优秀高尔夫球手全挥杆技术运动学特征研究*

朱黎明，钟璧蔚，李晓峰，余 瑛，王立清

(1.江汉大学高尔夫学院，湖北 武汉 430056;2.华中师范大学体育学院，湖北 武汉 430070)

“必须用球杆的杆头正确击球，不得采用推、拨或舀动作”，这是高尔夫规则中对击球的要求[1]，但规则中对击球的技巧没有规定，因此，就出现了各种各样的击球技巧。而现有的高尔夫教材及指导用书对击球方式没有统一的标准。因此，在实践教学中，对全挥杆的教学方法都是从高水平运动员模拟而来。目前对此动作的研究主要集中在高水平运动员动作案例分析方面，在此基础上再加以运用[2-6]。文献报道[4]，高尔夫比赛中，全挥杆技术运用的比例占到了65%以上，且全挥杆技术涉及到了除推杆以外的所有木杆、铁杆和铁木杆，因此，比赛中全挥杆技术的稳定性至关重要。基于此，本研究拟对部分优秀的高尔夫球手的全挥杆技术进行运动学分析，从时间、速度和旋角出发，分析全挥杆技术特征，以期为高尔夫教学、训练提供参考。

1 对象与方法

1.1 对象

选取8名男性优秀高尔夫球手(教练和半职业高尔夫球手各4名，国家运动健将)。分别来自湖北梁子湖高尔夫俱乐部高尔夫教学院(2名教练：全国运动会第14名、18名；2名球手：全国团体锦标赛团体第6名)、武汉东方高尔夫乡村俱乐部(2名教练：全国团体锦标赛个人排名12名、全国运动会第8名)、宜昌三峡天龙湾国际高尔夫俱乐部(2名球手：中国业余锦标赛第3名、全国运动会第9名)。身高、体重、年龄分别为180.6±6.74cm、72.7±5.6kg、28.8±9.09y。习惯击球方向均在自身左侧，参与测试前均无相应关节、肌肉、韧带损伤情况。

1.2 方法

1.2.1 仪器

两台BVP-9500WSP SONY (日本)高速摄像机，Ariel(美国)系统APAS运动技术解析软件，DLT(美国)三维解析系统。

1.2.2 指标

时间：全挥杆引杆、挥杆、收杆三个环节所用时间，髋、肩、手腕、杆头速度到达最高速度时的时间。速度：髋、肩、手腕、杆头速度变化及最高速度。角度：肩、髋旋转角度，肩髋分离角度。

1.2.3 步骤

(1)热身：高尔夫球手热身，尽量让身体活动开，在正式测试前，球手进行预测试3次。(2)测试：用BVP-9500数码摄像机拍摄高尔夫球手全挥杆动作。每名球手全挥杆3～5次。

(3)采样：对3～5次全挥杆动作进行初步诊断，根据动作完成质量，取质量最好的2～3次作为最后的采样数据。

(4)分析：运用APAS运动解析系统对初步采样进行同步校正与解析，采用DLT法合成各关节点的三维坐标，以球手站立的基本姿势为基础平面，A点到B点方向确定为X轴，正前方与X轴垂直线为Y轴，垂直平面的为Z轴。(人体模型：21个关节点，25个环节控制点)。结合录像及数据，最后确定一次最好的全挥杆动作作为最后样本。

1.2.4 摄像

用两BVP-9500WSP SONY 摄像机固定现场拍摄，a摄像机和b摄像机分别位于平台左右各45°(12米)，a摄像机和b摄像机互成90°等距位置，机高1.5m，手动调焦，拍速为100fps，拍摄现场俯视图(见图1)。

