不同形式崩拳躯干旋转的力学量化研究

刘宇峰　秦艳

摘要：目的：为探究人体躯干旋转的规律，解释形意拳顺步崩拳与拗步崩拳的发力动作过程。方法：采用Vicon三维运动捕捉系统和AMTI三维测力台，对山西省形意拳协会8名拳龄30年以上的习练者进行测试。结果：崩拳发力阶段躯干肩髋角顺步变化范围为6.81±3.79度，拗步为22.69±14.14度。顺步髋的旋转角度变化量为20.52±26.28度，拗步旋转的变化量为14.09±13 37度。结论：顺步崩拳以肩与髋同时旋转为主、拗步崩拳以肩的旋转为主。同时旋转产生的拳速较肩部旋转的拳速更快。

关键词：崩拳Xfactor 躯干旋转 力学

肩髋角在各大运动中的重要作用一直以来得到研究者的一致认可，即在做旋转运动时肩髋扭转角越大，所取得的运动成绩越显著，受试者两肩连线的延长线与两髋连线的延长线投影的夹角就是肩髋旋转角，也称X-factor，是躯干旋转的主要参数。

钱竞光曾在文章中指出，影响步行的其中一个因素是髋部的旋转，在正常步行时，髋部左右两个髋关节之间的连线，相对于人体纵轴有一个前后自然转动过程，通过脚跟着地时髋部前旋，脚趾离地时髋部后旋，来增加腿的长度，这种运动能够有效加大步幅，因此得出胯部是参与整个旋转的。【1】蒋国乐也指出，高尔夫击球运动中，骨盆的旋转是下杆阶段的起始点，是躯干开始运动时最早发力的环节，训练过的躯干旋转爆发力明显强于一般受试者，躯干肩髋角旋转越大，越可以提高挥杆过程中的传输效率，增加下杆阶段最大旋转势能，因此得出下杆阶段是下固定收缩，前期是拉伸原动机。【2】

邹继东认为，三种吊球技术动作的肩关节角度从引拍阶段开始至随挥阶段结束起伏变化比较大，引拍阶段到击球阶段肩关节角度处于递增状态，在击球瞬间达到最大值后递减。【3】荣凯也在实验中得出，运动时躯干的旋转角度，可以清楚的反映出躯干的力量情况，从开始挥拍阶段到随挥结束的瞬间，躯干肩髋角是不断增加的，即符合运动生物力学原理中，肩髋角越大，所蓄势的能量越多的原理。【4】他们都证明了在做运动时的蓄力阶段主要是为了加大肩髋角。

还有学者对网球进行了相关研究，研究表明，发球最大的力量来源于腿部和躯干。为了在网球发球的瞬时，能够利用肌肉弹性势能来增加球拍出手速度，腿部的用力和躯干的旋转是组成发球技术的关键，必须使肩部和髋部依次旋转，并且肩部的转动要大于髋部，增加肩髋角，储存更多的弹性能量，在击球阶段释放出来，提高击球效果。因为在工作之前都要使肩髋角最大化，即完成各T作肌肉牵张反射。孙明运的研究报告中显示，铅球的技术过程为人体重心“向后”的线性或旋转加速运动，过渡到最后用力;而标枪的技术过程为人体重心“向前”的线性加速过程，衔接投掷步和最后用力。尽管两种动作的技术不同，但躯干旋转动作很接近，躯干旋转肌群均为下固定收缩，使脊柱回旋，说明下固定是发力的正确姿势。脊柱回旋是加大上肢屈伸的运动幅度，也是提高上肢带肌及腹肌收缩力量的先决条件。【5】

从以上论述可以得出，运动中若涉及旋转，胯部的参与是离不开的，而且是参与整个旋转的;下固定收缩在运动中也占有重要的位置，如上文提到铅球运动和标枪技术，均为下固定收缩，在旋转中，大多都是以下固定为主，在下固定的前期主要是拉伸原动肌;完成技术动作时的蓄力阶段，主要是为了加大肩髋角，储存更多的弹性势能，以便在击球阶段释放放出来。

