CN205460855U - 一种帮助提高击球效率的网球训练辅助系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电子技术领域，特别涉及一种帮助提高击球效率的网球训练辅助系统，包括网球拍，还包括数据监测模块和数据接收处理显示模块，所述数据监测模块设置在所述网球拍上；所述数据监测模块包括与蓝牙模块连接的位置感应模块和速度感应模块；所述数据接收处理显示模块包括与数据结果显示模块连接的数据接收模块和算法处理与计算模块；所述数据接收模块与所述蓝牙模块无线连接。该系统通过不断地校准球员的击球效率，能够帮助他们在自身条件一定的时候打出更有威胁的球，科学击球，同时也可以保护球员的身体，避免受伤。

Description

一种帮助提高击球效率的网球训练辅助系统

技术领域

本实用新型属于电子技术领域，尤其涉及一种帮助提高击球效率的网球训练辅助系统。

背景技术

在如今的网球领域中，越来越多的高科技产品进驻到这个行业，并使得这项运动的发展日新月异。网球拍设计使得击球更有穿透性，场地材质的设计可以保护球员、增加奔跑的流畅感，鹰眼的成熟应用降低了比赛中误判的机率，各式各样时尚与运动性能兼备的网球服装，科技让这项历史悠久的运动变得愈发时尚和新潮。

与此形成鲜明对比的是，在网球的训练体系中，传统教学方式仍然一统天下，老师示范动作，学员自己摸索。网球入门极难，需要日复一日的练习寻找球感和最佳的击球方式，学员们需要自己琢磨和领悟，因此往往很多天赋不够的学员会很久都不得要领而放弃这项运动，而能够快速入门的学员也可能因为个人习惯等因素，击球效率低下，在错误的技术动作下盲目追求力量和球速，甚至对身体带来更大的负荷、引发伤病。

现如今市场中的智能网球拍，通过在手柄处置入感应器能够一定程度上起到监测数据的效果，可是手柄的感应离击球点太远，数据不够精确，而且由于设计没有真正与网球技术相结合，只是简单的罗列数据，不能很好的帮助运动者科学地发现问题，因此在生活中不受网球爱好者青睐，各大门户网站上的热度和销量都趋近于零。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种帮助提高击球效率的网球训练辅助系统，从数学的角度辅助练习。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种帮助提高击球效率的网球训练辅助系统，包括网球拍，还包括数据监测模块和数据接收处理显示模块，所述数据监测模块设置在所述网球拍上；所述数据监测模块包括与蓝牙模块连接的位置感应模块和速度感应模块；所述数据接收处理显示模块包括与数据结果显示模块连接的数据接收模块和算法处理与计算模块；所述数据接收模块与所述蓝牙模块无线连接。

进一步地，所述网球拍包括弧线管、拍头、拍面、拍颈、拍柄和拍底。

更加进一步地，所述网球拍上尽量多地设置所述位置感应模块，所述拍头上设置有所述速度感应模块，所述拍颈上设置有所述蓝牙模块。

上述网球训练辅助系统中数据监测模块在运动者击球和运动的瞬间即时监测到数据，并将这些数据通过蓝牙模块传送出去，位置感应模块散布于整个网球拍，用于在击球的时候感应球拍各个质点与运动员之间的距离以及离地的高度，由于击球过程中球拍并不是垂直于地面，而是与地面存在一定的倾斜角度，所以需要尽可能多的获取球拍上不同部位的转动半径和离地高度，以期精确计算此次击球时的转动惯量和势能；速度感应模块主要集中在用于击球的部位拍头，当球拍与球撞击时采集数据，用于实时监测击球点的线速度；同时，位置感应模块也会记录击球点到转动轴心的距离，用于计算此时球拍的角速度；蓝牙模块位于球拍的中部拍颈，用于传送位置感应模块和速度感应模块检测到的数据到数据接收处理显示模块。数据接收处理显示模块用于接收、处理以及显示数据监测模块所监测到的数据，数据接收模块用于接收蓝牙模块无线传输的数据，并即时将这些数据传递给算法处理与计算模块。

