一种乒乓球练习时测量击球性能的装置及测量方法与流程

本发明涉及智能运动器械技术领域，是关于一种能够实时测量乒乓球击球性能的练习装置。

背景技术：

乒乓球是广大群众爱好的一项体育运动，这项运动集爆发力、速度、柔韧性、灵敏性和身体耐力为一体的球类运动，是很好的有氧运动。乒乓球运动也是一项技术性和战术性非常复杂的体育运动，尤其是弧圈球技术不仅攻击力强，而且具有良好的稳定性，能够为比赛赢球提供有力的保证，打好弧圈球要做到步伐灵活和到位、动作准确和稳定是不容易的。弧圈球技术主要由力量、速度、旋转3 个要素构成，在弧圈球技术的训练中，存在着失误较高且不稳定的问题，对乒乓球训练及技术提高产生了阻碍影响。

为帮助乒乓球爱好者业余的乒乓球训练需要，通常应用发球机定点供给球让打球者练习，这对巩固技术动作有很大的帮助，但因受条件所限经常没有发球机提供训练。现有专利201520496609.2 提供了一种乒乓球专用训练装置，结构上有底座本体、支架、球形槽、乒乓球卡，训练时可反复击打乒乓球来巩固技术动作；现有专利201210306665.6 提供了一种乒乓球基本技术动作定型装置，通过长期在该训练装置上重复练习将击球动作定型。虽然这些训练器对乒乓球爱好者的重复训练有很大的帮助，但不能提供技术动作是否规范、击球质量如何等信息。

本申请提出的针对乒乓球专用训练装置上检测击球性能的方法，为乒乓球爱好者进行训练时提供击球性能参数，使乒乓球爱好者改进击球动作和力量以提高技术水平。

技术实现要素：

本发明的目的：针对上述乒乓球训练器不能提供击球性能信息的不足提供一种测量装置，该装置通过测量击球时作用在球上的力及角度，来判断击球质量及稳定性。所述的技术方案如下：

一种乒乓球练习时测量击球性能的装置，包括：乒乓球练习器和测量击球性能的系统，所述乒乓球练习器包括用于固定的大夹口和用于联接的支架，还包括支架上部的球卡和固定于球卡上练习用的乒乓球体。

进一步的，所述乒乓球体内装有第一传感器模块，用以检测击球者击球时球旋转的速度。

进一步的，所述支架内装有支撑球卡的钢丝和信号转换模块，钢丝上安装有第二传感器模块，用以检测击球者击球时球体上所受垂直力的大小。

进一步的，所述第一传感器模块的信号输出端和所述第二传感器模块的信号输出端均与所述信号转换模块电连接。

进一步的，所述信号转换模块集成有无线通信模块，所述无线通信模块为蓝牙模块，所述蓝牙模块与外部的智能手机或者平板电脑通信连接，所述信号转换模块还集成有电池仓，为所述第一传感器模块和第二传感器模块、所述信号转换模块供电。

一种乒乓球练习时测量击球性能的方法，包括：检测打球者在击打乒乓球时垂直受力参数和乒乓球受力时旋转参数，将乒乓球旋转参数计算成乒乓球切向受力大小；利用所获取的垂直受力和切向受力参数合成得到乒乓球拍击打乒乓球时的切入角，此切入角大小决定对乒乓球摩擦的程度也就决定了乒乓球的旋转；将所述数据传输到信号转换模块，所述信号转换模块对数据存储和计算，通过无线通信模块将乒乓球受力的大小和方向、球受力后的旋转等数据传输到智能手机中。

进一步的，传输到智能手机的数据再作统计分析，以判断和指导打球者击球的稳定性。

附图说明

图1是本发明所述的结构示意图；

图2是检测电路框图；

图3是检测电路具体电路图；

图4是乒乓球受力分析图。

附图标记含义：1-乒乓球体；2-球卡；3-护套；4-夹子；5-钢丝；6-大夹口；7-支架；8-第一传感器模块；9-第二传感器模块；10-信号转换模块；11-数据处理单元；12-无线通信模块；13-电池仓；14-球拍。

具体实施方式

下面通过具体的实施方式并结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明的乒乓球练习时测量击球性能的装置，包括乒乓球练习器和测量击球性能的系统，乒乓球练习器包括用于固定的大夹口6和用于联接的支架7，还包括支架7上部的球卡2和固定于球卡2上练习用乒乓球体1，乒乓球体1内装有第一传感器模块8。其中，支架7内装有支撑球卡2的钢丝5和信号转换模块10，钢丝5上安装有第二传感器模块9，支架7外有护套3并用夹子4固定。

如图2和3所示，测量击球性能的系统包括测量乒乓球体1转速的所述第一传感器模块8和球体受正向压力的所述第二传感器模块9、信号转换模块10。其中，信号转换模块10由数据处理单元11、无线通信模块12和电池仓13组成，第一传感器模块8和第二传感器模块9与信号转换模块10连接以换得信息传递与处理，结果通过无线通信模块12传递到外部的智能手机或者平板电脑，以便使用者获取击球性能的信息。

如图3所示，该装置得到乒乓球击球性能的主要过程为：当挥动乒乓球拍14击打装置上的乒乓球体1时，根据动力学原理，可以将乒乓球体1上的受力分解为垂直力F_y和切向力F_x，垂直力F_y方向通过球的质心使球平动运行（实际受重力加速度作用，此处不作考虑），切向力F_x方向与平动轴心垂直使球体产生自旋。记击球前后的角速度分别为ω₀、ω，则在击球阶段乒乓球切向力F_x的公式为 ：

(1.1)

通过第一传感器9分别测得变化前后不同的角速度ω₀、ω及角速度变化的时间Δt，乒乓球体1的半径r及转动惯量J为已知，即可求得：

(1.2)

通过第二传感器10测得球体垂直受力F_y，可计算出挥拍力方向对球体的切入角，合力。

对于弧圈球来说，球拍击球瞬间的切入角非常重要，它决定了弧圈球质量和效果，因此打球者在练习时可监控练习的稳定性，以巩固击球动作。