[发明专利]一种同心鼓的实训系统

说明书

本发明公开了一种同心鼓的实训系统，其技术方案为：包括同心鼓和球，所述同心鼓安装有用于检测球撞击同心鼓表面的力大小的力传感器；所述同心鼓周向间隔均匀连接多根牵引绳，所述牵引绳上安装拉力传感器；所述力传感器、拉力传感器将检测到的数据发送至计算机设备；所述计算机设备用于对实训过程进行仿真，并分析出最佳指导方案。本发明通过对队员动作进行指导，能够缩短实训时间，取得良好的实训效果。

技术领域

本发明涉及实训系统领域，尤其涉及一种同心鼓的实训系统。

背景技术

“同心鼓”是一项常见的团体健身项目。该项目主要是运用一面牛皮双面鼓，鼓身中间固定多根绳子，绳子在鼓身上的固定点沿圆周呈均匀分布，每根绳子的长度相同。团队成员每人牵拉一根绳子，使鼓面保持水平。项目开始时，球从鼓面中心上方竖直落下，队员同心协力将球颠起，使其有节奏地在鼓面上跳动。颠球过程中，队员只能抓握绳子的末端，不能接触鼓或绳子的其他位置。

项目所用排球、双面鼓的质量大小都是一定的，不得随意更改，且该项目所参与的人数不得少于8人，队员之间的最小距离不得小于60cm。当项目开始时，球距离鼓面的距离不得小于40cm，比赛才能够继续进行。该比赛项目的目标即为使得连续颠球的次数尽可能多。

目前，同心鼓项目训练通常是队员之间多次尝试，以达到尽量多的颠球次数。这种方式耗时长，且易受队员发力时机、力度等因素影响。队员在进行多次颠球动作后，鼓面会出现一定程度的倾斜，需要队员调整拉绳方式，如果队员之间训练时间较短，则会因缺乏经验不知如何调整的情况，导致球落地，从而使训练时间延长。而且，同心鼓项目对各队员之间的协作能力要求较高，单纯的重复训练效果并不明显。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种同心鼓的实训系统，对队员动作进行指导，能够缩短实训时间，取得良好的实训效果。

本发明采用下述技术方案：

一种同心鼓的实训系统，包括同心鼓和球，所述同心鼓安装有用于检测球撞击同心鼓表面的力大小的力传感器；所述同心鼓周向间隔均匀连接多根牵引绳，所述牵引绳上安装拉力传感器；所述力传感器、拉力传感器将检测到的数据发送至计算机设备；所述计算机设备用于对实训过程进行仿真，并分析出最佳指导方案。

进一步的，所述计算机设备的仿真方法包括：

(1)以摩擦力及牵引绳质量忽略不计、牵引绳不具有弹力为约束条件，建立最佳协作模型；求解最佳协作模型，得到同心鼓的最佳高度；

(2)以同心鼓的重心位置不发生变化为约束条件，建立同心鼓的倾斜角度关于发力时机和力度模型；求解同心鼓的倾斜角度关于发力时机和力度模型，得到最小倾斜角度；

(3)以实训过程中同心鼓位置不会左右移动为约束条件，建立同心鼓倾斜角度调整模型；求解同心鼓倾斜角度调整模型，得到施加至每个牵引绳的最佳分力。

进一步的，所述步骤(1)中，以同心鼓中心点的垂直方向为轴线、同心鼓中心点为受力点进行受力分析建立使球不掉落的最佳协作模型。

进一步的，所述步骤(2)中，建立全局坐标系和局部坐标系，并进行坐标变换；以全局坐标系和局部坐标系的夹角表示同心鼓的姿态角，所述姿态角包括偏转角俯仰角滚转角

进一步的，同心鼓的倾斜角度关于发力时机和力度模型为：

其中，F_i表示每个牵引绳的拉力，M表示刚体转动力矩，θ₀表示鼓面初始倾斜角度，R表示同心鼓半径。

进一步的，首先，根据球的运动轨迹得到其运动过程中的倾斜角度与下落方向，之后求出同心鼓需要调整的偏转角度。

进一步的，所述步骤(3)中，同心鼓倾斜角度调整模型为：