数据监测模块以网球拍为对象进行监测，在运动者击球和运动的瞬间即时监测到数据，并将这些数据通过无线传输技术传送出去，监测球拍各个质点与运动员之间的距离以及离地的高度、击球点的线速度、击球点到转动轴心的距离，并传输给数据接收处理显示模块。通过不同的算法和程序计算出一次击球时各个位置感应模块监测点的平均转动半径r_i，此次击球中球拍的转动惯量J，球拍最大角速度ω，用户此次击球中输出的功W，球的动能在做的总功中的占比β，并最后和拍头最大速度v一起显示给用户。网球的击球是一个不断加速的过程，击球的一瞬间，拍头速度达到最大，此时击球者做的功全部转化为球拍的动能和势能。但是不合理的击球方式会影响球拍动能与势能的分配，减小球拍获得的动能，因而降低击球效果，球速减慢，因此最后计算得到功的大小会和拍头的速度有较大差距，球的动能在做的总功中的占比β偏小。不断地校准球员的击球效率，能够帮助他们在自身条件一定的时候打出更有威胁的球，同时也可以保护球员的身体，避免他们盲目发力受伤。

本实用新型的有益效果：通过有目的性地实时监测击球者的击球球速与计算击球者实际所输出的功，显示击球的能量效率转化情况，即网球实际动能在击球者实际所输出的功中的占比β，帮助学员在挥拍做功和实际击球效果中取得最佳平衡，科学击球，避免受伤。能够在网球练习中给学员们提供最直接有效的帮助。球员会根据每次的击球得到的占比β调整自己的技术动作，提高自身的击球效率，将更多的能量分配到球拍的动能上，占比β也就相应提高，继而球得到的动能也会更大，球速更快，击球效果也就更好。

通过不断地校准球员的击球效率，能够帮助他们在自身条件一定的时候打出更有威胁的球，同时也可以保护球员的身体，球员也可以根据系统得出的数据寻求指点帮助自己进步。

附图说明

图1是本实用新型一种实施方式的结构示意图；

图2是本实用新型一种实施方式的使用示意图；

图中，1-数据监测模块、2-数据接收处理显示模块、3-位置感应模块、4-速度感应模块、5-蓝牙模块、6-数据接收模块、7-算法处理与计算模块、8-数据结果显示模块、9-挥拍半径、10-挥拍路径、11-球的飞行方向、12-用户位置、13-网球、14-网球场。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式进行详细描述。

如图1所示，本实施方式的技术方案如下：一种帮助提高击球效率的网球训练辅助系统，包括网球拍，还包括数据监测模块1和数据接收处理显示模块2，所述数据监测模块1设置在所述网球拍上；所述数据监测模块1包括与蓝牙模块5连接的位置感应模块3和速度感应模块4；所述数据接收处理显示模块2包括与数据结果显示模块8连接的数据接收模块6和算法处理与计算模块7；所述数据接收模块6与所述蓝牙模块5无线连接。

所述网球拍包括弧线管、拍头、拍面、拍颈、拍柄和拍底。

所述网球拍上尽量多地设置所述位置感应模块3，所述拍头上设置有所述速度感应模块4，所述拍颈上设置有所述蓝牙模块5。

如图2所示，用户位于用户位置12，面对来球，用户准备引拍击球，位置感应模块3开始测量挥拍时球拍各个质点与运动员之间的距离，即各个检测点的挥拍半径9，用户沿挥拍路径10继续动作准备击球，当球拍与网球13撞击时，位置感应模块3记录各监测点处的离地高度。网球会沿着挥拍路径10的切线方向，即球的飞行方向11飞出，球的飞行方向11也就是拍头速度的方向，速度感应模块4会在撞击的时刻记录拍头速度。

位置感应模块3和速度感应模块4的实时数据通过蓝牙模块5传输给数据接收处理显示模块2中的数据接收模块6；数据接收模块6将这些数据分类传送给算法处理与计算模块7，算法处理与计算模块7利用程序算法将原始数据处理计算得出：拍头最大速度v，一次击球时各个位置感应模块监测点的平均转动半径r_i，此次击球中球拍的转动惯量J，球拍最大角速度ω，用户此次击球中输出的功W，球的动能在做的总功中的占比β。

