Kinematische und biomechanische Bewegungsanalyse zur Erfassung und Optimierung sportartspezifischer Techniken beim Fechten

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Datum
2004
Autor:innen
Hussein, Mohamed Soliman Mahmoud
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Titel in einer weiteren Sprache
Kinematic and biomechanical movement analysis for the capture and optimization of sport-specific techniques when fencing
Forschungsvorhaben
Organisationseinheiten
Zeitschriftenheft
Publikationstyp
Dissertation
Publikationsstatus
Published
Erschienen in
Zusammenfassung

Fechten gehört sowohl zur Gruppe der Individualsportarten als auch zu den Kampfsportarten und zeichnet sich durch ein hohes Anforderungsniveau an die Sportler aus. Aus diesem Grund beschäftigt sich die vorliegende Arbeit mit der Technik des Coupés und deren Weiterentwicklung: Endstoß des Coupés auf den Rücken. Insbesondere wird auf die Technik und deren Optimierung eingegangen, dabei wird der Bereich der Biomechanik betrachtet, in welchem die sportlichen Bewegungen und deren Eigenschaften untersucht werden.
Diese bildet den Ausgangspunkt für die vorliegende Arbeit, deren Ziel es war, die Technik des Coupés zu beschreiben und optimieren. Dies wurde mit kinematischen sowie dynamischen Parametern durchgeführt, damit der Trainer und Fechter Erkenntnisse über die Technik des Coupés haben, beispielsweise wie es verläuft und in welcher Geschwindigkeit es ausgeführt werden soll, um es zu beherrschen.
In der vorliegenden Arbeit führten sechs Fechter des deutschen Olympiastützpunktes Tauberbischofsheim die Bewegung des Coupés aus. Jeder führte 10 Versuche durch, wegen technischer Probleme wurden jedoch nur 55 Versuche zur Auswertung benutzt. Dafür wurden drei Videokameras von PANASONIC und zwei von SONY mit 50 Hz (Halbbildern) pro Sekunde, fünf Kamerastative und Scheinwerfer benutzt. Nach der Aufnahme wurden die Filme mit dem APAS-System (Film einlesen Abschneiden Digitalisieren Transformieren Konvertieren) bearbeitet. Danach wurden die konvertierten Daten in Verbindung mit der anthropmetrischen Messung mit Hilfe des Programms Human Builder weiterarbeitet, um ein Projekt zu erstellen. Am Ende wurde das erstellte Projekt mit Hilfe von Solid Dynamics System simuliert, um die mechanischen Parameter herauszubekommen. Zum Schluss wurden diese Ergebnisse mit Hilfe des Programms Statistica 5 als Graphik dargestellt.
Die wichtigsten Ergebnisse
- Das Coupé hat zwei Phasen und die erste Dauerzeit ist länger als die zweite Phase.
- Die Gelenke der bewaffneten Arme übernehmen die Ausführung des Coupés.
- Die Schulter und Ellenbogen bewegten sich mehr gestreckt als Handgelenk und Hand auf der X-Achse.
- Die Handgelenk und Hand wurden mehr gestreckt als Schulter und Ellenbogen auf der Y-Achse bewegt.
- Die Ähnlichkeit der Ablaufposition der bewaffneten Arme bei den Probanden 1, 2, 5 sowie 3 und 4 hatten auch eine ähnliche Ablaufposition auf der Y-Achse.
- Alle Probanden außer dem Fünften hatten ähnlichen Geschwindigkeitskurven auf der X-Achse, wobei Probanden 1, 2, 3, 4, und 6 die Schultergelenke schneller als Ellenbogen, Handgelenk und Hand bewegten. Das Schultergelenk war der schnellste Teil bei allen Probanden außer dem Fünften.
- Alle Probanden hatten ähnliche Geschwindigkeitskurvenformen auf der Y-Achse.
- Das Handgelenk und die Hand waren die schnellsten Gelenke im Lauf der Ausführung des Coupés, dann kam der Ellenbogen und am Schluss war das Schultergelenk auf der gleichen Achse.
- Das Handgelenk und die Hand verlaufen während der Ausführung zusammen in gleicher Richtung.
- Die Waffe wurde nicht in der ersten Phase im Vergleich mit der zweiten Phase auf der X-Achse bewegt, sie bewegte sich in der zweiten Phase mehr als in der ersten Phase.
- Alle Probanden hatten unterschiedliche Waffenverlaufsformen auf der X-Achse, und für jeden Probanden ergaben sich ähnliche Verlaufskurvenformen auf derselben Achse.
- Auf der Y-Achse bewegte sich die Waffe in der ersten Phase im Vergleich mit der ersten Phase auf der X-Achse.
- Die Waffe wurde auf der Y-Achse mehr als auf der X-Achse bewegt.
- Die Ähnlichkeit der Waffengeschwindigkeitsverläufe auf der X-Achse galt für alle Probanden, jeder hatte jedoch individuelle Verlaufsformen.
- Die Geschwindigkeit der Waffe wurde in der ersten Phase vom Anfang bis zum Ende verringert und nahm während der zweiten Phase bis zum Treffen zu.
- Die Waffengeschwindigkeit bei den Probanden 1, 2 und 5 war auf der Y-Achse ähnlich, die Probanden 3, 4, 6 hatten auch ähnliche Waffengeschwindigkeitskurven auf derselben Achse.
- Alle Probanden verfügten bei durchaus unterschiedlichen individuellen Verlaufsformen über eine Reproduzierbarkeit der Waffengeschwindigkeit.
- Die Geschwindigkeit der Waffe wurde auf der X-Y-Achse nicht nur verringert, sondern auch vergrößert, sie nahm im Gegenteil in der ersten Phase auf der X-Achse zu, und sank am Ende diese Phase. In der zweiten Phase erhöhte sie sich am Anfang und verringerte sich am Ende.
- Die Geschwindigkeit der Waffe ergab sich auf der Y-Achse mehr als auf der X-Achse.
- Die Geschwindigkeit betrug auf der X-Achse zwischen 1.50 m/s und 9.43 m/s und auf der Y-Achse zwischen 4.53 m/s und 16.96 m/s.
- Die Muskelenergie war bei der Ausführung mit dem Ausfall niedriger als mit dem Sprung nach vorne. Sie betrug mit dem Ausfall bei 19 Versuchen unter 300 J und bei sieben Versuchen über 300 J. Mit dem Sprung nach vorne betrug sie bei 10 Versuchen unter 300 J und bei 18 Versuchen über 300 und 400 J.

