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A 3D analysis of the volleyball spike
(2005-08-27) 黃長福; Lin-Huan Hu; Yung-Hsiang Chen; Chenfu Huang
Biomechanical analysis of back kicks attack movement in Taekwondo
(2006-07-18) 黃長福; Chen Lin Lee; Chenfu Huang
The purpose of this study is to compare three Taekwondo back kicks attack movements. Seven male Taekwondo athletes (age: 21.0 ± 2.0 year old, height: 180.4 ± 4.4cm, weight: 69.1 ± 26.1kg) performed the back kick, jump back kick and 360° jump back kick where the left leg was attack leg. Two Redlake (60Hz) cameras and an accelerometer were used to collect data. The results revealed that the jump back kick’s attack force is greater than in 360° jump back kick. The angular velocity of knee and low trunk of back kick and jump back kick are faster than 360° jump back kick during rotation phase. The 360° jump back kick has a greater attack height and distance when striking the bag. The study suggests back kicking as important skill which the athletes need to practice for improving the kicking ability.
The dynamic analysis of the applied force on javelin during final thrust by an elite javelin thrower
(2006-07-18) 黃長福; Guo-Hong Gu; Yeh-Jung Tsai; Chenfu Huang
According to the javelin rules, a throw is valid only if the tip strikes the ground before any other part of the javelin. So it is important to precisely control the applied force on javelin for further distance and tip-first landing. Two synchronized Redlake high-speed cameras (250 Hz) were used to videotape an elite thrower; a javelin with three fixed non-collinear markers was used in experiment. The aerodynamics and Newton-Euler equation were taken into account in the 3D inverse dynamic analysis. The results showed that the force was mainly on the axial direction as the whole hand gripped the javelin. However, as the portion of hand touching the javelin became lesser, the direction of force was changed from axial to lateral direction. The lateral torque was significantly larger than axial torque during the whole phase, and their maxima were 24.08 and 1.31 Nm, respectively. The results measured by this method were similar to those by force sensor, and it could be suitable for use in further researches.
The effect of hand-held weights on standing long jump performance
(2005-08-27) 黃長福; Chenfu Huang; Hung-ying Chen; Hsiente Peng
The standing long jump was one of the events in ancient Olympiad Games. Extra weights were held in the hands of athletes during the jump. It has long been debated whether the extra weights were used to make the challenge more difficult or to enhance the jumping performances. The purpose of this study was to investigate the effect of extra weights on standing long jump performance. A Redlake high-speed camera was synchronized with a Kistler force platform to collect the data of eight male jumping performances. The results Indicate that the total horizontal propelling time, time to maximal horizontal force, horizontal impulse and horizontal velocity of body CG at takeoff all increased. with loaded jumps. In addition, the vertical velocity of body CG and angles at takeoff decrease with loadedl weights. It was suggested optimal extra weights for extending standing jump distance is 8% of body mass.
Electromyographic analysis of standing shot put throw
(2005-08-05) 黃長福; Hsiente Peng; Hsiensen Peng; Chenfu Huang
Kinematic analysis of volleyball jump topspin and float serve
(2007-08-27) 黃長福; Chenfu Huang; Lin-Huan Hu
The purpose of this study is to describe the kinematic characteristics of the volleyball jump topspin and float serve. Thirteen international players performed jump topspin serves and another three players executed jump float serves participated in this study. Two JVC 9800 cameras (120Hz) recorded the players performed jump serves. The results show the jump topspin serve has greater values than the jump float serve on ball velocity, COM velocities at takeoff, jump height, spike height, takeoff to line distance, and horizontal COM displacement. In addition, the mean 1.0cm and 0.7cm of COM spike difference for jump topspin and float serve indicates that elite volleyball players have good timing control during serve action. It is suggested that results from this study can provide useful information for coaches to train volleyball jump topspin and float serve.
