基于球拍运动轨迹的击球姿势训练装置及方法与流程

本发明涉及运动器械技术领域，尤其是涉及一种基于球拍运动轨迹的击球姿势训练装置及方法。

背景技术：

随着全民健身热潮的兴起，球类运动获得了越来越多人的喜爱。球类运动不限定为网球、乒乓球、羽毛球等。

对球类运动的初学者而言，动作的标准定型关系到后期球技的发展，能否打好球，与击球动作息息相关。目前训练击球动作主要依靠个人多次重复训练，寻找球感，从反复多次的击球动作中找到击球的感觉以提升球技。但是这种单纯的重复训练方法通常需要借助于教练的教授，并且耗时较长。

因而，人们需要开发出一种快速、简易并且方便的训练装置，以辅助运动员进行球拍运动轨迹定位，形成正确的引拍、击球和随挥动作。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于球拍运动轨迹的击球姿势训练装置及方法，以缓解现有技术中存在的球类运动完全依靠运动员自身感觉来进行球拍轨迹定位的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案在于：

本发明提供了一种基于球拍运动轨迹的击球姿势训练装置，包括：

信号连接的信号采集模块、控制模块和接收模块；

信号采集模块，用于采集球拍在引拍、击球及随挥的过程中的姿态信号，并将所述姿态信号传递至控制模块；

控制模块，用于接收所述信号采集模块的姿态信号，根据所述姿态信号获取对应的音频信号，并将所述音频信号传递至接收模块；

接收模块，用于接收所述控制模块的音频信号，所述音频信号供用户判定引拍路径、击球位置以及随挥路径的准确性，并调整引拍、击球和随挥动作；

所述信号采集模块为姿态传感器；

所述音频信号包括：实时引拍音频信号，实时击球音频信号和实时随挥音频信号；

在运动员的引拍、击球和随挥的连续过程中，实时引拍音频信号、实时击球音频信号和实时随挥音频信号形成连续的音频信号。

更进一步地，

所述姿态传感器包括陀螺仪和加速度计。

更进一步地，

所述接收模块为蓝牙耳机或助听器。

更进一步地，

所述控制模块包括单片机和音频发射模块，所述单片机接收所述姿态信号，对所述姿态信号进行处理后生成音频信号，并将所述音频信号传递至音频发射模块。

更进一步地，

所述控制模块包括连接在所述信号采集模块和所述控制模块之间的滤波单元，用于对姿态信号进行滤波。

更进一步地，

所述控制模块包括A/D转换单元，用于将姿态信号转换为数字信号。

更进一步地，

所述信号采集模块、所述控制模块集成于壳体，所述壳体可拆卸地连接于球拍的拍面和拍杆的连接处；

或者，

所述信号采集模块、所述控制模块集成于壳体，在使用状态下，所述壳体套设于运动员手部。

本发明还提供了一种采用上述任一技术方案所述的基于球拍运动轨迹的击球姿势训练装置的方法，包括如下步骤：

a1、信号采集模块采集球拍在引拍、击球及随挥过程中的姿态信号，并将所述姿态信号传递至控制模块；

a2、所述控制模块接收所述信号采集模块的姿态信号，根据所述姿态信号获取对应的音频信号，并将所述音频信号传递至接收模块；

a3、接收模块接收所述控制模块的音频信号。

结合以上技术方案，本发明能够达到的有益效果在于：

由于本发明提供了一种基于球拍运动轨迹的击球姿势训练装置，包括信号连接的信号采集模块、控制模块和接收模块。信号采集模块用于采集球拍在引拍、击球及随挥的过程中的姿态信号，并将所述姿态信号传递至控制模块。控制模块用于接收所述信号采集模块的姿态信号，根据所述姿态信号获取对应的音频信号，并将所述音频信号传递至接收模块。接收模块用于接收所述控制模块的音频信号，所述音频信号供用户判定引拍路径、击球位置以及随挥路径的准确性，并调整引拍、击球和随挥动作。

