一种羽毛球弧度练习辅助设备

技术领域

本发明涉及的羽毛球弧度练习辅助设备，特别是涉及应用于体育训练设备领域的一种羽毛球弧度练习辅助设备。

背景技术

羽毛球，作为一项全球受欢迎的运动，对技巧和策略有着高度的要求，其中球的弧度、速度和旋转尤为关键，现有的训练方法如教练指导、多球机使用和视频反馈存在局限性，尤其在模拟真实风向、风速和实时轨迹监测方面，尽管现代技术已尝试通过高速摄像和传感器技术来改进，但依然面临成本、环境要求和技术挑战，因此，有必要开发一种能够实时模拟风向风速并监测羽毛球飞行状态的羽毛球弧度练习辅助设备。

中国发明专利CN114653040说明书公开了一种羽毛球场馆辅助训练装置及系统，涉及体育器材技术领域，包括立柱、安装架和训练平台，所述安装架上设置有照明设备，所述立柱的顶部固定设置有固定架，所述立柱上沿竖直方向滑动设置有安装块，所述安装块上滑动设置有卡块，所述安装架上开设有供卡块卡入的卡槽，所述固定架上设置有固定件，所述固定件用于限定安装架在固定架上的位置，所述安装块上设置有第一驱动件，所述第一驱动件用于带动卡块运动，所述固定架上设置有第二驱动件，所述第二驱动件用于驱使固定件运动以实现安装架在固定架上的安装以及分离，所述立柱上设置有升降装置，所述升降装置用于带动安装块在竖直方向运动，本申请具有便于更换训练场的照明设备的效果。

以上设计虽然具有便于更换训练场的照明设备的效果，但还存在一定的局限性，如无法实时模拟风向风速并精确监测羽毛球的飞行轨迹和姿态。

发明内容

针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是如何实时模拟风向风速并精确监测羽毛球的飞行轨迹和姿态，以提高训练效果和击球技巧。

为解决上述问题，本发明提供了一种羽毛球弧度练习辅助设备，固定监测装置．包括固定监测装置、移动监测装置和控制系统，固定监测装置上磁吸有风洞系统，固定监测装置包括地板，地板一端固定连接有多个发射立柱，另一端固定连接有与多个发射立柱一一对应的多个接收立柱，多个发射立柱和接收立柱沿地板两端均匀分布，多个发射立柱上均磁吸有多个激光发生器，多个接收立柱上均磁吸有与多个激光发生器一一对应的多个激光接收器；

风洞系统包括与地板顶部固定连接的底座，底座内壁转动连接有风道，风道内转动连接有风扇，风道一端固定连接有伺服电机，伺服电机动力轴与风扇固定连接，伺服电机远离风扇一端固定连接有风向控制杆，底座靠近伺服电机一端转动连接有多个步进电机，多个步进电机围绕风向控制杆轴线均匀分布，多个步进电机相互靠近的一端均固定连接有方向控制螺杆，多个方向控制螺杆均与风向控制杆螺纹连接。

在上述羽毛球弧度练习辅助设备中，可以实时模拟风向风速并精确监测羽毛球的飞行轨迹和姿态，以提高运动员训练效果和击球技巧。

作为本申请的进一步改进，移动监测装置包括羽毛球，羽毛球内安装有惯性测量单元、气压传感器、光学流传感器、无线通讯模块和电源，惯性测量单元、气压传感器、光学流传感器和无线通讯模块均与电源电性连接，惯性测量单元、气压传感器和光学流传感器分别与无线通讯模块电性连接。

作为本申请的再进一步改进，无线通讯模块选自蓝牙、Wi-Fi或ZigBee其中之一，惯性测量单元、气压传感器和光学流传感器均通过无线通讯模块与控制系统进行通信。

作为本申请的更进一步改进，固定监测装置和控制系统还包括电源线和备用电源，电源线与外部电源相连接，发射立柱和接收立柱均为铝合金材料制成。

作为本申请的又一种改进，底座与地板之间固定连接有柔性垫，风道外端为弧形结构。

作为本申请的又一种改进的补充，激光发生器用于发射激光，且激光发生器朝向激光接收器发射激光。

作为本申请的又一种改进的补充，激光接收器用于接收来自激光发生器的激光，当来自激光发生器的激光被羽毛球遮挡时，激光接收器接收不到激光，从而通过控制系统确定羽毛球的实时位置和姿态，伺服电机和步进电机均通过导线与控制系统电性连接。

