形意拳進步崩拳發力階段攻擊特征的運動生物力學研究

劉宇峰 單共兵,2 張翔

1.忻州師范學院體育系，山西 忻州 034000；

2.萊布斯里奇大學文理學院運動科學系，萊斯布里奇 阿爾伯塔

“遠踢近打貼身摔”描述了傳統武術在徒手格斗中對不同距離的敵人所采用的不同攻擊方式，其中打是格斗雙方距離較近時用拳攻擊的方法。傳統武術中形成了不同的用拳攻擊的風格 ，有引進落空的太極拳，有迂回側擊的八卦掌，還有硬打硬進的形意拳。形意拳善于正面進攻，崩拳因其動作形如利箭穿物，發力時威猛如山崩地裂而得名，有“半步崩拳打天下”的美譽，遺憾的是，如此“霸道”的形意拳技術卻沒有完善的進攻參數與同類項目進行比較。崩拳攻擊特點在拳諺中有許多形象的描述，對速度的描述“去意猶如卷地風”“追風趕月不見跡”“打著還嫌遲”；對于距離的描述有經典的“打人如親嘴”；對于動力的描述是 “趨勢好似虎撲羊”。[1]這些都是對形意拳練習者經驗的描述，并不能量化比較攻擊的特性。現有關于形意拳的量化研究主要集中在對拳速和用力大小兩方面：對于拳速多用最大速度和加速度來表征。王如鎮給出形意拳崩拳拳速峰值為6.973 m/s，最大加速度為74.46m/s2。[2]朱東也給出拳速6.29 ±0.797 m/s和加速度64.128 ± 15.750 m/s2的參數值，[3]但沒有指出拳速峰值出現的時刻、距離和以拳速為因變量的整體分析。崩拳是一步之內完成單腿啟動和單腿制動的動作，重心經歷由慢速到快速再降速的過程。從產生動量大小來看，拳最高速度出現的位置應該是最佳的擊打位置，很遺憾我們在現有文獻中找不到此參數的量化數據。形意拳以突然的攻擊著稱于世，動力因素占很重要的地位。拳擊選手前手直拳發力時蹬出的力量是前腳體重的1.99±0.42倍，后腳是體重的0.68±0.16倍，[4]形意拳發力時地面反作用力豎直方向上的大小為(159 ± 92 N/kg)。[5]但沒有指出攻擊方向的作用力。綜上所述，前期研究雖有少量形意拳攻擊特征參數的量化研究，但缺少相互聯系的系統研究，這明顯阻礙了形意拳發展的現代化進程。本研究采用Vicon紅外三維運動捕捉系統與ATMI三維測力臺同步，建立15環節人體3D模型，系統量化崩拳的攻擊特征并尋找與拳速高度相關因素，為形意拳科學評價與橫向比較提供參數支持。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

山西省形意拳協會8名平均拳齡30年以上的習練者,身高1.68±0.05m，體重70±6.4kg，年齡55±11歲，武齡36±16年。

圖1 進步崩拳階段劃分

1.1.1 形意拳進步崩拳動作

以右崩拳為例：（1）蓄力。掩裹橫拳：由左三體式開始，左肘向中線掩裹，同時兩手臂外旋，兩手握拳，拳心轉向上，左小臂水平高于心口；右小臂貼于右肋，重心略后移，脊背略后弓，目視前方。（2）發力。摩臂崩拳：右腳以涌泉穴位處著力蹬地，左腿以足三里穴位處領勁向前擠靠進一大步。（3）制動。左腳著地減速，隨即右腳跟進，兩腳前后相錯約半腳，右腳弓對左腳跟，腳尖略外擺，同時右拳沿著左小臂內側上方，經左拳心向前崩出，高于心口，拳眼向上轉，拳面向前下方傾斜，前臂水平，肘部微屈，右肩前順；左臂屈肘貼身護肋，左拳收于腹前，拳心向上，目正視前方。

1.1.2 階段劃分

蓄力階段：重心在垂直方向下降至最低點，為下個階段的發力做準備。發力階段：下肢蹬地使得重心速度增加，直至重心速度達到最大值；制動階段：重心速度快速下降到最大值得30%；復位階段：重心速度平緩下降，恢復到穩定狀態。

圖2 階段處理曲線圖

制動階段與復位階段劃分：在重心速度曲線中將標出重心速度的90%、30%、20%與10%四個點，在90%、30%兩點做斜率曲線，在20%、10%兩點做斜率曲線，兩線相交于一點，此點對應的橫坐標為區分制動階段與復位階段的點。

1.2 研究方法

圖3 實驗環境示意圖

采用Vicon三維運動分析系統(采集頻率為100f/s)、美國AMTI公司的AMTI三維測力臺(采集頻率為1000f/s)以及Vicon Nexus數據采集軟件，同步采集運動學、動力學數據。