Mechanism of leg stiffness adjustment for children landing on surfaces of different stiffnesses
(2005-08-27) 黃長福; Tai-Yen Hsu; Chenfu Huang
Moment and power of shoulder and elbow in shot-putting
(2007-08-27) 黃長福; Hsien-Te Peng; Chenfu Huang; Thomas W. Kernozek
The purpose of this study was to quantify the moments and power of the elbow and shoulder joints. Three-dimensional methods and inverse dynamics were used to analyze the throwing arm of shot putter performing standing throws. The proximal to distal sequence was found on moments and power of the elbow and shoulder. The mechanical outputs from elbow and shoulder muscles were mainly energy generation.
Optimal extra weight on hands enhance standing jump performance
(2005-08-05) 黃長福; Chenfu Huang; Hung-ying Chen; Hsiente Peng
Upper extremity analyses of standing throw with three weights of shot put
(2006-07-18) 黃長福; Hsiente Peng; Chenfu Huang; Hsiensheng Peng
The purpose of this study was to analyse kinematic valuables of the throwing extremity with three weights of shot put. Three-dimensional method was used to analyze the upper extremity of shot putters performing standing throws. Nonparametric statistical test of Friedman two-way analysis of variance by ranks was conducted for the valuables (p=.05). There were significant differences between 8 lb. and 16 lb. shot put in the measure distance, release velocity and maximal angular momentum of the forearm. The proximal-to-distal sequencing was found in terms of segment angular momentum.
優秀鉛球選手旋轉式與背向滑步式投擲技術之運動生物力學分析
(2003) 彭賢德; Hsiente Peng
