网球技术动作分析的研究现状及最新进展研究①

吴明岳

(北京体育大学竞技体育学院 北京 100084)

网球运动是世界上非常流行的一项运动，其动作优雅绅士且又包含力量、爆发力与美，而且，几乎所有年龄阶段的人都适合参与网球运动。网球比赛是一种长时间高强度间歇性运动，运动员需要多次短距离快速启动—跑动—突然制动—精确完成不同击球动作，其分、局、盘之间的休息时间不同。

网球基本技术动作包括发球、正手击球、反手击球、正手截击和反手截击等，不同网球技术动作的运用主要取决于运动员在球场所处的位置及运动员的战术选择。网球技术动作构成复杂，包含了众多的生物力学原理。而且，在比赛中需要运动员精确完成击球动作并控制击球达到预定战术所要达到的落点。

然而，传统的网球教学与训练主要依赖教练的个人经验，每个教练基于不同教学理论，这种教学具有主观性。也有教练用回放录制的击球动作视频来改进和调整网球技术动作训练计划，但回放视频乏味而且耗时较长，人眼也不能识别很多重要的内部原理。在竞争激烈的网球领域，运用量化的、精确的、实时反馈的手段进行教学与训练，有利于网球技术动作训练计划的调整，也更加客观。

1 现阶段网球技术动作分析研究现状

国内外有关网球技术动作的研究主要运用解剖和生物力学基本原理和技术方法对网球基本技术动作进行深入分析。国内学者运用单一仪器进行分析的较多，国外学者常用多种仪器进行综合分析网球技术动作，研究网球各项基本技术动作原理，从而指导教学与训练。有些学者用力学理论对网球基本技术动作进行了探讨。传统的实验研究方法主要是录像分析法，该方法使用摄像机采集运动员的三维运动影像，并对影像进行分析，获得相关人体运动学参数与指标，分析运动员各环节的运动特征，以帮助教练员更为准确地了解运动员。该方法成本很高，同时实验前的准备时间也很长。肌电分析法也较为普遍，运用表面肌电技术，测试网球击球参与的相关肌肉群体，然后通过肌电分析软件进行分析。肌电测试受周围环境影响较大，而且一些深层的小肌肉并不能测到，测试结果的精确性也受到质疑。国内外也有许多研究将肌电、录像、动作捕捉器、测力台等几种仪器结合，该方法可以更加全面地对网球技术动作进行分析与总结原理，但是这种方法运用到的人力、仪器设备太多，操作复杂。

总之，国内对网球基本技术动作研究多为技术动作结构及原理机制，理论性较多，实际运用较难；国外有关研究多运用多种仪器相结合的方法研究肢体各环节对于网球击球质量的影响，研究技术动作原理以改进技术动作。但是，运用上述仪器，设备昂贵，准备时间和测试时间都耗时较长，而且操作繁杂，大部分研究一般只适用于实验研究，并不能直接运用于训练计划调整与训练监控。

2 最新MEMS技术应用到网球技术动作分析相关研究

MEMS技术是将微电子技术与机械工程融合到一起的一种工业技术，它是一种对运动数据收集的新型技术。在MEMS传感器中，运动传感器应用较多。运动传感器是加速度传感器、陀螺仪、压力传感器、电子罗盘这一类使用惯性技术的传感器的统称，通过将加速度传感器和陀螺仪等传感器集成到消费电子产品中，可以在满足成本、尺寸、鲁棒性和电池寿命要求的同时，为设备增加运动检测的功能。随着技术的进步，运动处理技术日益小巧、便捷和低能耗，其应用前景不可估量。

随着MEMS传感器和无线通信技术及云计算技术的发展，利用MEMS可穿戴式传感设备可以实时收集运动数据，可以通过运动数据分析，完成动作捕捉和姿态识别。目前，科研人员开始将MEMS可穿戴式传感设备用于运动学研究，利用该技术提取了运动过程中运动员肘关节角度、膝关节角度、脊柱角度、髋关节位置和膝肘关节距离等运动学数据，建立了高尔夫球及赛马运动员的运动学数据库，以帮助运动员进行动作技术分析，提高训练水平。

也有研究将MEMS可穿戴式传感设备与视频结合起来分析持拍类项目运动中击球和扣球动作，如有研究用该技术评价了棒球运动员肢体节段和关节之间的协调性。有关的羽毛球研究使用相同方法识别了羽毛球的基本击球动作及区分了3组不同水平受试者。

