通过对上述3个方面的分析可知，吕小军在上挺预蹲阶段的整个过程中，通过髋、膝关节的积极调节配合，躯干保持适度前倾，身体各部分协调变化合理，制动预蹲时间及预蹲阶段的时间结构、膝关节角度、在制动预蹲阶段对杠铃速度的优秀控制等，均充分表明了吕小军在预蹲阶段动作技术的合理性.

3.2 上挺发力阶段分析

上挺发力阶段的目的是让运动员在短时间内爆发出最大力量，使得杠铃具有最大的上升速度和必要高度，为支撑杠铃奠定良好的基础[8].上挺发力要在制动预蹲阶段结束的瞬间通过快速地伸膝、伸髋、伸臂而使身体获得反作用力，然后传递到杠铃，使杠铃上升到一定高度完成撑铃动作.在此阶段可以通过分析运动员膝关节及髋关节的变化情况、杠-人重心速度对比、杠铃回降位移变化等方面来检验动作技术的合理性.

3.2.1 人体主要关节变化特征

吕小军采用的是下蹲式支撑方式，下蹲式虽然前后支撑面小，容易失败，但是下蹲式有效地降低了运动员的身体重心，降低了杠铃的支撑高度，更符合举重中“低”的原则，充分体现了用力的经济性[9]，有利于创造出更好的成绩.下蹲式对运动员身体条件要求高，必须具备强大的腰腹背力量，极好的柔韧性、协调性和平衡能力.由图7可以看出，人体主要关节——膝关节、髋关节变化一致，2个关节同时达到最大角度.由此看出，吕小军技术动作流畅，发力方式合理.

图7 吕小军C上挺发力阶段主要关节变化图

3.2.2 时间、速度及加速度特征

吕小军C上挺发力阶段用时0.51 s，比里约奥运冠军石智勇0.48 s用时长.杠铃的最大速度为1.52 m/s.从速度方面来看，吕小军上挺发力阶段的发力是合理的.经过计算，吕小军此阶段杠铃最大加速度为8.80 m/s2,小于重力加速度.而资料表明，优秀举重运动员此阶段速度是可以大于重力加速度的[10]，证明吕小军此环节技术还有待提高.如果吕小军能将加速度控制得更快些，发力时长再缩短些，杠铃就会获得更快的向上速度.图8所示为吕小军C上挺发力阶段杠-人重心速度变化的对比情况.由此可以看出，吕小军的成绩还可以进一步提高，此阶段技术也还可以更加完美.

图8 吕小军C上挺发力阶段杠-人重心速度变化对比图

3.2.3 杠铃回降位移

杠铃回降位移是作为评价运动员上挺发力阶段技术水平高低的另一个指标[4].随着杠铃回降位移的增加，无效功增大，继而也会加大支撑起立阶段撑铃的难度，增加上挺失败的概率.由于吕小军采用的是下蹲挺方式，采用下蹲挺方式的运动员杠铃回降距离远大于箭步式运动员的杠铃回降距离[8].从表3可知，吕小军A,B,C在杠铃随惯性上升到最高点至撑玲阶段最低点的距离分别为33.3，31.9，32.7 cm.根据计算得出，同样采用下蹲挺的里约奥运冠军石智勇参加本次比赛的杠铃回降位移为36.2 cm.可以看出,吕小军的杠铃回降位移还是在合理范围之内的，但回降位移较大会造成较大的下砸力，对运动员的腰背力量和柔韧性的要求会大大提高.在以后训练中应进一步缩短回降位移，减小上挺失败概率.

表3 吕小军与我国优秀运动员上挺杠铃回降位移对比

分析以上3个方面发现，吕小军通过对膝、髋等关节的控制反映了上挺发力阶段动作的稳定性，同时为支撑起立阶段的稳定性及最后顺利完成撑铃起立动作创造了良好的条件.但是，吕小军上挺发力时间长，杠铃回降位移稍长，无效功比例较大，不利于支撑起立阶段的顺利完成.由此证明，吕小军的技术动作还有提升的空间，通过缩短发力时间和杠铃回降位移，可以创造更好的成绩.

