Дніпропетровський Державний Інститут Фізичної Культуриі Спорту
Факультет олімпійского і професійного спорту
Кафедра водних видів спорту
КУРСОВА РОБОТА
Біомеханічний аналіз техніки веслування на байдарці спортсменіврізної кваліфікації
Виконав: Студент гр.ОПС 07-1
Голубничий Д.Ю.
Науковий керівник:старший викладач Борисов Е.В.
Дніпропетровськ 2010
Зміст
Вступ
Розділ 1. Аналіз літератури з питання використання біомеханічного аналізу різних видів спорту длявизначення просторових характеристик спортивного руху
1.1 Біомеханічний аналіз техніки спортивних вправ у циклічних видах спорту
1.2 Біомеханіка веслування на байдарках і каное
1.3 Біомеханічний аналіз техніки веслування веслярів різноїкваліфікації
1.4 Відео комп'ютерні комплекси для біомеханіки технікивеслування на байдарці
Розділ 2. Методи і організація досліджень
2.1 Методи досліджень
2.2 Організація досліджень
2.3 Педагогічний експеримент
Розділ 3. Обговорення результатів досліджень
3.1 Аналіз даних спеціальної літератури
3.2 Випробування (на прикладі веслування на байдарках) біомеханічної відео комп’ютерної системи вприродних умовах
3.3 застосування комп’ютерної програми визначенняіндивідуального рівня спеціально-технічної підготовленості
Висновки
Література
Вступ
Актуальність: Методикаспортивного тренування охоплює два аспекти. По — перших методика спортивного тренуванняє специфічною інфраструктурою в системі організації тренувального процесу. У — другихвикористання методики спортивного тренування забезпечує достатню підготовленістьспортсменів, а також підвищення результативності тренувального процесу. Тобто раціональнаметодика спортивного тренування є основною, головною шляхом підвищення ефективностітренувального процесу. Зростання результатів вимагає постійного вдосконалення системипідготовки спортсменів. На сучасному етапі основною проблемою слід вважати перехідвід емпіричної побудови тренувального процесу до його індивідуалізації і управління.Надійність управління залежить від кількості і якості інформації про функціональнийстан організму що займаються, рівня розвитку рухових якостей і навиків. Ця інформаціялежить в основі зворотних зв'язків між запланованим і дійсним рівнем підготовленості.[3]
У сучасному спорті в умовахжорсткої конкуренції виступу на високому рівні на приклад в академічному веслуваннівимагають від спортсмена хорошої тренованості яка досягається лише шляхом впровадженняв тренувальний процес найбільш оптимальної методики спортивного тренування. Сучаснастратегія розвитку інформатизації суспільства передбачає впровадження новітніх комп'ютернихтехнологій у систему фізичного виховання, зокрема з метою оцінки и аналізу руховоїфункції людини. Найбільш ефективними та перспективними для вирішення цієїзадачіє біомеханічні відеоаналізуючі системи. На даний час більш 15 відомих компаній виробляютьвідео-комп'ютерні системи. Такі системи можуть виконувати спеціалізовані функції.Так, система «САІТ ЕМС» використовується з метою функціонального оцінюванняходьби, а також діагностики нейром'язових патологій нижніх кінцівок. До складу системивходять: телеметричний електроміограф, набір підошовних датчиків, персональний комп’ютер,принтер. Розроблена методика біомеханічного аналізу спортивної техніки з використаннямкомп'ютерних технологій і відеотехніки. Апробація методики проведена на спортсменах15-18 років, яки спеціалізуються у веслуванні на байдарках. Методика була упровадженав учбовий процес студентів інституту фізкультури для виконання розрахунково-графічнихробіт по курсу «Біомеханіка». Простота і доступність застосованих технічнихзасобів і програмного забезпечення дозволили рекомендувати даний методичний підхіддля використання в учбовому процесі. [2]
Сучасна стратегія розвитку інформатизації суспільствапередбачає впровадження новітніх комп'ютерних технологій в систему фізичного виховання,зокрема з метою оцінки і аналізу рухової функції людини. Найбільш ефективними іперспективними для вирішення цього завдання є біомеханічні відеоаналізуючі системи(2 і ін.). [3]
У Україні роботи із створення подібної системиведуться з 80-х років минулого століття в спеціалізованих лабораторіях науково-досліднихінститутів і окремими фахівцями в області фізичної культури і спорту.
У 1-м-коді номері журналу «Теорія і методикафізичного виховання і спорту» за 2003 рік Максим Островський розповів про впровадженняв практику підготовки метальників збірної команди України апаратно-програмного комплексу«Lumax» і розроблені алгоритми розрахунку біомеханічних характеристикконтролю над становленням технічної майстерності атлета [4].
У тому ж журналі в 2004 р. Хмельніцкая І.В. представила,розроблений під керівництвом професора А.М. Лапутіна і В.О. Кашуби програмний комплекс(ПК) біомеханічного відеокомп'ютерного аналізу, який призначений для здобуття кінематичнихі динамічних характеристик рухових дій людини після відеограма. Там же додатковупрограму зняття координат точок КООПО призначена для створення масиву координатточок тіла людини або іншого об'єкту (ласти для підводного плавання, велосипед,автомобіль, жердина для стрибка у висоту, весло і т.п.) в процесі його руху [5].
У 2-м-коді номері за 2006 рік Жірновим А. булипредставлені результати експериментального дослідження кінематичної структури технікигребкових рухів у кваліфікованих байдарочників у взаємозв'язку із зміною швидкостічовна в циклі гребка. Автором застосовувався відеокомп'ютерний аналіз, але конкретногоопису даного методу немає [16]
У 1-м-коді номері журналу «Спортивний вісникПридніпров'я» за 2008 рік Собяніна Г.М. представила комп'ютерну програму завизначенням статичного положення тіла для біомеханічної оцінки робочої позі школярів.Програма включає: визначення просторового розташування основних ланок тіла в системікоординат, визначення положення ЗЦМ аналітичним способом і оцінку стійкості положеннятіла в постійної статичної пози з врахуванням впливу антропометричних даних (масатіла випробовуваного) по результатам обробки фотограми [1].
Таким чином, більшість фахівців для біомеханічноїоцінки кінематичних, динамічних і статичних характеристик створюють авторські спеціалізованікомп'ютерні програми.
