摘 要

如今，文体生活越来越重要，这也符合人们的文化生活需要。“澳网、武网”的定期举行也让越来越多的人对网球产生了兴趣。网球不像羽毛球那样落地稳定，不易滚动，也不像乒乓球那样体积较小，一次可以捡起好多个。网球的弹性较强体积较大，不易收集。网球场地一般为相互连接的开放型球场，规模很大，球会散落在球场的各个地方，这就给收球增加了难度，也使得“收球”成为了练习时的关键一环，同时给练习者带来了巨大的工作量。不仅浪费了练习的时间，练习者还付出了身体劳动，连续的捡球弯腰动作也会伤及腰身。

本研究是在标准网球场的规模、网球的体积材质、现有技术以及网球训练方法的基础上，对散球的收集方法进行研究，目的是节约人们在收球上所浪费的时间，减少练习者的体力负担，以便于把网球快速收集起来，方便下次使用。

关键词: 散球收集 网球运动 创新设计

Abstract

Nowadays, cultural and sports life is becoming more and more important, which also meets the needs of people's cultural life. The regular holding of "Australian Open and Wushu Open" has also made more and more people interested in tennis. Tennis does not fall to the ground as stably as badminton, is not easy to roll, nor is it as small as table tennis, which can be picked up several times at a time. Tennis has strong elasticity and large volume and is not easy to collect. Tennis courts are usually interconnected open courts with large scale. The clubs are scattered in all parts of the court, which makes it more difficult to collect the ball. It also makes "collecting the ball" a key link in practice and brings huge workload to the players. Not only does it waste the time of practice, but the exerciser also pays physical labor. Continuous ball picking and bending will also hurt the waist.

This study is based on the scale of standard tennis courts, the volume and material of tennis balls, the existing technology and tennis training methods. The purpose of this study is to save people's wasted time on collecting balls and reduce the physical burden of the players, so as to collect tennis balls quickly and facilitate the next use.

Key words: Scattered ball collection；Tennis sport；Innovative design

目 录

第1章 绪论 1

1.1课题研究背景 1

1.2 课题研究意义与目的 1

第2章 网球运动的基本状况 2

2.1网球运动的概念诠释 2

2.2我国网球场管的规模统计 2

2.3网球球场的基本特点 3

2.3.1网球场的构成及基本尺寸 3

2.3.2网球场的分类 4

2.4网球训练的基本方法和程序 4

2.4.1网球训练的基本方法 4

2.4.2网球训练的基本程序 5

2.5小结 6

第3章 针对网球收集问题的现有措施及归纳 8

3.1现阶段网球普遍收集方法及问题分析 8

3.1.1网球收集的普遍方法 8

3.1.2网球收集普遍方法的问题分析 8

3.2现有网球收集类产品的整理分析 9

3.3小结 11

第4章 针对扫地机器人主要技术的研究分析 12

4.1扫地机器人的工作原理 12

4.1.1扫地机器人的主要技术 12

4.1.2扫地机器人的路径规划 12

4.2扫地机器人的使用方式 13

4.3小结 14

第5章 针对网球训练场的网球收集器的设计实践 15

5.1相关分析及实验 15

5.1.1斜切面形态的分析研究 15

5.1.2网球收集器的斜面高度实验及研究 15

5.1.3网球散落数量的分析研究 16

5.2概念模型的推导和提出——网球自动收集器 17

5.3创新产品使用方式及其用户环境 17

5.4形态的推敲 18

5.5设计方案 19

第6章 结论 22

参考文献 24

致谢 25

第1章 绪论

1.1课题研究背景

国内：网球运动一直都是人们所追捧的大众型运动，它不分男女老少，甚至不分地点。在中国，人们越加关注强身健体所带来的益处，越来越多的人们开始参与网球运动，一些商业性场馆逐渐出现，使之成为一种系统性的链条。2014年我国发布了《国务院关于加快发展体育产业促进体育消费的若干意见》，其中提出了“要促进群众体育与竞技体育全面发展,加快体育强国建设,不断满足人民群众日益增长的体育需求。”[^[1]]由此，网球爱好者已逐渐成为了一个较为庞大的用户群体，且越来越多的网球爱好者开始了更加专业的网球训练。

