呂小軍舉重上挺技術(shù)的運動學分析*

姜 凱， 潘慧炬， 劉功聚

(1.浙江師范大學 體育與健康科學學院,浙江 金華 321004;2.浙江體育職業(yè)技術(shù)學院，浙江 杭州 311231)

舉重是我國的傳統(tǒng)優(yōu)勢體育項目，也是我國的主要奧運奪金項目.呂小軍是目前男子77 kg級舉重抓舉、總成績世界紀錄的創(chuàng)造者，曾為我國獲得2012年倫敦奧運會金牌、2016年里約奧運會銀牌，并多次在世界重大比賽中表現(xiàn)出色.呂小軍抓、挺舉技術(shù)平衡，上挺成功率高，尤其在32歲的年齡還能保持如此高的競技水平，的確是十分可貴的.因此，本研究將運用運動學的方法對呂小軍挺舉上挺技術(shù)進行深入分析，尋找其技術(shù)的優(yōu)勢和存在的問題，有助于指導其他運動員進行技術(shù)的完善，并保持較好的運動競技狀態(tài)，這對我國男子舉重項目在國際比賽中進一步鞏固地位乃至擴大其優(yōu)勢都具有重要的現(xiàn)實意義.

1 研究對象

以2016年全國男子舉重錦標賽中我國優(yōu)秀舉重運動員呂小軍挺舉192 kg，200 kg及207 kg的技術(shù)動作為研究對象.該運動員的基本情況如表1所示.

表1 呂小軍基本信息一覽表

2 研究方法

2.1 定點攝像測量法

在比賽場地架設(shè)2臺SONY DCR-HC52E攝像機進行拍攝，兩機位于舉重臺前兩側(cè)，通過運動平面的主光軸夾角約為90°，拍攝頻率為25幀/s.定點拍攝了呂小軍在比賽中成功挺舉192 kg，200 kg及207 kg的技術(shù)動作錄像，事先采用PEAK三維標定框架將比賽場地進行空間三維坐標標定，并拍攝了框架，之后保持拍攝條件不變，具體如圖1所示.

圖1 攝像機設(shè)置示意圖

2.2 三維錄像解析法

采用德國的SIMI°Motion 8.0三維運動分析系統(tǒng)對呂小軍成功挺舉192 kg,200 kg及207 kg的圖像進行了計算分析，解析采樣的頻率為50 Hz.以截斷頻率為6 Hz的低通濾波方法對原始數(shù)據(jù)進行平滑處理，采用DLT(direct linear transform)計算空間坐標，具體如圖2所示.

圖2 三維運動分析直角坐標系示意圖

2.3 數(shù)理統(tǒng)計法

所有原始數(shù)據(jù)由Excel存儲、分析和處理，為本研究提供數(shù)據(jù)支持.

3 結(jié)果與分析

在目前挺舉上挺技術(shù)的研究中，通常將上挺技術(shù)分為3個或4個階段，其目的是為了展示挺舉中所蘊含的運動生物力學原理，分析優(yōu)秀運動員的力學特征.上挺技術(shù)一般分為預備姿勢、預蹲階段(積極預蹲和制動預蹲)、上挺發(fā)力階段、支撐和起立階段.本文根據(jù)呂小軍技術(shù)動作的特點，以挺舉207 kg時的動作為例，將呂小軍上挺動作劃分為3個階段,具體見圖3.第1階段為預蹲階段：(a)→(b)，膝關(guān)節(jié)角度開始變化的那一時刻到膝關(guān)節(jié)彎曲至最大角度的那一時刻；第2階段為上挺發(fā)力階段：(b)→(c)，膝關(guān)節(jié)彎曲至最大角度的那一時刻到杠鈴隨慣性上升至最高點時刻；第3階段為支撐與起立階段：(c)→(d)，杠鈴隨慣性上升至最高點時刻到杠鈴經(jīng)過起立階段后到達最高點那一時刻.本文對呂小軍3次挺舉進行分析，分別命名為呂小軍A(挺舉192 kg成功)、呂小軍B(挺舉200 kg成功)、呂小軍C(挺舉207 kg成功).

