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不同水平射箭运动员射箭动作的肌肉协同控制的研究

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不同水平射箭运动员射箭动作的肌肉协同控制的研究

出发阶段速度节奏对我国速度滑冰运动员不同距离比赛成绩的影响

第十二届全国体育科学大会

作者：张百发周兴龙罗冬梅北京体育大学运动人体科学学院

研究目的:射箭项目隶属于竞技准确类项目群,为保证运动员自始至终高稳定性地发挥,需要运动员在有限的时间内保持固定姿势,即拥有较强姿势控制能力。日常训练中教练员会不断观察运动员的技术动作,希望藉此发现影响运动员射箭动作一致性... 详细信息

研究目的:射箭项目隶属于竞技准确类项目群,为保证运动员自始至终高稳定性地发挥,需要运动员在有限的时间内保持固定姿势,即拥有较强姿势控制能力。日常训练中教练员会不断观察运动员的技术动作,希望藉此发现影响运动员射箭动作一致性的细微动作变化。但随着运动员技术水平不断提高,教练员发现即便采用高速拍摄也很难发现射手多次动作间的细微差异。而肌肉协同理论可以从中枢神经系统控制模式的角度发现、解释不同水平射箭运动员多次动作的细微变化,从而在本质上帮助运动员更好的提高运动表现。同时针对射箭这类静态动作技术及优秀运动员群体的研究可以为肌肉协同理论提供支撑证据。研究方法:采用8镜头红外高速运动捕捉系统（Qualisys,瑞典,200Hz）及13导无线肌电仪（Delsys,美国,2000Hz）同步采集受试者射箭动作的运动学及肌电数据。应用1台高速运动摄像系统（Qualisys,瑞典,100Hz）从侧面同步采集受试者动作视频,以判断受试者撒放瞬间。测试开始前,记录受试者的基本信息。参照前人研究确定的肌电方案,固定13导无线肌电传感器。同时在受试者弓前、右肘粘贴2个反光标志点。热身结束后,受试者在测试区域准备,听到口令后受试者双脚站立在测力台上,向距离30m的靶子完成2组实射,每组6支箭。结合前人文献以及弓、弦的位移特点,确定4个射箭动作特征时刻并划分出3个动作阶段。肌电信号预处理在Matlab R2015b平台下编程实现。首先将原始肌电数据基线归零,采用4阶巴特沃斯带通滤波（Band-pass filter）进行处理,滤波器范围为20-500Hz。随后将全波整流（full wave rectification）后的信号应用4阶巴特沃斯低通滤波（Low pass filter）截断频率20Hz提取线性包络线。最后将全部肌电包络线按同一动作周期采样点长度进行插值处理,并以包络线在12次实射过程中最大幅值进行归一化处理。本研究采用时变协同模型框架,通过高斯非负矩阵算法（Gaussian NMF algorithm）在标准化肌电信号中提取肌肉协同元,计算在R v3.6.1平台编程完成。为确定矩阵重构后的效果,运用决定系数（Coefficient of Determination,）计算方法进行验证。R2介于0-1,值越大代表重构效果越好,1代表完全重构。RSS为残差平方和（residual sum of squares,RSS）,TSS为总平方和（total sum of squares,TSS）,是原始肌肉激活模式矩阵,是非负矩阵分解算法重构后的数据矩阵。应用高斯非负矩阵分解算法乘性规则（Gaussian NMF Multiplicative Update Rules）迭代提取基矩阵和系数矩阵过程中,当连续20次迭代变化小于0.01%达到收敛阈值,迭代停止。由于每次的非负矩阵分解都是从一个随机矩阵开始,为了避免局部最小值（Local Minima）,对每组肌电数据进行10次分解后选择信号重构最优的一次,即最大的一次做为最终结果。为确定优化的阶数（协同元数目）,本研究计算1-10阶的非负矩阵因子分解结果用以评估最优阶数。以分解阶数K为自变量,对应的为因变量做线性拟合,并计算1-10阶拟合的与实际的均方差（mean squared error,MSE）。如果MSE大于,便用2-10阶重新进行拟合,并计算与实际的MSE,依次类推直至MSE小于或剩下最后两个分解阶数为止。依据运动基元的形状,采用非负矩阵分解算法对肌肉协同进行分类,具体过程见Github。首先通过NNMF提取运动基元中的"基本形状"（Principle Shapes,PS）,随后将各运动基元归类至相似度最高的PS,归类条件为NNMF权重大于等于各基元的权重均值。为比较不同运动基元,本研究计算了各运动基元（H矩阵）的活动中心（Centerof Activation,Co A）及半波宽（Full Width Half Maximum,FWHM）。研究结果:1)不同水平运动员射箭动作肌肉协同元数目无差异。2)相较于国际健将和一级运动员,二级运动员协同元3运动基元的活动中心（center of activity,Co A）较小,差异具有显著性（P=0.03,P=0.00）。研究结论:本研究表明肌肉协同元的数目不受射箭运动员技能水平影响,并且精英运动员会提高对协同元时间维度的控制精度。因此,本研究提示教练员及运动员应在平时训练时关注跟随阶段肢体间的配合。

