競技健美操提臀類與分切類難度動作的運動學對比研究

趙軒立 張曉瑩 劉曦

摘 要：高分值難度動作的選編是競技健美操比賽運動員獲勝的根本。作為難度組合的常用動作，提臀類與分切類難度動作在國際高水平賽事中選用甚多，兩類動作技術的掌握對于運動員成套編排和訓練以及難度分值的提升尤為重要。以高分值難度A207與A220為例，對提臀類與分切類難度動作進行運動學對比研究.比賽中兩個難度區分度較低，容易混淆，A220較A207更具競爭力，但A220難度技術復雜，失誤率較大。運用Qualisys紅外光點高速運動捕捉系統，深層次剖析A220與A207每個動作階段的運動學特征。研究結果表明：1）以背闊肌為主導的肩關節穩定性是提臀類和分切類難度動作推起騰空的基礎。2）分切類難度肩關節高度高于髖關節， 左右髖關節角度變化差異較提臀類難度動作更大。3）A207與A220兩個動作總體用時無顯著性差異，身體重心Z軸位移變化趨勢無明顯差異。4）騰起高度是運動員高質量完成提臀類與分切類難度動作的基本條件。

關鍵詞：競技健美操;難度動作;技術特征;運動學

Abstract：The selection of high-score elements is the winning basis for athletes in competitive aerobics competitions. As a common difficulty of element combination， A-frame and Cut element movement are much more used in international high-level competitions. The mastery of element technology is especially important for the choreography and training as well as the difficulty score. In this research， the high score elements A207 and A220 are taken as examples to study the kinematics of the A-frame and Cut element movement. The two difficulty levels are lower and easy to be confused in the match. The A220 is more competitive than the A207， but the A220 is more complicated and the error rate is larger. Through the use of Qualisys infrared spot high-speed motion capture system， the kinematics of A220 and A207 are deeply analyzed. The research results show that， 1） The stability of the shoulder joint dominated by the latissimus dorsi is the basis for A-frame and Cut element.

競技健美操提臀類與分切類難度動作是國際與國內比賽中最為常見跳步類接俯撐類（C+A）難度組合的A組選用難度，提臀騰起轉體180°成文森（A207）與分切轉體180°成文森（A220）則是兩類難度的代表性動作，兩個動作技術性強、觀賞性高，但失誤率較大，完成質量不容樂觀。且A220與A207容易混淆，模糊性較高，運動員對兩個難度的區分度較低，影響成套動作的編排與訓練。因此，明確兩類動作的不同技術特征，掌握動作完成的技術技巧，提高動作在難度組合中的使用率和完成質量，是現階段訓練亟待解決的問題。

本研究運用Qualisys紅外光點高速運動捕捉系統，對健美操國家隊4名世界冠軍運動員完成的A207和A220兩個難度動作進行定量運動學分析，深層次挖掘難度動作技術特征，以期規范正確難度技術，有效地促進難度組合的價值提升，為運動員提高難度動作成功率提供研究依據，同時也為難度動作的科學訓練提供參考。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

本研究以競技健美操提臀類與分切類難度動作的運動學對比分析為研究對象，以A207和A220為例。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻資料法

通過查閱中國知網、萬方數據庫等，以“運動學”“動作技術”等為關鍵詞，選取2003—2018年30篇代表性文獻進行參考分析并歸納總結，為本研究提供依據。

1.2.2 紅外光點攝像解析法

選取4名健美操世界冠軍分別完成A207和A220兩個難度動作，每個動作完成6次，選取每人最優3次動作并計算均值，代表每一運動員的技術特征。

研究運用QUALISYS紅外光點高速運動捕捉系統（8個攝像頭）進行數據采集，攝像機拍攝頻率為200 Hz（圖1）。為保證拍攝效果，標定測試區域，清除干擾點，同時依據HelenHayes人體模型為運動員粘貼29個Marker點（圖2），完成系統對Marker點的捕捉[1]，邀請健美操國際級裁判及健美操專家對測試對象所完成的難度動作進行現場評定，最后對采集的信息進行整理和備份。

