一種幫助提高擊球效率的網(wǎng)球訓(xùn)練輔助系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種幫助提高擊球效率的網(wǎng)球訓(xùn)練輔助系統(tǒng)，包括網(wǎng)球拍，還包括數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊和數(shù)據(jù)接收處理顯示模塊，所述數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊設(shè)置在所述網(wǎng)球拍上；所述數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊包括與藍(lán)牙模塊連接的位置感應(yīng)模塊和速度感應(yīng)模塊；所述數(shù)據(jù)接收處理顯示模塊包括與數(shù)據(jù)結(jié)果顯示模塊連接的數(shù)據(jù)接收模塊和算法處理與計(jì)算模塊；所述數(shù)據(jù)接收模塊與所述藍(lán)牙模塊無線連接。該系統(tǒng)通過不斷地校準(zhǔn)球員的擊球效率，能夠幫助他們在自身?xiàng)l件一定的時(shí)候打出更有威脅的球，科學(xué)擊球，同時(shí)也可以保護(hù)球員的身體，避免受傷。
【專利說明】
一種幫助提高擊球效率的網(wǎng)球訓(xùn)練輔助系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種幫助提高擊球效率的網(wǎng)球訓(xùn)練輔助 系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在如今的網(wǎng)球領(lǐng)域中，越來越多的高科技產(chǎn)品進(jìn)駐到這個(gè)行業(yè)，并使得這項(xiàng)運(yùn)動 的發(fā)展日新月異。網(wǎng)球拍設(shè)計(jì)使得擊球更有穿透性，場地材質(zhì)的設(shè)計(jì)可以保護(hù)球員、增加奔 跑的流暢感，鷹眼的成熟應(yīng)用降低了比賽中誤判的機(jī)率，各式各樣時(shí)尚與運(yùn)動性能兼?zhèn)涞?網(wǎng)球服裝，科技讓這項(xiàng)歷史悠久的運(yùn)動變得愈發(fā)時(shí)尚和新潮。
[0003] 與此形成鮮明對比的是，在網(wǎng)球的訓(xùn)練體系中，傳統(tǒng)教學(xué)方式仍然一統(tǒng)天下，老師 示范動作，學(xué)員自己摸索。網(wǎng)球入門極難，需要日復(fù)一日的練習(xí)尋找球感和最佳的擊球方 式，學(xué)員們需要自己琢磨和領(lǐng)悟，因此往往很多天賦不夠的學(xué)員會很久都不得要領(lǐng)而放棄 這項(xiàng)運(yùn)動，而能夠快速入門的學(xué)員也可能因?yàn)閭€(gè)人習(xí)慣等因素，擊球效率低下，在錯誤的技 術(shù)動作下盲目追求力量和球速，甚至對身體帶來更大的負(fù)荷、引發(fā)傷病。
[0004]現(xiàn)如今市場中的智能網(wǎng)球拍，通過在手柄處置入感應(yīng)器能夠一定程度上起到監(jiān)測 數(shù)據(jù)的效果，可是手柄的感應(yīng)離擊球點(diǎn)太遠(yuǎn)，數(shù)據(jù)不夠精確，而且由于設(shè)計(jì)沒有真正與網(wǎng)球 技術(shù)相結(jié)合，只是簡單的羅列數(shù)據(jù)，不能很好的幫助運(yùn)動者科學(xué)地發(fā)現(xiàn)問題，因此在生活中 不受網(wǎng)球愛好者青睞，各大門戶網(wǎng)站上的熱度和銷量都趨近于零。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型的目的是提出一種幫助提高擊球效率的網(wǎng)球訓(xùn)練輔助系統(tǒng)，從數(shù)學(xué)的 角度輔助練習(xí)。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種幫助提高擊球效率的網(wǎng)球 訓(xùn)練輔助系統(tǒng)，包括網(wǎng)球拍，還包括數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊和數(shù)據(jù)接收處理顯示模塊，所述數(shù)據(jù)監(jiān)測 模塊設(shè)置在所述網(wǎng)球拍上;所述數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊包括與藍(lán)牙模塊連接的位置感應(yīng)模塊和速度 感應(yīng)模塊;所述數(shù)據(jù)接收處理顯示模塊包括與數(shù)據(jù)結(jié)果顯示模塊連接的數(shù)據(jù)接收模塊和算 法處理與計(jì)算模塊;所述數(shù)據(jù)接收模塊與所述藍(lán)牙模塊無線連接。
