足球运动员足背内侧踢球技术踢球腿运动学特征分析

原文惠，吴 剑，郭 尼

1 前言

踢球技术是足球运动中最基本的一项技术，也是在比赛中运用最多最关键的技术[1]。足背内侧踢球技术往往在传球和射门中运用，能有效提高运动员相互传接球的能力和射门准确性[2]。在世界级足球赛中，足背内侧射门次数占射门总次数的43.2%[3]，进球率为 29.2% 。

对足球踢球技术的评价，大多采用思辨性研究或基于运动经验的定性评价，从定量分析视角的研究较为少见。本研究采用Vicon三维运动捕捉系统和高速摄像机等手段对足背内侧踢球技术摆动腿的运动学参数进行测试。已有研究表明:足背内侧踢球技术中一个重要环节是踢球腿的摆动速度。它对踢出球的准确性和踢出球的力量起着重要的作用[4]。影响足背内侧踢球技术踢球腿的因素有踢球腿前摆或后摆时间、踢球腿运动幅度变化[6]、踢球腿大腿角以及小腿角在后摆和前摆阶段的角度、角速度的变化等，因此本研究将从这三个方面予以探究，目的在于通过采用Vicon三维运动捕捉系统对足背内侧踢球技术踢球腿的运动学参数进行采集并确定男子足球运动员足背内侧踢球技术的评价指标，为我国足球运动员足背内侧踢球技术的科学评价提供依据。

2 研究对象与方法

2.1 研究对象

以“男子足球运动员足背内侧踢球踢球腿运动学特征”为内容，以10名男子足球运动员为受试对象。分别把10名运动员划分为两组:一组为专业组(身高:176.80 ±6.09cm;体重76.40 ±8.64kg)，足球运动等级为国家一级运动员以上，球龄10年以上，优势踢球足均为右足选手，共5名;一组为非专业组(身高:174 ±3.31cm;体重71 ±4.69kg)，足球运动业余爱好者，球龄10年以上，优势踢球脚均为右足选手，共5名。在测试前工作人员对受试者进行测试动作的简单培训，并进行5分钟热身。受试者在测试前膝踝关节均无损伤和手术史。

2.2 实验设备

ViconMx光学运动捕捉摄像机、Mx摄像机10台，采样频率为500hz，像机分辨率为23521728，有效像素1600万。采集频率、分辨率、像素越高，对于人体复杂动作的分析就越准确。Mx摄像机三脚架10架、2个MX Ultranet HD三维运动捕捉分析系统，Vicon MX系统校准套件及标准配件，其中T形校正架1件、Marker反光球60个、紧身衣3套、软件加密狗1个。

中国足协指定比赛用球深色足球5个。避免实验过程中影响数据的采集，对研究结果的准确性造成误差。

2.3 数据处理

本研究使用ViconMx红外运动高速摄像机，对受试者用脚背内侧踢定位球技术动作的全过程进行跟踪拍摄。获取踢球动作主要运动关节在三维空间内的运动参数，利用Vicon三维红外运动捕捉系统Body Builder建立足背内侧踢球动作模拟实验运动学模型;使用Body Builder的程序软件，计算受试人员在三维空间踢球动作身体运动学参数变化。三维光学运动分析是通过不同的红外摄像机捕捉同一时刻不同角度的运动动作，构成图像，通过三维叠加计算出Marker球在空间的三维坐标。对本研究选定的主要运动关节参数进行计算，将足背内侧踢球技术动作的数据进行量化，揭示足背内侧踢球动作身体各环节的运动学特征。

图1 受试人员主要关节贴点处

2.3.1 本文研究动作的阶段划分(1)踢球腿后摆过程为:“运动员助跑最后一步开始直到支撑腿落地为止”;(2)踢球腿前摆过程为:“运动员支撑脚落地开始直到踢球腿膝关节垂直于球的上方击球为止”。

2.3.2 本文研究动作相关角度的规定

(1)“大腿角是髋-膝关节连线与x轴正向的夹角”;(2)“小腿角是膝-踝关节连线与x轴正向的夹角”。

当受试者运用足背内侧踢球技术动作踢球时，后摆的最大角度称为:“大腿角最大后摆角;小腿角最大后摆角”前摆的最大角度称为:“大腿角最大前摆角;小腿角最大前摆角单位均取度，用符号°表示。

