手槍速射技術(shù)的動(dòng)力鏈研究

許在華

（南京森林警察學(xué)院，江蘇 南京 210023）

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

優(yōu)秀特警射手由南京市公安局龍虎突擊隊(duì)3名射手和無錫市公安局特警支隊(duì)雷豹2名組成，隊(duì)員均獲得江蘇省特警射擊比賽前10名。普通射手，由南京森林警察學(xué)院特警專業(yè)2015級(jí)5名學(xué)員組成。

1.2 研究方法

運(yùn)用紅外三維運(yùn)動(dòng)動(dòng)作捕捉系統(tǒng)對(duì)雙手等腰式快速射擊動(dòng)作的動(dòng)力鏈進(jìn)行測(cè)試分析，動(dòng)力鏈包括準(zhǔn)備動(dòng)作→助跑急停→向前跨出支撐動(dòng)作→瞬間出槍→重心轉(zhuǎn)移→恢復(fù)動(dòng)作。

1.2.1選身體各肢段加速度值與角速度值之動(dòng)作穩(wěn)定性比較分析：身體各肢段修正的資料要與手槍相同，萃取資料的畫數(shù)也依照手槍所檢定出來得為主，手槍與身體資料相同比較才有一致性；除了將每個(gè)射手的右手腕、右手肘、左手腕、左手肘、腰部、右膝、左膝加上手槍共8個(gè)位置的資料分開，再將每個(gè)位置資料中的X、Y、Z三軸資料分開分析比較；將分開的X、Y、Z三軸資料分別計(jì)算出最大值、平均值、總功率，并整理成一個(gè)資料表。其計(jì)算方式如下。（1）將每個(gè)射手的加速度值（或角速度值）算出平均值。（2）將全部的射手加速度值（或角速度值）分別求出平均值+95%信賴區(qū)間值與平均值-95%信賴區(qū)間值。（3）以求面積的方法，將平均值+95%信賴區(qū)間值與平均值-95%信賴區(qū)間值所圍成的環(huán)狀面積切割成很多塊，每一塊就像梯形一樣。（4）環(huán)狀面積計(jì)算說明：梯形公式面積的計(jì)算：（上底+下底）×高/2。

1.2.2在身體各肢段的數(shù)據(jù)用最大值、最小值、平均值與總功率資料表的處理：將每位射手的同一肢段的資料分成萃取與未萃取整理放在同一個(gè)表格上；用ANOVA分析應(yīng)用于只針對(duì)優(yōu)秀射手分析，若P值<0.05表示有差異（若P值>=0.05表示無差異，可不用做LSD分析），建立LSD比較表，可以看出優(yōu)秀射手中誰有較佳平均值；再用最大值、最小值、平均值與總功率的X、Y、Z三軸的LSD比較表可明顯看出射手的差異性；最后將LSD比較表，分成最大值、最小值、平均值與總功率4類，整理成LSD射手總表。將總表資料統(tǒng)計(jì)分為：（1）X、Y、Z軸LSD差異分析：以X、Y、Z值的加總，所以會(huì)有0～3的數(shù)值，3表示兩位射手間X、Y、Z軸均有差異，動(dòng)作很接近。而X、Y、Z比對(duì)出現(xiàn)0表示2位射手間X、Y、Z軸均無差異，動(dòng)作相同。（2）X、Z軸LSD分析：在X、Z軸方向的關(guān)系來做比較發(fā)現(xiàn)X、Z軸有較大的值產(chǎn)生，有0～2的數(shù)值產(chǎn)生，2表示2位射手間X、Z軸均有差異，動(dòng)作很接近。X、Z比對(duì)出現(xiàn)0表示2位射手間X、Z軸均無差異，動(dòng)作相同。

1.2.3最后將X、Y、Z三軸t檢定表與X、Z兩軸t檢定表分4個(gè)區(qū)域統(tǒng)計(jì)：優(yōu)秀射手比較；優(yōu)秀射手與普通射手之比較；普通射手比較。