運用SPSS對所測得的數據進行統計整理，求出各組數據的平均值、標準差，并進行了相應的t檢驗。

1.2.4 對比分析法

研究通過對運動員完成A207與A220的運動學參數進行對比，分析相同階段不同動作在技術環節中存在的差異，理清提臀類和分切類動作的不同。

2 研究結果與分析

根據研究需要、競技健美操評分規則、難度技術特征以及專家訪談等，確定提臀類與分切類代表性難度動作A207與A220的動作階段（見圖3、圖4）。1）俯撐推起階段，包含俯撐下降觸地特征畫面、肘關節最小特征畫面、離地騰空特征畫面;2）騰空階段，騰空上升階段和騰空下降階段，A207和A220動作還分別包含髖關節角度最小特征畫面和兩腿間夾角最大特征畫面;3）俯撐落地階段，包含手觸地特征畫面和肘關節角度最小特征畫面[1]。針對各個階段的身體姿態和技術要求分別選取相應的運動學參數進行分析。

2.1.1 俯撐下降階段對比分析

俯撐推起前的屈臂緩沖動作能夠利用退讓性工作拉長相關肌肉[2]，肩、肘、腕關節的合理屈曲能夠最大程度激活伸肘肌群，獲得良好的推起效果。

運動員屈臂下降至最低點數據顯示（表1），運動員完成A207時肩關節額狀面夾角為60.05°和65.07°，A220為61.49°和68.30°，均控制在60°～70°，根據統計學數據P>0.05，兩個難度在肩關節角度方面無顯著性差異，上臂外展角度大，能夠牽拉上臂伸肘肌群和胸部肌群做離心運動，對穩定軀干具有良好的效果，動作經濟性增強，同時說明以背闊肌為主導的肩關節穩定性[2]是優秀運動員完成提臀類和分切類難度動作的基礎。

2.1.2 推起階段對比分析

運動員完成推起動作過程中相應肌肉群拉長，肘關節發力為髖關節的上升提供空間移動保證，肘關節角度變化越大，上肢運動幅度越大（見表2）。

A220在推起階段中，運動員肩關節在垂直軸和水平面的位移都較A207有非常顯著性差異（P<0.01），可以看出A220肩關節向上的移動距離短，肘關節角度變化小。但在騰空瞬間，肩關節在垂直軸的移動速度明顯高于A207，A220動作推起階段用時少，在短時間內移動的距離較大。肩關節垂直軸的位移小，則在水平面內的移動距離增加，肘關節伸展產生相對的角度，肘關節的角度變化將直接影響肩關節的移動距離[3]。由于騰空階段的姿態要求不同，運動員會提前做出不同的動作準備，推起階段運動員完成A207更接近垂直推起，A220則具有一定的偏移角度。訓練時應注意運用肩、肘同時發力的相似動作模式進行模擬性訓練，并對薄弱環節進行針對性訓練。

由表3可見，A220肩關節的高度變化較A207更顯著。在推起離地特征畫面中，A220動作的兩腿間夾角為75.58°，肩關節、髖關節和重心的高度整體高于A207動作。為獲得更高騰空同時完成A220的分腿擺動動作，運動員需加快推肘速度，使得髖關節繼續上移，這對髖關節柔韌性、手臂推起爆發力及核心部位控制能力提出更高的要求[4]。運動員在訓練時要注意上肢發力騰空和手腳同時發力騰起能力的練習。

2.2 A207與A220騰空階段的運動學對比

2.2.1 A207難度動作的運動學特征

競技健美操評分規則針對A207的要求，需要運動員在空中軀干和雙腿的夾角小于60°，展示出屈體姿態同時轉體180°[5]，通過推離瞬間獲得最大的速度與力量，使身體有充足的時間完成騰空轉體和落地文森動作。

由表4可見，4名運動員重心平均高度在重心最高時刻達到73.28 cm，蔣某的重心騰空高度最高，4名運動員髖關節高度均高于肩關節，且左右髖關節平均角度在重心最高時刻分別為59.26°和56.72°。運動員在訓練中需對髖關節進行針對性訓練，達到動作自動化后提高難度完成率，保證完成質量。

髖關節左側的主動伸展能夠推動右側移動，因此運動員的左髖角變化幅度較右髖角大，左髖角在下落過程中的角速度也更快。肘關節與肩關節的協調配合是緩沖的基本條件，在此階段運動員主動抬手伸肘，肩關節角度由大變小，麻×的左肩角度變化35.91°，幅度稍大，左髖角度由小增大60.89°，髖關節的快速伸展導致軀干肌群穩定性降低，有重心輕微擺動的現象，潘×的右肘關節角度由小變大34.38°，為落地做準備。

