運動偏離偵測器

趙靖唏

背景

訓練擊劍運動員尤其是初學者遇到的最大問題，就是他們不能精確擊中目標。由于擊劍的技巧較難掌握，很多同學參加擊劍興趣班后很快便放棄，半途而廢。不只是擊劍需要運動員精準地瞄準一個點，其他運動例如籃球、手球、足球等，也要求運動員把球投到或踢到一個特定位置。因此，我們決定設計本產品，以幫助教練快速分析運動員動作的偏差，用更短的時間糾正運動員的姿勢，提高運動員的水平。經過多番討論，我們決定發明一個能夠準確地計算擊劍初學者出劍時的偏差的器材，以幫助他們掌握瞄準的技巧。

用于擊劍的第1代產品

第1代產品用廢紙箱制作。把1個廢紙箱分成9等份，把燈泡安裝在每一格的中間，然后把燈泡連接到1個有按鈕的盒子。有按鈕的盒子就是控制平臺。當我們按按鈕時，相應的燈泡就會閃亮。這時候，劍手就要擊中亮燈的一格，教練會在一旁記錄并計算運動員的偏差。

雖然這個產品十分容易制造，成本也很低，但卻需要大量人力記錄并計算運動員的偏差。最大的問題是靠人眼無法精準地計算動作偏差。

用于擊劍的第2代產品

為了改良我們的發明，我們制作了一個使用觸控式平板計算機量度劍手偏差的程序。當按下開始的按鈕后，計算機會顯示一個有多個隱藏按鈕的頁面。劍手需要擊中有綠色交叉標記的一個格（圖1）。

伴隨每次擊打，程序每次會隨機顯示不同頁面。左上角則統計了運動員的擊打次數。

當劍手練習完畢，他就可以選擇觀察訓練結果。程序會顯示4個象限各自的偏差。這樣我們可以為不同的劍手提供一個詳盡的分析數據，有助于教練及早找出問題，從而幫助劍手糾正擊打姿勢。

我們的運動技術顧問指出，快速反應也是擊劍運動員要具備的能力。因此我們另外增加了一段程序計算劍手的反應時間。

訓練開始之前，教練需要輸入5個等級的標準時間配合不同訓練的需要。

輸入后，說明頁面會出現。當運動員準備好后，按“開始”按鈕。

開始之后，一個對手就會出現在屏幕上。當對手向后撤步時，擊打的提示便會出現，使用者就要在最短的時間內擊中目標（見圖2）。

運動員刺中屏幕后，計算機就會計算出反應時間并標示運動員達到的等級。

這樣，程序會自動把所有偏差精準地計算出來。不但能幫助劍手提升能力，更能改良他們的瞄準技巧，提高他們的反應速度。同時，由于教練可以方便地從計算結果找出運動員的問題，他們的工作量也能降低。

用于球類運動的改進型產品

為了幫助更多的運動員，我們希望我們的發明能更廣泛地使用于不同的運動項目。這一次，由于平板計算機無法感知運動中的飛鏢和球，我們決定使用學校報廢的舊鍵盤充當傳感部件。這既體現了環保理念，讓廢物循環利用，更能有效地測量落點偏差。

我們利用Microsoft Word測試鍵盤上每個按鈕的組合，以找出它對應鍵盤上哪個按鈕。我們發現鍵盤內的鐵片分為2組，把2組的鐵片連起就能找出1個按鍵。我們首先把鍵盤連接到一個有9塊木板的大按鈕上（圖3）。然后，我們再把鍵盤連接到其運行的程序計算機。當拋出的球擊中其中一格時，就相當于鍵盤上某個鍵被按下，于是程序就會知道我們擊中哪個點，程序就開始運行，計算球或飛鏢運動的偏差。

進一步的改進

當我們找來一個羽毛球運動員試用時，發現由于羽毛球撞擊力太弱，導致計算機程序無法觸發。于是我們又尋找、購買了不同種類的按鈕進行羽毛球下墜測試。我們用4個微動開關，分別安裝在木板的四角，以代替一個大按鈕，從而提高按鈕的靈敏度。這樣即使是一個羽毛球由10cm高度跌落下來也能啟動程序。為了節省成本，我們最終用3個微動開關排放成等邊三角形，于是按鈕的靈敏度大大提升。這樣，產品的成本降低，同時也能確保按鈕的靈敏度。更重要的是，我們的發明可以在不同的運動項目上使用，使得訓練更方便、更有效率。將來，我們打算改用一個無線鍵盤。這樣教練在練習時可以只拿著一部平板計算機去觀察球手的狀況，在他有需要的時候提供協助。

專業羽毛球運動員試用經改進的裝置后認為，此裝置不僅初學者能用，專業運動員也可以使用。當教練不在身邊時，運動員依然可以利用此裝置訓練。它能計算出運動員擊球的偏差，使用者可以即時知道自己的技術問題，并調整擊打姿勢，以提高擊球精確度。除了使用方便，該產品比其他訓練設備便宜得多，產品也很容易攜帶。

總結

很多運動都要求瞄準技巧與快速反應。但是，普通的運動輔助器材價錢昂貴，還不能普遍運用在不同的運動項目上。我們的發明可以廣泛運用于不同的運動項目，而且能夠快速地計算出運動員的動作偏差和反應速度。所有試用過我們發明的不同項目的運動員，都覺得我們的發明對于初學者和有經驗的運動員都有幫助。使用我們發明的裝置，教練可以更容易地發現運動員的問題，運動員的技巧可以更有效率地提升。我們希望將來這個發明可以在全香港甚至全世界廣泛使用，以幫助更多的運動員。