提升非专业乒乓球选手训练水平的关键技术装置研究*

董 声 王笑一

提升非专业乒乓球选手训练水平的关键技术装置研究*

董 声1王笑一2

（1.河南科技大学体育学院；2.河南科技大学机电工程学院，河南 洛阳 471003）

随着乒乓球项目的普及和爱好者对辅助器材需求的不断提高，设计新的发球机成为新的需求和商机。针对现有乒乓球发球机的出球位置单一的问题，尝试利用现有发球机的优点，研制一种可模拟实战从不同位置发出不同性质的球的装置，其核心是将现有乒乓球发球机结构简化，然后联网控制，实现多机协同工作。重点是在控制系统上增加联网功能模块、出球时间检测模块和相关参数设置模块，精简原有发球机的机械结构，去掉自动调节发球落点、弧线等的机械装置，而仅保留最基本的发固定球的机械结构，从而形成具有联网控制功能的发球机。

提升；非专业乒乓球选手；关键技术；装置

2016年，国家体育总局根据党中央、国务院的总体部署和“十三五”时期我国体育发展面临的新形势、新任务、新要求，发布了《体育产业发展“十三五”规划》，其中重点提出“鼓励成立各类体育产业孵化平台，为体育领域的‘大众创业、万众创新’提供良好环境”。

乒乓球作为我国的国球，在群众中有非常大的影响力，参与人数众多，并且有逐年增多的趋势。由于乒乓球运动具有球体小、球台小、场地小、参与人数少的特点，加之国民生活水平的提高，个人拥有私人乒乓球场地的数量越来越多，并且对场地、器材配置的要求也越来越高，训练的方法和手段越来越多样化。辅助训练设备和器材满足了业余乒乓球爱好者的日常训练要求，比如当前广泛应用于业余领域的乒乓球发球机，很好地解决了业余爱好者多球训练问题。但是当前发球机最大的问题在于发球的位置无法改变，这不符合真正比赛的形式，因此，研制一款新型可从不同位置发球的发球机，是一个变革性的突破，针对这一思路，提出一种新的设计，以供大家参考借鉴。

1 发球机发展的历史及分类

由于现代机械工业源于欧洲，因此机械产品的民用化也发源于欧洲。体育辅助练习机械类产品大概于20世纪六七十年代在欧洲国家被大量发明和应用。乒乓球发球机也是在那时发明的，之后逐渐广泛应用到全世界乒乓球训练中。

由于我国是乒乓球强国和大国，爱好者非常广泛，因此也是发球机的主要生产国和使用国。国外创造性地将发球机引入乒乓球训练中之后，国内的生产厂家在其发球原理的基础上，对各个机构进行了各种改良。例如，将底座机构的站立式改为滑轮式，传动机构的手动式改为自动式，以及发射机构的频率和速率的各种调整，使得出球的速度和旋转以及落点都更接近人工发出的球，为使用者设计了各种可能，使得训练的效率大大提高。但是其设计思路和原理都没有从最初的束缚中跳出来，重点依然放在对原有机构的改进上，而没有大胆地设想更为不同的方案。

现有的发球机原理大致分为三种：撞击式、压缩式和轮式驱动（包括单轮驱动和双轮驱动）。撞击式是直接利用电机带动推杆，将球直接从发球口撞击出去，这种设计思路比较直接，且发出的球没有旋转的变化，所以已没了市场，这类产品已经被淘汰。压缩式，是利用出球口直径小于球的直径的原理，用电机带动推杆，压缩出球管道内的空气将球推挤出去，击出的球会带有一定的旋转，但不规律，无法使初学者的动作定型，并且其设计方面也存在缺陷，比如功率太大、噪音太大，因此无法在实际训练中被广泛使用，只存在于理论层面。单轮驱动，是利用单面的摩擦力将球发出，使得发出的球的速度和旋转呈正相关，也就是说，球速慢则旋转也慢，球速快则旋转也快。这和实际打乒乓球时的效果不相符（人工击出的球旋转强时，球速一般比较慢；球速快时，旋转则比较弱），因此也没有得到广泛的使用。

