Роботы: элементы конструкции и применение

Высокий уровень мастерства игроков по настольному теннису и обострившаяся конкуренция вынуждают специалистов и игроков искать новые методические направления по развитию психологических, физических и специальных качеств и игровых навыков. Одной из главных тенденций в развитии нашего вида спорта является повышение скорости розыгрыша каждого очка, когда некоторые действия сильнейшим игрокам планеты приходится осуществлять на уровне подсознания (время на принятие решения менее 0, 2 сек). Одним их реальных направлений, повышающих мастерство игроков, является использование специальных тренажёров – роботов.

Робот – это лучший помощник тренера, неутомимый спарринг – партнёр для игроков любого уровня от новичков до мастеров спорта. Не являясь панацеей, он очень полезен и эффективен для решения определённых конкретных задач на различных этапах подготовки игроков, позволяя существенно повысить интенсивность тренировочного процесса.

Преимущества роботов

Робот может быть использован тренерами во время отбора новичков, на этапах обучения элементам техники, в частности — приема подач, а также в процессе совершенствования мастерства действующими спортсменами. Робот полезен самообучения элементам игры детьми и взрослыми любого возраста и способностей, любого уровня подготовки, а также спортсменами- инвалидами. Тренируясь с роботом можно развивать внимание, научиться наблюдать за траекторией полёта мяча, определять вид вращения мяча, разбираться в особенностях различных видов ударов.

Робот поможет научиться принимать скоростные и навесные топ-спины, «запилы» с сильным нижним вращением, мощные плоские завершающие удары, подачи со сложным вращением и многое другое. Всё это можно отрабатывать на месте и в движении, а также в виде серии игровых комбинаций.

Во время тренировки с роботом эффективно, в ускоренном режиме, развиваются двигательная активность, скоростные качества, выносливость, шлифуется техника различных ударов, и устраняются индивидуальные огрехи в исполнении игровых элементов. Развиваются при этом и психологические качества: концентрация внимания, трудолюбие, терпение к повышенным нагрузкам, самостоятельность мышления.

Робот позволяет сделать работу тренера более квалифицированной, освобождая время для творчества вместо выполнения им рутинной работы в качестве спарринга с игроками невысокой квалификации. Однако, несмотря на все очевидные достоинства роботов, их использование сегодня в тренировочном процессе незаслуженно мало. Попробуем разобраться, почему так получается.

Причины редкого полноценного использования роботов

• Отсутствие доступной информации обо всех возможностях роботов, способах выбора нужной модели, методике их использования для различных категорий игроков.
  Сложности организации тренировок с роботами в нестационарных залах (надо принести, установить, найти электричество в доступном месте, настроить, где-то хранить…)
• Страх и неумение обращаться с машинами, отсутствие творческого подхода к тренировочному процессу, консервативность тренеров.
  Неполная функциональность (не универсальность) роботов: для новичков одни модели, для профессионалов – другие, а игроки в секции, как правило, быстро вырастают, требуется иметь несколько вариантов тренажеров, хотя и это порой не гарантирует реализации всех планов, т.к. выбраны принципиально не те модели роботов.
• Относительно высокая стоимость роботов.

На рынке сегодня представлено около двух десятков моделей тренажеров-роботов, различающихся как ценой, так и своими возможностями. При этом далеко не все модели отвечают всем поставленным выше целям и задачам. Поэтому, видимо, и складывается устойчивое мнение игроков и тренеров, что роботы посылают мячи с неестественным вращением, сложно настраиваются, работают ненадежно, что они громоздки и тяжелы, что проще и эффективнее использовать проверенный метод большого количества мячей (БКМ).

Как и любой тренажер-имитатор, роботы не идеальны. С ними играть гораздо сложнее, чем со спаррингом: отсутствует значительная часть визуальной информации, мячей для игры много, что требует от игрока большего напряжения и концентрации внимания. Но за то, только они позволяют совместить стабильность попадания с максимальной скоростью полета и темпом игры, способны имитировать сложнейшие (порой запредельные!) вращения при подачах, играть без перерыва и эмоций даже в условиях ограниченного пространства.

От того, как устроен робот, зависят его возможности, а значит и коэффициент его полезного использования в тренировочном процессе. Как говорится, не все роботы одинаково полезны, т.е. указанные выше достоинства есть не у каждой модели. И об этом следует знать!

