中外優(yōu)秀男子高爾夫球選手一號木桿下桿技術動作分析與診斷

摘要：【目的和方法】運用Simi Motion三維動作捕捉分析系統(tǒng)對中外優(yōu)秀男子高爾夫球職業(yè)選手一號木桿揮桿進行定量和定性研究，解碼下桿動作技術特征，總結技術規(guī)律和特征背后的理論支撐?！窘Y果】我國選手平均最大桿頭速度、平均球速及擊球效率均低于國外選手；擊球階段用時與桿頭最大速度、球速呈顯著性負相關（P＜0.05），平均桿數(shù)與擊球距離、擊球階段用時呈顯著性正相關（P＜0.05），擊球距離與球速呈顯著性正相關（P＜0.05），球速與平均桿數(shù)呈顯著性負相關（P＜0.05）；下桿技術重心位移變化中，通過討論各坐標軸位移變化增量發(fā)現(xiàn)，加速旋轉階段和擊球階段組間差異明顯?！窘Y論】我國選手可適當延長加速旋轉階段用時，同時適當縮短擊球階段用時，桿頭最大速度易產(chǎn)生，從而影響球速，以此提高我國選手的擊球效率；我國選手在加速旋轉階段X軸重心位移太大，Y軸重心位移變化不夠，致使髖部側移不明顯和下桿系統(tǒng)轉動的穩(wěn)定性被破壞，不利于擊球效果，故下桿髖部側移和旋轉加速動作可優(yōu)化。

關鍵詞：男子；高爾夫球選手；下桿技術；分析

高爾夫球在我國發(fā)展僅三十多個年頭，競技高爾夫球運動的開展始于九十年代后期[1]，經(jīng)歷了張連偉始創(chuàng)第一代和梁文沖黃金第二代，目前新生代以李昊桐、張新軍、吳阿順、袁也淳等為代表，其競技高爾夫球技術也在發(fā)生變化，在他們的身上蘊含越來越多歐美職業(yè)球員的動作元素，以發(fā)現(xiàn)的目光審視中外優(yōu)秀男子高爾夫球選手技術特征，秉承“拿來主義”和“取其精華”的態(tài)度為自己所用。我國競技高爾夫發(fā)球技術分析文章極少，針對下桿技術進行分析的更是少之又少，而曉知器械投擲類項目中關于各個階段運動生物力學特征分析的文章層出不窮[2-9]，高爾夫球技術分析是否可分開討論？運動技術分析歸根到底是將技術規(guī)律和特征背后的理論支撐講明白。當下我國競技高爾夫球運動已經(jīng)從起步階段邁向跨越式發(fā)展階段，在以科技服務為支撐的新時代背景下，繼續(xù)深挖和總結高爾夫球運動技術特征和技術規(guī)律，為未來內(nèi)涵式發(fā)展做好鋪墊，使越來越多的中國職業(yè)選手活躍在國際賽場，越來越多的人關注高爾夫球運動，這是綜合國力和社會文明程度的重要體現(xiàn)，同時在探索適應競技體育發(fā)展創(chuàng)新模式的大背景下，競技高爾夫球項目走在了改革前沿，未來高爾夫球項目在我國體育強國建設中將扮演更為重要的角色。國家高爾夫球隊的技術攻關服務，以專業(yè)的視角和求實的態(tài)度為我國運動員技術優(yōu)化做好監(jiān)控和保障，把更多的技術分析和診斷建議及時地反饋給選手本人，讓運動員隨著時間的推移，建立一種自我成長監(jiān)控體系。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

研究樣本從兩個方面選擇：一是為討論分析組間差異性，選取中外優(yōu)秀高爾夫球職業(yè)選手各12名，包含中國選手6名（含中國臺北選手潘正琮），歐美選手6名，如表1所示；二是選擇拍攝過程無遮擋的選手，以求解析數(shù)據(jù)的可靠性。研究對象為12位中外優(yōu)秀高爾夫球選手一號木桿下桿技術的生物力學特征分析與診斷。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻資料法

通過中國知網(wǎng)、SAGE、Web of science等數(shù)據(jù)庫查閱中外關于高爾夫球揮桿技術分析文章，以“一號木桿”“downswing”等為關鍵詞進行檢索，了解競技高爾夫球技術領域的研究現(xiàn)狀和前沿動態(tài)。一方面，結合前人主要研究成果做深度驗證；另一方面，提出新的研究假設，對最新的技術規(guī)律進行總結和歸納，進一步厘清高爾夫球揮桿背后的理論支撐，探討并總結高爾夫球項目技術原理，為競技高爾夫球技術研究提供堅實的理論基礎。

