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分析方法和生物力學建模與仿真方法，揭示這類技術動作的運動學、動力學規(guī)律與技術特點，為我國運動員發(fā)展該類型動作提供理論依據和技術參考。
　　研究方法:
　　1．對程菲和洪淑貞完成的―踺子轉體180°前手翻接直體前空翻轉體180°“(簡稱“R180”)，以及程菲完成的―踺子轉體180°前手翻接直體前空翻轉體540°”

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

3、根據多體動力學原理，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，將運動學解析得到的“R180”兩個動作中人體各個關節(jié)的三維坐標賦予三維人體模型，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”跳馬動作進行逆向動力學和正向動力學的仿真，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、等動力學參數進行對比分析。
　　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進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。
　　研究結果與結論:
　　通過對“R180”、“程菲跳”的運動學分析，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、主要關節(jié)的位移、關節(jié)角度、身體翻轉角速度等運動學參數；兩人在“R180”跳馬動作中人體部分關節(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參數。
　　結論如下:
　　1．踺子轉體180°前手翻接直體前空翻類跳馬動作在觸馬前的技術動作基本相同，難度較高的技術動作需要更高的推離馬垂直速度和更快的第二騰空轉體角速度。
　　2．程菲完成的“R180”跳馬技術動作整體優(yōu)于洪淑貞的，但程菲

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