圖3 呂小軍挺舉207 kg上挺連續(xù)動作圖

3.1 預蹲階段分析

預蹲階段是整個上挺動作的重要階段，它的目的是確立運動員發(fā)力的方向和效果，而且對上挺動作的成敗具有直接的影響.預蹲的主要目的在于使運動員發(fā)力前將發(fā)力時所需要的主要肌肉群適度拉長，以積攢彈性勢能，使得其在發(fā)力時能最大效率地利用牽張反射的作用，快速收縮肌肉，從而產(chǎn)生強大的爆發(fā)力.完成預蹲動作的關(guān)鍵點在于保持上體姿勢不變的情況下使身體重心和杠鈴重心垂直向下運動，杠鈴盡量貼近身體[1].此階段主要通過身體關(guān)節(jié)的變化，以及杠人重心間距(以下簡稱為“杠-人距離”)來評價運動技術(shù)動作的合理性和穩(wěn)定性.

3.1.1 人體主要關(guān)節(jié)變化特征

運動員預蹲階段身體姿勢的合理性通常通過人體關(guān)節(jié)的變化特征進行評價.由表2可知，呂小軍A,B,C 3次預蹲開始時刻膝關(guān)節(jié)角度分別為160.0°，156.3°，158.2°，開始發(fā)力時刻,膝關(guān)節(jié)角度分別為108.0°，112.0°，110.0°，膝關(guān)節(jié)在此階段減少幅度分別為52.0°，44.3°，48.2°.髖關(guān)節(jié)也表現(xiàn)出一定程度的減小，幅度為26.8°，23.0°，20.4°，表現(xiàn)出雙屈式下蹲的技術(shù)動作特征.研究表明,挺舉上挺開始發(fā)力時的膝關(guān)節(jié)角度是衡量舉重運動員該階段技術(shù)的一個重要生物力學指標[2].

表2 呂小軍上挺預蹲階段主要人體關(guān)節(jié)參數(shù)(角度)變化 (°)

主要人體關(guān)節(jié)開始預蹲時刻開始發(fā)力時刻減小幅度呂小軍A膝關(guān)節(jié)160.0108.052.0髖關(guān)節(jié)151.8125.026.8呂小軍B膝關(guān)節(jié)156.3112.044.3髖關(guān)節(jié)153.8130.823.0呂小軍C膝關(guān)節(jié)158.2110.048.2髖關(guān)節(jié)148.0127.620.4

資料顯示，我國優(yōu)秀運動員此時膝關(guān)節(jié)的最小角度為115°[2].由表2可知，呂小軍3次挺舉開始發(fā)力時的膝關(guān)節(jié)角度分別為110°，112°，108°，均低于優(yōu)秀運動員此時的最小角度.開始發(fā)力時膝關(guān)節(jié)角度小，說明預蹲較深，反映出呂小軍下肢肌肉群得到充分募集，腿部爆發(fā)力強,關(guān)節(jié)柔韌度好[3]，表明了呂小軍預蹲階段身體姿勢的合理性.

3.1.2 杠-人距離變化特征

杠-人前后方向距離的變化情況可以反映預蹲階段技術(shù)的穩(wěn)定性.從圖4可知，呂小軍A和B杠-人前后方向距離分別為1.5 cm以下和1.2 cm以下，呂小軍C預蹲開始后杠-人前后方向距離始終保持在0.6 cm以下，變化差異很小.資料表明，我國優(yōu)秀舉重運動員上挺預蹲階段前后方向杠-人距離在5 cm[4]左右，呂小軍3次挺舉預蹲階段杠-人距離均符合這一要求.由此可知，呂小軍此階段杠-人前后方向距離變化極小，表現(xiàn)出對杠-人距離非常優(yōu)異的控制力，極大地減少了阻力臂，為之后的上挺發(fā)力創(chuàng)造了非常好的條件.