本研究的目的：藉由運動生物力學之3D攝影分析法，（一）分析國內採用旋轉式鉛球投擲技術與背向滑步式鉛球投擲技術之優秀鉛球選手運動學參數，比較其差異。（二）與一些採用旋轉式鉛球投擲技術與背向滑步式鉛球投擲技術的世界級選手之運動學參數互相比較。方法：使用3D攝影分析，兩台Redlake高速數位攝影機（125Hz）同步截取記錄鉛球選手的三維投擲動作資料。所得的影像資料由Kwon3D 3.0動作分析系統進行直間線性轉換（DLT）與各運動學參數的運算。結論：國內選手旋轉式投擲開始的準備動作和傳遞動作無法提高鉛球的速度，是影響投擲出手速度的最主要因素；旋轉式投擲動作較佳的選手，傾向於有較大的轉矩表現；投擲表現較佳的選手，在最後用力階段會有較大的鉛球速度改變；旋轉式投擲動作獲得較背向滑步式投擲動作多的身體角動量。建議：在旋轉式投擲技術方面－開始準備階段就要加速鉛球；扭轉他們的軀幹以預先伸展肌肉群；在傳遞期和最後用力期增加鉛球的速度改變。在背向滑步式投擲技術方面－儘量提高在右腳第一次離地的鉛球速度；增加滑步後進入傳遞階段的流暢性，以利於加速鉛球。
兩組不同等級標槍選手之生物力學分析
(2006) 古國宏; Guo-Hong Gu
本研究希望透過兩組不同水準選手之比較，除了找出動作技術的關鍵點也幫助一般選手更進一步。受試者為大專男子選手，優秀選手組最佳紀錄平均為68.04±5.68 m，一般選手組為55.74±7.17 m。利用四台同步之Redlake高速攝影機（兩台125 Hz拍攝人體動作，另兩台250 Hz拍攝槍體）與一塊Kistler測力板（1250 Hz）來擷取資料；以Kwon 3D軟體處理資料並以Butterworth 4th order修勻（6 Hz）。以三維動力學逆過程計算槍體及下肢各關節受力情形，槍體受力程式以Matlab 6.5版來執行。經由比較分析後發現：（一）優秀選手出槍前最大軸向力平均194.6±19.6 N，一般選手平均為147.81±18.54 N，優秀選手顯著地大於一般選手。（二）優秀選手前後傾的角度比一般選手來得大，另外成績越好的選手肩關節的角速度也有越大的現象。（三）制動腳剛著地時，優秀選手之左膝角度（166.3±4.9 deg）顯著地大於一般選手（154.4±10.4 deg）。另外助跑時身體質心速度方面，不管是在推蹬腳著地、制動腳著地及出槍時優秀選手之身體速度皆顯著地大於一般選手（四）標槍在腳跟剛著地時地面反作用力會急速上升，造成一2000 ~ 2222 N左右的最大垂直力量峰值；且由測力板之前後分力來看，出槍瞬間是發生在制動期階段，非推蹬期階段。
國小學童垂直跳與立定跳遠下肢關節動力學參數信度研究
(2003) 雲春萍; Chung-Pyng Yun
大部分的研究，總受限於時間、金錢、設備等因素，選擇較少的實驗施作次數，使得實驗缺乏一定的信度及效度。然而透過實驗所得到的數據資料如果缺乏了信度與效度，所得的結果與結論，即使在統計上達到顯著性，也將不具意義。本研究目的為：(一)分別找出垂直跳與立定跳遠，下肢髖、膝、踝關節運動學參數和動力學參的變異係數。(二)分別找出獲得垂直跳與立定跳遠，下肢髖、膝、踝關節的最大力矩和最大功率的穩定值，所需的最少實驗施作次數。本研究受試者為國小學童30名，隨機分成兩組(垂直跳14 名：年齡12.1±0.8歲，身高153.1±6.9公分，體重50.9±12.4公斤；立定跳遠16名：年齡11.4±0.5歲，身高143.7±11.9公分，體重37.4±12.6公斤)。以一部JVC數位攝影機(60Hz)與Kistler測力板(600Hz)，同步紀錄受試者在垂直跳與立定跳遠項目，矢狀面的運動學、動力學參數。透過動力學逆過程的方法，獲得其下肢關節最大力矩與功率。以序列分析的方法推估國小學童在立定跳遠與垂直跳實驗中，所需的最少實驗施作次數。本研究結論：(一) 垂直跳項目受試者內的動力學參數其變異係數普遍大於運動學參數(離地瞬間的水平速度除外)的變異係數，其中又以髖關節功率的變異係數較大。(二) 立定跳遠項目受試者內的動力學參數其變異係數普遍大於運動學參數的變異係數，其中又以膝關節功率的變異係數較大。(三) 以序列分析推估最佳的實驗施作次數，垂直跳項目為13次，而立定跳遠項目則為14次。本研究結果建議，未來在研究上為了得到動力學參數平均數的穩定值，較多的實驗施作次數是被建議採用的。
