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羽毛球腾空正手大力杀球动作技术与肌电分析 1 摘 要 纵观羽毛球运动技、战术发展的历史，不难看出在比赛当中无论单打还是双 打具有杀伤力的大力扣杀技术， 尤其是后场杀球技术一直成为比赛中得分的重要 手段。杀球技术有速度、力量、路线、角度等多种打法的变化，其中攻击力最大 的是扣杀之后的球速。因此，后场杀球技术具有比其他技术更好的功效，最主要 的就是集中表现在可直接得分，创造有利的得分机会，抑制对方的进攻等。 本文应用三维摄像的方法获取羽毛球后场杀球技术动作的运动学数据， 并同 步采集参与该动作主要肌肉的肌电， 在揭示腾空后场杀球技术动作基本原理的同 时， 对羽毛球后场杀球技术的肌肉活动的规律与特征进行分析， 探讨肌肉用力的 特征和影响杀球动作速度与质量的关键因素， 从而更加深入和全面地揭示杀球技 术动作的本质特点。 通过实验结果与分析，身体转动角度在预摆和腾空阶段都有小幅度转动，当 重心达到最高点时，急遽转体转身快速鞭打，此时身体转动幅度较大，此时转动 角度之大于前两阶段之和。在最后一个阶段提高身体转动角速度，以便提高出手 瞬间手的速度，从而带动拍面，提高击球速度和力量。 手与身体转动角速度相关系数为 0.736，为显著性相关，说明转体角速度 越快，最后手的速度越快。上肢动作规律是由肩关节开始运动，依次为肘关节、 腕关节、手，并且速度逐渐增大，符合鞭打动作原理。 通过测得八块肌肉的积分肌电平均值的大小先后顺序为： 三角肌、 斜方肌肱 二头肌、肱三头肌、肱桡肌、背阔肌、屈指肌、竖脊肌。肌肉放电先后顺序为： 竖脊肌斜方肌三角肌肱二头肌背阔肌肱三头肌肱桡肌屈指肌。 各肌肉群在动作的各个环节放电都是成规律性变化， 在不同环节下都是呈阶 段性放点。 通过对所有的动作时相分析， 肱二头肌放电的波形图都是有明显的三 个强振幅阶段； 肱三头肌只有在转肩顶肘挥拍时才表现出强烈放电； 肱桡肌在拍 子向后转摆动展腕和击球手腕过程表现出强烈放点； 屈指肌在击球前后表现出强 烈放电；斜方肌、竖脊肌、背阔肌在前面引拍、身体“背弓”阶段和最后击球刹 那放电较为明显，其他时刻放点较为弱。 肩关节是上肢与躯干的结合部， 在整个动作过程中肩关节处肌肉积分肌电值 最大。三角肌在动作过程中发力一直较大，且放电时间较长，是原地腾空正手大 力杀球的主要发力肌群。三角肌在动作过程中起着承上启下的作用，因此加强三 角肌的肌力对提高杀球速度有着重要的意义 关键词：大力杀球；三维摄像；转体角速度；肌电；相关性分析关键词：大力杀球；三维摄像；转体角速度；肌电；相关性分析 论文类型：论文类型： 应用型研究应用型研究 羽毛球腾空正手大力杀球动作技术与肌电分析 2 abstract throughout badminton skill and tactics development history, it is clear to see both of them in singles or doubles matches with a strong smash lethal technology, especially technology has been killing the ball in the backcourt became an important means of scoring the game. kill the ball technology has the speed, strength, route, point of view, and other changes in style of play, which is the biggest smash attack after the ball. so, after killing the ball field technology has better efficacy than other technologies, the most important is to concentrate can be directly reflected in the score, creating a favorable scoring opportunities, inhibit each others attack and so on. in this paper, the method for three-dimensional video games, after killing the ball badminton kinematic data and synchronous acquisition involved in the major muscle movements emg, in revealing the back of the court vacated the basic principle of technical movements to kill the ball at the same time, after the field of badminton kill ball