Zusammenfassung in einer weiteren Sprache

Fencing belonges both to the group of the individual kinds of sport and to the martial arts and is characterised by high demands to the sportsmen. For this reason the present paper concerns itself with the technology of the Coupé and its advancement: Final impact of the Coupé on the back. In particular one deals with the technology and its optimization, in the process the area of biomechanics is regarded, within which the sporty movements and their characteristics are examined.


These forms the starting point for the present paper, whose goal it was to describe and optimize the technology of the Coupé. This was accomplished with kinematic as well as dynamic parameters, so that the coach and fencer have realizations over the technology of the Coupé for example like it goes and in which speed it should be implemented, in order to control it.

In the present paper six fencers of the German Olympic Centre Tauberbischofsheim implemented the movement of the Coupé. Everyone accomplished ten attempts, because of technical problems however only 55 attempts were used for the evaluation. For that were used three video cameras by Panasonic and two by Sony with 55 Hz (half images) per second, five camera tripods and spotlights. After the filming the films were processed with the APAS System (read in cut digitize transform convert the film). Afterwards the converted data in connection with the anthropometric measurement were further edited with the help of the program Human Builder, in order to create a project. At the end the created project was simulated by Solid Dynamics System, in order to figure out the mechanical parameters. In the end these results were represented with the help of the program Statistica 5 as diagram.

