跳板跳水辅助训练系统的设计与开发

跳板跳水辅助训练系统的设计与开发

曹春梅[1]2004年在《跳板跳水辅助训练系统的设计与开发》文中指出中国跳水运动水平很高,但传统的训练模式过分依靠经验。运用科学原理并采用合适的技术手段不但能够充分挖掘运动员的运动潜力,使其运动成绩取得突破性提高,而且还可以使运动员的训练更科学、更系统,并缩短运动员的培养周期,延长运动寿命。论文在对跳水运动队进行细致的需求分析的基础上,根据神经生物学中学习过程的思维环路,应用生物反馈原理设计并实现了世界上第一套跳板跳水辅助训练系统。该系统的设计开发满足如下几点要求:评估(反馈)的实时性,即运动员在完成动作之后很短时间内,就得到了评价结果,此时运动员对刚刚完成动作的记忆痕迹还没有消退;反馈形式要简明直观,方便运动员在任何时间环境下均能够及时地得到反馈结果;系统操作简便,不影响正常的训练,不增加运动员的心里负担。根据以上的设计要求,论文的主要工作是首先根据跳板的结构建立有限元模型,对此模型进行了振动特性分析和仿真分析,其次根据运动员的主要技术动作特性,把运动员和跳板简化为“人—板”系统,分析了简化系统的主要特性参数,得到了通过跳板运动学信号估计人体重心离板后最大高度的方法。在以上理论分析的基础上,本论文针对两模型的理论结论进行了实验验证和简化模型的改进,并通过实验全面分析了“人—板”系统的动态特性。论文完成了对跳板跳水辅助训练系统的结构设计、加工、和软硬件的安装调试,系统主要设计了跳板振动信息采集、视频信息采集、数据处理和结果输出等模块,能够实时地为跳水训练提供客观评价指标,解决了在实际训练中仅仅依靠经验评价训练结果的问题。用实验方法校正了整个系统的可行性和稳定性,分析了系统和加速度的误差来源,针对加速度测量值零漂移现象提出了几种有效的补偿方法。

曹春梅, 季林红, 王子羲, 陈小平, 于芬[2]2006年在《基于生物反馈原理的跳板跳水辅助训练系统》文中提出跳板跳水辅助训练系统是基于生物反馈原理设计开发的,它将生物反馈机理创新性地应用于跳水日常训练中,以辅助训练和检测评价作为基本功能,兼顾数理统计分析子功能。本系统把起跳高度和压板深度这2项跳板跳水成绩的重要评价指标反馈给运动员和教练员,使一直以来依靠教练员自身经验的现状得以改善。

曹春梅, 季林红, 王子羲, 陈小平, 于芬[3]2004年在《基于生物反馈原理的跳板跳水辅助训练系统》文中指出起跳高度和压板深度是跳板跳水成绩的重要评价指标,一直以来在实际训练中都是教练员依靠自身的经验来对其进行评价。本文设计完成的跳板跳水辅助训练系统通过采集跳板的振动信号,分析得到运动员走板的运动方式,实现了对起跳高度、压板深度等技术指标的客观量化评价,应用生物反馈原理把评价结果实时地反馈给运动员和教练员;完成了绘制跳板振动曲线、

李成伟, 刘建秀, 马新东[4]2018年在《生物反馈方法辅助青少年跳水起跳技术训练的研究》文中指出目的:探讨生物反馈方法对青少年跳水技术动作训练效果的影响。方法:选取20名北京队青少年跳水运动员作为研究对象,将队员随机分为实验组和对照组,运用叁维测力台对两组运动员实验前、中、后3个阶段一般弹跳能力进行测试,运用生物反馈系统对专项弹跳能力以及新、旧跳水动作训练效果进行测试。实验组运用生物反馈系统辅助跳板跳水,对照组在相同的训练条件下不采用生物反馈系统进行训练。结果:实验组和对照组在叁维测力台的结果无显着差异(P>0.05);实验组在专项弹跳能力、学习新动作、巩固旧的动作效果方面,均明显高于对照组(P<0.05)。结论:在一般弹跳能力不变的情况下,生物反馈方法有效提高了运动员专项起跳高度,对运动员较好完成起跳动作有积极影响;生物反馈方法使得跳水运动员新动作的起跳高度有所提高,运动表现有显着提高;生物反馈方法对跳水运动员旧动作巩固的后期阶段效果显着;跳板跳水的生物反馈系统提高了训练效率,但其使用效果也受多方面因素的影响。