На жаль, існуючі комплекси відеокомп'ютерного аналізуі авторські комп'ютерні програми використовуються невеликим числом фахівців-практиківабо претендентами при проведенні наукових досліджень по темами дисертаційних робіт.
Для виконання ж студентських розрахунково-графічних,лабораторних і научно-ісследовательських робот вживання таких дуже коштовних технологійпрактично неможливе. Технологія проведення біомеханічного відеокомп'ютерного аналізувключає два основні етапи: зйомку відеокамерою і обробку отриманих відеограм (фотограм)за допомогою спеціалізованого програмного забезпечення на комп'ютері. [1]
За допомогою аналогової відеокамери «JVC Gr-ax337e»проведена біомеханічна відеозйомка техніки гребли на байдарці групи випробовувані12-14 років, 1-3 розряди, загальна кількість 5 чоловік. Відеозйомка проведена підчас обласних змагань по веслуванню на байдарках і каное. [4]
Сегменти тіла спортсменів маркірували за допомогоюконтрастних міток в місцях центрів мас кисті, передпліччя, плеча і голови по стандартнійметодиці. Як тест-об'єкт використовували масштабну лінійку завдовжки 2м розділенупо 5 см, нанесену на корпус човна маркером. Оператор знаходиться в катері і вівзйомку байдарки яка рухається паралельним курсом в одній плоскості, на висоті 0,8 м. від поверхні води, відстань до об'єкту 3 м. [1]
Мета: Вивчити особливостітехніки веслування на байдарці з використанням відеокомп'ютерногокомплекса.
Для досягнення поставленоїмети вирішувались наступні задачі:
Задачі:
1. Провести аналіз даних спеціальної літератури;
2. випробувати (на прикладі веслування на байдарках)біомеханічну відео комп’ютерну систему з доступних технічних засобів і програмногозабезпечення;
3. виявити ефект від застосування програм визначенняіндивідуального рівня спеціально-технічної підготовленості.
Новизна: Вперше пропонуєтьсявикористовувати систему відео комп’ютерного аналізу при вивченні техніки веслуванняпочатківців веслувальників і кваліфікованих спортсменів, віком від 12-14 років і15-18 років. Вчення початкових веслувальників і кваліфікованих.
Об'єкт досліджень: спеціально-технічна підготовка веслярів різної кваліфікації — КМС, 2разряд,1разряд,спортсмени віком від 15-18 років.
Предмет дослідження: методика відеокомп'ютерного аналізу техніки веслуванняна байдарці.
Теоретична значущість: Дана робота узагальнює сучасні наукові відомості в області теорії і методикиспортивного навчально-тренувального процесу, відомості про застосування сучаснихтехнологій і засобів вдосконалення тренувального процесу веслярів-байдарочників.
Практична значущість: У роботі представлені засоби вдосконалення технічної майстерності спортсменівдля досягнення вищих показників у веслуванні, та вдосконалення навчально-тренувальногопроцесу у цілому.
Розділ 1. Аналіз літератури з питаннявикористання біомеханічного аналізу різних видів спорту для визначення просторовиххарактеристик спортивного руху1.1 Біомеханічний аналіз техніки спортивнихвправ у циклічних видах спорту
Для розв’язання ряду конкретних завдань у біомеханіцівикористовують різні методи. Сьогодні у біомеханіці як синтетичній науці сформувавсявласний специфічний біомеханічний метод дослідження, основою якого є біомеханічнийаналізі. Практично без попереднього біомеханічного аналізу неможливо розробити жодноїефективної програми підготовки людини до розв’язання будь-яких координаційна складнихрухових завдань. При вивченні рухів тіло людини часто умовно беруть за так звануматеріальну точку. Це припустимо тільки у тому випадку, якщо його розміри настількималі порівняно з відстанню, на котру воно переміщується, що ними можна знехтувати.У випадках, коли з будь — яких практичних міркувань розмірами тіла знехтувати неможливо,за матеріальні точки беруть окремі його частини, ланки і розглядають у цьому разіяк систему матеріальних точок. Якщо відстань між окремими точками системи не змінюється,її називають матеріальною системою, що не змінюється, або абсолютно твердим тілом[19].
Біомеханічний аналіз являє собою один iз способіввивчення рухової діяльності людини. Це ефективний логічний прийом вивчення складнихi багатомірних систем, за допомогою котрого рухи людини ніби розчленовуються наскладові частини, що потім досліджуються диференційовано для більш глибокого їхпізнання як єдиного цілого. Разом з тим біомеханічний аналіз не зводиться до простогорозчленування складних об’єктів, котрі вивчаються, на їxнi складові елементи. [2]
біомеханічний аналіз техніка веслування
Біомеханічний аналіз — це тільки початок об’єктивногодослідження руху. За ним іде слідом біомеханічний синтез — моделювання складнихсистем рухів з метою використання и у різних напрямах медицини, ергономіки та прикладноїдидактики рухової діяльності людини. Починається 6іомеханічний аналіз із вимірюваннясистем біомеханічних характеристик руху. Потім встановлюються закономірності їхніхвзаємозв'язків та системо утворюючі елементи руху. Далі у разі необхідності, визначаєтьсявнесок кожного елемента у реалізацію його цільової функції. У процесі аналізу використовуєтьсяцілий ряд фундаментальних відомостей з механіки. До найважливіших із них відносятьнасамперед поняття про механічний рух. [19]
Механічним рухом людини називається зміна її положенняу просторі щодо інших тіл (вибраної системи відліку) з плином часу. Положення будь-якоїточки тіл на будь-якій лінії, площині та у просторі визначають відповідно одним,двома й трьома числами — координатами. У зв'язку з тим, що положення тіла людиниу будь-який момент часу можна визначити за координатами його точок, то найважливішезавдання біомеханічного аналізу у даному випадку зводиться до того, щоб знайти координатиточок тіла у будь-який момент часу. [19]
Розділ біомеханічного аналізу — біокінематика(від. грецьк. Bios — життя, kinematos — рух) вивчає рух живих тіл та біологічнихсистем.
