跆拳道電子護具的感應器敏感區域規律研究

張志勇 嚴波濤 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進行評判擊打是否有效并自動評分，科學認識打分系統中護具中的感應器的感應閾值范圍、得分敏感區域等規律，對改善訓練效果，提高比賽成績具有較大幫助。本文使用三維測力系統、高速攝像系統和電子打分系統進行聯合測試，測試得到了奧運會、全運會比賽用電子護具的得分敏感區域規律和不同級別對應的感應閾值范圍規律，為教練員制定訓練方案和技術改進等提供參考，為改善運動員的訓練效果進而提高比賽成績提供依據。

關鍵詞：跆拳道 電子護具 敏感區域 閾值 三維測力系統

中圖分類號：G80 文獻標識碼：A 文章編號：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 問題的提出

跆拳道比賽過程中，判斷運動員擊打是否為有效擊打，主要通過兩種方式評判：一是運動員使用拳打擊有效部位得分，該方式得分是由裁判員評判打分；二是根據運動元腳上的護具與對手身體、頭部護具擊打接觸，由護具自帶的感應器測得力度大小來評判擊打是否有效，該方式是運動員比賽過程中最主要的得分方式。護具中的感受器有一定的感應閾值范圍，運動員使用腳踢打對手有效得分部位如果力度值沒有達到該級別閾值，屬于無效擊打；如果力度足夠大，但沒有擊打到有效部位，也無法得分；只有當運動員的腳踢打有效部位，且力度超過閾值才算有效擊打，系統才能給出有效得分。目前奧運會比賽使用的打分系統是大道電子護具系統True Score系統。

比賽用的帶感應器的電子護具全套系統價格較為昂貴，且配套軟件時常更新，各運動隊購買帶感應器的電子護具的數量較少，運動員在平時多是穿戴沒有感應器的普通護具進行訓練。但是，當運動員在穿戴帶有感應器的比賽用電子護具進行訓練時，發現有時擊打動作很難引起感應器反應，導致跆拳道比賽中時常出現進攻隊員擊中對手護具部位而且還有明顯的響聲卻不顯示得分的現象，即使是平時訓練效果很好的運動員，有時在規定時間內得分也很低，究其原因是運動員對電子護具的感應器分布規律、閾值等認識不足，導致在比賽和實戰訓練過程中有大量的無效或者用力過大的技術動作調整姿態消耗了大量時間等。無效的技術動作導致運動員消耗大量體能但得不到分；過大用力的技術動作導致運動員重心不穩、調整姿態遲緩，影響連續擊打技術動作的應用，得分效率也相應偏低。

平時穿戴普通護具訓練時感覺可以得分的很多技術動作都不能被比賽用電子護具的感應器評判為有效得分，這就預示著平時的訓練不能非常有效提高比賽成績，使得平時刻苦訓練成效不高，這使教練員和運動員很苦惱。教練員和運動員都迫切希望能夠了解比賽用電子護具的感應器分布規律，以及研究能夠引起護具感應器給出有效分的更加有效的擊打動作的相關參數，以改善平時的訓練效果。

目前，學者們對電子護具做了很多研究工作。楊小芳等[1]分析了跆拳道科學化方向，指出電子護具的完善和修改是保證比賽公平的一項重要課題，也是跆拳道比賽科學化的重要組成部分，對比賽的發展具有較大影響。陳思[2]通過視頻分析法比較了Daedo與KP&P兩種電子護具在比賽中對運動員得分及技戰術運用的影響，發現了穿戴不同類別護具，可對運動員戰術的運用產生不同影響。本文在選擇研究對象時考慮了兩種護具的區別，針對備戰全運會的需要，選擇了比賽制定品牌KP&P電子護具，作為研究對象。嚴妙銀[3]通過對幾十場比賽進行對比分析，發現在穿戴電子護具后與穿戴傳統的護具比賽相比，運動員的技戰術發生明顯不同，如擊打部位，各種技術動作所占比例均發生了變化，說明電子護具的應用對跆拳道比賽戰術的應用影響較大。劉少輝[4]也指出跆拳道電子護具以數據載體的形式保證比賽的公平、公正，在使用電子護具后運動員對軀干和頭部的攻擊和連續擊打明顯增強，使比賽更激烈。

吳素英[5]對我國備戰奧運會的運動員在穿戴電子護具之后的技戰術運用情況進行分析，發現了電子護具對不同運動員戰術應用的影響不同，同時發現我國運動員戰術運用的不足。阮俊謙[6]發現運動員穿戴電子護具后技術運用更加合理攻守更加平衡，有利于促進比賽的公平性。

學者們都認識到對跆拳道電子護具開展研究是十分必要的，并且對跆拳道電子護具開展了一些研究，但是沒有針對感應器分布規律開展系統的研究工作，而跆拳道教練員和運動員對電子護具的感應器分布規律迫切的需要，因此開展相關研究是十分必要和有意義的。

本研究依據教練員和運動員的迫切需要以及備戰全運會的科研攻關需要，針對目前采用普通護具訓練不能有效提高比賽成績的問題，開展了跆拳道比賽用電子護具的感應器分布、受力規律、各級別閾值范圍等系列研究，為教練員和運動員科學認識電子護具系統，提高訓練效率提供指導。