曹春梅, 李成伟[5]2017年在《外部信息反馈对跳板跳水技术学习效率的影响》文中认为目的:分析外部信息反馈对跳板跳水技术训练过程中起跳高度的训练效率的影响,旨在为提高青少年跳水运动员的技术学习效率提供快捷有效的训练手段。方法:20名(男女各10名)省队乙级跳水运动员志愿参加实验,实验组和对照组各10名,实验组在每个训练动作完成后使用跳板跳水辅助训练平台向其反馈起跳高度值,而对照组没有起跳高度值的反馈,其他与训练相关的安排2组完全相同,完成12周的训练干预。研究结果表明:1)外部信息反馈对跳板跳水起跳高度的技术训练有促进作用,能够提高跳板运动员的训练效率。外部信息反馈对运动员学习新动作的效率有较大促进作用;而对于旧动作的学习,外部信息反馈的促进作用虽然没有新动作明显,但仍然比不使用外部信息反馈的运动员训练效率高。2)从起跳模型的分析发现,提高运动员技术的稳定性是外部信息反馈提高训练效率的手段之一。3)压板深度与起跳高度之间的关系并不十分密切,较大的压板深度,仍然不能保证他能够获得较高的起跳高度。

张学锋[6]2003年在《基于NURBS的叁维人体建模技术及在跳板跳水仿真系统中的应用》文中研究指明叁维人体建模和运动模拟是竞技体育的技术分析和运动训练技术诊断的重要手段,对此,我们运用计算几何原理,采用基于B样条的曲面绘制方法建立了一个适用于跳板跳水仿真系统的人体模型,进而用基于NURBS的自由变形方法(FFD)模拟人体关节的变形,以实现人体的运动。 首先,在人体建模过程中本文将人体表面分成七个部分,用双叁次B-样条曲面模拟每一部分曲面,并在曲面的边界处定义了一阶切矢条件,使两曲面片在拼接处达到了G~1连续。其次,在运动模拟过程中,本文利用前人对跳板跳水模型的优化结果,采用矩阵级联的方法为人体建立了运动方程,通过控制各个关节的角度变化及人体质心的位置变化实现了跳板跳水运动的动画演示。 最后,本文以OpenGL为工具,在VC++6.0环境下开发了此跳板跳水仿真系统,实验结果表明该方法建立的人体模型视觉效果和运动实时性较好,对指导实践有较高的应用价值。

韩正甲[7]2011年在《数字化跟踪跳台跳水动作分析系统的研发》文中进行了进一步梳理随着科学技术的快速发展,越来越多的科学技术和产品被应用于体育领域当中,大大推动了现代体育事业的发展。每个国家运动员争金夺银,创造辉煌的背后,都有着一批强大的科技服务团队。“科学性”和“实用性”是当前训练学理论发展的两大趋势。除了刻苦训练之外,科学的训练方法也是提高运动员成绩的有效手段[1]。如何快速地、准确地了解运动员的训练水平,并根据科学训练体系指导运动员日常训练,已经成为体育科学研究者们普遍关注的课题。跳水一直是我国的优势项目,在历届奥运会上都取得了骄人的战绩,并成为中国队奥运金牌中贡献率最高的一个项目。在技术动作训练方面,从细节出发,精雕细刻,是我国跳水项目一直保持世界先进水平的关键因素。在08年北京奥运会上中国跳水队更是取得了7块金牌的辉煌成绩。然而,男子十米台是我国跳水队唯一错失金牌的项目。十米跳台跳水是我国训练的重点,但为什么男子十米台却成为国家跳水队唯一错失金牌的项目呢?遗憾和运气不佳的背后是否还有其它方面的原因?对队员跳水的技术指导是跳台跳水训练中重要的组成内容。虽然我们取得了辉煌的成绩,但是目前我国跳水技术训练科学化体系相对还不够完善,运动员在10米台上进行训练,教练员只能在地面上进行观察和指导。高度的限制,教练员只能以大的仰视角观察队员的起跳、空中翻腾动作,易出现视角上偏差。因此,基于上述原因,结合现代制造业、数字控制技术、计算机以及体育科研的力量,在训练中设计、研制开发一种能垂直地、高速跟踪拍摄系统与分析系统,辅助教练员对跳台跳水的训练已成为当务之急。目前该项目已经成为2010国家体育总局科研攻关课题之一。该设备的应用,可以将过去仰视观察变成完全立体观察与分析。可以准确的判断,队员在起跳过程中的起跳高度、起跳角度、等。为队员提供准确而迅速的现场指导,提高了训练的效率。从而将大大加强我国十米跳台跳水训练的科学化水平,以实现2012年伦敦奥运会上获得男子十米跳台跳水金牌的目标。同时,由于每个运动项目都具有各自不同的特点和规律,因此,本研究在进行专业跳台跳水技术动作分析系统研发的同时,也将为其他运动项目提供一个理论研究方法和软件的平台。如果把每个运动项目的特殊规律都导入这个平台,那么就可以实现对各个项目的专业技术动作分析。经过较长时间的准备工作和研发过程,最终,本研究研发出了一种可在Windows系统平台运行的、运用Visual Studio.net 2008和Matlab 2010b技术编制的“跳台跳水技术动作软件分析系统”计算机应用程序,经软件分析准确性检验后发现P值大小为0.11﹥0.05,表明该软件分析系统具有一定的准确性。基本实现了计算机对跳台跳水技术动作分析的自动识别,操作简便,给教练员的操作与演示带来便利,且更具针对性和实时反馈性。