The most important results are:
The Coupé lasts between 0.42 and 0.90 ms.
The Coupé has two phases and the first length of time is longer than the second phase.
The joints of the armed arms take over the execution of the Coupé.
The shoulder and elbows moved more stretched than wrist and hand on the x-axis.
Wrist and hand were more stretched than shoulder and elbows on the y-axis.
The similarity of the position of the armed arms at the experimentees 1, 2, 5 as well as 3 and 4 had also a similar operational sequence on the y-axis.
On the x-axis a different individual operational sequence of the armed arms resulted.
All experimentees except fifth had similar velocity graphs on the x-axis, whereby the experimentees 1, 2, 3, 4 and 6 moved the shoulder joints faster than elbows, wrist and hand. The shoulder joint was the fastest part at all experimentees except fifth.
All experimentees had similar velocity graph forms on the y-axis.
The wrist and the hand were the fastest joints in the course of the execution of the Coupé, then the elbow came and in the end was the shoulder joint on the same axis.
The wrist and the hand run during the execution together in same direction.
The weapon was not moved in the first phase in the comparison with the second phase on the x-axis, it moved more in the second phase than in the first phase.
All experimentees had different weapon process forms on the x-axis, and for each experimentee similar process forms on the same axis resulted in.
On the y-axis the weapon moved in the first phase in the comparison with the second phase on the x-axis.
The weapon was moved more on the y-axis as on the x-axis.
The similarity of the velocity processes of the weapon on the x-axis applied to all experimentees, but however everyone had individual process forms.
The velocity of the weapon was reduced in the first phase from the beginning to the end and increased during the second phase up to the hitting.
The velocity of the weapon with the experimentees 1, 2 and 5 was similar on the y-axis, the experimentees 3, 4, 6 had also similar weapon velocity graphs on the same axis.
All experimentees had with quite different individual process forms a reproductibility of the weapon velocity.
The velocity of the weapon was not only reduced on the X-Y-axis, but also increased, it increased on the contrary in the first phase on the x-axis, and sank at the end of this phase. In the second phase it increased at the beginning and was reduced at the end.
The velocity of the weapon resulted more on the y-axis than on the x-axis.
The velocity amounted on the x-axis between 1.50 m/s and 9.43 m/s and on the y-axis between 4.53 m/s and 16.96 m/s.
The muscle energy was lower during the execution with the lunge than with the jump forward. With the lunge it amounted with nineteen attempts under 300 J and with seven attempts over 300 J. With the jump forward it amounted with ten attempts under 300 J and with 18 attempts over 300 and 400 J.
With the total mean of the muscle energy the first three experimentees needed less muscle energy than the last three experimentees with the Coupé.

