一种基于姿态传感器的网球运动训练方法与流程

本发明涉及网球设备技术领域，更具体地说，涉及一种基于姿态传感器的网球运动训练方法。

背景技术：

网球运动是世界三大运动之一，随着中国女子网球运动崛起，中国网球运动进入高速发展期，但中国网球教练水平未能跟上行业发展，对网球运动的全民开展产生了制约，而依赖引进国际教练团队不是长久之计。网球运动中，对基本动作的刻意练习是非常重要的学习方法，所以模仿教练或者高水平专业运动员的基本动作是刻意训练的基本内容，但是，高水平教练稀缺，专业运动员陪练的机会又少之又少，所以学员模仿的对象也就是数字化的网球运动模型的建立是非常有必要的，这样才能让学员随时随地进行网球训练，也能在训练数据上与建立的运动模型进行对比，找出差距，进一步改进动作，反复训练，达到训练目标。

现有的网球运动的模仿对象多是建立在图像采集技术上面的。邀请高水平教练或者专业网球运动员，录制演练的基本动作和实战过程，保存为标准动作音像资料，也有的训练方法会在录制的影像资料上做进一步的技术处理，提炼动作模型，进行慢动作演示或者技术要点讲解。作为学员的学习资料和刻意训练材料。然后，录制学员训练过程中音像，与标准动作对比，从视频资料中找出差距，进一步改进动作，反复训练，达到训练目标。

但是这种方法对图像采集的设备要求较高，要有足够高的像素和帧率，才能显示运动员的动作细节和网球球体运动细节，这样，成本就提高了，也提高了学员学习的门槛和难度。

本方法能够从姿态分析和运动过程建模这个运动学本质层面，建立人的标准运动模型和球体运动模型。这种数字化的模型便于对比，也能够展示更多的技术细节。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于姿态传感器的网球运动训练方法，通过力学传感器模块采集网球落点的受力情况，根据受力分析，建立标准网球运动轨迹模型。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于姿态传感器的网球运动训练方法，包括以下步骤：

s1：在网球拍安装姿态传感器，网球拍上设置有4个姿态传感器r_1、r_2、r_3和r_4，r_1、r_2、r_3和r_4分别是网球拍拍头、拍尾和拍面两侧，r_1和r_2的中心点连线与r_3和r_4的中心点连线垂直，且交叉点为拍面中心；

s2：在人体上设置有16个姿态传感器，分别为br_1、br_2、br_3、br_4、br_5、br_6、br_7、bl_1、bl_2、bl_3、bl_4、bl_5、bl_6、bl_7、bc_1、bc_2，bl1设置在左手手背位置，bl2设置在左手手腕位置，bl3设置在左臂上下臂连接点，bl_4设置在左肩膀位置，bl_5设置在腰部左侧位置，bl6设置在左腿膝盖位置，bl7设置在左腿脚踝位置，br_1、br_2、br_3、br_4、br_5、br_6、br_7与bl_1、bl_2、bl_3、bl_4、bl_5、bl_6、bl_7相同标对称设置在身体右侧相应位置，bc_1设置在人体背部上侧，bc_2设置在人体背部下侧；

s3：根据球拍和人体上的安装的姿态传感器，检测人体在网球运动特别是击打网球动作时的姿态和网球拍的姿态，姿态传感器检测到的数据信息包括网球拍的挥舞轨迹、球拍面的朝向这些球拍位置信息、速度信息和加速度信息。

作为本发明的一种优选方案，由专业教练或者专业运动员演示标准网球动作，利用姿态传感器模块记录标准动作流程，并通过力学传感器模块采集网球落点的受力情况，根据受力分析，建立标准网球运动轨迹模型。

作为本发明的一种优选方案，在步骤s3中，姿态传感器检测到的数据信息还包括人体大臂、小臂、腰背、大腿、小腿等运动轨迹、速度、加速度等信息。

本发明的有益效果：

本发明在网球拍上设置有4个姿态传感器，在人体安装姿态传感器有16个测量点，根据球拍和人体上的安装的姿态传感器，检测人体在网球运动特别是击打网球动作时的姿态和网球拍的姿态，姿态传感器检测到的数据信息包括网球拍的挥舞轨迹、球拍面的朝向这些球拍位置信息、速度信息和加速度信息；本发明通过力学传感器模块采集网球落点的受力情况，根据受力分析，建立标准网球运动轨迹模型。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的传感器设置位置示意图；

