張志勇 嚴(yán)波濤 劉少輝 王新建 范育

摘 要：跆拳道比賽主要采用電子打分系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)判擊打是否有效并自動(dòng)評(píng)分，科學(xué)認(rèn)識(shí)打分系統(tǒng)中護(hù)具中的感應(yīng)器的感應(yīng)閾值范圍、得分敏感區(qū)域等規(guī)律，對(duì)改善訓(xùn)練效果，提高比賽成績(jī)具有較大幫助。本文使用三維測(cè)力系統(tǒng)、高速攝像系統(tǒng)和電子打分系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合測(cè)試，測(cè)試得到了奧運(yùn)會(huì)、全運(yùn)會(huì)比賽用電子護(hù)具的得分敏感區(qū)域規(guī)律和不同級(jí)別對(duì)應(yīng)的感應(yīng)閾值范圍規(guī)律，為教練員制定訓(xùn)練方案和技術(shù)改進(jìn)等提供參考，為改善運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練效果進(jìn)而提高比賽成績(jī)提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：跆拳道 電子護(hù)具 敏感區(qū)域 閾值 三維測(cè)力系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：G80 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-2813（2018）06（a）-0249-04

Abstract： Taekwondo competitions are mainly scored using the electronic scoring system. Scientific understanding of the sensor's sensing threshold range， the sensitive region of the scoring and other laws in the protective equipment in the scoring system is helpful for the improvement of training and sports performance. In this paper， three-dimensional force measurement system， high-speed camera system and electronic scoring system were used to evaluate the score-sensitive regional rules and different levels of sensing threshold range of the electronic protective gear for the Olympics and the National Games. This research can formulate training programs and technical improvements for the coaches， while providing a reference for athletes to improve their performance.

Key Words： Taekwondo； Electronic Gear； Sensitive Area； Threshold； Three-dimensional force measuring system

1 問(wèn)題的提出

跆拳道比賽過(guò)程中，判斷運(yùn)動(dòng)員擊打是否為有效擊打，主要通過(guò)兩種方式評(píng)判：一是運(yùn)動(dòng)員使用拳打擊有效部位得分，該方式得分是由裁判員評(píng)判打分；二是根據(jù)運(yùn)動(dòng)元腳上的護(hù)具與對(duì)手身體、頭部護(hù)具擊打接觸，由護(hù)具自帶的感應(yīng)器測(cè)得力度大小來(lái)評(píng)判擊打是否有效，該方式是運(yùn)動(dòng)員比賽過(guò)程中最主要的得分方式。護(hù)具中的感受器有一定的感應(yīng)閾值范圍，運(yùn)動(dòng)員使用腳踢打?qū)κ钟行У梅植课蝗绻Χ戎禌](méi)有達(dá)到該級(jí)別閾值，屬于無(wú)效擊打；如果力度足夠大，但沒(méi)有擊打到有效部位，也無(wú)法得分；只有當(dāng)運(yùn)動(dòng)員的腳踢打有效部位，且力度超過(guò)閾值才算有效擊打，系統(tǒng)才能給出有效得分。目前奧運(yùn)會(huì)比賽使用的打分系統(tǒng)是大道電子護(hù)具系統(tǒng)True Score系統(tǒng)。

比賽用的帶感應(yīng)器的電子護(hù)具全套系統(tǒng)價(jià)格較為昂貴，且配套軟件時(shí)常更新，各運(yùn)動(dòng)隊(duì)購(gòu)買(mǎi)帶感應(yīng)器的電子護(hù)具的數(shù)量較少，運(yùn)動(dòng)員在平時(shí)多是穿戴沒(méi)有感應(yīng)器的普通護(hù)具進(jìn)行訓(xùn)練。但是，當(dāng)運(yùn)動(dòng)員在穿戴帶有感應(yīng)器的比賽用電子護(hù)具進(jìn)行訓(xùn)練時(shí)，發(fā)現(xiàn)有時(shí)擊打動(dòng)作很難引起感應(yīng)器反應(yīng)，導(dǎo)致跆拳道比賽中時(shí)常出現(xiàn)進(jìn)攻隊(duì)員擊中對(duì)手護(hù)具部位而且還有明顯的響聲卻不顯示得分的現(xiàn)象，即使是平時(shí)訓(xùn)練效果很好的運(yùn)動(dòng)員，有時(shí)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)得分也很低，究其原因是運(yùn)動(dòng)員對(duì)電子護(hù)具的感應(yīng)器分布規(guī)律、閾值等認(rèn)識(shí)不足，導(dǎo)致在比賽和實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練過(guò)程中有大量的無(wú)效或者用力過(guò)大的技術(shù)動(dòng)作調(diào)整姿態(tài)消耗了大量時(shí)間等。無(wú)效的技術(shù)動(dòng)作導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)員消耗大量體能但得不到分；過(guò)大用力的技術(shù)動(dòng)作導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)員重心不穩(wěn)、調(diào)整姿態(tài)遲緩，影響連續(xù)擊打技術(shù)動(dòng)作的應(yīng)用，得分效率也相應(yīng)偏低。

