自由Liberty案例研究：美國奧運體操研究中的POLHEMUS跟蹤技術

案例研究：美國奧運體操研究中的POLHEMUS跟蹤技術

本研究的目的是提供一些關于跳板的初步信息。這些初步結果是正在進行的對體操器械行為的更大研究的一部分。Polhemus LIBERTY被用于精確的運動測量是必要的。

該跳板用于跳高起跳，練習和技巧的翻滾和跳高，以及其他器械安裝。它對其行為進行了有限的審查。然而，跳板與體操運動員之間的相互作用幾乎沒有得到解決。以下信息主要是描述性的，旨在描述跳板在跳高起飛期間的移動行為，以及我們目前在研究跳板方面所做的初步努力。

采用高速視頻和磁運動跟蹤兩種主要手段對跳板行為進行了分析.采用高速視頻(NAC HSV 400)，以每秒200幀的速度對拱頂板的行為進行視頻分析。四個反射標記被放置在板上，如圖1所示。反射標記被錄像，然后通過匹克性能技術軟件呈現到x-y坐標(二維分析)。

對原始數據進行了位置、位移和速度信息的分析。圖1顯示了一名年輕男子體操運動員在跳馬臺上表演手翻跳馬時發(fā)生的跳板反應。請注意，板的響應表示板上表面的中間反沖和復雜的波狀運動，導致板從一邊到另一邊的傾斜，以及最前方板標記的振動運動。

圖1：請注意附加在跳板邊的白色標記。這些標記允許在起飛時自動數字化跳板的移動.請注意，撞擊導致跳板的側傾和前后復雜的波狀運動。下面的圖片顯示了這四個標記的運動軌跡。左上角的標記對應于跳板的上前角，顯示中間的后坐力。2D原始坐標展開顯示每個點，同時順序地將圖像移動到右邊，以防止標記位置被繪制在對方上面。擴展顯示最清楚地顯示了跳板左上角標記的中間后坐力。

除了跳板運動的高速視頻外，后來的工作還利用了磁運動跟蹤系統(tǒng)。自由?磁運動跟蹤系統(tǒng)由Polhemus提供，軟件由高級運動測量公司提供。8個磁傳感器被嚴格地綁在跳板的頂部和底部的側面。

這些傳感器提供六自由度傳感，這意味著傳感器能夠記錄x、y和z平面上的位置；傳感器還以滾動、俯仰和Azmuth格式提供角度位置和位移信息。這些傳感器提供亞毫米精度和240赫茲采樣.

當體操運動員接近時，由于體操木地板的變形，傳感器檢測到體操運動員最后幾步跑步的精度。圖2顯示了傳感器配置。

磁運動跟蹤系統(tǒng)是重要的，因為跳躍安全墊問題，將用于Yurchenko型跳躍。反光視頻制作者將被安全墊模糊，使得傳統(tǒng)的視頻手段無法檢測板的運動(圖3)。

圖2：磁傳感器顯示在跳板的上、下表面的側面。注意，磁傳感器的發(fā)射機顯示在跳板左側的三腳架上。感測由發(fā)射機產生的磁場，由膝上型計算機記錄傳感器的相對位置。圖4和圖5顯示了磁傳感器提供的數據類型的一個例子。

這兩幅圖都顯示了高級運動測量軟件的屏幕圖像和傳感器三叉圖，以及8個傳感器中的6個傳感器的Z方向(上、下)傳感器位置圖。圖4顯示了一種類型的跳躍板的起飛結果。

圖3：與體操運動員的圖片顯示，跳板與安全墊圍繞著板的三面。圖4和圖5顯示了磁傳感器提供的數據類型的一個例子。這兩幅圖都顯示了高級運動測量軟件的屏幕圖像，其中傳感器三叉圖和Z方向(上下)傳感器位置圖為八個傳感器中的六個。圖4顯示了一種類型的跳躍板的起飛結果。

圖4：傳感器配置和傳感器移動如上圖所示。圖中顯示了傳感器1到6的移動情況。請注意，從這個板子起飛時，在體操運動員最初撞擊跳板期間，在磁傳感器的初始下降過程中出現了中間的反沖。

圖5顯示了傳感器在不同類型的跳板上的移動情況。請注意，從這個板起飛沒有顯示一個中間的后坐力。圖4和圖5是同一個運動員使用相同的彈簧跳馬的結果。傳感器配置和移動(見圖)如圖5所示。

圖6顯示了Yurchenko跳馬的跳板響應。從跳板上起飛的Yurchenko跳馬通常會受到離跳臺較高端更近的起飛沖擊(即離跳馬表更近)。

這種類型的起跳是在一輪比賽結束后進行的，這將使體操運動員從跑中轉180度，因此運動員在與板接觸時面臨著向后的問題。

圖6. Yurchenko起飛。請注意，跳板的運動更加微妙，位移模式顯示，體操運動員的起飛有一個更長的接觸時間與板子。

為了結束對跳板行為的初步討論，圖7和圖8顯示了由傳感器描述的跳板反沖模式。請注意，對于相同類型的跳馬，兩個被測量的跳板的后坐力動作是完全不同的。其中一個板(圖7)顯示傳感器幾乎直接垂直上升。圖8顯示傳感器最初垂直上升，然后傾斜向后移動。目前尚不清楚一種運動是否優(yōu)于另一種運動。

圖7.一種類型的跳板的垂直后坐力動作。注意，在反沖過程中，傳感器幾乎直接垂直上升。

圖8：注意，在主板反沖的早期，三位一體垂直移動，但在后坐力的后期，三位一體向后移動，向上移動。

圖9顯示了在Yurchenko跳躍以多圖像格式起飛時傳感器的位移.請注意，板(傳感器1)的最前端(最右邊)是偏轉最遠，這與起飛沖擊板的前端對應。

這一偏轉模式與典型的碰撞模式形成了鮮明的對比，當體操運動員執(zhí)行手彈簧式跳馬時，板接觸發(fā)生在板的后面或最左邊的地方(例如，傳感器3和4)。

圖9：Yurchenko跳躍，初步影響。請注意，傳感器1比其他傳感器下降得更遠、更快。這表明了體操運動員與棋盤接觸的腳的位置。

結語

這份初步報告表明，這兩種類型的跳躍板分析到目前為止的行為不同。此外，研究還表明，個別運動員在跳板運動方面往往有明顯不同的影響簽名。

為了確定運動員和跳板動作的這些差異是好的還是壞的，還需要進一步的分析。此外，結果表明，董事會的行動，體操運動員對這些動作的印象，以及由此產生的行動，往往是違反直覺的，可能違背傳統(tǒng)教練的智慧。這些分析技術將應用于自由體操器械和平衡木。這些測量技術的能力看起來很有希望。