2 結(jié)果與分析

優(yōu)秀射手與普通射手加速度動(dòng)力鏈分析動(dòng)力鏈曲線。本研究以優(yōu)秀射手組與普通射手在手槍、右手掌、右手腕、右手肘、左手腕、左手肘、腰部、右膝、左膝共10個(gè)部位，配載紅外三維運(yùn)動(dòng)動(dòng)作捕捉系統(tǒng)的反光球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以雙手等腰式快速射擊動(dòng)作，成功完成15次快速拔槍射擊，并傳回的各肢段X、Y、Z三軸加速度的數(shù)據(jù)來分析優(yōu)秀射手與普通射手差異。（表1）

2.1找出優(yōu)秀射手與普通射手各1名，并將其15次動(dòng)作資料，經(jīng)RMSE檢定后，找出一次最佳動(dòng)作資料，從手槍、右手腕、右手臂、左手腕、左手軸、腰部、右膝與左膝共8個(gè)位置。

2.2優(yōu)秀射手與普通射手，經(jīng)過RMSE檢定找出優(yōu)秀的E射手與普通Q射手這兩位射手在MSE檢定中三軸的平均次數(shù)都很優(yōu)秀因此用他們來分析兩者的差異。

表1 動(dòng)力鏈各肢段加速度值分析表

2.3根據(jù)開放式動(dòng)力鏈由近端到遠(yuǎn)端原則，分析的順序?yàn)樽笙ァ⒂蚁ァ⒀俊⒆笫种狻⒂沂种狻⒆笫滞蟆⒂沂滞蟮绞謽尅Ｒ允滞骦軸值第一波高點(diǎn)為校正0點(diǎn)，分析如下。（1）左膝：反光球裝置于左大腿左前方接近左膝位置，利用紅外三維運(yùn)動(dòng)動(dòng)作捕捉系統(tǒng)加速測(cè)量測(cè)其三軸加速度值，量測(cè)的數(shù)據(jù)經(jīng)截取后做成散布圖發(fā)現(xiàn)：①優(yōu)秀與普通射手在曲線中出現(xiàn)四波動(dòng)最高點(diǎn)，第一、二波高點(diǎn)為雙腳在移動(dòng)中所出現(xiàn)的波動(dòng)，第三波動(dòng)的值特別大代表正在出槍動(dòng)作，最后一波為落地的動(dòng)作；②優(yōu)秀射手在第三個(gè)波動(dòng)明顯的特別大，有別于普通射手的第三次波動(dòng)，顯示優(yōu)秀射手在瞬間用力時(shí)左膝的穩(wěn)定情況是優(yōu)于次優(yōu)秀射手；③優(yōu)秀射手與普通射手兩者最大加速度值分別為33.20m/s2、22.35m/s2時(shí)，從數(shù)據(jù)得知在瞬間出槍的時(shí)間是無差異而在加速度上優(yōu)秀射手比普通射手更佳。（2）右膝：感測(cè)器裝置于右大腿右前方接近右膝位置，利用紅外三維運(yùn)動(dòng)動(dòng)作捕捉系統(tǒng)加速規(guī)則測(cè)其三軸加速度值，量測(cè)的數(shù)據(jù)所示。①優(yōu)秀射手與普通射手在三軸曲線，以Y軸為主要受力的方向，次要軸為X、Z軸，曲線中優(yōu)秀射手Y軸出現(xiàn)兩波高點(diǎn)時(shí)間為-114ms、12ms，普通射手時(shí)間為-191ms、-41ms。②從時(shí)間來看第一波高點(diǎn)可預(yù)測(cè)他移動(dòng)所產(chǎn)生的波動(dòng)，第二波高點(diǎn)是右膝受力的情況，可從加速度值來看出施力的大小。③其次要X、Y軸曲線分析，優(yōu)秀射手的X軸最大時(shí)間為-145ms，Z軸最大波動(dòng)時(shí)間為-195ms；其次優(yōu)秀射手X軸最大波動(dòng)的時(shí)間為-175ms，Z軸最大波動(dòng)的時(shí)間為-245ms，比較之下兩軸的波動(dòng)時(shí)間與加速度值都比次優(yōu)秀的優(yōu)異。④以曲線來看，優(yōu)秀射手的三軸波動(dòng)曲線比較密集，代表瞬間出槍是右膝的反作用力比較長(zhǎng)這樣才能維持整個(gè)重心轉(zhuǎn)移與身體的轉(zhuǎn)動(dòng)；以優(yōu)秀射手三軸的曲線來看，第一波動(dòng)的施力與第二波動(dòng)的施力時(shí)間過長(zhǎng)，可見右膝受力的力量中斷，使得力量削減，連帶各膝關(guān)節(jié)帶動(dòng)力量轉(zhuǎn)移到身體上并傳導(dǎo)到槍上，因此左右膝關(guān)節(jié)的加速度是不可或缺。