网球发球动作生物力学文献综述

摘 要：网球比赛中一分的开始是发球,发球质量的高低直接决定这一分的归属,而且发球是网球比赛中唯一由自己控制而不受对方干扰的技术动作,世界上高水平的选手无不把发球作为自己最重要的武器之一.而我国选手与世界网球水平相差较大主要原因就是发球上的差距.因此对于发球的研究在理论上及实践上均有重要意义.随着网球运动的普及,对网球相关生物力学研究近年来呈上升趋势.从生物力学的角度上去分析发球动作,可以为运动员提供更为科学的依据和实际的指导,意义重大.

关 键 词：网球发球；生物力学；文献综述

动作构成技术,因此动作是我们研究的重点.而用生物力学的知识和方法去研究网球的发球特征,研究方法和研究内容无疑是最重要的一环,而研究方法又离不开研究设备,可以说目前研究设备也从一定程度上直接影响了这篇论文成果的好坏.关于发球生物力学的研究有人做过专门的统计.蒋婷在她的《国内网球生物力研究现状及发展―基于2007-2011年4种文献来源计量分析》中指出2007-2011年,核心期刊、优秀硕士论文、博士论文、重要会议各自研究网球技术生物力学所占的比例分别为12.9%、51.6%、3.2%、32.2%,其中优秀硕士论文研究网球生物力学的最多,占51.6%.此外,5年中,核心期刊发表的关于网球生物力学的论文仅4篇,充分说明这类研究并没有成为热点.根据文献论文内容的主要特征,结合生物力学及网球项目相关理论,可以将检索到的论文分别归入3个不同的研究方向,即技术分析（运动学、用力学、生物学）、损伤（骨、肌肉）、装备（鞋、拍弦）.从本次统计来看,技术分析独占鳌头,共计23篇,占74.2%；其他方面的研究相对较少,损伤12.9%（4篇）,装备12.9%（4篇）.技术动作分析受到更多的关注,主要是因为技术分析的设备日益进步和完善,生物力学研究受仪器设备的制约.这篇文章很全面的介绍了目前国内一些比较有价值的论文的分布情况及总体研究情况,让我们对整个研究水平有了初步的印象.

马大慧在《运动生物力学在网球运动中的应用分析》中给我们提出了一些比较好的运动生物力学与网球运动的结合点,我们可以从运动生物力学的力学理论研究方法,实验研究方法,力学理论研究方法和实验研究方法紧密结合等方法去研究网球的特征,当然这些方法也可以用到发球的研究中去,使我们的方法更具有科学性和方向性.下面从研究方法和内容方面入手对所查阅到的文献进行简单阐述.

刘卉（2000）以6名国青网球运动员和2名北京队青年网球运动员的大力发球为研究对象.采用美国Peak三维高速录像系统进行拍摄,拍摄频率为120帧/s.采用爱捷人体信息研究所的录像分析系统对发球动作技术的运动学数据进行测量与分析.依据对录像带的观察及发球实验时的现场评价,对每个运动员三个好球中质量最好的一次进行解析.所得数字化数据采用数字滤波法进行平滑处理.她的研究揭示网球大力发球属鞭打类动作的特征并论证和全面阐述了网球大力发球技术的运动生物力学原理.同时通过对运动员发球技术的对比,得出抛球的方向、高度和身体下蹲的深度均会对整个发球动作技术起重要影响；通过对下肢运动的观察,提出影响“搔背”动作阶段的因素主要是下肢蹬伸、躯干扭转、屈肘和上臂外旋的幅度、速度及它们之间的配合,同时还认为“搔背”动作时身体各环节活动的同步性是高质量合理动作的特征；提出击球动作并非挥拍动作的自然过渡和延伸,而是有其本身技术特征的相对独立的动作技术；她还通过对身体各环节最大速度出现时间的比较,认为可将鞭打动作的基本理论作为网球发球动作技术的理论基础.这篇文章在国内具有比较高的地位,无论是研究对象还是研究方法对后来的研究者提供了很好的参考,同时所得出的结论对我们平时训练也很有参考意义.

刘保华（2008）以2007年9月在北京举办的中国网球公开赛中5名优秀女子网球单打运动员为研究对象.采用两台100HZ的摄像机在比赛现场进行拍摄,对我国顶尖女子网球运动员彭帅与4名世界顶尖女子网球运动员发球技术的速度特征进行了生物力学分析.研究结果表明在第一发球速度上,4位世界优秀运动员明显高于彭帅.4位世界优秀女子网球运动员在球拍速度、右手速度、右手腕速度、右肩速度、右肘速度右髓与身体重心的速度这7个参数因子载荷值的贡献排序运用较为合理,而彭帅则不够合理,表现在球拍的因子载荷值明显低于右手与右手腕.这篇文章从科学的角度分析了彭帅发球当中所存在的问题,可以据此对她做出指导

林建健（2009）选取2名职业网球运动员,4名专业网球运动员和6名业余网球运动员为测试对象利用,Qualisys红外远射测试系统（六个镜头）对运动员发球动作过程进行测试.拍摄频率为200幅/秒.同时用Kistle测力台系统与Qualisys同步,采集运动员的动力学数据.结果显示：在抛球过程中我国高水平运动员抛球臂关节角度变化幅度和屈膝最大角度均小于低水平运动员.在蹬伸过程中,我国高水平运动员膝关节最大角度和腿部发力效率均大于低水平运动员,膝关节最大角度和最小肘关节角度均小于国外优秀运动员.在击球过程中,我过高水平运动员身体各环节最大角度速度和击球高度与身高比均大于低水平运动员,且具有显著性差异.对比国内的高水平和低水平选手特征,可以使低水平的选手找到自己的问题所在,从而有目的改进.