作为本申请的再一种改进，包括以下步骤：

S1.选定训练场地并布置设备；

S2.对激光系统进行自检；

S3.对风洞系统进行调试；

S4.为羽毛球安装并测试传感器；

S5.羽毛球发射后，通过激光系统实时检测其位置和姿态；

S6.控制台收到羽毛球的位置和姿态数据后，调整风洞的风力方向，确保羽毛球按照预期的轨迹飞行；

S7.训练结束后，保存并分析数据。

综上所述，本方案具有以下有益效果：

1.实时监测与精准反馈，通过激光系统与羽毛球内部的传感器，能够实时精确地监测羽毛球的飞行轨迹和姿态，为运动员提供即时反馈。

2.模拟各种风况，风洞系统可以模拟出各种风向和风速，为运动员创造接近真实比赛场地的训练环境，增强训练的针对性和实用性。

3.个性化训练方案，控制系统可以根据羽毛球的实时飞行数据，自动或手动调整风洞的风向和风速，使训练更为针对性，满足个别运动员的特定需求。

4.数据驱动的分析与改进，训练数据被系统保存，方便教练或运动员进行后续分析，从而不断调整和完善训练策略。

5.提高训练效果与击球技巧，通过上述功能，运动员可以更为系统地练习羽毛球的击打技巧，特别是在复杂风况下的表现，从而显著提高比赛时的表现。

6.安全与稳固，选用的材料如铝合金立柱，保证了设备的稳定性和安全性。

7.节省训练资源，此辅助设备集多种训练功能于一身，可以在有限的场地和时间内，实现多种训练目的，降低训练成本。

附图说明

图1为本申请的整体结构图一；

图2为本申请的风洞系统爆炸图；

图3为本申请的固定监测装置局部结构图；

图4为本申请的风洞系统侧视图；

图5为本申请的A-A剖视图；

图6为本申请的B-B剖视图；

图7为本申请的C处放大图；

图8为本申请的整体结构图二；

图9为本申请的控制系统交互流程图；

图10为本申请的移动监测装置结构框图；

图11为本申请的移动监测装置交互流程图。

图中标号说明：

1、固定监测装置；101、地板；102、发射立柱；103、接收立柱；104、激光发生器；105、激光接收器；2、风洞系统；201、底座；202、风道；203、风扇；204、伺服电机；205、风向控制杆；206、步进电机；207、方向控制螺杆；3、移动监测装置；301、羽毛球；302、惯性测量单元；303、气压传感器；304、光学流传感器；305、无线通讯模块；306、电源。

实施方式

下面结合附图对本申请的三种实施方式作详细说明。

第一种实施方式：

图1-8示出。

一种羽毛球弧度练习辅助设备，包括固定监测装置1、移动监测装置3和控制系统，固定监测装置1上磁吸有风洞系统2，固定监测装置1包括地板101，地板101一端固定连接有多个发射立柱102，另一端固定连接有与多个发射立柱102一一对应的多个接收立柱103，多个发射立柱102和接收立柱103沿地板101两端均匀分布，多个发射立柱102上均磁吸有多个激光发生器104，多个接收立柱103上均磁吸有与多个激光发生器104一一对应的多个激光接收器105；

风洞系统2包括与地板101顶部固定连接的底座201，底座201内壁转动连接有风道202，风道202内转动连接有风扇203，风道202一端固定连接有伺服电机204，伺服电机204动力轴与风扇203固定连接，伺服电机204远离风扇203一端固定连接有风向控制杆205，底座201靠近伺服电机204一端转动连接有多个步进电机206，多个步进电机206围绕风向控制杆205轴线均匀分布，多个步进电机206相互靠近的一端均固定连接有方向控制螺杆207，多个方向控制螺杆207均与风向控制杆205螺纹连接。

