不同形式崩拳軀干旋轉(zhuǎn)的力學(xué)量化研究

劉宇峰　秦艷

摘要：目的：為探究人體軀干旋轉(zhuǎn)的規(guī)律，解釋形意拳順步崩拳與拗步崩拳的發(fā)力動(dòng)作過(guò)程。方法：采用Vicon三維運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)和AMTI三維測(cè)力臺(tái)，對(duì)山西省形意拳協(xié)會(huì)8名拳齡30年以上的習(xí)練者進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果：崩拳發(fā)力階段軀干肩髖角順步變化范圍為6.81±3.79度，拗步為22.69±14.14度。順步髖的旋轉(zhuǎn)角度變化量為20.52±26.28度，拗步旋轉(zhuǎn)的變化量為14.09±13 37度。結(jié)論：順步崩拳以肩與髖同時(shí)旋轉(zhuǎn)為主、拗步崩拳以肩的旋轉(zhuǎn)為主。同時(shí)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的拳速較肩部旋轉(zhuǎn)的拳速更快。

關(guān)鍵詞：崩拳Xfactor 軀干旋轉(zhuǎn) 力學(xué)

肩髖角在各大運(yùn)動(dòng)中的重要作用一直以來(lái)得到研究者的一致認(rèn)可，即在做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)肩髖扭轉(zhuǎn)角越大，所取得的運(yùn)動(dòng)成績(jī)?cè)斤@著，受試者兩肩連線的延長(zhǎng)線與兩髖連線的延長(zhǎng)線投影的夾角就是肩髖旋轉(zhuǎn)角，也稱X-factor，是軀干旋轉(zhuǎn)的主要參數(shù)。

錢(qián)競(jìng)光曾在文章中指出，影響步行的其中一個(gè)因素是髖部的旋轉(zhuǎn)，在正常步行時(shí)，髖部左右兩個(gè)髖關(guān)節(jié)之間的連線，相對(duì)于人體縱軸有一個(gè)前后自然轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程，通過(guò)腳跟著地時(shí)髖部前旋，腳趾離地時(shí)髖部后旋，來(lái)增加腿的長(zhǎng)度，這種運(yùn)動(dòng)能夠有效加大步幅，因此得出胯部是參與整個(gè)旋轉(zhuǎn)的?！?】蔣國(guó)樂(lè)也指出，高爾夫擊球運(yùn)動(dòng)中，骨盆的旋轉(zhuǎn)是下桿階段的起始點(diǎn)，是軀干開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)最早發(fā)力的環(huán)節(jié)，訓(xùn)練過(guò)的軀干旋轉(zhuǎn)爆發(fā)力明顯強(qiáng)于一般受試者，軀干肩髖角旋轉(zhuǎn)越大，越可以提高揮桿過(guò)程中的傳輸效率，增加下桿階段最大旋轉(zhuǎn)勢(shì)能，因此得出下桿階段是下固定收縮，前期是拉伸原動(dòng)機(jī)?！?】

鄒繼東認(rèn)為，三種吊球技術(shù)動(dòng)作的肩關(guān)節(jié)角度從引拍階段開(kāi)始至隨揮階段結(jié)束起伏變化比較大，引拍階段到擊球階段肩關(guān)節(jié)角度處于遞增狀態(tài)，在擊球瞬間達(dá)到最大值后遞減。【3】榮凱也在實(shí)驗(yàn)中得出，運(yùn)動(dòng)時(shí)軀干的旋轉(zhuǎn)角度，可以清楚的反映出軀干的力量情況，從開(kāi)始揮拍階段到隨揮結(jié)束的瞬間，軀干肩髖角是不斷增加的，即符合運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)原理中，肩髖角越大，所蓄勢(shì)的能量越多的原理?！?】他們都證明了在做運(yùn)動(dòng)時(shí)的蓄力階段主要是為了加大肩髖角。

