竞技健美操提臀类与分切类难度动作的运动学对比研究

赵轩立 张晓莹 刘曦

摘 要：高分值难度动作的选编是竞技健美操比赛运动员获胜的根本。作为难度组合的常用动作，提臀类与分切类难度动作在国际高水平赛事中选用甚多，两类动作技术的掌握对于运动员成套编排和训练以及难度分值的提升尤为重要。以高分值难度A207与A220为例，对提臀类与分切类难度动作进行运动学对比研究.比赛中两个难度区分度较低，容易混淆，A220较A207更具竞争力，但A220难度技术复杂，失误率较大。运用Qualisys红外光点高速运动捕捉系统，深层次剖析A220与A207每个动作阶段的运动学特征。研究结果表明：1）以背阔肌为主导的肩关节稳定性是提臀类和分切类难度动作推起腾空的基础。2）分切类难度肩关节高度高于髋关节， 左右髋关节角度变化差异较提臀类难度动作更大。3）A207与A220两个动作总体用时无显著性差异，身体重心Z轴位移变化趋势无明显差异。4）腾起高度是运动员高质量完成提臀类与分切类难度动作的基本条件。

关键词：竞技健美操;难度动作;技术特征;运动学

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.

競技健美操提臀类与分切类难度动作是国际与国内比赛中最为常见跳步类接俯撑类（C+A）难度组合的A组选用难度，提臀腾起转体180°成文森（A207）与分切转体180°成文森（A220）则是两类难度的代表性动作，两个动作技术性强、观赏性高，但失误率较大，完成质量不容乐观。且A220与A207容易混淆，模糊性较高，运动员对两个难度的区分度较低，影响成套动作的编排与训练。因此，明确两类动作的不同技术特征，掌握动作完成的技术技巧，提高动作在难度组合中的使用率和完成质量，是现阶段训练亟待解决的问题。

本研究运用Qualisys红外光点高速运动捕捉系统，对健美操国家队4名世界冠军运动员完成的A207和A220两个难度动作进行定量运动学分析，深层次挖掘难度动作技术特征，以期规范正确难度技术，有效地促进难度组合的价值提升，为运动员提高难度动作成功率提供研究依据，同时也为难度动作的科学训练提供参考。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

本研究以竞技健美操提臀类与分切类难度动作的运动学对比分析为研究对象，以A207和A220为例。

1.2 研究方法

1.2.1 文献资料法

通过查阅中国知网、万方数据库等，以“运动学”“动作技术”等为关键词，选取2003—2018年30篇代表性文献进行参考分析并归纳总结，为本研究提供依据。

1.2.2 红外光点摄像解析法

选取4名健美操世界冠军分别完成A207和A220两个难度动作，每个动作完成6次，选取每人最优3次动作并计算均值，代表每一运动员的技术特征。

研究运用QUALISYS红外光点高速运动捕捉系统（8个摄像头）进行数据采集，摄像机拍摄频率为200 Hz（图1）。为保证拍摄效果，标定测试区域，清除干扰点，同时依据HelenHayes人体模型为运动员粘贴29个Marker点（图2），完成系统对Marker点的捕捉[1]，邀请健美操国际级裁判及健美操专家对测试对象所完成的难度动作进行现场评定，最后对采集的信息进行整理和备份。

运用SPSS对所测得的数据进行统计整理，求出各组数据的平均值、标准差，并进行了相应的t检验。

1.2.4 对比分析法

研究通过对运动员完成A207与A220的运动学参数进行对比，分析相同阶段不同动作在技术环节中存在的差异，理清提臀类和分切类动作的不同。

2 研究结果与分析

根据研究需要、竞技健美操评分规则、难度技术特征以及专家访谈等，确定提臀类与分切类代表性难度动作A207与A220的动作阶段（见图3、图4）。1）俯撑推起阶段，包含俯撑下降触地特征画面、肘关节最小特征画面、离地腾空特征画面;2）腾空阶段，腾空上升阶段和腾空下降阶段，A207和A220动作还分别包含髋关节角度最小特征画面和两腿间夹角最大特征画面;3）俯撑落地阶段，包含手触地特征画面和肘关节角度最小特征画面[1]。针对各个阶段的身体姿态和技术要求分别选取相应的运动学参数进行分析。