图2 踢球腿后摆阶段示意图

图3 踢球腿前摆阶段示意图

2.4 统计学分析

对受试足背内侧踢球技术不同阶段的运动学参数进行采集，结果用均值±标准差表示;使用SPSS17.0统计学软件，运用独立样本T检验对两组受试者的运动学参数进行差异性比较。

3 实验结果

3.1 踢球腿前摆、后摆时间特征

3.1.1 踢球腿后摆时间特征研究结果发现:专业组和非专业组从大腿后摆时间占用看，专业组占用时间略小于非专业组，P＜0.05，两组之间存在差异性;小腿后摆时间占用，专业组占用时间略小于非专业组，P＜0.05，两组之间存在差异性;总时间，专业组占用时间明显小于非专业组，P＜0.01，存在显著差异。

由图4可知:非专业组的受试者使用足背内侧踢球技术踢球时，摆动腿总体后摆时间大于专业组总体后摆时间，并且非专业组大腿后摆时间大于专业组，前摆时间专业组小于非专业组。

表1 脚背内侧踢球技术摆动腿后摆时间一览表

图4 摆动腿后摆阶段总体时间

3.1.2 踢球腿前摆时间特征数据显示:专业组大腿后摆时间小于非专业的大腿后摆时间，两者比较，P＜0.01有显著差异性;专业组小腿前摆时间小于非专业组前摆时间，两组比较，P＜0.01有显著差异性。

表2 脚背内侧踢球技术摆动腿前摆时间一览表

由图5可知:专业组和非专业运动员在使用足背内侧踢球技术动作时，摆动腿前摆时间占用特征总体表现为，大腿前摆过程时间大于小腿前摆过程时间，摆动腿前摆阶段，专业组运动员大、小腿前摆的时间都小于非专业运动员，具有显著的差异性。

图5 摆动腿前摆时间一览图

3.2 踢球腿大腿角、小腿角在后摆和前摆阶段的角度、角速度的变化特征

专业组运动员踢球腿后摆阶段大腿角的角度大于非专业运动员，有显著的差异性，P＜0.01;小腿角的角度专业组运动员和非专业组运动员有显著的差异，P＜0.01;专业组运动员小腿角的角速度比非专业组运动员有显著的差异性，P＜0.01;大腿角的角速度专业组和非专业组之间不具有差异显著性性，P ＞0.05。

表3 踢球腿主动后摆阶段的角度、角速度变化特征

表4 踢球腿前摆阶段的角度、角速度变化特征

上述数据显示专业组运动员主动前摆阶段，大腿角角度小于非专业组运动员，两组之间有差异性，P＜0.05;专业组运动员和非专业组运动员踢球腿在前摆过程中，大、小腿角的角速度有显著的差异性，P ＜0.01。

3.3 踢球腿摆动幅度特征

专业组和非专业组相比较，足背内侧踢球动作摆动腿在后摆和前摆的过程中，摆动的幅度都有显著的差异性。专业组运动员踢球腿不管在任何阶段，摆动幅度的范围都要大于非专业组的运动员。为了更清晰地反映两组运动员运动幅度的变化特征，把踢球腿的摆动幅度分为4个阶段:大腿后摆幅度、小腿后摆幅度、大腿前摆幅度和小腿前摆幅度。其中在大腿后摆阶段，专业组和非专业组运动员大腿后摆幅度，存在显著的差异性，P＜0.01。

表5 足背内侧踢球技术摆动腿幅度特征一览表

图6 专业组踢球腿幅度变化图

图7 非专业组踢球腿幅度变化图

4 讨论

4.1 踢球腿前摆、后摆时间特征

摆动腿后摆时间是指:当运动员开始助跑时，髋、膝、踝关节相互连接，带动摆动腿向后摆动;本研究中踢球腿后摆时间是，运动员开始助跑最后一步开始到支撑腿着地为止。研究数据显示:专业组和非专业组摆动腿整体后摆时间存在显著性差异，大腿和小腿的后摆时间存在显著性差异。原因在于:足背内侧踢球技术主要用于传球和射门，尤其比赛中定位球的主罚。足背内侧踢球技术射门力量大，球速快，准确性高，是运动员在比赛中运用最多的脚法，并且运动员使用此脚法，还能打出弧线球。现代足球运动攻防都很重要，给运动员射门提出了更高的要求。只有加快射门节奏以提高准确度，才有可能获得得分机会，所以运动员尽量减少摆动腿摆动的时间，才有可能踢球时，球的速度更快和力量更大。当运动员最后一步助跑开始后，支撑腿离地，这时踢球腿大腿以髋关节为轴带动小腿向后摆动[10]。从实验结果看出，当大腿后摆动作已经完成的时候，小腿后摆的运动状态还在继续，这样可以使小腿更加靠近大腿，小腿充分折叠靠拢大腿内侧，避免动量的损失，提高踢球速度和力量效果[11]。由于专业组和非专业组大腿后摆时间都略小于小腿的后摆时间，具有显著性差异，因此大腿后摆时间可以作为运动学评价指标来评价运动员足背内侧踢球技术。

