中国优秀女子竞走运动员下肢能耗特征建模与分析——以2011年太仓国际田联竞走挑战赛45号运动员为例

摘要

竞走项目属于耐力性项目,竞走技术的合理性对竞走运动员的体能有着重要的影响,研究竞走动作技术与能耗的关系对竞走比赛成绩有着重要的意义。竞走有近150年的历史,而女子竞走经过80多年的发展,目前世界各国技术水平都处于瓶颈阶段,为了打破常规,寻找更新的竞走技术,本研究采用高速摄像和图像解析法对竞走运动员下肢进行研究,基于单目视频降低对运动员自身的影响,真实反应竞走运动员在比赛中动作技术情况,针对个体进行研究。对竞走比赛视频解析,得出运动员下肢在比赛中一个运动周期的技术参数,通过建模分析运动员下肢能耗与技术参数的关系,提高竞走运动员能耗的利用率,针对个体运动员的自身条件和竞走技术相结合,量体裁衣,步长、步频、关节角度等竞走技术训练理念进行创新,提高竞走技术的经济性和规范性。为选材和竞走动作和用力节奏给出相应的建议,提高竞走成绩。
　　本文以2011年太仓国际田联竞走挑战赛女子45号运动员竞走比赛视频为对象,采用三维运动解析软件(APAS)对视频解析得出45号运动员的技术参数(各环节的关节角度,质心速度),建立下肢竞走模型,结合中国青年女性人体基本参数,以竞走比赛中每圈腾空时刻为切入点,分析踝关节、膝关节、两大腿的角度与各个环节质心速度的变化,得出技术参数与下肢能耗的关系;通过结果分析得出以下结论:
　　1、步长与下肢动能成正比例的关系,腾空时间越长步长越大。
　　2、踝关节角度变化快慢是竞走中技术的关键,踝关节角度和质心速度有着相似变化的趋势,踝关节的角度变化直接影响着竞走运动员的能量消耗。
　　3、左右膝关节的运动轨迹几乎一致,当膝关节关节点在同一高度时,竞走运动员处于腾空状态;膝关节和踝关节关节角度的变化有相似性。
　　4、在整个竞走周期中,两大腿的最大夹角69.3度,大腿的夹角影响着步长,步长最大的时刻不是两大腿夹角最大的时刻;当左右大腿并行时(两大腿夹角为零时),在竞走过程中当运动员两大腿夹角为零度时,左下肢的小腿质心的速度和足质心的速度非常接近,但是都小于大腿的质心速度;而右下肢,大腿质心速度大于小腿质心速度,小腿质心速度大于足的质心速度。

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1 绪论

1.1 选题背景及依据

1.2 课题研究的目的及意义

1.3 竞走技术研究现状及发展动态

1.4 人体模型研究的现状

1.5人体下肢能耗研究现状

1.6 本文研究的内容

2 研究对象与研究方法

2.1研究对象

2.2研究方法

3下肢运动特征及建模分析

3.1人体下肢结构

3.2 竞走运动员下肢运动特点

3.3 建立竞走运动员下肢模型

3.4 模型参数

3.5正运动学分析

3.6逆运动学分析

3.7动力学建模分析

4 竞走参数与能量之间的关系

4.1 步长与动能的关系

4.2 关节角度与能耗的关系

5 竞走运动员下肢运动解析

5.1竞走运动员个环节运动轨迹

5.2 曲线平滑处理

6 结论与建议

6.1 本文工作总结

6.2 结论

6.3 建议

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