蒋川（2009）年以我国优秀网球运动员杨意民、国际著名选手阿加西和张德培为研究对象.利用两个PULNIX摄像头（频率为120Hz）采用定点、定焦、定距的方式进行外同步拍摄方式,对杨意民大力发球动作进行拍摄.采用美国ARIEL三维图像解析系统对杨意民、阿加西和张德培的技术动作进行解析.阿加西和张德培的发球技术动作录像由美国ARIEL公司提供,拍摄频率为50HZ.结果发现：杨意民发球时身体主要环节的用力顺序符合鞭打动作规律,且击球点的高度较为合理.但是其抛球技术还有待改进,其抛球最高点与击球点之间的落差较两位世界级运动员的偏大,即杨意民在抛球环节存在抛球过高的问题.杨意民的挥拍臂形成有效的用力前,“搔背”姿势所需时间明显过长,且拍头最低点高于身体重心高度,反映出杨意民的“搔背”动作不够充分.杨意民的挥拍速度以及拍头速度较阿加西、张德培存在较大差距,尤其是在击一球瞬间,阿加西的拍头速度是杨意民的1.69倍,而张德培的拍头速度更是达到杨意民的1.71倍之多.杨意民下肢蹬伸充分,但在脚蹬离地面时身体重心上升的速度和击球时身体重心的高度跟世界顶级选手相比仍有一定差距.孙宇亮（2011）以2009年底在江门网球训练基地冬训的8名国家网球队女队员为研究对象.研究对象站右发球区,大力发球.利用两个ZOOHz的高速摄像头对运动员进行同步拍摄.利用直接线性转换（DLT）算法对二维图像进行三维重构.数据处理采用北京体育大学视迅解析系统对运动学指标进行解析,应用Qtools、EXCel等数据处理软件进行计算.根据国家网球队教练的评价,每名运动员取三个好球中质量最好的一次进行解析.所得数字化数据采用数字滤波法进行平滑处理.得出结论有：我国网球运动员发球时抛球较高,建议降低抛球高度.相对于FB技术,FU技术能使运动员获得更大幅度的躯干扭转角度.根据运动员实际情况选择合适的缓冲技术.缓冲结束时刻,部分运动员存在过度顶髓的现象.这造成下肢发力不充分,最终导致球速下降.建议在此时刻保证重心投影位于在之间.“搔背”动作是典型的超越器械动作,下肢的充分蹬伸是此动作完成质量的保证.因此运动员在平时的训练中应注意下肢的爆发力训练.这篇文章的研究方法和结论都有具体意义,值得国家队的女队员进行参考.

BrianJ.Gordon（2006）通过三维录像解析法对9名优秀的网球运动员进行了测试.他们在上臂和前臂套上了带有标志球的环,在肩关节周围皮肤上贴了标志球.由于计算关节和环节的扭转角度.结果详细阐明了发球过程中人体各部分的扭转情况,指出在临近击球时刻,肩关节屈伸运动和内收外展运动对于拍头速度的贡献微不足道.这篇文章的研究结果使得我们平时的一些错误观念得到了重新的认识.

综合研究的情况来看,国外学者利用运动生物力学手段对网球发球动作技术做了大量研究,并且阐明了一些发球动作的客观规律.对现今存在的各种各样的技术动作提供了科学理论上的支持,对学习和改进发球技术做了有益的探索和贡献.有的从肌肉发力顺序方面探讨,有的从核心部位探讨,也有的从动作模式探讨,还有从肌电方面入手等等,可以说已经取得了一定的成绩,而且随着研究设备的技术提高,研究的水平也在提高,但是大多数的研究还是将中国的运动员数据直接和外国运动员的数据直接进行对比,我觉得这存在一定的问题,且不论身高的不同,中国运动员的肌纤维类型与他们也会有不同等等,或者是否可以将他们的数据可以和现在排名较高的亚洲球手进行对比,比如,现世界排名17的日本球员锦织圭等等.再者,我觉得在发球最佳模式的研究方面还有所欠缺,看我们是否能找到一个最适合我们的发球模型.让大家在练习的时候心里有具体的数据可依.作为研究来讲,我们最好是能把各个方面的情况考虑清楚最好,或者就某一方面作最细致的研究.随着未来各种仪器设备的更新提高,研究水平也会越来越深,可以说,生物力学在网球领域的研究还有很大的空间.（作者单位：北京体育大学）