《基于肌电和惯导的羽毛球步法分析设备》
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摘 要：在羽毛球比赛中运动员要不断在运动场上进行跑动,进行高强度的体能消耗.所以运动员的步法就显得尤为重要,步法的精准程度对比赛的胜负有着决定性的影响.正确的步法,能够让运动员在长时间的拉锯战中保存、维持体力,更好地应对对手各种刁钻的落点变化.因此,步法训练是羽毛球运动员的重点训练项目.本文研究设计了一种基于表面肌电传感器和惯性传感器的羽毛球步法分析设备,实现在专业羽毛球步法训练中对下肢肌肉发力情况、下肢运动模式的捕捉分析,通过对运动数据的定量分析达到更精准有效的步法训练反馈.
Abstract： In badminton competitions, athletes must constantly run on the sports field to consume high-intensity physical energy. Therefore, the footwork of the athletes is particularly important. The accuracy of the footwork has a decisive influence on the outcome of the game. The correct footwork can enable athletes to preserve and maintain their physical strength in a long-term tug-of-war, and better respond to various tricky landing changes of the opponent. Therefore, footwork training is a key training item for badminton players. This article researches and designs a badminton gait analysis device based on surface electromyographic sensors and inertial sensors to realize the capture and analysis of lower limb muscle strength and lower limb movement patterns in professional badminton gait training. Through quantitative analysis of motion data, more accurate and effective footwork training feedback is achieved.
关键词：羽毛球步法分析;肌电测量;动作捕捉
Key words： badminton footwork analysis;electromyography measurement;motion capture
中图分类号：G847文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2020）01-0154-03
0 引言
羽毛球步法对于羽毛球运动员来说无疑是至关重要的,一个精准的球必须通过精准的步法来实现,就算一位羽毛球运动员拥有极其高超的手法都難以弥补步法的缺失.只有在球场上拥有快速精准的步法,才能制造出具有高精度、高威胁的击球.因此,羽毛球的步法对于羽毛球运动员来说,重要性不言而喻.
羽毛球的步法讲究快速和协调,从根本上来讲,每一个精准的步法都是由下肢肌肉甚至全身肌肉的协调与发力做功才能完成.调研发现,目前的研究大多针对于单个步法动作进行分析和讨论[1].其中肌电信号在羽毛球运动学分析中的应用已经较为成熟,但大多数研究以单个技术步骤的肌肉情况为主[2].动作捕捉技术在体育运动中的应用也十分广泛[3],在羽毛球上主要以光学式动作捕捉完成对运动员完整过程技术动作的运动学分析,但这种方式对场地和设备的成本要求较高,不具有普适性[4].由于这些限制,本文提出了一种基于表面肌电传感器以及惯性传感技术结合的步法分析设备,利用表面肌电传感器完成对特定部位肌肉的肌电信号采集,并对肌电信号进行信号分析提取特征参数,从而定量分析运动员在完成技术动作过程中的肌肉发力顺序、肌肉发力强度等信息.惯性导航传感器用于构建动作捕捉系统,通过将动作捕捉单元固定于下肢Marker点处实现对运动员下肢动作模式的实时捕捉,在交互端同步还原动作场景从而更高效地发现技术动作的不足.该设备可以在今后的羽毛球专业步法研究训练中提供更有效、更有针对性的训练方法,从而指导运动员更高水平地完成比赛.
1 标准二步蹬跨步上网步法与人体下肢结构剖析
1.1 标准二步蹬跨步上网步法
目前羽毛球的步法主要可以分为跨步、跳步、垫步、交叉步、蹬步这几种基础步法及其相互组合的组合步法.如果按移动方向来进行划分的话,以球场的中心位置为起点,可以分为前场步法、后场步法、两侧步法[5].本文以标准二步蹬跨步前场上网步法为例,阐述羽毛球步法分析设备的总体设计.二步蹬跨步上网步法可以分为四个阶段：出发步、垫步、跨步和缓冲蹬伸.技术动作的完整过程定位为：起动之后,左脚先朝球的方向迈一步,紧接着左脚用力后蹬,利用左脚的蹬力侧身将右脚朝球的方向跨出一大步[6].步法如图1所示.
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羽毛球引用文献:
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