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SIMULATING RHYTHMIC MOVEMENT OF HUMAN ELBOW JOINT USING A NEURAL NETWORK PREDICTIVE MODEL
1
作者 李醒飞 张国雄 肖少君 《Transactions of Tianjin University》 EI CAS 2001年第1期40-43,共4页
Human brain is hypothesized to store a geometry and dynamic model of the limb.A multilayer perceptron (or MLP) network is used to stand for the model.In this paper the human elbow joint rhythmic movement is simulated ... Human brain is hypothesized to store a geometry and dynamic model of the limb.A multilayer perceptron (or MLP) network is used to stand for the model.In this paper the human elbow joint rhythmic movement is simulated in three cases:1)Parameters of the MLP,the limb geometry and dynamic model match completely,2)Parameters mismatch between them,and 3)Disturbance exists.The results show that parameters mismatch is the main error source,which causes the elbow joint movement to be aberrant.From this we can infer that movement study is a process in which the internal model is updated continuously to match the geometry and dynamic model of limb. 展开更多
关键词 MPC neural network predictive model rhythmic movement control
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Exploring human rhythmic gait movement in the role of cerebral cortex signal
2
作者 董玮 王如彬 张志康 《Applied Mathematics and Mechanics(English Edition)》 SCIE EI 2011年第2期223-230,共8页
The rhythmic movement is a spontaneous behavior due to the central pattern generator (CPG). At present, the CPG model only shows the spontaneous behavior, but does not refer to the instruction regulation role of the... The rhythmic movement is a spontaneous behavior due to the central pattern generator (CPG). At present, the CPG model only shows the spontaneous behavior, but does not refer to the instruction regulation role of the cerebral cortex. In this paper, a modified model based on the Matsuoka neural oscillator theory is presented to better show the regulation role of the cerebral cortex signal to the CPG neuronal network. The