1.2.5 环节划分

高尔夫全挥杆技术分成三个阶段。第一阶段：从准备动作开始到引杆最高点。第二阶段：由引杆最高点开始挥杆到击球。第三阶段：从击球后到收杆结束。

图1 拍摄方法示意

1.2.6 数理统计

所有实验数据的统计分析与筛选均运用spss15.0完成，统计的数据以平均数(Mean)和标准差(SD)表达。

2 结果

2.1 时间测试结果

表1 高尔夫全挥杆时间测试结果

表1为引杆、挥杆和收杆三个阶段时间特征。从准备动作结束后开始到引杆结束，优秀高尔夫球手所用时间为1.15±0.15s，从引杆结束到挥杆击球，所用时间极短，为0.29±0.06s，最后的收杆环节为0.57±0.13s，整个动作环节共用2.02±0.18s。

2.2 速度测试结果

表2 高尔夫全挥杆速度测试结果

表2为高尔夫全挥杆最大角速度和出现最大角速度时间测量结果。髋、肩、手腕、杆头最大角速度分别为406.7±34.8°、564.8±64.5°、907.3±96.3°、1760.7±153.6°，依次增大。髋、肩、手腕、杆头最大角速度依次出现的时间点分别为1.33±0.19s、1.35±0.20s、1.40±0.19 s、1.45±0.21 s，依次延迟。

图2 高尔夫全挥杆髋、肩、手腕、杆头速度曲线变化

图2反映了髋、肩、手腕、杆头四个人体运动环节速度变化曲线，从图中横坐标时间格可以看出，时间格1～24左右为引杆，25～31左右为挥杆，32～43为收杆，三个阶段特征显著。引杆阶段16～19，髋、肩、手腕、杆头速度先后到达第一个峰值，随后下降到引杆结束时24。挥杆阶段，髋、肩、手腕、杆头先后快速启动，依次出现第二次峰值，且每个相应的运动环节都超过第一次峰值，呈现叠加快速上升特征。

2.3 角度测试结果

表3 高尔夫全挥杆肩、髋角度测试结果

引杆顶点，肩旋角最大为115.4±9.84°，髋旋角为35.8±4.76°，肩髋分离角为80.5±9.38°。挥杆击球时刻，三个指标分别为4.4±1.06°、-19.5±4.09°、26.5±4.43°，“引杆顶点Max-挥杆击球”时刻，角度最大幅度变化分别为111.1±8.80°、53.8±7.43°、55.9±7.65°。

3 分析

3.1 高尔夫球手全挥杆运动学时间特征分析

高尔夫全挥杆技术的环节划分方法多样，有3个阶段、4个阶段、5个阶段、6个阶段、7个阶段[1-4]。不同的分法基本上都是基于科学研究、教学、训练的需要而进行。对技术动作的运动学分析，3个阶段的分法较为普遍，且有利于各项指标的诊断。因此，在本研究中，对高尔夫全挥杆技术按照3个阶段划分为引杆、挥杆和收杆。对这3个阶段的时间进行测量，发现引杆所用时间最长，挥杆最短，前者平均用了1.15s，后者用了0.29s。收杆平均用了0.57s，整个动作完成共需要2.02s。3个阶段所用时间比为4:1:2。文献报道[5,6]，全挥杆有一定的时间特征，引杆和挥杆与球手水平有关联，水平低的初学者引杆时间短，挥杆击球时间长，说明初学者引杆没有到位，肩髋旋转不充分，挥杆击球时的角速度累加不足，导致击球时间偏长。全挥杆3个环节的时间虽然有一定的规律，但时间特征表现更多的是球手的个体差异方面，即运动员依据自身的条件通过长期的训练所建立起的具有鲜明个性特征的全挥杆技术。相关研究发现[2]，新西兰的职业球手马克-布朗引杆用了超长的1.425s，但挥杆击球只用了0.270s；而爱尔兰职业球手达米恩-麦克格兰恩引杆只用了0.825s，但挥杆击球却用了0.340s。职业球手引杆一般都在1s左右，而挥杆击球在0.3s左右。可见，全挥杆技术的3个阶段具有普遍的时间特征，但部分极优秀的球手在一定时间特征的基础上形成了自己独有的个性技术。因此，在研究球手全挥杆时间时，不能一味地追求普遍存在的时间规律，还应考虑球手独有的身体条件和其它因素，做到因材施教，发挥球手的最大潜能。