Конструкция

Именно в конструкции заложены основные функциональные возможности тренажера. Расширить эти возможности можно еще лишь за счет «более умного» блока управления.

Робот обычно состоит из стойки (подставки) для его установки и задания высоты начальной точки вылета, бункера для мячей, метательной головки, механизма для подачи мячей к головке, механизма разброса мячей по столу в горизонтальной плоскости, механизма регулировки углов метания в вертикальной плоскости, блока управления.

Рассмотрим основные элементы конструкции роботов более подробно.

• Стойка для установки робота.

  Простейшее деление роботов на классы обычно начинается с их установки: настольное и напольное исполнение. Жесткое крепление робота к столу ограничивает маневры с его перемещением, сокращая возможности отработки траектории всех известных ударов. Подача мячей в метательную головку при этом может идти сверху или снизу. Как следствие этого — отсутствие и наличие возможности замкнутого цикла работы с тренажером при наличии сетки-уловителя мячей.

  Настольный робот (или напольный робот без привязки к сетке\столу) можно установить в любое место на столе, а если позволяет мощность метания – то и далеко за столом, имитируя тем самым совершенно различные траектории полета мяча. Напольный же робот, жестко привязанный к уловителю, всего этого лишен и направляет мячи хоть и с разными характеристиками, но всегда из центра стола и с, практически, одной высоты. При этом набор функциональных настроек вращений и скорости полета мяча у напольных роботов на порядок больше, хотя сама логика удара чаще всего далека от основных игровых комбинаций.

• Наиболее удачным следует признать конструктивное исполнение стойки в виде штатива с регулируемой высотой, что обеспечивает роботу максимум возможностей для имитации всех известных технических ударов и их игровых траекторий полета: его не только можно переносить до 3-4 метров от стола, но и свободно двигать поперек крышки стола, опуская ниже и выше его уровня. При этом настольные роботы могут наносить удары с более близкого расстояния, что лучше развивает у игрока реакцию.

• Сетка-уловитель.

  Наличие любой сетки-уловителя желательно для работы с роботом. Однако, даже при БКМ или при отработке подач почему-то редко используют такие сетки и ловко собирают мячи по залу, а от использования роботов часто отказываются из-за отсутствия именно такой сетки. В общем случае сетка-уловитель сегодня в зале должна быть принципиально, не зависимо от наличия там роботов.

• Бункер.

  Емкость бункера (обычно около 100 мячей) имеет значение лишь для роботов без замкнутого цикла подачи мячей («снизу-вверх» — от нижней ловушки в бункер). Штатного запаса мячей при этом хватает только на 2-3 минуты беспрерывной игры, если, однако, не играть вдвоем: один постоянно подсыпает мячи обратно в бункер. Сбор мячей со специальными приспособлениями, имеющимися в продаже, занимает еще столько же времени. Можно отдохнуть и расслабить мышцы для следующей серии.

  При наличии уловителя ходить за мячами все равно придется, только чуть реже, т.к. точность приема и попадания в стол редко превышает 60-70 процентов. Вообще-то, длительная непрерывность стрельбы никак не вписывается в логику современного розыгрыша очка: за напряжением в 3-5 ударов (около 2-4 секунд) должно следовать умение расслаблять мышцы и нервную систему (перерыв между розыгрышами очка около 9 секунд).

  Для простейшей отработки ударов, постановки техники при медленном темпе игры на начальном этапе непрерывность цикла желательна, но для тренировки мощных ударов, скоростных и бойцовских качеств, развития наблюдательности и концентрации внимания такой способ тренировки уже не подходит. Габаритный размер самого бункера важен лишь с точки зрения удобства его транспортировки в спортивной сумке. Здесь у большинства напольных роботов нет вообще никаких шансов соревноваться с настольными вариантами ни по габаритам, ни по весу.

• Метательная головка.

  Данный элемент робота определяет способность придавать мячу вращение и скорость, возможность их изменения и стабильность этих характеристик во времени.

  У большинства моделей только одна метательная головка с одним или двумя приводами роликов. Линейная скорость является в этом случае следствием вращения ролика и его сцепления с мячом с одной стороны и дополнительной опоры с другой. Уменьшая вращение, автоматически падает и скорость вылета, а значит и точка попадания мяча в стол.

