自由体操直体后空翻转体1080°接直体后空翻转体540°落地生物力学分析
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Ｅｘ ｅ ｒ ｃ ｉ ｓ ｅ
肖晓 飞 ， 郝 卫亚
ＸＩ ＡＯ Ｘｉ ａ ｏ ｆ ｅ ｉ ， ＨＡＯ Ｗｅ ｉ ｙ ａ 。
摘
要： 新的体操规则鼓励 高难 度与 高质量 的动作 ， 尤其是 成 串动作 。采 用三 维录像 解析 法采
集 比赛 中男子 自由体操 直体后 空翻转体 １ ０ ８ ０ 。 接直体后 空翻 转体 ５ ４ ０ 。 动作 的运动 学数 据 ， 然后 用建模仿真 的方法重现 实际动作 ， 综合 分析 落地 时关键 的运 动 学和动 力学特征 。结果发 现 ， 运
采 用 的主 要 难 度 动 作 ， 后直 ５ ４ ０ （ 直 体 后 空 翻转 体 ５ ４ ０ 。 ） 是 串连 接 的基 本 难 度 动 作 。然 而 ， 在 历 届 体
动学角度定量分析单 个动作 。受限于体操 比赛伦 理道德 ， 较少研究 涉及动力学分 析 。 Ｊ 。尽管各种 空翻转体类动作 以及前后连接动作备受关注 ， 但高
关键词 ： 自由体操 ； 直体后 空翻转体 １ ０ ８ ０ 。 接 直体后 空翻转体 ５ ４ ０ 。 ； 落地 ； 运动 学； 动 力学 ； 建模
仿 真
中图 分 类 号 ： Ｇ ８ ０ ４ ． ６
文献标志码 ： Ａ
文章编号 ： １ ０ ０ １ —９ １ ５ ４ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ６— ０ １ ０ ９— ０ ６
则 对 动作 编排及 发 展 趋 势 分 析 ， 定 量 研究 则 多从 运
借直体后空翻转体 １ ４ ４ ０ 。 这一史无前例的高难度动 作夺得男子 自由体操冠军。近几届体操世界大赛视 频分析表明， 后直 １ ０ ８ ０ （ 直体 后空 翻转体 １ ０ ８ ０ 。 ） 、 １ ２ ６ ０ （ 直 体 后 空 翻转 体 １ ２ ６ ０ 。 ） 是世 界 顶 尖 运 动 员
地 冲击动力学研究” （ Ｂ Ｙ ２ ０ １ ６ Ｋ ＹＱ Ｄ １ ２） 。
第一作者简介 ： 肖晓飞 ， 博士 ， 讲师 ， 研究方 向： 运动生 物力学 、 人体运
动 的技术优化与仿真 ， Ｅ—ｍａ ｉ ｌ ： ｘ ｘ ｆ ｌ ０ １ ３ ＠１ ２ ６ ． ｅ ｏ ｍ。
作 者单位 ： １ ．滨州医学院 ， 山东 烟台 ２ ６ ４ ０ ０ ３ ； ２ ．国家体育 总局体育 科学研究所 ， 北京 １ ０ ０ ０ ６ １
难 度直 体 后空 翻动 作 的研 究 较 少 ， 尤 其是 高难 度 串 连接 动作 的生 物 力 学 特征 研 究 。基 于此 ， 本研 究 以 “ 后直 １ ０ ８ ０接后 直 ５ ４ ０ ” 串动作 为 研究 对 象 ， 分 析 串 连接 动作 落地 的运 动 学 和 动 力 学特 征 ， 为 我 国运 动 员 改进 和 发 展 该 类 型 动 作 难 度 并 提 高 落 地 稳 定 性 提供参 考 ， 也 为合 理规 避 高 难 度 动 作 落地 下 肢关 节 潜在损 伤 风 险提供 指导 。
操世界大赛 中， 自由体操高难度的空翻和转体动作
基金项 目： 国家 自然科学基金“ 体操运动员 落地时踝关节 损伤生物力 学机制的实验与计算 机仿真研 究”（ １ １ ６ ７ ２ ０ ８ ０ ） ； 山东省高
等学校科技计划项 目“ 体 操落地踝 内翻损 伤生 物力学机制 研究” （ Ｊ １ ７ Ｋ Ｂ ０ ７ ９ ） ； 滨州 医学 院科技计 划项 目“自由操落
１ ． Ｂｉ ｎ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｍｅ ｄ ｉ ｃ ａ ｌ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｙａ ｎ ｔ ａ ｉ Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ ２ ６ ４ ０ ０ ３； ２．
ＤＯＩ ： １ ０ ． １ ５ ９ ４ ２ ｆ ｊ ． ｊ Ｃ Ｓ Ｕ ． ２ ０ １ ７ ． ０ ６ ． Ｏ １ ８
成都体育学院学报 ２ ０ １ ７年 （ 第４ ３卷） 第 ６期
Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｃｈ ｅ ｎ ｇ ｄ ｕ Ｓ ｐ ０ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ
的落地成功率却相对较低 ， 如２ ０ ０ ４年体操欧锦赛 中 自由操 比赛 出 现 高 达 ７ ０ ％ 的落 地 失 误 ＿ ｌ ｊ 。我 国体
操 队在 训 练 高 难 度 动 作 的 同 时 把 “ 落 地 站 稳 夺 金 牌” 作 为训 练 标 语 ， 不 难 窥 见 难 度 和 落 地 对 最 终 比 赛 成绩 的重要性 。 对 于 自由体 操 的研 究 多 以定 性 为 主 ， 如基 于规
动 员成功 完成 了串连接 动作 ， 并 落地 站稳 ： 第 １次落地 身体姿 态角度 比较理 想 ， 有 助 于快速 制动
以及 ２次起跳 ， 膝 髋关节肌群成 为对抗 落地 冲击力 的主体 ； 此外 ， 落地后 身体 仍在 旋转 ， 导致 两
侧下肢 负荷存在较 大差异 ， 使得损 伤风 险较 高； 第 ２次落地 ， 尽 管身体姿 态 角偏 低 ， 不利 于平 稳 落地 ， 但 运动 员控 制能力较强 ， 通过较 大的膝关节屈 曲保持 身体平衡 ， 成功站稳 。
Ｖｏ １ ． ４ ３ Ｎｏ ． ６． ２ ０１ ７
自 由体 操 直体 后 空翻 转体 １ ０ ８ ０ 。 接
直体 后 空翻 转体 ５ ４ ０ 。 落 地 生 物 力 学分 析
Ａ Ｂｉ ｏ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｂａ ｃ ｋ Ｓ ｏ ｍｅ ｒ ｓ ａ ｕｌ ｔ ｗｉ ｔ ｈ ３ Ｔｗｉ ｓ ｔ ｓ ａ ｎｄ ３ ／２ Ｔｗｉ ｓ ｔ ｓ ｔ ｏ Ｌａ ｎｄ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎ Ｆｌｏ ｏ ｒ
随着体操规则的改革 ， 高难度和高质量成为现 代竞技体操的致胜法宝。第 ４ ４ 届体操世锦赛 ， 张成 龙在单杠 比赛 中凭借全场最高 的难 度和完美 的完 成质量帮助 中国男子体操队以 ０ ． １ 分的微弱优势逆
转夺 取 男 团冠 军 ； 号称“ 滚筒 洗 衣 机 ” 的 日本 小将 凭
肖晓 飞 ， 郝 卫亚
ＸＩ ＡＯ Ｘｉ ａ ｏ ｆ ｅ ｉ ， ＨＡＯ Ｗｅ ｉ ｙ ａ 。
摘
要： 新的体操规则鼓励 高难 度与 高质量 的动作 ， 尤其是 成 串动作 。采 用三 维录像 解析 法采
集 比赛 中男子 自由体操 直体后 空翻转体 １ ０ ８ ０ 。 接直体后 空翻 转体 ５ ４ ０ 。 动作 的运动 学数 据 ， 然后 用建模仿真 的方法重现 实际动作 ， 综合 分析 落地 时关键 的运 动 学和动 力学特征 。结果发 现 ， 运
采 用 的主 要 难 度 动 作 ， 后直 ５ ４ ０ （ 直 体 后 空 翻转 体 ５ ４ ０ 。 ） 是 串连 接 的基 本 难 度 动 作 。然 而 ， 在 历 届 体
动学角度定量分析单 个动作 。受限于体操 比赛伦 理道德 ， 较少研究 涉及动力学分 析 。 Ｊ 。尽管各种 空翻转体类动作 以及前后连接动作备受关注 ， 但高
关键词 ： 自由体操 ； 直体后 空翻转体 １ ０ ８ ０ 。 接 直体后 空翻转体 ５ ４ ０ 。 ； 落地 ； 运动 学； 动 力学 ； 建模
仿 真
中图 分 类 号 ： Ｇ ８ ０ ４ ． ６
文献标志码 ： Ａ
文章编号 ： １ ０ ０ １ —９ １ ５ ４ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ６— ０ １ ０ ９— ０ ６
则 对 动作 编排及 发 展 趋 势 分 析 ， 定 量 研究 则 多从 运
借直体后空翻转体 １ ４ ４ ０ 。 这一史无前例的高难度动 作夺得男子 自由体操冠军。近几届体操世界大赛视 频分析表明， 后直 １ ０ ８ ０ （ 直体 后空 翻转体 １ ０ ８ ０ 。 ） 、 １ ２ ６ ０ （ 直 体 后 空 翻转 体 １ ２ ６ ０ 。 ） 是世 界 顶 尖 运 动 员
地 冲击动力学研究” （ Ｂ Ｙ ２ ０ １ ６ Ｋ ＹＱ Ｄ １ ２） 。
第一作者简介 ： 肖晓飞 ， 博士 ， 讲师 ， 研究方 向： 运动生 物力学 、 人体运