3.2 高尔夫球手全挥杆运动学速度特征分析

高尔夫全挥杆3个阶段的速度及峰值出现的时间点呈现非常有规律的变化，在引杆阶段，髋、肩、手腕、杆头速度逐步上升，从0.75s左右开始依次出现第一峰值，峰值出现后，又依次下降，直到1.1s左右下降到最低。分析认为，这一过程的速度变化体现了引杆过程中肩髋扭转蓄势的程度。挥杆阶段各部位速度具有四个显著的变化特征。一，髋、肩、手腕、杆头四环节中，髋部首先启动。髋部先于肩部的启动会直接导致肩髋分离角度进一步加大，参与肩、髋部位的肌肉进一步超等长拉伸，使蓄势处于爆发时刻，这有利于肩部快速进入激发状态。二，在髋部的带动下，肩部、手腕、杆头依次发生转动，肩、手腕、杆头角速度依次增加。髋带动肩部转动，肩带动手臂摆动，手腕带动杆头依次加速。三、挥杆击球过程中，髋、肩、手腕、杆头转动依次出现制动现象。即髋、肩、手腕、杆头最大角速度不同，大小顺序依次为髋<肩<腕<杆头；髋、肩、手腕、杆头最大角速度出现的时间点不同，顺序为髋→肩→腕→杆头。髋先出现最大角速度，在制动后速度开始下降，但制动后使角动量迅速传递到肩部，肩部角速度在前一环节的制动的基础上快速上升。肩部角速度达到第二峰值后也出现制动现象，由近段肢体制动后传向肢体远端，使手臂转动角速度加快。在接近原准备动作时，手臂制动，球杆加速，杆头角速度叠加上升到最高。髋、肩、手腕、杆头依次制动导致的角速度传递叠加效果，可用人体肢体鞭打力学进行解释，完全符合人体“运动链”原理[7]。本研究中髋、肩、手腕、杆头最大角速度分别为406°、564°、907°、1760°，与职业球手存在一定的差距。文献报道[8]，职业球手髋、肩、手腕、杆头角速度可以达到500°、723°、1165°、2090°。四、运动录像解析发现，髋、肩、手腕、杆头依次到达最高速度后制动的整个过程，两臂握杆始终紧贴身体。分析认为，两臂紧贴身体，可以保证手臂挥杆在空中划出与人体躯干成30°左右的最大椭圆形，从而能保证引杆顶点到挥杆击球最大的半径，由角动量(动量矩)公式L=r*P= r*mv=mr2*ω=I*ω可知，半径越大，角动量就越大，速度传递叠加，使动量增加，两个方面共同作用提高动量矩。

3.3 高尔夫球手全挥杆运动学角度特征分析

肩旋角度和髋旋角度是指两肩或两髋连线与全挥杆动作时两脚平行线的夹角。因此，在准备动作时，肩连线和髋连线与两脚平行线处于统一平行位置，当引杆动作开始，肩、髋向后旋转，肩、髋旋角出现，且随着旋转幅度的加大，旋角逐渐加大。由于肩旋转和髋旋转幅度不同步，存在角度差异，因此，把髋连线与肩连线的夹角称为肩髋分离角度。相关研究报道[2,5]，高尔夫全挥杆动作时肩、髋旋角的变化结合肩髋分离角度的大小可以较好的诊断全挥杆动作的规范性，对最后的击球效果有直接的影响。

