拳击运动员电子准靶研制及上肢肌力训练效果分析

王雅一 张双

(1.四川体育职业学院 四川成都 610043;2.四川省人民医院 四川成都 610072)

随着竞技体育的发展，体育科研结合项目特点研发的训练设备对提高运动员成绩起到了重要作用。例如，数字化铁饼［1］硬件电路系统的研究，获得铁饼在整个运动过程中的三维信息，实现动力学信息获取；新型的数字力量设备，通过光电编码器采集运动数据，向用户提供科学的运动数据［2］。而与拳击项目相关的训练设备研制较少，手靶训练有利于运动员技战术的巩固和提高，使运动员迅速进入比赛状态，在拳击训练中占有重要地位［3］。得点取胜并击打清晰是得分的关键，裁判员对得点的判断更加严格［4］。研制拳击电子手靶，利用现代测力系统和传感技术获得打击力量、打击速度、打击功率等主要的生物力学参数，是现代训练手段的需求之一［5-8］。目前，国内电子手靶为卜宪贵［9］所研制的硬件与软件分离式手靶。而该实验经过重庆大学两个重点实验室（力学实验室和光电精密仪器实验室），选用飞行器产品中的高速AD转换器，克服硬件与数据处理分开的困难，通过AD 转换器显示击打数据，为教练员直观指导运动员提供科学依据。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

12名男子拳击队运动员，健将级4人，一级7人，二级1 人。随机分为实验组（n=6）和对照组（n=6），受试者基本信息，如表1 所示，对照组训练为普通手靶，实验组为电子准靶，训练安排相同，训练3次/周，3组/次，30 个/组（左、右手直拳、勾拳共30 个，自由组合），共8周。无任何增肌类营养品干预或其他上肢训练方式干扰。

表1 受试者基本信息

1.2 研究方法

1.2.1 等速肌力测试

该文采用ISOMED-2000 多关节等速测试仪测试两组双侧肘关节。肘关节角速度分别为60°/s（5 次）、180°/s（10 次）。测试时，取坐位（椅背调至最大直立位），按其固定方向做屈曲和伸展运动。测定顺序为先慢速（60°/s），后测快速（180°/s）。测试峰力矩（N·m）是指肌肉收缩产生的最大力矩输出值，代表肌肉或肌群的最大肌力，60°/s代表了肌肉收缩的绝对肌力，180°/s代表了肌肉功率和耐力。

1.2.2 电子准靶测试

拳击电子准靶的测力范围50～800kg，测力精度≤1%，测力作用时间0.3～180ms，测速范围0～30m/s，测速精度＜2%，该实验选用了在航空航天领域长期广泛使用的AD574A5D，平均完成转换时间在25μs，单片机对AD 转换器送入的数字信号作高速采样，采集10 次数据，取平均值。速度测试程序，测周期时间；力量测试程序，A/D转换；操作键程序包括选择键、功能键、启动键；力量、速度下限报警程序，显示功能。将每组平均值折算成打击力的公斤值，换算比例尺，经标准砝码（精度0.5‰）标定，试用样机为19.8mv/kg，选用LCD1602液晶显示器，将最大电压与最大力显示出来。结合拳击项目的规则特点，标出电子准靶靶心位置，直径8.5cm，若击打偏离靶心，会导致击打力减小，要求运动员打准靶点，具体参数获取，通过击打力量、击打速度、击打冲量、击打功率4个指标体现（见图1）。

图1 拳击电子准靶原理图

实验组与对照组电子准靶的击打力量和击打功率测试，击打力量（kg）测试两次（第7 周和第8 周），5 次/人。击打功率（kg·m/s）测试击打3min，间歇1min，2组/人，拳法均自由组合。击打功率P=F·V，代表击打力量和击打速度。

1.2.3 上臂紧张围、握力测试

上臂紧张围测量时，受试者自然站立，右上臂前屈，掌心向上握拳并用力屈肘，测量者将皮尺于右上臂肱二头肌处围绕一周，所测数值即为上臂紧张围（cm）；握力测试通过电子握力计测量右手握力，读取握力数值（kg）。

1.3 数据处理

用统计软件SPSS 19.0 进行数据处理，采用配对样本t检验，P＜0.05为显著性水平表示。

2 研究结果

2.1 肘关节等速肌力测试

如表2 所示，左侧肘关节伸肌的峰力矩（60°/s）由44.50±12.20 上升至51.25±10.22（P＜0.01），右侧肘关节屈、伸肌峰力矩有非常显著差异（P＜0.01）。左侧伸肌的峰力矩（180°/s）存在显著差异（P＜0.05），右侧肘关节屈肌峰力矩（180°/s）由34.25±7.38 上升至41.13±9.47，伸肌峰力矩由32.13±5.41上升至40.00±18.06（P＜0.01）。

表2 两组肘关节屈伸峰力矩（N·m）

2.2 电子准靶击打力量和击打功率

如表3 所示，实验组第一次击打力量与对照组相比，提高了17.18%，第二次击打力量提高了17.74%（P＜0.01），两组受试者击打功率对比，第一次由83.83±2.31 上升至91.20±0.61，第二次由75.39±2.26 上升至86.03±0.88（P＜0.01）。

表3 两组击打力量和击打功率

2.3 上肢紧张围和握力

实验前、后，两组上肢紧张围对比无显著差异（P＞0.05），实验组右侧握力由49.12±5.88 上升至54.28±6.46（P＜0.05）。

3 讨论

通过电子准靶训练后，实验组左上肢的伸肌和右上肢屈、伸肌峰力矩在60°/s、180°/s 均有显著差异，同时两组的击打力量和击打功率的提高，进一步证明运动员的上肢综合力量提高。这与孙玉科［10］对不同条件下武术套路与其他项目运动员击打效果的生物力学实验研究结果一致，区别于普通手靶的训练效果，电子准靶更加准确地对运动员限定目标，进行全力击打，提高击打效率。通过测试右侧上臂紧张围和握力，再次验证上肢肌肉力量的增长效果。陈严等［11］研究握力与肘关节屈、伸肌峰力矩呈正相关，握力与肘关节屈肌力量相关性高，该研究证明实验组肘关节屈伸肌和握力不同程度增大，验证了前人研究。但实验前、后，两组上臂紧张围均无显著差异，肌肉的围度增加可能不只是单因素，如训练水平、负荷强度、激素水平等也会造成影响，Angleri等［12］证实了该实验假设，认为肌肉的肥大程度很可能与抗阻训练的负荷强度相关，抗阻训练的负荷强度越大，肌肉的肥大程度也相应越大。而此次实验无抗阻训练，上肢肌肉围度没有明显改变。该研究仍存在局限性，由于科研经费问题，只能设计外形简单的样机，这需要后期与相关设备公司合作改造。

4 结语

拳击电子准靶的研制，将硬件和软件结合，直观运动员击打数据，方便教练员和运动员训练，提高拳击运动员的上肢肌力，优化击打力量和速度。