淺論足球訓練裝置的智能化設計分析

[摘 要] 足球訓練裝置的智能化設計是一種全新的設計理念，本文針對現代足球的競技特點和訓練需求，闡述了足球訓練裝置的智能化設計趨勢，具體分析了智能化足球訓練裝置的技術指標。

[關 鍵 詞] 足球訓練裝置；智能化設計；趨勢

[中圖分類號] G843 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2015）05-0010-03

一、足球訓練裝置的智能化設計意義

當前，國內外的足球運動員以及足球愛好者在訓練時，都必須有足球教練指導或者是其他運動員在場，才可以進行訓練，這種方式都是人為地傳球，沒有相應的訓練器材，這樣長時間的訓練下來使人感覺枯燥無味，而且足球運動員不能針對某一單一情況進行反復訓練，因為相配合的球員難以踢出相同軌跡的路線球。近年來，隨著科學技術的發展，一些足球訓練裝置陸續問世，這些裝置射門模式單一，對于射門的方向、速度等的控制達不到實際使用要求，訓練密度低，訓練效果欠佳。使用智能化足球訓練裝置對足球運動員進行針對化的訓練，是當前世界公認的先進的專業訓練手段。足球訓練裝置的智能化發展已成為足球訓練設備開發的必然趨勢。由于我國目前尚無成熟的足球訓練設備，國外的此類設備也正處于開發研究階段，加快自主研發智能化

足球訓練裝置，對提升我國足球運動水平、樹立國際形象、加快足球運動的推廣具有重要的意義。

二、智能化足球訓練裝置設計趨勢和技術指標

（一）智能化足球訓練裝置功能多樣性設計

足球訓練中，基礎的體能訓練、盤球訓練等對訓練裝置的要求不是太高。但是運動員的長傳、短傳、停球、爭球、射門訓練，以及守門員的撲球訓練這些專項訓練通常只能通過實戰進行演練，訓練效率低。對此我們需要設計一種功能多樣的智能化足球訓練裝置，同時滿足傳接球、射門、守門撲救訓練的需求。在實際訓練中，教練員和運動員可按照需求在這三種訓練模式中進行選擇和切換。其具體功能技術指標分析如下：

1.傳接球訓練功能指標

該足球訓練裝置在對運動員的傳接球能力訓練中，能起到模擬回接球的作用，能夠將運動員發出的各種長傳球和短傳球收納，提高專項訓練運動員的長傳和短傳球的精確性。在設計中，要求訓練裝置具有隨機移動的機動性運動機構以及具有收納功能的能夠讓運動員瞄準和傳球的小球門，形成接球控制系統。由此，運動員在教練的要求下完成將球準確傳到在定點或移動中的訓練裝置球門內。

2.射門訓練功能指標

該足球訓練裝置在對運動員的射門能力訓練中，能起到模擬定點或移動輸送的作用，專項訓練運動員判斷來球并選擇各種方式進行射門，提高運動員在各種情況下的射門成功率。在設計中，訓練裝置除具備運動機構外，還需具備完善的發球系統。該發球系統需設計有能夠對發球角度進行控制的角度控制機構，從而使傳出的足球面向運動員腳部、膝蓋和頭部等不同部位；其次，發球系統還需設計有能控制發出足球速度及距離的彈射機構，能將足球以不同的速度傳送給運動員。利用訓練裝置的穩定發球功能，教練可選擇各種傳球路線以及各種傳球速度的組合，專項訓練運動員的接球射門能力。

3.守門撲救訓練功能指標

該足球訓練裝置在對守門員的撲救能力訓練中，能起到模擬射門的作用，并且可以連續發射，提高守門員的接、擋球能力，訓練守門員的反應能力，提高守門員的撲救準確性。在設計中，訓練裝置需具備射門機構，該射門機構應設計有水平、垂直方向控制機構、不同速度和力量的彈射控制機構以及對射出足球的不同弧度控制機構，由這些機構構成射門系統。使該裝置可以具備角度、速度、弧度三維可控式射門模擬能力，充分滿足守門員撲球訓練的各種

要求。

（二）足球訓練裝置智能化非線性控制設計

在足球賽場上，由于人為因素變化莫測，球員需要面臨和處理各種突發的狀況，前鋒會接到中場或后衛各種不同方向、不同速度、不同高度的傳球。而守門員則需要面臨各種力量、各種弧度、各種距離的射門威脅。作為智能化足球訓練裝置，不僅需要具有固定模式下的傳接、射門、守門訓練功能，更需要針對比賽場上的各種突發情況進行模擬。在完成其功能設計的基礎上進一步對其控制系統進行非線性隨機控制設計，突出其智能化特點，實現足球訓練裝置的實戰模擬功能。按照足球訓練裝置的三種訓練功能模式，具體分析其非線性控制特性指標如下：

