乒乓球擰拉技術(shù)智能訓(xùn)練測(cè)試裝置

周祿

● 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)是一款乒乓球擰拉技術(shù)訓(xùn)練與智能測(cè)試裝置。用于解決乒乓球擰拉技術(shù)中揮拍力量、揮拍加速度訓(xùn)練的問(wèn)題。它是由訓(xùn)練固定帶、彈力帶、乒乓球模擬訓(xùn)練器、加速度監(jiān)測(cè)器、溫濕度監(jiān)測(cè)器五部分組成。這款裝置方便學(xué)生學(xué)習(xí)乒乓球擰拉技術(shù)，重點(diǎn)訓(xùn)練學(xué)生揮拍時(shí)前臂的力量和揮拍時(shí)的瞬間爆發(fā)力（加速度）。

● 選題背景

乒乓球的擰拉技術(shù)是一項(xiàng)非常先進(jìn)的技術(shù)。國(guó)家乒乓球隊(duì)專(zhuān)業(yè)球員張繼科、樊振東是擰拉技術(shù)的代表性人物。筆者所在學(xué)校的乒乓球隊(duì)員在練習(xí)這一技術(shù)時(shí)，遇到了難題，揮拍力量和加速度小，找不到合適的觸球點(diǎn)。為解決這一問(wèn)題筆者設(shè)計(jì)了這款乒乓球擰拉技術(shù)訓(xùn)練與測(cè)試裝置。

● 設(shè)計(jì)思路

該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)思路是：首先要方便學(xué)生學(xué)習(xí)擰拉技術(shù)，且學(xué)生一個(gè)人能夠獨(dú)自練習(xí)，不用教練或隊(duì)友輔助拋球;其次是能夠提升揮拍力量和揮拍加速度（爆發(fā)力）;最后，可以利用掌控板對(duì)揮拍加速度、室內(nèi)溫濕度等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，方便學(xué)生查看訓(xùn)練環(huán)境以及自己的訓(xùn)練成績(jī)。

● 硬件清單（如下表）

● 研究過(guò)程

1.環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)部分

（1）硬件和軟件的選擇與操作

利用掌控板和DHT11傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，mind+編程實(shí)現(xiàn)。掌控板的正面是一個(gè)可以顯示文本的OLED顯示屏，它隨時(shí)顯示DHT11傳感器測(cè)量出來(lái)的數(shù)據(jù)。DHT11是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，它包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件。隊(duì)員在訓(xùn)練時(shí)接通電源，設(shè)備就開(kāi)始對(duì)訓(xùn)練環(huán)境的溫度和濕度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保學(xué)生的訓(xùn)練安全。

（2）編程原理

利用屏幕顯示積木在屏幕上方顯示“溫度”和“濕度”提示文字，下方是當(dāng)前溫濕度數(shù)據(jù)。

利用循環(huán)執(zhí)行積木，不斷地刷新數(shù)據(jù)。里面包含了三個(gè)判斷積木“如果…那么…”。如果溫度大于26℃，提示信息是“天氣熱，注意防暑”，掌控板的三個(gè)提示燈顯示紅色，如下頁(yè)圖1所示;如果濕度大于80%RH，提示信息是“濕度大”，掌控板0號(hào)燈顯示藍(lán)色;如果濕度在30%～80%RH之間，溫度在18℃～26℃之間，提示信息是“當(dāng)前環(huán)境適合運(yùn)動(dòng)”，掌控板的三個(gè)提示燈顯示綠色。編程代碼如下頁(yè)圖2所示。

2.揮拍次數(shù)和加速度監(jiān)測(cè)

（1）硬件和軟件的選擇與操作

首先利用掌控板和自身帶的三軸加速度傳感器及mind+編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，并將裝置固定到隊(duì)員持拍手的前臂上。這時(shí)就會(huì)有提示信息：按下P鍵監(jiān)測(cè)開(kāi)始，按下Y鍵監(jiān)測(cè)結(jié)束。同時(shí)，屏幕還會(huì)顯示次數(shù)和加速度。當(dāng)隊(duì)員訓(xùn)練完畢，按下Y鍵，當(dāng)加速度大于2800時(shí)顯示“你的表現(xiàn)為優(yōu)秀”，當(dāng)加速度大于2600小于2800時(shí)顯示“你的表現(xiàn)為良好”，當(dāng)加速度大于2400小于2600時(shí)顯示“加油啊”，當(dāng)加速度小于2400時(shí)顯示“你的揮拍速度有點(diǎn)慢”，同時(shí)，根據(jù)不同的成績(jī)會(huì)配上不同的音樂(lè)。

（2）編程原理

掌控板內(nèi)置一個(gè)三軸加速度傳感器，通過(guò)傳感器可獲得自身的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，如前后傾斜、左右傾斜、搖晃、加速、減速等。本案例有兩個(gè)變量，一個(gè)是揮拍次數(shù)，另一個(gè)是加速度。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在加速度的x、y、z和強(qiáng)度的值中，強(qiáng)度的值最符合實(shí)驗(yàn)要求。因?yàn)閺?qiáng)度的值是綜合x(chóng)、y、z三個(gè)方向的值得到的矢量和，任何一個(gè)方向發(fā)生變化，強(qiáng)度的值都會(huì)變化，所以筆者選擇了強(qiáng)度值變化作為測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，并利用掌控板自帶的蜂鳴器播放不同測(cè)試結(jié)果下的音樂(lè)提示，參考代碼如上頁(yè)圖3所示。

3.其他材料和運(yùn)用場(chǎng)景介紹

（1）固定帶

圖4是用到的固定帶，右側(cè)固定在兩腿和身體上，左側(cè)固定在手腕上，且兩者會(huì)連接在彈力帶上。

（2）彈力帶

圖5是三種彈力不同的松緊帶。隊(duì)員可以根據(jù)自己前臂的力量自由選擇，既可以使用單股，也可以多股同時(shí)使用。

（3）乒乓球模擬訓(xùn)練器

模擬訓(xùn)練器主要由底盤(pán)、鋼桿、鋼絲、固定器、乒乓球組成，其高度可調(diào)，如圖6所示。

（4）隊(duì)員訓(xùn)練場(chǎng)景（如圖7）

● 總結(jié)

學(xué)生使用該裝置能夠很快掌握擰拉技術(shù)要領(lǐng)，并且力量和爆發(fā)力會(huì)有很大提升，且學(xué)生學(xué)習(xí)擰拉技術(shù)的積極性很高，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)乒乓球技術(shù)打下了良好的基礎(chǔ)。但是，本裝置對(duì)學(xué)生的揮拍加速度監(jiān)測(cè)值是取若干次揮拍的平均值，有一定的誤差，精度還需進(jìn)一步提升。