自由Liberty案例研究：美国奥运体操研究中的POLHEMUS跟踪技术

案例研究：美国奥运体操研究中的POLHEMUS跟踪技术

本研究的目的是提供一些关于跳板的初步信息。这些初步结果是正在进行的对体操器械行为的更大研究的一部分。Polhemus LIBERTY被用于精确的运动测量是必要的。

该跳板用于跳高起跳，练习和技巧的翻滚和跳高，以及其他器械安装。它对其行为进行了有限的审查。然而，跳板与体操运动员之间的相互作用几乎没有得到解决。以下信息主要是描述性的，旨在描述跳板在跳高起飞期间的移动行为，以及我们目前在研究跳板方面所做的初步努力。

采用高速视频和磁运动跟踪两种主要手段对跳板行为进行了分析.采用高速视频(NAC HSV 400)，以每秒200帧的速度对拱顶板的行为进行视频分析。四个反射标记被放置在板上，如图1所示。反射标记被录像，然后通过匹克性能技术软件呈现到x-y坐标(二维分析)。

对原始数据进行了位置、位移和速度信息的分析。图1显示了一名年轻男子体操运动员在跳马台上表演手翻跳马时发生的跳板反应。请注意，板的响应表示板上表面的中间反冲和复杂的波状运动，导致板从一边到另一边的倾斜，以及最前方板标记的振动运动。

图1：请注意附加在跳板边的白色标记。这些标记允许在起飞时自动数字化跳板的移动.请注意，撞击导致跳板的侧倾和前后复杂的波状运动。下面的图片显示了这四个标记的运动轨迹。左上角的标记对应于跳板的上前角，显示中间的后坐力。2D原始坐标展开显示每个点，同时顺序地将图像移动到右边，以防止标记位置被绘制在对方上面。扩展显示最清楚地显示了跳板左上角标记的中间后坐力。

除了跳板运动的高速视频外，后来的工作还利用了磁运动跟踪系统。自由™磁运动跟踪系统由Polhemus提供，软件由高级运动测量公司提供。8个磁传感器被严格地绑在跳板的顶部和底部的侧面。

这些传感器提供六自由度传感，这意味着传感器能够记录x、y和z平面上的位置；传感器还以滚动、俯仰和Azmuth格式提供角度位置和位移信息。这些传感器提供亚毫米精度和240赫兹采样.

当体操运动员接近时，由于体操木地板的变形，传感器检测到体操运动员最后几步跑步的精度。图2显示了传感器配置。

磁运动跟踪系统是重要的，因为跳跃安全垫问题，将用于Yurchenko型跳跃。反光视频制作者将被安全垫模糊，使得传统的视频手段无法检测板的运动(图3)。

图2：磁传感器显示在跳板的上、下表面的侧面。注意，磁传感器的发射机显示在跳板左侧的三脚架上。感测由发射机产生的磁场，由膝上型计算机记录传感器的相对位置。图4和图5显示了磁传感器提供的数据类型的一个例子。

这两幅图都显示了高级运动测量软件的屏幕图像和传感器三叉图，以及8个传感器中的6个传感器的Z方向(上、下)传感器位置图。图4显示了一种类型的跳跃板的起飞结果。

图3：与体操运动员的图片显示，跳板与安全垫围绕着板的三面。图4和图5显示了磁传感器提供的数据类型的一个例子。这两幅图都显示了高级运动测量软件的屏幕图像，其中传感器三叉图和Z方向(上下)传感器位置图为八个传感器中的六个。图4显示了一种类型的跳跃板的起飞结果。

图4：传感器配置和传感器移动如上图所示。图中显示了传感器1到6的移动情况。请注意，从这个板子起飞时，在体操运动员最初撞击跳板期间，在磁传感器的初始下降过程中出现了中间的反冲。

图5显示了传感器在不同类型的跳板上的移动情况。请注意，从这个板起飞没有显示一个中间的后坐力。图4和图5是同一个运动员使用相同的弹簧跳马的结果。传感器配置和移动(见图)如图5所示。

图6显示了Yurchenko跳马的跳板响应。从跳板上起飞的Yurchenko跳马通常会受到离跳台较高端更近的起飞冲击(即离跳马表更近)。

这种类型的起跳是在一轮比赛结束后进行的，这将使体操运动员从跑中转180度，因此运动员在与板接触时面临着向后的问题。

图6. Yurchenko起飞。请注意，跳板的运动更加微妙，位移模式显示，体操运动员的起飞有一个更长的接触时间与板子。

为了结束对跳板行为的初步讨论，图7和图8显示了由传感器描述的跳板反冲模式。请注意，对于相同类型的跳马，两个被测量的跳板的后坐力动作是完全不同的。其中一个板(图7)显示传感器几乎直接垂直上升。图8显示传感器最初垂直上升，然后倾斜向后移动。目前尚不清楚一种运动是否优于另一种运动。

图7.一种类型的跳板的垂直后坐力动作。注意，在反冲过程中，传感器几乎直接垂直上升。

图8：注意，在主板反冲的早期，三位一体垂直移动，但在后坐力的后期，三位一体向后移动，向上移动。

图9显示了在Yurchenko跳跃以多图像格式起飞时传感器的位移.请注意，板(传感器1)的最前端(最右边)是偏转最远，这与起飞冲击板的前端对应。

这一偏转模式与典型的碰撞模式形成了鲜明的对比，当体操运动员执行手弹簧式跳马时，板接触发生在板的后面或最左边的地方(例如，传感器3和4)。

图9：Yurchenko跳跃，初步影响。请注意，传感器1比其他传感器下降得更远、更快。这表明了体操运动员与棋盘接触的脚的位置。

结语

这份初步报告表明，这两种类型的跳跃板分析到目前为止的行为不同。此外，研究还表明，个别运动员在跳板运动方面往往有明显不同的影响签名。

为了确定运动员和跳板动作的这些差异是好的还是坏的，还需要进一步的分析。此外，结果表明，董事会的行动，体操运动员对这些动作的印象，以及由此产生的行动，往往是违反直觉的，可能违背传统教练的智慧。这些分析技术将应用于自由体操器械和平衡木。这些测量技术的能力看起来很有希望。