1.2.1 數據采集過程

（1）首先確定坐標系，該實驗設定左右方向的運動為X軸，前后方向的運動為Y軸，上下方向的運動為Z軸。根據實驗對象的身高以及動作的運動范圍調整13個鏡頭的高度、角度，使受試者處于鏡頭的中間靠下的位置，調整鏡頭的焦距使標定坐標點在屏幕中完全顯示，標定長寬高分別為(3×4×4m)的重點采集區域。（2）對受試者進行身體慣性參數測量，并粘貼固定反射標志物Marker球。依據身體測量的數值構建骨架模型。測試過程中共有39個反射標志物固定在受試者的各個關節點上，為了進一步減少實驗操作的系統誤差，Marker反射標志物由生物力學實驗室專業人員進行粘貼標志點的名稱及位置。同時，受試者測試前15分鐘進行熱身運動，時間控制約10分鐘。內容主要包含功架練習、測試動作練習等。（3）標志點貼好后，受試者站在重點測試區域中，高速攝像機拍攝其靜態標準姿勢。測試人員此時在系統內快速識別各個標志點，并建立受試者的靜態模型。（4）在記錄員提示下，按照實驗動作進行，受試者完成三次動作。高速攝影機、三維測力臺同步采集數據。

1.2.2 指標定義

表1 指標定義一覽表

（表1續）

1.2.3 數據計算

邁步距離、拳的左右偏移距離等平面距離的計算：根據平面直角坐標系兩點距離公式：

速度的計算中空間移動距離的計算根據空間直角坐標系兩點距離公式：設A(x1，y1，z1)、B(x2，y2，z2)，則，之后根據路程公式

計算總體路程。

2 研究結果

表2 實驗結果

2.1 速度特征

拳速的變化經歷了加速和減速兩個階段，加速是為了進攻，減速是為了穩定身體。形意拳在一步之內完成驟起進攻和急停穩定兩個關鍵動作，伴隨著拳速由小陡然增大再由大變小，涉及到兩個明顯的參量，一個是反映人整體的運動特征的重心速度變化，另一個是攻擊點——拳的速度變化。在進攻加速階段，重心的最大速度是2.07m/s，拳的最大速度為7.6m/s；這個階段拳的平均加速度為6.75±2.98m/s2，重心的平均加速度為2.81±1.13m/s2；重心的最大加速度為12.33m/s2，拳的最大加速度為60.33m/s2。上步攻擊時間為0.56±0.18 s，其中最快的上步時間為0.29s，上步距離為91.5cm。這個距離比平均值77cm大，重心速度峰值與拳速峰值出現的時間差為0.039±0.06s。

2.2 距離特征

拳速最大時具有最大的能量，擊打效果最佳，將這一時刻拳距髂前的距離稱為最佳攻擊距離。由數據可知拳的最佳攻擊距離是0.44±0.06m，此刻拳在前腳后方0.14±0.07m；最終在水平面上超過腳尖0.16±0.07m停止，此時拳距離同側髂前0.74±0.14m，這個距離為拳的攻擊范圍。攻擊高度在自己身高的66.16±4.70 %。重心在發力階段也經歷了類似變化：當重心速度達到最大值時，所經過的距離是0.4±0.05 m，此時重心距離前腳跟的水平距離是0.67±0.07 m，過程中重心上下起伏為0.03±0.08 m，左右偏移是0.051±0.05 m，動作結束時，重心總移動距離是0.94±0.17 m。

2.3 動力特征和關節角度變化

蓄力階段，重心向后移動后腿承擔體重，地面反作用力增加170.88±72.21 N，為體重的1.1±0.5倍。前后方向增加了1.41±1.13倍體重的力量；發力階段，垂直方向為受試者體重的1.3±0.6倍。前后方向的變化最大為身體體重的3.32±1.43倍；左右方向是體重的0.78±0.47倍。

圖1 下肢發力順序比較圖

關節角度變多發生在矢狀面上的屈伸變化，其中變化量最大的是髖關節45.49±15.48°，其次就是踝關節角度26.88±7.73°，膝關節角度29.43±6.14°，肩與髖交叉的X-factor變化范圍是22.69±14.14°。骨盆前后傾的角度變化為8.98±3.24°。在發力階段，髖首先開始動作，然后是膝，最后是踝。

2.4 拳速相關性分析

表3 拳速相關性分析

拳速是形意拳攻擊特性的主要指標，對拳速影響因素的分析有助于優化提高拳速、避免受傷有重要意義。與拳速的相關性依次為：骨盆前后傾角、X-factor變化范圍、重心速度、肘關節屈伸角、肩關節屈伸角和踝關節屈伸角。

