Курсовая работа: Біомеханічний аналіз техніки веслування на байдарці спортсменів різної кваліфікації

Дніпропетровський Державний Інститут Фізичної Культури і Спорту

Факультет олімпійского і професійного спорту

Кафедра водних видів спорту

КУРСОВА РОБОТА

Біомеханічний аналіз техніки веслування на байдарці спортсменів різної 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 для визначення 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 різної кваліфікації

1.4 Відео комп'ютерні комплекси для біомеханіки техніки веслування 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 в природних умовах

3.3 застосування комп’ютерної програми визначення індивідуального рівня спеціально-технічної підготовленості

Висновки

Література

Вступ

Актуальність: Методика спортивного тренування охоплює два аспекти. По - перших методика спортивного тренування є специфічною інфраструктурою в системі організації тренувального процесу. У - других використання методики спортивного тренування забезпечує достатню підготовленість спортсменів, а також підвищення результативності тренувального процесу. Тобто раціональна методика спортивного тренування є основною, головною шляхом підвищення ефективності тренувального процесу. Зростання результатів вимагає постійного вдосконалення системи підготовки спортсменів. На сучасному етапі основною проблемою слід вважати перехід від емпіричної побудови тренувального процесу до його індивідуалізації і управління. Надійність управління залежить від кількості і якості інформації про функціональний стан організму що займаються, рівня розвитку рухових якостей і навиків. Ця інформація лежить в основі зворотних зв'язків між запланованим і дійсним рівнем підготовленості. [3]

У сучасному спорті в умовах жорсткої конкуренції виступу на високому рівні на приклад в академічному веслуванні вимагають від спортсмена хорошої тренованості яка досягається лише шляхом впровадження в тренувальний процес найбільш оптимальної методики спортивного тренування. Сучасна стратегія розвитку інформатизації суспільства передбачає впровадження новітніх комп'ютерних технологій у систему фізичного виховання, зокрема з метою оцінки и аналізу рухової функції людини. Найбільш ефективними та перспективними для вирішення цієїзадачі є біомеханічні відеоаналізуючі системи. 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 діагностики нейром'язових патологій нижніх кінцівок. До складу системи входять: телеметричний електроміограф, набір підошовних датчиків, персональний комп’ютер, принтер. Розроблена методика біомеханічного аналізу спортивної техніки з використанням комп'ютерних технологій і відеотехніки. Апробація методики проведена на спортсменах 15-18 років, яки спеціалізуються у веслуванні на байдарках. Методика була упроваджена в учбовий процес студентів інституту фізкультури для виконання розрахунково-графічних робіт по курсу "Біомеханіка". Простота і доступність застосованих технічних засобів і програмного забезпечення дозволили рекомендувати даний методичний підхід для використання в учбовому процесі. [2]

Сучасна стратегія розвитку інформатизації суспільства передбачає впровадження новітніх комп'ютерних технологій в систему фізичного виховання, зокрема з метою оцінки і аналізу рухової функції людини. Найбільш ефективними і перспективними для вирішення цього завдання є біомеханічні відеоаналізуючі системи (2 і ін.). [3]

У Україні роботи із створення подібної системи ведуться з 80-х років минулого століття в спеціалізованих лабораторіях науково-дослідних інститутів і окремими фахівцями в області фізичної культури і спорту.

У 1-м-коді номері журналу "Теорія і методика фізичного виховання і спорту" за 2003 рік Максим Островський розповів про впровадження в практику підготовки метальників збірної команди України апаратно-програмного комплексу "Lumax" і розроблені алгоритми розрахунку біомеханічних характеристик контролю 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 кінематичних і динамічних характеристик рухових дій людини після відеограма. Там же додаткову програму зняття координат точок КООПО призначена для створення масиву координат точок 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. були представлені результати експериментального дослідження кінематичної структури техніки гребкових рухів у кваліфікованих байдарочників у взаємозв'язку із зміною швидкості човна в циклі гребка. Автором застосовувався відеокомп'ютерний аналіз, але конкретного опису даного методу немає [16]

У 1-м-коді номері журналу "Спортивний вісник Придніпров'я" за 2008 рік Собяніна Г.М. представила комп'ютерну програму за визначенням статичного положення тіла для біомеханічної оцінки робочої позі школярів. Програма включає: визначення просторового розташування основних ланок тіла в системі координат, визначення положення ЗЦМ аналітичним способом і оцінку стійкості положення тіла в постійної статичної пози з врахуванням впливу антропометричних даних (маса тіла випробовуваного) по результатам обробки фотограми [1].

Таким чином, більшість фахівців для біомеханічної оцінки кінематичних, динамічних і статичних характеристик створюють авторські спеціалізовані комп'ютерні програми.