[0007] 進(jìn)一步地，所述網(wǎng)球拍包括弧線管、拍頭、拍面、拍頸、拍柄和拍底。
[0008] 更加進(jìn)一步地，所述網(wǎng)球拍上盡量多地設(shè)置所述位置感應(yīng)模塊，所述拍頭上設(shè)置 有所述速度感應(yīng)模塊，所述拍頸上設(shè)置有所述藍(lán)牙模塊。
[0009] 上述網(wǎng)球訓(xùn)練輔助系統(tǒng)中數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊在運(yùn)動者擊球和運(yùn)動的瞬間即時(shí)監(jiān)測到 數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)通過藍(lán)牙模塊傳送出去，位置感應(yīng)模塊散布于整個(gè)網(wǎng)球拍，用于在擊球 的時(shí)候感應(yīng)球拍各個(gè)質(zhì)點(diǎn)與運(yùn)動員之間的距離以及離地的高度，由于擊球過程中球拍并不 是垂直于地面，而是與地面存在一定的傾斜角度，所以需要盡可能多的獲取球拍上不同部 位的轉(zhuǎn)動半徑和離地高度，以期精確計(jì)算此次擊球時(shí)的轉(zhuǎn)動慣量和勢能;速度感應(yīng)模塊主 要集中在用于擊球的部位拍頭，當(dāng)球拍與球撞擊時(shí)采集數(shù)據(jù)，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測擊球點(diǎn)的線速 度；同時(shí)，位置感應(yīng)模塊也會記錄擊球點(diǎn)到轉(zhuǎn)動軸心的距離，用于計(jì)算此時(shí)球拍的角速度； 藍(lán)牙模塊位于球拍的中部拍頸，用于傳送位置感應(yīng)模塊和速度感應(yīng)模塊檢測到的數(shù)據(jù)到數(shù) 據(jù)接收處理顯示模塊。數(shù)據(jù)接收處理顯示模塊用于接收、處理以及顯示數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊所監(jiān) 測到的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)接收模塊用于接收藍(lán)牙模塊無線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并即時(shí)將這些數(shù)據(jù)傳遞給 算法處理與計(jì)算模塊。
[0010] 數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊以網(wǎng)球拍為對象進(jìn)行監(jiān)測，在運(yùn)動者擊球和運(yùn)動的瞬間即時(shí)監(jiān)測到 數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)通過無線傳輸技術(shù)傳送出去，監(jiān)測球拍各個(gè)質(zhì)點(diǎn)與運(yùn)動員之間的距離 以及離地的高度、擊球點(diǎn)的線速度、擊球點(diǎn)到轉(zhuǎn)動軸心的距離，并傳輸給數(shù)據(jù)接收處理顯示 模塊。通過不同的算法和程序計(jì)算出一次擊球時(shí)各個(gè)位置感應(yīng)模塊監(jiān)測點(diǎn)的平均轉(zhuǎn)動半徑 ri，此次擊球中球拍的轉(zhuǎn)動慣量J，球拍最大角速度ω，用戶此次擊球中輸出的功W，球的動 能在做的總功中的占比β，并最后和拍頭最大速度ν-起顯示給用戶。網(wǎng)球的擊球是一個(gè)不 斷加速的過程，擊球的一瞬間，拍頭速度達(dá)到最大，此時(shí)擊球者做的功全部轉(zhuǎn)化為球拍的動 能和勢能。但是不合理的擊球方式會影響球拍動能與勢能的分配，減小球拍獲得的動能，因 而降低擊球效果，球速減慢，因此最后計(jì)算得到功的大小會和拍頭的速度有較大差距，球的 動能在做的總功中的占比β偏小。不斷地校準(zhǔn)球員的擊球效率，能夠幫助他們在自身?xiàng)l件一 定的時(shí)候打出更有威脅的球，同時(shí)也可以保護(hù)球員的身體，避免他們盲目發(fā)力受傷。
[0011] 本實(shí)用新型的有益效果:通過有目的性地實(shí)時(shí)監(jiān)測擊球者的擊球球速與計(jì)算擊球 者實(shí)際所輸出的功，顯示擊球的能量效率轉(zhuǎn)化情況，即網(wǎng)球?qū)嶋H動能在擊球者實(shí)際所輸出 的功中的占比β，幫助學(xué)員在揮拍做功和實(shí)際擊球效果中取得最佳平衡，科學(xué)擊球，避免受 傷。能夠在網(wǎng)球練習(xí)中給學(xué)員們提供最直接有效的幫助。球員會根據(jù)每次的擊球得到的占 比β調(diào)整自己的技術(shù)動作，提高自身的擊球效率，將更多的能量分配到球拍的動能上，占比β 也就相應(yīng)提高，繼而球得到的動能也會更大，球速更快，擊球效果也就更好。