2.2.2 A220難度動作的運動學特征

規則要求分切動作在騰空過程中兩腿分腿擺越，身體前穿并完成轉體180°[5]。分腿角度決定騰空高度，為保證動作完成，騰空開始后分腿動作即刻開始。

分切動作應保證肩關節始終高于髖關節，雙腿經兩側擺動產生“分腿剪切”的視覺效果，如表6所示，4名運動員在完成動作時肩關節位置均高于髖關節，符合評分規則的技術要求，這也是與提臀騰起最大的區別之一。A220完成動作過程中，前屈腿在擺動過程中與軀干的角度減小，較后擺腿離地面距離更近，髖關節的柔韌性和屈髖肌群的力量對抬起的高度造成一定影響，運動員的分腿角度在110.82°～112.06°之間。為保證騰空后的身體姿態，需更多核心的控制力量調整重心完成轉體。教練員在進行難度動作專項訓練的過程中需要把握正確動作技術。

根據數據與Qualisys系統運動模型[6]的對照，發現運動員在下降階段采用了兩種不同的技術方式。蔣×和麻×兩名運動員采用的技術是通過縱軸方向扭轉肩髖拉長軀干對側肌群帶動身體旋轉，從而加快雙腿的相向擺動，肩髖扭轉角度的變化幅度相對較大;二是通過同時轉動肩、髖關節，雙腿通過主動肌收縮完成擺動，潘××和徐××采用這種方式，肩髖扭轉角的變化均小于15°。

2.2.3 A207與A220動作特征對比

從圖5、圖6可以看出，A207動作在騰空上升階段始終保持雙腿并攏姿態，推離地面后髖關節角度迅速減小，提臀與轉體動作同時進行，騰空最高點時髖關節角度達到60°以內，骨盆與軀干基本不產生相對的移動，髖關節Z軸位移直接影響身體騰空高度。A220在騰空最高點時兩腿間夾角最大，運動員的轉體伴隨軀干與骨盆之間的側屈運動，達到騰空最高點時，軀干與前屈腿間夾角最小，此時運動員刻意抬高左肘以保證前屈腿的順利擺動。

2.3 A207與A220俯撐落地階段的運動學對比

如表9，運動員為了完成A207文森搭腿動作，左手觸地位置相對同側肩關節在垂直軸上的位置靠后，上臂與軀干形成的夾角小于45°，右手觸地位置則更接近右肩在地面的投影，上臂與軀干的夾角大于45°，兩肘關節角度相差不大，在130°～150°之間。通過觀察運動員完成動作的現場視頻發現，A220動作中在手腳觸地特征畫面時運動員均左手先著地，軀干以左側傾的姿態與兩肩形成扭轉角，通過拉伸軀干兩側的抗旋肌群，擺動腿向前加速擺動，以達到文森俯臥撐的動作要求，增加能量在動力鏈中的傳遞效果[2]。

A220在俯撐落地階段過程中易出現髖關節擦蹭地面的現象，運動員前屈腿與擺動腿的交互“切擺”需要運動員掌握好肩、髖關節在Z軸方向的相對位置，兩腿的相對擺動速度以及轉體的最佳角度和時機，只有將每個環節都以最精準的方式處理和完成，才能提高難度動作的完成質量，展現出運動員在動作細節方面的訓練程度。

2.4 A207與A220時間、重心參數對比

2.4.1 運動時間的對比

A207與A220兩個動作依據時間進行的階段劃分相同，即俯撐推起、騰空和俯撐落地三大階段，兩個動作的主要區別在于騰空階段的身體形態，即分腿與否、肩髖關節的高度變化、軀干轉動的形式。若要在騰空階段實現不同身體姿態，提高難度分值，需要注意俯撐推起階段的發力方向與時間、軀干控制是否有不同的內在表現等。表10為4名運動員在完成A207與A220各階段的運動時間特征。

運動員完成兩個動作的平均總用時為1.466 s和1.557 s，雖然A220動作難度大，騰空階段的動作形態更為復雜，但總體用時并無顯著差異。騰空下降階段A220動作用時0.215 s，與A207產生顯著差異（P<0.01），A207動作騰空下降階段動作形式相對簡單：左側髖關節快速伸展、右側腿控制并擺動，肩、髖關節沒有相對的扭轉運動，且上肢與軀干之間存在一定的距離，因此該階段的運動時間較短，只有0.132 s。A220的騰空下降階段則包含了肩、髖的扭轉動作，左髖關節快速伸展、右腿控制并擺動，兩腿分開，進行切擺，頭部與上肢帶動軀干向身體左側扭轉確定落地位置，需有充分的騰空時間。運動員需要通過大量的重復訓練，使動作各階段的用時控制在合理范圍內，以保證各個階段動作的有效連接，提高完成質量。

