中科院智能乒乓球桌登上Nature:检测球速跟踪路径,准确找到击球位置

大数据文摘微信公众号    12-04 14:46

球类比赛中,经常能看到基于高速摄像头的鹰眼或者VAR(视频助理裁判),这类技术的应用可以避免裁判主观判断引起的争议,提高竞技体育的公平性,但由于成本较高,在小级别赛事和日常训练中难以推广。

就在上周,nature发表的论文提出了一种新方案,一张能够检测乒乓球球速、跟踪运动路径、帮助裁判判断擦边球的智能乒乓球桌。

中国科学院北京纳米能源与系统研究所、中国科学院大学纳米科学与技术学院、美国佐治亚理工学院和美国普渡大学的研究人员共同参与开发了一种木基摩擦电传感器,可以感受乒乓球撞击桌面产生的“触觉”从而监测乒乓球的运动。

应用木基摩擦电传感器的智能乒乓球桌系统利用乒乓球撞击桌面产生的能量,为乒乓球落点分布统计系统和擦边球判断系统提供动力,还能够采集并实时显示乒乓球撞击位置、运动速度和轨迹等统计信息,帮助运动员和教练展开运动分析,从而促进科学训练。

中科院智能乒乓球桌登上Nature:检测球速跟踪路径,准确找到击球位置

▲利用静电场来供能的新型“智能”乒乓球桌

“智能”乒乓球台可以利用自供电木质传感器准确找到击球位置并判断进出状态,来提升运动员的技能:

灵活耐用的木质电子纳米发电机构成了乒乓球台桌面

利用了可以探测击球动能的自供电传感器

研究者发现可以利用收集到的这些数据,来帮助运动员提高成绩

经过特殊处理的轻木作为自供电传感器的一部分

这种利用静电场来供能的新型“智能”乒乓球桌,可以让球员知道球会落在哪里,并且判断球是“进”还是“出”。在经过球拍击打后,传感器会追踪到球运行的轨迹,记录球速,并同时探测球会落在桌子顶部或边上。

研发团队表示通过使用更多自供能连续传感器将帮助运动员和他们的陪练,更好地分析他们的表现。

这个桌子上镶满了用特殊轻木制成的摩擦起电传感器。论文第一作者王中林教授说道:“实时数据收集依赖于广泛分布的传感器,而这些传感器供能主要依赖于像电池这样的传统储能设备。”

“同时,考虑到这些传统设备短暂的寿命、高耗材、高成本及环境问题,开发一款可持续、免维护的感知技术变得无比重要。”

这类传感器充分利用了摩擦起电的原理,也就是互斥的两种材料相碰会产生一负荷电,来给它们提供能量。静电场就是由摩擦电组成的。

一个“无电池”系统的能量产生于球的撞击。该系统可以测量撞击的位置,并将这个信息反馈给球员。

中科院智能乒乓球桌登上Nature:检测球速跟踪路径,准确找到击球位置

特质轻木制成的静电传感器,能判断球击中桌子的边缘还是角落

团队表示这项实验中使用更可持续的自供电传感器,可以帮助运动员和陪练分析他们的表现。他们可以完全找准球的落点。这种桌子可以记录下击打位置、速度和运动轨迹,并展示实时的统计分析。

中科院智能乒乓球桌登上Nature:检测球速跟踪路径,准确找到击球位置

王林博士说:“在这个物联网的新时代,基于遍布广泛的智能传感技术,大数据收集和分析将跨上一个新的台阶。”

“这个系统依赖于简单有效的策略,将普通木头变成高性能的静电材料。”

“而这种材料具有特殊力学性质,如可以将力度放大7.5倍、优秀的弹性、耐磨性和可加工性。”

“同时,与普通木材相比,可输出电能也提高了70倍以上。”

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