平時(shí)穿戴普通護(hù)具訓(xùn)練時(shí)感覺(jué)可以得分的很多技術(shù)動(dòng)作都不能被比賽用電子護(hù)具的感應(yīng)器評(píng)判為有效得分，這就預(yù)示著平時(shí)的訓(xùn)練不能非常有效提高比賽成績(jī)，使得平時(shí)刻苦訓(xùn)練成效不高，這使教練員和運(yùn)動(dòng)員很苦惱。教練員和運(yùn)動(dòng)員都迫切希望能夠了解比賽用電子護(hù)具的感應(yīng)器分布規(guī)律，以及研究能夠引起護(hù)具感應(yīng)器給出有效分的更加有效的擊打動(dòng)作的相關(guān)參數(shù)，以改善平時(shí)的訓(xùn)練效果。

目前，學(xué)者們對(duì)電子護(hù)具做了很多研究工作。楊小芳等[1]分析了跆拳道科學(xué)化方向，指出電子護(hù)具的完善和修改是保證比賽公平的一項(xiàng)重要課題，也是跆拳道比賽科學(xué)化的重要組成部分，對(duì)比賽的發(fā)展具有較大影響。陳思[2]通過(guò)視頻分析法比較了Daedo與KP&P兩種電子護(hù)具在比賽中對(duì)運(yùn)動(dòng)員得分及技戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用的影響，發(fā)現(xiàn)了穿戴不同類(lèi)別護(hù)具，可對(duì)運(yùn)動(dòng)員戰(zhàn)術(shù)的運(yùn)用產(chǎn)生不同影響。本文在選擇研究對(duì)象時(shí)考慮了兩種護(hù)具的區(qū)別，針對(duì)備戰(zhàn)全運(yùn)會(huì)的需要，選擇了比賽制定品牌KP&P電子護(hù)具，作為研究對(duì)象。嚴(yán)妙銀[3]通過(guò)對(duì)幾十場(chǎng)比賽進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)在穿戴電子護(hù)具后與穿戴傳統(tǒng)的護(hù)具比賽相比，運(yùn)動(dòng)員的技戰(zhàn)術(shù)發(fā)生明顯不同，如擊打部位，各種技術(shù)動(dòng)作所占比例均發(fā)生了變化，說(shuō)明電子護(hù)具的應(yīng)用對(duì)跆拳道比賽戰(zhàn)術(shù)的應(yīng)用影響較大。劉少輝[4]也指出跆拳道電子護(hù)具以數(shù)據(jù)載體的形式保證比賽的公平、公正，在使用電子護(hù)具后運(yùn)動(dòng)員對(duì)軀干和頭部的攻擊和連續(xù)擊打明顯增強(qiáng)，使比賽更激烈。

吳素英[5]對(duì)我國(guó)備戰(zhàn)奧運(yùn)會(huì)的運(yùn)動(dòng)員在穿戴電子護(hù)具之后的技戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)了電子護(hù)具對(duì)不同運(yùn)動(dòng)員戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用的影響不同，同時(shí)發(fā)現(xiàn)我國(guó)運(yùn)動(dòng)員戰(zhàn)術(shù)運(yùn)用的不足。阮俊謙[6]發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)員穿戴電子護(hù)具后技術(shù)運(yùn)用更加合理攻守更加平衡，有利于促進(jìn)比賽的公平性。

學(xué)者們都認(rèn)識(shí)到對(duì)跆拳道電子護(hù)具開(kāi)展研究是十分必要的，并且對(duì)跆拳道電子護(hù)具開(kāi)展了一些研究，但是沒(méi)有針對(duì)感應(yīng)器分布規(guī)律開(kāi)展系統(tǒng)的研究工作，而跆拳道教練員和運(yùn)動(dòng)員對(duì)電子護(hù)具的感應(yīng)器分布規(guī)律迫切的需要，因此開(kāi)展相關(guān)研究是十分必要和有意義的。