На жаль, існуючі комплекси відеокомп'ютерного аналізу і авторські комп'ютерні програми використовуються невеликим числом фахівців-практиків або претендентами при проведенні наукових досліджень по темами дисертаційних робіт.

Для виконання ж студентських розрахунково-графічних, лабораторних і научно-ісследовательських робот вживання таких дуже коштовних технологій практично неможливе. Технологія проведення біомеханічного відеокомп'ютерного аналізу включає 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 випробовувані 12-14 років, 1-3 розряди, загальна кількість 5 чоловік. Відеозйомка проведена під час обласних змагань по веслуванню на байдарках і каное. [4]

Сегменти тіла спортсменів маркірували за допомогою контрастних міток в місцях центрів мас кисті, передпліччя, плеча і голови по стандартній методиці. Як тест-об'єкт використовували масштабну лінійку завдовжки 2м розділену по 5 см, нанесену на корпус човна маркером. Оператор знаходиться в катері і вів зйомку 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 особливості техніки веслування на байдарці з використанням відеокомп'ютерного комплекса.

Для досягнення поставленої мети 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 програмного забезпечення;

3. виявити ефект від застосування програм визначення індивідуального рівня спеціально-технічної підготовленості.

Новизна: Вперше пропонується використовувати систему відео комп’ютерного аналізу при вивченні техніки веслування початківців веслувальників і кваліфікованих спортсменів, віком від 12-14 років і 15-18 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 веслування на байдарці.

Теоретична значущість: Дана робота узагальнює сучасні наукові відомості в області теорії і методики спортивного навчально-тренувального процесу, відомості про застосування сучасних технологій і засобів вдосконалення тренувального процесу веслярів-байдарочників.

Практична значущість: У роботі представлені засоби вдосконалення технічної майстерності спортсменів для досягнення вищих показників у веслуванні, та вдосконалення навчально-тренувального процесу у цілому.

Розділ 1. Аналіз літератури з питання використання біомеханічного аналізу різних видів спорту для визначення просторових характеристик спортивного руху

1.1 Біомеханічний аналіз техніки спортивних вправ у циклічних видах спорту

Для розв’язання ряду конкретних завдань у біомеханіці використовують різні методи. Сьогодні у біомеханіці як синтетичній науці сформувався власний специфічний біомеханічний метод дослідження, основою якого є біомеханічний аналізі. Практично без попереднього біомеханічного аналізу неможливо розробити жодної ефективної програми підготовки людини до розв’язання будь-яких координаційна складних рухових завдань. При вивченні рухів тіло людини часто умовно беруть за так звану матеріальну точку. Це припустимо тільки у тому випадку, якщо його розміри настільки малі 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 разі як 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 способів вивчення рухової діяльності людини. Це ефективний логічний прийом вивчення складних i багатомірних систем, за допомогою котрого рухи людини ніби розчленовуються на складові частини, що потім досліджуються диференційовано для більш глибокого їх пізнання як єдиного цілого. Разом з тим біомеханічний аналіз не зводиться до простого розчленування складних об’єктів, котрі вивчаються, на їxнi складові елементи. [2]

біомеханічний аналіз техніка веслування

Біомеханічний аналіз - це тільки початок об’єктивного дослідження руху. За ним іде слідом біомеханічний синтез - моделювання складних систем рухів з метою використання и у різних напрямах медицини, ергономіки та прикладної дидактики рухової діяльності людини. Починається 6іомеханічний аналіз із вимірювання систем біомеханічних характеристик руху. Потім встановлюються закономірності їхніх взаємозв'язків та системо утворюючі елементи руху. Далі у разі необхідності, визначається внесок кожного елемента у реалізацію його цільової функції. У процесі аналізу використовується цілий ряд фундаментальних відомостей з механіки. До найважливіших із них відносять насамперед поняття про механічний рух. [19]

Механічним рухом людини називається зміна її положення у просторі щодо інших тіл (вибраної системи відліку) з плином часу. Положення будь-якої точки 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 людини у будь-який момент часу можна визначити за координатами його точок, то найважливіше завдання біомеханічного аналізу у даному випадку зводиться до того, щоб знайти координати точок тіла у будь-який момент часу. [19]

Розділ біомеханічного аналізу - біокінематика (від. грецьк. Bios - життя, kinematos - рух) вивчає рух живих тіл та біологічних систем.