当前广泛使用的是双轮驱动发球机，由两个电机分别带动相应装置。当两个电机的频率和转速一致时，发出的球就是不转球的；只调节电机的速度，只会单一改变出球速度；当调节其中一个电机的频率和转速，发出的球就有了侧旋、下旋、上旋等不同的旋转。这就与实际练习非常接近了（如图1所示）。

图1 双轮驱动发球机原理示意图

2 提高业余乒乓球爱好者发球机的创新思路

图2 专业乒乓球陪练（多陪一）示意图

综上所述，从目前现有的乒乓球发球机的结构、外观及原理来看，依然是传统的模式。对于业余乒乓球爱好者而言，仅仅解决了训练中的一些难题，比如改变发出的球的旋转、落点、速度，但发出的球并没有像实战中那样来自不同的位置。来球的落点问题没有得到根本解决，因此现有的发球机无法模拟实战。乒乓专业队可以采用陪练的方式解决这一问题（见图2），而业余乒乓球爱好者没有这种条件。那么，在业余乒乓球训练中，在没有太多对手进行陪练的情况下，如何利用发球机来解决这一难题，相信这也是广大业余乒乓球爱好者最想解决的难题。如果本研究可以解决这一难题，在国内市场会具有非常广大的前景。

3 新型发球机的设计原理

现有乒乓球发球机的出球位置单一，针对这一问题，主要是研究解决如何利用现有发球机的优点，创造性地研制一种可以模拟实战从不同位置发出不同性质的球的装置，其核心思想就是将现有乒乓球发球机结构简化，然后联网控制，实现多机协同工作。重点是在控制系统上增加联网功能模块、出球时间检测模块和相关参数设置模块，精简原有发球机的机械结构，去掉自动调节发球落点、弧线等的机械装置，而仅保留最基本的发固定球的机械结构，从而形成具有联网控制功能的发球机。

在中央控制机上设置发球顺序和节拍。可以由一台微型电脑主机作为中央控制机，也可以由被设置为主机工作方式的发球机的控制器充当中央控制机。中央控制机之间也可以进行相互通信，从而组成更大的网络。中央控制机还可以和上位计算机（如PC机）进行通信，从而具备更加友好的人机交互界面，实现更加复杂的功能。

采用本技术方案后，对每台单机的要求降低了很多。发球机的单机只要能发出一种固定性质的球，从一个固定的起点发到一个固定的落点就可以了。在实际训练过程中，如果需要2种性质或落点的球，就准备2台单机；如果需要3种球，就准备3台单机，以此类推。由于每台单机的价格低廉，即使使用多台单机也比用一台复杂的发球机实现上述功能的成本更低。

4 结论

本研究只是提供了一种设计原理与思路，目的是为了给广大乒乓球爱好者提供更接近实际的练习和比赛条件，以达到练习目标，提高竞技水平。但在具体的实施过程，还需要相关的专业人员进行后续的研究与创造。

[1]国务院新闻办公室网站.国务院关于加快发展体育产业促进体育消费的若干意见[EB/OL].http://www.scio.gov.cn/32344/32345/39620/41550/xgzc41556/Document/1663260/1663260.htm.

[2]中华人民共和国国家发展和改革委员会发展战略和规划司网.体育发展“十三五”规划[EB/OL].https://www.ndrc.gov.cn/fggz/fzzlgh/gjjzxgh/201708/t20170810_1196892.html.

[3]崔静.自动乒乓球发球机设计及其控制系统的研究[D].长沙：中南大学，2007.

[4]熊志超.业余乒乓球运动员衔接技术的训练[J].体育学刊，2010（8）：90-93.

Research on Key Technical Devices to Improve the Training Level of Non-professional Table Tennis Players

DONG Sheng, etal.

(Henan University of Science and Technology, Luoyang 471003, Henan, China)