2.4.2 重心特征的對比分析

A207與A220兩個難度動作在完成過程中不應與地面產生相對移動，因此X、Y軸的重心位移變化可以判定運動員完成難度動作的穩定性，Z軸位移能夠直觀展現動作的騰空高度[7]，A207與A220動作屬于低騰空動作，騰空的高度與時間是決定難度動作能否高質量完成的重要因素。

如圖9所示，A207俯撐下降階段手掌與肩關節的相對位置對重心的前移有一定影響，當俯撐下降至最低點時，肩關節重心前移。騰空上升階段的重心前移說明騰起時前臂與地面存在傾斜角度，使得運動員騰空后在水平面有一定移動，因此再次接觸地面時重心產生了相對位移。由于雙腿的擺動使軀干旋轉、側屈動作增加，A220動作的復雜性使運動員在動作完成過程中產生更多的重心移動，而在俯撐落地階段向前移動的幅度較A207動作小。

圖9 A207和A220身體重心X軸位移Y軸的變化反映的是運動員身體左右移動的情況（圖10）。高水平運動員完成A207左右移動幅度小，對轉體角度的把握較為精確。A220動作的Y軸移動稍大，尤其在落地成文森階段晃動最為明顯，分切轉體180°成文森動作落地后運動員身體向左側傾，軀干重量主要作用于左上肢、左髖關節、左下肢，隨著軀干的繼續下降右手觸地，運動員的重心向右側移動并恢復至軀干重心，運動員需通過加強軀干對側肌肉的穩定性彌補落地時手腳時間導致動作質量下降的技術問題。

圖10 A207和A220身體重心Y軸位移A207與A220難度動作完成過程中重心高度均存在一個波峰和波谷（見圖11）。A207動作的重心平均最低點為18.97 cm，最高點73.24 cm，A220動作的平均最低點重心高度為18.46 cm，最高點高度為69.71 cm，與運動員動作軌跡相符。兩個難度動作在俯撐推起階段與騰空上升階段的重心Z軸變化基本一致，沒有顯著性差異，但在騰空后A207整體重心高度高于A220直至落地，由于兩個動作在騰空后的姿態產生較大差異，A207髖關節垂直軸的運動幅度更大， A220則變化幅度稍小。

圖11 A207和A220身體重心Z軸位移A207與A220運動學特征對比說明，提臀類與分切類難度動作的騰起高度是運動員技術水平高低的重要反映。高水平運動員通過上肢快速推起動作完成騰空的能力較強，騰空的高度越高，動作完成的時間與空間越充足，這是高質量完成難度動作的基礎條件，也是增加動作穩定性的前提。

3 結論與建議

3.1 結論

3.1.1 俯撐推起階段，運動員完成A207與A220動作時上臂與軀干夾角位于60°～70°，離地騰空特征畫面，運動員完成A220重心平均高度為57.1 cm，高于A207 54 cm。以背闊肌為主導的肩關節穩定性是提臀類和分切類難度動作推起騰空的基礎。

3.1.2 提臀類難度動作騰空上升階段轉體角度大，髖關節高度始終高于肩關節，兩腿間夾角近乎不變;分切類動作騰空上升階段轉體角度小，左髖角小于右髖角，肩關節高度高于髖關節，分切類難度動作運動模式的不同使得左右髖關節角度差異較大。

3.1.3 俯撐落地階段，A207通過屈體時髖關節向左側移動帶動右腿踢擺，A220采用踢腿方式帶動文森腿擺動，A220文森擺腿速度較A207快。運動員均左手先著地，軀干以左側傾的姿態與兩肩形成扭轉角。

3.1.4 A207與A220兩個動作總體用時無顯著性差異。重心在X軸的位移趨勢基本一致。A220 Y軸的移動幅度稍大。兩個動作身體重心Z軸位移變化趨勢無明顯差異，A220重心最高點時低于A207動作。

3.1.5 騰起高度是運動員提臀類與分切類難度動作技術水平高低的重要反映，是高質量完成難度動作的基礎條件，也是增加動作穩定性的前提。

3.2 建議

3.2.1 由于環境、心理和場地的影響，動作完成在訓練和比賽、成套動作和單獨完成時存在一定的差異，可在后續研究中加入比賽過程中的運動學研究。

3.2.2 本研究在選擇研究方法時，只選用了運動生物力學中運動學方法，今后可以在實驗中加入多元化測試手段對競技健美操難度動作進行可視化研究。

參考文獻：

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