Кінематика — це розділ механіки, що вивчає механічнірухи усіх матеріальних тіл у природі. Рухи тіл у кінематиці вивчаються без урахуванняїхньої інертності та діючих сил. Тому кінематику іноді називають геометрією рухів.Поняття кінематики рухів включають в основному способи вимірювання положення тілау просторі щодо інших тіл з плином часу. Кінематика ставить за мету аналізуватирізні види руху та виявляти закони, котрі відображають зв’язки між величинами, щохарактеризують ці рухи. Основним чинником кінематики та біокінематики є поняттяпро рух. Біокінематика вивчає все про рухи тіла людини, окрім механічних причин,котрі їх викликають. [16]
Зміна руху відбувається у просторі, а простір описуєтьсяу тих чи інших системах відліку. Наприклад, спортсмен переміщується по дистанціївід старту до фінішу. Суддівська колегія виконує відлік його руху від старту дофінішу. Для того щоб упорядкувати уявлення про довколишній простір, вводяться певнісистеми просторових координат. Умовний простір поділяють на частини — квадранти.Існують різні системи координат: прямокутні, косокутні, сферичні та ін. Розрізняютьплоскі та просторові координати: плоскі дають змогу фіксувати положення точки наплощині, а просторові — у просторі. Вивчення рухів біомеханічної системи тіла людининадзвичайно утруднене через складне просторове розташування її численних частину різні моменти часу. Можна описати її рухи тільки для однієї площині (наприклад,сагітальної), але у цьому разі багато рухових механізмів більшості локомоторнихактів залишаться не вивченими, а загальна картина рухів буде викривленою. [16]
Рух будь-якої точки тіла людини тільки тоді слідвважати за встановлене, коли спосіб визначення її положення у будь-який момент часу,у будь-якій площині просторі відомий. Для об’єктивного вивчення характеристики рухівлюдини необхідно якимось чином моделювати її тіло. У біомеханіці існують два способимоделювання тіла людини: перший — уявити її тіло як матеріальну точку і другий- уявити тіло людини як систему матеріальних точок. Тіло людини можна уявити якматеріальну точку, якщо при дослідженні його розмірами можна знехтувати, припускаючиодночасно, що у матеріальній точці сконцентровано вся маса її тіла. Якщо при вивченнірухів розмірами тіла не можна знехтувати, то воно приймається як система матеріальнихточок і може бути графічно зображене у вигляді біокінематичної схеми. Існують триспособи визначення рухів тіла людини як матеріальної точки: природний, координатнийта векторний. При цьому використовують такі кінематичні характеристики руху, яктраєкторія, швидкість, прискорення, форма руху точки (прямолінійна,і криволінійна).Якщо ж аналізується рух тіла як системи матеріальних точок, то використовують такіїї характеристики: форма рухів (за формою рух може бути поступальним, обертальним,або складним), швидкість, прискорення (розглядаються та спів ставляться характеристикирухів різних точок системи). Другий спосіб моделювання дозволяє отримати більш повнеуявлення про рух тіла людини. Визначити положення тіла людини у просторі, застосовуючицей спосіб, означає встановити місце його точок у просторі відносно обраної системикоординат з урахуванням часу. Однак ця проблема ускладнюється тим, що біоланки йогорухової системи переміщуються за власними траєкторіями і займають у просторі певнемісце відносно усього тіла. При вивченні спортивної техніки, трудових процесів тауправління часто виникає необхідність визначити не стільки положення усього тілалюдини у просторі, скільки відносне взаєморозташування окремих його елементів табіоланок. Щоб визначити просторове розташування матеріальних точок тіла людини необхідноприйняти певну систему відліку для вимірювання кінематичних характеристик складнихрухів. Така система відліку має базуватися на цілком визначеній системі координат,об’єктивно відображати кінематику як окремих біоланок, так і усього тіла людини.При її практичному застосуванні необхідно урахувати правило антропометрії та матеріалибіомеханічної класифікації рухового апарату людини. [25]1.2 Біомеханіка веслування на байдаркахі каное
За допомогою біомеханічних досліджень можна визначитисили, що виникають в результаті весільного гребка, і сили, протидіючі поступальнійході човни, які входять в управління, описують рухи веслувальної системи в цілому.На основі цих рівнянь і експериментально отриманих біомеханічних характеристик рухувесла і човна можна моделювати різні варіанти техніки.
При цьому реалізуються найбільш істотні, вузловімоменти техніки, другорядні ЕОМ при проведенні розрахунків дозволяє зіставити іоцінити все різноманіття технічних рішень. Вдосконалення техніки рухів і руховихможливостей — невід'ємний і важливий розділ підготовки веслярів. [2]
Основними показниками технічної майстерності спортсменівє оптимальна — форма, структура і надійність дій при виконанні вправи змагання.В той же час, високий рівень технічної підготовленості відрізняє велика міра автоматизаціїрухового навику, його стабільність. Під стабільністю техніки слід розуміти не жорсткозакріплений руховий навик, як це часто розуміється в практиці грібного спорту, анавик виключно лабільний, швидко і що ефективно змінюється із зміною рівня тренованості,«пристосовується» до стану і функціональних можливостей спортсмена в коженконкретний момент проходження дистанції змагання. [16] Результати їх використанняузагальнює біомеханічний контроль, який є складовою частиною педагогічного. У літературіпо грібному спорту досить детальний розглядаються питання організації і вмісту оперативного,поточного і етапного біомеханічного контролю, їх методи і критерії [1]. У них, якправило, оцінюються: індивідуальна і групова динаміка зусиль, що розвиваються навеслі, і швидкості човна; перебудова динамічної структури гребка; зміна темповихі ритмових характеристик; стабільність техніки впродовж контрольного випробування.[19] В той же час, певна складність здійснення біомеханічного контролю полягає втому, що для проведення тестування доводяться знімати спортсменів з тренування абовикористовувати проходження основної дистанції змагання. Проте поглибленою аналізтехніки виконання рухів дозволяє виділити елементи, дії весляру, які можуть, з одногобоку, характеризувати його технічну підготовленість, а з іншої — визначати стані функціональні можливості спортсмена.
Процедура випробування передбачала виконання стандартною2-х хвилинного навантаження субмаксимальної інтенсивності на тренажерно-вимірювальномукомплексі [19] Т-подібним веслом з площею лопаті 50% від звичайної, в робочому положеннівесляру. Реєстрація тривалості безопорного періоду здійснювалася розробленим приладом(інтервалографом) і самописцем Н 320-1 (стаціонарний варіант). Всього фіксувалося130 — 200 періодів веслувального циклу Автор умовно всіх випробовуваних розділяєна три кваліфікаційні групи — майстри, кандидати і спортсмени масових розрядів.
