CN118203816A - 一种数据训练乒乓球拍及其数据训练方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数据训练乒乓球拍及其数据训练方法，该乒乓球拍集成了测量组件、控制组件和供电组件，通过电阻屏和六轴传感器实时采集乒乓球拍运动数据，包括姿态、速度、位移、击球位置和力度等，运动数据经MCU主控芯片处理后，通过低功耗蓝牙通信发送至小程序或App，供用户查看和分析，以改善和提高技术。本发明通过以上设计，为运动员提供了全面、准确的数据支持，有助于制定针对性训练计划，促进乒乓球技术的快速提升。

Description

一种数据训练乒乓球拍及其数据训练方法

技术领域

本发明涉及乒乓球运动领域，尤其是涉及一种数据训练乒乓球拍及其数据训练方法。

背景技术

乒乓球集力量、速度和灵敏为一体，是技术和战术完美结合的一项球类运动，具有多种多样的打法，随着球拍不同的击球方式，可以使球体产生不同的旋转和运动轨迹；在许多技术动作中，即使简单的一个动作，也包含了很多的变化，其中教练员所使用力度的变化、球拍角度转换造成球体不同的运动轨迹很难让学员掌握，而教练员在一边示范一边讲解时，很容易影响到击球质量，同时，教练员也无法描述自己使用力度、球拍转换角度的大小，只能用“重一点”、“侧一点”等抽象的词语来表达，学员无法了解到其中的窍门，很难快速掌握需要学习的技术动作。

发明内容

为了解决上述背景技术中提出的技术缺陷，本发明的目的是提供一种数据训练乒乓球拍及其数据训练方法，通过集成多种传感器和数据处理设备，实现对乒乓球训练过程中各项数据的全面采集和精确分析，为运动员提供有针对性的训练指导。

本发明采用如下技术方案：

第一方面，提供了一种数据训练乒乓球拍，包括乒乓球拍本体，所述乒乓球拍本体包括乒乓球拍底板及与乒乓球拍底板一体成型的乒乓球拍拍柄，所述乒乓球拍底板两面皆设有测量组件与套胶，所述测量组件、套胶依次覆盖于乒乓球拍底板上，所述乒乓球拍拍柄两面套装有安装板，所述安装板内设有控制组件与供电组件，所述控制组件分别与测量组件、供电组件连接。

具体的，所述安装板包括第一安装板与第二安装板，所述第一安装板与第二安装板可拆卸式连接，所述控制组件安装于第一安装板内。

具体的，所述套胶包括海绵层、胶皮层，所述海绵层、胶皮层依次覆盖于测量组件上。

具体的，所述测量组件包括分别安装于乒乓球拍底板两面的第一电阻屏与第二电阻屏，所述第一电阻屏、第二电阻屏分别与控制组件连接。

具体的，所述控制组件包括控制件及分别安装于控制件上的第一连接线、第二连接线，所述第一连接线与第一电阻屏连接，所述乒乓球拍拍柄上设有连接孔，所述第二连接线穿过连接孔与第二电阻屏连接。

具体的，所述控制件包括电路板、及分别安装于电路板上的MCU主控芯片、六轴传感器、数据处理器，所述MCU主控芯片分别与六轴传感器、数据处理器连接。

具体的，所述第一安装板底部还设有充电接口，所述供电组件与充电接口连接并放置于第二安装板内。

第二方面，提供了一种数据训练方法，适用于上述数据训练乒乓球拍，包括以下步骤：

第一电阻屏、第二电阻屏及六轴传感器分别采集乒乓球拍本体的运动数据；

通过MCU主控芯片对采集到的运动数据进行处理与分析；

利用低功耗蓝牙通信将数据发送至小程序或App；

在小程序或App中展示并分析数据，以供用户改善和提高技术。

具体的，所述运动数据包括球拍的姿态、速度、位移、击球位置与击球力度。

具体的，所述MCU主控芯片处理运动数据包括以下步骤：

使用卡尔曼滤波去噪；

采用姿态评估算法，计算当前乒乓球拍本体的对地姿态；

去除重力加速度影响，计算乒乓球拍本体的对地加速度；

设计速度积分增量抑制算法，计算乒乓球拍本体的对地速度；

对速度积分，计算乒乓球拍本体位移数据；

设置第一电阻屏、第二电阻屏的触发阈值，检测击球事件，并得到击球位置；

采集不同力度下，第一电阻屏、第二电阻屏z轴的数据；

以屏上(x,y)坐标、力度、z值，4个维度，线性回归出力度计算方程，计算击球力度。

综上所述，本发明的有益效果为:

