移動(dòng)式網(wǎng)球技術(shù)訓(xùn)練模擬器的研制及應(yīng)用

黎子瓊 黃磊 鈕鳴宇

摘? 要：研制移動(dòng)式網(wǎng)球技術(shù)訓(xùn)練模擬器，用來輔助高校網(wǎng)球教學(xué)和訓(xùn)練，該模擬器具有反復(fù)練習(xí)設(shè)定的擊球技術(shù)和動(dòng)作;讀取擊球效果記錄儀儲(chǔ)存的本次訓(xùn)練成果統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù);網(wǎng)球擊打在傾斜的彈性板上會(huì)使回彈球速減慢，有利于二次擊打;任意遷移等功能，有效的緩解高校網(wǎng)球教學(xué)班人多，場(chǎng)地少，教練少的矛盾，是一種值得推廣的網(wǎng)球教學(xué)和訓(xùn)練的新裝備。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)式;網(wǎng)球技術(shù);訓(xùn)練模擬器

中圖分類號(hào)：G845? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）10-0036-03

Abstract： This paper develops mobile tennis training simulator to assist tennis teaching and training in colleges and universities. This simulator has such functions as repeatedly practicing on set shot techniques and actions， reading the statistics of the training results stored by the batting effect recorder， slowing down the speed of the rebound ball when a tennis is hitting a tennis ball on a slanted elastic plate to facilitate the second hitting， and arbitrary migration， thereby can effectively alleviate the contradiction of college tennis teaching classes with many people， less venues， and fewer coaches. It is a new equipment that is worthy of promotion for tennis teaching and training.

Keywords： mobile; tennis technique; training simulator

網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)是一項(xiàng)高雅及充滿趣味的對(duì)抗性運(yùn)動(dòng)，修養(yǎng)和素質(zhì)是其文化內(nèi)涵的綜合體現(xiàn)，同時(shí)具有動(dòng)作舒展大方、娛樂性、觀賞性、健身性強(qiáng)的特點(diǎn)，是在體育、健身、休閑、社交等實(shí)踐活動(dòng)中發(fā)展起來的現(xiàn)代新興運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目。

網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)專業(yè)性強(qiáng)，技術(shù)難點(diǎn)突出，但它卻越來越為大眾所喜愛，尤其是高校學(xué)生普遍歡迎和熱愛的體育運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目之一。但是網(wǎng)球場(chǎng)地建設(shè)投資大、占地也大，所以不能滿足愛好者的需求，特別是難以滿足高校的網(wǎng)球教學(xué)活動(dòng)的開展。針對(duì)網(wǎng)球教學(xué)和訓(xùn)練的難題，研制移動(dòng)式網(wǎng)球技術(shù)訓(xùn)練模擬器，用來輔助高校網(wǎng)球教學(xué)和訓(xùn)練，解決高校網(wǎng)球教學(xué)班人多，場(chǎng)地少，教練少的問題，獲得了令人滿意的成效。

1 移動(dòng)式網(wǎng)球技術(shù)訓(xùn)練模擬器的結(jié)構(gòu)及組成

移動(dòng)式網(wǎng)球技術(shù)訓(xùn)練模擬器由支腳1、球網(wǎng)2、柱銷3、裝飾面4、框架5、彈性板6、噪聲傳感器7、擊球效果記錄儀8、支架9、牽拉折疊板10組成，結(jié)構(gòu)詳見圖1。其特征在于：在支腳1處裝有球網(wǎng)2，落網(wǎng)球不會(huì)反彈到擊球位置被二次擊打;在支腳1上部裝有框架5，在框架5上安裝6塊彈性板6，采用沉頭螺栓連接，組成一面墻，板與板間有2mm的間隙，防止板與板內(nèi)的聲音互相傳遞，每塊彈性板6均是擊球的目標(biāo)區(qū)域;在彈性板6組成的墻表面粘貼一層裝飾面4，提高墻面的平整度;在框架5上方采用柱銷3連接支架9，牽拉折疊板10采用柱銷3與支架9和支腳1連接，支架9為一邊，框架5和支腳1組成一邊，構(gòu)成穩(wěn)定的三角形，安放在場(chǎng)地上不傾倒;在每塊彈性板6中央處裝設(shè)一個(gè)噪聲傳感器7，噪聲傳感器7裝在一個(gè)密封的盒子里，防止外界聲源干擾;在框架5下方裝設(shè)一個(gè)擊球效果記錄儀8，擊球效果記錄儀8采用導(dǎo)線與6個(gè)噪聲傳感器7連接，擊打在彈性板6上的網(wǎng)球撞擊力產(chǎn)生的響聲會(huì)傳到噪聲傳感器7上，然后，信號(hào)通過導(dǎo)線傳輸?shù)綋羟蛐Ч涗泝x8，經(jīng)過處理、比較、運(yùn)算、取值、顯示和儲(chǔ)存，將擊球的區(qū)域編號(hào)和力量值儲(chǔ)存在擊球效果記錄儀8內(nèi)，供事后讀取、分析用。