complex interaction between the input signal and other parameters in the CPG network is established, making all parameters of the CPG vary with the input signal. In this way, the effect of the input signal to the CPG network is enhanced so that the CPG network can express the self-regulation movement state instead of being limited to the spontaneous behavior, and thus the regulation role of the cerebral cortex signal can be reflected. Numerical simulation shows that the modified model can generate various movement forms with different modes, frequencies, and interchanges between them. It is revealed in theories that the cerebral cortex signal can regulate the mode and frequency of the gait in the ~ourse of the gait movement. 展开更多
关键词 central pattern generator (CPG) gait movement rhythmic movement cerebral cortex signal conversion function
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基于中枢模式发生器的机器人足端轨迹规划 被引量:1
3
作者 张峰 曹乐 +1 位作者 徐浩洋 张思河 《中国医学物理学杂志》 CSCD 2024年第1期72-80,共9页
提出一种仿生足端轨迹控制法,与传统方法相比,该方法用单个CPG神经元,将振荡器产生的轨迹直接作用于六足机器人足端,通过逆向求解各关节角度,节律摆动机器人各足实现横向行走。可调节CPG振荡器中的负载因子,周期,幅值等参数,实现六足机... 提出一种仿生足端轨迹控制法,与传统方法相比,该方法用单个CPG神经元,将振荡器产生的轨迹直接作用于六足机器人足端,通过逆向求解各关节角度,节律摆动机器人各足实现横向行走。可调节CPG振荡器中的负载因子,周期,幅值等参数,实现六足机器人足端轨迹中的步距,步幅以及在摆动相过程中的前摆轨迹和后摆轨迹调节。通过Matlab与Coppeliasim联合仿真,验证了改进后的模型应用在足端轨迹的可行性,与传统方法相比,参数调节灵活性高,并发处理效果好。 展开更多
关键词 六足机器人 中枢模式发生器 Hopf振荡器 足端轨迹 节律运动
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艺术体操交换难度中的视觉搜索特征
4
作者 孟祥仪 项明强 +1 位作者 杜熙茹 张弛誉 《中国体育科技》 CSSCI 北大核心 2024年第11期31-38,共8页
目的:探索艺术体操运动员在不同情况下完成高质量交换难度时的视觉搜索特征。方法:以27名艺术体操运动员为研究对象,选择圈作为器械,在4种不同情况下完成有效交换难度,共计108次。使用便携眼动仪记录运动员在实际完成交换难度时的眼动... 目的:探索艺术体操运动员在不同情况下完成高质量交换难度时的视觉搜索特征。方法:以27名艺术体操运动员为研究对象,选择圈作为器械,在4种不同情况下完成有效交换难度,共计108次。使用便携眼动仪记录运动员在实际完成交换难度时的眼动数据。裁判员通过观看录制的实验视频打出完成扣分,用以评估交换难度的完成质量。采用逐步回归分析方法,探索可以预测交换难度的指标的完成质量。采用Kruskal-Wallis H检验,对纳入的眼动指标及完成扣分进行对比分析,了解不同情况下交换难度的视觉搜索特征差异。结果:回归分析结果显示,对空中圈的注视次数和平均瞳孔直径2个注视指标,以及眼跳次数、平均眼跳峰值、最大眼跳峰值、最小眼跳峰值和平均眼跳幅度5个眼跳指标,在4组回归方程中均可显著预测交换难度的完成质量(P<0.05)。H检验结果显示,不同情况下交换难度的完成质量无显著性差异(P>0.05);眼跳次数、平均眼跳峰值、最大眼跳峰值在3个指标存在显著性差异(P<0.05);对空中圈的注视次数、平均瞳孔直径2个指标无显著性差异(P>0.05)。结论:1)在交换难度中,艺术体操运动员对空中圈的注视次数和平均瞳孔直径,以及眼跳次数、平均眼跳峰值、最大眼跳峰值、最小眼跳峰值和平均眼跳幅度,可以在大部分情况下有效预测交换难度的完成质量。2)眼跳次数、平均眼跳峰值、最大眼跳峰值的变化,可以有效反映运动员在完成交换难度前后衔接动作时的工作负荷,以及判断其难易程度。运动员在完成大幅度位移后进行交换难度,眼跳次数和平均眼跳峰值会相对增加。随着接住器械时的工作负荷加大,其平均眼跳幅度也会相应增加。 展开更多