technology, the laws and characteristics of muscle activity were analyzed to explore the characteristics and effects of muscle force to kill the ball movement speed and quality of key factors, which reveal a more in-depth and comprehensive nature of the action to kill the ball technology features. the experiment results and analysis, the body rotation angle in the pre-swing and the flight phase has a small range of rotation, when the center of gravity to the highest point, the rapid turn around quickly whipped twist, this time a larger range of body rotation, rotation angle is greater than at this time and the first two stages. in the final stage to improve the body rotation velocity, in order to improve the speed of hand instantly shot to bring the racket face to improve ball speed and power. hand and the correlation coefficient of bodys rotation velocity is 0.736, for significant correlation, indicating that the faster the twist angular velocity, the faster the last hand. law of upper limb movement started by shoulder movement, followed by the elbow, wrist, hand, and the speed increases, in line with the principle beat action. through the eight muscles measured the average size of the order of iemg is: deltoid, trapezius, biceps, triceps, brachioradialis muscle, the latissimus dorsi, flexor muscle, erector spinae, spinal muscular bundle. muscle discharge order are: erector spinae trapezius deltoid musclebicepslatissimus dorsi triceps brachioradialis muscle flexor muscle. the action of the muscle groups in all aspects of the discharge is into the regular changes in different aspects are presented under the phased release point. by phase analysis of all the movements, biceps discharge waveforms are significantly high amplitude phase of the three; triceps and shoulders only turn when the elbow showed a strong swing discharge; brachioradialis muscle swing in tempo to turn back the process of developing the performance of the wrist and a strong wrist shot put points; flexor muscles before and after the stroke showed a strong discharge; trapezius, spinal muscular bundle, latissimus dorsi muscle in front of the racket, the body back bow stage and the final moment of the discharge stroke is more obvious, other times put some more weak. 