1.傳接球訓練系統非線性指標分析

在傳接球訓練功能設計中，足球訓練裝置的機動性運動機構應設計有手動調節和自動控制兩種模式。在手動調節模式下，可固定設置訓練裝置的移動方向和速度，滿足單一重復訓練的目的。在自動控制模式下，運動員每成功完成一次傳球，足球訓練裝置的小球門自動檢測到足球信號后，足球訓練裝置能自行對運動路線和速度進行調整，進入下一組訓練中。若運動員第一次傳球失敗，足球訓練裝置的小球門未能檢測到足球信號，足球訓練裝置則保持原有速度和方向，直至運動員完成后，足球訓練裝置才進行下一次調整。在控制過程中，訓練裝置可實現將移動速度和移動方向隨機自動組合，實現非線性控制的功能。

2.射門訓練系統非線性指標分析

在射門訓練功能設計中，訓練裝置的運動機構與發球系統的角度控制機構、構彈射機構組合為一體化控制系統，同樣設有手動模式和自動模式，在手動模式下，教練員可自行制定訓練要求，首先對于運動機構的設定可定點設定，也可對訓練裝置的移動速度和方向進行設定。其次對角度控制機構進行設定，角度控制可設定為定角度控制模式，也可設定為角度自動變化控制模式，最后對彈射機構進行設置，同樣，彈射機構也可設定為固定速度、固定距離彈射模式，也可設定為變速、變距離彈射模式。在訓練裝置的自動控制模式下，訓練裝置可不斷變換移動位置、彈射角度和彈射力度，并將移動速度、移動方向、彈射角度、彈射速度、彈射距離的變化隨機自動組合，每次變化的幅度可通過人工界面進行修改和調整。充分模擬傳球的突發性，通過對運動機構、角度控制機構、彈射機構的一體化組合控制體現其智能化非線性控制特性。

3.守門訓練系統非線性指標分析

在對足球訓練裝置的撲救訓練功能設計中，將訓練裝置的運動機構與射門系統的水平、垂直方向控制機構、彈射控制機構、弧度控制機構相協調。與其他訓練功能一樣，也設有手動模式和自動模式。在手動模式下，同樣，首先對訓練裝置的運動機構進行設置，其控制模式與射門訓練中的運動機構控制模式基本相同。其次，在射門系統的手動控制中對水平、垂直方向控制機構、彈射控制機構、弧度控制機構對應的角度、速度、弧度三個參數都可單獨設置，也可選擇設定為半自動化可變化模式即固定其中的一個或兩個參數，讓另一個參數作為變量。在自動控制模式下，訓練裝置設計為每完成一次射門就變換訓練裝置的射門位置以及射門的角度、速度和弧度，四個變量分別做各自的變化，并將這些變化進行隨機組合。在設計中對每個變量變化的幅度可通過人工界面進行修改和調整。針對射門訓練，訓練裝置還應增設對射門變化頻率的控制，形成從射門位置到角度、速度、弧度以及射門頻率的三維非線性控制。

（三）參數智能適應可調性設計及考核訓練一體化設計

在整套非線性系統中，訓練裝置的運動系統參數、發球系統參數以及射門系統參數都可通過人工

界面進行輸入和改變，也可輸入運動員身體基本情

況和比賽時在賽場上的具體位置，由訓練裝置根據運動員的年齡和身體狀況和場上位置對訓練強度作智能化調整。該系統在作為訓練裝置的同時可設置考核系統，利用其機構的穩定性，對運動員的各種能力進行量化考核打分，教練員則可以據此考核判斷運動員目前的競技狀態，做出更合理的戰術調整。

（四）結構合理性及環保節能設計

足球訓練裝置的機構設計要以節能環保為設計原則，整體機構應易于拆卸和維護，在設計階段，采用模塊化設計方法，即對各系統不同功能和相同功能進行分析，在此基礎上劃分并設計出一系列功能模塊，通過模塊的選擇和組合構成智能化足球訓練裝置的系統和結構。避免功能相同的模塊重復設計。這樣，可以很好地解決智能化足球訓練裝置結構設計合理性、設計制造周期和生產成本之間的矛盾，設計制造的材料應盡量選擇減少材料種類，少用有毒、有害材料和貴重稀缺材料，訓練機構以電動結構為主，實現對環境負面影響的最小化。

三、應用前景展望

綜上所述，足球訓練裝置采用智能化設計之后所擁有的一系列技術優勢表明，足球訓練裝置具有良好的應用前景，對提高足球訓練水平有必不可少的指導性意義，是足球訓練走向數字化的必然要求，也是未來足球運動發展的大勢所趨。

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