3、第二章 人体生物力学参数-运动学参数-精简1.ppt

在平面问题中还可用极坐标系，它不用坐标轴的刻度，而是取固定于参照系上的一点为原点O，称极点。由此引出一条射线称极轴，这就组成极坐标系。 （3） 三维坐标系 三维坐标系又称空间坐标。判断人体的运动要从3个方向上看，由原点引出3条互相垂直的数轴，分别用OX、OY、OZ表示 。 （三） 运动学参数的瞬时性特征瞬时性是指人体在某一时刻或通过运动轨迹某一点时的运动学特征。运动学瞬时参数是描述运动关键点的特征与指标，比平均指标更详细。 1．瞬时速度与平均速度 瞬时速度是人体在某一时刻或通过运动轨迹某一点时的速度。 瞬时速度是通过某一位置时刻的速度。在体育实践中，瞬时速度是不可缺少、必须重视，只有通过了解瞬时速度才可以知道动作的临界状态的特征。 平均速度是人体在某一段时间间隔内通过的位移对此时间间隔之比。 平均速度只能概括地粗糙地描述人体运动的快慢和移动的指向。要精确地了解人体在某一时刻或某一位置的运动情况需要运用瞬时速度来描述。 技术特点： 绝对速度快、加速快 七步上栏、擅长前半程 2．瞬时加速度与平均加速度 瞬时加速度是指人体运动在某一时刻或某一位置的加速度，当趋于零时的极限值，人体的平均加速度既为瞬时加速度。 平均加速度为某一时间间隔内速度的变化率。在直线运动中，平均加速度等于人体运动的末速度与初速度的差值和时间的比值。 在运动技术分析中，用瞬时速度或瞬时加速度来描述运动特征尤显重要。人体运动的瞬时特征是运动技术的关键，而不是平均值。 但在长距离项目，为了制订比赛策略、进行战术安排时，常常取一定距离段的平均速度或平均加速度作为指标。 速度、加速度是矢量，在直线运动中由于运动方向固定，往往会运用平均速度、平均加速度指标； 曲线运动中，由于运动方向不断变化，平均值指标显示的物理意义不够明确，一般不拟采用。 三、运动学参数的采集 运动学参数采集方法从定性转入了定量，从静态进入了动态。采集工具和方法在现代技术的辅助下，也得到改了不断地进和提高，操作由复杂变的简单。 目前常用的运动学参数的采集手段有角度传感器、加速度传感器和摄影（像）测量。由于摄影（像）测量具有非接触的特点且采集的运动学参数比较齐全，在训练、科研中广泛应用。因此，本节着重介绍摄影（像）测量法。 1871年，伊·梅布里奇(E.Maybridge)用按顺序排列的24台照相机拍摄了马奔跑状态的连续照片，开创了用摄影法测量运动学数据的新方法。耗时、耗材。 20世纪80年代一般采用高速电影摄影机进行实地拍摄，缺点是从现场拍摄到结果分析整个过程时间较长。反馈时间长。 20世纪90年代以后，录像解析应用到运动生物力学中，并逐渐取代高速摄影，大量应用于运动学数据的采集。 高速摄影机 高速摄像机 运动学参数包括位移、角位移、速度、角速度、加速度、角加速度等。 主要测量方法有： 平面定点定机摄影（像）法 平面定点跟踪摄影（像）法 平面定轨跟踪摄影（像）法 立体定点定机摄影（像）法 立体定点跟踪摄影（像）法 1．摄影（像）方法 (1)平面定点定机摄影（像）测量方法 将摄影（像）机固定在三角架上，在摄影机的空间位置、摄距（拍摄距离）、机高、取景范围、焦距、光圈等按规定选用合适并固定不变的条件下，拍摄人体和物体的平面运动。 适用范围：动作（或运动周期）活动范围在6米以内，比赛和训练现场周围有较大的空闲场地（20-40米）。需要拍摄的技术动作以平面运动为主，如竞走、跑等的一个单步运动，跳远踏跳、投掷运动器械出手前后等。 优点： 1.简单易行（一台摄像机、标定方便、解析工作量小）。 2.非接触超距测量，可在正式比赛中进行。 缺点： 1.只能测出人体和物体在垂直于主光轴平面上的运动参数； 2.视场范围小。 （2）平面跟踪摄像方法 把摄像机架在三角架上后，采用非固定连接方法，摄像机可在三角架上左右、上下转动。拍摄时，摄像机的主光轴始终对准受测体，跟踪受测体的运动而转动。 适用范围：可以测量运动范围大、动作周期距离长的运动项目，例如三级跳远、撑竿跳高运动的全程、赛艇的一个划桨周期等。 优点: 1.测量范围大; 2.测量体在画面上成像较大。 缺点: 1.方法复杂、难度大 （分段拍摄比例尺、变化的速度不易跟踪）； 2.测量误差可能较大 （比例尺、速度的原因）。 （3）立体摄像测量方法 采用两台或多台摄像机，从不同角度对同一研究对象进行同步拍摄，然后把两台或多台摄像机所拍摄的平面录像进行数字化并把二维像坐标转换成实际空间的三维坐标，计算有关的运动学参数。 2.摄像机 （1）摄像机的选择 根据运动项目特征和技术分析的需要选择录像拍摄系统。录像拍摄系统从拍摄上可分为常速和高速。 常速录像拍摄系统是指拍摄的录像信号和通常电视信号的拍摄速度