羽毛球后場正手高遠球技術的運動學分析

郅季炘

(鄭州大學體育學院，河南 鄭州 450044)

1 研究目的

目前，國內(nèi)學者對羽毛球項目的研究多是針對具體單個技術進行分析。相對于國內(nèi)的研究，國外對于羽毛球技術的生物力學研究較多，但主要是運動員在投球技術上運動的特點和力學分析，很少有專門針對羽毛球擊球環(huán)節(jié)開展系統(tǒng)研究；主要研究的是運動員發(fā)球受力的瞬間和出手時間，通過對出手速度和下降速度的對比，研究羽毛球技術動作對速度的影響等。在國內(nèi)外很多學者研究成果中，對運動員后場正手高遠球技術進行三維運動學的研究較少，而掌握好后場正手擊高遠球技術是羽毛球技術基礎和關鍵的一項技術，因此，通過先進的技術設備來研究羽毛球正手高遠球技術，具有一定的理論和現(xiàn)實意義。

2 研究對象與方法

2.1 研究對象

以陜西省羽毛球?qū)I(yè)隊員為研究對象，共計6名(男生)，運動水平皆為國家一級以上，并且都為右手持拍，實驗前未從事劇烈運動，能熟練掌握后場正手擊打高遠球技術。這樣保障了肌肉的放松感，進而保障正手擊打高遠球的效率。研究對象的基本情況見表1。

2.2 研究方法

2.2.1 生物力學測試法 在運動場地上放入2臺攝像機，其中1臺攝像機放在運動員前方位置，第二臺攝像機放在運動員的左側位置，兩臺攝像機與運動員活動的區(qū)域均相距10 m，與運動員活動區(qū)域垂直放置，兩臺攝像機主光軸夾角為120°左右，用三維定標框架分別進行標定。三維框架要求放在運動員起止點的中間位置，以保證標定空間能夠滿足動作解析的需要，同時也保證數(shù)據(jù)的準確性、有效性。

表1 研究對象的基本情況

將攝像機妥善安裝并放置之后，第一步需要對預先設定的框架進行拍攝，然后根據(jù)之前設定的序號，以及運動員的順序，將每個運動員后場正手擊高遠球的過程進行拍攝(圖1)。

圖1 拍攝機位

6名運動員分別站到羽毛球場地的中場位置采用后場正手步伐(三步后退法)，以正手握拍的方式打球，擊打的線路主要是直線，并且在保障直線的前提下將球打到規(guī)定的區(qū)域。由一名技術熟練的教練及實驗人員站在距離前發(fā)球線大約1 m、距離中線大約一腳的地方給運動員喂球，每名運動員有效擊打正手高遠球3次(有效指的是發(fā)球人員將球發(fā)到后場區(qū)域的指定位置)。要求發(fā)球人員盡量把球發(fā)到后場，受試者通過移動到后場，將球擊打到底線和雙打后發(fā)球線內(nèi)60 cm×60 cm正方形里，以單打場地為準。如果出現(xiàn)打不進去的情況，就一直打，直到打進去為止。

2.2.2 運動學解析法 在進行比賽視頻的分析中，主要利用了由美國ARIEL公司開發(fā)的APAS運動錄像分析系統(tǒng)，并采用日本松井秀治人體模型進行人體模型DLT圖像測試。具體做法：將技術視頻標定，并進行逐副解析，選取人體19個主要觀測關節(jié)點，通過解析獲得技術參數(shù)，并對參數(shù)進行平滑系數(shù)為8的低濾波平滑處理，得到需要的技術參數(shù)。

2.2.3 數(shù)理統(tǒng)計法 利用Excel表獲取有用參數(shù)，并對相關結果進行圖表繪制成。

3 結果與分析

對于羽毛球常用的后場正手高遠球技術，傳統(tǒng)的動作劃分由移動取位—引拍—迎球揮拍—球拍擊球—隨勢揮拍—動作還原6個動作階段構成。由于本研究的技術動作不是原地擊球，而是受試者與擊球點有一定跑動距離，故采用運動學分析的方法對運動員的技術動作進行分階段研究。依據(jù)拍攝圖像的處理結果以及本研究的內(nèi)容需要，本文主要研究前三個階段，即移動取位、引拍和揮拍擊球三個階段；圖2為后場正手高遠球特征畫面。

