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研究目的:单板U型场地技巧（half-pipe）,又称单板U型槽,属于技能类、表现难美类项目,要求运动员在U型场地内利用一块单板滑行,借助助滑坡起跳,在空中完成空翻、转体等一系列高难度动作,裁判根据动作难度和完成质量进行打分。该项目为我国潜在优势项目并且也取得了一定成就,在北京冬奥会筹备过程中国家提出了加快推进“科技冬奥（2022）行动计划”,根据该计划国家科技部制定了重点研发计划“科技冬奥”专项实施方案,其中内容就涉及到冬季项目运动训练与比赛关键技术,本课题也响应国家的号召,为北京冬奥会提供科技支撑。由于该运动项目场地的特殊性及天气、气温等因素影响,导致实验条件十分苛刻,无法使用传统生物力学手段进行测试,因此目前国内外对该项目技术动作的研究甚少处于起步阶段。本研究目的:旨在基于IMU的运动捕捉技术（Xsens MVN）结合高速摄影对运动员关键动作阶段（助滑阶段、出槽阶段、入槽阶段）中的运动学数据进行采集,通过对滑行速度、各阶段过程中的关节角度变化趋势以及关键技术动作的身体姿态进行研究,进而探讨各阶段的运动技术特征规律。为运动员进行更加科学的技术训练、进一步改善比赛表现提供科学依据。研究方法:在吉林长白山万达雪场U型场地,选取8名省队运动员（年龄:16.1±2.5yrs,身高:169.5±11.0cm,体重:53.2±8.7kg）,穿戴一套基于IMU的运动捕捉套装,其中包括17个传感器（240 Hz,Xsens MVN,荷兰）,在U型场地右侧槽崖上架设一台高速摄像机A、槽底架设另一台B（Fastcan Mini WX100,采样频率500HZ）,分别对运动员第一个整套动作（助滑、出槽、空中动作、入槽）以及槽内运动轨迹进行拍摄。预先在U型槽左侧槽崖上做好标记物（一面红色旗帜）,要求运动员统一从U型槽右侧进入槽内,从靠近指定标记物下方出槽完成第一次空中动作,保证高速相机A可以拍摄到第一个整套动作,每名运动员在槽内每次出槽完成相同难度的空中动作（正脚前刃360°）,完成4～5次,视为一组,共滑三组,选取动作完成质量最佳的一组进行数据处理。实验参数包括:1)助滑速度:通过视频解析软件获得运动员第一个动作各个阶段的平均滑行速度和最大速度;2)关节角度:通过IMU采集运动员髋、膝、肩关节角度变化;3)身体姿态:通过IMU结合高速摄影视频解析,对运动员关键技术动作的身体姿态进行捕捉分析;4)质心:通过视频解析软件获得运动员身体质心位置的变化。研究结果:（1）八名运动员在U型槽内完成的4个动作分别耗时1.958s、1.985s、1.947s、1.957s,对动作的时间控制较为稳定。其中,重点分析的第一个动作中助滑、出槽、空中动作、入槽4个阶段的耗时分别为1.200±0.063s、0.110±0.057s、0.531±0.126s、0.117±0.030s,助滑阶段所占时间比重最大为61.29%,入槽阶段最小为5.62%。（2）助滑阶段中,运动员在开始时刻滑行速度为9.22±1.67m/s,结束时刻为7.32±0.99m/s,速度损失率为20.6%,平均滑行速度为8.38±0.57m/s,最大滑行速度为9.42±1.22m/s。左右髋关节平均屈曲角度分别为48.99±8.85°和52.40±5.65°,左右膝关节平均屈曲角度分别为65.27±5.31°和33.17±3.31°,左右肩关节平均外展角度分别为23.46±1.98°和22.59±2.98°;其中,右侧髋关节屈曲角度与平均滑行速度的相关性显著（P＜0.05）。助滑开始时刻和结束时刻的雪板滑行角度分别为49.35±4.14°和55.63±5.96°。（3）出槽阶段中,运动员在开始时刻的重心速度为7.38±0.94m/s,结束时刻为6.85±0.55m/s,速度损失率为7.2%,平均重心速度为6.92±0.27m/s,最大重心速度为7.38±0.94m/s,蹬壁时刻的速度为6.72±1.30°。左右髋关节平均屈曲角度为43.19±5.17°和42.45±3.15°,左右膝关节平均屈曲角度分别为61.42±8.61°和24.76±6.46°,左右肩关节平均外展角度分别为29.60±6.58°和33.54±2.29°;其中,右侧髋关节屈曲角度与出槽阶段平均重心速度的相关性非常显著（P＜0.01）。在蹬壁时刻,运动员左右髋关节屈曲角度分别为46.21±14.50°和43.13±16.83°,左右膝关节屈曲角度分别为63.80±12.83°和26.51±6.23°,左右肩关节外展角度分别为29.31±11.36°和33.46±16.66°,与蹬壁时刻的重心速度均没有显著相关性（p＞0.05）。在出槽阶段的开始时刻和结束时刻,雪板的出槽角度分别为57.28±5.98°和41.69±4.47°（4）入槽阶段中,运动员在开始时刻的重心速度为8.39±0.71m/s,结束时刻为9.31±0.81m/s,速度增长率为11.0%,平均重心速度为8.92±0.22m/s。左右髋关节平均屈曲角度分别为54.56±9.01°和60.12±12.03°,左右膝关节平均屈曲角度分别为40.53±1.38°和36.49±5.19°,左右肩关节平均外展角度分别为17.67±7.14°和35.52±2.52°;其中,右侧髋关节屈曲角度与入槽阶段平均重心速度的相关性非常显著（P＜0.01）。运动员的雪板入槽角度为34±7.14°。研究结论:（1）助滑阶段的主要任务是控制滑行速度和调整滑行方向,运动员对重心速度的控制主要是由滑行方向后侧腿完成的,且采取由膝关节带动髋关节进行屈伸动作的模式;在进入U型槽时选择好滑行路线和方向,建议将滑行角度的调整控制在10°左右可以避免不必要的速度损失同时保证滑行节奏的平稳。（2）出槽阶段是腾空前的关键阶段,蹬壁动作和躯干的预扭转是该阶段的关键技术动作。整个蹬壁动作是一个顺势发力的过程,应以出槽方向前侧腿为主导膝关节带动髋关节伸展进行蹬伸发力。建议蹬伸时雪板超出槽檐长度控制在板长的1/3。出槽角度的选择与动作的难度系数相关联,若需要较大的出槽角度应在出槽阶段较早的进行肩关节扭转,反之延后。同时注意肩关节充分外展从而获得较大的初始扭矩。（3）在入槽阶段,落点位置和落地时的身体姿态是决定落地稳定性的重要因素。落地缓冲时先接触到雪面的那一侧腿应采取膝关节带动髋关节的策略快速屈曲,稳定后以入槽方向前侧腿为主导髋关节带动膝关节快速伸展从而快速提高重心速度,在落地时膝关节应尽量维持屈曲角度＜63°（即采取硬着陆的策略）。建议入槽落点尽可能选择BC区域,若空中动作难度较低可选择AB区域。