1.3 Біомеханічний аналіз техніки веслуваннявеслярів різної кваліфікації
Сучасна стратегія розвитку інформатизації суспільствапередбачає впровадження новітніх комп'ютерних технологій у систему фізичного виховання,зокрема з метою оцінки и аналізу рухової функції людини. Найбільш ефективними таперспективними для вирішення цієїзадачі є біомеханічні відеоаналізуючі системи.[1] На даний час більш 15 відомих компаній виробляють відео-комп'ютерні системи.Такі системи можуть виконувати спеціалізовані функції. Так, система «САІТ ЕМС»використовується з метою функціонального оцінювання ходьби, а також діагностикинейром'язових патологій нижніх кінцівок. До складу системи входять: телеметричнийелектроміограф, набір підошовних датчиків, персональний комп’ютер, принтер.
Система «Кір Тгак» виконує тривимірнийаналіз за допомогою чотирьох відеокамер. За бажанням замовника може поставлятисяаналого-цифрова підсистема, що включає до 32 каналів з аналоговими датчиками, тензоплатформамита ін.
Система «Рго Тгак» вимірює кінематикуколінного суглоба (зміни при хірургічному лікуванні, також можна одержати динамікурозподілу тиску стопи). [1]
В Україні роботи з створення подібної системи ведутьсяз 80-х років минулого століття.
Розроблена під керівництвомпрофесора А.М. Лапутіна (Національний університет фізичного виховання і спорту України)автоматизована система обробки відеограм «АСОВ», дає можливість не тількианалізувати переміщення біоланок тіла людини в одноплосковій руховій дії, як у більшостізарубіжних аналогах, але і виконувати на базі спеціальних програмних продуктів широкийспектр математико-статистичних процедур.
Вже у 2-му номері журналу«Теорія і методика фізичного виховання і спорту за 2004 рік Хмельницька І.В.презентує розроблений під керівництвом професора А.М. Лапутіна та В.О. Кашуби програмнийкомплекс (ПК) біомеханічного відео комп'ютерного аналізу, який призначений для одержаннякінематичних ідинамічних характеристик рухових дій людини за відеограмою.[22]
Алгоритм роботи ПК міститьтакі етапи:
· побудова графічної моделі схеми руху об’єктів»людина-людина", «людина-техніка», «спортсмен-знаряддя»,за якою буде проводитися подальший біомеханічний аналіз;
· визначення координат точок досліджуваних об’єктів;
· обчислення біомеханічних характеристик рухових дій людиничи знаряддя;
Залежно від мети дослідженнямоделі схем досліджуваних об’єктів можуть складатися з різного числа точок. Додатковупрограму зняття координат точок КООПО призначено для створення масиву координатточок тіла людини чи іншого об’єкта (ласти для підводного плавання, велосипед, автомобіль,жердина для стрибка у висоту, весло і т.п.) у процесі його руху.
Таким чином, технологіяпроведення біомеханічного відео комп'ютерного аналізу включає два основні етапи:зйомку відеокамерою (аматорською чи професійною, аналоговою чи цифровою) і обробкуотриманих відеограм за допомогою спеціалізованого програмного забезпечення. Залежновід числа використовуваних камер біомеханічний аналіз можна здійснювати як в одній,так і в двох, трьох площинах.
Для досягнення поставленоїмети вирішувались наступні завдання:
1. Провести аналіз даних спеціальної літератури за проблемою;
2. Розробити та експериментально випробувати систему біомеханічноговідео комп’ютерного аналізу (на прикладі веслування на байдарках);
3. Розробити інструкції та методичні рекомендації дослідженнябіомеханічних параметрів спортивної техніки для подальшого використання у НДР іНДРС;
За допомогою аматорської аналогової відеокамери«JVC GR-AX337E» проведена біомеханічна відео зйомка техніки веслуванняна байдарці (виробництво фірми «Дзінтарс» — Латвія); групи випробовуваних12-14 років, 1-го-2-го року навчання, загальна кількість 15 чол. В яких пройшлиобласні змагання.
Сегменти тіла спортсменів маркірували за допомогоюконтрастних міток у місцях центрів мас кисті, передпліччя, плеча і голови за стандартноюметодикою. [23]
Як тест-об'єкт використовували масштабну лінійкудовжиною 2м поділену по 5см, нанесену на корпус човна маркером. Оператор, що знаходитьсяна катері, вів зйомку байдарки у одній площині, що рухається паралельним курсом,у весловому каналі (міста Дніпропетровська) на висоті 0,8 м. від поверхні води, відстань від об'єкту 3м.
У якості тесту веслярам було запропоновано:
1. рівномірне проходження 200 метрової дистанції з контролемтехніки веслування;
2. проходження 200 метрової дистанції у середньому темпіз 50-метровим прискоренням у середині відрізку.
Так як, нами використовувався аналоговий відеозапис,то для одержання відеокадрів у комп'ютері було необхідно використовувати спеціальнийпристрій — загарбник кадрів Aver Media EZ Maker (при цифровому відеозапису не потрібен)
Перелік програмного забезпечення для поетапноїобробки відеограм у таблиці 1.
1.4 Відео комп'ютерні комплекси для біомеханікитехніки веслування на байдарці
Розроблена методика біомеханічного аналізу спортивноїтехніки з використанням комп'ютерних технологій і відеотехніки. Апробація методикипроведена на спортсменах 12-14 років, які спеціалізуються у веслуванні на байдарках.Методика була упроваджена в учбовий процес студентів інституту фізкультури для виконаннярозрахунково-графічних робіт по курсу «Біомеханіка». Простота і доступністьзастосованих технічних засобів і програмного забезпечення дозволили рекомендуватиданий методичний підхід для використання в учбовому процесі. Сучасна стратегія розвиткуінформатизації суспільства передбачає впровадження новітніх комп'ютерних технологійу систему фізичного виховання, зокрема з метою оцінки и аналізу рухової функціїлюдини. Найбільш ефективними та перспективними для вирішення цієїзадачіє біомеханічні відеоаналізуючі системи. [2]
На даний час більш 15відомих компаній виробляють відео-комп'ютерні системи. Такі системи можуть виконуватиспеціалізовані функції. Так, система «САІТ ЕМС» використовується з метоюфункціонального оцінювання ходьби, а також діагностики нейром'язових патологій нижніхкінцівок. До складу системи входять: телеметричний електроміограф, набір підошовнихдатчиків, персональний комп’ютер, принтер.
