引 言

目前，國內(nèi)外現(xiàn)有網(wǎng)球發(fā)球機大部分沒有智能控制功能， 部分國外先進的網(wǎng)球發(fā)球機雖有簡單的智能控制，但不能進行人機互動 ；只能進行單一技戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練和動作強化訓(xùn)練，也無法同步實現(xiàn)對訓(xùn)練對象的訓(xùn)練效果的反饋與評價；更不可能實現(xiàn)對某些高水平球員的技戰(zhàn)術(shù)進行有效的針對性訓(xùn)練。這樣的發(fā)球機對于高級水平網(wǎng)球選手的訓(xùn)練效果很不理想。隨著科學(xué)技術(shù)的飛躍發(fā)展、不斷創(chuàng)新，計算機智能控制技術(shù)在提高體育運動訓(xùn)練效果中，已顯得愈發(fā)重要，計算機智能控制技術(shù)在體育運動訓(xùn)練中的應(yīng)用，在二十一世紀(jì)已然成為不可分割的一部分。

本文研究的目的是應(yīng)用最新的計算機技術(shù)，使用計算機與計算機的通訊，也就是上位機與下位機的通訊，從而達(dá)到網(wǎng)球發(fā)球機的可隨機控制性和智能性，模擬出各世界級球員擊球的技戰(zhàn)術(shù)套路 ；再運用遙感測控技術(shù)對參訓(xùn)對象的擊球效果進行及時的反饋與評價，從而提高網(wǎng)球運動的訓(xùn)練水平， 提升網(wǎng)球運動員的比賽能力。

1 新型智能網(wǎng)球發(fā)球機的開發(fā)原理

1.1 計算機技術(shù)與智能化體育設(shè)備的研制路線和系統(tǒng)組成

本研究的設(shè)計原則是使所研制的智能化體育設(shè)備具有科學(xué)性、先進性、智能性、完備性和實用性。該計算機技術(shù)與智能化體育設(shè)備的研制路線和系統(tǒng)組成如圖 1 所示。

1.2 硬件設(shè)備

本系統(tǒng)在最初的設(shè)計原則中就確定了其必須考慮到既能適用于廣大體育愛好者，又能保持其先進性，確保其能在較長的時間內(nèi)不會因計算機硬件的發(fā)展而被淘汰。因此，我們在智能化體育設(shè)備（網(wǎng)球發(fā)球機）里面安裝有一片微處理器芯片——單片機，也就是整個系統(tǒng)的下位機控制系統(tǒng)，通過這片單片機可分別控制網(wǎng)球發(fā)球機兩個發(fā)球輪電機的轉(zhuǎn)速、發(fā)球輪角度等，從而實現(xiàn)網(wǎng)球發(fā)球機的發(fā)球速度、頻率、方向以及上旋和下旋等，同時采用雙發(fā)球機聯(lián)控技術(shù)可實現(xiàn)線路變化。在單片機的外圍也可安裝一些特殊傳感器，通過傳感器采集到的發(fā)球和擊球信號傳輸給單片機，經(jīng)單片機數(shù)據(jù)處理后再通過液晶顯示器顯示。單片機也可經(jīng)RS 232 芯片與上位機也就是計算機進行通訊，即網(wǎng)球發(fā)球機控制系統(tǒng)與計算機進行通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，從而達(dá)到計算機控制的效果，實現(xiàn)人機互動及智能化。其工作過程如下：教練在系統(tǒng)上位機中設(shè)計訓(xùn)練規(guī)劃，由計算機通訊把數(shù)據(jù)下載到網(wǎng)球發(fā)球機的控制系統(tǒng)單片機，網(wǎng)球發(fā)球機根據(jù)控制指令，以不同發(fā)球速度、線路、頻率、方向以及上旋和下旋等發(fā)出一組（6 ～12 個）球， 球的落點、線路、旋轉(zhuǎn)都是按照教練的訓(xùn)練規(guī)劃執(zhí)行的。圖 2 所示是計算機智能化體育設(shè)備圖。

1.3 軟件系統(tǒng) 

此軟件系統(tǒng)是以 Windows 系統(tǒng)作為平臺，在此基礎(chǔ)上搭 建 VB 軟件操作界面，應(yīng)用計算機串口通訊技術(shù)，實現(xiàn)了體育 設(shè)備（網(wǎng)球發(fā)球機）的高智能化。利用 VB 軟件中的 mscomm 控件對下位機——網(wǎng)球發(fā)球機進行通訊，數(shù)據(jù)交換，在編程 之前，首先確定通訊協(xié)議。將網(wǎng)球發(fā)球機的發(fā)球速度、頻率、 方向以及上旋和下旋等參數(shù)預(yù)先放置在計算機里，在訓(xùn)練過 程中通過在計算機中輸入對應(yīng)于訓(xùn)練要求的相對應(yīng)指令，然 后將參數(shù)通過串口傳輸給網(wǎng)球發(fā)球機，使網(wǎng)球發(fā)球機處理計 算機傳輸過來的數(shù)據(jù)，發(fā)球機開始執(zhí)行教練員的此次訓(xùn)練指 令，發(fā)球機將依次發(fā)出直線、斜線、底線球、淺球等不同的 線路，同時球也有上旋、下旋、左旋、右旋等不同的旋轉(zhuǎn)和 節(jié)奏。軟件系統(tǒng)的控制界面（即人機界面）操作非常簡單，如 圖 3、圖 4 所示，圖 3 是選擇組數(shù)對話界面，教練員可以通過 鼠標(biāo)點擊若干個組號，每次鼠標(biāo)點擊組號時會彈出一個顯示發(fā) 球機該組球的出球狀態(tài)、節(jié)奏和線路的對話界面。如圖 4 所示， 在圖4界面里可以設(shè)計每一球的落點、上旋和下旋等技術(shù)參數(shù)， 被選中的組號自動按鼠標(biāo)點擊的順序排列，最后點擊發(fā)送框， 教練員的訓(xùn)練計劃就傳送到發(fā)球機的控制系統(tǒng)中，斷開數(shù)據(jù) 連接線打開發(fā)球機的運行開關(guān)，發(fā)球機就會按照教練員的訓(xùn) 練計劃將球依次發(fā)出。