关键词：肌肉协同射箭非负矩阵分解

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出发阶段速度节奏对我国速度滑冰运动员不同距离比赛成绩的影响

手枪速射运动员不同站位上肢运动学与肌电差异研究

第十二届全国体育科学大会

作者：崔婧张马森李秋捷周兴龙刘卉北京体育大学

研究目的:速度滑冰是一项体能类竞速性的运动项目,要求运动员在最短时间内到达终点,不仅对运动员的体能要求非常高,合理分配体能也是比赛技战术的重要内容。适宜的速度节奏既是对体能的合理利用,也是优化战术策略的途径。运动员在出发... 详细信息

研究目的:速度滑冰是一项体能类竞速性的运动项目,要求运动员在最短时间内到达终点,不仅对运动员的体能要求非常高,合理分配体能也是比赛技战术的重要内容。适宜的速度节奏既是对体能的合理利用,也是优化战术策略的途径。运动员在出发阶段采用相对较快还是较慢的加速策略,必然对最大绝对速度和后程降速产生影响,并最终影响比赛成绩。因此出发阶段的速度节奏是影响比赛成绩的关键因素。本研究的目的是确定我国不同性别、运动水平速度滑冰运动员在不同距离比赛出发阶段速度节奏的特征规律,探究出发阶段速度节奏对比赛成绩的影响,为我国速度滑冰运动员的训练和比赛提供建议。研究方法:以参加2019-2020赛季全国速度滑冰锦标赛500m、1500m、5000m比赛的运动员为研究对象,将男、女运动员按照比赛成绩分别分为高水平组和低水平组。使用国际滑冰联盟（International Skating Union）认可的电子红外计时系统记录每名运动员各阶段的时间和比赛成绩,精度为0.001秒。根据出发阶段的距离和时间计算出发阶段的速度V（速度=出发距离/出发时间）、出发速度相对于全程平均速度的相对速度V%（相对速度=出发速度/全程平均速度）,以及出发阶段时间相对于比赛成绩的时间占比T%（出发阶段时间占比=出发阶段时间/比赛成绩）。采用双因素方差分析确定性别、运动水平对运动员在不同距离速度滑冰比赛出发阶段速度、相对速度的主效应、交互效应和简单效应。采用皮尔逊相关分析确定出发阶段时间和比赛成绩的相关性。采用线性回归模型确定出发阶段时间占比对比赛成绩的影响。P＜0.05表示有统计学显著性。研究结果:1)方差分析结果显示,在500m速度滑冰比赛中,性别和运动水平对出发阶段速度（P=0.658）、相对速度（P=0.408）影响的交互作用不显著。性别（P＜0.001）和运动水平（P=0.028）对出发阶段速度影响的主效应显著。女子组出发阶段速度低于男子组,低水平组出发阶段速度低于高水平组。性别（P=0.107）和运动水平（P=0.328）对出发阶段相对速度的影响不显著。在1500m速度滑冰比赛中,性别和运动水平对出发阶段速度（P=0.227）、相对速度（P=0.073）影响的交互作用不显著。性别（P＜0.001）和运动水平（P=0.046）对出发阶段速度影响的主效应显著。女子组出发阶段速度低于男子组,低水平组出发阶段速度低于高水平组。性别（P＜0.001）和运动水平（P=0.001）对出发阶段相对速度影响的主效应显著。女子组出发阶段的相对速度高于男子组,低水平组出发阶段的相对速度高于高水平组。在5000m速度滑冰比赛中,性别和运动水平对出发阶段速度（P=0.503）、相对速度（P=0.410）影响的交互作用不显著。性别（P＜0.001）和运动水平（P=0.002）对出发阶段速度影响的主效应显著。女子组出发阶段速度低于男子组,低水平组出发阶段速度低于高水平组。性别（P=0.357）和运动水平（P=0.156）对出发阶段相对速度的影响不显著。2)男、女运动员出发阶段时间和比赛成绩的相关分析结果显示,500m、1500m、5000m比赛成绩和出发阶段时间均高度相关（R≥0.537,P＜0.05）。3)男、女运动员出发阶段时间占比和比赛成绩的回归分析结果显示,500m比赛成绩和出发阶段时间占比无显著相关关系。1500m、5000m比赛成绩和出发阶段时间占比显著负相关（R2=0.890,P＜0.001;R2=0.859,P＜0.001）。研究结论:1)速度滑冰比赛中,女运动员相对于男运动员,低水平运动员相对于高水平运动员启动加速能力不足。在中距离比赛中,女运动员相对于男运动员,低水平运动员相对于高水平运动员启动节奏相对较快。2)速度滑冰比赛成绩和出发阶段时间显著正相关。短距离速度滑冰比赛成绩和出发阶段时间占比无显著相关关系;中、长距离速度滑冰比赛成绩和出发阶段时间占比显著负相关。3)短距离速度滑冰运动员应同等提高起滑加速能力和后程加速能力;中、长距离速度滑冰运动员应在提高起滑加速能力的基础上,着重提高耐力素质和维持后程高速滑行的能力。4)短距离速度滑冰运动员比赛时应尽全力加速出发;中、长距离速度滑冰运动员比赛时应采用平稳的出发策略,保存部分体能以维持后程的高速滑行,更能取得优异成绩。