羽毛球腾空正手大力杀球动作技术与肌电分析 3 shoulder is the upper limb and trunk of the junction, in the muscles of the shoulder joint during movement iemg value most. deltoid muscle during the development effort in the action has been larger and longer discharge time, is the place vacated strong forehand smash the major development effort muscles. deltoid muscle plays a connecting link in the action role in the process, thus strengthening the deltoid muscle to improve the speed of smashes of great significance key word： vigorously to kill the ball; three-dimensional camera; angular velocity; emg; correlation analysis type of thesis：applied research 学位论文独创性声明学位论文独创性声明 本人呈交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含 其他个人已经发表或撰写过的研究成果。 对本文的研究工作做出重要 贡献的个人和集体，均已在文中做了明确说明并表示谢意。 论文作者： 日期： 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本人完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校对 本人递交的学位论文保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印 件和电子版， 允许在校内和与学校有协议的部门公布论文并被查阅和 借阅。 本人授权西安体育学院可以将本学位论文的全部或部分内容编入 有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和 汇编本学位论文。 论文作者： 导师： 日期： 日期： 羽毛球腾空正手大力杀球动作技术与肌电分析 56 10承 诺 书 本人郑重声明： 所呈交的学位论文， 是在导师指导下独立完成的， 学位论文的知识产权属于西安体育学院。 如果今后发表与在读期间学 位论文相关的内容，需署名培养单位，否则将承担相关法律责任。除 文中已经注明引用的文献资料外， 本学位论文不包括任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的成果。 学位论文作者： 年 月 日 羽毛球腾空正手大力杀球动作技术与肌电分析 1 1前言 1873 年现代羽毛球（badminton）运动在英国诞生，经过一百多年的蓬 勃发展至今羽毛球运动已成为世界上非常普及的体育运动项目。羽毛球运 动能全面锻炼人的身体、 增强人身体机能。 无论是进行有规则的羽毛球比赛还 是作为一般性的健身活动，都要在场地上不停地进行脚步移动、跳跃、转 体、挥拍，合理地运用各种击球技术和步法将球在场上往返对击，从而增 大了上肢、下肢和腰部肌肉的力量，加快了锻炼者全身血液循环，增强了 心血管系统和呼吸系统的功能。长期进行羽毛球锻炼，可使心跳强而有力， 肺活量加大，耐久力提高。此外，羽毛球运动要求练习者在短时间对瞬息 万变的球路做出判断，果断地进行反击，因此，它能提高人体神经系统的 灵敏性和协调性。同时也能培养人良好的道德风尚、陶冶情操；通过锻炼和比 赛，可以培养顽强的拼搏精神和优良的志品质，培养他们健康、积极向上心理素 质。 无论在竞技比赛上还是在大众健身上羽毛球已经成为了一项最受欢迎的体育 项目之一。 羽毛球运动从诞生初期最简单技术打法发展到如今复杂的战法， 从单一到全 面，经历了长时间发展，从开创期、发展期到最后的成熟期，现代羽毛球技术正 朝着快、准、狠、多变、特点突出的方向发展。纵观羽毛球运动技、战术发展的 历史，不难看出在比赛当中无论单打还是双打具有杀伤力的大力扣杀技术，尤其 是后场杀球技术一直成为比赛中得分的重要手段。无论是当今世界男子单打选 手林丹、陶菲克还是当今世界男子双打选手李龙大、傅海峰那样精彩的腾 起大力扣杀球不仅动作优美，而且常常能直接得分而赢得比赛。后场杀球技 术有速度、力量、路线、角度等多种打法的变化，其中攻击力最大的是扣杀之后 的球速和落点。因此，后场杀球技术具有比其他技术更好的功效，最主要的就是 集中表现在可直接得分，创造有利的得分机会，抑制对方的进攻等。 