本研究依據(jù)教練員和運(yùn)動(dòng)員的迫切需要以及備戰(zhàn)全運(yùn)會(huì)的科研攻關(guān)需要，針對(duì)目前采用普通護(hù)具訓(xùn)練不能有效提高比賽成績(jī)的問(wèn)題，開(kāi)展了跆拳道比賽用電子護(hù)具的感應(yīng)器分布、受力規(guī)律、各級(jí)別閾值范圍等系列研究，為教練員和運(yùn)動(dòng)員科學(xué)認(rèn)識(shí)電子護(hù)具系統(tǒng)，提高訓(xùn)練效率提供指導(dǎo)。

2 研究對(duì)象與方法

2.1 研究對(duì)象

研究對(duì)象為某省跆拳道代表隊(duì)購(gòu)買(mǎi)的全運(yùn)會(huì)比賽指定使用的泰山代理的電子護(hù)具系統(tǒng)（Daedo），主要包括腳護(hù)具（腳靶）、身體護(hù)具、頭盔等。由于頭盔較為敏感，較小力度即可引起評(píng)分系統(tǒng)反應(yīng)，給出有效的得分，所以，在本研究中測(cè)試沒(méi)有進(jìn)行測(cè)試分析；而護(hù)具較大，且在比賽中較難引起評(píng)分系統(tǒng)給出有效得分，且擊打護(hù)具是一項(xiàng)最主要的得分手段，本研究重點(diǎn)對(duì)電子護(hù)具進(jìn)行了測(cè)試研究。

2.2 研究方法

本研究運(yùn)用三維測(cè)力臺(tái)（KISTELER）系統(tǒng)和高速攝像系統(tǒng)等配合電子打分系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合測(cè)試。擊打力量源采用地?cái)S球，實(shí)驗(yàn)中分別采用不同重量地?cái)S球進(jìn)行試驗(yàn)（700g、1000g和1300g如圖1所示，經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)選用700g的擲球?yàn)閷?shí)驗(yàn)用球較為合適）、不同體積金屬球和不同高度（最終分別確定女子49kg級(jí)別高度為31cm、女子57kg級(jí)別高度為41cm等）按自由落體方法提供力量源。

跆拳道比賽護(hù)具正面按x和y兩個(gè)方向以2cm間隔分區(qū)域，每個(gè)x，y方向線交匯點(diǎn)為一個(gè)測(cè)試點(diǎn)，整個(gè)護(hù)具共確定了1000余個(gè)測(cè)試點(diǎn)，分別測(cè)試。實(shí)驗(yàn)中對(duì)護(hù)具背面也進(jìn)行了相關(guān)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究。

測(cè)試方法如圖2所示，將跆拳道比賽護(hù)具放于三維測(cè)力臺(tái)（KISTELER）上面，使用實(shí)驗(yàn)球進(jìn)行自由落體進(jìn)行測(cè)試，高速攝像機(jī)記錄測(cè)試過(guò)程，并驗(yàn)證球速等是否滿足自由落體條件。

3 結(jié)果與分析

經(jīng)過(guò)測(cè)力臺(tái)對(duì)護(hù)具進(jìn)行測(cè)試，得到跆拳道比賽用護(hù)具感應(yīng)器的精確的分布規(guī)律，以及奧運(yùn)會(huì)、全運(yùn)會(huì)比賽中采用的各級(jí)別電子護(hù)具給出有效得分相對(duì)應(yīng)的壓力閾值規(guī)律。

3.1 感應(yīng)器敏感度分布規(guī)律

將測(cè)試得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到了電子護(hù)具的壓力敏感點(diǎn)分布圖，采用基站分析軟件，計(jì)算出了高精度壓力敏感區(qū)域云圖，如圖3所示。根據(jù)運(yùn)動(dòng)員在訓(xùn)練實(shí)戰(zhàn)中的反饋分析，由于比賽的不確定因素多、變化快，運(yùn)動(dòng)員在很難完成高敏感點(diǎn)的踢打，對(duì)運(yùn)動(dòng)員提出踢打某些點(diǎn)的要求，反而會(huì)影響運(yùn)動(dòng)員發(fā)揮，不利于技術(shù)的應(yīng)用。因此對(duì)敏感區(qū)域分布圖進(jìn)行簡(jiǎn)化，制定敏感區(qū)域示意圖，如圖4所示，將整個(gè)電子護(hù)具劃分成具有不同敏感度的區(qū)域，運(yùn)動(dòng)員可以很明確地了解電子護(hù)具的敏感區(qū)域分布情況，使得訓(xùn)練和比賽中，踢打更加有針對(duì)性，有利于比賽成績(jī)的提高。