关键词：速度滑冰速度节奏出发策略性别水平

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手枪速射运动员不同站位上肢运动学与肌电差异研究

沉水植物菹草在低温条件下对重金属Cu、Pb、Zn的吸附和富集

第十二届全国体育科学大会

作者：贾克涛武文强周兴龙毛松华李悦北京体育大学国家体育总局射击射箭运动管理中心哈尔滨体育学院

研究目的:男子25米手枪速射项目对技术动作一致性要求较高,运动员日常训练多是在资格赛站位,决赛时需变换站位射击,从而引起上肢运动变化,影响其技术动作的一致性。在前人研究的基础上,本研究选取时间节奏、上肢关节角度、持枪臂肌肉做... 详细信息

研究目的:男子25米手枪速射项目对技术动作一致性要求较高,运动员日常训练多是在资格赛站位,决赛时需变换站位射击,从而引起上肢运动变化,影响其技术动作的一致性。在前人研究的基础上,本研究选取时间节奏、上肢关节角度、持枪臂肌肉做功等指标,分析运动员资格赛站位(3号位)和决赛站位(2号位、4号位)转体运枪过程中上肢运动学与肌肉用力的差异,为运动员决赛站位技术动作调整提供参考。研究方法:采用Qualisys红外光点捕捉系统和肌电测试系统,对我国优秀手枪速射运动员Lxx(国际健将)不同站位转体运枪上肢角度变化和肌肉做功差异展开研究。Qualisys红外光点捕捉系统采集频率200Hz,红外反光标志点分别粘贴在运动员左肩、右肩、右肘、右腕、枪口,将红外反光标志点连线以分析上肢各部位运动学变化。Delsys无线肌电测试系统采样频率1000Hz,肌电感受器粘贴在持枪臂指浅屈肌、指伸肌、肱二头肌、肱三头肌长头、肱三头肌外侧头、三角肌前束、三角肌中束、三角肌后束、斜方肌中束9块肌肉。不同站位分别采集4组4s射击,将转体运枪过程分为T1(第一靶到第二靶)、T2(第二靶到第三靶)T3(第三靶到第四靶)、T4(第四靶到第五靶)4个分段,分析运动员各分段时间节奏与上肢运动学变化。通过Qualisys Track Manager 2019.3和Delsys EMGworks Analysis v4.7.9软件获得运动员上肢运动学与肌电数据,使用SPSS26.0进行配对样本t检验,对比运动员决赛站位与资格赛站位运动学和肌电差异。研究结果:1.手枪速射规则对弹着密度要求较高,弹着密度越小,运动员成绩稳定性越高。不同站位射击时3号位射击弹着密度最小,2号位射击弹着密度最大,各靶成绩仅有4号位与3号位第5靶成绩有显著差异。2.运动员在不同站位射击时,资格赛站位第一靶击发用时较长,决赛站位第一靶击发用时相对较短,2号位各分段时间节奏稳定性较好,4号位和3号位时间间隔一致性较差,不同站位射击时各分段时间均无显著差异。