关键词 艺术体操 集体项目 交换难度 视觉搜索特征 眼动
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基于自适应差分进化算法的腿履四足机器人稳定性优化
5
作者 袁泽浩 张铂轩 +1 位作者 刘洪昆 王扬威 《农业装备与车辆工程》 2024年第6期120-123,共4页
针对腿履复合式四足机器人处于Trot步态时,由于大腿复合结构部分摆动不稳定所引起的重心偏移问题,采用基于自适应差分进化算法优化。利用Hopf模型中的振荡器构建中央模式发生器网络拓扑结构;借助自适应差分进化算法,通过多次迭代可迅速... 针对腿履复合式四足机器人处于Trot步态时,由于大腿复合结构部分摆动不稳定所引起的重心偏移问题,采用基于自适应差分进化算法优化。利用Hopf模型中的振荡器构建中央模式发生器网络拓扑结构;借助自适应差分进化算法,通过多次迭代可迅速找到输出模型的最佳参数组合,以减少重心偏移量和机体姿态角,解决了重心偏移导致的稳定性问题。通过ADAMS和MATLAB进行仿真实验验证提出的优化方法,结果表明:该方法能够高效地寻找到全局最佳参数,使腿履复合四足机器人能够展现出优秀的运动性能。 展开更多
关键词 腿履复合四足机器人 Hopf模型 节律运动 差分进化算法
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扑翼节律运动的产生与控制 被引量:4
6
作者 侯宇 方宗德 +1 位作者 孔建益 李公法 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第22期2411-2415,共5页
根据昆虫扑翼飞行节律运动的原理,设计一个压电驱动的两自由度扑翼机构。在建立扑翼物理模型的基础上,研究了其模态特征,并结合主动控制构建了一个范德波尔(van derPol)类型的自激振动扑翼系统,使扑翼产生稳定的极限环运动。通过研究系... 根据昆虫扑翼飞行节律运动的原理,设计一个压电驱动的两自由度扑翼机构。在建立扑翼物理模型的基础上,研究了其模态特征,并结合主动控制构建了一个范德波尔(van derPol)类型的自激振动扑翼系统,使扑翼产生稳定的极限环运动。通过研究系统的响应,分析了控制力中各参数变化对系统特性的影响。在此基础上,利用交叉反馈选择出系统的第一阶模态振动,并调节各参数使扑翼飞行器实现不同的飞行模式。 展开更多
关键词 扑翼飞行 节律运动 自激振动 运动控制
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大脑皮层信号作用下人体步态节律运动的探讨 被引量:7
7
作者 董玮 王如彬 张志康 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第2期247-252,共6页
节律运动是由中枢模式发生器自激产生的。目前的中枢模式发生器(CPG)建模研究仅表现了CPG的自激行为,对于人脑信号的调节性并没有涉及。本研究提出了基于Matsuoka神经振荡器的CPG模型的修正模型,目的在于以这一修正模型体现大脑皮层信... 节律运动是由中枢模式发生器自激产生的。目前的中枢模式发生器(CPG)建模研究仅表现了CPG的自激行为,对于人脑信号的调节性并没有涉及。本研究提出了基于Matsuoka神经振荡器的CPG模型的修正模型,目的在于以这一修正模型体现大脑皮层信号对于CPG网络的调控性。通过对原有模型中输入刺激与网络内部参数的复杂关联的构建,使得模型本身各参数随输入信号的变化而变化,增强了输入信号对于网络自身的影响,令网络不局限于自激状态,还能够产生自我调节的运动形式,从而体现出大脑信号的调控作用。数值模拟计算结果表明,修正后的模型随着输入刺激的变化可以产生不同模式及不同频率的运动形式,且各不同形式之间可以相互转换,从而在理论上很好地反映出大脑信号在步态节律运动过程中,对步态的模式和频率所起到的一定的调节作用,实现了各种步态运动之间的行为转换及恢复的功能,从理论上实现了自发节律与大脑调节性节律运动的共存性,做到大脑信号与CPG模型的统一。 展开更多