在本研究中，肩、髋旋角最大分别为115°、36°左右，肩髋分离角度为80°左右。说明在引杆阶段，肩、髋以身体脊柱为垂直轴进行转动，两者转动的幅度不同步，导致肩髋分离，参与肩、髋关节及躯干拉伸的肌肉出现拉长收缩现象，且分离角度越大，拉长越明显。这种超等长的拉伸为接下来的躯干旋转积蓄了足够的角度，使动能暂时转换成势能[7]，这是高尔夫引杆动作的蓄势姿势。这种全挥杆的引杆姿势实际上需要对肩、髋进行严格的幅度控制。分析认为，肩、髋完全可以转更大的角度，并保持肩髋分离角，但如髋旋角过大，会导致人体下肢，尤其是右侧下肢发生明显的转动，这样右侧肩、髋拉伸所产生的蓄势就会因为没有稳定的右侧下肢的支撑而难于发挥，导致挥杆速度没有累积效果，严重影响最后的杆头线速度。因此，对高尔夫初学者或引杆存在问题的高尔夫学员，髋关节旋转角度有严格要求，在此基础上，肩关节旋转角度尽量拉大，但应处于人体适应的范围。Myers[9]在研究中发现，高尔夫初步练习者肩最大旋角为106°，髋最大旋角为38°，肩髋分离角度为60°。Burden[10]对高水平高尔夫球手全挥杆动作进行测试，发现肩最大旋角为102°，髋最大旋角为32°。Cheetham[11]对PGA职业高尔夫球手肩髋分离角度进行测量，发现职业球手肩髋分离角度比一般水平球手大11%左右。本研究中的高尔夫球手肩旋角和肩髋分离角度大于文献报道中提到的角度，同时髋旋角大于高水平选手，低于初步练习者。分析认为，本研究中的高尔夫球手可能因髋旋角稍偏大，引起肩旋角增大，带动右侧支撑腿有轻微转动，导致肩髋分离角有所增加。因此，需要对这些高尔夫球手进行挥杆动作的局部改进，在尽量控制好髋旋角，保持右下肢稳定支撑的基础上，使人体肩关节做最大幅度旋转，尽量避免一味地追求大转角而牺牲稳固的支撑。

挥杆击球时刻，髋连线已经旋转到开位方向，达到了-19°左右，但肩旋角停留在4°左右的位置，肩髋分离角迅速缩小到26°。这些结果表明，挥杆击球要求肩还原到接近准备姿势的状态，同时要求髋不仅要还原到开始的位置，而且还必须继续旋转，超过准备姿势的位置，这种姿势的力学原理主要在于为接下来的迅速击球提供高的角加速度。“引杆顶点Max-击球”主要衡量肩、髋从引杆顶点开始到击球时刻所旋转的角度。动量理论认为，转动的角度越大，旋转角速度就越大，但高尔夫引杆动作对髋旋角有严格的要求。因此，髋的“引杆顶点Max-击球”角度都有一定的角度范围。相关研究报告[12]，“引杆顶点Max-击球”角度应在45°～60°之间。分析认为，如“引杆顶点Max-击球”角度过大，说明引杆时的肩旋角度过大，人体在髋旋角稳定的情况下，肩旋角很难增大。因此，可以认为，此时的髋旋角也增大，这样就会导致一侧下肢旋转，支撑松动，这与引杆的要求相违背，破坏了整体动作，环节角速度的叠加难于传递，最终影响击球速度及击球效果。

4 结论

4.1 引杆、挥杆和收杆时间比为4：1：2，挥杆时间最短，有利于加速。

4.2 速度出现高峰的时间依次为髋→肩→腕→杆头，环节依次制动，角动量传递；最大速度依次为髋<肩<腕<杆头，后一个环节最大速度在前一个环节制动的基础上依次叠加。建议在教学训练时应注重环节依次制动原理，依据此原理设计相应辅助练习动作。

4.3 肩、髋旋转角度及肩髋旋转分离角度的变化范围直接反映了躯干上下两部分之间的扭转力矩的变化，扭转力矩的大小直接影响杆头角速度。提示肌肉预拉伸能力及关节柔韧性是挥杆加速肌力的来源。

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