929 / 2023-10-27 20:22:01

基于VR技术下网球训练严肃游戏的应用实践

网球是一项兼具趣味性、竞技性的体育运动项目，深受各个年龄段的运动群体喜爱。

然而，网球运动入门门槛高、技术环节多，加之现有训练方式的数字化程度低，导致网球训练的科学性与效率受限，甚至会由于错误的训练方式而受伤，种种不利因素制约了它的发展。

基于此，我们希望通过数字化技术，以严肃游戏的模式，为初学者提供个性化的服务，构建人-球组成的交互系统，加以VR设备，提供更智能，更直观的学习方式。

此产品基于Unity 3D平台建立人体运动链，由硬件部分和软件部分组成。硬件部分包括动作捕捉设备，智能网球拍等。软件部分包括相应的手机APP和管理系统等。该软件拥有两种游戏模式，分别可以训练运动员的击球能力和顶点能力。动作捕捉设备通过镶嵌在运动服中的处理器来采集人体各个部位的运动轨迹，并通过无线传输至计算机后台。计算机可以分析其接收的信息，来模拟人击打网球的力度，从而计算出网球运动轨迹，以此建立数字模型，同时还能进行对运动员的定点能力和击球能力的评估，为运动员制定专业的训练策略提供信息。

本产品通过文献调研并查阅相关前沿研究，决定将网球训练、严肃游戏与数字孪生三者相结合，基于数字孪生技术，开发面向网球训练的严肃游戏，使训练者通过递进的学习机制和直观的自然映射，自然地提升网球技能，从而解决网球运动普及与健康发展瓶颈，创建一个更智能，更直观的学习方式。

针对现有数字孪生模型对人体的建模维度不全面的问题，我们会建立涵盖几何模型、物理模型、行为模型、规则模型的运动训练人体多尺度数字孪生模型，研究数模双驱动的仿真技术，更新、修正和补充人体数字孪生模型以求解最适合的动作姿态，实现人体运动的高保真数字映射。采用严肃游戏、虚拟现实、子弹时间等方法，实时可视化指导训练者改变击球动作，实现对训练者的纠正反馈，提升训练者的自我感知能力。

网球深受各年龄段运动人群喜爱。然而，网球的入门门槛很高，加之专业指导所需的高昂费用，使爱好者逐渐丧失学习信心。为解决该问题，在信息技术高速发展的当下，我们将VR技术融入到网球运动中，提升了游戏内容的人机交互程度，且降低教学的人工成本，大幅度提高训练与教学的成效。因此，将VR技术和严肃预习相结合，助力爱好者更好地进行网球训练，具有极大的应用前景。