国外：国外的网球发展比国内要早很多，他们拥有更加多样的训练场地和更加深厚的网球文化。四大网球公开赛也被很多球迷所追捧。

1.2课题研究意义与目的

（1）研究目的。通过对目前网球场地的类型、构成以及网球训练方法和现有网球收集类产品的整理和分析，结合人们对于网球收集方面的需求，利用现有科学技术，从创新设计的角度去帮助网球爱好者改善 “收球难”的问题，降低训练者的负担，节省更多的时间，让网球训练更加高效。

（2）研究意义。全民健身已是大势所趋，网球爱好者数目不断增加，网球场管及一些训练场馆也越来越商业化。本课题从创新设计角度出发，关注网球爱好者在训练时的问题和实际需求，为他们在租用网球场地时节省出更多的时间去训练，节省他们的体力，把更多的精力放于网球训练中。

（3）课题研究创新点。从用户的实际需求出发，根据网球场的基本环境、材质及特点以及网球运动的训练方式和相关技术来探索有助于网球收集的创新型产品，通过设计来改善人们在进行网球运动时所面临的问题。

第2章 网球运动的基本状况

2.1网球运动的概念诠释

网球运动是球类运动的一种，一般分为单打和双打，两组队员分别站于球场两侧，以球网为界限对球进行击打，从而得到锻炼身体，训练思维敏捷能力的效果。网球运动最初在英国出现，后通过美国发扬于全世界，是全球所有运动中排行第二。这是一项室内室外都可以进行的体育项目，后来随着在世界范围内的推广，网球比赛也成为了竞技体育的一种。

随着人们对文体生活的需求提高，网球馆也逐渐在各个城市开办起来，网球运动已经成为了人们生活中较为流行的一项体育活动，然而在进行网球运动的过程中也会有很多问题出现。

2.2我国网球场馆的规模统计

图2.1 各省市网球场规模统计图

从现有网球馆数量来看，以北京、上海、广州为例，网球馆数量达150家以上，数目之庞大，而在人口较少的拉萨、乌鲁木齐地区，场馆也有近十家，可见网球运动已经普罗大众。从已有数据推算，以北京为例，大概每家网球场管的面积达2500m²。根据网球场的尺寸标准，一个网球场地不得小于670m²，也就是说，每个网球馆都大概有3-4个球场。

以上表明，现有网球馆数量庞大，占地面积较多，而随着人们越来越注重对美好生活的追求，此数量会只增不减。

2.3网球球场的基本特点

2.3.1网球场的构成及基本尺寸

图2.2 标准网球场示意图

按照标准，一个网球场地的面积应大于等于648㎡（南北长36m，宽18m），在此面积内，有效双打场地的标准尺寸是：长23.77m，宽10.98m，标准单打场地的尺寸是：长23.77m，宽8.23m，在每条端线后应留有大于等于6.40m的距离^[[2]]，在每条边线外应留有余地不小于3.66m。球场还安装有挂网的网柱，两柱间距12.8m,柱高1.07m。[^[3]] 

球场的主要设施有球网、网柱、单打支柱、绳或钢丝绳、中心带、网边白布等，还球场周围的挡网（室外网球场挡网高度为4-6米）[^[4]]，有些可用于比赛的球场周围还设有看台、座位、座椅等。

2.3.2网球场的分类

按照材料分类，网球场可以分为三种，草地球场、红土球场和硬地球场，而硬地又分为木质地板球场、人造草地球场和混凝土球场等。在普通的网球馆中所使用的场地为硬地，多为pvc材质的地垫，小部分高端网球场为草地——

图2.3 网球场的四种类型

（1）草地球场。草地球场的历史性最强，是一种较为传统的球场，这种场地会对网球产生一定的阻力从而减轻其弹跳力[^[5]]，但球的速度会加快，非常锻炼练习者的注意力和敏捷程度。在草地上进行比赛难度更大。草地的成本很高，保养起来也比较困难。国内一般用塑胶人造草坪去代替。

（2）硬地球场。这是最常见的一种球场，一般是在地表涂上橡胶或塑料。这种场地成本较低，国内运用普遍。在一些比较落后的地区，也在逐渐普及硬地球场。第一次使用硬地网球场的比赛是1976年美国网球公开赛。[^[6]]