在上述羽毛球弧度练习辅助设备中，可以实时模拟风向风速并精确监测羽毛球301的飞行轨迹和姿态，以提高运动员训练效果和击球技巧。

固定监测装置1作为整个设备的主要结构，支撑其他关键部件并提供稳定的训练环境，提供稳定的平台，确保其他系统如风洞系统2的正常运行，移动监测装置3作为羽毛球301的监测部分，实时传输羽毛球301的位置和姿态数据，使得系统可以实时追踪羽毛球301，优化风洞调节以及提供准确的训练反馈，风洞系统2模拟真实风向和风速，挑战运动员应对各种风况的能力，提高运动员的实战适应能力，使训练更接近真实比赛环境，地板101作为设备的基础，支撑其他部件并提供稳定性，确保整体稳定性，为发射立柱102和接收立柱103提供固定位置，发射立柱102与接收立柱103支撑激光发生器104和激光接收器105，均匀地分布于地板两端101，为羽毛球301的飞行提供完整的监测范围，激光发生器104与激光接收器105实时监测羽毛球301的飞行轨迹和姿态，提供精确的飞行数据，确保训练的精确性和有效性，底座201固定并支撑风洞系统2，为风洞系2提供稳固的平台，确保风洞系统2的正常运行，风道202与风扇203生成并控制风力和风向，模拟各种风况，使训练更具挑战性，伺服电机204控制风扇203的转速，调节风力提供连续可变的风力，满足各种训练需求，风向控制杆205调节风的方向模拟各种风向，增加训练的变化性，步进电机206与方向控制螺杆207微调风向控制杆205的位置，实现精确的风向控制，确保风向的精确性，为运动员提供更真实的风况模拟。

高精度实时监测通过固定监测装置1与移动监测装置3的结合，可以实时、精确地监测羽毛球301的飞行轨迹和姿态，为运动员提供准确的轨迹数据，风洞系统2能够模拟各种风向和风速条件，帮助运动员应对真实比赛中的不同环境因素，通过多个步进电机206控制的风向控制杆205，可以快速、准确地改变风向，使训练更加多样化，通过地板101上的固定监测装置1设计，不仅节省了空间，还降低了安装和维护的复杂性，不仅可以提供技术上的训练指导，还能通过模拟不同风向风速条件，增强运动员的适应性和技巧，通过模拟真实环境中的风向风速，可以让运动员在训练过程中适应各种实际比赛情况，提高其对不同环境条件的适应能力，同时，精确的飞行轨迹和姿态监测可以帮助运动员更好地了解自己的技术动作，发现不足并进行针对性改进，不仅可以提供风向风速的模拟，还可以实时监测羽毛球301的飞行轨迹和姿态，帮助运动员更好地掌握击球力度、角度和弧度等技巧，通过不断练习和反馈，运动员可以逐渐提高自己的技术水平，提升击球技巧，由于该辅助设备能够实时显示羽毛球301的飞行轨迹和姿态，并可以模拟不同的风向风速条件，使得训练过程更加富有变化和挑战性，这有助于增加运动员的训练乐趣，提高其训练积极性，通过控制系统对移动监测装置3传输的数据进行分析和处理，可以实现智能化训练，例如，控制系统可以根据监测数据为运动员提供个性化的技术反馈和建议，帮助其更好地改进技术动作，同时，这些数据还可以用于运动员的技术评估和选拔，为球队管理提供参考，由于该辅助设备能够实时监测羽毛球301的飞行轨迹和姿态，并模拟不同的比赛环境条件，使得运动员可以在一个更加逼真的环境中进行训练，这有助于提高训练效率，缩短运动员的适应期，为取得更好的比赛成绩打下基础。

第二种实施方式：

图2-9和图11示出。

移动监测装置3包括羽毛球301，羽毛球301内安装有惯性测量单元302、气压传感器303、光学流传感器304、无线通讯模块305和电源306，惯性测量单元302、气压传感器303、光学流传感器304和无线通讯模块305均与电源306电性连接，惯性测量单元302、气压传感器303和光学流传感器304分别与无线通讯模块305电性连接。

无线通讯模块305选自蓝牙、Wi-Fi或ZigBee其中之一，惯性测量单元302、气压传感器303和光学流传感器304均通过无线通讯模块305与控制系统进行通信。