  Поэтому роботы с одним роликом существенно проигрывают тренажерам с двумя приводными роликами, поскольку не могут одновременно регулировать скорость и вращение мяча, кроме того, у них принципиально не может быть «плоского» удара, когда присутствует только линейная скорость при минимуме вращения. Нужны для этого именно два ролика в одном стволе, а не два ствола с одним роликом.

  Для изменения направления вращения («нижнее-верхнее») роботам с двумя роликами не требуется механическая настройка (поворот руками головки), достаточно изменить значения регулировок на блоке управления вручную или, еще лучше, автоматически.

  Различаются роботы и способом получения бокового (смешанного) вращения: либо путем бесступенчатого поворота самих роликов, либо путем позиционирования специальных направляющих «зацепов» только в строго определенные положения. Ясно, что только плавный поворот головки на 360 градусов способен воспроизвести все многообразие сочетаний видов вращений.

  Материал роликов определяет их износостойкость и удобство очистки поверхности, а значит, и стабильность попадания, и надежность всего узла. Легкий поролоновый ролик дает более стабильные результаты попадания в начале эксплуатации, но быстро выходит из строя из-за повышенного износа, зато резиновые ролики обеспечивают мощь вращения и большую скорость вылета при достаточно надежном попадании в одну точку даже после десятков тысяч ударов. Наличие двух метательных головок у робота, естественно, дает ему дополнительные возможности, но их стоимость при этом вряд ли кого-то порадует.

  Отдельные роботы способны воспроизводить запредельные для реакции человека удары: скорость вылета свыше 120 км/час, спин (вращение) до 10000 оборотов минуту. Именно игра на запредельных скоростях позволяет развивать навыки, которые в иных ситуациях просто не проявляются вообще. В этом случае робота нельзя обыграть принципиально, но желание этого достигнуть заставляет игрока работать над собой постоянно, на пределе своих возможностей.

• Механизм подачи мячей.

  Тип (способ) подачи мячей к метательной головке определяет максимальный темп игры и надежность всего устройства. Заедания и заклинивания не столь фатальны, случаются нечасто, но сбивают ритм игры. Стабильность механизмов подачи «сверху» (настольные роботы) и «снизу» (у напольных роботов через подъемники) примерно одинакова, хотя частота подачи мячей не у всех роботов доходит до 100-150 мячей в минуту (до 2,5 мячей в секунду). При этом темп игры около 2 мячей в секунду должен использоваться не столько для отработки техники, сколько для тренировки реакции и выносливости. Кроме того, именно замкнутый цикл игры с использованием нижней загрузки в бункер сделал принципиально невозможным регулировку точки вылета по высоте от уровня стола (сетки), лишив большинство роботов «естественности» траектории полета мяча. Зато могут порадоваться любители максимально продолжительной цепочки повторяющихся ударов.

  Механизм разброса мячей по столу в горизонтальной плоскости (или «механизм качания»). Наличие у робота возможности разбрасывать мячи в разные игровые зоны существенно улучшает его игровые тактико-технические функции. Сектор разброса, как правило, регулируется ступенчато механическими рычагами: чем дальше от стола установлен робот, тем меньше нужен сектор поворота робота или просто надо попадать в узкий сектор на столе.

  Лишь у единичных дорогих моделей роботов есть некоторая синхронизация момента вылета мяча и поворота головки, что позволяет им направлять мячи по жестко заданной программе: нужное число мячей в требуемую зону. При этом изменить такую программу, практически, уже невозможно, т.к. синхронизация механическая, а не электронная. В большинстве же моделей поворотный механизм работает «сам по себе», а мячи при этом вылетают из ствола «сами по себе».

  Требуется определенный навык для настройки желаемых комбинаций путем подбора темпа вылета мячей и скорости поворота по горизонтали. При этом изменение темпа подачи или скорости разброса неизбежно приводит к сбою «синхронизации точек попадания». Можно настройками получить почти идеальные «восьмерки» со случайными мячами в неожиданное место. Как это, впрочем, и бывает в реальной игре, где нельзя все заранее предусмотреть.