Система «Кір Тгак»виконує тривимірний аналіз за допомогою чотирьох відеокамер. За бажанням замовникаможе поставлятися аналого-цифрова підсистема, що включає до 32 каналів з аналоговимидатчиками, тензоплатформами та ін.
Система «Рго Тгак»вимірює кінематику колінного суглоба (зміни при хірургічному лікуванні, також можнаодержати динаміку розподілу тиску стопи). [23]
Алгоритм роботи ПК міститьтакі етапи:
· побудова графічної моделі схеми руху об’єктів«людина-людина», «людина-техніка», «спортсмен-знаряддя»,за якою буде проводитися подальший біомеханічний аналіз;
· визначення координат точок досліджуваних об’єктів;
· обчислення біомеханічних характеристик рухових дій людиничи знаряддя;
Залежно від мети дослідженнямоделі схем досліджуваних об’єктів можуть складатися з різного числа точок. Додатковупрограму зняття координат точок КООПО призначено для створення масиву координатточок тіла людини чи іншого об’єкта (ласти для підводного плавання, велосипед, автомобіль,жердина для стрибка у висоту, весло і т.п.) у процесі його руху.
Таким чином, технологіяпроведення біомеханічного відео комп’ютерного аналізу включає два основні етапи:зйомку відеокамерою (аматорською чи професійною, аналоговою чи цифровою) і обробкуотриманих відеограм за допомогою спеціалізованого програмного забезпечення. Залежновід числа використовуваних камер біомеханічний аналіз можна здійснювати як в одній,так і в двох, трьох площинах.
Розділ 2. Методи і організація досліджень2.1 Методи досліджень
У даній роботі використовують наступні методи
1) Теоретичний аналіз та узагальнення літературнийджерел.
2) педагогічний метод.
У роботі був проведенийаналіз, і огляд літературних джерел по техніці веслування, педагогіки, біомеханіки,фізіології, гідродинаміки й гідростатики в роботі були використані 25 джерела літератури.
Спостереження.
Педагогічне спостереженняв процесі учбових тренувальних занять з веслування здійснюється з метою визначенняінтенсивності змісту тренувального процесу, характеру і величин навантаження пообсязі й інтенсивності, методів виконаних вправ, змісту й тривалості відпочинку,між тренувальними заняттями й в окремому занятті, техніки виконання рухів, змісттактичних прийомів.
Педагогічний експериментє методом наукового пізнання, за допомогою якого виявляється ефективність методів,прийомів і форм тренування. У ході педагогічного експерименту досліджується ефектуведення в тренувальний процес методичних рекомендацій, шляхом порівняння технікиакадемічного веслування протягом підготовчого періоду. Техніку греблі оцінювализа допомогою кінозйомки, Проводили з наступних позицій: у профіль (збоку), фронтально(попереду або позаду) зверху.
При зйомці збоку кінокамерувстановлювали строго перпендикулярно до весляра. При русі човна з такою самою швидкістюповинна переміщатися і камера.
Для підвищення ефективностікерування технічною підготовкою веслярів ми багаторазово протягом сезону прибігалидо кінозйомки. Аналіз отриманого матеріалу проводили різними методами: при переглядікіноплівок через кінопроектор із звичайною й уповільненою швидкістю, шляхом розрахункутимчасових і просторових характеристик гребка. Для підрахунку тимчасових характеристикгребка необхідно спроектувати по кадрам плівку на екран і підрахувати число кадрів,на яких зафіксовано виконання того або іншого елемента техніки гребка.
Знаючи швидкість зйомки,визначаємо часовий параметр кожного елемента по формулі.
Наприклад, зйомка проводиласязі швидкістю 3 кадр/сек. На проводку витрачено 13 кадрів. Підставляємо до формулий одержуємо час проводки — 0,42 сек.
Оцінка техніки веслуванняпроводиться за наступними критеріями: відповідності окремих фаз гребка модельнимхарактеристикам, відповідності змін зусиль і швидкості човна; наявності силовогоакценту в першій половині опорного періоду гребка; рівномірності ходу човна в циклігребкового руху; відсутності зломів у динамограмі лопасті, що свідчать про різкезниження зусилля, весла, по окремих фазах циклу гребка. На підставі оцінки технікидаються індивідуальні рекомендації з її удосконалювання й усунення виявлених дефектів.
тестування; основанийна стандартних рухових завданнях
педагогічний експеримент, за допомогою якого виявляєтьсяефективність методів, прийомів і форм виховання, вивчення і тренування.
Відео зйомка
Хронометраж
Метод «відео зйомка» характеризуєтьсятим, що на відео досліджується біомеханічний аналіз техніки веслування на байдарціспортсменів різної кваліфікації.
Метод «хронометрії» характеризуєтьсятим, що за певний час, який пройшов спортсмен дистанцію.
3) педагогічний експеримент.
Біомеханічний аналіз технікивеслування за тестами
равномерное прохождение 200 метровой дистанциис контролем техники гребли;
прохождение 200 метровойдистанции в среднем темпе с 50-метровым ускорением в середине отрезка.
моделювання біомеханічниххарактеристик;
4) Методи математичної статистики.
метод середніх величин;
Дозволяє порівняти один розмірні величини декількоходнотипних груп випробовуваних. Використовуючи цей метод можна порівняти експериментальнуі контрольну групу і з'ясувати, наскільки досліджувана на порівнянні якість більше/менше/ в експериментальній групі, чим в контрольній. В результаті, може бути отримуємокорисну інформацію і вмісті або практичному значенні тієї ознаки, яка складала предметексперименту.
Робота методом середніх величин передбачає триосновні етапи: утворення варіаційного ряду; знаходження характеристик варіаційногоряду; практичну реалізацію отриманих характеристик.2.2 Організація досліджень
1-й етап. На першому етапі(липень-вересень 2008) дослідження була поставлена задача: оглянути науково-методичнулітературу. На цьому етапі проводився попередній педагогічний експеримент, зв’язанийз розробкою ефективної структури тренувальних навантажень у річному циклі підготовкиюних веслувальників на початкових етапах навчання без урахування індивідуалізації.
2-й етап. На другому(липень — червень 2008-2009) етапі дослідження проводився головний педагогічнийексперимент, зв’язаний з зйомкою відеокамерою і рішенням виявити ефективність програмдля веслувальників на байдарках при різному співвідношенні параметрів тренувальногонавантаження у річному циклі.