女子排球選手沙地起跳動作之運動生物力學研究
(2012) 陳膺成; Ying-Cheng Chen
本研究之主要目的有二個部分：一、透過3D運動學的分析，來了解沙灘女子排球選手與室內排球選手在沙地起跳時，動作結構的差異。二、透過下肢肌群的肌電訊號分析，來了解沙灘女子排球選手與室內排球選手在沙地起跳時，下肢肌群在不同分期的施力方式與差異。以八位女子「沙灘選手」、八位「優秀選手」與八位「次優選手」為研究對象，以二部Casio EX-FH20數位攝影機(210Hz)與一套Noraxon肌電量測系統(1000Hz)進行同步，擷取三組受試者在沙灘排球場地跨步起跳動作的運動生物力學參數。以單因子變異數分析來檢測所測得之運動學參數與下肢肌群肌電訊號，再以費雪氏法進行事後比較，統計顯著水準定為α=.05。本研究之主要結果為：一、「沙灘選手」有較佳的起跳合速度與起跳垂直速度，所以有最大的跳躍高度，和接近垂直的起跳角度。「沙灘選手」的助跑步幅最小，且有向上跳躍的動作，所以右腳支撐期時間最短。且「沙灘選手」有較大的下蹲緩衝角度，所以下蹲期緩衝最長，而下肢關節活動角度較大，也導致有較長的蹬伸期，能有效提升跳躍高度。二、三組受試者在起跳過程中，主要肌群的施力順序呈現相似的趨勢：右腳支撐期為股直肌與股內側肌；下蹲期為股內側肌與股直肌，但腓腸肌與股二頭肌有逐漸增加的趨勢；蹬伸期為腓腸肌、脛前肌與股二頭肌。「沙灘選手」在整個起跳過程中下肢五個肌群的活化程度皆大於另二組受試者，表示「沙灘選手」的下肢肌群在沙地起跳時有較佳的活化現象，且下肢肌群間施力順序有更佳的適應性。
排球扣球技術三維運動學分析
(2003) 胡林煥; LihHuan Hu
本研究的目的為運用三維運動學探討高中男子排球選手在四號位助跑強攻時，扣球動作中各階段技術之探討，實驗受試者共分為普通與優秀兩組(普通組平均年齡、身高、體重與球齡分別為15.9歲、176.5±3.4公分、65.1±2.8公斤及5.3年：優秀組平均年齡、身高、體重與球齡分別為17.2歲、183.8±7.2公分、74±7.1公斤及6.1年)實驗中使用兩部高速攝影機進行同步拍攝以取得相關運動學資料，每位選手需完成六次扣球，選出最佳三次扣球動作進行分析。研究主要結果為：（一）離地瞬間垂直速度對於跳躍高度有高度相關性（.894），也就是說當離地速度越快時，跳躍高度將越高。（二）跳躍高度與手臂揮擺動作，將是決定排球選手在跳躍扣球時，球離手速度的最重要關鍵所在，當跳躍高度越高，手臂揮擺速度越快，最後擊球後的球速也將越快。（三）指、肘合速度可有效預測球速，兩項聯合預測力達66％，故可解釋球速66％的變異量。綜合上述結果可知跳躍高度與手臂揮擺動作，將是一位排球選手技術訓練的重點所在，因為這兩項將決定最後球速的快慢，所以訓練時就應加強選手下肢肌力提升跳躍能力，力求擊球手臂在揮擺過程當中，能符合動力鏈模式，依次擺動加速，使之手臂揮擺產生之能量在最後擊球瞬間，達到最大效益，使之離手球速快速，提高扣球的威力。
羽球步法啟動之運動生物力學分析
(2008) 黃貴樹; Kuei Shu Huang
本研究主要之目的在探討羽球步法啟動過程中，往不同前進方向的下肢運動學及動力學分析。實驗參加者為8名男子甲組羽球選手。利用Vicon Motion Capture System (250Hz) 及kistler (1000Hz) 測力板擷取運動學及地面反作用力資料，以相依樣本單因子變異數分析進行考驗，統計水準設為α=.05。研究發現：(1)在運動學表現上：正前方的完成時間最快。正前方離地瞬間重心合速度最慢；右前方離地瞬間重心合速度最快。(2)左前方在水平面與額狀面的下肢各關節肌肉力矩作用是最大的；而左前方在膝關節存在著傷害的風險，應加強膝關節外翻/內翻及外旋/內旋肌肉群的鍛練。(3)下肢各關節有相當多的肌肉離心收縮發生，因此除了一般的向心收縮訓練外，也應加強各關節的離心收縮訓練。(4)各方向下肢各關節肌肉特性雖有不同，但差異性不大，應平等的看待各關節的重要性。