肩髋角之间的旋转皆以双脚支撑为主的旋线运动，而单脚支撑的旋线运动如网球大力发球等。这些单脚与双脚支撑的旋转运动共同构成了躯干旋转，已有的结论证明肩髋角越大，肌肉通过牵张反射得到的效果越好，下肢带动上肢所传输的力量就越大，释放的弹性势也越大，从而提高力量速度，提高运动成绩。

通过查阅近年来有关传统武术中各拳种生物力学分析很大程度上依旧还局限于个体感觉经验的总结，停留在描述如何沖拳的宏观层面，很少有对传统武术中某个拳种的具体动作进行综合性的研究，本文的主要研究方向是以顺步崩拳和拗步崩拳为研究对象，对不同躯干旋转进行力学量化研究。收集动作的拳速、崩拳中X-fac tor的变化范围、崩拳骨盆的角度变化等，阐释崩拳发放的动作特点，为传统形意拳的科学训练提供数据参考。

1 调查对象与方法

1.1 调查对象

山西省形意拳协会8名练习者。

1.2 文献资料法

通过对中国知网、个人数字图书馆等网站进行检索.以肌电、躯干旋转、X-factor和形意拳崩拳等为关键词，检索出2006-2018年的文献资料，其中引用7篇，另外在图书馆借阅形意拳崩拳等有关书籍，并对所有文献进行了分析整理，为本研究提供理论依据。

1.3 实验法

1.3.1实验过程

实验时间：2018年8月。实验地点：中北大学生物力学实验室。

实验准备：实验前准备T作告知受试测试的具体要求，并让其填写实验知情同意书以及基本情况表，开始准备活动，时间约一分钟，让受试者换上特制衣服，并让其做热身运动，以微微发汗为宜。与此同时，实验T作人员调试实验器械设备、规划好测试场地。实验仪器采用采用Vicon三维运动分析系统（采集频率为lOOf/s）、美国AMTI公司的AMTI三维测力台（采集频率为lOOOf/s）以及Vicon Nexus数据采集软件。（蓝色为12个高速摄像机，白色为高清摄影机，地面标识4块AMTI三维测力台）。

实验步骤：首先确定坐标系，该实验设定左右方向的运动为X轴，前后方向的运动为Y轴，上下方向的运动为Z轴。根据实验对象的的身高以及动作的运动范围调整12个镜头的高度、角度，使受试者处于镜头的中间靠下的位置，调整镜头的焦距使标定坐标点在屏幕中完全显示。

其次对受试者进行身体的测量，并粘贴固定反射标志物Marker球。依据身体测量的数值构建骨架模型。测试过程中共计有39个反射标志物固定在受试者的的各个关节点上，为了进一步减少实验操作的系统误差，Marker反射标志物由生物力学实验室专业人员进行黏贴，标志点的名称及位置（见图2）。同时，受试者进行热身运动，时间控制约15分钟。

然后当标志点贴好后，让受试者两臂张开，站在测试区域中（见图3），用Vicon摄像头拍摄其静态标准姿势。测试人员此时快速识别各个标志点，并建立受试者的骨架模型。

在受试者热身准备就绪后，以形意拳基本站桩在测力台上准备，在记录员提示下，按照实验动作进行，每位受试者完成三次动作，高速摄影机、三维测力台同步采集运动学、力学数据，受试者依次完成测试。