3 各类网球技术动作分析方法

3.1 视频法分析网球技术动作

2006年陈万军等人[1]研究了桑普拉斯和阿加西两人的发球动作,发现抛球技术动作连贯、稳定、位置准确、抛球落差小、抛球臂肌肉感觉精细，向后、向前挥拍时间短,充分合理地运用了躯干侧弓、背弓、下肢肌群转动用力及上肢挥臂旋内动作，使发球动作过程及肌肉工作群协调有力,从而形成了发球技术动作时间短、速度快、力量大、落点刁的效果。2016年，黎祖庆和周继和[2]通过对西蒙娜·哈勒普正手击上旋球技术的运动学参数进行分析得出，哈勒普在利用正手击球技术时，从后摆引拍、挥拍击球到随挥阶段，其整体动作比较流畅、舒展，动作技术较为合理、规范；从转肩侧身的准备击球姿势至完成击球动作，各个阶段的动作技术符合运动生物力学原理。2017年，韩格格[3]对不同水平网球运动员发球成功与失误动作进行了运动学分析。总之，目前对于使用视频法分析网球技术动作的研究方法主要是借用一维或者多维摄像机通过录制或者在电脑上查询的视频进行运动学分析，这种方法的优点是较为直观，容易理解，操作较为方便，缺点是有些摄像机价格昂贵，分析视频往往需要分帧观看视频，耗时较长。目前这种方法仍为主流研究方法。

3.2 肌电法分析网球技术动作

2008年，于志刚和王利[4]对我国男子网球运动员发球技术动作进行了肌电分析，发现在网球发球过程中,三角肌和斜方肌最先参与肌肉发力,持续时间较其他的肌肉都长,并且贡献的力量非常大,是发球过程中的主要用力肌肉。孙言铭和常春芳[5]对网球正手上旋球技术特征进行了运动学分析，证明了击球点控制在膝关节左右的高度有利于屈膝，增加爆发力。理想的发力时序应为“踝—膝—髋—肩—肘—腕”。2017年，张锋等人[6]对网球正手击球动作进行了生物力学分析，研究得出，提高击球力量的重点是发挥躯干力量，重视人体运动协调链的整体性；头部姿势对于击球力量和动作连贯性具有潜在影响；击球随挥动作可以微调球的落点和速度，对网球肘的预防有积极作用。

总之，采用肌电分析方法分析网球技术动作的研究主要使用肌电仪器，将肌电贴置于受试者身体主要肌肉的肌腹处采集表面肌电，并分析放电先后和顺序，从中总结出网球击球时的正确发力顺序。优点是容易、可实现，采集表面肌电能够证明一些肌肉参与网球击球。缺点是需要在专业人员在实验室操作，操作复杂，并且表面肌电容易被干扰。

3.3 动作捕捉器分析网球技术动作

2009年Ahmadi等人[7]基于标记的方法捕获快速旋转运动并模拟陀螺仪传感器的输出。利用基于标记的方法，在网球第一次发球时，使用VICON标记的轨迹来计算一系列运动员的上臂内旋角速度、腕屈和肩旋转角速度，还采用了基于标记的技术（Vicon）。动作捕捉系统昂贵，应用较少，一般作为科研使用。

3.4 多种研究方法相结合分析

2013年张曦元等人[8]对网球发球中上肢环节链鞭打动作进行了生物力学研究，挥拍击球阶段躯干与上臂夹角并不是180°。表面肌电数据显示，斜方肌与三角肌前束发力较早且振幅较大。金宗学等人2018年[9]对不同落点网球大力发球肌肉用力特征进行分析，总结得出：（1）网球运动员大力发球时，决定发球落点的主要肌肉群是肱桡肌、三角肌和胸大肌；（2）网球运动员不同落点大力发球时，腕关节肌肉群、核心部位肌肉群和下肢肌肉群的发力特征无显著性差异。

3.5 利用可穿戴设备研分析网球技术动作

2012年盛治进等人[10]研究了惯性陀螺方法与基于标志点虚拟陀螺方法在网球发球中上臂转速测量上的应用，证明了MBVG方法能够用于陀螺超量程的情况，其数据能够反映真实的发球动作。刘妍江研究了网球视频中正反手动作的识别，识别出网球正手击球和反手击球。应用可穿戴设备研究网球技术动作的国内研究较少，目前只发现两篇专门研究网球技术动作的文献。

4 结语

传统研究方法中视频分析法目前仍是主流研究方法，被大多数教练所采用。现有的新型研究方法主要是借用可穿戴传感器设备分析网球技术动作的运动数据，该方法较为新颖，还需要未来更多的研究加以验证其精确性。实验研究多为采用高速摄像机网络、肌电、动作捕捉器研究网球技术动作，通过对网球技术动作的运动学和动力学进行分析，并用于指导教练调整技术训练方案。总之，在今后的研究中，可能会出现更多高科技设备用于网球技术动作研究，但是对网球技术动作的研究仍然是以视频分析法为主。