特征畫面的意義：a.準備啟動時刻：當判定來球方向，并向來球方向移動前的時刻。b.引拍開始時刻：在擊球前做好身體準備姿勢的時刻。c.引拍拍頭最低點時刻：向下引拍頭至最低點時刻。d.揮拍擊球時刻：球與拍的接觸時刻；由于球速較快，補捉畫面存在誤差，該時刻畫面僅作參考。e.擊球后隨揮拍：擊球后至球拍動作結束。

研究內(nèi)容的確定及所涉及的參數(shù)：在研究過程中，主要針對3個動作瞬間的數(shù)據(jù)進行分析，即移動取位最低點、引拍最低點以及揮拍擊球。本研究中主要分析參數(shù)包括擊球過程中的肩、肘部角度、速度變化，下肢髖關節(jié)、膝關節(jié)、踝關節(jié)角度變化等。

3.1 移動取位階段運動學特征的分析

3.1.1 移動取位階段移動時間、距離、平均速度特征 移動取位主要由判斷起動和移動決定，是完成引拍和揮拍擊球的基礎。移動取位階段是從準備啟動開始時刻到引拍開始時刻，計算該階段內(nèi)運動員所用的時間和移動的距離，從而求出他們的平均值。

表2 移動取位階段移動時間、距離、平均速度特征

從表2中可知，6名運動員在移動取位這一過程中所用的時間分別為0.98 s、1.02 s、0.82 s、0.98 s、0.88 s、0.92 s，可知所用的時間差別不大。對于兩足移動位移，由于未找到最佳擊球角度，擊球前最后一步右腳通常會向后移動，導致左足移動的距離比右腳稍小。比賽中常用的后場移動步伐主要是交叉步和并步。6名運動員均都采用了三步后退步伐。由于后交叉步伐步幅較大、移動速度較慢，對身體重心的控制較難，很難達到理想的擊球效果，所以采用后交叉步三步后退法的李*、李**擊球效果并不太理想，耗時較長。而在側身取位后與第二步并步之間采用跳步技術進行身體重心調(diào)整的張*、侯*、朱*、李***能夠較好地快速完成后續(xù)步伐，達到較理想的擊球位置。從擊球效果看，后交叉三步后退步伐較為常用，但是當運動員處于被動的狀況時采用交叉步，由于移動速度慢，很難到達最佳的擊球位置，導致?lián)羟蛐Ч患?；而采用并步加跳步技術能夠?qū)崿F(xiàn)身體的迅速調(diào)整，從而能夠更快速地到達最佳擊球位置，更有利于抓住擊球時機，完成更好的擊球效果。

圖2 后場正手高遠球動作階段劃分

3.1.2 移動取位最后時刻身體各關節(jié)角度特征的分析 后場正手擊后場高遠球移動取位階段能夠?qū)崿F(xiàn)身體姿態(tài)調(diào)整，從而讓身體調(diào)整至最佳引拍姿勢。移動取位的最后時刻也是引拍開始時刻。

表3 移動取位階段最后時刻身體各關節(jié)角度特征 ( 單位：°)

從表3可以看出，6名運動員在移動取位階段最后時刻上肢右肩、右肘、右腕關節(jié)角度均值分別為84.32°、78.76°、136.70°；下肢左髖、左膝、右髖、右膝關節(jié)角度均值分別為146.77°、124.55°、130.48°、119.65°。

通過分析6名運動員在移動取位擊球前的準備時刻的上肢肩、肘、腕關節(jié)角度特征，可知李*、李**2名運動員右肩關節(jié)較大，分別為98.51°、96.07°，而張*的右肩關節(jié)最小，為66.66°；引拍階段肩關節(jié)角度越大，則上臂上抬越高，越有利于肩關節(jié)繞身體縱軸轉動，動作效果越好，由此可知李*、李**動作完成最佳。由于肘關節(jié)角度越大，則前臂距身體軀干越遠，不利于引拍。李*和張*肘關節(jié)角度分別為68.55°、65.67°，角度最小，最有利于完成引拍。6名運動員腕關節(jié)角度變化較小，但其握拍的松緊度不同，握拍的松緊度直接影響到運動員擊球的質(zhì)量，進而影響到運動員的運動成績。