***不同站位射击时,T1分段:4号位左肩-右肩-右腕角度变化与3号位差异显著(P=0.043)。T2分段:2号位左肩-右肩-右腕(P=0.015)和右肩-右腕(P=0.009)角度变化与3号位相比差异显著。T3分段:2号位左肩-右肩-右腕角度变化(P=0.021)与3号位有显著差异。T4分段各指标均无显著差异。整个转体运枪过程中,Lxx不同站位左肩-右肩-右腕角度变化均大于左肩-右肩,资格赛站位右肩-右腕转动角度最大,右腕-枪口转动角度最小,决赛站位则相反。***不同站位肌肉做功总量3号位>4号位>2号位,3号位肌肉做功最大,且肌肉做功稳定性高于其他站位。2号位射击时三角肌前束(P=0.025)、三角肌中束(P=0.025)、三角肌后束(P=0.008)、指伸肌(P=0.044)、肱三头肌外侧头(P=0.036)做功与3号位有显著差异,4号位射击时三角肌中束(P=0.014)、三角肌后束(P=0.002)、指浅屈肌(P=0.000)、肱二头肌(P=0.023)做功与3号位有显著差异。转体运枪过程中,三角肌是主要用力肌群,其贡献率达到了45%以上,各关节肌肉做功表现出伸肌做功大于屈肌的特点。研究结论:1.与国外优秀手枪速射运动员相比,我国优秀手枪速射运动员第一靶击发时间较短,且决赛站位短于资格赛站位,运动员在较为熟悉的资格赛站位射击时,第一靶击发时间相对较长。不同站位射击时各分段节奏一致性较差,但对成绩影响不大,运动员决赛站位应适当延长第一靶击发时间,提高第一靶射击枪口到位准确率。2.运动员在转体运枪过程中,肩关节有内收现象,肩关节随着上肢的转动而变化,但肩关节角度变化对上肢转动角度影响不大,上肢转动角度主要受双肩转动角度影响。运动员不同分段上肢角度变化一致性较差,可能与运动员转体运枪过程中技术动作调整有关,决赛站位上肢转动角度较小,腕关节角度变化较大,资格赛站位则相反,上肢转体运枪不到位时,运动员会改变枪口指向以进入理想瞄区,从而影响腕关节稳定性。运动员在决赛站位应适当增加双肩转动角度,减小肩关节活动,通过双肩转动增加上肢角度变化,提高转体运枪到位率,避免因上肢转动不到位影响腕关节稳定性。3.三角肌在转体运枪过程中肌肉贡献率最大,但不同站位三角肌做功稳定性差异较为明显,这与手枪速射项目特点有关,运动员在瞄准过程中通过对各靶间距离以及枪口到位情况的判断,调整肌肉收缩使不同肌群动态协作趋于稳定,从而对肌肉做功一致性造成影响。运动员上肢各关节肌肉做功有明显的个人特点,各关节伸肌做功大于屈肌,肩关节在转体过程中有内收现象,三角肌后束做功仍大于三角肌前束,是因为三角肌前束收缩引起三角肌后束产生共激活效应,以维持肩关节稳定。