图2为本发明的网球场示意图；

图3为本发明的网球运行轨迹示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种基于姿态传感器的网球运动训练方法，包括以下步骤：

s1：在网球拍安装姿态传感器，网球拍上设置有4个姿态传感器r_1、r_2、r_3和r_4，r_1、r_2、r_3和r_4分别是网球拍拍头、拍尾和拍面两侧，r_1和r_2的中心点连线与r_3和r_4的中心点连线垂直，且交叉点为拍面中心；

s2：在人体上设置有16个姿态传感器，分别为br_1、br_2、br_3、br_4、br_5、br_6、br_7、bl_1、bl_2、bl_3、bl_4、bl_5、bl_6、bl_7、bc_1、bc_2，bl1设置在左手手背位置，bl2设置在左手手腕位置，bl3设置在左臂上下臂连接点，bl_4设置在左肩膀位置，bl_5设置在腰部左侧位置，bl6设置在左腿膝盖位置，bl7设置在左腿脚踝位置，br_1、br_2、br_3、br_4、br_5、br_6、br_7与bl_1、bl_2、bl_3、bl_4、bl_5、bl_6、bl_7相同标对称设置在身体右侧相应位置，bc_1设置在人体背部上侧，bc_2设置在人体背部下侧；

s3：根据球拍和人体上的安装的姿态传感器，检测人体在网球运动特别是击打网球动作时的姿态和网球拍的姿态，姿态传感器检测到的数据信息包括网球拍的挥舞轨迹、球拍面的朝向这些球拍位置信息、速度信息和加速度信息。

由专业教练或者专业运动员演示标准网球动作，利用姿态传感器模块记录标准动作流程，并通过力学传感器模块采集网球落点的受力情况，根据受力分析，建立标准网球运动轨迹模型。由此建立“动作模型-网球运动轨迹模型”对应标准资料库。网球学员模仿标准动作流程，练习网球击打动作，并利用姿态传感器模块和力学传感器模块记录学员数据动作流程和网球运动轨迹模型，找出动作失真和网球运动轨迹模型区别，反复纠正训练，直到达到训练效果。

在步骤s3中，姿态传感器检测到的数据信息还包括人体大臂、小臂、腰背、大腿、小腿等运动轨迹、速度、加速度等信息。

如图2，网球场分a、b两个半场，其中a半场为运动员所在位置，b半场地面铺设力学传感器，力学传感器可测量网球触地后相对网球场地面的水平方向受力和垂直方向受力情况。

如图3，运动员在a半场区域向b半场区域击打网球。网球有可能在b区域内有n次触地(n>＝0):

若n＝0，网球出界，不予讨论

若n＝1，力学传感器采集网球触地后相对网球场地面的水平方向受力和垂直方向受力，根据受力和球拍姿态数据计算网球运动轨迹。

若n>1，力学传感器采集每次网球触地后相对网球场地面的水平方向受力和垂直方向受力，根据每次受力和球拍姿态数据计算网球运动轨迹。

在这个数据采集和模型建立的基础上，建立一种网球运动训练方法：

按照图1所示，采集高水平教练或者专业网球运动员网球基本动作和实战的人体姿态、球拍拍体姿态和网球运动数据，建立标准数据库

网球学员分分初级、中级和高级训练等级。

初级学员练习网球挥拍基本动作：按照图1所示佩戴姿态传感器，采集姿态数据，与标准数据库对比，反复练习，纠正每个关节和基本动作注意点，达到训练目标

中级学员练习击球动作：按照图1所示佩戴姿态传感器，采集姿态数据和网球运动数据，纠正击球发力动作，与标准姿态和网球运动轨迹对比，纠正每个关节和基本动作注意点，达到训练目标

高级学员练习实战动作：在中级训练基础上，进一步采用实战方式，纠正学员动作在实战中的失真走样情况。

本发明也可以测试运动员或者网球发球机的发球质量。

按照以下步骤进行测试：

1)网球机或者运动员位于场地a区

2)控制网球机或者指挥运动员向b区发射网球

3)指定b区特定位置为网球目标落点位置，指定特定发球模式(如上旋球、下旋球等)

4)根据网球落点受力分析建立网球运动轨迹

5)测试完成统计测试结果，给出发球质量报告。

本实施例可测试发球的发球频率、落点准确率、动作标准程度等。

本发明在网球拍上设置有4个姿态传感器，在人体安装姿态传感器有16个测量点，根据球拍和人体上的安装的姿态传感器，检测人体在网球运动特别是击打网球动作时的姿态和网球拍的姿态，姿态传感器检测到的数据信息包括网球拍的挥舞轨迹、球拍面的朝向这些球拍位置信息、速度信息和加速度信息；本发明通过力学传感器模块采集网球落点的受力情况，根据受力分析，建立标准网球运动轨迹模型。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

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