還有學(xué)者對(duì)網(wǎng)球進(jìn)行了相關(guān)研究，研究表明，發(fā)球最大的力量來(lái)源于腿部和軀干。為了在網(wǎng)球發(fā)球的瞬時(shí)，能夠利用肌肉彈性勢(shì)能來(lái)增加球拍出手速度，腿部的用力和軀干的旋轉(zhuǎn)是組成發(fā)球技術(shù)的關(guān)鍵，必須使肩部和髖部依次旋轉(zhuǎn)，并且肩部的轉(zhuǎn)動(dòng)要大于髖部，增加肩髖角，儲(chǔ)存更多的彈性能量，在擊球階段釋放出來(lái)，提高擊球效果。因?yàn)樵诠ぷ髦岸家辜珞y角最大化，即完成各T作肌肉牽張反射。孫明運(yùn)的研究報(bào)告中顯示，鉛球的技術(shù)過(guò)程為人體重心“向后”的線性或旋轉(zhuǎn)加速運(yùn)動(dòng)，過(guò)渡到最后用力;而標(biāo)槍的技術(shù)過(guò)程為人體重心“向前”的線性加速過(guò)程，銜接投擲步和最后用力。盡管兩種動(dòng)作的技術(shù)不同，但軀干旋轉(zhuǎn)動(dòng)作很接近，軀干旋轉(zhuǎn)肌群均為下固定收縮，使脊柱回旋，說(shuō)明下固定是發(fā)力的正確姿勢(shì)。脊柱回旋是加大上肢屈伸的運(yùn)動(dòng)幅度，也是提高上肢帶肌及腹肌收縮力量的先決條件?！?】

從以上論述可以得出，運(yùn)動(dòng)中若涉及旋轉(zhuǎn)，胯部的參與是離不開(kāi)的，而且是參與整個(gè)旋轉(zhuǎn)的;下固定收縮在運(yùn)動(dòng)中也占有重要的位置，如上文提到鉛球運(yùn)動(dòng)和標(biāo)槍技術(shù)，均為下固定收縮，在旋轉(zhuǎn)中，大多都是以下固定為主，在下固定的前期主要是拉伸原動(dòng)肌;完成技術(shù)動(dòng)作時(shí)的蓄力階段，主要是為了加大肩髖角，儲(chǔ)存更多的彈性勢(shì)能，以便在擊球階段釋放放出來(lái)。

肩髖角之間的旋轉(zhuǎn)皆以雙腳支撐為主的旋線運(yùn)動(dòng)，而單腳支撐的旋線運(yùn)動(dòng)如網(wǎng)球大力發(fā)球等。這些單腳與雙腳支撐的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)共同構(gòu)成了軀干旋轉(zhuǎn)，已有的結(jié)論證明肩髖角越大，肌肉通過(guò)牽張反射得到的效果越好，下肢帶動(dòng)上肢所傳輸?shù)牧α烤驮酱?，釋放的彈性?shì)也越大，從而提高力量速度，提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)。

通過(guò)查閱近年來(lái)有關(guān)傳統(tǒng)武術(shù)中各拳種生物力學(xué)分析很大程度上依舊還局限于個(gè)體感覺(jué)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，停留在描述如何沖拳的宏觀層面，很少有對(duì)傳統(tǒng)武術(shù)中某個(gè)拳種的具體動(dòng)作進(jìn)行綜合性的研究，本文的主要研究方向是以順步崩拳和拗步崩拳為研究對(duì)象，對(duì)不同軀干旋轉(zhuǎn)進(jìn)行力學(xué)量化研究。收集動(dòng)作的拳速、崩拳中X-fac tor的變化范圍、崩拳骨盆的角度變化等，闡釋崩拳發(fā)放的動(dòng)作特點(diǎn)，為傳統(tǒng)形意拳的科學(xué)訓(xùn)練提供數(shù)據(jù)參考。

1 調(diào)查對(duì)象與方法

1.1 調(diào)查對(duì)象

山西省形意拳協(xié)會(huì)8名練習(xí)者。

1.2 文獻(xiàn)資料法

通過(guò)對(duì)中國(guó)知網(wǎng)、個(gè)人數(shù)字圖書(shū)館等網(wǎng)站進(jìn)行檢索.以肌電、軀干旋轉(zhuǎn)、X-factor和形意拳崩拳等為關(guān)鍵詞，檢索出2006-2018年的文獻(xiàn)資料，其中引用7篇，另外在圖書(shū)館借閱形意拳崩拳等有關(guān)書(shū)籍，并對(duì)所有文獻(xiàn)進(jìn)行了分析整理，為本研究提供理論依據(jù)。

1.3 實(shí)驗(yàn)法

1.3.1實(shí)驗(yàn)過(guò)程

實(shí)驗(yàn)時(shí)間：2018年8月。實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：中北大學(xué)生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)室。