关键词：手枪速射时间节奏运动学肌电

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植物研究 2009年第5期29卷 585-591页

作者：沈佳纪桂琴许文周兴龙石福臣南开大学生命科学学院天津300071 葫芦岛市环境监测中心站葫芦岛125000

在10℃的较低温度条件下,研究了冬春季节生长旺盛的沉水植物菹草(Potamogeton crispusL.)对重金属离子Cu2+,Pb2+,Zn2+的生物吸附特征及解吸情况,对不同初始浓度重金属水体中的重金属离子去除率情况,以及在此过程中菹草各器官(叶、茎、... 详细信息

在10℃的较低温度条件下,研究了冬春季节生长旺盛的沉水植物菹草(Potamogeton crispusL.)对重金属离子Cu2+,Pb2+,Zn2+的生物吸附特征及解吸情况,对不同初始浓度重金属水体中的重金属离子去除率情况,以及在此过程中菹草各器官(叶、茎、根茎、根)对重金属离子的富集情况。结果表明,菹草对Cu2+,Zn2+的吸附在20min内达到平衡,对Pb2+的吸附在50 min内达到平衡,吸附动力学结果符合伪二级动力学方程,决定系数分别达1,1,0.997 8。Freundlich等温线可较好地拟合菹草吸附Cu2+,Pb2+,Zn2+的过程,Cu2+,Pb2+,Zn2+的吸附容量分别达到66.900 6,26.543 0,30.371 8 mg.L-1。以去离子水作洗脱剂,解吸液中3种重金属离子浓度均低于仪器检出限(0.01 mg.L-1),解吸程度微弱。投放菹草后,随着初始处理浓度的升高,水体Cu2+的去除率先降低后升高,Pb2+的去除率的变化趋势与Cu2+类似。Zn2+去除率则随水体Zn2+初始浓度的升高而逐渐升高。菹草各器官对水体3种重金属离子的富集能力不同,排序为Cu2+>Zn2+>Pb2+。不同器官对同一种重金属离子的富集量差异显著,叶是富集重金属离子的主要器官。水体重金属离子的初始浓度会影响菹草各器官富集重金属离子的能力,一般随水体重金属初始浓度升高,菹草各器官的重金属离子富集量虽有不同程度的增加但富集系数持续减小。

关键词：菹草重金属伪二级动力学方程 Freundlich吸附等温线去除率富集

合阳公司孤岛工作面迎采动巷道围岩控制技术研究

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中国科技期刊数据库工业A 2022年第3期 256-259页

作者：周文凯周兴龙乔懿麟冯晓辉西安科技大学能源学院陕西西安710065 陕西澄合合阳煤炭开发有限公司陕西渭南715300 陕西煤业化工技术研究院有限责任公司陕西西安710065

合阳公司1508工作面回采期间,邻近1506工作面进风巷道开始掘进准备,因此1506工作面进风巷迎1508工作面回采采动掘进,且开采过程中形成了1506孤岛工作面。邻近采场上方覆岩和孤岛工作面上方覆岩一起运动,从而产生一个较大范围的空间结构... 详细信息

合阳公司1508工作面回采期间,邻近1506工作面进风巷道开始掘进准备,因此1506工作面进风巷迎1508工作面回采采动掘进,且开采过程中形成了1506孤岛工作面。邻近采场上方覆岩和孤岛工作面上方覆岩一起运动,从而产生一个较大范围的空间结构,形成强矿压显现,因此对邻近工作面上覆岩层垮落特征的研究有益于1506工作面进风巷围岩控制。本文将迎采动巷道划分为实体煤侧阶段、双向动压段、采空区侧段三个阶段,并分析各段受力变形机理。

关键词：迎采动巷道掘进采动阶段划分巷道支护数值模拟

我国女子曲棍球短角球技术的运动生物力学分析

维普期刊数据库评论

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北京体育大学学报 2000年第4期23卷 482-484,504页