（3）地毯球场。这是国内一些球馆会选用的球场，材质与硬地球场相似，选择地毯球场一是因为不想破坏地面，二是打算以后把球场另作他用。地毯球场一般在体育用品店就可以买到，但如果固定不牢就会容易打滑，时间久还会出现起泡现象。

（4）红土球场。这是造价最为低廉的一种球场，正在被慢慢淘汰，但现阶段这种球场在欧洲还较为多见。红土场对网球的摩擦系数较大，运动员在这种球场上比赛时间较长，得分也比较困难。[^[7]]

2.4网球训练的基本方法和程序

2.4.1网球训练的基本方法

对于普通的网球爱好者来说，网球训练也是一种抒发自己运动热情的很好的方式，通过资料的收集整理发现，以下四种训练方式是适用人群最广的训练方法——

（1）与同伴配合练习。这种方法可以与同伴进行良好的沟通从而培养默契程度，在练习某项技能时，可以与同伴一起商量配合，这样可以最大化的模拟实践，同时培养敏捷反应，实现双赢。练习时以每次击打6-12个球为宜。如果你的同伴要练习发球，那么你就可以和他相对，去练习接发球，先告诉他你要把球打向哪个区域，这样他可以集中注意力接球。然后双方交换，这样你和同伴都可以得到很好的练习。双方都应该始终爆出正确的动作训练5-10次，用同样的方法还可以练习正反拍球、高压和挑高球、落地和截击球等。在训练时一定要配备足够的网球。[^[8]]

（2）用计数法提高击球的准确性。许多人在开始训练时能打中的球不多，那么他们可以用计数的方法来提高自己的自信心从而提高击中球的概率。把击球过网的次数记录下来。练习的次数多了，可能会用一个球打10个来回甚至更多。同时要用实实在在的力去击球，不能把球“打死”，而是要利用巧劲，训练自己的灵活度。

（3）针对薄弱技术进行练习。在上述练习完成后，要着重训练自己的薄弱之处。很多初学者高压球处于劣势，会将高压求打成落地球，这时就需要一个同伴帮忙打一些近网的高球，连续缓慢打出一些高球，然后训练者顺势打出，这样可以使自己尽快掌握击球技术。此方法一般同伴会将球筐放置在身侧，不停的把球击出，而训练者会不停的击球，一次训练以10-20个球为宜。

（4）半场练习。只利用半个场地进行训练可以很快的让你熟悉网球的规则和技巧。有两个方法可供选择：一位练习者站在发球区，另外一名练习者站在对面的端线上。在网前的伙伴尽力把球都打在端线的位置，而站在端线的伙伴则尽量“破网”[^[9]]。可以在半个场地上来来回回的进行比赛练习，之后可以进行场地互换，这样正手反手都可以练到。半场练习缩小了击球范围，可以让练习者尽快的熟悉规则。

2.4.2网球训练的基本程序

（1）对于网球初学者来说：

第一阶段是对感觉的培养。训练方法通常为：①连续向上击球50个。向上击打网球，借助球拍的弹性和自己的控制力让球在球拍上不断的跳动。②用球拍不断的将球打向地面，连续50次。③近距离弹球30次。双方站在距网两米的位置，一位同伴把球打给另一个，然后等球着地并弹起后将球打回。

第二阶段是近距离对打。主要练习正手和反手的动作。训练方法为：①近距离对打。双方站在球场底线的后方，以尽量慢的速度将球打到合适的位置，一共30次。②近距离斜线对打，双方站在距网两米左右的对角线上，将球打给斜对面的搭档，一组练习30次。3.近距离跑动9对打。两人轮流给对方送球。送球方站在场地右角上，接球方站在他的对角，送球方将球打给接球方，接球方将球打还并跑向底线另一端。重复进行10次左右。

（2）对于网球进阶者来说：

第一阶段，提升整体网球技术。主要从“握拍，引拍，站位，步伐”几个方面分别去训练，在步伐训练中可以发现，高水平的网球运动员都具备良好的分腿垫步意识，较常用的是“交叉步、并步、滑步、碎步”，在步伐训练时要注意脚下的节奏感；不断重复打球时的动作，在实战训练时务必学会使用前脚掌着地，循序渐进。