腾空大力跳杀技术除了要具备良好的体能和弹跳以外， 还有一些必不可少的 前提基础那就是出众的肌肉力量和熟练地杀球技术动作。 杀球特别是腾空大力杀 球是要把全身有限的力量全部用在杀球的瞬间，使球的速度达到极致。因此它对 动作的连贯、熟练程度以及肌力大小、肌肉协调配合、肌肉发力顺序等有着更深 层次的意义。 综观国内外研究成果， 国内目前对羽毛球后场杀球技术进行全面而深入的研 究甚少。国内学者除了对该技术动作各运动环节的原理与特点的分析与归纳以 外，就是将羽毛球后场杀球技术与运动生物力学两者相结合研究的简单影像分 析，对此进行深入分析的还是很少。而国外，虽有一些学者对羽毛球后场杀球这 一技术动作进行了较详细的运动学及动力学研究， 但这些研究多局限于对具体测 试数据的公布与分析。 羽毛球腾空正手大力杀球动作技术与肌电分析 2 本文应用三维摄像的方法获取羽毛球后场杀球技术动作的运动学数据， 并同 步采集参与该动作主要肌肉的肌电， 在揭示腾空后场杀球技术动作基本原理的同 时，对羽毛球后场杀球技术的肌肉活动的规律与特征进行分析，探讨肌肉用力的 特征和影响杀球动作速度与质量的关键因素， 从而更加深入和全面地揭示杀球技 术动作的本质特点，为动作技术的教学和训练提供依据。 2文献综述 通过查阅大量文献资料发现，国内外研究羽毛球技术的文章较多，其中后场 跳杀技术是其中研究热点，因为后场杀球技术有速度、力量、路线、角度等多种 打法的变化，其中攻击力最大的是腾空大力扣杀之后的球速与落点。最主要的就 是集中表现在可直接得分，创造有利的得分机会，抑制对方的进攻等。正因为后 场跳杀技术在羽毛球比赛中占有重要地位，因此它受到国内外羽毛球界的重视。 把所阅读的文章进行归纳总结，基本上都是动作技术研究，很少有从研究方法着 手，通过对研究方法的探究更深刻的去挖掘技术动作本质特点。 运用高速摄像和肌电同步测量的手段，对某个动作进行技术分析，更能深入 和全面地揭示杀球技术动作的本质特点，为动作技术的教学和训练提供依据。 2.1 高速摄像在羽毛球项目研究中的应用 通过高速摄像获得动作技术的关节角度、环节角度、身体转动角度等基本运 动学参数。 2.1.1 三维摄像的原理、方法和意义 人体快速运动时要想捕捉每一瞬间的全部时间和空间运动特征， 就必须有一 套图像才能收集到全部信息。因此，运动生物力学研究中最重要的工具就是图像 记录系统。 其中高速摄像则作为其中较为重要而且技术相对成熟的一种方法而常 常被人使用。 高速摄像在体育科研当中的运用，也称之为人体运动的影像分析。它包括二 维分析和三维分析。 二维分析通常是从一台高速摄像机所拍摄的图像上解析出研 究对象人体关节点的为二维坐标，由此计算出所需要的位移、速度、加速度、关 节角度、角速度、角加速度以及转动惯量、动能等有关指标，以此来评价运动技 术。而三维立体摄像与分析（本文作者所采用的研究方法，以下都以此研究方法 为例进行说明） ，它是将记录在影片、录像带上的二维像坐标转换成实际空间的 三位坐标实现的，直接线性变换（dlt）算法是直接建立坐标系坐标与物方空间 坐标的关系是的一种算法。 已知 dlt 系数和坐标原点，由两组平面像片的坐标可求出未知点的实际空 间坐标。设各摄像机的影片坐标为：xi/ 、yi/ ,i 代表摄像机数，i2，dlt 转换 系数为 l，坐标原点为 p0 （x0，y0，z0） ，则由直接线性变换误差方程可得： 羽毛球腾空正手大力杀球动作技术与肌电分析 3 ()()()() a xlzlxlylxlxlxl iv iiiiiiiiii x / 411 / 310 / 29 / 11 + = ()()()() a ylzlylylylxlyl iv iiiiiiiiiii y / 811 / 710 / 69 / 5 + = 把各摄像机的影片数据代入上述误差方程，可得到误差方程组，求解误差方 程组以满足最小二乘法的解，即为实际三维像坐标 x/ 、y/、z/，根据坐标原点平 移可得到三维实际坐标 x、y、z。 把两部摄像机所的图像的原始坐标数据进行数据平滑后， 可进行数据的同步 插值与三维合成，计算位移、速度、加速度、关节角度、角位移、角速度、角加 速度、动量、冲量、动量矩以及转动惯量、动能等有关指标。 2.1.2 高速摄像在羽毛球技术研究中的应用 采用高速摄像记录、 分析运动技术动作在国际国内已得到人们的普遍重视和 应用。在欧美比较发达的国家连中学生体育教学的评定也都采用高速摄像技术。 无论是在田径、体操还是在羽毛球等运动技术等的分析研究中,已成为不可 缺少的手段和方法。 高速摄像在体育技术分析方面的研究已在多届全国科学论文报告会中出现, 而研究运动技术的论文绝大多数都运用了高速摄像的方法。 在我国无论是各体育 院系老师还是所培养的教育训练研究生的学位论文中,也有不少人采用了高速摄 像法。如：张勇 【1】在第 29 届奥运会我国 20km 竞走集训及参赛运动员竞走技 术的运动学分析一文中通过对我国第 29 届奥运会 20 km 集训竞走男女运动员 的跟踪技术监测与分析所采用的就是高速摄像技术。刘北湘、杨啸原、王冬梅等 【2】在影像测量数据在武术运动技术分析中的应用一文中也同样才用此项技 术研究，等等。 