2.1.1 俯撑下降阶段对比分析

俯撑推起前的屈臂缓冲动作能够利用退让性工作拉长相关肌肉[2]，肩、肘、腕关节的合理屈曲能够最大程度激活伸肘肌群，获得良好的推起效果。

运动员屈臂下降至最低点数据显示（表1），运动员完成A207时肩关节额状面夹角为60.05°和65.07°，A220為61.49°和68.30°，均控制在60°～70°，根据统计学数据P>0.05，两个难度在肩关节角度方面无显著性差异，上臂外展角度大，能够牵拉上臂伸肘肌群和胸部肌群做离心运动，对稳定躯干具有良好的效果，动作经济性增强，同时说明以背阔肌为主导的肩关节稳定性[2]是优秀运动员完成提臀类和分切类难度动作的基础。

2.1.2 推起阶段对比分析

运动员完成推起动作过程中相应肌肉群拉长，肘关节发力为髋关节的上升提供空间移动保证，肘关节角度变化越大，上肢运动幅度越大（见表2）。

A220在推起阶段中，运动员肩关节在垂直轴和水平面的位移都较A207有非常显著性差异（P<0.01），可以看出A220肩关节向上的移动距离短，肘关节角度变化小。但在腾空瞬间，肩关节在垂直轴的移动速度明显高于A207，A220动作推起阶段用时少，在短时间内移动的距离较大。肩关节垂直轴的位移小，则在水平面内的移动距离增加，肘关节伸展产生相对的角度，肘关节的角度变化将直接影响肩关节的移动距离[3]。由于腾空阶段的姿态要求不同，运动员会提前做出不同的动作准备，推起阶段运动员完成A207更接近垂直推起，A220则具有一定的偏移角度。训练时应注意运用肩、肘同时发力的相似动作模式进行模拟性训练，并对薄弱环节进行针对性训练。

由表3可见，A220肩关节的高度变化较A207更显著。在推起离地特征画面中，A220动作的两腿间夹角为75.58°，肩关节、髋关节和重心的高度整体高于A207动作。为获得更高腾空同时完成A220的分腿摆动动作，运动员需加快推肘速度，使得髋关节继续上移，这对髋关节柔韧性、手臂推起爆发力及核心部位控制能力提出更高的要求[4]。运动员在训练时要注意上肢发力腾空和手脚同时发力腾起能力的练习。

2.2 A207与A220腾空阶段的运动学对比

2.2.1 A207难度动作的运动学特征

竞技健美操评分规则针对A207的要求，需要运动员在空中躯干和双腿的夹角小于60°，展示出屈体姿态同时转体180°[5]，通过推离瞬间获得最大的速度与力量，使身体有充足的时间完成腾空转体和落地文森动作。

由表4可见，4名运动员重心平均高度在重心最高时刻达到73.28 cm，蒋某的重心腾空高度最高，4名运动员髋关节高度均高于肩关节，且左右髋关节平均角度在重心最高时刻分别为59.26°和56.72°。运动员在训练中需对髋关节进行针对性训练，达到动作自动化后提高难度完成率，保证完成质量。

髋关节左侧的主动伸展能够推动右侧移动，因此运动员的左髋角变化幅度较右髋角大，左髋角在下落过程中的角速度也更快。肘关节与肩关节的协调配合是缓冲的基本条件，在此阶段运动员主动抬手伸肘，肩关节角度由大变小，麻×的左肩角度变化35.91°，幅度稍大，左髋角度由小增大60.89°，髋关节的快速伸展导致躯干肌群稳定性降低，有重心轻微摆动的现象，潘×的右肘关节角度由小变大34.38°，为落地做准备。

2.2.2 A220难度动作的运动学特征

规则要求分切动作在腾空过程中两腿分腿摆越，身体前穿并完成转体180°[5]。分腿角度决定腾空高度，为保证动作完成，腾空开始后分腿动作即刻开始。

分切动作应保证肩关节始终高于髋关节，双腿经两侧摆动产生“分腿剪切”的视觉效果，如表6所示，4名运动员在完成动作时肩关节位置均高于髋关节，符合评分规则的技术要求，这也是与提臀腾起最大的区别之一。A220完成动作过程中，前屈腿在摆动过程中与躯干的角度减小，较后摆腿离地面距离更近，髋关节的柔韧性和屈髋肌群的力量对抬起的高度造成一定影响，运动员的分腿角度在110.82°～112.06°之间。为保证腾空后的身体姿态，需更多核心的控制力量调整重心完成转体。教练员在进行难度动作专项训练的过程中需要把握正确动作技术。