关键词 中枢模式发生器 步态运动 节律运动 大脑皮层信号 转换功能
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节律性步态运动中CPG对肌肉的控制模式的仿真研究 被引量:9
8
作者 董玮 王如彬 +1 位作者 沈恩华 张志康 《动力学与控制学报》 2008年第4期327-331,共5页
以神经振荡器理论和Dingguo Zhang等人研究的CPG模型为基础,结合了神经生物学和生物动力学的观点,并根据人体腿部的肌肉结构修正了Dingguo Zhang等提出的中枢模式发生器(CPG)的数学模型.修正后的CPG模型突破了原来仅反映单腿的节律性运... 以神经振荡器理论和Dingguo Zhang等人研究的CPG模型为基础,结合了神经生物学和生物动力学的观点,并根据人体腿部的肌肉结构修正了Dingguo Zhang等提出的中枢模式发生器(CPG)的数学模型.修正后的CPG模型突破了原来仅反映单腿的节律性运动的局限性,能够更好地描述步态运动中双腿的节律性与协调性,使得修正后的CPG模型与实际情况更为一致.依据本文所提出的修正模型所做的数值模拟结果表明,我们所得到的CPG的输出模式能够很好的表现出人体节律性步态运动中神经系统的调节作用. 展开更多
关键词 节律性运动 运动控制 中枢模式发生器(CPG) 神经振荡器
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艺术体操项目的发展趋势 被引量:18
9
作者 郭秀文 谢颖 《中国体育科技》 北大核心 2005年第5期45-47,50,共4页
通过对1985~2005年以来7个版本艺术体操国际评分规则的比较研究,发现艺术体操项目正在朝着动作规格高标准化、单个身体难度动作结构复杂化、身体动作与器械动作一体化的方向发展.'美'、'难'、'新'是竞技性艺... 通过对1985~2005年以来7个版本艺术体操国际评分规则的比较研究,发现艺术体操项目正在朝着动作规格高标准化、单个身体难度动作结构复杂化、身体动作与器械动作一体化的方向发展.'美'、'难'、'新'是竞技性艺术体操未来的发展方向. 展开更多
关键词 艺术体操 规则 难度 技术
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大脑皮层信号作用下人体步态节律运动的探讨 被引量:4
10
作者 董玮 王如彬 张志康 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2011年第2期213-220,共8页
中枢模式发生器可产生节律性运动.目前的中枢模式发生器(CPG)建模研究可以很好地表现CPG的自激行为,但对于人脑信号的调节作用没有讨论.为了体现大脑皮层信号对于CPG网络的调控性,基于Matsuoka神经振荡器的CPG模型,对原有模型中输入刺... 中枢模式发生器可产生节律性运动.目前的中枢模式发生器(CPG)建模研究可以很好地表现CPG的自激行为,但对于人脑信号的调节作用没有讨论.为了体现大脑皮层信号对于CPG网络的调控性,基于Matsuoka神经振荡器的CPG模型,对原有模型中输入刺激与网络内部参数的关联进行了复杂构建,使得模型本身各参数随输入信号的变化而变化,增强了输入信号对于网络自身的影响,令CPG网络不仅仅产生自激状态,同时能够产生自我调节的运动形式,从而体现出大脑信号的调控作用.数值模拟计算结果表明,修正后的模型随着输入刺激的变化可以产生不同模式及不同频率的运动形式,且各不同形式之间可以相互转换,从而在理论上很好地反映出大脑信号在步态节律运动过程中对步态的模式和频率起到了一定的调节作用,实现了各种步态运动之间的行为转换及恢复的功能,从理论上实现了自发节律与大脑调节性节律运动的共存性,做到大脑信号与CPG模型的统一. 展开更多
关键词 中枢模式发生器 步态运动 节律运动 大脑皮层信号 转换功能
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基于CPG的扑翼飞行节律运动控制 被引量:3
11
作者 侯宇 方宗德 李公法 《机械设计》 CSCD 北大核心 2007年第1期19-22,共4页
生物的扑翼飞行本质上是一种具有时间和空间对称性的节律运动,由中枢模式发生器(CPG)所产生和控制。根据昆虫扑翼飞行的原理,设计了一个两自由度扑翼机构,在构建基于非线性振子的扑翼飞行CPG模型的基础上,研究了系统的响应,分析了模型... 生物的扑翼飞行本质上是一种具有时间和空间对称性的节律运动,由中枢模式发生器(CPG)所产生和控制。根据昆虫扑翼飞行的原理,设计了一个两自由度扑翼机构,在构建基于非线性振子的扑翼飞行CPG模型的基础上,研究了系统的响应,分析了模型中各参数变化对系统特性的影响。通过对扑翼飞行控制模型的工程模拟,选择出系统的第一阶模态振动,并调节各参数,使扑翼飞行器实现不同的飞行模式。这种仿生控制策略提高了扑翼飞行的运动能力和控制水平,探索了关于扑翼节律运动产生与控制的新思路。 展开更多