Fachgebiet (DDC)
796 Sport
Schlagwörter
Wurfstoß, Biomechanische Analyse, Angriffsfertigkeit, Biomechanics, fencing, attack skill, analysis
Konferenz
Rezension
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Zitieren
ISO 690HUSSEIN, Mohamed Soliman Mahmoud, 2004. Kinematische und biomechanische Bewegungsanalyse zur Erfassung und Optimierung sportartspezifischer Techniken beim Fechten [Dissertation]. Konstanz: University of Konstanz
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Dies wurde mit kinematischen sowie dynamischen Parametern durchgeführt, damit der Trainer und Fechter Erkenntnisse über die Technik des Coupés haben, beispielsweise wie es verläuft und in welcher Geschwindigkeit es ausgeführt werden soll, um es zu beherrschen.&lt;br /&gt;In der vorliegenden Arbeit führten sechs Fechter des deutschen Olympiastützpunktes Tauberbischofsheim die Bewegung des Coupés aus. Jeder führte 10 Versuche durch, wegen technischer Probleme wurden jedoch nur 55 Versuche zur Auswertung benutzt. Dafür wurden drei Videokameras von PANASONIC und zwei von SONY mit 50 Hz (Halbbildern) pro Sekunde, fünf Kamerastative und Scheinwerfer benutzt. Nach der Aufnahme wurden die Filme mit dem APAS-System (Film einlesen   Abschneiden   Digitalisieren   Transformieren   Konvertieren) bearbeitet. Danach wurden die konvertierten Daten in Verbindung mit der anthropmetrischen Messung mit Hilfe des Programms Human Builder weiterarbeitet, um ein Projekt zu erstellen. Am Ende wurde das erstellte Projekt mit Hilfe von Solid Dynamics System simuliert, um die mechanischen Parameter herauszubekommen. Zum Schluss wurden diese Ergebnisse mit Hilfe des Programms Statistica 5 als Graphik dargestellt.&lt;br /&gt;Die wichtigsten Ergebnisse&lt;br /&gt;-  Das Coupé hat zwei Phasen und die erste Dauerzeit ist länger als die zweite Phase.&lt;br /&gt;-	Die Gelenke der bewaffneten Arme übernehmen die Ausführung des Coupés.&lt;br /&gt;-	Die Schulter und Ellenbogen bewegten sich mehr gestreckt als Handgelenk und Hand auf der X-Achse.&lt;br /&gt;-	Die Handgelenk und Hand wurden mehr gestreckt als Schulter und Ellenbogen auf der Y-Achse bewegt.&lt;br /&gt;-	Die Ähnlichkeit der Ablaufposition der bewaffneten Arme bei den Probanden 1, 2, 5 sowie 3 und 4 hatten auch eine ähnliche Ablaufposition auf der Y-Achse.&lt;br /&gt;-	Alle Probanden außer dem Fünften hatten ähnlichen Geschwindigkeitskurven auf der X-Achse, wobei Probanden 1, 2, 3, 4, und 6 die Schultergelenke schneller als Ellenbogen, Handgelenk und Hand bewegten. Das Schultergelenk war der schnellste Teil bei allen Probanden außer dem Fünften.&lt;br /&gt;-	Alle Probanden hatten ähnliche Geschwindigkeitskurvenformen auf der Y-Achse.&lt;br /&gt;-	Das Handgelenk und die Hand waren die schnellsten Gelenke im Lauf der Ausführung des Coupés, dann kam der Ellenbogen und am Schluss war das Schultergelenk auf der gleichen Achse.&lt;br /&gt;-	Das Handgelenk und die Hand verlaufen während der Ausführung zusammen in gleicher Richtung.&lt;br /&gt;-	Die Waffe wurde nicht in der ersten Phase im Vergleich mit der zweiten Phase auf der X-Achse bewegt, sie bewegte sich in der zweiten Phase mehr als in der ersten Phase.&lt;br /&gt;-	Alle Probanden hatten unterschiedliche Waffenverlaufsformen auf der X-Achse, und für jeden Probanden ergaben sich ähnliche Verlaufskurvenformen auf derselben Achse.&lt;br /&gt;-	Auf der Y-Achse bewegte sich die Waffe in der ersten Phase im Vergleich mit der ersten Phase auf der X-Achse.&lt;br /&gt;-	Die Waffe wurde auf der Y-Achse mehr als auf der X-Achse bewegt.&lt;br /&gt;-	Die Ähnlichkeit der Waffengeschwindigkeitsverläufe auf der X-Achse galt für alle Probanden, jeder hatte jedoch individuelle Verlaufsformen.&lt;br /&gt;-	Die Geschwindigkeit der Waffe wurde in der ersten Phase vom Anfang bis zum Ende verringert und nahm während der zweiten Phase bis zum Treffen zu.&lt;br /&gt;-	Die Waffengeschwindigkeit bei den Probanden 1, 2 und 5 war auf der Y-Achse ähnlich, die Probanden 3, 4, 6 hatten auch ähnliche Waffengeschwindigkeitskurven auf derselben Achse.&lt;br /&gt;-	Alle Probanden verfügten bei durchaus unterschiedlichen individuellen Verlaufsformen über eine Reproduzierbarkeit der Waffengeschwindigkeit.&lt;br /&gt;-	Die Geschwindigkeit der Waffe wurde auf der X-Y-Achse nicht nur verringert, sondern auch vergrößert, sie nahm im Gegenteil in der ersten Phase auf der X-Achse zu, und sank am Ende diese Phase. 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