移動式網球技術訓練模擬器的研制及應用

黎子瓊 黃磊 鈕鳴宇

摘? 要：研制移動式網球技術訓練模擬器，用來輔助高校網球教學和訓練，該模擬器具有反復練習設定的擊球技術和動作;讀取擊球效果記錄儀儲存的本次訓練成果統計數據;網球擊打在傾斜的彈性板上會使回彈球速減慢，有利于二次擊打;任意遷移等功能，有效的緩解高校網球教學班人多，場地少，教練少的矛盾，是一種值得推廣的網球教學和訓練的新裝備。

關鍵詞：移動式;網球技術;訓練模擬器

中圖分類號：G845? ? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）10-0036-03

Abstract： This paper develops mobile tennis training simulator to assist tennis teaching and training in colleges and universities. This simulator has such functions as repeatedly practicing on set shot techniques and actions， reading the statistics of the training results stored by the batting effect recorder， slowing down the speed of the rebound ball when a tennis is hitting a tennis ball on a slanted elastic plate to facilitate the second hitting， and arbitrary migration， thereby can effectively alleviate the contradiction of college tennis teaching classes with many people， less venues， and fewer coaches. It is a new equipment that is worthy of promotion for tennis teaching and training.

Keywords： mobile; tennis technique; training simulator

網球運動是一項高雅及充滿趣味的對抗性運動，修養和素質是其文化內涵的綜合體現，同時具有動作舒展大方、娛樂性、觀賞性、健身性強的特點，是在體育、健身、休閑、社交等實踐活動中發展起來的現代新興運動項目。

網球運動專業性強，技術難點突出，但它卻越來越為大眾所喜愛，尤其是高校學生普遍歡迎和熱愛的體育運動項目之一。但是網球場地建設投資大、占地也大，所以不能滿足愛好者的需求，特別是難以滿足高校的網球教學活動的開展。針對網球教學和訓練的難題，研制移動式網球技術訓練模擬器，用來輔助高校網球教學和訓練，解決高校網球教學班人多，場地少，教練少的問題，獲得了令人滿意的成效。

1 移動式網球技術訓練模擬器的結構及組成

移動式網球技術訓練模擬器由支腳1、球網2、柱銷3、裝飾面4、框架5、彈性板6、噪聲傳感器7、擊球效果記錄儀8、支架9、牽拉折疊板10組成，結構詳見圖1。其特征在于：在支腳1處裝有球網2，落網球不會反彈到擊球位置被二次擊打;在支腳1上部裝有框架5，在框架5上安裝6塊彈性板6，采用沉頭螺栓連接，組成一面墻，板與板間有2mm的間隙，防止板與板內的聲音互相傳遞，每塊彈性板6均是擊球的目標區域;在彈性板6組成的墻表面粘貼一層裝飾面4，提高墻面的平整度;在框架5上方采用柱銷3連接支架9，牽拉折疊板10采用柱銷3與支架9和支腳1連接，支架9為一邊，框架5和支腳1組成一邊，構成穩定的三角形，安放在場地上不傾倒;在每塊彈性板6中央處裝設一個噪聲傳感器7，噪聲傳感器7裝在一個密封的盒子里，防止外界聲源干擾;在框架5下方裝設一個擊球效果記錄儀8，擊球效果記錄儀8采用導線與6個噪聲傳感器7連接，擊打在彈性板6上的網球撞擊力產生的響聲會傳到噪聲傳感器7上，然后，信號通過導線傳輸到擊球效果記錄儀8，經過處理、比較、運算、取值、顯示和儲存，將擊球的區域編號和力量值儲存在擊球效果記錄儀8內，供事后讀取、分析用。

2 擊球效果記錄儀的研制

2.1 MCU選型

采用ATMEL公司的AVR單片機Atmega2560-8bit作為主控芯片。該芯片擁有16路AD輸入接口，10位的分辨率，可以把收0到5V的模擬信號轉換成0～1023的數字量，同時可以通過改變AREF接口的電壓來調整輸入的模擬信號的上限。

2.2 噪聲傳感器

采用駐極體作為檢測裝置。因為球在撞擊檢測板所產生的聲音頻率變化不大，故程序上不需要將駐極體產生的AD值轉換成具體的分貝大小，只需要知道駐極體產生的AD值就可以判斷檢測板是否被球擊中。為更好的應對外部環境聲音對傳感器產生影響，在放大電路上采用電位器代替固定電阻，方便調整電壓放大倍數。

