王 艷，蒼施龍，王 佳，馬佳樂(lè)，沈博昌

（東北林業(yè)大學(xué)，哈爾濱 150040）

目前，臺(tái)球運(yùn)動(dòng)已成為一項(xiàng)影響廣泛、民眾喜愛(ài)的健康休閑體育產(chǎn)業(yè)，然而對(duì)于一些剛接觸桌球的初學(xué)者或是想要快速提高水平的臺(tái)球選手來(lái)說(shuō)，對(duì)母球的碰撞角度一般難以掌握，很難準(zhǔn)確瞄準(zhǔn)和出桿，難以將目標(biāo)球擊進(jìn)球袋，導(dǎo)致未能打出預(yù)先想好的擊球軌跡，達(dá)不到自己想要的結(jié)果[1]。所以需要有一種幫助其瞄準(zhǔn)并能確定母球運(yùn)動(dòng)方向的工具，但目前市場(chǎng)上的輔助裝置對(duì)于消費(fèi)者來(lái)說(shuō)過(guò)于昂貴，裝置體積大，不宜在日常生活中使用，并且操作技術(shù)要求較高。本文設(shè)計(jì)了一種設(shè)備，不僅可以解決消費(fèi)者的問(wèn)題，還可以解決生產(chǎn)者技術(shù)、成本等問(wèn)題，可以讓越來(lái)越多的人喜歡臺(tái)球，同時(shí)希望借此提高中式臺(tái)球初學(xué)者的技術(shù)水平，以及增加中式臺(tái)球運(yùn)動(dòng)的用戶數(shù)量。

1 輔助瞄準(zhǔn)裝置的總體設(shè)計(jì)

臺(tái)球運(yùn)動(dòng)對(duì)臺(tái)球選手的視覺(jué)判斷和擊打準(zhǔn)確度有相當(dāng)高的要求，無(wú)論是對(duì)于專(zhuān)業(yè)臺(tái)球選手還是業(yè)余愛(ài)好者來(lái)說(shuō)都是一個(gè)難點(diǎn)，擊球時(shí)，如果無(wú)法判斷擊打點(diǎn)是否準(zhǔn)確，一切技術(shù)動(dòng)作都徒勞無(wú)功。且現(xiàn)有的臺(tái)球輔助裝置，如一些光學(xué)影像類(lèi)輔助裝置對(duì)消費(fèi)者來(lái)說(shuō)價(jià)格昂貴，裝置整體體積大，不易在平常訓(xùn)練使用中隨身攜帶。綜合考慮以上情況，本項(xiàng)目在母球定位器的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，不僅體積小便于攜帶，而且在定位的基礎(chǔ)上附加了瞄準(zhǔn)功能，能幫助大家快速熟練中式臺(tái)球，減小瞄準(zhǔn)難度，提高進(jìn)球準(zhǔn)確率。本裝置材料簡(jiǎn)單，成本低，實(shí)施方便，不會(huì)損壞和污染臺(tái)球桌面。

本裝置包括底盤(pán)，以及安裝在底盤(pán)上端的定位座，所述定位座上設(shè)有用于與臺(tái)球貼合的圓弧端面，還包括安裝在底盤(pán)上且能夠指向水平面任意方向的三角板，三角板能夠便于操作者利用分離角指示原理進(jìn)一步提高進(jìn)球的準(zhǔn)確率。

臺(tái)球定位器整體結(jié)構(gòu)如圖1 和圖2 所示。

圖1 臺(tái)球定位器整體結(jié)構(gòu)俯視圖

圖2 臺(tái)球定位器整體結(jié)構(gòu)仰視圖

2 臺(tái)球定位器的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 臺(tái)球定位器的底盤(pán)設(shè)計(jì)

底盤(pán)是整個(gè)裝置最基礎(chǔ)也是重要的部分，所有的設(shè)計(jì)都是在底盤(pán)的基礎(chǔ)上完成的，底盤(pán)還包括凹形基座和直座，凹形基座的內(nèi)壁上設(shè)有限位導(dǎo)槽Ⅰ；直座上端的中心設(shè)有限位導(dǎo)槽Ⅱ且前后延伸，直座的外壁上固接有梯形軌，梯形軌滑動(dòng)連接在限位導(dǎo)槽Ⅱ內(nèi)。其中，凹形基座和直座之間能夠通過(guò)拉動(dòng)實(shí)現(xiàn)聚合與分離，以改變本裝置整體的長(zhǎng)度，以適應(yīng)不同情況的臺(tái)面和球位，使裝置更加靈活。底盤(pán)結(jié)構(gòu)如圖3 和圖4 所示。

圖3 底盤(pán)主體結(jié)構(gòu)I

圖4 底盤(pán)主體結(jié)構(gòu)II

2.2 臺(tái)球定位器的輔助瞄準(zhǔn)設(shè)計(jì)