第二阶段，提升网球战术。防守反击是更有效率的打法。多打练习赛，是巩固自己技术的好机会。随着水平的提高，需要巩固并丰富7自己的进攻手段，譬如正手小斜线、侧身攻、直线球等。不要过多关注具有攻势性的球，要求稳。

第三阶段，网球体能训练。竞技网球更加偏重无氧耐力素质，更依赖磷酸和乳酸系统（无氧糖酵解）的发展程度，是一项典型的高强度，短间歇运动。要从速度素质、耐力素质、力量素质、灵敏素质、四个方面进行提升。速度素质的具体联系方法为：徒手挥拍练习: 原地 跑动（侧向移动和纵向移动），310米、20米、30米等逐加式冲刺跑，折返跑。耐力素质训练除了长跑之外还要搭配游泳进行练习。力量素质主要由跑跳训练来进行提升。灵敏素质训练较为灵活，可以进行绳梯练习，变型跑，五点跳等，还可以采用足球运动员常用的战术练习，教练随机传球、学员随机追逐等。

第四阶段，网球心理。对于专业网球选手来说，这是非常重要的，通过多打比赛，培养自己强大的心理，不要计较每一分的得失而是顾全大局，总结经验。

2.5小结

在中国，网球运动已经是人们生活中不可缺少的一部分，如今我国的网球场馆数量庞大，多为硬地球场或地毯式球场，这两种球场材质为橡胶或塑料，表面摩擦力较小，网球弹跳度较高，这会对收球工作带来更大的难度。但表面平整有利于机器的走动。

在网球训练中，几乎所有的训练方法都需要大量的网球，特别是“记数训练”和“薄弱技术训练”，这两种方法练习的就是击球的稳定和准确性，所以网球收集器的设计是非常有必要的。

第3章 针对网球收集问题的现有措施及归纳

3.1现阶段网球收集的普遍方法及问题分析

3.1.1网球收集的普遍方法

针对不同的人群进行调查发现，目前收集网球的方式大致为两种——

（1）人工收集。这是最常规最基础的方法，适用于很多的网球馆以及学校的网球场。人们通常会自行去往每个球掉落的地方进行弯腰收集，或是蹲下来先捡起自己所在区域的多个球放置于自己的球拍之上，之后送入球筐中。此过程反复，且消耗体力较大。

（2）利用工具收集。现阶段，大多数球馆仍未使用这一方式，毕竟工具需要一定的成本。

3.1.2网球收集普遍方法的问题分析

同其他球类运动一样，网球训练需要大量的球，除少数人觉得捡球不费时间之外，大多数人还是认为捡球是一个非常耗时、耗体力的过程，在此对武汉市的网球场馆进行了调查及资料整理，总结出了以下几点——

（1）网球场面积较大。网球馆为了节约场地面积，大部分都是几个场地连在一起，仅划线隔开，没有任何遮挡物，这使得网球会四处分散在球馆的各个角落，更加的不好收集，如若是练习者自行带球，可能还会碰到分不清是否为自己球的情况。

（2）网球弹性大。据资料显示，网球的材质主要由橡胶组成，内胎为橡胶化合物，虽然外面的绒毛耐磨会产生摩擦力，但此力几乎微乎其微，并不能阻止网球自身的弹跳。这也会出现网球满场散落的情况。

（3）网球本身体积较大重量较重。网球是中型球类，按照标准其直径在6.54㎝-6.858㎝之间，体积大概为150㎝²。[^[10]]而网球的标准重量在56.7-58.47克之间。通过观察发现，人们在收球时，一般会把几个网球放在拍子上，端着送入球筐，但若整个球拍上都放满，大概可以盛放10个左右的球，再加上球拍的重量，很容易出现端不稳的情况，导致网球散落。

（4）球场限制时间。在网球馆中每个场次的使用都有时间限制，据观察，大部分人都会在结束前十五分钟开始收球，也就是收球所耗费的时间也算在了球场可使用的范围之内，而且收球不止一次，如此算来，可能会浪费近半小时。

（5）练习者体力不济。众所周知，网球是一项非常消耗体能的运动，一场练习下来，最迫切的可能是喝水休息，但练习者却面临着很大的工作量--捡球。这会使人产生厌烦的心理，同时会加重身体负担。

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