关键词 扑翼飞行 节律运动 中枢模式发生器 运动控制
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中、外优秀艺术体操运动员跳步难度动作的比较研究 被引量:9
12
作者 熊萍 刁在箴 《中国体育科技》 北大核心 2004年第2期72-74,共3页
采用文献资料调研、录像解析、统计分析等方法,探究我国艺术体操运动员在完成跳步难度动作时与世界优秀运动员之间的差距。结果发现,中外优秀艺术体操运动员在成套动作中,跳步难度动作完成质量并无显著差异,但在选择跳难度数量、种类以... 采用文献资料调研、录像解析、统计分析等方法,探究我国艺术体操运动员在完成跳步难度动作时与世界优秀运动员之间的差距。结果发现,中外优秀艺术体操运动员在成套动作中,跳步难度动作完成质量并无显著差异,但在选择跳难度数量、种类以及器械动作配合上存在显著性差异。 展开更多
关键词 艺术体操 难度动作 跳步 器械动作
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动作质量与编排创新的和合之美--论北京奥运会我国艺术体操集体项目成功之道 被引量:21
13
作者 樊莲香 刁在箴 《体育与科学》 CSSCI 北大核心 2009年第2期79-81,共3页
北京奥运会上中国艺术体操集体项目成功地跃居第二名,总结艰难的备战历程,成功并非偶然。狠抓编排创新,提高成套动作档次;把握高规格的完成质量;保证百分百的成功率是备战的重点。追求动作质量与编排创新的和合之美,是中国艺术体操队在... 北京奥运会上中国艺术体操集体项目成功地跃居第二名,总结艰难的备战历程,成功并非偶然。狠抓编排创新,提高成套动作档次;把握高规格的完成质量;保证百分百的成功率是备战的重点。追求动作质量与编排创新的和合之美,是中国艺术体操队在北京奥运会上夺得奖牌的成功之道。 展开更多
关键词 艺术体操 动作质量 编排创新 和合
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探讨生物体节律性步态运动的特点 被引量:1
14
作者 董玮 王如彬 张志康 《力学季刊》 CSCD 北大核心 2010年第2期186-193,共8页
生物体的运动是多种多样的,分为节律性和非节律性运动两大类。节律性运动的产生并不一定受到周围神经接收器的感应信号的诱导,而是由中枢模式发生器(CPG)自主产生的。CPG不仅能产生节律性运动,而且可以改变运动的频率和模式。本文依据CP... 生物体的运动是多种多样的,分为节律性和非节律性运动两大类。节律性运动的产生并不一定受到周围神经接收器的感应信号的诱导,而是由中枢模式发生器(CPG)自主产生的。CPG不仅能产生节律性运动,而且可以改变运动的频率和模式。本文依据CPG的生物学意义,理论上修正了基于Matsuoka神经振荡器理论的CPG模型,并且进行了一系列的计算机数值分析和模拟,以进一步阐述节律性步态运动的诸多特点。研究结果表明节律性的步态运动呈现的三大特点分别为:节律性、协调性、多样性。从而揭示了生物体步态运动的生物学特性和各类节律运动的特点。 展开更多
关键词 节律性运动 中枢模式发生器 节律性 协调性 多样性
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新周期我国艺术体操集体项目协作动作选编路径研究 被引量:3
15
作者 汪敏 吕铭亚 朱振楠 《天津体育学院学报》 CAS CSSCI 北大核心 2013年第4期292-296,共5页
采用录像分析、数理统计等研究方法,依据新周期国际艺术体操集体项目评分体系的结构特征,对新周期规则实施后第1次全国比赛,即2013年全国艺术体操锦标赛集体项目"3球2带"和"10棒"的协作动作进行研究与梳理。结果表... 采用录像分析、数理统计等研究方法,依据新周期国际艺术体操集体项目评分体系的结构特征,对新周期规则实施后第1次全国比赛,即2013年全国艺术体操锦标赛集体项目"3球2带"和"10棒"的协作动作进行研究与梳理。结果表明,新周期规则评分体系结构的特征强调集体项目评分体系的一体化,倍显难度体系协作动作的高难度技术化,凸显完成体系协作动作的高规格艺术化,使难度与完成2大体系并重发展,助推集体项目协作动作的前沿式发展;合理选编协作动作的分值、数量及类型是共同提升成套动作编排档次、编排空间、编排品味的有效路径。 展开更多