完成底盤(pán)的相關(guān)設(shè)計(jì)后，在底盤(pán)限位導(dǎo)槽設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，添加帶軌基座，低柱垂直設(shè)置在帶軌基座的中心，為方便安裝和拆卸，在基座上設(shè)置用于與低柱進(jìn)行螺紋連接的螺紋孔，預(yù)緊件Ⅰ安裝在低柱上且能夠抵在上述帶軌基座的上端面，帶軌基座滑動(dòng)連接在限位導(dǎo)槽Ⅱ內(nèi)實(shí)現(xiàn)前后滑動(dòng)以改變低柱的位置；運(yùn)用三點(diǎn)一線原理，在凹形基座的尾部中心位置設(shè)置高柱，保證高柱和低柱在同一直線上，高柱也采用螺紋連接并設(shè)有能夠定位的預(yù)緊件Ⅱ。用低柱代替假想球球心，高柱為基準(zhǔn)觀察，當(dāng)確定袋口、目標(biāo)球與立柱在同一直線上時(shí)，完成瞄準(zhǔn)，此時(shí)無(wú)論什么方向，只要將母球向短柱所在的位置擊打，目標(biāo)球即可進(jìn)洞。帶軌基座結(jié)構(gòu)如圖5 所示。

圖5 帶軌基座結(jié)構(gòu)圖

2.3 臺(tái)球定位器的定位功能設(shè)計(jì)

定位器是一種帶有角形卡球開(kāi)口或半圓形卡球開(kāi)口的裝置[2]，定位座安裝在底盤(pán)上端的后部，定位座與底盤(pán)通過(guò)可拆卸的方式固接，例如采用自攻螺絲或使用螺栓旋入螺紋孔產(chǎn)生預(yù)緊力的方式，圓弧端面設(shè)置在定位座的后端，具體弧度以中式臺(tái)球母球的弧度為基準(zhǔn)。定位器還包括插部，以及固接在插部上的增穩(wěn)部，所述定位座的圓弧端面處設(shè)有凹槽，所述插部插裝在凹槽內(nèi)，增穩(wěn)部用于代替圓弧端面與臺(tái)球貼合以增加摩擦力，所述增穩(wěn)部為等距的毛刷或帶有防滑紋路的橡膠面。凹槽的中心橫截面和球的水平最大橫截面重合，定位器另一端上設(shè)有開(kāi)口使三角板能夠進(jìn)一步靠近圓弧端面。定位器結(jié)構(gòu)如圖6 和圖7 所示。

圖6 定位器圓弧端面部分結(jié)構(gòu)示意圖

圖7 定位器增穩(wěn)部結(jié)構(gòu)示意圖

2.4 臺(tái)球定位器的分離角指示功能設(shè)計(jì)

三角形指針轉(zhuǎn)動(dòng)連接在低柱上，三角形指針位于帶軌基座和預(yù)緊件Ⅰ之間，低柱的底部能夠與直座上端面貼合并利用預(yù)緊件Ⅰ擠壓在三角形指針的上端以產(chǎn)生預(yù)緊力實(shí)現(xiàn)對(duì)帶軌基座和三角形指針的定位，進(jìn)而可以改變低柱距圓弧端面的位置。短柱上的三角形指針與目標(biāo)球及袋口連線之間的夾角就是分離角（分離角概念及應(yīng)用如圖8 所示），可以根據(jù)不同的桿法擊打母球控制分離角度，來(lái)指示母球與目標(biāo)球撞擊后的運(yùn)動(dòng)方向，便于接下來(lái)連續(xù)擊打。其次考慮到在實(shí)際打球過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)目標(biāo)球被擋住，但是袋口附近有別的球的情況，此時(shí)目標(biāo)球可能借助這顆球改變方向入袋，這時(shí)該三角形指針也可以用來(lái)指示目標(biāo)球與障礙球碰撞后的分離角度，從而更快速準(zhǔn)確地將球擊入袋中。三角形指針結(jié)構(gòu)如圖9 所示。

圖8 分離角概念與實(shí)際應(yīng)用圖示

圖9 三角形指針結(jié)構(gòu)示意圖

3 輔助瞄準(zhǔn)裝置的原理

機(jī)構(gòu)的組成及具體的連接方式、作用在第2 部分已經(jīng)敘述完畢，接下來(lái)將闡述該裝置在實(shí)際使用中如何發(fā)揮具體功能來(lái)幫助初學(xué)者快速掌握中式臺(tái)球有關(guān)的技術(shù)。第3 部分將著重闡述裝置所使用的三點(diǎn)一線和分離角指示原理。

3.1 三點(diǎn)一線原理

當(dāng)主球瞄準(zhǔn)點(diǎn)、目標(biāo)球撞擊點(diǎn)和袋口中心點(diǎn)在一條直線上時(shí)，擊打主球的中心點(diǎn)，就可輕松把球打進(jìn)。這就是臺(tái)球瞄準(zhǔn)的基本原理：三點(diǎn)一線，即，母球在碰到目標(biāo)球的那一瞬間，母球—目標(biāo)球—目標(biāo)洞口，3 點(diǎn)成一條直線。