1.2.2 運動生物力學測試法

通過對2019年匯豐冠軍賽比賽現(xiàn)場18洞進行遴選，確定對8號洞進行三維運動學拍攝，按照運動生物力學三維運動學視頻采集要求進行標定和拍攝，采用2臺高速攝像機拍攝，如圖1所示，兩臺攝像機主光軸夾角約為90°，按照高爾夫球規(guī)則，球員需在兩個標志物連線上或者后側（擊球相反方向）一個球桿范圍內(nèi)開球，故取景范圍可認定為兩個標志物間，標志物連線距離約為2.5 m，拍攝距離約10 m，機高1.5 m，拍攝頻率為1000幀/s，應用Simi Motion輻射型三維標定框架對測試空間進行標定。

比賽前后各采集一次三維標定框架視頻，X軸為前后方向（向前為正，向后為負），Y軸為左右方向，（向左為正，向右為負），Z軸為垂直軸方向（向上為正，向下為負），如圖1。該洞為左狗腿洞，由于其距離達到603yds，開球需打到拐角位置，發(fā)球臺距離拐角位置約300yds，為下一桿創(chuàng)造條件，選手需要標準全力完成一號木桿的開球，圖1右側球洞碼數(shù)本效果圖可參閱。

1.2.3 視頻解析法

（1）定量分析

運用Simi Motion三維動作捕捉分析系統(tǒng)（ Simi公司，德國）對12位職業(yè)高爾夫球選手一號木桿技術運動學數(shù)據(jù)進行處理，根據(jù)項目特點選取20個關節(jié)點和1個附加點（桿頭），采取逐楨解析的方法，采用低通濾波方法進行數(shù)據(jù)平滑，截斷頻率為10 Hz。

（2）研究

階段的劃分：基于研究思路選擇研究階段，研究階段的界定綜合考慮眾多國內(nèi)外學者對高爾夫球揮桿技術動作時相和階段的劃分，較為普遍認可高爾夫球揮桿分為上桿技術、下桿技術和隨揮技術，Isao Okuda等人（2010）在研究中對動作階段劃分與本研究相同，本研究為下桿技術，標定上桿頂點、下桿啟動、延遲、釋放擊球四個技術時相，如圖2所示。

上桿頂點時刻完成左膝的屈曲、髖部的旋轉和肩臂旋轉，球桿無后揮動作，桿頭速趨于0。

下桿啟動時刻表現(xiàn)為髖部的側移，球桿前揮開始，桿頭速度增加；延遲時刻為左手臂與地面平行位置，釋放擊球時刻為桿頭擊球瞬間。根據(jù)動作時刻點所形成的三個動作區(qū)間可定義三個技術階段，即A-B為過渡階段，B-C為加速旋轉階段，C-D位擊球階段。

1.2.4 數(shù)理統(tǒng)計法

利用SPSS21.0統(tǒng)計原始數(shù)據(jù)，獲得與本研究有關的參數(shù)，應用獨立樣本t檢驗對組間技術表現(xiàn)各指標進行差異分析，顯著性標準設定為P＜0.05，最終生成數(shù)據(jù)特征表。

2 結果與分析

2.1 中外優(yōu)秀男子高爾夫球選手一號木桿下桿技術節(jié)奏的研究

基于下桿過程中各階段人體運動與器械的變化特征，將下桿過程分為三個階段，即過渡階段、加速旋轉階段和擊球階段。通過討論各技術環(huán)節(jié)時間的分配，發(fā)現(xiàn)中外優(yōu)秀男子高爾夫球選手一號木桿下桿技術節(jié)奏類型和技術風格，進一步判斷其技術合理性背后的理論支撐。無論哪一種技術風格的運動，必須符合運動生物力學原理和人體運動規(guī)律，即下桿過程中桿頭速度都是在人體先加速的情況下逐漸疊加，人體用力也是在大肌肉群先發(fā)力，然后由腳下向器械傳遞完成，同時下桿初期要通過延長作用距離來延長作用時間，以此獲得“超越器械”動作，獲得較好的作用效果，下桿后期大關節(jié)的制動和小關節(jié)的加速產(chǎn)生鞭打[3]。