運動員在引拍前的準備階段身體重心通常是偏右，而左側較為舒展放松，有利于引拍階段轉髖送髖。由于6名運動員都采用左腿支撐，所以均表現(xiàn)為左膝關節(jié)角度大于右膝關節(jié)角度。

3.2 引拍階段右肩、右肘、右腕角度參數(shù)分析

圖3～圖5分別表示6名運動員在引拍階段右側肩、肘、腕關節(jié)的角度變化。根據(jù)此技術動作的要求，前臂進行內(nèi)旋，肘關節(jié)向上抬，使得球拍的上部向下，手腕稍內(nèi)。從圖3可以發(fā)現(xiàn)，運動員由于在引拍階段手臂回環(huán)靠近身體引拍，導致右肩關節(jié)角度逐漸增大；而右側肘關節(jié)角度變化并不規(guī)律，這是因為6名運動員在引拍時為了達到更好的擊球效果，進行了適合自身特點的肘關節(jié)角度的調(diào)整，導致肘關節(jié)出現(xiàn)了無規(guī)律變化。從圖4中可以看出，張*的肘關節(jié)變化明顯不同于其他人。通過觀察錄像，可以看出張*在引拍過程開始階段小臂與肩平行肘關節(jié)幾乎沒變化，而后面角度變化曲線突然增大，是因為在引拍時肘關節(jié)內(nèi)收、小臂向后，使得肘關節(jié)突然變大。6名運動員的最大差別在于腕關節(jié)，從圖5中可以看出李**、侯*兩名運動員腕關節(jié)角度逐漸降低，李*、朱*和李***的腕關節(jié)角度先增加后降低，張*的腕關節(jié)在開始階段變化不大，但是在0.144 s時腕關節(jié)的角度突然降低，這是因為在揮拍擊球的時刻，運動員需要靠手腕內(nèi)收發(fā)力擊球。

圖3 各受試者肩關節(jié)角度變化

圖4 各受試者肘關節(jié)角度變化

圖5 各受試者腕關節(jié)角度變化

3.3 揮拍擊球階段

3.3.1 揮拍擊球階段速度參數(shù)分析 表4代表運動員的揮拍速度、揮拍距離和揮拍時間。李*、李**、張*、李***4名運動員揮拍的時間都是0.08 s，在同一時間內(nèi)他們揮拍速度分別為21.12 m/s、18.77 m/s、20 m/s、18.58 m/s。可以推出4名運動員在相同時間的揮拍距離李*>李**>張*>李***，他們在揮拍時間上沒有表現(xiàn)出明顯的差異，說明在揮拍時候他們對時間節(jié)奏的控制相同，但是李*的揮拍質(zhì)量優(yōu)于其他3位運動員。侯*、朱*在揮拍的時候，侯*的揮拍時間為0.1 s，揮拍的距離是150.67 cm，而朱*的揮拍時間為0.09 s，揮拍的距離是137.15 cm，說明這兩名運動員的揮拍時間較長，但是距離較短，揮拍的平均速度分別為15.69 m/s、15.59 m/s。測試結果表明，被測試的運動員揮拍時對時間節(jié)奏的控制存在一定的差異，這與運動員日常訓練中的訓練方式、訓練強度等有一定的關系。

表4 揮拍時間、揮拍距離和揮拍擊球時刻拍子的速度

3.3.2 揮拍擊球階段的右上肢關節(jié)角度參數(shù)分析 從圖6～圖11 中6名運動員的肩、肘和腕關節(jié)角度的變化情況可以看出，在揮拍擊球階段肩關節(jié)變化不明顯，但是通過觀察視頻，發(fā)現(xiàn)從揮拍開始肩關節(jié)角度一直增大，這是由于肘關節(jié)帶動前臂向上運動，再帶動肩關節(jié)角度逐漸增大，一直到擊球時刻，此時肩關節(jié)角度達到了最大值。肘關節(jié)在揮拍擊球過程中的角度變化相對較為明顯，在揮拍開始階段肘關節(jié)變化較小，在擊球時刻肘關節(jié)角度達到最大值，但并沒有達到180°的完全伸直狀態(tài)。運動員的肘關節(jié)以最大限度進行伸展，是獲得更高位置的擊球點的基礎。

