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乒乓球拧拉技术智能训练测试装置

●项目简介

本项目设计是一款乒乓球拧拉技术训练与智能测试装置。用于解决乒乓球拧拉技术中挥拍力量、挥拍加速度训练的问题。它是由训练固定带、弹力带、乒乓球模拟训练器、加速度监测器、温湿度监测器五部分组成。这款装置方便学生学习乒乓球拧拉技术，重点训练学生挥拍时前臂的力量和挥拍时的瞬间爆发力（加速度）。

●选题背景

乒乓球的拧拉技术是一项非常先进的技术。国家乒乓球队专业球员张继科、樊振东是拧拉技术的代表性人物。笔者所在学校的乒乓球队员在练习这一技术时，遇到了難题，挥拍力量和加速度小，找不到合适的触球点。为解决这一问题笔者设计了这款乒乓球拧拉技术训练与测试装置。

●设计思路

该项目的设计思路是：首先要方便学生学习拧拉技术，且学生一个人能够独自练习，不用教练或队友辅助抛球;其次是能够提升挥拍力量和挥拍加速度（爆发力）;最后，可以利用掌控板对挥拍加速度、室内温湿度等进行监测，方便学生查看训练环境以及自己的训练成绩。

●硬件清单（如下表）

●研究过程

1.环境温湿度监测部分

（1）硬件和软件的选择与操作

利用掌控板和DHT11传感器进行监测，mind+编程实现。掌控板的正面是一个可以显示文本的OLED显示屏，它随时显示DHT11传感器测量出来的数据。DHT11是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件。队员在训练时接通电源，设备就开始对训练环境的温度和湿度进行监测，确保学生的训练安全。

（2）编程原理

利用屏幕显示积木在屏幕上方显示“温度”和“湿度”提示文字，下方是当前温湿度数据。

利用循环执行积木，不断地刷新数据。里面包含了三个判断积木“如果…那么…”。如果温度大于26℃，提示信息是“天气热，注意防暑”，掌控板的三个提示灯显示红色，如下页图1所示;如果湿度大于80%RH，提示信息是“湿度大”，掌控板0号灯显示蓝色;如果湿度在30%～80%RH之间，温度在18℃～26℃之间，提示信息是“当前环境适合运动”，掌控板的三个提示灯显示绿色。编程代码如下页图2所示。

2.挥拍次数和加速度监测

（1）硬件和软件的选择与操作

首先利用掌控板和自身带的三轴加速度传感器及mind+编程来实现，并将装置固定到队员持拍手的前臂上。这时就会有提示信息：按下P键监测开始，按下Y键监测结束。同时，屏幕还会显示次数和加速度。当队员训练完毕，按下Y键，当加速度大于2800时显示“你的表现为优秀”，当加速度大于2600小于2800时显示“你的表现为良好”，当加速度大于2400小于2600时显示“加油啊”，当加速度小于2400时显示“你的挥拍速度有点慢”，同时，根据不同的成绩会配上不同的音乐。

（2）编程原理

掌控板内置一个三轴加速度传感器，通过传感器可获得自身的运动状态，如前后倾斜、左右倾斜、摇晃、加速、减速等。本案例有两个变量，一个是挥拍次数，另一个是加速度。通过实验发现，在加速度的x、y、z和强度的值中，强度的值最符合实验要求。因为强度的值是综合x、y、z三个方向的值得到的矢量和，任何一个方向发生变化，强度的值都会变化，所以笔者选择了强度值变化作为测量标准，并利用掌控板自带的蜂鸣器播放不同测试结果下的音乐提示，参考代码如上页图3所示。

3.其他材料和运用场景介绍

（1）固定带

图4是用到的固定带，右侧固定在两腿和身体上，左侧固定在手腕上，且两者会连接在弹力带上。

（2）弹力带

图5是三种弹力不同的松紧带。队员可以根据自己前臂的力量自由选择，既可以使用单股，也可以多股同时使用。

（3）乒乓球模拟训练器

模拟训练器主要由底盘、钢杆、钢丝、固定器、乒乓球组成，其高度可调，如图6所示。

（4）队员训练场景（如图7）

学生使用该装置能够很快掌握拧拉技术要领，并且力量和爆发力会有很大提升，且学生学习拧拉技术的积极性很高，为进一步学习乒乓球技术打下了良好的基础。但是，本装置对学生的挥拍加速度监测值是取若干次挥拍的平均值，有一定的误差，精度还需进一步提升。