3-й етап. На третьому(листопад — грудень 2010) етапі проводився аналіз здобутих результатів, і обробказдобутих відеограм (фотограм) по засобам спеціалізованого програмного забезпеченняна комп’ютері, написання висновків, оформлення роботи (таблиць, додатків)2.3 Педагогічний експеримент
У ході педагогічного експерименту досліджуєтьсяефект введення в тренувальний процес методичних рекомендацій, шляхом порівняннятехніки веслування на байдарках протягом підготовчого періоду. Техніку веслуванняоцінювали за допомогою відео зйомки, проводили з наступних позицій: у профіль (збоку),фронтально (попереду або позаду).
При зйомці з боку кінокамеру встановлювали строгоперпендикулярно до весляра. При русі човна з такою самою швидкістю повинна переміщатисьі камера.
Для підвищення ефективності керування технічноюпідготовкою веслярів ми багаторазово прибігали до відео зйомки, протягом сезону.Аналіз отриманого матеріалу проводили різними методами: при перегляді кіноплівокчерез кінопроектор із звичайною й уповільненою швидкістю, шляхом розрахунку тимчасовихі просторових характеристик гребка необхідно спроектувати по кадрам плівку на екрані підрахувати число кадрів, на яких зафіксовано виконання того або іншого елементатехніки гребка.
Устаткуванняі програмне забезпечення для системи біомеханічного відео аналізуТехнологія Обладнання Програмне забеспечення
Зйомка
видеокамерой.
Відеокамера
(аналоговая или цифровая).
Захват
зображения в компьютер.
Плата захвата;
TV — тюнер;
Порт USB, ІЕЕЕ1394.
Adobe Premiere
Pinnacle Studio
Win DVD Creator Редактирование видеограм и покадровое снятие точек.
Комп'ютер;
Монітор
(желательно TFT)
Adobe Photoshop
MS Office Picture Manager
MS Office Word Обробка координат точек
Комп'ютер
принтер MS Office Excel
Оцінка техніки веслування проводиться за наступнимикритеріями: відповідності окремих фаз гребка модельним характеристикам, відповідностізмін зусиль і швидкості човна: наявності силового акценту в першій половині опорногоперіоду гребка; рівномірності ходу човна в циклі гребкового руху; відсутності зломіву динамограмі лопасті, що свідчать про різке зниження зусилля, весла, по окремихфазах циклу гребка. На підставі оцінки техніки даються індивідуальні рекомендаціїз її удосконалення й усунення виявлених дефектів.
/>
Рис 1. Зняття координат крапок із зображення задопомогою програмного забезпечення Microsoft Word.
Оскільки, нами застосовувався аналоговий відеозапис,то для здобуття відеокадрів в комп'ютері було необхідно використовувати спеціальнийпристрій захвату відео Aver Media EZ Maker. Перелік перевіреного нами програмногозабезпечення і устаткування для поетапної обробки відеограм представлений в таблиці1. Обробку відеозапису проводили за допомогою програми захвату і редагування зображенняPinnacle System. Зняття координат крапок із зображення проводили з використаннямпрограмного забезпечення Microsoft Word шляхом накладення на зображення нумерованоюпо осях Х і Y координатної сітки з розміром вічка 1х1 див. (Мал.1) [23]
Розділ 3. Обговорення результатів досліджень3.1 Аналіз даних спеціальної літератури
На основі 16-ланковий плоскої моделі тіла людиниі даних відео зйомки розраховували пересування, швидкості і прискорення центрівмас ланок на комп'ютері. Значення координат заносили в електронні таблиці Ехсеl.В результаті бувальщини отримані дані про рівень спеціальної і технічної підготовленостівипробуваних веслярів (табл.2). Де? S — дорога пересування центрів мас сегментів,а V — швидкість пересування сегментів при виконанні веслярами різних тестових завдань.Так переможець обласної першості демонструє практично 3-х кратне збільшення траєкторійі 5-і кратне швидкостей центрів мас кисті, передпліччя і плеча при швидкісному веслуванні.Що говорить про збільшення не лише темпу гребли, але і про подовження гребка. Бронзовапризерка обласної першості практично не збільшує траєкторій рухів але в 2,5-3-іразу збільшує швидкості центрів мас кисті, передпліччя і плеча при швидкісному веслуванні.При цьому демонструє нестандартні показники переміщення і швидкості центру мас голови,що пов'язане з особливостями або помилками в техніці гребли. У фіналіста обласноїпершості спостерігається 2-об разове збільшення швидкості і лише 1,5 разове траєкторіїпересування центру мас кисті. Цьому спортсменові для поліпшення результату доситьвиправити дрібні помилки в техніці і здолати брак функціональної підготовленості.Весляр — новачок (останнє місце) демонструє рівне в 1,5-2 рази збільшення всіх показниківцентрів мас сегментів при швидкісному веслуванні. У дівчинки, 2-е місце, що зайнялона змаганнях, при швидкісному веслуванні спостерігається скорочення траєкторій рухівцентрів мас сегментів і незначне збільшення їх швидкостей. [23]
Як тест веслярам булозапропоновано:
1. рівномірне проходження 200 метровій дистанціїз контролем техніки гребли;
2. проходження 200 метровій дистанції в середньомутемпі з 50-метровим прискоренням в середині відрізання.
Таблиця 3.1
Переміщенняі швидкості точок центрів мас сегментів веслярів-байдарочників 15-18 років при проходженні2-х тестових відрізків 200 м. різної спрямованості. Тестування Технічне веслування Швидкісне веслування Крапка ЦМ кисті ЦМ перед-плічча ЦМ плеча ЦМ голо-ви ЦМ кисті ЦМ перед-плічча ЦМ плеча ЦМ голо-ви
Дівчина
14 лет
2 место
∆S (см)
V (cм|c)
52,6
131,5
48,4
120,9
29
72,52
1,4
3,5
44
220
30,4
151,8
15
75,2
6
30
Хлопчик
12 лет
початківець
∆S (см)
V (cм|c)
40,8
77
38,9
73,4
22,2
41,9
3
5,7
51,1
138,1
52,5
141,8
33
89,2
7
18,9
Хлопчик
13 років
3 місце
∆S (см)
V (cм|c)
70,6
110,3
67,1
104,8
37
57,8
13,2
21,2
68,9
222,2
75,3
243
49
158,1
8,1
27
Хлопчик
13 років
1 місце
∆S (см)
V (cм|c)
26,2
46
17,5
30,7
15,4
19,5
5
7,8
59,2
197,4
61,1
203,7
33,1
110,3
6,4
20,7
Хлопчик
13 років
6 місце
∆S (см)
V (cм|c)
54,8
116
71,2
203,4
36,3
103,8
6,1
17,4
72,1
226,9
65,1
240
37
137,1
5,4
19,9
За допомогою аналогової відеокамери «JVC Gr-ax337e»проведена біомеханічна відеозйомка техніки гребли на байдарці групи випробовувані12-14 років, 1-3 розряди, загальна кількість 5 чоловік. Відеозйомка проведена підчас обласних змагань по веслуванню на байдарках і каное.
