網(wǎng)球技術(shù)動作分析的研究現(xiàn)狀及最新進展研究①

吳明岳

(北京體育大學(xué)競技體育學(xué)院 北京 100084)

網(wǎng)球運動是世界上非常流行的一項運動，其動作優(yōu)雅紳士且又包含力量、爆發(fā)力與美，而且，幾乎所有年齡階段的人都適合參與網(wǎng)球運動。網(wǎng)球比賽是一種長時間高強度間歇性運動，運動員需要多次短距離快速啟動—跑動—突然制動—精確完成不同擊球動作，其分、局、盤之間的休息時間不同。

網(wǎng)球基本技術(shù)動作包括發(fā)球、正手擊球、反手擊球、正手截擊和反手截擊等，不同網(wǎng)球技術(shù)動作的運用主要取決于運動員在球場所處的位置及運動員的戰(zhàn)術(shù)選擇。網(wǎng)球技術(shù)動作構(gòu)成復(fù)雜，包含了眾多的生物力學(xué)原理。而且，在比賽中需要運動員精確完成擊球動作并控制擊球達到預(yù)定戰(zhàn)術(shù)所要達到的落點。

然而，傳統(tǒng)的網(wǎng)球教學(xué)與訓(xùn)練主要依賴教練的個人經(jīng)驗，每個教練基于不同教學(xué)理論，這種教學(xué)具有主觀性。也有教練用回放錄制的擊球動作視頻來改進和調(diào)整網(wǎng)球技術(shù)動作訓(xùn)練計劃，但回放視頻乏味而且耗時較長，人眼也不能識別很多重要的內(nèi)部原理。在競爭激烈的網(wǎng)球領(lǐng)域，運用量化的、精確的、實時反饋的手段進行教學(xué)與訓(xùn)練，有利于網(wǎng)球技術(shù)動作訓(xùn)練計劃的調(diào)整，也更加客觀。

1 現(xiàn)階段網(wǎng)球技術(shù)動作分析研究現(xiàn)狀

國內(nèi)外有關(guān)網(wǎng)球技術(shù)動作的研究主要運用解剖和生物力學(xué)基本原理和技術(shù)方法對網(wǎng)球基本技術(shù)動作進行深入分析。國內(nèi)學(xué)者運用單一儀器進行分析的較多，國外學(xué)者常用多種儀器進行綜合分析網(wǎng)球技術(shù)動作，研究網(wǎng)球各項基本技術(shù)動作原理，從而指導(dǎo)教學(xué)與訓(xùn)練。有些學(xué)者用力學(xué)理論對網(wǎng)球基本技術(shù)動作進行了探討。傳統(tǒng)的實驗研究方法主要是錄像分析法，該方法使用攝像機采集運動員的三維運動影像，并對影像進行分析，獲得相關(guān)人體運動學(xué)參數(shù)與指標(biāo)，分析運動員各環(huán)節(jié)的運動特征，以幫助教練員更為準(zhǔn)確地了解運動員。該方法成本很高，同時實驗前的準(zhǔn)備時間也很長。肌電分析法也較為普遍，運用表面肌電技術(shù)，測試網(wǎng)球擊球參與的相關(guān)肌肉群體，然后通過肌電分析軟件進行分析。肌電測試受周圍環(huán)境影響較大，而且一些深層的小肌肉并不能測到，測試結(jié)果的精確性也受到質(zhì)疑。國內(nèi)外也有許多研究將肌電、錄像、動作捕捉器、測力臺等幾種儀器結(jié)合，該方法可以更加全面地對網(wǎng)球技術(shù)動作進行分析與總結(jié)原理，但是這種方法運用到的人力、儀器設(shè)備太多，操作復(fù)雜。

總之，國內(nèi)對網(wǎng)球基本技術(shù)動作研究多為技術(shù)動作結(jié)構(gòu)及原理機制，理論性較多，實際運用較難；國外有關(guān)研究多運用多種儀器相結(jié)合的方法研究肢體各環(huán)節(jié)對于網(wǎng)球擊球質(zhì)量的影響，研究技術(shù)動作原理以改進技術(shù)動作。但是，運用上述儀器，設(shè)備昂貴，準(zhǔn)備時間和測試時間都耗時較長，而且操作繁雜，大部分研究一般只適用于實驗研究，并不能直接運用于訓(xùn)練計劃調(diào)整與訓(xùn)練監(jiān)控。