摆动腿的前摆时间阶段是“运动员支撑足落地开始到踢球腿膝关节垂直于球的上方击球为止”[12]。专业运动员大腿后摆时间小于非专业运动员，加大了击球时小腿前摆的距离，为踢出更好的击球速度和力量奠定了基础。专业组小腿前摆时间小于非专业组前摆时间，具有显著性差异(P＜0.01)。小腿前摆时间可以作为评价运动员足背内侧踢球技术踢球腿的运动学指标。

4.2 踢球腿大腿角、小腿角在后摆和前摆阶段的角度、角速度的变化特征

非专业组运动员小腿角的角速度低于专业组运动员，有显著的差异性;因为非专业组运动员相对与专业组运动员大腿股后肌肉群运动时，引起肌肉收缩主动不足现象尤为严重[15]，从而小腿后摆角速度就会小于专业组运动员。非专业组运动员踢球腿大腿角后摆的角度和小腿角的角速度明显小于专业组运动员，从这两个运动学指标可以看出专业组运动员和非专业组运动员在技术动作上存在非常显著性差异。专业组与非专业组在大腿角速度上没有表现出显著性差异(P＞0.05)。

另一方面，专业组运动员和非专业组运动员踢球腿在前摆过程中，大、小腿角的角速度有显著的差异性。运动员踢球腿大腿角、小腿角在前摆的过程中，角速度整体的变化趋势是负值减小-0-正值增大;专业组运动员主动前摆阶段，大腿角角度小于非专业组运动员。专业组运动员和非专业组运动员踢球腿在前摆过程中大、小腿角的角速度呈现显著性差异。

4.3 踢球腿摆动幅度特征

受试者踢球腿的幅度范围是指:“运动员最后一步助跑到支撑足站位落地为止”，测量踢球大、小腿后摆的阶段所出现的幅度的距离;“运动员支撑足选位落地到踢球腿膝关节垂直于球上方击球为止”[12]。测量两组运动员踢球腿大、小腿前摆过程中幅度的距离，分析两组运动员相互之间踢球腿摆动幅度的差异性。

专业组和非专业组相比较，脚背内侧踢球动作摆动腿在后摆和前摆的过程中，摆动的幅度都有显著的差异性，对图3.3、图3.4的分析也得出，专业组运动员踢球腿不管在任何阶段，摆动幅度的范围都要大于非专业组的运动员。专业组运动员踢球腿向后伸展用力，以髋关节为轴带动大腿充分后摆，从而增大小腿的后摆范围，加大踢球腿前摆击球的摆动速度;小腿后摆阶段，专业组和非专业组踢球腿小腿前摆幅度，有着显著的差异性。专业组运动员，大腿后摆幅度范围更大，为小腿主动用力后摆屈曲创造有力的条件，小腿后摆尽量的靠近大腿后侧，形成折的状态;大腿前摆阶段，专业组和非专业运动踢球腿前摆幅度，有显著的差异性。大腿和小腿在后摆阶段，专业组和非专业组运动员后摆幅度具有非常显著性差异(P＜0.01)。大腿前摆阶段，专业组和非专业运动踢球腿前摆幅度存在显著性差异(P＜0.05)。小腿前摆阶段，专业组比非专业组踢球腿前摆幅度具有非常显著性差异(P＜0.01)。因此，后摆阶段大腿和小腿的后摆幅度、前摆阶段大腿和小腿的摆动幅度可以作为足背内侧踢球技术的评价指标。

5 结论

后摆阶段的后摆总时间、大腿角度、小腿角度、大腿后摆幅度、小腿后摆幅度与前摆阶段的前摆总时间、小腿角度、大腿角速度、小腿角速度及小腿前摆幅度能够成为评价足球足背内侧踢球技术的运动学评价指标。

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