运动员通过多次引拍、击球及随挥动作，根据球击出后的过网结果以及落地结果，形成声音与过网结果、落地结果的对应印象，即得到声音轨迹与球运动轨迹的对应印象。一旦运动员判定某种声音轨迹对应的运动轨迹达到预期，则判定该声音轨迹对应的音频信号为标准音频信号。运动员从引拍开始即可以调整运动姿势，以使实时音频信号与标准音频信号匹配，从而实现运动员击球动作的标准化。因而，通过本发明提供的姿势训练装置，可以辅助运动员进行球拍运动轨迹定位，形成正确的引拍、击球和随挥动作，使运动员在连续的使用过程中提升击球的准确性和节奏感，提升球感和场感。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的基于球拍运动轨迹的击球姿势训练装置安装于球拍上的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的基于球拍运动轨迹的击球姿势训练装置的工作原理图；

图3为本发明实施例提供的基于运动轨迹的击球姿势训练方法。

图标：100－基于球拍运动轨迹的击球姿势训练装置。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对实施例1和实施例2进行详细描述：

图1为本发明实施例提供的基于球拍运动轨迹的击球姿势训练装置安装于球拍上的结构示意图；图2为本发明实施例提供的基于球拍运动轨迹的击球姿势训练装置的工作原理图；图3为本发明实施例提供的基于运动轨迹的击球姿势训练方法。

实施例1

本实施例提供了一种基于球拍运动轨迹的击球姿势训练装置100，包括：

信号连接的信号采集模块、控制模块和接收模块。

信号采集模块，用于采集球拍在引拍、击球及随挥的过程中的姿态信号，并将所述姿态信号传递至控制模块。

控制模块，用于接收所述信号采集模块的姿态信号，根据所述姿态信号获取对应的音频信号，并将所述音频信号传递至接收模块。

接收模块，用于接收所述控制模块的音频信号，所述音频信号供用户判定引拍路径、击球位置以及随挥路径的准确性，并调整引拍、击球和随挥动作。

运动员通过多次引拍、击球及随挥动作，根据球击出后的过网结果以及落地结果，形成声音与过网结果、落地结果的对应印象，即得到声音轨迹与球运动轨迹的对应印象。一旦运动员判定某种声音轨迹对应的运动轨迹达到预期，则判定该声音轨迹对应的音频信号为标准音频信号。运动员从引拍开始即可以调整运动姿势，以使实时声音轨迹与标准声音轨迹匹配，从而实现运动员击球动作的标准化。因而，通过本发明提供的姿势训练装置，可以辅助运动员进行球拍运动轨迹定位，形成正确的引拍、击球和随挥动作。

本实施例的可选方案中，音频信号包括：实时引拍音频信号，实时击球音频信号和实时随挥音频信号；

在运动员的引拍、击球和随挥的连续过程中，实时引拍音频信号、实时击球音频信号和实时随挥音频信号形成连续的音频信号。

连续的音频信号形成的声音轨迹例如可以是抛物线形，从引拍到击球过程中，声音轨迹逐渐上升，即声音逐渐增大。从击球到随挥过程中，声音轨迹逐渐下降，即声音逐渐减小。声音轨迹的形成与球拍的速度以及球拍与地面的相对位置有关。

以底线上旋球和平击球举例，音频信号达到声音轨迹的最高点时，表明底线上旋球和平击球的击球姿势正确。当音频信号偏离声音轨迹的最高点时，表明底线上旋球和平击球的击球姿势错误。

需要说明的是，不同的击球动作对应不同的声音轨迹，在击球瞬间的音频信号位于声音轨迹的最高点并不能表明击球动作的绝对正确性。例如削球和截击或比赛中被动防守或处理随机球中产生的潜意识击球，该类球的正确击球点对应的音频信号偏离声音轨迹的最高点。所以运动员需要通过多次重复练习，以形成对音频信号的敏感度，形成对特定类型下特定音频信号的对应关系。

当然，为了表明动作与音频信号的对应关系，引入上述的实时引拍音频信号，实时击球音频信号和实时随挥音频信号。在具体操作中，实时引拍音频信号，实时击球音频信号和实时随挥音频信号可以合称为实时音频信号。

本实施例的可选方案中，信号采集模块为姿态传感器。

姿态传感器不限定为电位器式姿态传感器、电感式姿态传感器、自整角机、电容式姿态传感器、电涡流式姿态传感器、霍尔式姿态传感器等。数字式姿态传感器的一个重要优点是便于将信号直接送入计算机系统。这种传感器发展迅速，应用日益广泛。