根據(jù)不同的運動員進行針對性訓(xùn)練，每個運動員都有自 己的特點，利用計算機模擬網(wǎng)球場地，根據(jù)運動員的特長設(shè) 計訓(xùn)練計劃，每組 6 ～ 12 個球，直線、斜線、底線球、淺球 等不同的線路和落點，同時球也有上旋、下旋、左旋、右旋 等不同的旋轉(zhuǎn)和節(jié)奏，最多連續(xù) 32 組，組與組之間不同（也 可以相同）而且節(jié)奏有不規(guī)律變化。

2 計算機智能控制技術(shù)在網(wǎng)球訓(xùn)練中的應(yīng)用

2.1 利用計算機智能控制技術(shù)，可以模擬出不同優(yōu)秀球員的擊球技戰(zhàn)術(shù)特點和套路，使訓(xùn)練者對其進行針對性的適應(yīng)訓(xùn)練

比賽是檢驗教學(xué)與訓(xùn)練效果的最佳方式，網(wǎng)球運動員需要長期參加很多次不同層次的比賽，才能豐富比賽的經(jīng)驗和提升比賽的能力。中國女子網(wǎng)球在短時間的異軍突起，主要因素就是參加了大量國際性的網(wǎng)球比賽，在比賽中適應(yīng)各球員不同的打發(fā)特點。但是參加大量的國際網(wǎng)球賽，需要大量的資金投入。利用計算機智能控制技術(shù)就可以實現(xiàn)對不同球員的模擬訓(xùn)練，從而達(dá)到節(jié)省比賽費用，提升網(wǎng)球運動員的比賽適應(yīng)能力的目的。

首先對優(yōu)秀運動員（例如費德勒、納達(dá)爾等）在比賽中的擊球進行視頻解析，得出其擊球的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速和方向、飛行弧線、平移速度、落點、節(jié)奏頻率等數(shù)據(jù)。將數(shù)據(jù)存儲到計算機中， 使用操作系統(tǒng)對新型智能網(wǎng)球發(fā)球機發(fā)布指令，使其出球效果盡可能的接近真實的參照隊員。這樣運動員足不出戶就能與世界優(yōu)秀的網(wǎng)球運動員進行適應(yīng)性訓(xùn)練和比賽。

2.2 通過計算機智能控制技術(shù)，可以實現(xiàn)人機互動，發(fā)揮教練員的主觀能動性，對網(wǎng)球運動員進行有效的針對性訓(xùn)練

首先，教練員可以利用計算機，把多種訓(xùn)練方法、模式進行編程設(shè)計，然后對智能網(wǎng)球發(fā)球機發(fā)布指令，使其出球達(dá)到教練員的設(shè)計效果，對不同的運動員進行有針對性的強化訓(xùn)練，以達(dá)到彌補運動員的劣勢技術(shù)，強化其優(yōu)勢技術(shù)的目的。

其次，教練員也可以即時遙控智能網(wǎng)球發(fā)球機，通過對鍵盤或遙控鍵的操控，根據(jù)隊員場上的位置，對智能網(wǎng)球發(fā)球機發(fā)布指令，智能網(wǎng)球發(fā)球機就猶如一個高水平的網(wǎng)球運動員和隊員在球場上對打，象“打電子游戲”一樣，用教練員的意念對運動員進行訓(xùn)練和比賽。

3 結(jié) 語

綜上所述，計算機智能控制技術(shù)在其它領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。我們通過研究和借用計算機智能控制技術(shù)，把這項技術(shù)應(yīng)用于網(wǎng)球訓(xùn)練中，可以模擬出不同優(yōu)秀球員的擊球技戰(zhàn)術(shù)特點和套路，使訓(xùn)練者對其進行針對性的適應(yīng)訓(xùn)練 ；可以實現(xiàn)人機互動，發(fā)揮教練員的主觀能動性，對網(wǎng)球運動員進行有效的針對性訓(xùn)練 ；可以迅速計算出訓(xùn)練隊員的擊球速度、線路 和落點等技術(shù)參數(shù)，并及時反饋給教練員，從而實現(xiàn)對訓(xùn)練隊 員進行及時、有效的評價和指導(dǎo)。 

所以計算機智能控制技術(shù)應(yīng)用于網(wǎng)球訓(xùn)練中，將會大幅 提高網(wǎng)球訓(xùn)練水平和訓(xùn)練效率，為我國網(wǎng)球運動水平的提高做 出貢獻。