2.3 初始化過程

設置串口的波特率，初始化顯示屏的顯示內容。同時連續采集10次各個AD端口的值，并且在采集過程中所獲得的各個端口的最大值和最小值記錄下來，作為主程序判斷所需要使用的閾值。

2.4 顯示裝置

循環采集各個AD端口的值，并與之前各端口在初始化采集到的閾值進行比較。當有某個端口的當前AD值超出閾值范圍時，即表示有測試版被擊中。然后繼續采集各個AD端口的值，并不斷更新采集到的各AD端口的最大值和最小值。當有所有采集到的所有AD端口的值都回到閾值范圍內且2s內都沒有超出閾值，即表示擊球結束。這個時候計算各個AD端口的采集到的最大值與最小值之間的差值。差值越大的表示球越靠近該駐極體所在的測試版，差值越小則表示求遠離該駐極體所在的測試版。從中找出差值最大的AD端口，即表示該AD端口所對應的測試版被擊中，然后通過顯示器將測試版的編號顯示出來。最后從主程序開始處執行新的循環（如圖2、圖3所示）。

2.5 主程序

采用USART HMI觸摸屏作為顯示裝置，該屏幕編程簡單，界面美觀，只需要使用串口即可以實現顯示內容的控制。

3 功能和使用說明

訓練前的準備，將移動式網球技術訓練模擬器安放在訓練場地上，由于框架傾斜一定角度，網球擊打在彈性板上會產生一個向上的分力，使回彈球速減慢，更有利于初學者的練習，受訓者站到擊球的合適位置，并備有多球的球筐。訓練時，每組動作訓練10個球，受訓者按教練要求的動作將網球擊打到目標區域上，以此連續練習設定的擊球技術和動作;訓練結束，讀取擊球效果記錄儀儲存的本次訓練擊中目標區域的次數，對本次訓練成果進行統計與評價，以利改進;在訓練中，由于動作的失誤，將球擊到球網上，或擊不中目標區域而飛向側旁，該球無成績。

4 移動式網球技術訓練模擬器的應用及效果

移動式網球技術訓練模擬器試制成功后，我們在廣西醫科大學進行了教學實驗研究，以大二網球選修班為研究對象，實驗前，網球選修班的學生都是初學者，網球技術為零基礎，一班20名女生，作為對照組，二班20名女生，作為實驗組。通過一個學期的教學實驗，現將實驗結果總結如下：

4.1 提高了網球學習的興趣和信心

初學者在場上對打練習，因大部分時間都在撿球，使學生對繼續練習網球喪失了信心;因場地不夠，教練缺乏，練習機會少，也挫傷了學生的學習積極性。實驗組的學生借助網球訓練模擬器自主練習，不受場地限制，練習機會增多，擊球次數增多，成功的體驗增多，學習的信心得到增強;網球訓練模擬器還具有攔截飛球的功能，能讓學生不用顧忌撿球，隨心所欲的去完成擊球練習，提高了學生學習網球的興趣。

4.2 降低教學難度，提高教學效果

常規的教學方法中，都采用多球教學法，老師拋球，學生按要求的動作反復練習，沒有來回練習，學生也不能獨自練習。實驗組的學生借助網球訓練模擬器，按要求的動作自主練習，與對照組相比：學生有了多拍擊球，練習強度大，球感提升很快;學生反復練習設定的擊球技術和動作，有利網球技術的鞏固和提高;學生擊打反彈球，有利于動作與步法的配合訓練，有助于判斷網球的反彈路線、距離，提升學生對球的控制能力;學生自主練習，老師可以針對學生的特點，設置適應性教練方案?？傊?，實驗結果表明：學生借助網球訓練模擬器自主練習，降低了網球學習的難度，提高了網球課的教學效果。

5 結束語

學生借助網球訓練模擬器自主練習，提高了學生的學習興趣和信心，降低了網球學習的難度，提高了網球課的教學效果。將移動式網球技術訓練模擬器在高校和網球教學機構中推廣應用，能因地制宜的解決網球技術及動作訓練的場地和器材，能緩解高校網球教學班人多場地少，教練少的矛盾，能有效地促進網球運動的發展，并將獲得顯著的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]鈕鳴宇.移動式網球技術訓練模擬器[P].中國：201410239393.1，

2016-08-17.

[2]陶志翔.中國青少年網球訓練教學大綱[M].北京：北京體育大學出版社，2012.

[3]鈕鳴宇，黎子瓊.網球技術訓練模擬器在高校網球教學中的使用方法及效果[J].大眾科技，2010，21（233）：72-74.