在羽毛球方面，张术学等 【3】人通过分析，讲到扣杀动作主要是通过躯干的 扭转带动身体近端的肩产生前后、左右向上的急速运动和末端的手及球拍的前 后、 上下急速运动形式所构成。 在杀球过程当中球拍最大速度的 63%在触球前约 0.032 秒内获得。扣杀动作虽然也具有象其他鞭打类动作中的以肩为轴，通过肩、 肘、腕以及器械的依次加速的用力顺序，但所不同的是肩和肘的速度几乎同时达 到最大值。 江贵华 【4】回顾了我国羽毛球技术发展的历史过程，阐述了羽毛球双打术发 展演变过程，分析了当今世界羽毛球双打技术的状况，并对比中技术应用进行了 分析提出了中国男双运动员重杀比例最高。 古今 【5】从运动生物力学的角度出发，详细论述了羽毛球杀球的发力过程应 是类似鞭打的动作过程。 从理论上提出了增大鞭打式杀球速度的关键是加大挥拍 过程中各运动环节的角速度和击球时球拍拍面的线速度， 以及合理运用挥拍过程 中的“制动方法”等方面的问题。 叶伟 【6】认为我国女子羽毛球运动技术水平处于世界顶尖水平，但至今还没 羽毛球腾空正手大力杀球动作技术与肌电分析 4 有深入、细致地了解杀球的技术过程，笔者经研究认为杀球动作是一个“鞭打” 动作的过程(g.j 的杀球动作较为合理)，提出了杀球动作合理与否主要看全身运 动的动量能否最终在击球瞬间传到肢体最末端;要提高杀球质量，除重视主动肌 力量训练外，更不能忽视对抗肌的训练;在技术上要注意动作节奏的掌握等个人 的见解。 周润华 【7】通过对羽毛球后场杀球技术的运动学研究，并讲到原地杀球技术 和起跳腾空杀球技术上肢各环节的运动时序基本相同，上肢各环节活动顺序为 “躯干肩关节肘关节腕关节”并符合鞭打类技术动作生物力学原理， 上肢各 运动环节的速度变化表现为从上臂到手的依次加速与制动， 速度从近体运动环节 到末端运动环节依次递增，并使末端运动环节在击球前表现出最大运动速度。 叶生爱 【8】写到原地跳腾空杀球动作肩关节在引拍阶段上臂处于水平后伸、 旋内和外展姿势，挥拍击球阶段，上臂处于水平前屈、旋外和迅速旋前状态。在 整个动作中肘关节由屈曲到伸展，击球时肘关节达到最大伸展，但并不是完全伸 直。 在上臂外展之后的水平前屈加上肘关节的伸展， 使击球点尽可能保持在高处， 同时保证了挥拍线路的最大距离。 击球时腕关节姿势决定了羽毛球出手时的飞行 方向和速度，有内收动作，在球出手时达到最大内收速度。运动员腕关节开始处 于后伸状态，在一段“等待”时间后快速后伸并在击球前迅速前屈下压，击球时运 动员腕关节处于后伸、内收位置。手位于上肢环节链的末端，手速度的获得取决 于上肢各环节的运动速度及配合。 m .fahlstrom, j .s.yeap 【9】在shoulder pain-a common problem in world-class badminton players一文中说肩关节运动损伤是世界级羽毛球选手当中的一个普 遍问题，而专门研究技术的较少。仅仅只有对上肢动作的二维运动学与动力学研 究。 koonkiatteu 【10】对羽毛球杀球动作中， 对上肢的鞭打动作及其角度进行了运 动学和动力学分析。azminshalurambely 【11】利用冲击力量模型对蹬地跃起杀球 活动期间进行了分析，但是均存在一定的局限性，未根据实例对羽毛球后场杀球 技术进行运动学和动力学分析，且其运动学、动力学原理分析不够充分。 综观上述国内外研究成果， 国内目前对羽毛球后场杀球技术进行全面而深入 的研究甚少。 国内学者除了对该技术动作各运动环节的原理与特点的分析与归纳 以外， 就是将羽毛球后场杀球技术与运动生物力学两者相结合研究的简单影像分 析，对此进行深入分析的还是很少。而国外，虽有一些学者对羽毛球后场杀球这 一技术动作进行了较详细的运动学及动力学研究， 但这些研究多局限于对具体测 试数据的公布与分析。 羽毛球腾空正手大力杀球动作技术与肌电分析 5 2.2肌电在体育项目研究中的应用 通过对参与某项动作技术的肌肉肌电进行采集， 获得该动作过程中肌肉用力 特征和规律，同时对用力顺序，用力节奏、肌肉配合关系进行分析研究。 2.2.1 肌电研究方法的原理、方法、意义及应用肌电研究方法的原理、方法、意义及应用 表面肌电信号是从皮肤表面通过电极引导、 记录下来的神经肌肉系统活动时 的生物电信号,它与肌肉的活动状态和功能状态之间存在着不同程度的关联性,因 而能在一定的程度上反映神经肌肉的活动。 肌电的原理 肌电测量包括有损伤测量和无损伤测量两大类。 运动实践中的肌肉活动测量 大多采用无损伤的表面表肌电遥测技术，描记出肌肉活动中的电信号变化过程， 称之为肌电图（electromyogram 缩写 emg） 。利用肌电图可以说明： （1）某块肌肉或者一块肌肉的哪些部分参与活动； （2）运动中所测各块肌肉参与活动的时间； （3）运动中所测各块肌肉收缩时间的长短和收缩强度。 现代电子技术的高速发展，肌电测试仪器也越来越轻便、灵敏，更便于比赛 现场实际测试。肌电描记仪的工作原理如图 1 所示： 图 1 肌电测试原理流程图 对采集回来的肌电信号进行处理分析， 通常包括“时域” （本文所采用的方法） 和“频域”两种那个方法。 （1）时域分析 直接对时间变量进行分析，不涉及任何非时间的自变量。