拳擊運動員電子準靶研制及上肢肌力訓練效果分析

王雅一 張雙

(1.四川體育職業學院 四川成都 610043;2.四川省人民醫院 四川成都 610072)

隨著競技體育的發展，體育科研結合項目特點研發的訓練設備對提高運動員成績起到了重要作用。例如，數字化鐵餅［1］硬件電路系統的研究，獲得鐵餅在整個運動過程中的三維信息，實現動力學信息獲取；新型的數字力量設備，通過光電編碼器采集運動數據，向用戶提供科學的運動數據［2］。而與拳擊項目相關的訓練設備研制較少，手靶訓練有利于運動員技戰術的鞏固和提高，使運動員迅速進入比賽狀態，在拳擊訓練中占有重要地位［3］。得點取勝并擊打清晰是得分的關鍵，裁判員對得點的判斷更加嚴格［4］。研制拳擊電子手靶，利用現代測力系統和傳感技術獲得打擊力量、打擊速度、打擊功率等主要的生物力學參數，是現代訓練手段的需求之一［5-8］。目前，國內電子手靶為卜憲貴［9］所研制的硬件與軟件分離式手靶。而該實驗經過重慶大學兩個重點實驗室（力學實驗室和光電精密儀器實驗室），選用飛行器產品中的高速AD轉換器，克服硬件與數據處理分開的困難，通過AD 轉換器顯示擊打數據，為教練員直觀指導運動員提供科學依據。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

12名男子拳擊隊運動員，健將級4人，一級7人，二級1 人。隨機分為實驗組（n=6）和對照組（n=6），受試者基本信息，如表1 所示，對照組訓練為普通手靶，實驗組為電子準靶，訓練安排相同，訓練3次/周，3組/次，30 個/組（左、右手直拳、勾拳共30 個，自由組合），共8周。無任何增肌類營養品干預或其他上肢訓練方式干擾。

表1 受試者基本信息

1.2 研究方法

1.2.1 等速肌力測試

該文采用ISOMED-2000 多關節等速測試儀測試兩組雙側肘關節。肘關節角速度分別為60°/s（5 次）、180°/s（10 次）。測試時，取坐位（椅背調至最大直立位），按其固定方向做屈曲和伸展運動。測定順序為先慢速（60°/s），后測快速（180°/s）。測試峰力矩（N·m）是指肌肉收縮產生的最大力矩輸出值，代表肌肉或肌群的最大肌力，60°/s代表了肌肉收縮的絕對肌力，180°/s代表了肌肉功率和耐力。

1.2.2 電子準靶測試

拳擊電子準靶的測力范圍50～800kg，測力精度≤1%，測力作用時間0.3～180ms，測速范圍0～30m/s，測速精度＜2%，該實驗選用了在航空航天領域長期廣泛使用的AD574A5D，平均完成轉換時間在25μs，單片機對AD 轉換器送入的數字信號作高速采樣，采集10 次數據，取平均值。速度測試程序，測周期時間；力量測試程序，A/D轉換；操作鍵程序包括選擇鍵、功能鍵、啟動鍵；力量、速度下限報警程序，顯示功能。將每組平均值折算成打擊力的公斤值，換算比例尺，經標準砝碼（精度0.5‰）標定，試用樣機為19.8mv/kg，選用LCD1602液晶顯示器，將最大電壓與最大力顯示出來。結合拳擊項目的規則特點，標出電子準靶靶心位置，直徑8.5cm，若擊打偏離靶心，會導致擊打力減小，要求運動員打準靶點，具體參數獲取，通過擊打力量、擊打速度、擊打沖量、擊打功率4個指標體現（見圖1）。

圖1 拳擊電子準靶原理圖

實驗組與對照組電子準靶的擊打力量和擊打功率測試，擊打力量（kg）測試兩次（第7 周和第8 周），5 次/人。擊打功率（kg·m/s）測試擊打3min，間歇1min，2組/人，拳法均自由組合。擊打功率P=F·V，代表擊打力量和擊打速度。

1.2.3 上臂緊張圍、握力測試

上臂緊張圍測量時，受試者自然站立，右上臂前屈，掌心向上握拳并用力屈肘，測量者將皮尺于右上臂肱二頭肌處圍繞一周，所測數值即為上臂緊張圍（cm）；握力測試通過電子握力計測量右手握力，讀取握力數值（kg）。

1.3 數據處理

用統計軟件SPSS 19.0 進行數據處理，采用配對樣本t檢驗，P＜0.05為顯著性水平表示。

2 研究結果

2.1 肘關節等速肌力測試

如表2 所示，左側肘關節伸肌的峰力矩（60°/s）由44.50±12.20 上升至51.25±10.22（P＜0.01），右側肘關節屈、伸肌峰力矩有非常顯著差異（P＜0.01）。左側伸肌的峰力矩（180°/s）存在顯著差異（P＜0.05），右側肘關節屈肌峰力矩（180°/s）由34.25±7.38 上升至41.13±9.47，伸肌峰力矩由32.13±5.41上升至40.00±18.06（P＜0.01）。

表2 兩組肘關節屈伸峰力矩（N·m）

2.2 電子準靶擊打力量和擊打功率

如表3 所示，實驗組第一次擊打力量與對照組相比，提高了17.18%，第二次擊打力量提高了17.74%（P＜0.01），兩組受試者擊打功率對比，第一次由83.83±2.31 上升至91.20±0.61，第二次由75.39±2.26 上升至86.03±0.88（P＜0.01）。

表3 兩組擊打力量和擊打功率

2.3 上肢緊張圍和握力

實驗前、后，兩組上肢緊張圍對比無顯著差異（P＞0.05），實驗組右側握力由49.12±5.88 上升至54.28±6.46（P＜0.05）。

3 討論

通過電子準靶訓練后，實驗組左上肢的伸肌和右上肢屈、伸肌峰力矩在60°/s、180°/s 均有顯著差異，同時兩組的擊打力量和擊打功率的提高，進一步證明運動員的上肢綜合力量提高。這與孫玉科［10］對不同條件下武術套路與其他項目運動員擊打效果的生物力學實驗研究結果一致，區別于普通手靶的訓練效果，電子準靶更加準確地對運動員限定目標，進行全力擊打，提高擊打效率。通過測試右側上臂緊張圍和握力，再次驗證上肢肌肉力量的增長效果。陳嚴等［11］研究握力與肘關節屈、伸肌峰力矩呈正相關，握力與肘關節屈肌力量相關性高，該研究證明實驗組肘關節屈伸肌和握力不同程度增大，驗證了前人研究。但實驗前、后，兩組上臂緊張圍均無顯著差異，肌肉的圍度增加可能不只是單因素，如訓練水平、負荷強度、激素水平等也會造成影響，Angleri等［12］證實了該實驗假設，認為肌肉的肥大程度很可能與抗阻訓練的負荷強度相關，抗阻訓練的負荷強度越大，肌肉的肥大程度也相應越大。而此次實驗無抗阻訓練，上肢肌肉圍度沒有明顯改變。該研究仍存在局限性，由于科研經費問題，只能設計外形簡單的樣機，這需要后期與相關設備公司合作改造。

4 結語

拳擊電子準靶的研制，將硬件和軟件結合，直觀運動員擊打數據，方便教練員和運動員訓練，提高拳擊運動員的上肢肌力，優化擊打力量和速度。