力学论文 乒乓球反手台内侧拧技术的生物力学分析

乒乓球反手台内侧拧技术的生物力学分析

摘要：本文运用ARIEL/APAS三维图像解析系统对优秀乒乓球运动员反手台内侧拧技术动作进行了三维立体拍摄和解析，对乒乓球反手台内侧拧技术动作进行系统的运动学分析，揭示了反手台内侧拧技术的运动学特征与规律，为反手台内侧拧动作技术教学、训练、评价、诊断提供理论参考。 关键词：乒乓球；反手技术；台内侧拧；生物力学 Abstracts

In this paper, using ARIEL / APAS three-dimensional image analysis system to the excellent table tennis players backhand Technical Units screw motion inside a three-dimensional photography and analysis, kinematic parameters such as racket trajectory analysis system, Reveal the kinematic characteristics of fastening technology and the law . Athletes in order to guide a more rational and effective use of this technology for the Units within the backhand side screw motion technology teaching, training, evaluation, diagnosis and provide a theoretical basis.

Keywords：table tennis；backhand skill； medial screw Units；Biomechanics

1.2 研究方法 1.2.1实验过程

本研究采用两台日产松下NV—MD9000摄像机对运动员进行反手台内侧拧技术动作进行三维立体拍摄，实验时光线良好。摄像机位于运动员左侧面和左侧前方，摄像机机高1.4m，距拍摄对象：A机7.6米、B机7.8米，AB机距离6米。现场由供球员供多球到拍摄对象中路偏正手位下旋短球（不出台），动作实验队员用反手台内侧拧技术击球，每个做 8 次。

1.2.2影片解析及数理统计

应用美国ARIEL/APAS三维图像解析系统,解析时对所拍摄录相带进行数字化处理和三维空间坐标转换，采用松井秀治人体模型，按照人体模型关节点进行数据采集。研究采用DLT测量法，对原始数据进行了低通滤波平滑处理（频率为8赫兹）。

1.2.3 研究范围的确定

本研究对运动员迎球挥拍、球拍触球、顺势挥拍三个阶段运动学参数进行分析。 Toc226950627>2 结果与分析 1.2.3 躯干扭转运动

作为基础运动环节的躯干起带动作用，躯干的运动直接影响上肢动作的质量。躯干连接着上肢和下肢，下肢蹬伸产生的动量通过躯干“传送带”传向上肢。在乒乓球技术动作中转腰配合是相当重要的组成部分，转腰配合主要由躯干的扭转运动完成，躯干扭转角描述了整个运动技术过程中躯干绕纵轴扭转的运动幅度。 运动员引拍准备时躯干向左侧扭转，形成细微扭转角，从迎球挥拍起始瞬间到击球瞬间，运动员躯干是一直向左侧扭转，在击球后继续向该方向扭转，只在随挥过程躯干开始向持拍手一侧细微扭转。反手台内侧拧技术迎球挥拍用力方向是向左，随后顺势挥拍过程挥动过程转向右上方，躯干扭转方向与上肢运动环节运动同向符合运动生物力学原理。而整个过程躯干扭转角并不大，说明躯干在整个过程中并未传递太多弹性势能，主要起核心稳定性作用，符合台内球动作幅度小的要求。

2.2.2 肩、肘、腕关节的角度变

上肢各关节角度变化曲线

肩关节在技术过程中引拍时刻角度达到一角度值，随后制止随挥结束角度一直没有太大变化。肩关节引拍时在90度左右，这是由肘关节前顶并向上抬起，大

臂抬起形成的，这样的引拍是为了摆脱台面对动作空间的限制，充分利用台面上部空间增加以肘关节为支点的力臂，从而增加作用力矩。横拍运动员的肩关节角度比直拍运动员大，这是因为直握球拍更有利于侧拧技术特有的拍头向右侧下方的引拍方式，而为了给手腕更大的活动空间使其能更好完成特有的引拍方式，横握球拍引拍时更大程度抬高肘关节。

肘、腕关节角度均在挥击过程迅速增大，随挥过程

继续增大，增幅变小。这是由于直拍手腕、肘关节做伸、前臂外旋，横拍手腕迅速外展并做伸。从数据和图表显示，直拍运动员肘、腕关节角度增幅远远大于横拍运动员，说明直拍运动员比横拍运动员在肘关节更大程度的做伸。事实上该过程直握球拍队员手腕主要是外旋和伸为主，而横握发力为手腕外展为主，伴随伸的运动。

