逢友分享实验案例丨羽毛球高远球/杀球技术动作运动学剖析

羽毛球运动是一项融合耐力、灵敏度、速度、力量和柔韧性等多种综合素质的技能主导项目。扣杀和高远球作为攻击性的技术动作,在比赛中起着至关重要的作用,能够有效地制造得分机会。

扣杀以其迅猛的速度和尖锐的角度将球击向对手场地,给对手施加巨大压力;而高远球则能将球远远抛离对手场地,为己方赢得宝贵时间。研究扣杀和高远球技术背后的生物力学结构不仅能够提升运动员的技战术水平,还有助于预防运动损伤的发生。

羽毛球是一种全身性运动,因此对扣杀和高远球技术动作的研究需要涉及整个身体的运动学分析。

动作捕捉技术作为一种先进的三维运动测量方法,可以被应用于羽毛球技术动作的研究中。通过动作捕捉技术,可以更全面、客观地记录和分析运动员在进行羽毛球运动时的姿势和动作。这种方法可以帮助教练和运动员深入了解技术动作的细微变化,并针对性地进行训练和调整,以提高技术水平和比赛表现。

为评估羽毛球运动中不同技术动作的运动学差异,帮助运动员改进各技术动作的不足,上海逢友生物力学实验室的技术人员选用法国TEA CAPTIV惯性动作捕捉系统,将12个IMU传感器分别佩戴到受试者的脊椎部、肩关节、肘关节、髋关节、膝关节、踝关节、腰椎部,对比分析受试者在进行高远球、杀球技术动作时的关节运动学特征。

受试者在测试前进行动作练习,穿戴TEA CAPTIV惯性动作捕捉设备,以标准姿势进行设备校准。

设备校准完成后,对受试者在完成高远球、杀球技术动作时进行同步测试,采集受试者的运动学参数,分析受试者在完成相关技术动作时的关节角度、关节角峰值、关节角变化幅值、关节合速度等运动学特征。

利用Captiv系统的Posture功能对各个关节活动进行统计分析,在关节活动分布图中,不同颜色代表固定的活动范围,可以设置关节活动阈值改变颜色定义范围。本次实验使用软件默认值,以肩关节为例,垂直旋转活动中绿色表示0°-60°,橙色表示60°-90°,红色表示大于90°。

Posture关节色彩范围设定

扣杀各关节橙红色范围曲线

由Posture关节活动分布结果图像可知,在高远球技术活动中,除腕关节、膝关节外,其他关节各活动持续时间占比左右两侧差异性较大;由关节活动统计数据可知,右手肘弯曲/伸展绿色范围占60.9%,左手肘占20.2%,右髋关节内旋/外旋绿色范围占53.4%,左髋关节占26.1%。

高远球Posture关节活动分布结果

高远球Posture关节活动统计

在杀球技术活动中,上肢关节较下肢关节左右两侧各活动持续时间占比差异性较大,右肩内旋/外旋绿色范围占45.1%,左肩内旋/外旋绿色范围占67.7%,左手腕弯曲/伸展5.8%,右手腕弯曲/伸展15.9%。

扣杀Posture关节活动分布结果

扣杀Posture关节活动统计

由Posture关节活动统计数据可知,两种技术动作的左右肩关节、左手腕、左髋关节关节各活动持续时间占比差异性较大,由角度分析可知,扣杀右肩关节内旋/外旋绿色范围占68.84%,高远球右肩关节内旋/外旋绿色范围占48.01%。

肩关节(右)前屈后伸(图左:扣杀、图右:高远球)

肩关节(右)内收外展(图左:扣杀、图右:高远球)

肩关节(右)内旋外旋(图左:扣杀、图右:高远球)

除了对关节活动持续时间占比进行分析,还可以利用Avatar功能对特定关节进行关节角度、重心、速度、加速度计算并导出。

Avatar角度计算与导出

高远球关节角度曲线

基于惯性动作捕捉系统的测量手段具有较大的灵活性,可以为羽毛球技术动作训练提供参考以及运动员掌握各技术动作中各关节的精细动作提供科学依据,进而提高运动员的技术水平,也为今后研究羽毛球技术动作在研究手段的选择上提供一种新的思路。

如需了解实验的更多信息,请联系上海逢友生物力学研发中心

Captiv可穿戴人体运动捕捉与人机工效分析系统,是基于无线惯性传感技术的全身三维动作捕捉及人因工效学评价系统,为人机工程和生命科学领域提供全面和先进的解决方案。

Captiv Motion可穿戴动作捕捉系统与惯性传感器测量动作模块,可代替测角计及扭矩计,能够计算3D空间内四肢和关节的方向以及旋转角度,采用最适合真实现场的可穿戴技术以及无线数据传输技术,实现无线通讯,人体可以在完全自然不受任何干扰、行动自由的状态下进行活动以及操作。

支持使用任何类型的设备(手机、GoPro、相机等)记录活动以进行分析。根据需要定制观察协议(手势、姿势、事件等),显示与视频同步的动态活动图,自动统计持续时间、转换和同时发生的情况,可兼容近红外、ERP脑电、眼动仪等。