圖4 預蹲階段呂小軍杠-人距離變化圖(x向)

3.1.3 制動預蹲階段時間及杠鈴速度特征

根據(jù)目前研究可將預蹲階段分為2個階段：積極預蹲階段(加速預蹲階段)和制動預蹲階段.積極預蹲階段運動技術(shù)的合理性對上挺發(fā)力階段的順利完成具有重要影響；制動預蹲階段時間的長短及兩段時間的比例可以作為評價運動員技術(shù)的重要指標.資料表明，制動時間與最大爆發(fā)力之間為負相關(guān)關(guān)系.制動階段時間越短，且制動時間占整個預蹲階段時間的百分比越小，越有利于上挺發(fā)力[5].通過計算得知，呂小軍A，B，C制動預蹲階段時間分別為0.14，0.14，0.13 s.從圖5可知，呂小軍A，B，C制動階段時間占整個預蹲階段時間的百分比分別為36.8%，38.8%，36.1%，優(yōu)于我國優(yōu)秀選手的時長0.16 s[6]和百分比42.7%[5].

圖5 預蹲階段呂小軍制動預蹲時間變化圖

制動預蹲階段運動員技術(shù)動作是否合理還可以用預蹲階段杠鈴的速度變化特征來表示.文獻資料表明，該階段杠鈴合理的速度變化特征應為由逐步增大到逐步減小.當杠鈴達到最大速度后，杠鈴應當立即制動，速度隨之開始減小，符合此速度變化規(guī)律才可表明預蹲階段節(jié)奏的合理性[7].由圖6可知，呂小軍A，B，C在此階段的杠鈴速度由逐步增大到逐步減小，符合合理的速度變化特征.這充分表明了呂小軍在該階段對杠鈴速度具有良好的控制性.

圖6 預蹲階段呂小軍杠鈴速度變化圖

通過對上述3個方面的分析可知，呂小軍在上挺預蹲階段的整個過程中，通過髖、膝關(guān)節(jié)的積極調(diào)節(jié)配合，軀干保持適度前傾，身體各部分協(xié)調(diào)變化合理，制動預蹲時間及預蹲階段的時間結(jié)構(gòu)、膝關(guān)節(jié)角度、在制動預蹲階段對杠鈴速度的優(yōu)秀控制等，均充分表明了呂小軍在預蹲階段動作技術(shù)的合理性.

3.2 上挺發(fā)力階段分析

上挺發(fā)力階段的目的是讓運動員在短時間內(nèi)爆發(fā)出最大力量，使得杠鈴具有最大的上升速度和必要高度，為支撐杠鈴奠定良好的基礎(chǔ)[8].上挺發(fā)力要在制動預蹲階段結(jié)束的瞬間通過快速地伸膝、伸髖、伸臂而使身體獲得反作用力，然后傳遞到杠鈴，使杠鈴上升到一定高度完成撐鈴動作.在此階段可以通過分析運動員膝關(guān)節(jié)及髖關(guān)節(jié)的變化情況、杠-人重心速度對比、杠鈴回降位移變化等方面來檢驗動作技術(shù)的合理性.

3.2.1 人體主要關(guān)節(jié)變化特征

呂小軍采用的是下蹲式支撐方式，下蹲式雖然前后支撐面小，容易失敗，但是下蹲式有效地降低了運動員的身體重心，降低了杠鈴的支撐高度，更符合舉重中“低”的原則，充分體現(xiàn)了用力的經(jīng)濟性[9]，有利于創(chuàng)造出更好的成績.下蹲式對運動員身體條件要求高，必須具備強大的腰腹背力量，極好的柔韌性、協(xié)調(diào)性和平衡能力.由圖7可以看出，人體主要關(guān)節(jié)——膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)變化一致，2個關(guān)節(jié)同時達到最大角度.由此看出，呂小軍技術(shù)動作流暢，發(fā)力方式合理.