跆拳道三百六十度跳後踢擊破動作之生物力學研究
(2007) 李政霖; Chen-Lin Lee
跆拳道三百六十度跳後踢擊破動作之生物力學研究摘要本研究目的是探討跆拳道三百六十度跳後踢擊破木板時，攻擊腳動力鏈的傳遞、重心位移、速度及地面反作用力之情形，並找出擊破與未擊破在運動學上的差異。八名四段以上之男性教練為研究對象(身高：175.75 ± 5.75 公分；體重： 75.00 ± 7.96 公斤；年齡：28.00 ± 4.24歲)。主要研究儀器包括十架Vicon攝影機(MX13+；250Hz)和兩塊測力板(Kistler；1000Hz)。由Nexus軟體擷取反光球與力板資料，經由MatLab運算運動學與動力學參數。受試者擊破一吋厚(2.54cm)木板五片，分析成功踢擊之次數。研究發現：(一) 角速度峰值出現的時序為膝、踝、髖；線速度峰值出現的時序為髖、踝、膝，並不符合遠端至近端之動力鏈。(二) 準備期至騰空踢擊期，重心左右方向位移的徧移量不大，由準備期至旋轉期，重心垂直方向位移的徧移量不大，表示身體是穩定的運動，重心速度峰值大多發生在起跳騰空動作至準備踢擊踢擊動作。(三)在轉軸腳的預備期與跨步期間，旋轉腳之水平地面反作用力穩定，顯示具支撐作用；在旋轉期，旋轉腳之水平地面反作用力出現峰值顯示具推蹬作用。轉軸腳的垂直地面反作用力在旋轉期產生的衝量顯示向上躍起的高度。(四) 擊破組的騰空踢擊期、擊破瞬間攻擊腳腳跟水平速度、髖之線速度、角速度與踝之線速度，皆顯著大於未擊破組。關鍵詞：跆拳道、擊破、生物力學
跆拳道兩種空中兩腳旋踢之運動學分析
(2004) 蕭淑萍; Shu-Ping Hsiao
本研究以國內跆拳道選手九名為受試對象，針對選手在兩種空中兩腳旋踢動作時所收集到之運動學參數為主要的研究範圍。研究目的是：分析國內跆拳道選手在兩種空中兩腳旋踢動作之運動學參數，比較其差異。提供教練和選手在教學與訓練時的參考，提昇跆拳道技術水準。本實驗所得的影像資料，透過APAS System 影像擷取軟體將之轉換成Kwon 3D 動作分析系統可讀取之壓縮格式，再由Kwon 3D動作分析系統進行直接線性轉換（DLT）與各參數的運算。本研究所得參數資料之統計分析皆以SPSS10 for windows統計軟體進行相依樣本t-test統計分析後，經結果與討論得到以下結論：一、反應時間由快到慢依序排列為：上端空中兩腳旋踢＜中端空中兩腳旋踢＜空中兩腳旋踢＜後旋踢＜下壓踢。攻擊時間由快到慢依序排列為：後旋踢＜下壓踢＜空中兩腳旋踢＜中端空中兩腳旋踢＜上端空中兩腳旋踢。二、攻擊腿足尖踢擊高度（垂直位移）上，上端空中兩腳旋踢高於中端空中兩腳旋踢；在攻擊距離（水平位移）上，中端空中兩腳旋踢遠於上端空中兩腳旋踢；在足尖合位移上，上端空中兩腳旋踢大於中端空中兩腳旋踢。三、身體重心合位移上，上端空中兩腳旋踢大於中端空中兩腳旋踢。四、受試者中端和上端空中兩腳旋踢攻擊腿踢擊過程各關節的線性速度與肢段角速度是兩者皆符合人體動力鏈順序原理。五、在騰空期內肩-髖軸角度變化較大的受試者會有較佳的踢擊速度表現；在兩者比較上騰空期內肩-髖軸角度變化是上端空中兩腳旋踢大於中端空中兩腳旋踢。建議：反應時間的訓練應列為跆拳道選手訓練課程的重點，並且精熟各踢擊動作的要領以減少攻擊時間；在訓練時增加軀幹的肌力訓練和各關節的柔軟度，可加大攻擊範圍和避免運動傷害；加強轉身、跳躍、上端踢擊動作的訓練，以符合未來比賽的趨勢。