2 最新MEMS技術(shù)應(yīng)用到網(wǎng)球技術(shù)動作分析相關(guān)研究

MEMS技術(shù)是將微電子技術(shù)與機械工程融合到一起的一種工業(yè)技術(shù)，它是一種對運動數(shù)據(jù)收集的新型技術(shù)。在MEMS傳感器中，運動傳感器應(yīng)用較多。運動傳感器是加速度傳感器、陀螺儀、壓力傳感器、電子羅盤這一類使用慣性技術(shù)的傳感器的統(tǒng)稱，通過將加速度傳感器和陀螺儀等傳感器集成到消費電子產(chǎn)品中，可以在滿足成本、尺寸、魯棒性和電池壽命要求的同時，為設(shè)備增加運動檢測的功能。隨著技術(shù)的進步，運動處理技術(shù)日益小巧、便捷和低能耗，其應(yīng)用前景不可估量。

隨著MEMS傳感器和無線通信技術(shù)及云計算技術(shù)的發(fā)展，利用MEMS可穿戴式傳感設(shè)備可以實時收集運動數(shù)據(jù)，可以通過運動數(shù)據(jù)分析，完成動作捕捉和姿態(tài)識別。目前，科研人員開始將MEMS可穿戴式傳感設(shè)備用于運動學(xué)研究，利用該技術(shù)提取了運動過程中運動員肘關(guān)節(jié)角度、膝關(guān)節(jié)角度、脊柱角度、髖關(guān)節(jié)位置和膝肘關(guān)節(jié)距離等運動學(xué)數(shù)據(jù)，建立了高爾夫球及賽馬運動員的運動學(xué)數(shù)據(jù)庫，以幫助運動員進行動作技術(shù)分析，提高訓(xùn)練水平。

也有研究將MEMS可穿戴式傳感設(shè)備與視頻結(jié)合起來分析持拍類項目運動中擊球和扣球動作，如有研究用該技術(shù)評價了棒球運動員肢體節(jié)段和關(guān)節(jié)之間的協(xié)調(diào)性。有關(guān)的羽毛球研究使用相同方法識別了羽毛球的基本擊球動作及區(qū)分了3組不同水平受試者。

3 各類網(wǎng)球技術(shù)動作分析方法

3.1 視頻法分析網(wǎng)球技術(shù)動作

2006年陳萬軍等人[1]研究了桑普拉斯和阿加西兩人的發(fā)球動作,發(fā)現(xiàn)拋球技術(shù)動作連貫、穩(wěn)定、位置準(zhǔn)確、拋球落差小、拋球臂肌肉感覺精細，向后、向前揮拍時間短,充分合理地運用了軀干側(cè)弓、背弓、下肢肌群轉(zhuǎn)動用力及上肢揮臂旋內(nèi)動作，使發(fā)球動作過程及肌肉工作群協(xié)調(diào)有力,從而形成了發(fā)球技術(shù)動作時間短、速度快、力量大、落點刁的效果。2016年，黎祖慶和周繼和[2]通過對西蒙娜·哈勒普正手擊上旋球技術(shù)的運動學(xué)參數(shù)進行分析得出，哈勒普在利用正手擊球技術(shù)時，從后擺引拍、揮拍擊球到隨揮階段，其整體動作比較流暢、舒展，動作技術(shù)較為合理、規(guī)范；從轉(zhuǎn)肩側(cè)身的準(zhǔn)備擊球姿勢至完成擊球動作，各個階段的動作技術(shù)符合運動生物力學(xué)原理。2017年，韓格格[3]對不同水平網(wǎng)球運動員發(fā)球成功與失誤動作進行了運動學(xué)分析?？傊?，目前對于使用視頻法分析網(wǎng)球技術(shù)動作的研究方法主要是借用一維或者多維攝像機通過錄制或者在電腦上查詢的視頻進行運動學(xué)分析，這種方法的優(yōu)點是較為直觀，容易理解，操作較為方便，缺點是有些攝像機價格昂貴，分析視頻往往需要分幀觀看視頻，耗時較長。目前這種方法仍為主流研究方法。