2 擊球效果記錄儀的研制

2.1 MCU選型

采用ATMEL公司的AVR單片機(jī)Atmega2560-8bit作為主控芯片。該芯片擁有16路AD輸入接口，10位的分辨率，可以把收0到5V的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成0～1023的數(shù)字量，同時(shí)可以通過改變AREF接口的電壓來調(diào)整輸入的模擬信號(hào)的上限。

2.2 噪聲傳感器

采用駐極體作為檢測(cè)裝置。因?yàn)榍蛟谧矒魴z測(cè)板所產(chǎn)生的聲音頻率變化不大，故程序上不需要將駐極體產(chǎn)生的AD值轉(zhuǎn)換成具體的分貝大小，只需要知道駐極體產(chǎn)生的AD值就可以判斷檢測(cè)板是否被球擊中。為更好的應(yīng)對(duì)外部環(huán)境聲音對(duì)傳感器產(chǎn)生影響，在放大電路上采用電位器代替固定電阻，方便調(diào)整電壓放大倍數(shù)。

2.3 初始化過程

設(shè)置串口的波特率，初始化顯示屏的顯示內(nèi)容。同時(shí)連續(xù)采集10次各個(gè)AD端口的值，并且在采集過程中所獲得的各個(gè)端口的最大值和最小值記錄下來，作為主程序判斷所需要使用的閾值。

2.4 顯示裝置

循環(huán)采集各個(gè)AD端口的值，并與之前各端口在初始化采集到的閾值進(jìn)行比較。當(dāng)有某個(gè)端口的當(dāng)前AD值超出閾值范圍時(shí)，即表示有測(cè)試版被擊中。然后繼續(xù)采集各個(gè)AD端口的值，并不斷更新采集到的各AD端口的最大值和最小值。當(dāng)有所有采集到的所有AD端口的值都回到閾值范圍內(nèi)且2s內(nèi)都沒有超出閾值，即表示擊球結(jié)束。這個(gè)時(shí)候計(jì)算各個(gè)AD端口的采集到的最大值與最小值之間的差值。差值越大的表示球越靠近該駐極體所在的測(cè)試版，差值越小則表示求遠(yuǎn)離該駐極體所在的測(cè)試版。從中找出差值最大的AD端口，即表示該AD端口所對(duì)應(yīng)的測(cè)試版被擊中，然后通過顯示器將測(cè)試版的編號(hào)顯示出來。最后從主程序開始處執(zhí)行新的循環(huán)（如圖2、圖3所示）。

2.5 主程序

采用USART HMI觸摸屏作為顯示裝置，該屏幕編程簡單，界面美觀，只需要使用串口即可以實(shí)現(xiàn)顯示內(nèi)容的控制。

3 功能和使用說明

訓(xùn)練前的準(zhǔn)備，將移動(dòng)式網(wǎng)球技術(shù)訓(xùn)練模擬器安放在訓(xùn)練場(chǎng)地上，由于框架傾斜一定角度，網(wǎng)球擊打在彈性板上會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向上的分力，使回彈球速減慢，更有利于初學(xué)者的練習(xí)，受訓(xùn)者站到擊球的合適位置，并備有多球的球筐。訓(xùn)練時(shí)，每組動(dòng)作訓(xùn)練10個(gè)球，受訓(xùn)者按教練要求的動(dòng)作將網(wǎng)球擊打到目標(biāo)區(qū)域上，以此連續(xù)練習(xí)設(shè)定的擊球技術(shù)和動(dòng)作;訓(xùn)練結(jié)束，讀取擊球效果記錄儀儲(chǔ)存的本次訓(xùn)練擊中目標(biāo)區(qū)域的次數(shù)，對(duì)本次訓(xùn)練成果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與評(píng)價(jià)，以利改進(jìn);在訓(xùn)練中，由于動(dòng)作的失誤，將球擊到球網(wǎng)上，或擊不中目標(biāo)區(qū)域而飛向側(cè)旁，該球無成績。