3.3 支撑与起立阶段分析

支撑起立阶段是上挺动作的最后阶段，主要目的是降低杠铃高度，手臂迅速而积极地伸展.下蹲的目的是降低身体和杠铃的重心高度，更符合举重中“低”的原则[1,5].吕小军挺举采用的是下蹲式，前后稳定区域面积大大小于箭步式[11]，与箭步式起立方式相比需要花费更多的能量.由于运动员下蹲支撑时，髋、膝关节角度很小，撑铃起立动作幅度较大，重心稍有偏离就会造成上挺失败.因此，本研究结合人体主要关节变化和杠-人重心速度、杠-人距离变化方面分析吕小军在此阶段动作技术的合理性.

3.3.1 主要人体关节变化特征

由表4可知，吕小军A，B，C在杠铃下降到最低点时刻膝关节的角度分别为46.9°,44.1°,42.3°，髋关节角度分别为60.7°,58.3°,58.5°，与里约奥运冠军石智勇成功举起195 kg时的膝关节角度50.8°相比，膝关节角度更小说明撑铃时下蹲得更深.下蹲式的优势就在于激发运动员发挥最大潜力举起更大的重量，但是下蹲式对运动员的柔韧性、协调性及平衡的把握感知能力要求很高.这证明吕小军具备了强大的平衡感知能力及身体素质能力，为动作的顺利完成奠定基础.

表4 吕小军挺举中杠铃下降至最低点时刻的关节角大小 (°)

膝关节髋关节吕小军A46.960.7吕小军B44.158.3吕小军C42.358.5

3.3.2 杠铃及人体重心速度变化特征

由图9可以看出，吕小军C在支撑起立的这段时间里，人体重心和杠铃重心向下的速度变化趋势大致相同，说明运动员对杠铃的控制是合理的.在此阶段时杠铃和人体重心的速度曲线几乎重合，说明身体和杠铃的运动轨迹完全相同，这表明吕小军在此阶段完美体现了起立时的技术原则要求[7].

图9 吕小军C支撑起立阶段杠铃及人体重心速度变化对比图

3.3.3 杠-人距离变化特征

“近”要求在上举杠铃的过程中，尽量做到使杠铃贴近身体运行[10].从图10可以看出,吕小军C在支撑阶段杠-人重心轨迹有较大的间隔，最大间隔为4.8 cm，重心在矢状轴上较大的位移会造成较大的阻力矩[12].由图11发现，在0.5～1.0 s起立阶段，吕小军通过对杠铃的控制将距离缩短到0.1 cm；1.0～1.4 s阶段，杠-人距离又发生了明显的变化，距离最大增加到2.2 cm；1.4～1.7 s阶段，吕小军通过调整髋、膝关节角度使间距维持在0.5 cm以下.在起立的最后阶段，膝关节达到121°时，杠-人距离逐渐增大，最大增加到3.5 cm.

图10 吕小军C支撑起立阶段杠-人重心轨迹图(x向)

图11 吕小军C支撑起立阶段杠-人距离变化图(x向)

吕小军在支撑阶段杠-人距离变化较大，虽然对杠铃速度控制得合理，同时起立阶段也通过调整关节缩短距离，但整个过程中，杠-人重心在矢状轴发生了较大的位移，不符合举重中“近”的原则.这也是下蹲式最难控制的地方，支撑起立阶段采用下蹲式,重心会在矢状面产生较大的位移量，运动员需要控制杠-人距离，积极调整关节，努力控制杠铃方向的速度，减少起立阶段失败的概率.因此，此环节是吕小军需要改正的地方，也是今后训练中需要注意的环节.吕小军在今后训练中要注意下蹲式起立方式造成的重心位移，将起立阶段的杠-人距离控制在合理的范围内，有助于取得更好的成绩.