动 的技术优化与仿真 ， Ｅ—ｍａ ｉ ｌ ： ｘ ｘ ｆ ｌ ０ １ ３ ＠１ ２ ６ ． ｅ ｏ ｍ。
作 者单位 ： １ ．滨州医学院 ， 山东 烟台 ２ ６ ４ ０ ０ ３ ； ２ ．国家体育 总局体育 科学研究所 ， 北京 １ ０ ０ ０ ６ １
难 度直 体 后空 翻动 作 的研 究 较 少 ， 尤 其是 高难 度 串 连接 动作 的生 物 力 学 特征 研 究 。基 于此 ， 本研 究 以 “ 后直 １ ０ ８ ０接后 直 ５ ４ ０ ” 串动作 为 研究 对 象 ， 分 析 串 连接 动作 落地 的运 动 学 和 动 力 学特 征 ， 为 我 国运 动 员 改进 和 发 展 该 类 型 动 作 难 度 并 提 高 落 地 稳 定 性 提供参 考 ， 也 为合 理规 避 高 难 度 动 作 落地 下 肢关 节 潜在损 伤 风 险提供 指导 。
操世界大赛 中， 自由体操高难度的空翻和转体动作
基金项 目： 国家 自然科学基金“ 体操运动员 落地时踝关节 损伤生物力 学机制的实验与计算 机仿真研 究”（ １ １ ６ ７ ２ ０ ８ ０ ） ； 山东省高
等学校科技计划项 目“ 体 操落地踝 内翻损 伤生 物力学机制 研究” （ Ｊ １ ７ Ｋ Ｂ ０ ７ ９ ） ； 滨州 医学 院科技计 划项 目“自由操落
１ ． Ｂｉ ｎ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｍｅ ｄ ｉ ｃ ａ ｌ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｙａ ｎ ｔ ａ ｉ Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ ２ ６ ４ ０ ０ ３； ２．
ＤＯＩ ： １ ０ ． １ ５ ９ ４ ２ ｆ ｊ ． ｊ Ｃ Ｓ Ｕ ． ２ ０ １ ７ ． ０ ６ ． Ｏ １ ８
成都体育学院学报 ２ ０ １ ７年 （ 第４ ３卷） 第 ６期
Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｃｈ ｅ ｎ ｇ ｄ ｕ Ｓ ｐ ０ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ
的落地成功率却相对较低 ， 如２ ０ ０ ４年体操欧锦赛 中 自由操 比赛 出 现 高 达 ７ ０ ％ 的落 地 失 误 ＿ ｌ ｊ 。我 国体
操 队在 训 练 高 难 度 动 作 的 同 时 把 “ 落 地 站 稳 夺 金 牌” 作 为训 练 标 语 ， 不 难 窥 见 难 度 和 落 地 对 最 终 比 赛 成绩 的重要性 。 对 于 自由体 操 的研 究 多 以定 性 为 主 ， 如基 于规
动 员成功 完成 了串连接 动作 ， 并 落地 站稳 ： 第 １次落地 身体姿 态角度 比较理 想 ， 有 助 于快速 制动
以及 ２次起跳 ， 膝 髋关节肌群成 为对抗 落地 冲击力 的主体 ； 此外 ， 落地后 身体 仍在 旋转 ， 导致 两
侧下肢 负荷存在较 大差异 ， 使得损 伤风 险较 高； 第 ２次落地 ， 尽 管身体姿 态 角偏 低 ， 不利 于平 稳 落地 ， 但 运动 员控 制能力较强 ， 通过较 大的膝关节屈 曲保持 身体平衡 ， 成功站稳 。
Ｖｏ １ ． ４ ３ Ｎｏ ． ６． ２ ０１ ７
自 由体 操 直体 后 空翻 转体 １ ０ ８ ０ 。 接
直体 后 空翻 转体 ５ ４ ０ 。 落 地 生 物 力 学分 析
Ａ Ｂｉ ｏ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｂａ ｃ ｋ Ｓ ｏ ｍｅ ｒ ｓ ａ ｕｌ ｔ ｗｉ ｔ ｈ ３ Ｔｗｉ ｓ ｔ ｓ ａ ｎｄ ３ ／２ Ｔｗｉ ｓ ｔ ｓ ｔ ｏ Ｌａ ｎｄ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎ Ｆｌｏ ｏ ｒ
随着体操规则的改革 ， 高难度和高质量成为现 代竞技体操的致胜法宝。第 ４ ４ 届体操世锦赛 ， 张成 龙在单杠 比赛 中凭借全场最高 的难 度和完美 的完 成质量帮助 中国男子体操队以 ０ ． １ 分的微弱优势逆
转夺 取 男 团冠 军 ； 号称“ 滚筒 洗 衣 机 ” 的 日本 小将 凭