Кінематика - це розділ механіки,що вивчає механічні рухи усіх матеріальних тіл у природі. Рухи тіл у кінематиці вивчаються без урахування їхньої інертності та діючих сил. Тому кінематику іноді називають геометрією рухів. Поняття кінематики рухів включають в основному способи вимірювання положення тіла у просторі щодо інших тіл з плином часу. Кінематика ставить за мету аналізувати різні види руху та виявляти закони, котрі відображають зв’язки між величинами, що характеризують ці рухи. Основним чинником кінематики та біокінематики є поняття про рух. Біокінематика вивчає все про рухи тіла людини, окрім механічних причин, котрі їх викликають. [16]

Зміна руху відбувається у просторі, а простір описується у тих чи інших системах відліку. Наприклад, спортсмен переміщується по дистанції від старту до фінішу. Суддівська колегія виконує відлік його руху від старту до фінішу. Для того щоб упорядкувати уявлення про довколишній простір, вводяться певні системи просторових координат. Умовний простір поділяють на частини - квадранти. Існують різні системи координат: прямокутні, косокутні, сферичні та ін. Розрізняють плоскі та просторові координати: плоскі дають змогу фіксувати положення точки на площині, а просторові - у просторі. Вивчення рухів біомеханічної системи тіла людини надзвичайно утруднене через складне просторове розташування її численних частин у різні моменти часу. Можна описати її рухи тільки для однієї площині (наприклад, сагітальної), але у цьому разі багато рухових механізмів більшості локомоторних актів залишаться не вивченими, а загальна картина рухів буде викривленою. [16]

Рух будь-якої точки тіла людини тільки тоді слід вважати за встановлене, коли спосіб визначення її положення у будь-який момент часу, у будь-якій площині просторі відомий. Для об’єктивного вивчення характеристики рухів людини необхідно якимось чином моделювати її тіло. У біомеханіці існують два способи моделювання тіла людини: перший - уявити її тіло як матеріальну точку і другий - уявити тіло людини як систему матеріальних точок. Тіло людини можна уявити як матеріальну точку, якщо при дослідженні його розмірами можна знехтувати, припускаючи одночасно,що у матеріальній точці сконцентровано вся маса її тіла. Якщо при вивченні рухів розмірами тіла не можна знехтувати, то воно приймається як система матеріальних точок і може бути графічно зображене у вигляді біокінематичної схеми. Існують три способи визначення рухів тіла людини як матеріальної точки: природний, координатний та векторний. При цьому використовують такі кінематичні характеристики руху, як траєкторія, швидкість, прискорення, форма руху точки (прямолінійна,і криволінійна). Якщо ж аналізується рух тіла як системи матеріальних точок, то використовують такі її характеристики: форма рухів (за формою рух може бути поступальним, обертальним, або складним), швидкість, прискорення (розглядаються та спів ставляться характеристики рухів різних точок системи). Другий спосіб моделювання дозволяє отримати більш повне уявлення про рух тіла людини. Визначити положення тіла людини у просторі, застосовуючи цей спосіб, означає встановити місце його точок у просторі відносно обраної системи координат з урахуванням часу. Однак ця проблема ускладнюється тим, що біоланки його рухової системи переміщуються за власними траєкторіями і займають у просторі певне місце відносно усього тіла. При вивченні спортивної техніки, трудових процесів та управління часто виникає необхідність визначити не стільки положення усього тіла людини у просторі, скільки відносне взаєморозташування окремих його елементів та біоланок. Щоб визначити просторове розташування матеріальних точок тіла людини необхідно прийняти певну систему відліку для вимірювання кінематичних характеристик складних рухів. 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 матеріали біомеханічної класифікації рухового апарату людини. [25]

1.2 Біомеханіка веслування на байдарках і каное

За допомогою біомеханічних досліджень можна визначити сили, що виникають в результаті весільного гребка, і сили, протидіючі поступальній ході човни, які входять в управління, описують рухи веслувальної системи в цілому. На основі цих рівнянь і експериментально отриманих біомеханічних характеристик руху весла і човна можна моделювати різні варіанти техніки.

При цьому реалізуються найбільш істотні, вузлові моменти техніки, другорядні ЕОМ при проведенні розрахунків дозволяє зіставити і оцінити все різноманіття технічних рішень. Вдосконалення техніки рухів і рухових можливостей - невід'ємний і важливий розділ підготовки веслярів. [2]