固定监测装置1和控制系统还包括电源线和备用电源，电源线与外部电源相连接，发射立柱102和接收立柱103均为铝合金材料制成。

底座201与地板101之间固定连接有柔性垫，风道202外端为弧形结构。

激光发生器104用于发射激光，且激光发生器104朝向激光接收器105发射激光。

激光接收器105用于接收来自激光发生器104的激光，当来自激光发生器104的激光被羽毛球301遮挡时，激光接收器105接收不到激光，从而通过控制系统确定羽毛球301的实时位置和姿态，伺服电机204和步进电机206均通过导线与控制系统电性连接。

移动监测装置3监测羽毛球301的运动状态和位置能够实时传输羽毛球301的数据，使控制系统对风洞系统2进行精确调整，羽毛球301作为被监测对象，内部装有多种传感器，模拟真实羽毛球301的飞行，同时提供实时数据反馈，惯性测量单元302检测羽毛球301的移动、速度、方向等，为控制系统提供羽毛球301的详细动态数据，气压传感器303监测球内的气压，间接判断球的高度提供关于羽毛球301飞行高度的数据，光学流传感器304检测羽毛球301的平面移动提供羽毛球301水平方向上的移动数据，无线通讯模块305将羽毛球301的各种传感器数据传输至控制系统，无线传输，避免了线缆的束缚，保证了数据的实时和准确性，电源306为羽毛球301内的传感器提供电力，确保羽毛球301的传感器能够长时间正常工作，固定监测装置1的电源线和备用电源提供电力支持，确保设备连续运作，备用电源提供了安全保障，发射立柱102和接收立柱103支撑激光发射和接收装置，铝合金材料提供了轻质和稳固的支撑，底座201与地板101之间的柔性垫减少震动，确保稳定性，提供更稳定的风洞运行环境，风道202的弧形结构引导风流，减少湍流，提供更加稳定和真实的风况模拟，激光发生器104和激光接收器105监测羽毛球301的位置和轨迹，当羽毛球301遮挡激光时，可以准确地判断球的实时位置和姿态，伺服电机204和步进电机206的导线连接为电机提供电力，并将运行数据传回控制系统，确保电机的连续运作和与控制系统的无缝连接。

羽毛球301内部集成了多种传感器，包括惯性测量单元302、气压传感器303和光学流传感器304，为实时监测羽毛球301的飞行状态和姿态提供了强大的支持，通过无线通讯模块305，羽毛球301可以实时地将收集到的数据传输给控制系统，且支持多种通信方式如蓝牙、Wi-Fi和ZigBee，满足不同的应用需求，固定监测装置1和控制系统都配备了外部电源线和备用电源，确保系统持续稳定运行，发射立柱102和接收立柱103均采用铝合金材料制造，保证了其坚固耐用且轻巧，底座201与地板101之间的柔性垫可以减少震动和噪音，而风道202的弧形结构设计使得风流更为稳定和均匀，通过激光发生器104和激光接收器105的相互配合，当羽毛球301飞行经过、遮挡激光时，系统可以准确地确定其位置和姿态，伺服电机204和步进电机206通过控制系统精确控制风洞系统2，确保风力的方向和大小都能满足训练需求，不仅能够为运动员提供实时、准确的飞行数据，还能模拟真实的风向风速条件，有效提高羽毛球301运动员的训练效果。

第三种实施方式：

图1-11示出。

包括以下步骤：

S1.选定训练场地并布置设备；

S2.对激光系统进行自检；

S3.对风洞系统2进行调试；

S4.为羽毛球301安装并测试传感器；

S5.羽毛球301发射后，通过激光系统实时检测其位置和姿态；

S6.控制台收到羽毛球301的位置和姿态数据后，调整风洞的风力方向，确保羽毛球301按照预期的轨迹飞行；

S7.训练结束后，保存并分析数据。

该设备可以在选定的训练场地快速布置，为运动员提供灵活的训练环境选择，激光系统的自检功能确保其正常运行，为后续的羽毛球301位置和姿态检测提供准确数据，风洞系统2的调试功能可以按照训练需求模拟不同的风力和风向条件，提高训练的真实性，为羽毛球301安装的传感器可以经过测试后快速启用，保证了数据采集的准确性，通过激光系统，能够实时准确地检测羽毛球301的飞行位置和姿态，根据羽毛球301的实时位置和姿态数据，控制台能够快速调整风洞的风力和风向，确保羽毛球301能按预期的轨迹飞行，为运动员提供更具挑战性的训练，训练结束后，系统可以保存训练数据，便于教练和运动员进行后续的数据分析，优化训练策略。