擊球前的腕關節(jié)運動狀況和擊球時腕關節(jié)姿勢對羽毛球出手時飛行方向和速度具有決定性作用。腕關節(jié)在揮拍開始階段一般處于后伸狀態(tài)，而在擊球時呈現(xiàn)內(nèi)收前屈狀態(tài)。通過對整個揮拍擊球動作進行腕關節(jié)的角度變化分析，可以發(fā)現(xiàn)，揮拍開始時張* 腕關節(jié)角度最小，說明其握拍較放松。通過分析6名運動員在揮拍擊球階段上肢各關節(jié)角度變化的規(guī)律，能夠得到右側上肢各關節(jié)在揮拍階段的運動情況。

圖6 李*揮拍擊球階段肩、肘、腕關節(jié)角度變化

圖7 李**揮拍擊球階段肩、肘、腕關節(jié)角度變化

圖8 張*揮拍擊球階段肩、肘、腕關節(jié)角度變化

圖9 侯*揮拍擊球階段肩、肘、腕關節(jié)角度變化

圖10 朱*揮拍擊球階段肩、肘、腕關節(jié)角度變化

3.3.3 擊球時刻身體各關節(jié)點的速度變化 運動員在羽毛球擊球瞬間的簡單技術動作，都是身體各關節(jié)部分協(xié)作配合實現(xiàn)的。除了上一部分對肩、肘、腕3個主要關節(jié)的角度分析以外，還需要對每個關節(jié)的速度分析。表5為6名運動員在擊球瞬間的身體各個關節(jié)速度值的大小?？梢钥闯觯羞\動員在擊球瞬間上肢監(jiān)控的關節(jié)中，右手速度最大，右腕次之，右肘最小。在6名運動員中，張*的右手速度值最大，同時右腕的速度值也是6名運動員中最大的。從肩關節(jié)進行分析，可知6名運動員右肩速度均高于左肩速度值，右肩的快速運動是羽毛球擊球動作完成的重要基礎。對肘關節(jié)的速度值分析可以看出6名運動員肘關節(jié)速度值差異較為明顯，其中李**肘關節(jié)速度最大為5.35 m/s，說明他以肘關節(jié)帶動上臂運動的特征較為明顯。對6名運動員髖關節(jié)速度值進行分析，可以看出右髖速度明顯高于左髖速度，運動員利用髖關節(jié)轉動所產(chǎn)生的動能，為擊球奠定了力量基礎。通過對6名運動員的膝關節(jié)速度進行分析，可以看出運動員依然保持右側膝關節(jié)速度值大于左側的特征，保持有利于擊球的動作姿勢和速度勢能基礎。

圖11 李***揮拍擊球階段肩、肘、腕關節(jié)角度變化

關節(jié)點李*李**張*候*朱*李***左肩0.602.032.050.571.441.17左髖0.822.331.390.860.901.54左膝1.541.191.590.731.522.23左踝2.811.141.830.851.973.41右踝1.961.002.470.741.620.35右膝1.651.812.362.481.600.57右髖2.493.802.651.832.063.89右肩1.113.112.072.670.701.13右肘1.465.353.192.972.481.16右腕7.704.798.598.417.505.76右手8.674.9212.2810.5410.169.97

3.3.4 擊球時刻6名運動員軀干扭轉角的變化 統(tǒng)計運動員在后場正手高遠球技術運用過程中軀干扭轉角度變化，將數(shù)據(jù)整合制成圖12。對運動員軀干扭轉角的變化趨勢圖進行分析，得知6名運動員軀干扭轉角的差異性較為明顯，其中李**的軀干扭轉角在受試者中相對較大，達到60°+的扭轉角，說明他在后場正手高遠球技術的運用過程中軀干肌肉拉伸程度最大，為上肢擊球力量的發(fā)揮奠定了良好的彈性勢能。不同運動員身體素質(zhì)和專項技術能力不同，軀干扭轉角差異性也較為明顯。李**具有較大優(yōu)勢的軀干扭轉角，而張*和李**只有20°的扭轉角。造成這種情況的原因，可以從多方面分析：第一，張*可能是為了在實戰(zhàn)中快速完成擊球動作，未能對身體姿態(tài)進行積極的調(diào)整；第二，他忽視了軀干扭轉角對上肢力量發(fā)揮的重要影響；第三，張*自身的技術特點決定的。其余運動員的軀干扭轉角也均相對較小。通過以上分析，可知運動員軀干扭轉角普遍較小，運動員對軀干扭轉角產(chǎn)生的對力量發(fā)揮積極作用的彈性勢能利用不足，需要在今后的訓練和比賽中加以重視。