关键词 艺术体操 集体项目 协作动作
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2004年全国艺术体操锦标赛身体难度动作调研及对新规则的思考 被引量:3
16
作者 曹蓓娟 杨兴权 《山东体育学院学报》 北大核心 2005年第6期93-95,共3页
根据新周期艺术体操评分规则的要求,对2004年全国艺术体操锦标赛我国运动员身体难度动作的质量规格进行了现场统计,用以分析我国艺术体操运动员在运用与完成身体各类难度动作方面的优势与不足,为备战北京奥运,尽快适应新规则提供相应的... 根据新周期艺术体操评分规则的要求,对2004年全国艺术体操锦标赛我国运动员身体难度动作的质量规格进行了现场统计,用以分析我国艺术体操运动员在运用与完成身体各类难度动作方面的优势与不足,为备战北京奥运,尽快适应新规则提供相应的对策、建议。 展开更多
关键词 艺术体操 身体难度动作 新规则
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中国艺术体操集体项目协作动作编排结构与特征的研究 被引量:7
17
作者 汪敏 赵亚楠 《成都体育学院学报》 CSSCI 北大核心 2016年第3期77-82,共6页
运用文献资料、录像分析、数理统计等研究方法,对2015年全国艺术体操锦标赛集体全能前8名队伍"6棒2圈"与"5带",共计16套成套协作动作的队形与空间、动作类型与运动形式的编排结构进行分析与梳理,旨在探寻其编排的不... 运用文献资料、录像分析、数理统计等研究方法,对2015年全国艺术体操锦标赛集体全能前8名队伍"6棒2圈"与"5带",共计16套成套协作动作的队形与空间、动作类型与运动形式的编排结构进行分析与梳理,旨在探寻其编排的不足,以此提出适应于我国艺术体操集体项目协作动作的创编策略,提高我国艺术体操集体项目成套动作的整体编排水平。结果表明:新周期下协作动作是艺术体操集体项目发展的精髓;运用器械的娴熟能力限制了协作动作多样化队形的再现,影响其多元化的编排效果;简单的身体运动轨迹阻碍了协作动作空间形式的展现,影响其多层次的空间效果;协作动作编排类型的匮乏,影响其艺术层次向高深的技术迈进。富含创意的队形、巧妙独特的类型、完美无缺的完成是共同提升我国艺术体操集体项目协作动作创新编排的新趋势。 展开更多
关键词 艺术体操 集体项目 协作动作 结构 特征
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竞技运动的节奏性规律 被引量:16
18
作者 龚斌 《体育学刊》 CAS 北大核心 2002年第4期113-115,共3页
为进一步深化竞技运动的理论研究 ,通过对竞技运动节奏的分析 ,阐述了竞技运动实际上是一个节奏运动体系的基本内容和特征。节奏性规律是竞技运动应该遵循的基本规律 ,它将是竞技运动发展和创新的重要理论依据。
关键词 竞技运动 运动项目 节奏性规律
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艺术体操器械动作分类新释 被引量:1
19
作者 赵玉华 胡凯 刁在箴 《体育学刊》 CAS 北大核心 2003年第3期121-123,共3页
运用录相解析、资料分析,按照动作的难易程度对器械动作的类型作了相应的级别划分,以便于运动员在成套编排中合理运用器械,也为裁判员在比赛中判断运动员成套动作的编排水平提供理论依据。
关键词 艺术体操 器械动作 器械动作分类
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从艺术体操新规则的实施剖析中外优秀集体队成套动作的编排——兼析十运会艺术体操集体项目比赛 被引量:14
20
作者 刁在箴 郑婕 凌晨 《武汉体育学院学报》 CSSCI 北大核心 2006年第5期75-79,共5页
以文献资料法、图像解析法、问卷调查法为主要研究方法,在对2005年艺术体操3次国内外大赛实施新版规则研究的基础上,针对我国集体项目成套编排中存在的问题进行了较深入的探讨。结果表明,我国集体项目在器械交换、协作配合方面不能停留... 以文献资料法、图像解析法、问卷调查法为主要研究方法,在对2005年艺术体操3次国内外大赛实施新版规则研究的基础上,针对我国集体项目成套编排中存在的问题进行了较深入的探讨。结果表明,我国集体项目在器械交换、协作配合方面不能停留在量化的指标上,而应注重编排深层的艺术性、多元化和创新性。 展开更多
关键词 艺术体操 集体项目 成套动作 编排 新规则
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