拗步崩拳动作描述：三体式开始，左肘向中线掩裹，同时两手握拳拳心转向上;右小臂贴于右肋。右脚蹬地，左腿前进一大步，随即右脚跟进，两脚前后相错约半脚，同时右拳沿着左小臂向前崩出。顺步崩拳动作描述：左脚着力蹬地，右腿前进一大步，随即左脚跟进，两脚前后相错约半脚，左脚弓对右脚跟，脚尖略外摆，同时右拳沿着左小臂内侧上方，经左拳心向前崩出，高与心口平，拳眼转向上，拳面向前下方倾斜，前臂水平，肘部微屈，右肩前顺;左臂屈肘贴身护肋，左拳收于腹前，拳心向上，目正视前方。

实验结束：实验后受试者者迅速穿好衣服，休息好后填写实验感想以及主观感觉，并征求在场专家教授的建议，与此同时，T作人员及时整理好实验仪器设备，并对测试的数据进行核查，清理好实验场地。

1.3.2实验数据处理

1.3.2.1阶段划分

蓄力阶段：重心在垂直方向下降至最低点，为下个阶段的发力做准备。发力阶段：全身屈伸使得重心速度增加，直至重心速度達到最大值;制动阶段：重心速度快速下降到最大值得30%;复位阶段：重心速度平缓下降，恢复到稳定状态。

1.3.2.2实验指标定义

由表3可知，顺步崩拳中发力阶段，肩与髋的旋转变化量相差甚少，拗步崩拳肩髋旋转变化量相差较大，其顺步崩拳中X-factor变化范围为6.81±3.780，拗步崩拳中X-factor变化范围为22.69±14.14。说明在肩与髋的相对位置变化中，拗步崩拳变化更大。

由表4可知，顺步崩拳的骨盆旋转变化量为20.52±14.14。，拗步崩拳的骨盆旋转变化量为14.06±13.37。。虽然X-factor骨盆与肩的相对位置是拗步崩拳的变化大，但是骨盆旋转量却小，说明拗步崩拳是以肩的旋转为主，而顺步崩拳的X-factor的变化小，骨盆的旋转变化量却较大，进一步说明肩与髋是同步旋转的结论。这预示着拗步、顺步崩拳不同的躯干旋转模式和不同的肌肉工作形式。

由表5可看出，顺步崩拳拳速的变化范围是7.02±0.9，拗步崩拳的拳速变化范围是6.06±1.23，其顺步的拳速速度明显大于拗步，这可能与髋关节旋转幅度大有关系。

由表6分析得出，顺步发力阶段拳速与骨盆的旋转角度的相关性较大，而与X-factor次之，拗步发力阶段拳速与X-factor的相关性较大，而与骨盆的旋转角度次之。综合观察，崩拳的拳速与骨盆的旋转呈高度相关。这就意味着骨盆动作是形意拳的重要技术环节。

3 结论

顺步崩拳拳速大于拗步崩拳;顺步崩拳躯干旋转以肩与髋同时旋转为主;拗步崩拳躯干旋转以肩的旋转为主。建议形意拳技术训练中多关注骨盆旋转技术。

参考文献：

[1]钱竞光，宋雅伟，叶强，李勇强，唐潇.步行动作的生物力学原理及其步态分析[J].南京体育学院学报（自然科学版），2006（04）：1-7，39.

[2]蒋国乐.高尔夫球运动员旋转爆发力训练对髋关节旋转速度影响的研究卟运动，2015（14）：21-22.

[3]邹继东.河北省优秀羽毛球运动员正手吊球技术的三维运动学研究[D].石家庄：河北师范大学，2018.

[4]荣凯.乒乓球逆旋转发球技术的生物力学分析[D].牡丹江：牡丹江师范学院，2015.

[5]孙明运，王国伟，乔柱.投掷运动员躯干旋转肌群等速训练肌力与积分肌电关系研究[J]南京体育学院学报（自然科学版），2015（01）：1-6.

[6]台盼盼.对陕西职业中外篮球队员接球跳步急停跳投的运动学分析[D].西安：西安体育学院，2010.

[7]赵晓雯.核心力量训练对网球主要技术运动链的影响研究[D].北京：北京体育大学，2013.