1、通过集成第一电阻屏、第二电阻屏、六轴传感器和数据处理设备，实现了对乒乓球训练过程中各项数据的全面采集和精确分析；

2、提供了丰富、准确的数据支持，有助于运动员了解自身技术状况，制定针对性的训练计划；

3、采用低功耗蓝牙通信，方便数据传输和查看，提升了用户体验；

4、结构简单，安装方便，可广泛应用于乒乓球训练和教学领域。

上述说明仅是本发明的技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本发明一种数据训练乒乓球拍实施例的整体结构示意图；

图2是本发明一种数据训练乒乓球拍实施例的整体结构另一角度示意图；

图3是本发明一种数据训练乒乓球拍实施例的水平方向示意图；

图4是本发明一种数据训练乒乓球拍实施例的竖直方向示意图；

图5是本发明一种数据训练乒乓球拍实施例的第一安装板内部结构示意图；

图6是本发明一种数据训练乒乓球拍实施例的第二安装板内部结构示意图；

图7是本发明一种数据训练乒乓球拍实施例的爆炸图；

图8是本发明一种数据训练方法实施例的工作流程图；

图9是本发明一种数据训练方法实施例的处理运动数据工作流程图。

图中的附图标记说明：1、乒乓球拍底板；2、乒乓球拍拍柄；3、测量组件；31、第一电阻屏；32、第二电阻屏；4、安装板；41、第一安装板；42、第二安装板；5、控制组件；51、控制件；52、第一连接线；53、第二连接线；6、供电组件；7、海绵层；8、胶皮层；9、充电接口。

具体实施方式

为了使本发明的内容能更容易被清楚的理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步说明。

需要说明的是，本文所使用的术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至图7所示，本申请公开了一种数据训练乒乓球拍，包括乒乓球拍底板1与乒乓球拍拍柄2，乒乓球拍底板1与乒乓球拍拍柄2为一体设计，不仅提高了球拍的牢固性和耐用性，还减少了传统分体球拍在使用过程中可能出现的松动或损坏的问题，乒乓球拍底板1两端皆设有测量组件3与套胶，其中，测量组件3能准确地测量和记录击球的速度、角度、旋转等数据，为球员和教练提供了丰富的比赛和训练数据，套胶包括海绵层7、胶皮层8，它们能够提高球拍的性能和击球效果，增强球员的控制力和变化性，同时还能保护底板，延长球拍的使用寿命，测量组件3、海绵层7、胶皮层8依次覆盖于乒乓球拍底板1上，即将测量组件3放在海绵层7与乒乓球拍底板1之间，不仅可以更好地利用海绵层7和胶皮层8的特性提高测量的精度和准确性，还能为球员提供更可靠的数据反馈和分析，乒乓球拍拍柄2两端套装有安装板4，安装板4内设有控制组件5与供电组件6，控制组件5分别与测量组件3、供电组件6连接，供电组件6为整个系统提供电力，确保了测量的连续性和准确性，控制组件5接收测量组件3发出的信号，并将这些信号进行处理和存储，使得这些数据能够被实时分析和反馈，有助于球员了解自己的技术和战术特点，提高比赛策略的有效性。

安装板4包括第一安装板414与第二安装板424，第一安装板414与第二安装板424可拆卸式连接，组装灵活，亦便于用户进行拆解、维修或更换，控制组件5安装于第一安装板414内，可以更好地利用球拍内部空间，使得整个系统更加紧凑和高效。