（3）腰部：感測(cè)器裝置要不右側(cè)位置，利用紅外三維運(yùn)動(dòng)動(dòng)作捕捉系統(tǒng)加速規(guī)則來量測(cè)三軸加速度，優(yōu)秀與普通射手的曲線在腰部動(dòng)作比較類似，普通射手Y軸第一波時(shí)間加速度值為31.68m/s2，優(yōu)秀射手第一波時(shí)間加速度值為18.95m/s2。從曲線發(fā)現(xiàn)，次優(yōu)秀在腰部發(fā)力的部位上有兩段波動(dòng)，其表示次優(yōu)秀射手在腰部旋轉(zhuǎn)上分成兩段是發(fā)力不像優(yōu)秀射手在腰部旋轉(zhuǎn)的力量控制得很好，沒有太多浪費(fèi)的動(dòng)作。（4）左上臂：感測(cè)器裝置于左上臂接近左手肘位置，利用紅外三維運(yùn)動(dòng)動(dòng)作捕捉系統(tǒng)來測(cè)量三軸加速度值，以曲線來看兩者的X軸為主要施力軸，明顯看出受力大小與三軸加速規(guī)的方向。兩者的差異于：①優(yōu)秀射手在三軸的曲線都往負(fù)方向?yàn)楦唿c(diǎn)，從曲線看出優(yōu)秀射手在瞬間，左手肘X軸最大值為-18.65m/s2，明顯看出左手肘在雙手等腰式速射動(dòng)作中是用來支撐手槍瞬間后坐力的穩(wěn)定性。②雖然普通射手X軸加速度值-167.60m/s2大于優(yōu)秀射手的-18.65m/s2，表示普通射手在出槍的過程中左手肘過于用力，會(huì)降低據(jù)槍的穩(wěn)定性。③在出槍時(shí)間上優(yōu)秀射手在113ms產(chǎn)生最大值，而普通射手在7ms中出現(xiàn)最大值，從時(shí)間來看普通射手瞬間出槍時(shí)間較晚，使得左手肘需要很大的力量來支撐，相反的優(yōu)秀射手出槍時(shí)間較早因而左手肘不需要過度的用力。（5）右上臂：感測(cè)器裝置于右上臂接近右手肘的位置，利用紅外三維運(yùn)動(dòng)動(dòng)作捕捉系統(tǒng)來測(cè)量三軸加速度值，以數(shù)據(jù)來看兩者的X軸為主要施力軸，明顯看出受力大小與三軸加速規(guī)的方向。兩者的差異于：①優(yōu)秀射手曲線有2個(gè)波動(dòng)，其第一波動(dòng)時(shí)間為-70ms最大值為114.47m/s2，第二波動(dòng)的時(shí)間為28ms，最大值為131.60m/s2。反觀，普通射手也有2個(gè)波動(dòng)時(shí)間為-80ms、12ms，其最大值為145.87m/s2、277.19m/s2。②從曲線判斷Y、Z軸不是主要的施力軸向。③其優(yōu)秀射手與普通射手X軸波動(dòng)來看，兩者的第一波的是瞬間出槍的瞬間，而第二波動(dòng)是擊發(fā)后加速收槍動(dòng)作的波動(dòng)。④在雙手等腰式速射動(dòng)作上右手肘不是最大受力部位，手肘是在控制手槍的穩(wěn)定與方向，從普通射手曲線數(shù)值大于優(yōu)秀射手可知，普通射手右手肘過于用力造成。（6）左前臂：反光球裝置于左上臂接近左手腕的位置，利用紅外三維運(yùn)動(dòng)動(dòng)作捕捉系統(tǒng)測(cè)三軸加速度值，從數(shù)據(jù)來看，①優(yōu)秀射手的X軸時(shí)間為-12ms，Z軸時(shí)間為-12ms；普通射手X軸的時(shí)間為5ms。這2個(gè)軸是主要施力的方向軸。②優(yōu)秀射手與普通射手的X、Z軸有明顯區(qū)別，代表他們瞬間出槍是左手腕有向前發(fā)力，可是普通射手的加速度值較小。③普通射手左手腕瞬間發(fā)力時(shí)，過度的用力造成力量沒辦法傳到手槍上，也會(huì)影響其他各部位的表現(xiàn)。（7）右前臂：感測(cè)器裝置于右前臂接近右手腕的位置，利用紅外三維運(yùn)動(dòng)動(dòng)作捕捉系統(tǒng)測(cè)三軸加速度值，值得注意的是優(yōu)秀射手第一波高點(diǎn)幾乎在校正0點(diǎn)（手掌Z值第一波高點(diǎn)）上，在優(yōu)秀射手Z軸向?yàn)?點(diǎn)123.89m/s2與普通射手Z軸為0點(diǎn)92.63m/s2。從0點(diǎn)來看幾乎沒有差異，差別在于Z軸加速度值的大小不同。如果我們從X軸向來看可以發(fā)現(xiàn)，優(yōu)秀射手的X軸第一波高點(diǎn)時(shí)間在1ms，加速度為271.37m/s2，普通射手X軸第一波高點(diǎn)時(shí)間在10ms，加速度為-179.67m/s2。從曲線得知，普通射手出槍時(shí)施力過早導(dǎo)致力量提前減弱，因而影響其他軸向的施力連帶影響各部位的表現(xiàn)。