根据数据与Qualisys系统运动模型[6]的对照，发现运动员在下降阶段采用了两种不同的技术方式。蒋×和麻×两名运动员采用的技术是通过纵轴方向扭转肩髋拉长躯干对侧肌群带动身体旋转，从而加快双腿的相向摆动，肩髋扭转角度的变化幅度相对较大;二是通过同时转动肩、髋关节，双腿通过主动肌收缩完成摆动，潘××和徐××采用这种方式，肩髋扭转角的变化均小于15°。

2.2.3 A207与A220动作特征对比

从图5、图6可以看出，A207动作在腾空上升阶段始终保持双腿并拢姿态，推离地面后髋关节角度迅速减小，提臀与转体动作同时进行，腾空最高点时髋关节角度达到60°以内，骨盆与躯干基本不产生相对的移动，髋关节Z轴位移直接影响身体腾空高度。A220在腾空最高点时两腿间夹角最大，运动员的转体伴随躯干与骨盆之间的侧屈运动，达到腾空最高点时，躯干与前屈腿间夹角最小，此时运动员刻意抬高左肘以保证前屈腿的顺利摆动。

2.3 A207与A220俯撑落地阶段的运动学对比

如表9，运动员为了完成A207文森搭腿动作，左手触地位置相对同侧肩关节在垂直轴上的位置靠后，上臂与躯干形成的夹角小于45°，右手触地位置则更接近右肩在地面的投影，上臂与躯干的夹角大于45°，两肘关节角度相差不大，在130°～150°之间。通过观察运动员完成动作的现场视频发现，A220动作中在手脚触地特征画面时运动员均左手先着地，躯干以左侧倾的姿态与两肩形成扭转角，通过拉伸躯干两侧的抗旋肌群，摆动腿向前加速摆动，以达到文森俯卧撑的动作要求，增加能量在动力链中的传递效果[2]。

A220在俯撑落地阶段过程中易出现髋关节擦蹭地面的现象，运动员前屈腿与摆动腿的交互“切摆”需要运动员掌握好肩、髋关节在Z轴方向的相对位置，两腿的相对摆动速度以及转体的最佳角度和时机，只有将每个环节都以最精准的方式处理和完成，才能提高难度动作的完成质量，展现出运动员在动作细节方面的训练程度。

2.4 A207与A220时间、重心参数对比

2.4.1 运动时间的对比

A207与A220两个动作依据时间进行的阶段划分相同，即俯撑推起、腾空和俯撑落地三大阶段，两个动作的主要区別在于腾空阶段的身体形态，即分腿与否、肩髋关节的高度变化、躯干转动的形式。若要在腾空阶段实现不同身体姿态，提高难度分值，需要注意俯撑推起阶段的发力方向与时间、躯干控制是否有不同的内在表现等。表10为4名运动员在完成A207与A220各阶段的运动时间特征。

运动员完成两个动作的平均总用时为1.466 s和1.557 s，虽然A220动作难度大，腾空阶段的动作形态更为复杂，但总体用时并无显著差异。腾空下降阶段A220动作用时0.215 s，与A207产生显著差异（P<0.01），A207动作腾空下降阶段动作形式相对简单：左侧髋关节快速伸展、右侧腿控制并摆动，肩、髋关节没有相对的扭转运动，且上肢与躯干之间存在一定的距离，因此该阶段的运动时间较短，只有0.132 s。A220的腾空下降阶段则包含了肩、髋的扭转动作，左髋关节快速伸展、右腿控制并摆动，两腿分开，进行切摆，头部与上肢带动躯干向身体左侧扭转确定落地位置，需有充分的腾空时间。运动员需要通过大量的重复训练，使动作各阶段的用时控制在合理范围内，以保证各个阶段动作的有效连接，提高完成质量。