包括以下指标： 传感器部生物电放大器部分监视器部分 信号转换器分 数据采集部分 数据处理部分分 打印机 计算机显示 羽毛球腾空正手大力杀球动作技术与肌电分析 6 积分肌电 （简称 iemg） ： 积分肌电是指肌电图曲线所包络的面积， 单位 mv.s （毫伏.秒） 。设肌电信号是一个随时间变化的函数，其积分（图 2）的数学表达 式为： dtxiemg n n t = 1 2 )( 其中 n1：积分起点 n2：积分终点 x（t） ：肌电曲线 dt：采样时间间隔 平均值（均方根振幅，简称 rms） ：平均值往往用来描述数据静态特征，反 映的是一定时间内的肌肉放电的平均水平。公式为： = 2 1 i x n rms 其中 n：采样点数 xt：采样后每一点的肌电数据 均方差：平均值不足以估计肌电信号的动态变化，因此引入均方差参数，表 达式： 均方差：( )() 2 2 1 =mx n s i 标准差：( ) () = 2 1 mx n s i 其中 n：采样点数 xi：采样后每一点的肌电数据 m：肌电信号的平均值（rms） （2）频域分析 频域分析是考察一个实时信号的频率特性，也称之为频谱分析。它将信号分 y x n1 dx n2 图2 羽毛球腾空正手大力杀球动作技术与肌电分析 7 解成不停的频率和不同复振幅的简谐振荡信号的叠加， 以系统对简谐振荡信号的 响应，将系统响应表示为不同频率、不同复振幅的频率响应的叠加。一般包括两 大类：一类基于傅里叶变换，另一类不基于傅里叶变换。 2.2.2 肌电在体育运动当中的应用 肌电图在体育运动中应用比较广泛，用肌电图研究肌肉活动的不同状态、肌 肉之间的协调程度、收缩类型及强度、判断肌肉疲劳程度及损伤、评定肌肉素质 等都有着比较成功的例子。 如：王健 【12】等人研究运动性肌肉疲劳的表面肌电非线性信号特征，近年浙 江体育科学研究所陈谦 【13】等人运用表面肌电技术了解疲劳状态下颈部肌肉的活 动变化规律,为颈部肌肉疲劳提供理论依据，等等。 在以往的研究当中， 已有人将肌力或者肌力矩与机电指标来共同分析环节的 运动及环节在运动过程中相关肌肉的肌电图指标的变化或肌肉贡献率等。 国内外 很早就有人用肌电图指标来研究肌张力水平。 前人在肌电图指标与肌力或肌力矩 的相关问题上、 在肌电图指标与肌力或肌肉的初长度或角度的相关关系的问题上 进行了大量研究。 在羽毛球方面利用该项研究方法进行深刻探讨研究目前还很少。 2.3 当前羽毛球腾空正手大力杀球动作技术研究中的缺陷与不足 国内目前对羽毛球后场杀球技术进行全面而深入的研究甚少。 国内学者主要 是对该项技术动作各运动环节的原理与特点的分析与归纳， 将羽毛球后场杀球技 术与运动生物力学两者相结合研究的影像分析，对此进行深入分析的还是较少。 在国外， 一些学者对羽毛球后场杀球这一技术动作进行了较详细的运动学及动力 学研究，但这些研究多局限于对具体测试数据的公布与分析。 截止到写此文章为止， 作者通过大量文献资料了解到在国内外运用肌电和高 速摄像同步对羽毛球腾空正手大力杀球技术动作进行分析研究的基本上很少。 本 文作者正是通过高速摄像与肌电同步对腾空正手大力杀球进行分析总结。 2.4 高速摄像与肌电同步测量 高速摄像是捕捉某一项运动过程当中每一瞬间的全部时间和空间运动特征， 而表层肌电则是捕捉在该项运动过程当中参与该动作技术的肌肉放电特征。 如果 将上述两种研究方法同步运用到某项运动当中进行研究， 就能更深层测得在揭示 某项技术动作基本原理的同时，对该项技术的肌肉发力的规律与特征进行分析， 从而更加深入和全面地揭示该动作的本质特点， 为动作技术的教学和训练提供依 据。 在研究羽毛球各项基本技术动作当中最重要的一项就是肌肉的发力， 从事过 羽毛球运动的人们很容易体会到羽毛球发力的重要性，无论是后场球的高、吊、 羽毛球腾空正手大力杀球动作技术与肌电分析 8 杀还是网前小球都体现出来肌肉控制发力的重要性。 与此所对应的就是某个动作 的技术结构特征。 如何在腾空正手大力杀球动作技术当中使动作技术更加合理化， 更好的发挥 出速度特征。 采用表面肌电时序分析与积分分析技术分析出肌肉发力顺序和肌肉 用力特征，以及用力节奏、肌肉配合关系和运动学分析获得腾空正手大力杀球动 作技术的关节角度、环节角度、身体转动角度等基本运动学参数，最后把两者相 结合进行同步分析。 总之， 高速摄像和肌电同步测量在羽毛球的基本技术动作上的研究来说目前 来说还是空缺的，这使该项研究在研究羽毛球基本技术上有了创新和发展。该项 研究不仅能揭示腾空后场杀球技术动作基本原理的同时， 对羽毛球后场杀球技术 的肌肉活动的规律与特征进行分析， 探讨肌肉用力的特征和影响杀球动作速度与 质量的关键因素，从而更加深入和全面地揭示杀球技术动作的本质特点。 3. 研究对象与方法 3.1 研究对象 羽毛球专业的 2 名优秀运动员（一级运动员）和 3 名二级运动员，共计 5 名 运动员（见表 1） 。这些运动员动不仅对技术动作流畅规范舒展，而且具有很强 的代表性。这些运动员动非常熟练掌握腾空正手大力杀球的技术，动作流畅规范 舒展，具有很强的代表性。试验前 24 小时无剧烈运动，情绪稳定，热身充分， 能稳定的发挥水平。 