圖7 呂小軍C上挺發(fā)力階段主要關(guān)節(jié)變化圖

3.2.2 時間、速度及加速度特征

呂小軍C上挺發(fā)力階段用時0.51 s，比里約奧運冠軍石智勇0.48 s用時長.杠鈴的最大速度為1.52 m/s.從速度方面來看，呂小軍上挺發(fā)力階段的發(fā)力是合理的.經(jīng)過計算，呂小軍此階段杠鈴最大加速度為8.80 m/s2,小于重力加速度.而資料表明，優(yōu)秀舉重運動員此階段速度是可以大于重力加速度的[10]，證明呂小軍此環(huán)節(jié)技術(shù)還有待提高.如果呂小軍能將加速度控制得更快些，發(fā)力時長再縮短些，杠鈴就會獲得更快的向上速度.圖8所示為呂小軍C上挺發(fā)力階段杠-人重心速度變化的對比情況.由此可以看出，呂小軍的成績還可以進一步提高，此階段技術(shù)也還可以更加完美.

圖8 呂小軍C上挺發(fā)力階段杠-人重心速度變化對比圖

3.2.3 杠鈴回降位移

杠鈴回降位移是作為評價運動員上挺發(fā)力階段技術(shù)水平高低的另一個指標[4].隨著杠鈴回降位移的增加，無效功增大，繼而也會加大支撐起立階段撐鈴的難度，增加上挺失敗的概率.由于呂小軍采用的是下蹲挺方式，采用下蹲挺方式的運動員杠鈴回降距離遠大于箭步式運動員的杠鈴回降距離[8].從表3可知，呂小軍A,B,C在杠鈴隨慣性上升到最高點至撐玲階段最低點的距離分別為33.3，31.9，32.7 cm.根據(jù)計算得出，同樣采用下蹲挺的里約奧運冠軍石智勇參加本次比賽的杠鈴回降位移為36.2 cm.可以看出,呂小軍的杠鈴回降位移還是在合理范圍之內(nèi)的，但回降位移較大會造成較大的下砸力，對運動員的腰背力量和柔韌性的要求會大大提高.在以后訓練中應進一步縮短回降位移，減小上挺失敗概率.

表3 呂小軍與我國優(yōu)秀運動員上挺杠鈴回降位移對比

分析以上3個方面發(fā)現(xiàn)，呂小軍通過對膝、髖等關(guān)節(jié)的控制反映了上挺發(fā)力階段動作的穩(wěn)定性，同時為支撐起立階段的穩(wěn)定性及最后順利完成撐鈴起立動作創(chuàng)造了良好的條件.但是，呂小軍上挺發(fā)力時間長，杠鈴回降位移稍長，無效功比例較大，不利于支撐起立階段的順利完成.由此證明，呂小軍的技術(shù)動作還有提升的空間，通過縮短發(fā)力時間和杠鈴回降位移，可以創(chuàng)造更好的成績.

3.3 支撐與起立階段分析

支撐起立階段是上挺動作的最后階段，主要目的是降低杠鈴高度，手臂迅速而積極地伸展.下蹲的目的是降低身體和杠鈴的重心高度，更符合舉重中“低”的原則[1,5].呂小軍挺舉采用的是下蹲式，前后穩(wěn)定區(qū)域面積大大小于箭步式[11]，與箭步式起立方式相比需要花費更多的能量.由于運動員下蹲支撐時，髖、膝關(guān)節(jié)角度很小，撐鈴起立動作幅度較大，重心稍有偏離就會造成上挺失敗.因此，本研究結(jié)合人體主要關(guān)節(jié)變化和杠-人重心速度、杠-人距離變化方面分析呂小軍在此階段動作技術(shù)的合理性.

3.3.1 主要人體關(guān)節(jié)變化特征

由表4可知，呂小軍A，B，C在杠鈴下降到最低點時刻膝關(guān)節(jié)的角度分別為46.9°,44.1°,42.3°，髖關(guān)節(jié)角度分別為60.7°,58.3°,58.5°，與里約奧運冠軍石智勇成功舉起195 kg時的膝關(guān)節(jié)角度50.8°相比，膝關(guān)節(jié)角度更小說明撐鈴時下蹲得更深.下蹲式的優(yōu)勢就在于激發(fā)運動員發(fā)揮最大潛力舉起更大的重量，但是下蹲式對運動員的柔韌性、協(xié)調(diào)性及平衡的把握感知能力要求很高.這證明呂小軍具備了強大的平衡感知能力及身體素質(zhì)能力，為動作的順利完成奠定基礎(chǔ).