作者：赵芳周兴龙王宇王艳红北京体育大学运动生物力学教研室北京100084 首都体育师范学院解剖生力教研室北京100087

研制了用计算机对运动信息“实时采集 ,及时反馈”系统 ,在国内率先使用了将运动画面用对比等形式现场反馈给教练员的分析方法 ,用三维录像解析系统分析世界冠军女曲队及我国家女曲队的进攻短角球技术 ,确立最优的进攻短角球动作技术模... 详细信息

研制了用计算机对运动信息“实时采集 ,及时反馈”系统 ,在国内率先使用了将运动画面用对比等形式现场反馈给教练员的分析方法 ,用三维录像解析系统分析世界冠军女曲队及我国家女曲队的进攻短角球技术 ,确立最优的进攻短角球动作技术模式 ,一年来 ,较大幅度地提高了我国女曲进攻短角球的技术水平。在奥运预选赛中 ,短角球成功率由第 2 5届、2 6届的 2 %和 4%提高到 7.5 % ,在奥运赛中 ,短角球成功率达到预期的 15 % ,短角球进球数占总进球数的 10 0 %。

关键词：角球进攻球技运动生物力学女子学分动作技术中国预期奥运

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高尔夫球员全挥一号木杆技术动作运动学分析

北京体育大学学报 2013年第6期36卷 131-135页

作者：李淑媛罗冬梅周兴龙北京体育大学北京100084 吉林师范大学体育学院吉林四平136000

实验室内采用三维高速摄像系统(200ftp),对21位男子高尔夫球员全挥一号木杆技术动作进行信息采集,量化分析挥杆5个特征时刻数据变化以揭示其动作特征。研究表明:以最大杆头线速度高低划分组别,各组上杆阶段用时都在1s左右,组间无差异;... 详细信息

实验室内采用三维高速摄像系统(200ftp),对21位男子高尔夫球员全挥一号木杆技术动作进行信息采集,量化分析挥杆5个特征时刻数据变化以揭示其动作特征。研究表明:以最大杆头线速度高低划分组别,各组上杆阶段用时都在1s左右,组间无差异;下杆阶段高速组比低速组用时更短,组间差异显著;高速组上杆过程中,保持右膝关节角基本不变,而低速组则呈现增大趋势,组间差异非常显著,伸右膝的动作破坏了在上杆过程下盘稳定性;高速组躯干角由瞄球准备到击球几乎保持不变,这有利于营造良好挥杆平面方正击球。提示应加强核心区腰腹部、背部及髋关节周围等肌群力量训练,同时加强肩、髋、躯干部位柔韧性训练,以提高竞技能力降低运动损伤风险。

关键词：高尔夫运动一号木杆全挥杆技术动作膝关节角躯干角

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弯道跑对下肢髌股关节应力的影响

医用生物力学 2019年第6期34卷 650-655页

作者：张百发罗冬梅周兴龙北京体育大学运动人体科学学院

目的探究在较慢跑速下,相较于直道跑,弯道跑时两侧下肢髌股关节应力变化,分析长时间弯道跑增加髌股关节痛的可能性。方法利用Newtest便携测速系统、Motion红外高速运动捕捉系统和Kistler三维测力台,采集13名普通男性大学生(无运动专项)... 详细信息

目的探究在较慢跑速下,相较于直道跑,弯道跑时两侧下肢髌股关节应力变化,分析长时间弯道跑增加髌股关节痛的可能性。方法利用Newtest便携测速系统、Motion红外高速运动捕捉系统和Kistler三维测力台,采集13名普通男性大学生(无运动专项)以(4.0±0.2)m/s速度分别沿直道和弯道(内径为36 m)跑步时三维步态参数及地面反作用力。结果相较于直道跑,弯道跑时外侧腿髌股关节应力增大。弯道跑髌股关节压力变化时未见膝关节屈曲角度和膝关节伸展力矩的显著变化。结论长时间弯道跑会增加外侧腿患髌股关节痛以及加剧髌股关节痛患者疼痛感,建议跑步爱好者和髌股关节痛患者尽量避免重复长时间弯道跑。

关键词：弯道跑髌股关节痛髌股关节应力下肢