S1.选定训练场地并布置设备，选定一个宽敞、平坦的训练场地，确保其环境稳定、无其他干扰因素，在场地中心安装固定监测装置1，其上磁吸风洞系统2，沿着地板101的两端均匀分布发射立柱102和接收立柱103，每个发射立柱102上都装有激光发生器104，而接收立柱103上则磁吸有对应的激光接收器105。

S2.对激光系统进行自检，开启激光发生器104，确保其能够向激光接收器105发射激光，在没有任何遮挡的情况下，激光接收器105应能完整接收激光，确保系统无误。

S3.对风洞系统2进行调试，启动风洞系统2内的风扇203，通过伺服电机204和步进电机206调整风向控制杆205的方向，模拟各种风向和风速，确保风洞可以按照控制系统的指令正确调整风况。

S4.为羽毛球301安装并测试传感器，在羽毛球301内部安装惯性测量单元302、气压传感器303、光学流传感器304以及无线通讯模块305，确保所有设备与电源306电性连接正常。随后，进行初步测试，确保所有传感器工作正常，且能够通过无线通讯模块305将数据实时传输给控制系统。

S5.羽毛球301发射后，通过激光系统实时检测其位置和姿态，发射羽毛球301，利用激光系统的激光发生器104和激光接收器105实时监测羽毛球301飞行过程中的位置和姿态。当羽毛球301飞行时，若其遮挡了激光，接收器105会即时记录。

S6.控制台收到羽毛球301的位置和姿态数据后，调整风洞的风力方向，确保羽毛球301按照预期的轨迹飞行，控制系统根据收到的羽毛球301数据和激光系统的反馈，快速调整风洞系统2中的风向控制杆205的方向。通过调整风向和风速，确保羽毛球301沿预定轨迹飞行。

S7.训练结束后，保存并分析数据，所有训练数据，包括羽毛球301的飞行轨迹、风洞模拟的风向风速，以及激光系统的反馈，都会被控制系统保存。训练结束后，教练或运动员可以对这些数据进行详细分析，从而制定更加科学和有效的训练计划。

系统启动与自检，用户启动控制系统，控制系统命令激光系统进行自检，确认激光发生器104与激光接收器105工作正常，控制系统进一步命令风洞系统2进行调试，确保风扇203、伺服电机204和步进电机206工作状态正常。

羽毛球301传感器交互，羽毛球301内的传感器惯性测量单元302、气压传感器303、光学流传感器304进行自检并通过无线通讯模块305与控制系统建立连接，控制系统接收到连接请求并完成配对，准备接收羽毛球301的数据。

实时监测羽毛球301，羽毛球301发射后，激光发生器104向激光接收器105发射激光，一旦激光被羽毛球301遮挡，激光接收器105将信号发送至控制系统，控制系统因此得知羽毛球301的位置和姿态，同时，羽毛球301内的传感器也会实时地将飞行数据通过无线通讯模块305发送给控制系统。

风洞系统2交互，根据羽毛球301的飞行数据和预设的飞行轨迹，控制系统计算出风洞所需的风向和风速，控制系统发送指令给伺服电机204和步进电机206，调整风扇203的转速和风向控制杆205的位置，从而实现所需的风向和风速。

训练数据收集与保存，控制系统会持续记录羽毛球301的飞行数据、激光系统的反馈以及风洞系统2的状态，训练结束后，这些数据会被保存，以供后续分析和研究。

训练结束与系统关闭，用户通过控制界面结束训练，控制系统保存所有数据，断开与羽毛球301的无线连接，并关闭激光系统和风洞系统2，控制系统进入待机或关闭状态。

结合当前实际需求，本申请采用的上述实施方式，保护范围并不局限于此，在本领域技术人员所具备的知识范围内，不脱离本申请构思作出的各种变化，仍落在本发明的保护范围。