本实施例中，测量组件3包括分别安装于乒乓球拍底板1两端的第一电阻屏31与第二电阻屏32，第一电阻屏31、第二电阻屏32分别与控制组件5连接，他们能够分别测量击球的速度、角度和力度，并将这些数据传输给控制组件5，控制组件5包括控制件51及分别安装于控制件51上的第一连接线52、第二连接线53，第一连接线52与第一电阻屏31连接，在乒乓球拍拍柄2上设置连接孔，并将第二连接线53穿过连接孔与第二电阻屏32连接，可以更稳定地连接各组件，使第一电阻屏31、第二电阻屏32的测量数据分别通过第一连接线52、第二连接线53传输至控制件51中，具有准确测量、稳定连接等优点，提高了整个系统的可靠性和稳定性，其中，控制件51主要由电路板、MCU主控芯片、六轴传感器和数据处理器组成，这些组件在电路板上相互连接，协同工作，MCU主控芯片是控制件的核心部件，它负责整个系统的控制和数据处理，MCU主控芯片分别与六轴传感器和数据处理器建立连接，六轴传感器能够检测物体的运动状态，包括方向、角度和速度等，为系统提供实时的运动数据，数据处理器则负责处理这些数据，提取有用的信息，并将其传递给MCU主控芯片，通过这种设计，控制组件5能够实时获取乒乓球拍的运动状态，并通过MCU主控芯片进行反馈或控制，为乒乓球拍的运动数据训练提供了技术支持。

本实施例中，第一安装板414底部还设有充电接口9，供电组件6与充电接口9连接并放置于第二安装板424内，充分利用球拍内部空间，用户可方便地给球拍充电，无需额外的线缆或适配器，提高了充电的便利性。

具体的，如图8至图9所示，本发明还申请了一种数据训练方法，适用于上述数据训练乒乓球拍，包括以下步骤：

S1、数据采集：运动员在训练过程中，第一电阻屏31、第二电阻屏32以及六轴传感器会实时采集乒乓球拍本体的运动数据，这些数据包括球拍的姿态、速度、位移、击球位置以及击球力度等关键信息；

S2、数据处理与分析：采集到的数据通过MCU主控芯片进行处理和分析，首先，MCU主控芯片使用卡尔曼滤波算法对数据进行去噪处理，提高数据的准确性，然后，通过姿态评估算法计算当前乒乓球拍本体的对地姿态，去除重力加速度影响后计算对地加速度，接下来，设计速度积分增量抑制算法计算对地速度，并对速度进行积分得到位移数据，此外，还需通过设置第一电阻屏、第二电阻屏的触发阈值检测击球事件，并获取击球位置，采集不同力度下第一电阻屏、第二电阻屏的z轴数据，以屏上(x,y)坐标、力度、z值，4个维度，线性回归出力度计算方程，计算击球力度。

S3、数据传输与展示：处理后的数据通过低功耗蓝牙通信发送至小程序或App，用户可以在手机或平板等设备上实时查看和分析这些数据，了解自己的技术状况，从而制定针对性的训练计划。

S4、技术提升与反馈：根据分析得到的数据，用户可以识别出自己在击球力度、速度、位置等方面的不足，并通过针对性的训练加以改善。同时，小程序或App还可以提供个性化的建议和指导，帮助用户更好地提升自己的乒乓球技术水平。

本申请实施方式的原理为：首先，从乒乓球拍的结构设计来看，采用了电阻式触控膜组作为测量组件，使得乒乓球拍能够感应到击球的力度和位置，具体来说，第一电阻屏31、第二电阻屏32通过测量接触点的电阻变化来确定触点的位置，当乒乓球与拍面接触时，电阻屏上的两个导电层在接触点位置形成一个接触，通过测量接触点的电阻变化，就可以确定击球的位置，同时，通过采集电阻屏的z轴数据，结合线性回归方法，可以计算出击球的力度。

其次，乒乓球拍内部的控制组件5包括MCU主控芯片、六轴传感器和数据处理器，MCU主控芯片作为核心部件，负责控制整个系统的运行和数据处理，六轴传感器能够实时采集乒乓球拍的姿态、速度、加速度等数据，这些数据反映了运动员在击球过程中的运动状态，数据处理器则负责对这些数据进行处理和分析，提取出有用的信息。