Основними показниками технічної майстерності спортсменів є оптимальна - форма, структура і надійність дій при виконанні вправи змагання. В той же час, високий рівень технічної підготовленості відрізняє велика міра автоматизації рухового навику, його стабільність. Під стабільністю техніки слід розуміти не жорстко закріплений руховий навик, як це часто розуміється в практиці грібного спорту, а навик виключно лабільний, швидко і що ефективно змінюється із зміною рівня тренованості, "пристосовується" до стану і функціональних можливостей спортсмена в кожен конкретний момент проходження дистанції змагання. [16] Результати їх використання узагальнює біомеханічний контроль, який є складовою частиною педагогічного. У літературі по грібному спорту досить детальний розглядаються питання організації і вмісту оперативного, поточного і етапного біомеханічного контролю, їх методи і критерії [1]. У них, як правило, оцінюються: індивідуальна і групова динаміка зусиль, що розвиваються на веслі, і швидкості човна; перебудова динамічної структури гребка; зміна темпових і ритмових характеристик; стабільність техніки впродовж контрольного випробування. [19] В той же час, певна складність здійснення біомеханічного контролю полягає в тому, що для проведення тестування доводяться знімати спортсменів з тренування або використовувати проходження основної дистанції змагання. Проте поглибленою аналіз техніки виконання рухів дозволяє виділити елементи, дії весляру, які можуть, з одного боку, характеризувати його технічну підготовленість, а з іншої - визначати стан і функціональні можливості спортсмена.

Процедура випробування передбачала виконання стандартною 2-х хвилинного навантаження субмаксимальної інтенсивності на тренажерно-вимірювальному комплексі [19] Т-подібним веслом з площею лопаті 50% від звичайної, в робочому положенні весляру. Реєстрація тривалості безопорного періоду здійснювалася розробленим приладом (інтервалографом) і самописцем Н 320-1 (стаціонарний варіант). Всього фіксувалося 130 - 200 періодів веслувального циклу Автор умовно всіх випробовуваних розділяє на три кваліфікаційні групи - майстри, кандидати і спортсмени масових розрядів.

1.3 Біомеханічний аналіз техніки веслування веслярів різної кваліфікації

Сучасна стратегія розвитку інформатизації суспільства передбачає впровадження новітніх комп'ютерних технологій у систему фізичного виховання, зокрема з метою оцінки и аналізу рухової функції людини. Найбільш ефективними та перспективними 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 діагностики нейром'язових патологій нижніх кінцівок. До складу системи входять: телеметричний електроміограф, набір підошовних датчиків, персональний комп’ютер, принтер.

Система "Кір Тгак" виконує тривимірний аналіз за допомогою чотирьох відеокамер. За бажанням замовника може поставлятися аналого-цифрова підсистема, що включає до 32 каналів з аналоговими датчиками, тензоплатформами та ін.

Система "Рго Тгак" вимірює кінематику колінного суглоба (зміни при хірургічному лікуванні, також можна одержати динаміку розподілу тиску стопи). [1]

В Україні роботи з створення подібної системи ведуться з 80-х років минулого століття.

Розроблена під керівництвом професора А.М. Лапутіна (Національний університет фізичного виховання і спорту України) автоматизована система обробки відеограм "АСОВ", дає можливість не тільки аналізувати переміщення біоланок тіла людини в одноплосковій руховій дії, як у більшості зарубіжних аналогах, але і виконувати на базі спеціальних програмних продуктів широкий спектр 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 програмний комплекс (ПК) біомеханічного відео комп'ютерного аналізу, який призначений для одержання кінематичних ідинамічних характеристик рухових дій людини за відеограмою. [22]

Алгоритм роботи ПК містить такі 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 людини чи знаряддя;

Залежно від мети дослідження моделі схем досліджуваних об’єктів можуть складатися з різного числа точок. Додаткову програму зняття координат точок КООПО призначено для створення масиву координат точок 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, технологія проведення біомеханічного відео комп'ютерного аналізу включає два основні етапи: зйомку відеокамерою (аматорською чи професійною, аналоговою чи цифровою) і обробку отриманих відеограм за допомогою спеціалізованого програмного забезпечення. Залежно від числа використовуваних камер біомеханічний аналіз можна здійснювати як в одній, так і в двох, трьох площинах.

Для досягнення поставленої мети вирішувались наступні завдання:

1. Провести аналіз даних спеціальної літератури за проблемою;

2. Розробити та експериментально випробувати систему біомеханічного відео комп’ютерного аналізу (на прикладі веслування на байдарках);

3. Розробити інструкції та методичні рекомендації дослідження біомеханічних параметрів спортивної техніки для подальшого використання у НДР і НДРС;

За допомогою аматорської аналогової відеокамери "JVC GR-AX337E" проведена біомеханічна відео зйомка техніки веслування на байдарці (виробництво фірми "Дзінтарс" - Латвія); групи випробовуваних 12-14 років, 1-го-2-го року навчання, загальна кількість 15 чол. В яких пройшли обласні змагання.

Сегменти тіла спортсменів маркірували за допомогою контрастних міток у місцях центрів мас кисті, передпліччя, плеча і голови за стандартною методикою. [23]

Як тест-об'єкт використовували масштабну лінійку довжиною 2м поділену по 5см, нанесену на корпус човна маркером. Оператор, що знаходиться на 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 контролем техніки веслування;

2. проходження 200 метрової дистанції у середньому темпі з 50-метровим прискоренням у середині відрізку.