算法处理与计算统计模块7中内置给予各计算公式的程序算法：

设网球拍每个位置感应模块3监测点处的质量为m_i；一次击球，一个位置感应模块3监测点处的实时转动半径为r_im；一次击球时各个位置感应模块3监测点的平均转动半径设为r_i；球拍与球撞击时，各个位置感应模块3监测点的离地高度设为h_i；一次击球时，击球点的线速度为v；一次击球时击球点到轴心的距离为R。

$r_i=\frac{\underset{1}{\overset{m}{\Σ}}{r}_{im}}{m}---\left(1\right)$

转动惯量：

J＝∑m_ir_i ² (2)

角速度：

$\mathrm{\ω}=\frac{v}{R}---\left(3\right)$

输出总功：

$W={\∫}_{{\mathrm{\θ}}_1}^{{\mathrm{\θ}}_2}Md\mathrm{\θ}+{\mathrm{\Σm}}_i{\mathrm{gh}}_i={\∫}_{{\mathrm{\ω}}_1}^{{\mathrm{\ω}}_2}J\mathrm{\ω}d\mathrm{\ω}+{\mathrm{\Σm}}_i{\mathrm{gh}}_i=\frac{1}{2}{\mathrm{J\ω}}_2^2-\frac{1}{2}{\mathrm{J\ω}}_1^2+{\mathrm{\Σm}}_i{\mathrm{gh}}_i---\left(4\right)$

动能占比：

$\mathrm{\β}=\frac{{\∫}_{{\mathrm{\θ}}_1}^{{\mathrm{\θ}}_2}Md\mathrm{\θ}}{W}=\frac{\frac{1}{2}{\mathrm{J\ω}}_2^2-\frac{1}{2}{\mathrm{J\ω}}_1^2}{W}---\left(5\right)$

根据公式(1)、(2)、(3)、(4)，可以模拟出相应的程序算法，在收集到的数据上加工处理。

数据结果显示模块8用于将处理过的拍头最大速度v，一次击球时各个位置感应模块3监测点的平均转动半径r_i，此次击球中球拍的转动惯量J，球拍最大角速度ω，用户此次击球中输出的功W，球的动能在做的总功中的占比β显示给观测者，以供参考。

由于网球的击球是蓄力加释放的过程，因此引拍的时候拍头速度会很低，有时候会有一个明显的停顿，在沿挥拍路径10行进的过程则是一个不断加速的过程，直到击球的一瞬间，拍头速度达到最大，此时击球者做的功全部转化为球拍的动能和势能。但是不合理的击球方式会影响球拍动能与势能的分配，减小球拍获得的动能，因而降低击球效果，球速减慢，因此最后计算得到功的大小会和拍头的速度有较大差距，球的动能在做的总功中的占比β偏小。

基于此，球员会根据每次的击球得到的占比β调整自己的技术动作，提高自身的击球效率，将更多的能量分配到球拍的动能上，占比β也就相应提高，继而球得到的动能也会更大，球速更快，击球效果也就更好。

不断地校准球员的击球效率，能够帮助他们在自身条件一定的时候打出更有威胁的球，同时也可以保护球员的身体，如果一直拼尽全力但击球效率一直不高，则需要优化自身的技术动作，不可盲目发力，球员也可以根据系统得出的数据寻求指点帮助自己进步。

本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

虽然以上结合附图描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域普通技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对这些实施方式做出多种变形或修改，而不背离本实用新型的原理和实质。本实用新型的范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (3)

1.一种帮助提高击球效率的网球训练辅助系统，包括网球拍，其特征在于：还包括数据监测模块和数据接收处理显示模块，所述数据监测模块设置在所述网球拍上；所述数据监测模块包括与蓝牙模块连接的位置感应模块和速度感应模块；所述数据接收处理显示模块包括与数据结果显示模块连接的数据接收模块和算法处理与计算模块；所述数据接收模块与所述蓝牙模块无线连接。

2.如权利要求1所述的帮助提高击球效率的网球训练辅助系统，其特征在于：所述网球拍包括弧线管、拍头、拍面、拍颈、拍柄和拍底。

3.如权利要求2所述的帮助提高击球效率的网球训练辅助系统，其特征在于：所述网球拍上尽量多地设置所述位置感应模块，所述拍头上设置有所述速度感应模块，所述拍颈上设置有所述蓝牙模块。