李凌华[8]2006年在《现代游泳跳水馆建筑设计研究》文中认为现代游泳跳水馆建筑是现代体育中心叁大硬件设施(体育场、体育馆、游泳跳水馆)之一,在技术层面上是最复杂的场馆,是举行游泳、跳水、水球、花样游泳等水上项目的竞技馆,由于是国家的投资和是各种运动会所必需的场馆的原因,竞技游泳跳水场馆建筑要比非竞技游泳馆发展迅猛,技术要求也更复杂。现在国家要求所有的竞技馆都要实行“全民健身”、“以馆养馆”,因此非竞技的康乐游泳、娱乐游泳、体疗游泳及水上娱乐等功能也增加进来了,现在现代游泳跳水馆建筑已将竞技、休闲功能两者一体化。然而,目前这种类型的场馆缺乏系统的研究,场馆的建设处于各自探索中,有必要对其发展演进、功能设置、设计理念、发展趋势、节能设计等各方面进行深入研究,有助于现代游泳跳水馆建筑的健康科学的发展。文章回顾了游泳跳水馆建筑发展历史和现状,指出了现代游泳跳水馆建筑已是竞技休闲一体化建筑。讨论了现代游泳跳水馆建筑外部空间环境,探讨了竞技型游泳跳水馆和竞技—休闲型游泳跳水馆建筑平面布局的各种不同形态。深入阐述了现代游泳跳水馆建筑内场核心功能空间及功能整合设计、外场灵活功能空间及多功能设计、水上游乐休闲运动中心设计的功能设计要求。从建筑内场及建筑外场的防火及疏散设计两个方面来阐述了现代游泳跳水建筑的防火及疏散设计。确立了以现代体育建筑理念的设计理念,造型设计要具有现代体育建筑的特性,并且指出注意建筑与环境的协调发展,预见了现代游泳跳水馆建筑将走向多功能、高性能、人性化的发展趋势。明确了现代游泳跳水馆建筑应该采取节能措施,从而实现资源有效利用,最终实现场馆可持续发展的目标。