Сегменти тіла спортсменівмаркірували за допомогою контрастних міток в місцях центрів мас кисті, передпліччя,плеча і голови по стандартній методиці. Як тест-об'єкт використовували масштабнулінійку завдовжки 2м розділену по 5 см, нанесену на корпус човна маркером. Операторзнаходиться в катері і вів зйомку байдарки яка рухається паралельним курсом в однійплоскості, на висоті 0,8 м. від поверхні води, відстань до об'єкту 3 м. [1]
Оскільки, нами застосовувався аналоговий відеозапис,то для здобуття відеокадрів в комп'ютері було необхідно використовувати спеціальнийпристрій захвату відео Aver Media EZ Maker. [1]
Обробку відеозапису проводили за допомогою програмизахвату і редагування зображення Pinnacle System. Зняття координат крапок із зображенняпроводили з використанням програмного забезпечення Microsoft Word шляхом накладенняна зображення нумерованою по осях Х і Y координатної сітки з розміром вічка 1х1см.
Так переможець обласної першості демонструє практично3-х кратне збільшення траєкторій і 5-і кратне швидкостей центрів мас кисті, передпліччяі плеча при швидкісному веслуванні. Що говорить про збільшення не лише темпу гребли,але і про подовження гребка. Бронзова призерка обласної першості практично не збільшуєтраєкторій рухів але в 2,5-3-і разу збільшує швидкості центрів мас кисті, передпліччяі плеча при швидкісному веслуванні. При цьому демонструє нестандартні показникипереміщення і швидкості центру мас голови, що пов'язане з особливостями або помилкамив техніці гребли. У фіналіста обласної першості спостерігається 2-об разове збільшенняшвидкості і лише 1,5 разове траєкторії пересування центру мас кисті. Цьому спортсменовідля поліпшення результату досить виправити дрібні помилки в техніці і здолати бракфункціональної підготовленості. Весляр — новачок (останнє місце) демонструє рівнев 1,5-2 рази збільшення всіх показників центрів мас сегментів при швидкісному веслуванні.
У дівчинки, 2-е місце, що зайняло на змаганнях,при швидкісному веслуванні спостерігається скорочення траєкторій рухів центрів массегментів і незначне збільшення їх швидкостей. [1]
3.2 Випробування (на прикладі веслуванняна байдарках) біомеханічної відео комп’ютерної системи в природних умовах
За допомогою аналогової відеокамери «JVC Gr-ax337e»проведена біомеханічна відеозйомка техніки гребли на байдарці групи випробовувані12-14 років, 1-3 розряди, загальна кількість 5 чоловік. Відеозйомка проведена підчас обласних змагань по веслуванню на байдарках і каное.
Сегменти тіла спортсменівмаркірували за допомогою контрастних міток в місцях центрів мас кисті, передпліччя,плеча і голови по стандартній методиці. Як тест-об'єкт використовували масштабнулінійку завдовжки 2м розділену по 5 см, нанесену на корпус човна маркером. Операторзнаходиться в катері і вів зйомку байдарки яка рухається паралельним курсом в однійплоскості, на висоті 0,8 м. від поверхні води, відстань до об'єкту 3 м. [1]
Оскільки, нами застосовувався аналоговий відеозапис,то для здобуття відеокадрів в комп'ютері було необхідно використовувати спеціальнийпристрій захвату відео Aver Media EZ Maker. [1]
Обробку відеозапису проводили за допомогою програмизахвату і редагування зображення Pinnacle System. Зняття координат крапок із зображенняпроводили з використанням програмного забезпечення Microsoft Word шляхом накладенняна зображення нумерованою по осях Х і Y координатної сітки з розміром вічка 1х1см.
3.3 застосування комп’ютерної програмивизначення індивідуального рівня спеціально-технічної підготовленості
Переможець обласної першості демонструє практично3-х кратне збільшення траєкторій і 5-і кратне швидкостей центрів мас кисті, передпліччяі плеча при швидкісному веслуванні. Що говорить про збільшення не лише темпу гребли,алле і про подовження гребка. Бронзова призерка обласної першості практично не збільшуєтраєкторій рухів але в 2,5-3-і разу збільшує швидкості центрів мас кисті, передпліччяі плеча при швидкісному веслуванні. При цьому демонструє нестандартні показникипереміщення і швидкості центру мас голови, що пов'язане з особливостями або помилкамив техніці гребли. У фіналіста обласної першості спостерігається 2-об разове збільшенняшвидкості і лише 1,5 разове траєкторії пересування центру мас кисті. Цьому спортсменовідля поліпшення результату досить виправити дрібні помилки в техніці і здолати бракфункціональної підготовленості. Весляр — новачок (останнє місце) демонструє рівнев 1,5-2 рази збільшення всіх показників центрів мас сегментів при швидкісному веслуванні.
У дівчинки, 2-е місце, що зайняло на змаганнях,при швидкісному веслуванні спостерігається скорочення траєкторій рухів центрів массегментів і незначне збільшення їх швидкостей. [1]
Висновки
1. Біомеханічний аналіз відеозапису експериментальноготестування показав, що в досліджуваних найкращі результати показали веслярі, якізастосовують збільшення амплітуди гребка для компенсації недоліку функціональнійпідготовленості;
2. Запропонований комплекс відео комп’ютерногоаналізу рухів дає можливість підвищити ефективність технічних дій спортсмена зарахунок введення корективів в ході учбово-тренувального процесу;
3. Для виконання біомеханічного відео комп’ютерногоаналізу студентам фізкультурного вузу досить вживання наступного програмного забезпеченнядля поетапної обробки відеограм: Pinnacle Studio або Win DVD Creator, Adobe Photoshopабо MS Office Picture Manager, MS Office Word і MS Office Excel.