在数据采集和处理方面，采用了多种算法和技术，包括：使用卡尔曼滤波算法对数据进行去噪处理，提高数据的准确性；通过姿态评估算法计算乒乓球拍的对地姿态；设计速度积分增量抑制算法计算乒乓球拍的对地速度和位移等，这些算法和技术能够实现对运动员击球动作的全面、准确的分析。

最后，通过低功耗蓝牙通信技术，将处理后的数据发送至小程序或App，用户可以在手机或平板等设备上实时查看和分析这些数据，了解自己的技术状况，制定针对性的训练计划。

综上所述，本发明实施方式的原理是通过乒乓球拍的结构设计和数据采集、处理技术，实现对运动员击球动作的全面、准确的分析和反馈，帮助运动员提升训练自己的乒乓球技术水平。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，其中相同的零部件用相同的附图标记表示。故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种数据训练乒乓球拍，包括乒乓球拍本体，其特征在于：所述乒乓球拍本体包括乒乓球拍底板及与乒乓球拍底板一体成型的乒乓球拍拍柄，所述乒乓球拍底板两面皆设有测量组件与套胶，所述测量组件、套胶依次覆盖于乒乓球拍底板上，所述乒乓球拍拍柄两面套装有安装板，所述安装板内设有控制组件与供电组件，所述控制组件分别与测量组件、供电组件连接。

2.根据权利要求1所述的一种数据训练乒乓球拍，其特征在于：所述安装板包括第一安装板与第二安装板，所述第一安装板与第二安装板可拆卸式连接，所述控制组件安装于第一安装板内。

3.根据权利要求1所述的一种数据训练乒乓球拍，其特征在于：所述套胶包括海绵层、胶皮层，所述海绵层、胶皮层依次覆盖于测量组件上。

4.根据权利要求1所述的一种数据训练乒乓球拍，其特征在于：所述测量组件包括分别安装于乒乓球拍底板两面的第一电阻屏与第二电阻屏，所述第一电阻屏、第二电阻屏分别与控制组件连接。

5.根据权利要求2所述的一种数据训练乒乓球拍，其特征在于：所述控制组件包括控制件及分别安装于控制件上的第一连接线、第二连接线，所述第一连接线与第一电阻屏连接，所述乒乓球拍拍柄上设有连接孔，所述第二连接线穿过连接孔与第二电阻屏连接。

6.根据权利要求5所述的一种数据训练乒乓球拍，其特征在于：所述控制件包括电路板、及分别安装于电路板上的MCU主控芯片、六轴传感器、数据处理器，所述MCU主控芯片分别与六轴传感器、数据处理器连接。

7.根据权利要求2所述的一种数据训练乒乓球拍，其特征在于：所述第一安装板底部还设有充电接口，所述供电组件与充电接口连接并放置于第二安装板内。

8.一种数据训练方法，适用于权利要求1-7中任一项所述的数据训练乒乓球拍，其特征在于，包括以下步骤：

第一电阻屏、第二电阻屏及六轴传感器分别采集乒乓球拍本体的运动数据；

通过MCU主控芯片对采集到的运动数据进行处理与分析；

利用低功耗蓝牙通信将数据发送至小程序或App；

在小程序或App中展示并分析数据，以供用户改善和提高技术。

9.根据权利要求8所述的一种数据训练方法，其特征在于：所述运动数据包括球拍的姿态、速度、位移、击球位置与击球力度。

10.根据权利要求9所述的一种数据训练方法，其特征在于，所述MCU主控芯片处理运动数据包括以下步骤：

使用卡尔曼滤波去噪；

采用姿态评估算法，计算当前乒乓球拍本体的对地姿态；

去除重力加速度影响，计算乒乓球拍本体的对地加速度；

设计速度积分增量抑制算法，计算乒乓球拍本体的对地速度；

对速度积分，计算乒乓球拍本体位移数据；

设置第一电阻屏、第二电阻屏的触发阈值，检测击球事件，并得到击球位置；

采集不同力度下，第一电阻屏、第二电阻屏z轴的数据；

以屏上(x,y)坐标、力度、z值，4个维度，线性回归出力度计算方程，计算击球力度。