2 研究對象與方法

2.1 研究對象

研究對象為某省跆拳道代表隊購買的全運會比賽指定使用的泰山代理的電子護具系統（Daedo），主要包括腳護具（腳靶）、身體護具、頭盔等。由于頭盔較為敏感，較小力度即可引起評分系統反應，給出有效的得分，所以，在本研究中測試沒有進行測試分析；而護具較大，且在比賽中較難引起評分系統給出有效得分，且擊打護具是一項最主要的得分手段，本研究重點對電子護具進行了測試研究。

2.2 研究方法

本研究運用三維測力臺（KISTELER）系統和高速攝像系統等配合電子打分系統進行聯合測試。擊打力量源采用地擲球，實驗中分別采用不同重量地擲球進行試驗（700g、1000g和1300g如圖1所示，經實驗發現選用700g的擲球為實驗用球較為合適）、不同體積金屬球和不同高度（最終分別確定女子49kg級別高度為31cm、女子57kg級別高度為41cm等）按自由落體方法提供力量源。

跆拳道比賽護具正面按x和y兩個方向以2cm間隔分區域，每個x，y方向線交匯點為一個測試點，整個護具共確定了1000余個測試點，分別測試。實驗中對護具背面也進行了相關基礎實驗研究。

測試方法如圖2所示，將跆拳道比賽護具放于三維測力臺（KISTELER）上面，使用實驗球進行自由落體進行測試，高速攝像機記錄測試過程，并驗證球速等是否滿足自由落體條件。

3 結果與分析

經過測力臺對護具進行測試，得到跆拳道比賽用護具感應器的精確的分布規律，以及奧運會、全運會比賽中采用的各級別電子護具給出有效得分相對應的壓力閾值規律。

3.1 感應器敏感度分布規律

將測試得到的數據進行分析，得到了電子護具的壓力敏感點分布圖，采用基站分析軟件，計算出了高精度壓力敏感區域云圖，如圖3所示。根據運動員在訓練實戰中的反饋分析，由于比賽的不確定因素多、變化快，運動員在很難完成高敏感點的踢打，對運動員提出踢打某些點的要求，反而會影響運動員發揮，不利于技術的應用。因此對敏感區域分布圖進行簡化，制定敏感區域示意圖，如圖4所示，將整個電子護具劃分成具有不同敏感度的區域，運動員可以很明確地了解電子護具的敏感區域分布情況，使得訓練和比賽中，踢打更加有針對性，有利于比賽成績的提高。

3.2 閾值規律

奧運會、全運會比賽跆拳道項目共設有女子49kg、女子57kg、女子67kg、女子+67kg、男子58kg、男子68kg、男子80kg、男子+80kg八個級別，每個級別電子護具得分需要的壓力閾值不一樣。經實驗測試得到不同級別壓力閾值如表1所示，由于電子護具是壓電薄膜傳感器感應力度值，其工作原是感應的壓強，故表中壓力采用壓強表示。對于運動員而言，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，不同運動員踢打接觸面積不一樣，會導致護具測試到不同的力度，評判得分就不一樣，但是同樣的壓強，會給出同樣的標準。故各級別電子護具得分需要的壓力閾值表采用壓強展示。

3.3 應用建議

明確了跆拳道比賽電子護具的感應器分布區域和敏感度的規律，能夠幫助教練員和運動員更科學地認識電子護具，教練員在訓練中可以更加科學制定有針對性的訓練方案，從而更好地提高運動員的訓練效果，達到在比賽中提高擊打效果、減少無效擊打的目的。

該研究不僅只限于護具性能的檢測，對了解不同級別運動員攻擊對抗時，適用于有效評價的擊打動作（拳或腳）工作距離、力度值對應壓強和擊打速度的閾值標準奠定基礎。為后續深入研究專項技術運用和特征分析，提供科學參數支撐依據。并結合視頻分析找出運動員無效或用力過大的技術動作。為教練員提出建議，有針對性地改善運動員的技術動作，使運動員能夠高效的完成技術動作并可以快速調整姿態，以達到可以連續有效運用技戰術動作的效果。

4 結語

跆拳道比賽采用電子護具各區域敏感度不同，甚至有些部位根本就沒有感應器，怎么擊打都不會得分。充分科學的認識電子護具感應器分布區域和敏感度的規律，可以提高訓練效率，提高運動員的有效攻擊的動作比重，對提高運動成績有一定幫助。

電子護具對不同級別對應的壓力閾值不同，如女子49kg級別對應的壓強是6.0個大氣壓，而女子57kg級別對應的壓強是7.1個大氣壓，運動員充分認識護具的閾值范圍，能夠做到既不用力過小，也不用力過大；（過小的力度不能得分，過大的動作重心調整慢進行下一次進攻就慢，同時容易給對手破綻），從而對提高自己的擊打效率，對比賽成績的提高有很大幫助。

參考文獻

[1] 楊小芳，李力. 跆拳道國際比賽的科學化及其發展方向研究[J].山東體育科技，2017，39（1）：49-52.

[2] 陳思.Daedo與KP&P電子護具下跆拳道技戰術運用特征的研究[D].北京體育大學，2017.

[3] 嚴妙銀.應用電子記分對跆拳道技戰術影響的研究[D].西安體育學院，2017.

[4] 劉少輝.跆拳道電子護具的使用對比賽技戰術的影響[J].當代體育科技，2016，6（17）：52-53.

[5] 吳素英.備戰里約奧運會中國跆拳道三名重點隊員電子護具下技戰術研究[D].北京體育大學，2016.

[6] 阮俊謙. 跆拳道傳統護具與電子護具的比較研究[J].湖北體育科技，2015，34（8）：675-677.