较为优选地，上述的姿态传感器包括陀螺仪和加速度计，角度姿态传感器可以较容易地测出位置和速度。加速度计型号包括但不限于恩智浦mma系列加速度计，陀螺仪型号包括但不限于enc-03、mpu3050、l3g4200d。

所属领域技术人员应当理解，在不偏离本发明宗旨的前提下的关于姿态传感器的其他结构或者形式的变形也应当在本发明要求保护的范围之内。

本实施例的可选方案中，接收模块为蓝牙耳机或助听器。

接收模块用于接收所述控制模块的音频信号，所述音频信号供用户判定引拍路径、击球位置以及随挥路径的准确性，并调整引拍、击球和随挥动作。

运动员佩戴蓝牙耳机或者助听器，通过蓝牙耳机或者助听器接收由控制模块发出的音频信号，判定引拍路径、击球位置以及随挥路径的准确性，并调整引拍、击球和随挥动作。

运动员经过多次引拍、击球和随挥动作，借助蓝牙耳机或者助听器获取每次对应的声音轨迹，通过球过网情况以及落地情况，从多个声音轨迹中选取标准声音轨迹，并在后续的击球动作中，通过调整引拍、击球及随挥动作，以使实时获取的声音轨迹与标准声音轨迹重叠，从而实现球拍运动轨迹定位，形成正确的引拍、击球和随挥动作。

另外，需要说明的是，蓝牙耳机可以通过无线信号方式接收来自控制模块的控制指令。助听器可以协助聋哑人接收到来自控制模块的音频信号，即聋哑人也可以通过本发明提供的训练装置达到良好的训练效果。

本实施例的可选方案中，基于球拍运动轨迹的击球姿势训练装置100还包括连接在信号采集模块和控制模块之间的滤波单元，用于对姿态信号进行滤波。滤波方式不限定为一阶互补滤波或卡尔曼滤波。

本实施例的可选方案中，基于球拍运动轨迹的击球姿势训练装置100的控制模块包括A/D转换单元，用于将姿态信号转换为数字信号。由信号采集模块采集的姿态信号为模拟信号，通过A/D转换单元的处理后，模拟信号转换为数字信号后获得对应的控制指令。

以下对该基于球拍运动轨迹的击球姿势训练装置100的形状和结构作简要描述：

本实施例的可选方案中，该击球姿势训练装置优选设置于球拍的拍杆位置。更为具体地：

信号采集模块、控制模块集成于壳体，壳体可拆卸地连接于球拍的拍面和拍杆的连接处。连接的位置优选设置为球拍的拍面和拍杆的过渡区域。可拆卸的连接方式例如卡扣连接、螺纹连接等。

本实施例的可选方案中，在使用状态下，该击球姿势训练装置优选设置于运动员腕部，例如以手环的形式佩戴于运动员腕部。更为具体地：

信号采集模块、控制模块集成于壳体，壳体优选设置为环状结构，为了方便佩戴，在环状结构的壳体上还设置有开合部，开合部具有打开状态和闭合状态。佩戴者可以对开合部施加向外的作用力，以使开合部处于打开状态。在壳体不再受到外界作用力时，开合部自动闭合。

实施例2

本实施例提供了一种基于球拍运动轨迹的击球姿势训练装置100的方法，其特征在于，包括如下步骤：

a1、信号采集模块采集球拍在引拍、击球及随挥过程中的姿态信号，并将所述姿态信号传递至控制模块；

a2、所述控制模块接收所述信号采集模块的姿态信号，根据所述姿态信号获取对应的音频信号，并将所述音频信号传递至接收模块；

a3、接收模块接收所述控制模块的音频信号。

运动员通过多次引拍、击球及随挥动作，根据球击出后的过网结果以及落地结果，形成声音与过网结果、落地结果的对应印象，即得到声音轨迹与球运动轨迹的对应印象。一旦运动员判定某种声音轨迹对应的运动轨迹达到预期，则判定该声音轨迹对应的音频信号为标准音频信号。运动员从引拍开始即可以调整运动姿势，以使实时音频信号与标准音频信号匹配，从而实现运动员击球动作的标准化。因而，通过本发明提供的姿势训练装置，可以辅助运动员进行球拍运动轨迹定位，形成正确的引拍、击球和随挥动作。

需要说明的是：本发明述及的球类不限定为网球、乒乓球或者羽毛球等。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。