[0012] 通過不斷地校準(zhǔn)球員的擊球效率，能夠幫助他們在自身?xiàng)l件一定的時(shí)候打出更有 威脅的球，同時(shí)也可以保護(hù)球員的身體，球員也可以根據(jù)系統(tǒng)得出的數(shù)據(jù)尋求指點(diǎn)幫助自 己進(jìn)步。
【附圖說明】
[0013] 圖1是本實(shí)用新型一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014] 圖2是本實(shí)用新型一種實(shí)施方式的使用示意圖；
[0015]圖中，1-數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊、2-數(shù)據(jù)接收處理顯示模塊、3-位置感應(yīng)模塊、4-速度感應(yīng) 模塊、5-藍(lán)牙模塊、6-數(shù)據(jù)接收模塊、7-算法處理與計(jì)算模塊、8-數(shù)據(jù)結(jié)果顯示模塊、9-揮拍 半徑、10-揮拍路徑、11-球的飛行方向、12-用戶位置、13-網(wǎng)球、14-網(wǎng)球場。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0017] 如圖1所示，本實(shí)施方式的技術(shù)方案如下:一種幫助提高擊球效率的網(wǎng)球訓(xùn)練輔助 系統(tǒng)，包括網(wǎng)球拍，還包括數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊1和數(shù)據(jù)接收處理顯示模塊2,所述數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊1 設(shè)置在所述網(wǎng)球拍上;所述數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊1包括與藍(lán)牙模塊5連接的位置感應(yīng)模塊3和速度 感應(yīng)模塊4;所述數(shù)據(jù)接收處理顯示模塊2包括與數(shù)據(jù)結(jié)果顯示模塊8連接的數(shù)據(jù)接收模塊6 和算法處理與計(jì)算模塊7;所述數(shù)據(jù)接收模塊6與所述藍(lán)牙模塊5無線連接。
[0018] 所述網(wǎng)球拍包括弧線管、拍頭、拍面、拍頸、拍柄和拍底。
[0019] 所述網(wǎng)球拍上盡量多地設(shè)置所述位置感應(yīng)模塊3,所述拍頭上設(shè)置有所述速度感 應(yīng)模塊4，所述拍頸上設(shè)置有所述藍(lán)牙模塊5。
[0020] 如圖2所示，用戶位于用戶位置12,面對來球，用戶準(zhǔn)備引拍擊球，位置感應(yīng)模塊3 開始測量揮拍時(shí)球拍各個(gè)質(zhì)點(diǎn)與運(yùn)動員之間的距離，即各個(gè)檢測點(diǎn)的揮拍半徑9,用戶沿?fù)] 拍路徑10繼續(xù)動作準(zhǔn)備擊球，當(dāng)球拍與網(wǎng)球13撞擊時(shí)，位置感應(yīng)模塊3記錄各監(jiān)測點(diǎn)處的離 地高度。網(wǎng)球會沿著揮拍路徑1 〇的切線方向，即球的飛行方向11飛出，球的飛行方向11也就 是拍頭速度的方向，速度感應(yīng)模塊4會在撞擊的時(shí)刻記錄拍頭速度。
[0021] 位置感應(yīng)模塊3和速度感應(yīng)模塊4的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過藍(lán)牙模塊5傳輸給數(shù)據(jù)接收處理 顯示模塊2中的數(shù)據(jù)接收模塊6;數(shù)據(jù)接收模塊6將這些數(shù)據(jù)分類傳送給算法處理與計(jì)算模 塊7，算法處理與計(jì)算模塊7利用程序算法將原始數(shù)據(jù)處理計(jì)算得出：拍頭最大速度v，一次 擊球時(shí)各個(gè)位置感應(yīng)模塊監(jiān)測點(diǎn)的平均轉(zhuǎn)動半徑η，此次擊球中球拍的轉(zhuǎn)動慣量J，球拍最 大角速度ω，用戶此次擊球中輸出的功W，球的動能在做的總功中的占比β。
[0022] 算法處理與計(jì)算統(tǒng)計(jì)模塊7中內(nèi)置給予各計(jì)算公式的程序算法：