从关节角度变化幅度可以知道上肢对击球产生作用的大小顺序依次是手腕、小臂、大臂。

2.2.3 肩、肘、腕关节及球拍的速度变化

运动员引拍结束时刻到随挥结束时刻过程肩、肘、腕关节及球拍的速度变化直接影响球所能获得的动量，影响击球效果 。

上肢及球拍速度曲线

开始挥拍瞬间肩、肘、腕、拍的速度在一极小值。在迎球挥拍阶段（图中AB段）肩、肘、腕、球拍速度迅速增大。从图中可以看出肩、肘、腕、球拍的速度峰值出现顺序依次是肩、肘、腕、球拍，说明上肢运动有时间序列，依次是肩关节及上臂、接着肘关节及小臂、腕关节和手、球拍。

在击球时刻拍速度达到峰值，即图中B点时刻，也是整个动作过程的最大速度，此时肩、肘、腕关节速度已经减小，并且远小于球拍速度，此时上肢环节及球拍

的速度依次是球拍>腕>肘>肩。通过球拍和球的接触，将使球获得球拍的动量传递，根据动量守恒定律，球拍和球接触时球拍的速度越大球所获得的速度就越大。 击球后的随挥过程（BC段）肩、肘、腕关节、球拍的速度减小，随挥结束时刻上肢各关节及球拍速度减小到一极小值。

迎球挥拍开始到随挥结束全过程上肢及球拍的速度大小依次是球拍>腕>肘>肩，其中球拍和腕的速度增量大，说明动作的关键运动环节在腕关节和球拍，其次是肘关节和肩关节。

2.2.4 挥拍方向、击球瞬间用力方向

迎球挥拍开始到随挥结束过程球拍挥拍方向及击球瞬间的用力方向

直接影响该技术击球后球的运行方向、旋转性质。本文将从球拍在空间 X、Y、Z轴上的速度来分析挥拍方向和击球瞬间用力方向。

直拍队员球拍速度曲线 横拍队员球拍速度曲线（左手）

从图4、图5可以看到，球拍在X、Y、Z轴上及3D上的速度均在极小值，当从A时刻开始到B时刻，即迎球挥拍阶段球拍在X轴上速度做正增长，球拍速度为正值，说明球拍水平方向加速向左运动；在Y轴上速度负增长，球拍速度为负值，说明球拍在前后方向上向前运动；在Z轴上速度先为负值后转为正值，说明球拍在上下方向上先向下细微运动后又迅速向上运动。综上所述，球拍在迎球挥拍阶段是向左前下方运动后迅速向左前上方运动。

在击球时刻，即图中B点时刻，球拍在X轴上速度为正值，在Y轴上为负值，在Z轴上为正值。说明在击球瞬间球拍速度方向是右前上方，即挥拍用力方向为右前上方。其中向上的速度>向前的速度>向右的速度，其击球用力方向更多的的是向上和向前。

随挥阶段球拍在X轴方向速度为负值，说明球拍开始在水平方向向右运动；在Y轴方向速度先是负值减小随后在靠近随挥结束时刻段变为正值，说明在前后方向球拍击球后先继续向前运动，是减速运动，随后略向后运动。在Z轴方向上球拍是正值，并速度减小，说明球拍在上下方向上继续向上运动，且是速度减小的运动。

从以上对比发现二者在挥拍方向上基本相同，所不同的是横拍队员在击球瞬间向右速度大于直拍队员（左手）向左方向速度。 5 结论与建议 5.1 结论

5.1.1 躯干在动作过程 中的扭转特征

从迎球挥拍起始瞬间到击球瞬间，运动员躯干是一直向左侧扭转，在击球后继续向该方向扭转，只在随挥过程躯干开始向持拍手一侧细微扭转。而整个过程躯干扭转角并不大，说明躯干在整个过程中并未传递太多弹性势能，主要起核心稳定性作用，符合台内球动作幅度小的要求。 5.1.2 上肢各环节的运动方式

动作过程是从引拍开始肘关节抬高，大臂抬起，小臂内旋，直拍腕关节做屈，横拍腕关节做内收和屈，横拍在引拍时肘关节比直拍抬得更高，肩关节在技术过程中引拍时刻角度达到一角度值，随后直到随挥结束角度一直没有太大变化，肩关节保持稳定。上肢对击球产生作用的大小顺序依次是手腕、小臂、大臂。为了给手腕更大的活动空间使其能更好完成特有的引拍方式，横握球拍引拍时更大程度抬高肘关节。直拍运动员肘、腕关节角度增幅远远大于横拍运动员。 5.1.3 上肢及球拍的的速度特征

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