Література
1. Борисов Е.В. статьи, диссертации.
2. Биомеханика спорта" авторы: А.М. Лапутин, В.В.Гамалий, О.А. Архипов, В.О. Калуба, М.О. Носко, Т.О. Хабинец Издетельство«Олимпийская література» 2001 год.
3. Бегак М.В. Исследования нестационарных процессов вгидродинамике судна / Бегак М.В., Иссурин В.Б., Краснов Е.А. — Л.: Судостроение,1981. — С.32-34.
4. Биомеханические основы теории построения физическихупражнений / А.Н. Лапутин // Управление биомеханическими системами в спорте. — К.:КГИФК, 1989. — С.5-29.
5. Верхошанский Ю.В. Организация сложных двигательныхдействий спортсменов / Ю.В. Верхошанский // Наука в олимпийском спорте. — 1996- № 3 — С.8-22.
6. Высшая математика и математическая статистика: учеб.пособие для студентов вузов, обучающихся по спец.032101 — Физ. культура и спорт:рек. Умо по образованию в обл. физ. культуры и спорта / под общ. ред.Г.И. Попова.- М.: Физ. культура, 2007. — 366 с.
7. Валужіс К.К., Жемайтіте Д.І. Періодометр // Сучасніприлади і техніка фізичного експерименту: Сб. науч. праць. — Каунас, 1960. — C.2i-25.
8. Гамалий В.В. Кинематическая структура движений какметодологиеская основа теории спортивной техники легкоатлетических метаний /В.В. Гамалій // Теория и практика физ. культуры. — 2004. — N 1. — С.92-99.
9. Гамалій В.В. Про спортивну техніку / В.В. Гамалій// Молода спортивна наука України: зб. наук. праць з галузі фізичної культури таспорту. Вип.8: У 4-х т. — Львів: НВФ Українські технології. — 2004. — Т.1. — С.89-92.
10. Гамалий В. Спортивная техника как объект изученияв теории спорта / В.В. Гамалій // Наука в олимпийском спорте. — 2004. — №1.- С.23-28.
11. Гамалий В.В. Усовершенствование техники физическихупражнений методом сравнительного анализа кинематических характеристик / В.В.Гамалій // Спортивный весник Приднепровья: науч. — теор. журн. — ДГИФКС, 2004.- №7. — С.42-44.
12. Гамалій В.В. Биомеханический анализ кинематическойструктуры поз и техники гребковых движений квалифицированных байдарочников / В.В.Гамалій, О.В. Жирнов // Физическое воспитание студентов творческих специальностей:сб. науч. тр. под ред.С. С. Ермакова. — Харьков: ХГАДИ (ХХПИ), 2004. — №2. — С.19-24.
13. Гамалій В.В. Использование специализированных тренажеровв тренировке гребцов-байдарочников / В.В. Гамалій, О.В. Жирнов // Молода спортивнанаука України: Зб. Наук. праць з галузі фізичної культури та спорту. Вип.10: у 4-хт. — Львів: НВФ Українські технології. — 2006. — Т.2. — С.96-100.
14. Ганженко Ю.В. Анализ техники гребца высокого класса/ Ю.В. Ганженко // Гребной спорт. — М.: Физкультура и спорт, 1974. — С.35-36.
15. Дорохов С.И. Понятие «модель», «моделирование»и «имитационное моделирование» в спорте / С.И. Дорохов // Термины и понятияв сфере физической культуры, 20-22 дек. 2006 г., Санкт-Петербург: первый междунар. конгр.: (материалы конгр.) / Федер. агентство по физ. культуре и спорту РФ, С.- Петерб. гос. ун-т физ. культуры им. П.Ф. Лесгафта. — С-Пб., 2006. — С.69-70.
16. Жирнов О. Особливості кінематичної структури весловихрухів у кваліфікованих спортсменів-байдарочників як фактор впливу на динаміку швидкостічовна. // ТМФВіС. — К.: НУФВСУ, 2006. — №2. — с.86-89.
17. Жирнов О.В. Аналіз кінематичної структури весловихрухів та їх вплив на динаміку швидкості човна / О.В. Жирнов // Теорія та методикафізичного виховання і спорту. — 2006. — № 2 С. — 86-89.
18. Жирнов А.В. Сравнительный анализ техники гребковыхдвижений и ее влияние на скорость лодки у спортсменов разной квалификации / А.В.Жирнов // Педагогіка, психологія та медико-біологічні проблеми фізичного вихованняі спорту. — 2007 — № 5 — С.112-115.
19. Иссурин В.Б. Биомеханика гребли на байдарках и каноэ/ Иссурин В.Б. — М.; Физкультура и спорт, 1986. — С.24-40.
20. Иссурин В.Б. Биомеханическое моделирование техникигребли на байдарках и каноэ / В.Б. Иссурин // Науч. конф. «Проблемы биомеханикиспорта». — Каменецк-Подольск, 1981. — С.44 — 45.
21. Иссурин В.Б. Эффективность средств специальной подготовкигребцов на байдарках и каноэ / Иссурин В.Б., Каверин В.Ф. и др. — М.: Физкультураи спорт, 1994. — С.75-76.
22. Островський М. Відеокомп'ютерний аналіз рухів як засібконтролю за встановленням технічної майстерності атлета. // ТМФВіС. — К.: НУФВСУ,2003. — №1. — с.130-133.
23. Суріков В. Є., Беляєв В.П., Борисов Є.В. Біомеханічнийаналіз техніки веслових видів спорту Дніпропетровськ: ДДІФКіС, 2009-38с.
24. Санникова Н.И. Методика определения биомеханическихпоказателей с использованием персонального компьютера. // ТПФК. — М.: «ФиС»,2001, №4. — с.58-69.
25. Собяніна Г. Біомеханічна оцінка робочої позишколярів, що навчаються за інноваційною технологією. // Спортивний вісник Придніпров’я.- Дніпропетровськ.: "Інновація", 2008. — №1. — с.45-48.
26. Хмельницька І.В. Програмний комплекс біомеханічноговідеокомп΄ютерного аналізу рухів людини. // ТМФВіС. — К.: НУФВСУ, 2004. — №2.- с.150-156.