[0023] 設(shè)網(wǎng)球拍每個(gè)位置感應(yīng)模塊3監(jiān)測點(diǎn)處的質(zhì)量為mi; -次擊球，一個(gè)位置感應(yīng)模塊 3監(jiān)測點(diǎn)處的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)動半徑為rim; -次擊球時(shí)各個(gè)位置感應(yīng)模塊3監(jiān)測點(diǎn)的平均轉(zhuǎn)動半徑設(shè) 為ri;球拍與球撞擊時(shí)，各個(gè)位置感應(yīng)模塊3監(jiān)測點(diǎn)的離地高度設(shè)為hi;-次擊球時(shí)，擊球點(diǎn) 的線速度為v;-次擊球時(shí)擊球點(diǎn)到軸心的距離為R。 陳
(1)
[0025] 轉(zhuǎn)動慣量：
[0026] J= Σπ??Γ?2 (2)
[0027] 角速度：
[0028]
(3)
[0029] 輸出總功：
[0030]
[0031]動能占比：
[0032]
⑴
[0033] 根據(jù)公式（1)、（2)、（3)、（4)，可以模擬出相應(yīng)的程序算法，在收集到的數(shù)據(jù)上加工 處理。
[0034]數(shù)據(jù)結(jié)果顯示模塊8用于將處理過的拍頭最大速度V，一次擊球時(shí)各個(gè)位置感應(yīng)模 塊3監(jiān)測點(diǎn)的平均轉(zhuǎn)動半徑ri，此次擊球中球拍的轉(zhuǎn)動慣量J，球拍最大角速度ω，用戶此次 擊球中輸出的功W，球的動能在做的總功中的占比β顯示給觀測者，以供參考。
[0035]由于網(wǎng)球的擊球是蓄力加釋放的過程，因此引拍的時(shí)候拍頭速度會很低，有時(shí)候 會有一個(gè)明顯的停頓，在沿?fù)]拍路徑10行進(jìn)的過程則是一個(gè)不斷加速的過程，直到擊球的 一瞬間，拍頭速度達(dá)到最大，此時(shí)擊球者做的功全部轉(zhuǎn)化為球拍的動能和勢能。但是不合理 的擊球方式會影響球拍動能與勢能的分配，減小球拍獲得的動能，因而降低擊球效果，球速 減慢，因此最后計(jì)算得到功的大小會和拍頭的速度有較大差距，球的動能在做的總功中的 占比β偏小。
[0036] 基于此，球員會根據(jù)每次的擊球得到的占比β調(diào)整自己的技術(shù)動作，提高自身的擊 球效率，將更多的能量分配到球拍的動能上，占比β也就相應(yīng)提高，繼而球得到的動能也會 更大，球速更快，擊球效果也就更好。
[0037] 不斷地校準(zhǔn)球員的擊球效率，能夠幫助他們在自身?xiàng)l件一定的時(shí)候打出更有威脅 的球，同時(shí)也可以保護(hù)球員的身體，如果一直拼盡全力但擊球效率一直不高，則需要優(yōu)化自 身的技術(shù)動作，不可盲目發(fā)力，球員也可以根據(jù)系統(tǒng)得出的數(shù)據(jù)尋求指點(diǎn)幫助自己進(jìn)步。
[0038] 本說明書未詳細(xì)闡述的部分均屬于現(xiàn)有技術(shù)。
[0039] 雖然以上結(jié)合附圖描述了本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 應(yīng)當(dāng)理解，這些僅是舉例說明，可以對這些實(shí)施方式做出多種變形或修改，而不背離本實(shí)用 新型的原理和實(shí)質(zhì)。本實(shí)用新型的范圍僅由所附權(quán)利要求書限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種幫助提高擊球效率的網(wǎng)球訓(xùn)練輔助系統(tǒng)，包括網(wǎng)球拍，其特征在于:還包括數(shù)據(jù) 監(jiān)測模塊和數(shù)據(jù)接收處理顯示模塊，所述數(shù)據(jù)監(jiān)測模塊設(shè)置在所述網(wǎng)球拍上;所述數(shù)據(jù)監(jiān) 測模塊包括與藍(lán)牙模塊連接的位置感應(yīng)模塊和速度感應(yīng)模塊;所述數(shù)據(jù)接收處理顯示模塊 包括與數(shù)據(jù)結(jié)果顯示模塊連接的數(shù)據(jù)接收模塊和算法處理與計(jì)算模塊;所述數(shù)據(jù)接收模塊 與所述藍(lán)牙模塊無線連接。2. 如權(quán)利要求1所述的幫助提高擊球效率的網(wǎng)球訓(xùn)練輔助系統(tǒng)，其特征在于:所述網(wǎng)球 拍包括弧線管、拍頭、拍面、拍頸、拍柄和拍底。3. 如權(quán)利要求2所述的幫助提高擊球效率的網(wǎng)球訓(xùn)練輔助系統(tǒng)，其特征在于:所述網(wǎng)球 拍上盡量多地設(shè)置所述位置感應(yīng)模塊，所述拍頭上設(shè)置有所述速度感應(yīng)模塊，所述拍頸上 設(shè)置有所述藍(lán)牙模塊。
【文檔編號】A63B69/38GK205460855SQ201620231524
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月24日
【發(fā)明人】段辭涵
【申請人】武漢大學(xué)