由圖10 可知，按照三點(diǎn)一線原理，在瞄準(zhǔn)點(diǎn)畫(huà)一條垂直于進(jìn)球線的直線，這條直線（圖10 中的白色實(shí)線）右側(cè)180°范圍內(nèi)，只要瞄準(zhǔn)點(diǎn)準(zhǔn)確，理論上都可以把球打進(jìn)袋。（注意：并非習(xí)慣上認(rèn)為的沿目標(biāo)球撞擊點(diǎn)畫(huà)出的那條白色虛線）。

圖10 三點(diǎn)一線原理圖示

3.2 分離角指示原理

由于臺(tái)球本身是圓形球體，2 球相撞時(shí)是一點(diǎn)接觸，力量的傳遞也是通過(guò)這個(gè)點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，把2 個(gè)球的中心連上一條直線后，便可以找到力的傳遞方向，這就是目標(biāo)球的行進(jìn)方向。

當(dāng)臺(tái)球母球與目標(biāo)球相撞的瞬間，如圖11 所示。

圖11 分離角指示原理圖示

1）當(dāng)母球有縱向前旋轉(zhuǎn)時(shí)分離角小于90°；母球無(wú)縱向旋轉(zhuǎn)時(shí)分離角等于90°；母球有縱向逆旋轉(zhuǎn)時(shí)分離角大于90°。所以，從以下幾點(diǎn)判斷臺(tái)球擊球的分離角。

①使用高桿桿法時(shí)，由于母球始終有縱向前旋轉(zhuǎn)，所以分離角一定會(huì)小于90°。②使用中桿桿法時(shí)，母球在滑動(dòng)過(guò)程中碰到目標(biāo)球，此時(shí)母球無(wú)縱向旋轉(zhuǎn)，分離角等于90°。③使用低桿桿法時(shí)，母球在縱向逆旋轉(zhuǎn)時(shí)碰到目標(biāo)球，表現(xiàn)為拉桿效果，分離角大于90°。

2）母球由滑動(dòng)轉(zhuǎn)化為向前滾動(dòng)后碰到目標(biāo)球，此時(shí)分離角小于90°。

3）母球由縱向逆旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為滑動(dòng)時(shí)碰到目標(biāo)球，此時(shí)母球無(wú)縱向旋轉(zhuǎn)，分離角等于90°。

4）母球由縱向逆旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為滑動(dòng)，繼而轉(zhuǎn)化為縱向前旋轉(zhuǎn)時(shí)碰到目標(biāo)球，分離角小于90°。

主球和目標(biāo)球的分離角大小，是根據(jù)擊球力量的大小、擊球的厚薄而產(chǎn)生變化。主球和目標(biāo)球的進(jìn)路、球的位置變化等，只能通過(guò)不斷地觀察和反復(fù)地練習(xí)，才能逐步掌握其變化規(guī)律[3]。

4 結(jié)束語(yǔ)

目前，臺(tái)球運(yùn)動(dòng)已成為一項(xiàng)影響廣泛、民眾喜愛(ài)的健康休閑體育產(chǎn)業(yè)。其不僅是一個(gè)娛樂(lè)項(xiàng)目，同時(shí)也是一個(gè)競(jìng)技項(xiàng)目[4]，在擊打臺(tái)球時(shí)，需要有對(duì)于整個(gè)局面的連續(xù)思考和預(yù)判能力，需要精確計(jì)算，需要有良好的布局，整個(gè)過(guò)程中融合了數(shù)學(xué)、物理學(xué)等多方面的知識(shí)，比其他的球類(lèi)活動(dòng)更能鍛煉大腦思維。臺(tái)球帶來(lái)的不僅僅是身體局部的運(yùn)動(dòng)和鍛煉，也是全身協(xié)調(diào)能力的鍛煉。每擊打一個(gè)球，眼睛、頸椎和肩部都需要與上肢、腰部及下肢良好地協(xié)調(diào)與配合。經(jīng)常參與這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)，不僅有助于提高注意力，還能改善自身的協(xié)調(diào)性和對(duì)身體各部分的控制能力。

為了提高目標(biāo)球落袋的命中率，本文設(shè)計(jì)了基于三點(diǎn)一線原理和分離角指示原理的帶有輔助瞄準(zhǔn)裝置的臺(tái)球定位器。此裝置可幫助臺(tái)球愛(ài)好者準(zhǔn)確掌握袋口、目標(biāo)球和直射點(diǎn)三者空間與位置關(guān)系，可以培養(yǎng)臺(tái)球選手根據(jù)袋口和目標(biāo)球位置，對(duì)直射點(diǎn)的空間定位判斷能力，從而提高準(zhǔn)度，快速確定擊球角度和瞄準(zhǔn)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)擊球準(zhǔn)確性和母球分離角度輔助訓(xùn)練的目的[5]，從而可以快速提升臺(tái)球選手的球技。