Так як, нами використовувався аналоговий відеозапис, то для одержання відеокадрів у комп'ютері було необхідно використовувати спеціальний пристрій - загарбник кадрів Aver Media EZ Maker (при цифровому відеозапису не потрібен)

Перелік програмного забезпечення для поетапної обробки відеограм у таблиці 1.

1.4 Відео комп'ютерні комплекси для біомеханіки техніки веслування на байдарці

Розроблена методика біомеханічного аналізу спортивної техніки з використанням комп'ютерних технологій і відеотехніки. Апробація методики проведена на спортсменах 12-14 років, які спеціалізуються у веслуванні на байдарках. Методика була упроваджена в учбовий процес студентів інституту фізкультури для виконання розрахунково-графічних робіт по курсу "Біомеханіка". Простота і доступність застосованих технічних засобів і програмного забезпечення дозволили рекомендувати даний методичний підхід для використання в учбовому процесі. Сучасна стратегія розвитку інформатизації суспільства передбачає впровадження новітніх комп'ютерних технологій у систему фізичного виховання, зокрема з метою оцінки и аналізу рухової функції людини. Найбільш ефективними та перспективними для вирішення цієїзадачі є біомеханічні відеоаналізуючі системи. [2]

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 діагностики нейром'язових патологій нижніх кінцівок. До складу системи входять: телеметричний електроміограф, набір підошовних датчиків, персональний комп’ютер, принтер.

Система "Кір Тгак" виконує тривимірний аналіз за допомогою чотирьох відеокамер. За бажанням замовника може поставлятися аналого-цифрова підсистема, що включає до 32 каналів з аналоговими датчиками, тензоплатформами та ін.

Система "Рго Тгак" вимірює кінематику колінного суглоба (зміни при хірургічному лікуванні, також можна одержати динаміку розподілу тиску стопи). [23]

Алгоритм роботи ПК містить такі 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 людини чи знаряддя;

Залежно від мети дослідження моделі схем досліджуваних об’єктів можуть складатися з різного числа точок. Додаткову програму зняття координат точок КООПО призначено для створення масиву координат точок 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, технологія проведення біомеханічного відео комп’ютерного аналізу включає два основні етапи: зйомку відеокамерою (аматорською чи професійною, аналоговою чи цифровою) і обробку отриманих відеограм за допомогою спеціалізованого програмного забезпечення. Залежно від числа використовуваних камер біомеханічний аналіз можна здійснювати як в одній, так і в двох, трьох площинах.

Розділ 2. Методи і організація досліджень

2.1 Методи досліджень

У даній роботі використовують наступні методи

1) Теоретичний аналіз та узагальнення літературний джерел.

2) педагогічний метод.

У роботі був проведений аналіз, і огляд літературних джерел по техніці веслування, педагогіки, біомеханіки, фізіології, гідродинаміки й гідростатики в роботі були використані 25 джерела літератури.

Спостереження.

Педагогічне спостереження в процесі учбових тренувальних занять з веслування здійснюється з метою визначення інтенсивності змісту тренувального процесу, характеру і величин навантаження по обсязі й інтенсивності, методів виконаних вправ, змісту й тривалості відпочинку, між тренувальними заняттями й в окремому занятті, техніки виконання рухів, зміст тактичних прийомів.

Педагогічний експеримент є методом наукового пізнання, за допомогою якого виявляється ефективність методів, прийомів і форм тренування. У ході педагогічного експерименту досліджується ефект уведення в тренувальний процес методичних рекомендацій, шляхом порівняння техніки академічного веслування протягом підготовчого періоду. Техніку греблі оцінювали за допомогою кінозйомки, Проводили з наступних позицій: у профіль (збоку), фронтально (попереду або позаду) зверху.

При зйомці збоку кінокамеру встановлювали строго перпендикулярно до весляра. При русі човна з такою самою швидкістю повинна переміщатися і камера.

Для підвищення ефективності керування технічною підготовкою веслярів ми багаторазово протягом сезону прибігали до кінозйомки. Аналіз отриманого матеріалу проводили різними методами: при перегляді кіноплівок через кінопроектор із звичайною й уповільненою швидкістю, шляхом розрахунку тимчасових і просторових характеристик гребка. Для підрахунку тимчасових характеристик гребка 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 проводилася зі швидкістю 3 кадр/сек. На проводку витрачено 13 кадрів. Підставляємо до формули й одержуємо час проводки - 0,42 сек.