表 1 测试对象的基本情况 运动员 年龄（y） 身高（cm） 体重（kg） 备注 黄祯耀 31 178.00 71.00 一级运动员 张颀 26 176.00 72.00 一级运动员 李一凡 20 175.00 76.00 二级运动员 林有福 19 179.00 73.00 马来西亚（第四名） 梁宇 20 173.00 63.00 二级运动员 sdx 23.24.62 176.202.14 71.004.34 3.2 研究方法 3.2.1 文献资料法 查阅中国期刊， 优秀博士硕士毕业论文以及西安体育学院图书馆与本研究有 羽毛球腾空正手大力杀球动作技术与肌电分析 9 关的中英文相关文献、学术专著以及国外论文期刊网等，对文献资料进行分析整 理，基本了解了该领域的发展现状，研究水平和研究的最新动态。 3.2.2 专家访谈法 有目的、有计划、有针对性的对教练员、运动员、生物力学专家进行访谈， 获取有权威的理论观点和相关资料，了解腾空正手大力杀球动作技术的发展趋 势，确定研究对象的可行性。 3.2.3 实验法 实验设计 （1）测量工具：ccd 摄像机两台（pulnix 高速摄像机）采样频率 120 帧 每秒；便携遥控肌电测试仪一套(megawin6000)，采样频率 1000hz、共模抑制 比 110db、输入阻抗 10g、模数转换 1.4it、总增益 305、灵敏度 1uv；美国艾 里尔图像解析系统一套。 辅助工具：胶带、医用绷带、电极片、同步器 2 个、酒精、棉花、三脚架、 等。 （2）测试方法：采用高速摄像（120hz）与肌电测试同步测量（1000hz） 。 利用两台高速摄像机进行同步拍摄，拍摄高速录像后拍摄坐标框架和标尺，以北 京爱捷人体信息研究所研制的爱捷三位辐射立体框架为标准框架。 采用西安体育 学院数据解析实验室的美国艾里尔运动生物力学解析系统 apas（ariel performance analysis system）对录像进行解析。在解析过程中采用日本人体惯性 参数模型，并依据人体模型的标准和研究需要选取 19 各关节点，对原地腾空正 手大力杀球的整个动作构成进行解析处理，对解析数据通过滤波法进行平滑处 理，平滑系数为 7，获取所需要的原始数据指标。 影像测量：利用两台高速摄像机拍摄运动员击腾空正手大力杀球的动作 影像（定机三维摄像） ，一台摄像机放在测试者的右正侧面距离 10.0 米处高 1.5 米，另外一台放在测试者右侧侧前方 10.0 米处高 1.5 米，两台摄像机的主光轴夹 角是 90如图 3 所示。 羽毛球腾空正手大力杀球动作技术与肌电分析 10 实验地点和时间: 地点：西安体育学院羽毛球馆（室内田径场） 试验时间：2010 年 3 月-5 月 对测量对象及测量动作的要求： 要求测试者站在毛羽毛球中后场处， 在中后场腾空正手大力杀球将对方发过 来的高远球击到另一边场地（方块附近） ，要求沿直线击球到中后场。 肌电测量：参与工作的躯干肌肉运动形式：从侧身起跳开始，离地后身 体左转同时向后上伸展，提胸腹成“弓”形，拉长使身体前屈。此时主要参与的肌 群，两侧的腹直肌、腹外斜肌、腹内斜肌、髂腰肌、股直肌、阔筋膜张肌，为他 们进行克制性工作创造有利条件。 完成躯干左转的主要肌群是左侧的腹内斜肌和 右侧的腹外斜肌。挺胸腹是全身伸展成“弓”形的主要肌群有：骶棘肌、夹肌、斜 方肌、臀大肌、大收肌、股二头肌、半腱肌、半瞙肌。 手臂参与工作的肌群运动形式：在引拍挥拍过程中，使肩带上体的斜方肌上 部、肩胛提肌和菱形肌，使肩胛骨上回旋的前踞肌下部和和斜方肌上部，使上臂 外展的三角肌、冈上肌和使上臂外旋的三角肌后部、冈下肌、小圆肌等相继协同 做克制性工作完成。 在击球动作中，持拍手臂在转体、收腹、屈体的带动下，以最快的速度向前 方挥动击球， 此过程中， 上臂急遽向前上方挥摆并内旋， 由三角肌前部、 胸大肌、 背阔肌、大圆肌和肩胛下肌爆发式收缩完成。 根据杀球动作原理和肌电仪采集信号的特点， 我们只对上肢和躯干表层肌肉 进行测量。 （都以持拍手的一侧肌肉为主）通过 emg 预实验我们获悉参与腾空 正手大力杀球躯干和上肢表层肌肉中放点心较为明显八块肌肉： 竖脊肌、 背阔肌、 斜方肌、三角肌前束、肱三头肌、肱二头肌、屈指肌、肱桡肌。 二号摄 像机 2m 2m 一号摄像机 图 3测试现场示意图 10m 10m 羽毛球腾空正手大力杀球动作技术与肌电分析 11 测试肌肉示意图二 1：背阔肌 2：屈指肌 3：肱二头肌 4：肱三头肌 5：三角肌中部 6：斜方肌 7：肱桡肌 8：竖脊肌 图 4 肌电片位置示意图 每位受试者进行该动作两次实验，并记录下影像结果和肌电数据。 实验过程： （1）测量前，对手试着进行基本身体心态指标测试，包括：身高、体重。 登记受试者基本信息，包括：姓名、性别、年龄。用剃须刀将所测肌肉的体毛刮 干净，并用酒精消毒。 （2）较好电脑，固定摄像机的位置，将摄像机与电脑用 1394 线连接好，架 好同步器(使用无线遥控开关，控制一个小灯开关，小灯与电源相连)。同时遥控 开关与装有肌电系统的电脑相连。当遥控开关启动时，小灯亮起，高速摄像机会 记录该亮灯时刻，同时在电脑的肌电图上打下 mark 点（小红旗）就是高速摄 像与肌电测试同步点。