實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備T作告知受試測(cè)試的具體要求，并讓其填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)知情同意書(shū)以及基本情況表，開(kāi)始準(zhǔn)備活動(dòng)，時(shí)間約一分鐘，讓受試者換上特制衣服，并讓其做熱身運(yùn)動(dòng)，以微微發(fā)汗為宜。與此同時(shí)，實(shí)驗(yàn)T作人員調(diào)試實(shí)驗(yàn)器械設(shè)備、規(guī)劃好測(cè)試場(chǎng)地。實(shí)驗(yàn)儀器采用采用Vicon三維運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)（采集頻率為lOOf/s）、美國(guó)AMTI公司的AMTI三維測(cè)力臺(tái)（采集頻率為lOOOf/s）以及Vicon Nexus數(shù)據(jù)采集軟件。（藍(lán)色為12個(gè)高速攝像機(jī)，白色為高清攝影機(jī)，地面標(biāo)識(shí)4塊AMTI三維測(cè)力臺(tái)）。

實(shí)驗(yàn)步驟：首先確定坐標(biāo)系，該實(shí)驗(yàn)設(shè)定左右方向的運(yùn)動(dòng)為X軸，前后方向的運(yùn)動(dòng)為Y軸，上下方向的運(yùn)動(dòng)為Z軸。根據(jù)實(shí)驗(yàn)對(duì)象的的身高以及動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)范圍調(diào)整12個(gè)鏡頭的高度、角度，使受試者處于鏡頭的中間靠下的位置，調(diào)整鏡頭的焦距使標(biāo)定坐標(biāo)點(diǎn)在屏幕中完全顯示。

其次對(duì)受試者進(jìn)行身體的測(cè)量，并粘貼固定反射標(biāo)志物Marker球。依據(jù)身體測(cè)量的數(shù)值構(gòu)建骨架模型。測(cè)試過(guò)程中共計(jì)有39個(gè)反射標(biāo)志物固定在受試者的的各個(gè)關(guān)節(jié)點(diǎn)上，為了進(jìn)一步減少實(shí)驗(yàn)操作的系統(tǒng)誤差，Marker反射標(biāo)志物由生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)室專業(yè)人員進(jìn)行黏貼，標(biāo)志點(diǎn)的名稱及位置（見(jiàn)圖2）。同時(shí)，受試者進(jìn)行熱身運(yùn)動(dòng)，時(shí)間控制約15分鐘。

然后當(dāng)標(biāo)志點(diǎn)貼好后，讓受試者兩臂張開(kāi)，站在測(cè)試區(qū)域中（見(jiàn)圖3），用Vicon攝像頭拍攝其靜態(tài)標(biāo)準(zhǔn)姿勢(shì)。測(cè)試人員此時(shí)快速識(shí)別各個(gè)標(biāo)志點(diǎn)，并建立受試者的骨架模型。

在受試者熱身準(zhǔn)備就緒后，以形意拳基本站樁在測(cè)力臺(tái)上準(zhǔn)備，在記錄員提示下，按照實(shí)驗(yàn)動(dòng)作進(jìn)行，每位受試者完成三次動(dòng)作，高速攝影機(jī)、三維測(cè)力臺(tái)同步采集運(yùn)動(dòng)學(xué)、力學(xué)數(shù)據(jù)，受試者依次完成測(cè)試。

拗步崩拳動(dòng)作描述：三體式開(kāi)始，左肘向中線掩裹，同時(shí)兩手握拳拳心轉(zhuǎn)向上;右小臂貼于右肋。右腳蹬地，左腿前進(jìn)一大步，隨即右腳跟進(jìn)，兩腳前后相錯(cuò)約半腳，同時(shí)右拳沿著左小臂向前崩出。順步崩拳動(dòng)作描述：左腳著力蹬地，右腿前進(jìn)一大步，隨即左腳跟進(jìn)，兩腳前后相錯(cuò)約半腳，左腳弓對(duì)右腳跟，腳尖略外擺，同時(shí)右拳沿著左小臂內(nèi)側(cè)上方，經(jīng)左拳心向前崩出，高與心口平，拳眼轉(zhuǎn)向上，拳面向前下方傾斜，前臂水平，肘部微屈，右肩前順;左臂屈肘貼身護(hù)肋，左拳收于腹前，拳心向上，目正視前方。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束：實(shí)驗(yàn)后受試者者迅速穿好衣服，休息好后填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)感想以及主觀感覺(jué)，并征求在場(chǎng)專家教授的建議，與此同時(shí)，T作人員及時(shí)整理好實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，并對(duì)測(cè)試的數(shù)據(jù)進(jìn)行核查，清理好實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地。

