基于生物动力学的游泳动作分析方法

目的竞技游泳比赛中,成绩差异往往非常微小,因此对游泳技术动作的分析和优化成为了提高成绩的关键。为改善游泳运动员发力模式,以获得更好的成绩。本文旨在基于流固耦合以及多体动力学分析获得运动员肌肉激活度,最终优化肌肉发力,指导游泳动作优化。方法选取1名游泳运动员作为受试者,利用红外贴点的动作捕捉技术,在受试者关节处贴反光球收集游泳过程中的坐标数据。在Opensim中根据实测标记点数据驱动肌骨模型运动,输出各体段关节相对欧拉角。在Swumsuit中,根据运动员身高、体重以及各体段几何学数据实现人体流固耦合模型个性化,将Opensim中获得的关节角度输入到Swumsuit软件,进行流固耦合分析,获得流体作用在各个体段的阻力与升力。上述生物动力学量输入Opensim中,基于逆动力学反解得到关节力矩与肌肉激活度。结果获取运动员的肌肉发力情况与关节力矩,并基于静态优化假设得到了肌肉激活度。结论本文进行的竞技游泳的生物动力学实验及分析方法,为游泳过程中肌肉发力及运动效率提供了定量分析方法,为我国游泳运动员的训练模式和竞技比赛提供优化方案。