3 分析討論

3.1 核心發力 速度快

拳速是衡量擊打效果的主要參數，一線拳擊選手拳的速度為7.1±0.7 m/s[6]，形意拳最大速度為7.6m/s；相差不大。本次測試拳的平均速度為6.75±2.98m/s，明顯低于拳擊選手的平均拳速，從進步崩拳前期的加速平均40cm的身體加速過程來看，二者存在較為明顯的差別。另外，2011年王鎮如也測出形意拳崩拳峰值速度為6.973m/s的結果，[7]與本次實驗相差不大，說明形意拳崩拳具有較快的拳速。骨盆前后傾角、X-factor變化范圍、重心速度是拳速的高相關因素，骨盆前后傾角、X-factor變化都與腰部的核心肌群高度相關，尤其是骨盆的前后傾變化總量雖然不大，但卻是最高的相關因素。骨盆的后傾即“斂臀收腹”的動作，蓄力階段骨盆前后傾角度變化為10.31±9.04°，由于骨盆前面上下是腹直肌和股四頭肌股，后面上下是豎脊肌和臀大肌，骨盆后傾，正好是拉長股直肌和豎脊肌的動作，使蹬伸的原動肌充分拉長，形成了身弓和腿弓，同時避免了太大的外形動作，使蓄力隱蔽且高效。形意拳論講“主宰在腰”，或許就與骨盆的前后傾角變化密切相關。綜合骨盆組成的髖不僅變化量最大達到45度而且首先開始動作，不難發現形意拳崩拳核心發力的用力特征。出拳借助重心的基礎速度會使拳速更快、擊打更具威力，[8]本次實驗與以往不同的是測算了重心的速度變化情況與拳速變化的關系，重心速度峰值與拳速峰值出現的時間差為0.039s。“一般人改變肌肉活動需要0.2-0.3s”[9]不到人的反應時間的十分之一，幾乎可以忽略,這說明拳速和身速基本上同時達到峰值,這或許是形意拳整體用力，“打人必須先上身”的有力證據之一。

3.2 身手齊進

拳到達最佳攻擊點的時刻拳在前腳和軀干的中間。距離前腳14cm，距離軀干44cm,說明,一是形意拳“腳到手到”的整體攻擊特點，有助于在擊打的時刻動員身體的整體質量參與碰撞，這樣的方式會直接增加擊打前的動量儲備；[10]二是形意拳主動尋求在近距離擊打的意愿。要想在最佳攻擊點接觸敵人，腳必須在下方超越被攻擊點，攻擊點則放在可以“擁抱”的范圍內，這種方式符合形意拳“打人如親嘴”的特性描述。

3.3 移動平穩 擊打隱蔽

從重心的移動可以看出，重心始終在支撐面內，沒有超越支撐面，保證了身體的穩定性。移動過程中上下起伏為3 cm，左右移動為5 cm。崩拳的步長為0.77±0.12m，而一般人走路過程中“重心起伏為8-10cm,左右偏移為4.5 cm，跨步長大約 0.75m，步寬約 8cm”可以看出崩拳進攻時，在豎直方向上重心不發生大的波動，移動平穩，步寬與步長與走路相似。擊打高度在受試者身體高度的66%，如果對手是同一身高的技擊者，這個部位在身體肚臍(黃金比例)的上部和劍突下部的空腔部位，這一部位的臟器沒有外在骨骼保護，很容易在擊打中受傷。2014年王松利用工程人所反饋的數據也得出崩拳擊打在肝臟和左右肺部的有效性較好的結論，[5]由于這個部位有效避開了視覺的直接觀察，較為隱蔽，大大提高了攻擊的成功率。

3.4 遠程攻擊 隨時調控

朱東得出跟步崩拳右手完整位移的距離為0.845±0.19 m，李東鵬得出拳擊運動員皺市明前手直拳肘的移動距離是0.66m。進步崩拳重心的移動距離為0.98±0.17m，加之拳離開身體的部分，拳最終的攻擊范圍是1.21±0.09m，動作結束時，拳離開身體0.74±0.14m。相比而言，進步崩拳具有更長的遠程攻擊能力。符合形意拳“進必及身”的突進特征，從拳諺“邁步如犁行”來看，形意拳具有隨時制動剎車的技術準備，可見，進步崩拳具有遠程攻擊能力，并可能有隨時調控攻擊距離的能力。

4 研究結論

形意拳進步崩拳利用骨盆部位的核心動作產生攻擊動力，具有身手齊進的整體力量特征，具有速度快、攻擊范圍大、近身攻擊和攻擊部位隱蔽等特點，成就了其“打遍天下”的美名。建議初習者進行骨盆前后傾的專門動作練習；如果進行固定靶訓練，建議靶位在練習者的劍突以下肚臍以上部位。