4 移動(dòng)式網(wǎng)球技術(shù)訓(xùn)練模擬器的應(yīng)用及效果

移動(dòng)式網(wǎng)球技術(shù)訓(xùn)練模擬器試制成功后，我們?cè)趶V西醫(yī)科大學(xué)進(jìn)行了教學(xué)實(shí)驗(yàn)研究，以大二網(wǎng)球選修班為研究對(duì)象，實(shí)驗(yàn)前，網(wǎng)球選修班的學(xué)生都是初學(xué)者，網(wǎng)球技術(shù)為零基礎(chǔ)，一班20名女生，作為對(duì)照組，二班20名女生，作為實(shí)驗(yàn)組。通過一個(gè)學(xué)期的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)將實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)如下：

4.1 提高了網(wǎng)球?qū)W習(xí)的興趣和信心

初學(xué)者在場(chǎng)上對(duì)打練習(xí)，因大部分時(shí)間都在撿球，使學(xué)生對(duì)繼續(xù)練習(xí)網(wǎng)球喪失了信心;因場(chǎng)地不夠，教練缺乏，練習(xí)機(jī)會(huì)少，也挫傷了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。實(shí)驗(yàn)組的學(xué)生借助網(wǎng)球訓(xùn)練模擬器自主練習(xí)，不受場(chǎng)地限制，練習(xí)機(jī)會(huì)增多，擊球次數(shù)增多，成功的體驗(yàn)增多，學(xué)習(xí)的信心得到增強(qiáng);網(wǎng)球訓(xùn)練模擬器還具有攔截飛球的功能，能讓學(xué)生不用顧忌撿球，隨心所欲的去完成擊球練習(xí)，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)網(wǎng)球的興趣。

4.2 降低教學(xué)難度，提高教學(xué)效果

常規(guī)的教學(xué)方法中，都采用多球教學(xué)法，老師拋球，學(xué)生按要求的動(dòng)作反復(fù)練習(xí)，沒有來回練習(xí)，學(xué)生也不能獨(dú)自練習(xí)。實(shí)驗(yàn)組的學(xué)生借助網(wǎng)球訓(xùn)練模擬器，按要求的動(dòng)作自主練習(xí)，與對(duì)照組相比：學(xué)生有了多拍擊球，練習(xí)強(qiáng)度大，球感提升很快;學(xué)生反復(fù)練習(xí)設(shè)定的擊球技術(shù)和動(dòng)作，有利網(wǎng)球技術(shù)的鞏固和提高;學(xué)生擊打反彈球，有利于動(dòng)作與步法的配合訓(xùn)練，有助于判斷網(wǎng)球的反彈路線、距離，提升學(xué)生對(duì)球的控制能力;學(xué)生自主練習(xí)，老師可以針對(duì)學(xué)生的特點(diǎn)，設(shè)置適應(yīng)性教練方案?？傊?，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：學(xué)生借助網(wǎng)球訓(xùn)練模擬器自主練習(xí)，降低了網(wǎng)球?qū)W習(xí)的難度，提高了網(wǎng)球課的教學(xué)效果。

5 結(jié)束語

學(xué)生借助網(wǎng)球訓(xùn)練模擬器自主練習(xí)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和信心，降低了網(wǎng)球?qū)W習(xí)的難度，提高了網(wǎng)球課的教學(xué)效果。將移動(dòng)式網(wǎng)球技術(shù)訓(xùn)練模擬器在高校和網(wǎng)球教學(xué)機(jī)構(gòu)中推廣應(yīng)用，能因地制宜的解決網(wǎng)球技術(shù)及動(dòng)作訓(xùn)練的場(chǎng)地和器材，能緩解高校網(wǎng)球教學(xué)班人多場(chǎng)地少，教練少的矛盾，能有效地促進(jìn)網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)的發(fā)展，并將獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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