1.3.2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

1.3.2.1階段劃分

蓄力階段：重心在垂直方向下降至最低點(diǎn)，為下個(gè)階段的發(fā)力做準(zhǔn)備。發(fā)力階段：全身屈伸使得重心速度增加，直至重心速度達(dá)到最大值;制動(dòng)階段：重心速度快速下降到最大值得30%;復(fù)位階段：重心速度平緩下降，恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)。

1.3.2.2實(shí)驗(yàn)指標(biāo)定義

由表3可知，順步崩拳中發(fā)力階段，肩與髖的旋轉(zhuǎn)變化量相差甚少，拗步崩拳肩髖旋轉(zhuǎn)變化量相差較大，其順步崩拳中X-factor變化范圍為6.81±3.780，拗步崩拳中X-factor變化范圍為22.69±14.14。說(shuō)明在肩與髖的相對(duì)位置變化中，拗步崩拳變化更大。

由表4可知，順步崩拳的骨盆旋轉(zhuǎn)變化量為20.52±14.14。，拗步崩拳的骨盆旋轉(zhuǎn)變化量為14.06±13.37。。雖然X-factor骨盆與肩的相對(duì)位置是拗步崩拳的變化大，但是骨盆旋轉(zhuǎn)量卻小，說(shuō)明拗步崩拳是以肩的旋轉(zhuǎn)為主，而順步崩拳的X-factor的變化小，骨盆的旋轉(zhuǎn)變化量卻較大，進(jìn)一步說(shuō)明肩與髖是同步旋轉(zhuǎn)的結(jié)論。這預(yù)示著拗步、順步崩拳不同的軀干旋轉(zhuǎn)模式和不同的肌肉工作形式。

由表5可看出，順步崩拳拳速的變化范圍是7.02±0.9，拗步崩拳的拳速變化范圍是6.06±1.23，其順步的拳速速度明顯大于拗步，這可能與髖關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)幅度大有關(guān)系。

由表6分析得出，順步發(fā)力階段拳速與骨盆的旋轉(zhuǎn)角度的相關(guān)性較大，而與X-factor次之，拗步發(fā)力階段拳速與X-factor的相關(guān)性較大，而與骨盆的旋轉(zhuǎn)角度次之。綜合觀察，崩拳的拳速與骨盆的旋轉(zhuǎn)呈高度相關(guān)。這就意味著骨盆動(dòng)作是形意拳的重要技術(shù)環(huán)節(jié)。

3 結(jié)論

順步崩拳拳速大于拗步崩拳;順步崩拳軀干旋轉(zhuǎn)以肩與髖同時(shí)旋轉(zhuǎn)為主;拗步崩拳軀干旋轉(zhuǎn)以肩的旋轉(zhuǎn)為主。建議形意拳技術(shù)訓(xùn)練中多關(guān)注骨盆旋轉(zhuǎn)技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]錢(qián)競(jìng)光，宋雅偉，葉強(qiáng)，李勇強(qiáng)，唐瀟.步行動(dòng)作的生物力學(xué)原理及其步態(tài)分析[J].南京體育學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006（04）：1-7，39.

[2]蔣國(guó)樂(lè).高爾夫球運(yùn)動(dòng)員旋轉(zhuǎn)爆發(fā)力訓(xùn)練對(duì)髖關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)速度影響的研究卟運(yùn)動(dòng)，2015（14）：21-22.

[3]鄒繼東.河北省優(yōu)秀羽毛球運(yùn)動(dòng)員正手吊球技術(shù)的三維運(yùn)動(dòng)學(xué)研究[D].石家莊：河北師范大學(xué)，2018.

[4]榮凱.乒乓球逆旋轉(zhuǎn)發(fā)球技術(shù)的生物力學(xué)分析[D].牡丹江：牡丹江師范學(xué)院，2015.

[5]孫明運(yùn)，王國(guó)偉，喬柱.投擲運(yùn)動(dòng)員軀干旋轉(zhuǎn)肌群等速訓(xùn)練肌力與積分肌電關(guān)系研究[J]南京體育學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015（01）：1-6.

[6]臺(tái)盼盼.對(duì)陜西職業(yè)中外籃球隊(duì)員接球跳步急停跳投的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析[D].西安：西安體育學(xué)院，2010.

[7]趙曉雯.核心力量訓(xùn)練對(duì)網(wǎng)球主要技術(shù)運(yùn)動(dòng)鏈的影響研究[D].北京：北京體育大學(xué)，2013.