李琪[9]2009年在《传感器技术在体育领域的应用现状与展望》文中研究表明随着社会进步,科学技术发展,电子技术日新月异,计算机的普及和应用将人类带入了信息时代。传感器作为信息摄取的关键器件,与通信技术和计算机技术构成了信息技术的叁大支柱,是现代信息系统和各种工程装备不可缺少的信息采集手段,也是采用微电子技术改造传统产业的重要方法。它对提高经济效益、科学研究与生产技术的水平有着举足轻重的作用。传感器技术水平对信息技术的发展与应用有着直接影响。科学技术高速发展,体育赛场上的竞争不单单是运动员之间的较量,对于各国的体育领域科研人员而言,更是一场科技的较量。体育仪器器材研发工作作为体育科技事业的重要组成部分,能够帮助运动员和教练员获得更为全面、准确的运动训练数据信息。例如:国家队的游泳阻力测量设备的研制应用、自行车队中测试车的测量系统、摔跤运动员的测力仪器、皮划艇项目中的训练多参数遥测系统等,对运动信息的获取都有很好的效果。在众多的仪器设备中,作为信息获取媒介的传感器技术则扮演了无可替代的角色。本文通过分析查阅大量涉及传感器技术及其在体育领域应用的文献资料,首先从传感器技术在多个领域的应用研究着手,针对传感器技术在体育领域的应用实例分析,结合传感器技术与体育领域具体实际,着重对传感器技术在体育领域应用中的选型技术进行了实例研究。通过研究初步得出以下结论:1、根据文献资料的梳理,了解了传感器技术的发展现状,以及传感器技术应用于运动训练仪器器材、比赛裁判系统等领域的具体实际,本文认为伴随着“科技兴体”这一发展战略的实施,传感器技术在在体育工程实践中的应用将会日趋广泛,在体育领域中的应用也将日益深入。2、面对科研中普遍遇到的资金问题,结合科研实际,本文认为,科研资金筹措应以业务费用为基础,争取企业投入,重视产品推广工作,提高实验室成果转化率,实验仪器购置注意各科研系统通用为主。3、本文研究发现,当前体育仪器器材研发中对传感器这一信息获取元件的依赖程度日益加深,但是如何实现传感器技术在具体应用的工程化问题并未进行系统研究。4、分析体育仪器器材研发中传感器的应用现状,发现尚缺少标准化、规范化的理论构建。比如仍未有可作为参考依据的选型准则体系,因此,本文通过理论分析做出的传感器选型技术探究希望为今后的体育工程研究提供科学的参考依据。5、通过无线叁轴加速度数据采集装置研发中传感器具体选型的个案分析,实践证明本文构建的传感器选型技术具有一定的可行性,仍需在日后的传感器技术在体育领域应用的实践中,继续加以完善和规范。

曹立业[10]2016年在《我国优秀男子跳台跳水运动员626B技术动作的生物力学分析》文中研究指明该研究运用文献资料法、专家访谈法、影像解析法和数理统计法等,对中国跳水队优秀选手邱波、杨健、火亮、谢思杨10 m台626B动作进行生物力学对比分析与诊断。结果表明,缓冲阶段较小的肘、膝关节角度和较大的肩关节角度有利于获取更多的缓冲动量矩;离台瞬间,运动员肩关节角度减小幅度越小、起跳角越大,越有利于增加起跳高度;运动员在完成半周到一周的翻腾中,实现躯干和下肢的"相向运动",有利于人体快速减小转动惯量,增加转动速度。

参考文献:

[1]. 跳板跳水辅助训练系统的设计与开发[D]. 曹春梅. 清华大学. 2004

[2]. 基于生物反馈原理的跳板跳水辅助训练系统[J]. 曹春梅, 季林红, 王子羲, 陈小平, 于芬. 中国体育科技. 2006

[3]. 基于生物反馈原理的跳板跳水辅助训练系统[C]. 曹春梅, 季林红, 王子羲, 陈小平, 于芬. 第七届全国体育科学大会论文摘要汇编(二). 2004

[4]. 生物反馈方法辅助青少年跳水起跳技术训练的研究[J]. 李成伟, 刘建秀, 马新东. 成都体育学院学报. 2018

[5]. 外部信息反馈对跳板跳水技术学习效率的影响[J]. 曹春梅, 李成伟. 北京体育大学学报. 2017

[6]. 基于NURBS的叁维人体建模技术及在跳板跳水仿真系统中的应用[D]. 张学锋. 南京理工大学. 2003

[7]. 数字化跟踪跳台跳水动作分析系统的研发[D]. 韩正甲. 河北师范大学. 2011

[8]. 现代游泳跳水馆建筑设计研究[D]. 李凌华. 湖南大学. 2006

[9]. 传感器技术在体育领域的应用现状与展望[D]. 李琪. 曲阜师范大学. 2009

[10]. 我国优秀男子跳台跳水运动员626B技术动作的生物力学分析[J]. 曹立业. 当代体育科技. 2016

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跳板跳水辅助训练系统的设计与开发
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