表2和表3分別為國外選手和我國選手下桿技術各階段時間特征。國外選手下桿總用時為0.2842±0.0307s，低于我國選手的0.2968±0.0239s。討論總用時不能一概而論，用時快慢體現(xiàn)技術風格的個體差異性。分階段進行討論分析，發(fā)現(xiàn)我國選手在各階段的時間占比與國外選手存在差異，特別是在加速旋轉階段和擊球階段用時表現(xiàn)差異性明顯，國外選手加速旋轉階段時間占比為41.5%±5.9%，我國選手加速旋轉階段時間占比為38.0%±4.2%，其過渡階段兩組數(shù)據(jù)差異性較低。加速旋轉階段是“超越器械”實現(xiàn)的關鍵技術階段，通過延長作用時間能夠更好地制造桿頭速度，從而影響擊球效果；擊球階段是延遲→釋放擊球的動作區(qū)間，該階段身體大關節(jié)發(fā)力已經(jīng)完成，速度最終疊加到手和球桿，此階段符合鞭打原理[4]。從表2和表3可以看出，擊球階段我國選手比國外選手平均用時占比略高。鞭打原理為人體末梢環(huán)節(jié)隨著大關節(jié)的制動產(chǎn)生加速的運動狀態(tài)，由公式V=S/ΔT推出，在揮桿軌跡長度恒定的情況下，擊球階段用時越少，桿頭速度一定意義上產(chǎn)生更快，同時最后擊球階段刻意延長作用時間，可能對擊球部位產(chǎn)生影響，出現(xiàn)無法打到“甜點”和無法產(chǎn)生最大倒旋角[5]。

一號木桿為了創(chuàng)造更遠的擊球距離，決定擊球距離的因素有哪些？對相關指標變量進行了相關矩陣分析，并試圖將各參量間的關系闡釋清楚。表4為各指標變量間相關系數(shù)矩陣。由表4可以看出，擊球距離與球速有顯著性正相關（P＜0.05），相關程度達到了r=0.698，即球速越快，擊球距離越遠。討論桿頭最大速度與擊球距離、球速之間的關系發(fā)現(xiàn)，三個參量間并無直接影響的關系，且通常認為的桿頭制造最大速度的能力越強，球速和擊球距離越遠的說法是不完全正確的，影響球速的因素還包括擊球桿面位置和最大倒旋角。球速與擊球距離帶來的結果評價是使用的平均桿數(shù)的多少，通過分析可以看出，平均桿數(shù)與球速呈顯著性負相關（r=-0.858），同時平均桿數(shù)與擊球距離也呈顯著性正相關（r=0.697）。通過討論下桿各階段用時與指標變量關系發(fā)現(xiàn)，擊球階段用時與桿頭最大速度、球速呈顯著性負相關，且相關程度具有一定的差異，同時擊球階段用時與平均桿數(shù)呈顯著性正相關。以上結果分析與之前中外優(yōu)秀男子高爾夫球選手一號木桿下桿各階段用時特征綜合研判，擊球階段用時對擊球效果具有較大的影響，且擊球階段用時越短，桿頭越易形成最大速度，從而影響球速，與大關節(jié)制動和小關節(jié)加速后的速度疊加產(chǎn)生鞭打的結果一致。

國內(nèi)外球員揮桿速度變化特征如表5所示。從表5可見，我國選手的平均桿頭最大速度與國外選手差異較小。但是桿頭速度對擊球距離不具有直接影響關系，平均球速方面我國選手較國外選手低，這也造成了我國選手擊球效率偏低，即平均轉化率偏低。美巡賽官方數(shù)據(jù)顯示球員一號木桿平均擊球效率為1.49[6]，與本研究所得結論1.49±0.25一致，參照美巡賽平均球速占比可以看出，超五成的選手球速達到76-87 m/s，我國選手球速大概處于中游，提升空間較大。