圖12 6名受試者軀干扭轉角的變化

4 結論

根據(jù)移動取位階段時間、距離和平均速度的分析，得出以下結論：6名運動員在移動取位這一過程中所用的時間差別不大，采用并步加跳步技術能夠?qū)崿F(xiàn)身體的迅速調(diào)整，從而能夠更快速地到達最佳擊球位置，更有利于抓住擊球時機，完成更好的擊球效果。

根據(jù)分析6名運動員在移動取位擊球前的準備時刻的上肢肩、肘、腕關節(jié)角度特征，可知：1)引拍階段肩關節(jié)角度越大越有利于肩關節(jié)繞身體縱軸轉動，動作效果越好。2)肘關節(jié)角度越大越有利于完成引拍。3)腕關節(jié)角度變化較小，但其握拍的松緊度不同，握拍的松緊度直接影響到運動員擊球的質(zhì)量，進而影響到運動員的運動成績。

根據(jù)引拍階段右側肩、肘、腕關節(jié)的角度變化，得出以下結論：1)運動員由于在引拍階段手臂回環(huán)靠近身體引拍，導致右肩關節(jié)角度逐漸增大。2)右側肘關節(jié)角度變化并不規(guī)律，這是因為6名運動員在引拍時為了達到更好的擊球效果，進行了適合自身特點的肘關節(jié)角度的調(diào)整，導致肘關節(jié)出現(xiàn)了無規(guī)律變化。3)腕關節(jié)角度先增加后降低，這是因為在揮拍擊球的時刻運動員需要靠手腕內(nèi)收發(fā)力擊球。

根據(jù)揮拍擊球階段速度參數(shù)分析，得出以下結論：1)被測試的運動員揮拍時存在共同的特征：揮拍的時間都是0.08 s，揮拍速度大于18 m/s。2)由于個體對時間節(jié)奏的控制存在一定的差異，所以每個運動員的揮拍時間點不同。這與運動員日常訓練中的訓練方式、訓練強度等有一定的關系。

根據(jù)揮拍擊球階段的右上肢關節(jié)角度參數(shù)分析，得出以下結論：1)從揮拍開始肩關節(jié)角度一直增大，這是由于肘關節(jié)帶動前臂向上運動帶動肩關節(jié)角度逐漸增大，一直到擊球時刻，肩關節(jié)角度達到了最大值。2)肘關節(jié)在揮拍擊球過程中的角度變化相對較為明顯，在揮拍開始階段肘關節(jié)變化較小。在擊球時刻，肘關節(jié)角度達到最大值，但并沒有達到180°的完全伸直狀態(tài)。3)擊球前的腕關節(jié)運動狀況和擊球時腕關節(jié)姿勢對羽毛球出手時飛行方向和速度具有決定性作用。

根據(jù)擊球時刻身體各關節(jié)點的速度變化，得出以下結論：1)所有運動員在擊球瞬間上肢監(jiān)控的關節(jié)中，右手速度最大，右腕次之，右肘最小。2)右肩速度均高于左肩速度值，右肩的快速運動是羽毛球擊球動作完成的重要基礎。3)右髖速度明顯高于左髖速度，運動員利用髖關節(jié)轉動所產(chǎn)生的動能，為擊球奠定了力量基礎。3)保持右側膝關節(jié)速度值大于左側的特征，是保持有利于擊球的動作姿勢和速度勢能的基礎根據(jù)擊球時刻6名運動員軀干扭轉角的變化，得出以下結論：運動員軀干扭轉角普遍較小，運動員對軀干扭轉角產(chǎn)生的對力量發(fā)揮積極作用的彈性勢能利用不足，需要在今后的訓練和比賽中加以重視。