3 結(jié) 論

3.1以各肢段三軸間，找出每一個(gè)肢段的第一波高點(diǎn)的受力時(shí)間，作為動(dòng)作起始的時(shí)間，最大加速度值來分析優(yōu)秀與普通射手動(dòng)力鏈（表1）。

3.2從動(dòng)力鏈來看，以各肢段受力時(shí)間依序排列為左膝、右膝、右手肘、腰部、左手腕、右手腕、左手肘。以雙手等腰式速射姿勢(shì)的重心轉(zhuǎn)移來看，雙腳移動(dòng)、快速支撐、重心由后往前移、瞬間出槍、往前加速、射擊、收槍，以它們兩者之間來看是無太大差異。

3.3從動(dòng)力鏈曲線中發(fā)現(xiàn)，優(yōu)秀射手右手腕、左手腕的X、Z軸的加速度大于普通射手；從三軸方向來看，普通射手在出槍瞬間手腕用力不足因而影響固定，而造成Z軸方向的受力波動(dòng)過大，因而產(chǎn)生過多失誤。

3.4因?yàn)閷?shí)驗(yàn)對(duì)象都是經(jīng)過訓(xùn)練的射手，基本的技能都不錯(cuò)，所以各肢段最大加速度差距不大。普通射手有時(shí)會(huì)過早或過度用力，如腰部、右手肘、左手肘加速度值都超過優(yōu)秀射手，但無法將力量確實(shí)傳遞在每一個(gè)肢段上，來帶動(dòng)手槍向前的加速度。而優(yōu)秀射手在出槍時(shí)會(huì)運(yùn)用身體的協(xié)調(diào)性，如手臂放松利用軀干的聯(lián)動(dòng)帶動(dòng)整個(gè)身體，控制出槍指向，來提升穩(wěn)定性與射擊精度。