Оцінка техніки веслування проводиться за наступними критеріями: відповідності окремих фаз гребка модельним характеристикам, відповідності змін зусиль і швидкості човна; наявності силового акценту в першій половині опорного періоду гребка; рівномірності ходу човна в циклі гребкового руху; відсутності зломів у динамограмі лопасті, що свідчать про різке зниження зусилля, весла, по окремих фазах циклу гребка. На підставі оцінки техніки даються індивідуальні рекомендації з її удосконалювання й усунення виявлених дефектів.

тестування; оснований на стандартних рухових завданнях

педагогічний експеримент, за допомогою якого виявляється ефективність методів, прийомів і форм виховання, вивчення і тренування.

Відео зйомка

Хронометраж

Метод "відео зйомка" характеризується тим, що на відео досліджується біомеханічний аналіз техніки веслування на байдарці спортсменів різної кваліфікації.

Метод "хронометрії" характеризується тим, що за певний час, який пройшов спортсмен дистанцію.

3) педагогічний експеримент.

Біомеханічний аналіз техніки веслування за тестами

равномерное прохождение 200 метровой дистанции с контролем техники гребли;

прохождение 200 метровой дистанции в среднем темпе с 50-метровым ускорением в середине отрезка.

моделювання біомеханічних характеристик;

4) Методи математичної статистики.

метод середніх величин ;

Дозволяє порівняти один розмірні величини декількох однотипних груп випробовуваних. Використовуючи цей метод можна порівняти експериментальну і контрольну групу і з'ясувати, наскільки досліджувана на порівнянні якість більше /менше/ в експериментальній групі, чим в контрольній. В результаті, може бути отримуємо корисну інформацію і вмісті або практичному значенні тієї ознаки, яка складала предмет експерименту.

Робота методом середніх величин передбачає три основні етапи: утворення варіаційного ряду; знаходження характеристик варіаційного ряду; практичну реалізацію отриманих характеристик.

2.2 Організація досліджень

1-й етап. На першому етапі (липень-вересень 2008) дослідження була поставлена задача: оглянути науково-методичну літературу. На цьому етапі проводився попередній педагогічний експеримент, зв’язаний з розробкою ефективної структури тренувальних навантажень у річному циклі підготовки юних веслувальників на початкових етапах навчання без урахування індивідуалізації.

2-й етап. На другому (липень - червень 2008-2009) етапі дослідження проводився головний педагогічний експеримент, зв’язаний з зйомкою відеокамерою і рішенням виявити ефективність програм для веслувальників на байдарках при різному співвідношенні параметрів тренувального навантаження у річному циклі.

3-й етап. На третьому (листопад - грудень 2010) етапі проводився аналіз здобутих результатів, і обробка здобутих відеограм (фотограм) по засобам спеціалізованого програмного забезпечення на комп’ютері, написання висновків, оформлення роботи (таблиць, додатків)

2.3 Педагогічний експеримент

У ході педагогічного експерименту досліджується ефект введення в тренувальний процес методичних рекомендацій, шляхом порівняння техніки веслування на байдарках протягом підготовчого періоду. Техніку веслування оцінювали за допомогою відео зйомки, проводили з наступних позицій: у профіль (збоку), фронтально (попереду або позаду).

При зйомці з боку кінокамеру встановлювали строго перпендикулярно до весляра. При русі човна з такою самою швидкістю повинна переміщатись і камера.

Для підвищення ефективності керування технічною підготовкою веслярів ми багаторазово прибігали до відео зйомки, протягом сезону. Аналіз отриманого матеріалу проводили різними методами: при перегляді кіноплівок через кінопроектор із звичайною й уповільненою швидкістю, шляхом розрахунку тимчасових і просторових характеристик гребка необхідно спроектувати по кадрам плівку на екран і підрахувати число кадрів, на яких зафіксовано виконання того або іншого елемента техніки гребка.

Устаткування і програмне забезпечення для системи біомеханічного відео аналізу

Оцінка техніки веслування проводиться за наступними критеріями: відповідності окремих фаз гребка модельним характеристикам, відповідності змін зусиль і швидкості човна: наявності силового акценту в першій половині опорного періоду гребка; рівномірності ходу човна в циклі гребкового руху; відсутності зломів у динамограмі лопасті, що свідчать про різке зниження зусилля, весла, по окремих фазах циклу гребка. На підставі оцінки техніки даються індивідуальні рекомендації з її удосконалення й усунення виявлених дефектів.

Рис 1. Зняття координат крапок із зображення за допомогою програмного забезпечення Microsoft Word.

