Modern technologies of biomechanical analysis in training speed-power sports athletes

Современные принципы управления спортивной тренировкой невозможны без учета количественных значений системообразующих факторов. Информации об оптимальных значениях этих факторов позволят достигать высоких спортивных результатов в кратчайшие сроки в ходе планомерных тренировок и сохранять или даже улучшать их в течение длительного времени.

К сожалению, в практике современного спорта подход к оценке техники выполнения спортивного упражнения остается пока эмпирическим, поэтому для формулирования четких закономерностей управления тренировочным процессом тренеру необходимы средства быстрой обратной связи, позволяющие судить о биомеханических характеристиках спортсмена во время проведения тренировки. Это стало возможным благодаря усилиям многих специалистов, которые провели анализ характеристик движения человека общепринятым и широко распространенным методом исследования. Специальные средства для снятия двигательных характеристик становятся все более доступны для повседневного использования. Однако расшифровка записей биомеханических характеристик – сложный и трудоемкий процесс, а результаты значительно запаздывают во времени и зависят от личностных характеристик исследователя. Поэтому целью нашей работы был переход к новым компьютерным технологиям, позволяющим оперативно выполнять рутинную и однообразную работу по обработке первичной информации. Необходимо отметить, что разрабатывать и внедрять информационные системы, органически дополняющие интеллектуальные возможности тренера, можно только на основе научно обоснованной и апробированной концепции применения автоматизированных систем в спорте. Эта концепция строится на системном анализе оптимизации спортивной техники, куда входят следующие этапы: определение состава системы движений (и ее подсистем); установление фактических параметров подсистем спортсменов высшего класса; изучение вариативности характеристик подсистем и влияние определяющих ее факторов.

Возьмем за основу прыжковые виды спорта легкой атлетики. Основная задача при отталкивании в прыжках – изменить направление движения тела; это достигается за счет изменения программы движения. Переход от одной двигательной программы к другой происходит при максимальных ударных нагрузках и при дефиците времени. Оптимизация этой фазы движения обеспечивается изменением ритма беговых шагов и организацией движений в отталкивании и полете.

Для решения задач комплексного контроля двигательных действий спортсменов в условиях тренировочного процесса легкоатлетический манеж Кубанского государственного университета физической культуры, спорта и туризма был оснащен системами тензометрических измерений. Каждая из тензометрических систем предназначена для измерения отдельных опорных реакций рук или ног, координат приложения силы во время взаимодействия спортсмена с динамометрической платформой. Преобразование силы, воздействующей на платформу, в электрические сигналы осуществляется с помощью тензометрических датчиков, установленных в каждой платформе. Слежение за “нулевым” уровнем входного сигнала, автоматическая фильтрация импульсных помех и постоянного “белого” шума, преобразование входного потока данных при помощи вейвлет и быстрого преобразования Фурье решены на аппаратном уровне.

Для регистрации параметров отдельных фаз движения спортсмена разработаны специальные программы, на основе применения компьютерной техники, позволяющие получать тензограммы с одновременной видеосъемкой и на этой основе анализировать данные биомеханических характеристик.

Нами создано автоматизированное рабочее место исследователя в виде комплекса технических и программных средств, предназначенных для снятия и обработки экспериментальных данных и выдачи практических рекомендаций для атлета.

Используемая на базе легкоатлетического манежа измерительная система дает возможность автоматически получать значения следующих характеристик: высота выпрыгивания вверх (тест Абалакова); результат прыжка в длину с разбега; средняя и мгновенная скорость бега на 5-метровом отрезке; время опорной и полетной фаз в разбеге; горизонтальная скорость полета; время нарастания усилия в отталкивании; максимальное вертикальное усилие в отталкивании; максимальное передне-заднее усилие в отталкивании; максимальное боковое усилие в отталкивании; время заднего отталкивания; время переднего отталкивания; время заднего отталкивания; общий и вертикальный импульсы отталкивания в различных промежутках времени; передний-задний (сагиттальный) тормозящий импульс; передний-задний разгоняющий импульс; удельный импульс на 1 кг массы в различные промежутки времени; время достижения максимума приложенной силы; степень использования работы ускорения; развиваемая мощность при выпрыгивании; работа по перемещению ОЦТ; темп и ритм каждого шага; показатели взрывной, стартовой и ускоряющей силы.

Процесс обработки тензограмм и видеограмм различных фаз легкоатлетических упражнений происходит в режиме реального времени, что позволяет мгновенно вносить коррективы в тренировочный процесс для повышения уровня технической подготовки атлета и значительно оптимизировать процесс его подготовки.

В данный момент ведется работа по моделированию механизма отталкивания в прыжках как важнейшего компонента двигательной деятельности спортсмена. На основе тензометрических показаний и данных видеоанализа предполагается установить значимые связи с другими элементами целостной биомеханической системы тройного прыжка с разбега, выявить их эффективность и, следовательно, обеспечить управление технической подготовкой спортсмена.

Это является существенным отличием от существу- ющих на данный момент технологий, по которым обработка экспериментально полученных тензометрических кривых происходит отдельно от данных видеограммы и проводится уже после окончания тренировки. При использовании данного комплекса уже непосредственно в процессе тренировки с каждой новой попыткой происходит накопление обработанных эмпирических данных, что позволяет тренеру более эффективно организовать тренировочный процесс и вывести его на качественно новый уровень.

Предполагается, что использование данного автоматизированного рабочего места исследователя позволит выделить основные информационные показатели подготовленности спортсменов в различных видах спорта и найти для них оптимальные двигательные режимы.

Дальнейшая индивидуальная работа при контроле за основными биомеханическими показателями позволит положительно влиять на динамику роста спортивных результатов.