3.2 肌電法分析網(wǎng)球技術(shù)動作

2008年，于志剛和王利[4]對我國男子網(wǎng)球運動員發(fā)球技術(shù)動作進行了肌電分析，發(fā)現(xiàn)在網(wǎng)球發(fā)球過程中,三角肌和斜方肌最先參與肌肉發(fā)力,持續(xù)時間較其他的肌肉都長,并且貢獻的力量非常大,是發(fā)球過程中的主要用力肌肉。孫言銘和常春芳[5]對網(wǎng)球正手上旋球技術(shù)特征進行了運動學(xué)分析，證明了擊球點控制在膝關(guān)節(jié)左右的高度有利于屈膝，增加爆發(fā)力。理想的發(fā)力時序應(yīng)為“踝—膝—髖—肩—肘—腕”。2017年，張鋒等人[6]對網(wǎng)球正手擊球動作進行了生物力學(xué)分析，研究得出，提高擊球力量的重點是發(fā)揮軀干力量，重視人體運動協(xié)調(diào)鏈的整體性；頭部姿勢對于擊球力量和動作連貫性具有潛在影響；擊球隨揮動作可以微調(diào)球的落點和速度，對網(wǎng)球肘的預(yù)防有積極作用。

總之，采用肌電分析方法分析網(wǎng)球技術(shù)動作的研究主要使用肌電儀器，將肌電貼置于受試者身體主要肌肉的肌腹處采集表面肌電，并分析放電先后和順序，從中總結(jié)出網(wǎng)球擊球時的正確發(fā)力順序。優(yōu)點是容易、可實現(xiàn)，采集表面肌電能夠證明一些肌肉參與網(wǎng)球擊球。缺點是需要在專業(yè)人員在實驗室操作，操作復(fù)雜，并且表面肌電容易被干擾。

3.3 動作捕捉器分析網(wǎng)球技術(shù)動作

2009年Ahmadi等人[7]基于標(biāo)記的方法捕獲快速旋轉(zhuǎn)運動并模擬陀螺儀傳感器的輸出。利用基于標(biāo)記的方法，在網(wǎng)球第一次發(fā)球時，使用VICON標(biāo)記的軌跡來計算一系列運動員的上臂內(nèi)旋角速度、腕屈和肩旋轉(zhuǎn)角速度，還采用了基于標(biāo)記的技術(shù)（Vicon）。動作捕捉系統(tǒng)昂貴，應(yīng)用較少，一般作為科研使用。

3.4 多種研究方法相結(jié)合分析

2013年張曦元等人[8]對網(wǎng)球發(fā)球中上肢環(huán)節(jié)鏈鞭打動作進行了生物力學(xué)研究，揮拍擊球階段軀干與上臂夾角并不是180°。表面肌電數(shù)據(jù)顯示，斜方肌與三角肌前束發(fā)力較早且振幅較大。金宗學(xué)等人2018年[9]對不同落點網(wǎng)球大力發(fā)球肌肉用力特征進行分析，總結(jié)得出：（1）網(wǎng)球運動員大力發(fā)球時，決定發(fā)球落點的主要肌肉群是肱橈肌、三角肌和胸大?。唬?）網(wǎng)球運動員不同落點大力發(fā)球時，腕關(guān)節(jié)肌肉群、核心部位肌肉群和下肢肌肉群的發(fā)力特征無顯著性差異。

3.5 利用可穿戴設(shè)備研分析網(wǎng)球技術(shù)動作

2012年盛治進等人[10]研究了慣性陀螺方法與基于標(biāo)志點虛擬陀螺方法在網(wǎng)球發(fā)球中上臂轉(zhuǎn)速測量上的應(yīng)用，證明了MBVG方法能夠用于陀螺超量程的情況，其數(shù)據(jù)能夠反映真實的發(fā)球動作。劉妍江研究了網(wǎng)球視頻中正反手動作的識別，識別出網(wǎng)球正手擊球和反手擊球。應(yīng)用可穿戴設(shè)備研究網(wǎng)球技術(shù)動作的國內(nèi)研究較少，目前只發(fā)現(xiàn)兩篇專門研究網(wǎng)球技術(shù)動作的文獻。

4 結(jié)語

傳統(tǒng)研究方法中視頻分析法目前仍是主流研究方法，被大多數(shù)教練所采用?，F(xiàn)有的新型研究方法主要是借用可穿戴傳感器設(shè)備分析網(wǎng)球技術(shù)動作的運動數(shù)據(jù)，該方法較為新穎，還需要未來更多的研究加以驗證其精確性。實驗研究多為采用高速攝像機網(wǎng)絡(luò)、肌電、動作捕捉器研究網(wǎng)球技術(shù)動作，通過對網(wǎng)球技術(shù)動作的運動學(xué)和動力學(xué)進行分析，并用于指導(dǎo)教練調(diào)整技術(shù)訓(xùn)練方案?？傊诮窈蟮难芯恐?，可能會出現(xiàn)更多高科技設(shè)備用于網(wǎng)球技術(shù)動作研究，但是對網(wǎng)球技術(shù)動作的研究仍然是以視頻分析法為主。