Оскільки, нами застосовувався аналоговий відеозапис, то для здобуття відеокадрів в комп'ютері було необхідно використовувати спеціальний пристрій захвату відео Aver Media EZ Maker. Перелік перевіреного нами програмного забезпечення і устаткування для поетапної обробки відеограм представлений в таблиці 1. Обробку відеозапису проводили за допомогою програми захвату і редагування зображення Pinnacle System. Зняття координат крапок із зображення проводили з використанням програмного забезпечення Microsoft Word шляхом накладення на зображення нумерованою по осях Х і Y координатної сітки з розміром вічка 1х1 див. (Мал.1) [23]

Розділ 3. Обговорення результатів досліджень

3.1 Аналіз даних спеціальної літератури

На основі 16-ланковий плоскої моделі тіла людини і даних відео зйомки розраховували пересування, швидкості і прискорення центрів мас ланок на комп'ютері. Значення координат заносили в електронні таблиці Ехсеl. В результаті бувальщини отримані дані про рівень спеціальної і технічної підготовленості випробуваних 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 траєкторій і 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. Бронзова призерка обласної першості практично не збільшує траєкторій рухів але в 2,5-3-і разу 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 обласної першості спостерігається 2-об разове збільшення швидкості і лише 1,5 разове траєкторії пересування центру мас кисті. Цьому спортсменові для поліпшення результату досить виправити дрібні помилки в техніці і здолати брак функціональної підготовленості. Весляр - новачок (останнє місце) демонструє рівне в 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 мас сегментів і незначне збільшення їх швидкостей. [23]

Як тест веслярам було запропоновано:

1. рівномірне проходження 200 метровій дистанції з контролем техніки гребли;

2. проходження 200 метровій дистанції в середньому темпі з 50-метровим прискоренням в середині відрізання.

Таблиця 3.1

Переміщення і швидкості точок центрів мас сегментів веслярів-байдарочників 15-18 років при проходженні 2-х тестових відрізків 200 м. різної спрямованості.

За допомогою аналогової відеокамери "JVC Gr-ax337e" проведена біомеханічна відеозйомка техніки гребли на байдарці групи випробовувані 12-14 років, 1-3 розряди, загальна кількість 5 чоловік. Відеозйомка проведена під час обласних змагань по веслуванню на байдарках і каное.

Сегменти тіла спортсменів маркірували за допомогою контрастних міток в місцях центрів мас кисті, передпліччя, плеча і голови по стандартній методиці. Як тест-об'єкт використовували масштабну лінійку завдовжки 2м розділену по 5 см, нанесену на корпус човна маркером. Оператор знаходиться в катері і вів зйомку байдарки яка рухається паралельним курсом в одній плоскості, 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 спеціальний пристрій захвату відео Aver Media EZ Maker. [1]

Обробку відеозапису проводили за допомогою програми захвату і редагування зображення Pinnacle System. Зняття координат крапок із зображення проводили з використанням програмного забезпечення Microsoft Word шляхом накладення на зображення нумерованою по осях Х і Y координатної сітки з розміром вічка 1х1 см.

Так переможець обласної першості демонструє практично 3-х кратне збільшення траєкторій і 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. Бронзова призерка обласної першості практично не збільшує траєкторій рухів але в 2,5-3-і разу 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 обласної першості спостерігається 2-об разове збільшення швидкості і лише 1,5 разове траєкторії пересування центру мас кисті. Цьому спортсменові для поліпшення результату досить виправити дрібні помилки в техніці і здолати брак функціональної підготовленості. Весляр - новачок (останнє місце) демонструє рівне в 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 мас сегментів і незначне збільшення їх швидкостей. [1]

3.2 Випробування (на прикладі веслування на байдарках) біомеханічної відео комп’ютерної системи в природних умовах

За допомогою аналогової відеокамери "JVC Gr-ax337e" проведена біомеханічна відеозйомка техніки гребли на байдарці групи випробовувані 12-14 років, 1-3 розряди, загальна кількість 5 чоловік. Відеозйомка проведена під час обласних змагань по веслуванню на байдарках і каное.

Сегменти тіла спортсменів маркірували за допомогою контрастних міток в місцях центрів мас кисті, передпліччя, плеча і голови по стандартній методиці. Як тест-об'єкт використовували масштабну лінійку завдовжки 2м розділену по 5 см, нанесену на корпус човна маркером. Оператор знаходиться в катері і вів зйомку байдарки яка рухається паралельним курсом в одній плоскості, 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 спеціальний пристрій захвату відео Aver Media EZ Maker. [1]

Обробку відеозапису проводили за допомогою програми захвату і редагування зображення Pinnacle System. Зняття координат крапок із зображення проводили з використанням програмного забезпечення Microsoft Word шляхом накладення на зображення нумерованою по осях Х і Y координатної сітки з розміром вічка 1х1 см.