2.2中外優(yōu)秀男子高爾夫球選手一號木桿下桿技術重心變化的分析

通過對下桿技術過程三維標定數(shù)據(jù)處理，對每個階段各動作時刻在三個方向軸的位移變化進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，討論從兩個方面考慮：一是根據(jù)總體數(shù)據(jù)所呈現(xiàn)的特征總結動作技術運動學規(guī)律，二是發(fā)現(xiàn)差距，找到我國選手需要優(yōu)化的技術要素。高爾夫球揮桿過程中更多借助地面的反作用力，兩只腳之間形成較為合理的力量轉換，伴隨整個身體系統(tǒng)轉動和局部轉動的協(xié)調(diào)配合，逐步建立一個較為穩(wěn)定的發(fā)力系統(tǒng)。討論分析組間重心在不同階段的變化，過渡階段從上桿頂點到下桿啟動過程中肉眼觀察出現(xiàn)“肩髖分離”，即手臂帶動球桿在上桿頂點完成后揮動作后處于靜止時髖部發(fā)生側移的一種現(xiàn)象，該階段是下桿啟動前的一個“預備”動作，故將其放在下桿技術進行討論。表6為下桿技術表現(xiàn)中人體重心位移各階段變化值。從表6三個方向各個階段重心位移總體變化看，X軸上重心位移變化三個階段均伴隨，變化幅度各階段差異性較小，揮桿過程中人體重心在前后方向出現(xiàn)較大的位移變化容易造成身體不穩(wěn)，致使控制力下降，擊球不扎實。Y軸重心位移變化主要集中在加速旋轉階段和擊球階段，通過獨立樣本t檢驗，在擊球階段組間重心位移變化具有顯著性差異（P＜0.05）。擊球階段選手間技術特征差異性明顯，對比擊球階段我國選手與國外選手技術ΔY3均值，結合加速旋轉階段和擊球階段X軸上的重心位移變化，提出下桿技術中髖部應完成側移、旋轉和向前（轉向目標方向）。從數(shù)據(jù)上看國外選手在擊球階段重心左右移動幅度更大，產(chǎn)生此技術特征的原因與加速旋轉階段右腳蹬地用力具有極強的關系，在相關動力學研究中已經(jīng)證明兩腳力量轉換對下桿技術具有重要影響[7]。技術都是為了競技表現(xiàn)服務，也就是創(chuàng)造更遠的擊球距離，加強髖部旋轉的向前性一定意義上有利于提高球速和擊球距離。Z軸重心位移變化主要集中在加速旋轉階段，其變化幅度較大。產(chǎn)生位移變化較大是因為借助地面反作用力過程中下肢的屈曲和蹬伸，在之后的擊球階段ΔZ3變化幅度出現(xiàn)明顯下降，其重心變化可忽略不計，因為在靜止狀態(tài)下人體重心變化范圍在0.015-0.02 m，從數(shù)據(jù)看擊球階段重心上下并無明顯變化，假設擊球階段身體重心存在上下起伏，必然帶來能量損耗，不利于擊球效果的呈現(xiàn)。

討論分析組間數(shù)據(jù)呈現(xiàn)的差異可以看出，加速旋轉階段X軸、Y軸和擊球階段Y軸變化存在一定的差異，加速旋轉階段前后方向上重心位移變化值稍高于國外選手，且左右方向上重心位移變化值稍低于國外選手。當人體重心過于偏前或者靠后時易造成肢體不穩(wěn)，髖部旋轉幅度空間特征主要通過人體重心在X軸和Y軸的變化進行觀察。綜合分析發(fā)現(xiàn)，我國選手存在提前加速旋轉用力的不穩(wěn)定動作，結合前面討論的時間特征，我國選手在加速旋轉階段平均用時低于國外選手，無法保證充分的加速時間，整個下桿系統(tǒng)轉動的穩(wěn)定性被破壞，不利于擊球效果。

3 結論與建議

3.1下桿技術節(jié)奏研究中我國選手可適當延長加速旋轉階段用時，同時縮短擊球階段用時，以此產(chǎn)生最大桿頭速度，從而影響球速，最終實現(xiàn)提高我國選手的擊球效率。

3.2下桿技術重心變化中我國選手在加速旋轉階段X軸重心位移太大，致使下桿系統(tǒng)發(fā)力方向偏離，Y軸重心位移變化不夠，髖部側移不明顯，整個下桿系統(tǒng)轉動的穩(wěn)定性被破壞，不利于擊球效果。

3.3建議我國選手應充分認識自己的技術特征，優(yōu)化技術動作的目的是提高自身綜合競技能力，前提是對技術現(xiàn)狀的不滿足，應借鑒國外優(yōu)秀選手的技術成長規(guī)律，在調(diào)整中尋求“自適感”。

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