3.2 閾值規(guī)律

奧運(yùn)會(huì)、全運(yùn)會(huì)比賽跆拳道項(xiàng)目共設(shè)有女子49kg、女子57kg、女子67kg、女子+67kg、男子58kg、男子68kg、男子80kg、男子+80kg八個(gè)級(jí)別，每個(gè)級(jí)別電子護(hù)具得分需要的壓力閾值不一樣。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試得到不同級(jí)別壓力閾值如表1所示，由于電子護(hù)具是壓電薄膜傳感器感應(yīng)力度值，其工作原是感應(yīng)的壓強(qiáng)，故表中壓力采用壓強(qiáng)表示。對(duì)于運(yùn)動(dòng)員而言，給出壓力更容易理解，但是由于踢打方式不同，接觸面積不一樣，在采用同樣的力度時(shí)，不同運(yùn)動(dòng)員踢打接觸面積不一樣，會(huì)導(dǎo)致護(hù)具測(cè)試到不同的力度，評(píng)判得分就不一樣，但是同樣的壓強(qiáng)，會(huì)給出同樣的標(biāo)準(zhǔn)。故各級(jí)別電子護(hù)具得分需要的壓力閾值表采用壓強(qiáng)展示。

3.3 應(yīng)用建議

明確了跆拳道比賽電子護(hù)具的感應(yīng)器分布區(qū)域和敏感度的規(guī)律，能夠幫助教練員和運(yùn)動(dòng)員更科學(xué)地認(rèn)識(shí)電子護(hù)具，教練員在訓(xùn)練中可以更加科學(xué)制定有針對(duì)性的訓(xùn)練方案，從而更好地提高運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練效果，達(dá)到在比賽中提高擊打效果、減少無(wú)效擊打的目的。

該研究不僅只限于護(hù)具性能的檢測(cè)，對(duì)了解不同級(jí)別運(yùn)動(dòng)員攻擊對(duì)抗時(shí)，適用于有效評(píng)價(jià)的擊打動(dòng)作（拳或腳）工作距離、力度值對(duì)應(yīng)壓強(qiáng)和擊打速度的閾值標(biāo)準(zhǔn)奠定基礎(chǔ)。為后續(xù)深入研究專(zhuān)項(xiàng)技術(shù)運(yùn)用和特征分析，提供科學(xué)參數(shù)支撐依據(jù)。并結(jié)合視頻分析找出運(yùn)動(dòng)員無(wú)效或用力過(guò)大的技術(shù)動(dòng)作。為教練員提出建議，有針對(duì)性地改善運(yùn)動(dòng)員的技術(shù)動(dòng)作，使運(yùn)動(dòng)員能夠高效的完成技術(shù)動(dòng)作并可以快速調(diào)整姿態(tài)，以達(dá)到可以連續(xù)有效運(yùn)用技戰(zhàn)術(shù)動(dòng)作的效果。

4 結(jié)語(yǔ)

跆拳道比賽采用電子護(hù)具各區(qū)域敏感度不同，甚至有些部位根本就沒(méi)有感應(yīng)器，怎么擊打都不會(huì)得分。充分科學(xué)的認(rèn)識(shí)電子護(hù)具感應(yīng)器分布區(qū)域和敏感度的規(guī)律，可以提高訓(xùn)練效率，提高運(yùn)動(dòng)員的有效攻擊的動(dòng)作比重，對(duì)提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)有一定幫助。

電子護(hù)具對(duì)不同級(jí)別對(duì)應(yīng)的壓力閾值不同，如女子49kg級(jí)別對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)是6.0個(gè)大氣壓，而女子57kg級(jí)別對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)是7.1個(gè)大氣壓，運(yùn)動(dòng)員充分認(rèn)識(shí)護(hù)具的閾值范圍，能夠做到既不用力過(guò)小，也不用力過(guò)大；（過(guò)小的力度不能得分，過(guò)大的動(dòng)作重心調(diào)整慢進(jìn)行下一次進(jìn)攻就慢，同時(shí)容易給對(duì)手破綻），從而對(duì)提高自己的擊打效率，對(duì)比賽成績(jī)的提高有很大幫助。

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