表4 呂小軍挺舉中杠鈴下降至最低點時刻的關(guān)節(jié)角大小 (°)

膝關(guān)節(jié)髖關(guān)節(jié)呂小軍A46.960.7呂小軍B44.158.3呂小軍C42.358.5

3.3.2 杠鈴及人體重心速度變化特征

由圖9可以看出，呂小軍C在支撐起立的這段時間里，人體重心和杠鈴重心向下的速度變化趨勢大致相同，說明運動員對杠鈴的控制是合理的.在此階段時杠鈴和人體重心的速度曲線幾乎重合，說明身體和杠鈴的運動軌跡完全相同，這表明呂小軍在此階段完美體現(xiàn)了起立時的技術(shù)原則要求[7].

圖9 呂小軍C支撐起立階段杠鈴及人體重心速度變化對比圖

3.3.3 杠-人距離變化特征

“近”要求在上舉杠鈴的過程中，盡量做到使杠鈴貼近身體運行[10].從圖10可以看出,呂小軍C在支撐階段杠-人重心軌跡有較大的間隔，最大間隔為4.8 cm，重心在矢狀軸上較大的位移會造成較大的阻力矩[12].由圖11發(fā)現(xiàn)，在0.5～1.0 s起立階段，呂小軍通過對杠鈴的控制將距離縮短到0.1 cm；1.0～1.4 s階段，杠-人距離又發(fā)生了明顯的變化，距離最大增加到2.2 cm；1.4～1.7 s階段，呂小軍通過調(diào)整髖、膝關(guān)節(jié)角度使間距維持在0.5 cm以下.在起立的最后階段，膝關(guān)節(jié)達到121°時，杠-人距離逐漸增大，最大增加到3.5 cm.

圖10 呂小軍C支撐起立階段杠-人重心軌跡圖(x向)

圖11 呂小軍C支撐起立階段杠-人距離變化圖(x向)

呂小軍在支撐階段杠-人距離變化較大，雖然對杠鈴速度控制得合理，同時起立階段也通過調(diào)整關(guān)節(jié)縮短距離，但整個過程中，杠-人重心在矢狀軸發(fā)生了較大的位移，不符合舉重中“近”的原則.這也是下蹲式最難控制的地方，支撐起立階段采用下蹲式,重心會在矢狀面產(chǎn)生較大的位移量，運動員需要控制杠-人距離，積極調(diào)整關(guān)節(jié)，努力控制杠鈴方向的速度，減少起立階段失敗的概率.因此，此環(huán)節(jié)是呂小軍需要改正的地方，也是今后訓練中需要注意的環(huán)節(jié).呂小軍在今后訓練中要注意下蹲式起立方式造成的重心位移，將起立階段的杠-人距離控制在合理的范圍內(nèi)，有助于取得更好的成績.

4 結(jié) 論

1)呂小軍作為該級別的世界頂尖運動員，其預蹲階段技術(shù)優(yōu)秀，預蹲階段杠-人距離控制極好.杠鈴下降速度變化穩(wěn)定，制動預蹲時間極短，制動預蹲時間所占預蹲總時間的比例控制合理.

2)呂小軍在上挺發(fā)力階段，膝、髖關(guān)節(jié)角度同時達到最大角度，方向一致.但上挺發(fā)力時間長，不利于杠鈴獲得更大的向上速度，同時杠鈴回降距離稍長，無效功比例增大，不利于支撐起立階段的順利完成.

3)在支撐起立階段，呂小軍的杠-人距離在矢狀軸存在較大的位移，不利于支撐起立階段的穩(wěn)定性，造成其較大偏移的因素還有待深入研究.