3.3 застосування комп’ютерної програми визначення індивідуального рівня спеціально-технічної підготовленості

Переможець обласної першості демонструє практично 3-х кратне збільшення траєкторій і 5-і кратне швидкостей центрів мас кисті, передпліччя і плеча при швидкісному веслуванні. Що говорить про збільшення не лише темпу гребли, алле і про подовження гребка. Бронзова призерка обласної першості практично не збільшує траєкторій рухів але в 2,5-3-і разу 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 обласної першості спостерігається 2-об разове збільшення швидкості і лише 1,5 разове траєкторії пересування центру мас кисті. Цьому спортсменові для поліпшення результату досить виправити дрібні помилки в техніці і здолати брак функціональної підготовленості. Весляр - новачок (останнє місце) демонструє рівне в 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 мас сегментів і незначне збільшення їх швидкостей. [1]

Висновки

1. Біомеханічний аналіз відеозапису експериментального тестування показав, що в досліджуваних найкращі результати показали веслярі, які застосовують збільшення амплітуди гребка для компенсації недоліку функціональній підготовленості;

2. Запропонований комплекс відео комп’ютерного аналізу рухів дає можливість підвищити ефективність технічних дій спортсмена за рахунок введення корективів в ході учбово-тренувального процесу;

3. Для виконання біомеханічного відео комп’ютерного аналізу студентам фізкультурного вузу досить вживання наступного програмного забезпечення для поетапної обробки відеограм: Pinnacle Studio або Win DVD Creator, Adobe Photoshop або 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 в гидродинамике судна / Бегак М.В., Иссурин В.Б., Краснов Е.А. - Л.: Судостроение, 1981. - С.32-34.

4. Биомеханические основы теории построения физических упражнений / А.Н. Лапутин // Управление биомеханическими системами в спорте. - К.: КГИФК, 1989. - С.5-29.

5. Верхошанский Ю.В. Организация сложных двигательных действий 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 // Сучасні прилади і техніка фізичного експерименту: Сб. науч. праць. - Каунас, 1960. - C.2i-25.

8. Гамалий В.В. Кинематическая структура движений как методологиеская 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 та спорту. Вип.8: У 4-х т. - Львів: НВФ Українські технології. - 2004. - Т.1. - С.89-92.

10. Гамалий В. Спортивная техника как объект изучения в теории спорта / В.В. Гамалій // Наука в олимпийском спорте. - 2004. - №1. - С.23-28.

11. Гамалий В.В. Усовершенствование техники физических упражнений 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 кинематической структуры 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 тренажеров в тренировке гребцов-байдарочников / В.В. Гамалій, О.В. Жирнов // Молода спортивна наука України: Зб. Наук. праць з галузі фізичної культури та спорту. Вип.10: у 4-х т. - 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 понятия в 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 веслових рухів у кваліфікованих спортсменів-байдарочників як фактор впливу на динаміку швидкості човна. // ТМФВіС. - К.: НУФВСУ, 2006. - №2. - с.86-89.

17. Жирнов О.В. Аналіз кінематичної структури веслових рухів та їх вплив на динаміку швидкості човна / О.В. Жирнов // Теорія та методика фізичного виховання і спорту. - 2006. - № 2 С. - 86-89.

18. Жирнов А.В. Сравнительный анализ техники гребковых движений и ее влияние на скорость лодки у спортсменов разной квалификации / А.В. Жирнов // Педагогіка, психологія та медико-біологічні проблеми фізичного виховання і 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 техники гребли на байдарках и каноэ / В.Б. Иссурин // Науч. конф. "Проблемы биомеханики спорта". - Каменецк-Подольск, 1981. - С.44 - 45.

21. Иссурин В.Б. Эффективность средств специальной подготовки гребцов на байдарках и каноэ / Иссурин В.Б., Каверин В.Ф. и др. - М.: Физкультура и спорт, 1994. - С.75-76.

22. Островський М. Відеокомп'ютерний аналіз рухів як засіб контролю за встановленням технічної майстерності атлета. // ТМФВіС. - К.: НУФВСУ, 2003. - №1. - с.130-133.

23. Суріков В. Є., Беляєв В.П., Борисов Є.В. Біомеханічний аналіз техніки веслових видів спорту Дніпропетровськ: ДДІФКіС, 2009-38с.

24. Санникова Н.И. Методика определения биомеханических показателей с использованием персонального компьютера. // ТПФК. - М.: "ФиС", 2001, №4. - с.58-69.

25. Собяніна Г. Біомеханічна оцінка робочої пози школярів, що навчаються за інноваційною технологією. // Спортивний вісник Придніпров’я. - Дніпропетровськ.: "Інновація", 2008. - №1. - с.45-48.

26. Хмельницька І.В. Програмний комплекс біомеханічного відеокомп΄ютерного аналізу рухів людини. // ТМФВіС. - К.: НУФВСУ, 2004. - №2. - с.150-156.