女子體操跳馬動作的建模與仿真研究.pdf

1、研究目的:
　　踺子轉(zhuǎn)體180°前手翻接直體前空翻類動作，是近年來女子跳馬的一類新動作，本文目的是通過運動學(xué)分析方法和生物力學(xué)建模與仿真方法，揭示這類技術(shù)動作的運動學(xué)、動力學(xué)規(guī)律與技術(shù)特點，為我國運動員發(fā)展該類型動作提供理論依據(jù)和技術(shù)參考。
　　研究方法:
　　1．對程菲和洪淑貞完成的―踺子轉(zhuǎn)體180°前手翻接直體前空翻轉(zhuǎn)體180°“(簡稱“R180”)，以及程菲完成的―踺子轉(zhuǎn)體180°前手翻接直體前空翻轉(zhuǎn)體540°”

2、（“程菲跳”）進(jìn)行三維運動學(xué)分析，采用SIMI MOTION軟件進(jìn)行解析，并對三組跳馬動作身體重心的水平速度和垂直速度、主要關(guān)節(jié)的位移、關(guān)節(jié)角度、身體翻轉(zhuǎn)角速度等運動學(xué)參數(shù)進(jìn)行對比分析。
　　2．通過編寫基于Python腳本語言的接口軟件，結(jié)合人體解剖和生物力學(xué)特點，輸入人體形態(tài)學(xué)和人體生物材料學(xué)參數(shù)，并且對運動學(xué)分析所獲得的運動學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，生成MSC.ADAMS/LifeMod軟件可識別的SLF格式數(shù)據(jù)文件。
　　3．

3、根據(jù)多體動力學(xué)原理，利用MSC.ADAMS/LifeMod軟件建立19環(huán)節(jié)的人體模型，并通過 Python腳本語言的接口軟件，將運動學(xué)解析得到的“R180”兩個動作中人體各個關(guān)節(jié)的三維坐標(biāo)賦予三維人體模型，并建立與人體相接觸的踏跳板、跳躍平臺（馬）和體操落地墊的跳馬環(huán)境。
　　4．對“R180”跳馬動作進(jìn)行逆向動力學(xué)和正向動力學(xué)的仿真，對仿真獲得的程菲和洪淑貞兩人的跳馬動作中人體部分關(guān)節(jié)力、力矩以及人體與體操器械接觸的垂直反作用力

4、等動力學(xué)參數(shù)進(jìn)行對比分析。
　　5．通過改變兩人跳馬在雙手推離馬瞬間重心的水平和垂直速度，仿真研究它們對跳馬第二騰空技術(shù)動作的影響。
　　6．為了檢驗仿真方法的可靠性，對程菲和洪淑貞兩人的“R180”跳馬動作的踏跳階段重復(fù)進(jìn)行與以上過程相同的建模與仿真，采用方差分析法檢驗仿真方法的可靠性。
　　研究結(jié)果與結(jié)論:
　　通過對“R180”、“程菲跳”的運動學(xué)分析，和“R180”兩個動作的建模與仿真研究，獲得了三組跳馬

5、動作身體重心的水平速度和垂直速度、主要關(guān)節(jié)的位移、關(guān)節(jié)角度、身體翻轉(zhuǎn)角速度等運動學(xué)參數(shù)；兩人在“R180”跳馬動作中人體部分關(guān)節(jié)力、力矩以及人體與體操器械接觸的垂直反作用力等動力學(xué)參數(shù)。
　　結(jié)論如下:
　　1．踺子轉(zhuǎn)體180°前手翻接直體前空翻類跳馬動作在觸馬前的技術(shù)動作基本相同，難度較高的技術(shù)動作需要更高的推離馬垂直速度和更快的第二騰空轉(zhuǎn)體角速度。
　　2．程菲完成的“R180”跳馬技術(shù)動作整體優(yōu)于洪淑貞的，但程菲

6、跳馬在推馬階段，存在縱軸轉(zhuǎn)體開始過早現(xiàn)象，這可能導(dǎo)致其向上推馬動力不足，影響第二騰空高度，完善推馬階段技術(shù)動作，是程菲練習(xí)踺子轉(zhuǎn)體180°前手翻接直體前空翻類跳馬動作，包括“程菲跳”的關(guān)鍵所在。
　　3．本研究建立了適合于女子跳馬技術(shù)動作分析的人體多體系統(tǒng)模型，利用該模型能夠較真實地對運動員跳馬技術(shù)動作進(jìn)行模擬仿真，也可開展有關(guān)跳馬推離馬速度等相關(guān)因素的仿真實驗。
　　4．本研究建立了適合應(yīng)用于跳馬訓(xùn)練實踐的、基于三維影像運