检查设备的情况，看摄像机内的捕捉范围是否将运动员的 活动范围和同步器同时显示在屏幕内。与此同时让运动员充分做好热身活动。 （3）打开机电设备，输入收拾着信息，设置各项指标。运行软件检查肌电 信号是否正常。 （4）贴电极片：当运动员准备活动结束后，用酒精溶液擦拭所测部位，以 减少皮肤的电阻，等皮肤完全干了以后将电机贴片贴到所测肌肉的皮肤上（图 二） 。采用上电极法采集受试者肌肉的表面肌电信号，每块肌肉上贴一个参考电 极和两个主电极，主电极并排贴在所测肌肉的最高隆起点，参考电极横向贴在主 电极旁边并且在两主电极的中轴线上。 （5）把无线肌电仪背在腰部，联通电极片与肌电仪，使用胶带和医用绷带 将肌肉上的电极片和连接线固定。让受试者试做原地腾空正手大力杀球动作，检 羽毛球腾空正手大力杀球动作技术与肌电分析 12 查电极片是否牢固，个通道是否连接正常。 （6）操作人员开始采集高速摄像时，同时给开始信号，受试者开始接对方 的高球。肌电软件开始运行，触发肌电同步开关，打上 mark。待测试完毕， 即时存档。 3.2.4 统计学方法 使用 spss11.5 软件对原始数据进行统计分析和处理。对运动学和肌电测量 数据进行统计处理，确定动作的技术特点，运用相关分析确定肌肉活动与动作之 间的关系。 4. 研究结果与分析 羽毛球原地腾空正手大力杀球过程当中，步子到位后，屈膝下降重心，侧身 起跳时，往右上方提肩，带动上臂、前臂和球拍上举，以便向上伸展身体。 起跳后，身体左转同时后仰，挺胸腹成“弓”形，以便发挥腰腹力。接着右上 臂往右后上摆起，前臂自然后摆，手腕后伸，前臂带动球拍由上往后下挥动。随 后凌空转体、收腹带动右上臂往右上摆起，肘部领先，前臂全速往前上挥动，手 腕充分后展，带动球拍由后下稍往右后下挥动。这样的球拍，路线长，有利于发 挥腕、指的爆发力。 根据教练员岗位培训羽毛球叙述的原地腾空正手大力跳杀球动作特点 可以将整个动作划分为四个阶段： 下蹲阶段、 起跳引臂阶段、 挥臂杀球阶段、 落地收拍阶段。为更好分析原地腾空正手大力跳杀的各项数据，依照上面划分原 则再次将其分为以下四个时刻与三个阶段如图 5 所示： 图 5 动作阶段示意图 1.重心开始下降点；2重心最低点；3重心最高点到；4击球点。 第一阶段：图 5 中 1-2 过程； 第二阶段：图 5 中 2-3 过程； 第三阶段：图 5 中 3-4 过程。 注：由于本文只对杀球动作过程的击球前动作和肌电进行探讨和研究，因此 羽毛球腾空正手大力杀球动作技术与肌电分析 13 落地收拍拍阶段在此文当中不进行分析和探讨。 4.1 运动学结果与分析 通过分析获得躯干转体的幅度、转动角速度，上肢挥拍的轨迹、速度等运动 学特征。 4.1.1 躯干运动基本特征 在腾空正手大力杀球动作中躯干以及各个关节的运动是由静止到运动在到 静止的。 因此在动作过程躯干转动角度大小以及上肢各关节的角度大小就体现出 动作幅度的大小。动作从静止到运动再到静止都是在做加速运动。动作幅度大小 就决定加速的距离和时间长短。 躯干运动： 从侧身起跳开始， 离地后身体左转同时向后上伸展， 提胸腹成“弓” 形，拉长使身体前屈。身体腾空接近最高点时，急遽转体（向左）收腹带动右上 臂（持拍手）向右上方摆起，肘部领先，带动前臂高速往前上方挥动，手握球拍 加速向前上方挥动击球。最后完成向左转体和屈体。 通过计算 t1时刻两肩关节连线的直线方程到 t2时刻两肩关节连线的直线方 程推算出转体角度计算方法: t1 时刻直线方程：0 111 =+cybxa求得斜率 1 1 1 b a k= t2 时刻直线方程： 0 222 =+cybxa求得斜率 2 2 2 b a k= 12 12 1kk kk tg + = 通过实验结果获得各个时刻各个关节点的坐标值，带入上述方程，对上述方 程求解计算出两肩夹角即身体转动角度，如表 2。 表 2 身体转动角度（n=10） 从表 2 中获悉， 原地腾空正手大力杀球过程当中身体最大转动角度主要是第 三阶段腾空起越重心达最高点后到击球瞬间。 第一阶段重心最低点到双脚离开地 面瞬间身体有小幅度转动。 在整个动作过程当中， 运动员只有在第一第二阶段身体转动较小才能到第三 阶段获得更大的身体转动角度。恰恰为第三阶段身体腾空接近最高点时，急遽转 体带来较长距离的加速过程。 阶段名称 身体转动角度 （） 第一阶段 12.2810.05 第二阶段 29.6930.94 第三阶段 44.0212.96 羽毛球腾空正手大力杀球动作技术与肌电分析 14 4.1.2 转体角速度与手的速度相关分析 骨骼肌具有伸展性、弹性、粘滞性。肌肉伸展性表现在外力作用下被拉长， 被拉长的肌肉在外力消失下可以恢复原状此过程表现出来的是弹性。 肌肉是粘弹 性体，它只在短暂的收或缩中才表现出弹性，随着时间的延续，弹性开始快速下 降甚至消失。躯干肌肉牵动躯干转体肌肉收缩越快表示转体角速度越快，力的传 递开始阶段的初动能就越大。在传递过程中能量损失相同情况下，初动能越大最 后出手速度也就越快。因此把转体角速度和出手速度进行了相关分析。转体角速 度与手的速度进行相关分析见表 3。 表3 转体角速度与手的相关性分析 运动员 手的速度 m/s躯干转动角速度 rad/