2.4.2 重心特征的对比分析

A207与A220两个难度动作在完成过程中不应与地面产生相对移动，因此X、Y轴的重心位移变化可以判定运动员完成难度动作的稳定性，Z轴位移能够直观展现动作的腾空高度[7]，A207与A220动作属于低腾空动作，腾空的高度与时间是决定难度动作能否高质量完成的重要因素。

如图9所示，A207俯撑下降阶段手掌与肩关节的相对位置对重心的前移有一定影响，当俯撑下降至最低点时，肩关节重心前移。腾空上升阶段的重心前移说明腾起时前臂与地面存在倾斜角度，使得运动员腾空后在水平面有一定移动，因此再次接触地面时重心产生了相对位移。由于双腿的摆动使躯干旋转、侧屈动作增加，A220动作的复杂性使运动员在动作完成过程中产生更多的重心移动，而在俯撑落地阶段向前移动的幅度较A207动作小。

图9 A207和A220身体重心X轴位移Y轴的变化反映的是运动员身体左右移动的情况（图10）。高水平运动员完成A207左右移动幅度小，对转体角度的把握较为精确。A220动作的Y轴移动稍大，尤其在落地成文森阶段晃动最为明显，分切转体180°成文森动作落地后运动员身体向左侧倾，躯干重量主要作用于左上肢、左髋关节、左下肢，随着躯干的继续下降右手触地，运动员的重心向右侧移动并恢复至躯干重心，运动员需通过加强躯干对侧肌肉的稳定性弥补落地时手脚时间导致动作质量下降的技术问题。

图10 A207和A220身体重心Y轴位移A207与A220难度动作完成过程中重心高度均存在一个波峰和波谷（见图11）。A207动作的重心平均最低点为18.97 cm，最高点73.24 cm，A220动作的平均最低点重心高度为18.46 cm，最高点高度为69.71 cm，与运动员动作轨迹相符。两个难度动作在俯撑推起阶段与腾空上升阶段的重心Z轴变化基本一致，没有显著性差异，但在腾空后A207整体重心高度高于A220直至落地，由于两个动作在腾空后的姿态产生较大差异，A207髋关节垂直轴的运动幅度更大， A220则变化幅度稍小。

图11 A207和A220身体重心Z轴位移A207与A220运动学特征对比说明，提臀类与分切类难度动作的腾起高度是运动员技术水平高低的重要反映。高水平运动员通过上肢快速推起动作完成腾空的能力较强，腾空的高度越高，动作完成的时间与空间越充足，这是高质量完成难度动作的基础条件，也是增加动作稳定性的前提。

3 结论与建议

3.1 结论

3.1.1 俯撑推起阶段，运动员完成A207与A220动作时上臂与躯干夹角位于60°～70°，离地腾空特征画面，运动员完成A220重心平均高度为57.1 cm，高于A207 54 cm。以背阔肌为主导的肩关节稳定性是提臀类和分切类难度动作推起腾空的基础。

3.1.2 提臀类难度动作腾空上升阶段转体角度大，髋关节高度始终高于肩关节，两腿间夹角近乎不变;分切类动作腾空上升阶段转体角度小，左髋角小于右髋角，肩关节高度高于髋关节，分切类难度动作运动模式的不同使得左右髋关节角度差异较大。

3.1.3 俯撑落地阶段，A207通过屈体时髋关节向左侧移动带动右腿踢摆，A220采用踢腿方式带动文森腿摆动，A220文森摆腿速度较A207快。运动员均左手先着地，躯干以左侧倾的姿态与两肩形成扭转角。

3.1.4 A207与A220两个动作总体用时无显著性差异。重心在X轴的位移趋势基本一致。A220 Y轴的移动幅度稍大。两个动作身体重心Z轴位移变化趋势无明显差异，A220重心最高点时低于A207动作。

3.1.5 腾起高度是运动员提臀类与分切类难度动作技术水平高低的重要反映，是高质量完成难度动作的基础条件，也是增加动作稳定性的前提。

3.2 建议

3.2.1 由于环境、心理和场地的影响，动作完成在训练和比赛、成套动作和单独完成时存在一定的差异，可在后续研究中加入比赛过程中的运动学研究。

3.2.2 本研究在选择研究方法时，只选用了运动生物力学中运动学方法，今后可以在实验中加入多元化测试手段对竞技健美操难度动作进行可视化研究。

参考文献：

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