  Кто-то видит в этом большой плюс робота, кто-то же, наоборот, пытается играть на тренировках строго «восьмеркой», программируя себя на предсказуемость результата. Менять сектор (зоны) попадания мячей вручную с отключением (игнорированием) настроек робота с помощью специальных удобных ручек для поворота позволяют лишь немногие модели, а ведь иногда так хочется помочь автоматике окончательно запутать тренирующегося, реализуя фактически, усиленный роботом , любимый метод БКМ!

• Механизм регулировки углов метания

  позволяет менять траекторию полета мяча по вертикали, т.е. обеспечивая вылет мяча резко вниз до первого удара мяча в свою половину стола (для реализации подачи) или вверх — для имитации высокого, навесного наката (топ-спина) или свечи. Можно механически вручную наклонять весь бункер с мячами, а можно только метательную головку. В первом случае емкость бункера будет снижена (мячи будут выкатываться из него), но зато, если позволит механизм подачи мячей, можно подавать сложные подачи с небольшими высотами отскока мяча и кидать свечи до 60-70 градусов. Во втором случае регулировки углов метания меньше, следовательно, и возможности имитации указанных технических приемов сильно ограничены, а значит и тренировки с такими конструкциями принципиально менее эффективны.

  Кроме этого, практическое большинство напольных роботов просто не приспособлено для игры из-под стола или на его уровне. А выполненные таким роботом подачи имеют очень высокий отскок (угол падания равен углу отражения), что является существенным минусом в их использовании для имитации большинства реальных ударов с точки зрения точности воспроизводимой траектории полета мяча.

• Блок управления роботом.

  Можно разделить блоки «по начинке»: на цифровые – микропроцессорные, т.е. программируемые и на аналоговые, т.е. только с ручными регулировками.

  Цифровые, как наиболее «продвинутые», поделим еще на группы: с индикаторами параметров и без них, проводные (кабельные) и дистанционные на ИК-лучах. Программные настройки постоянно совершенствуются, но при этом все они ограничены рассмотренными выше конструктивными рамками. К примеру, нельзя на ходу с помощью блока изменить тип вращения мяча и точку попадания с нужным вращением, если у робота всего один ролик. Число «вшитых» программ чаще всего ограничено лишь знаниями о предмете разработчиков, а дополнительные, собственные настройки – только фантазией тренера. Есть модели со сменными картами памяти на определенный набор ударов, что упрощает выбор комбинаций.

  Универсальные блоки, наоборот, предоставляют максимальную гибкость в настройках, но требуют при этом определенных навыков и творческого энтузиазма. Практически во всех роботах без конструктивных ограничений с цифровыми блоками управления можно автоматически изменять скорость полета мяча, силу и тип вращения, зоны попадания мяча, темп и время игры. Обеспечивается как стабильность выбранных параметров, так и их случайное совместное изменение.

  Аналоговые блоки, имеющие только ручные регуляторы, предполагают лишь заранее предсказуемое поведение робота. Большинство блоков управления и электродвигатели работают от 12 вольт постоянного тока, что позволяет использовать для их питания обычные автомобильные аккумуляторы, т.е. играть с ними даже на улице. Современные электронные блоки управления достаточно надежны и имеют малые габариты, позволяющие размещать их в удобном для регулирования «на ходу» положении. Ресурса используемых двигателей, как правило, хватает на несколько лет постоянной эксплуатации.

• Индивидуальный учёт нагрузок игроков во время работы с роботом.

  Специальные блоки контроля (мишени) являются дополнительными полезными опциями, они помогают считать количество и частоту вылетевших мячей. Ведется учет верно отраженных мячей от робота, рассчитывается среднее время приема мячей, интенсивность игры. Суммарная информация выдаётся тренеру (игроку) и служит для оценки проделанного объёма работы. Это дисциплинирует игроков, делает тренировки осмысленными, помогает игрокам вникать в тренировочный процесс, самостоятельно выявлять резервы для роста мастерства и применять планирование на перспективу.

Нами изучены и обобщены базовые характеристики основных моделей роботов. Технические параметры самых известных, а потому и наиболее продаваемых, моделей роботов приведены в таблице № 1. Поскольку не все роботы доступны для нашего полного тестирования, то приведенная информация, возможно, содержит некоторые неточности, что является лишь следствием ошибок и/или полным отсутствием информации о конкретных параметрах в рекламной информации продавцов и производителей.

Итак, зная особенности конструкции робота и его блока управления можно точно определить все его реальные функциональные возможности, научиться их максимально и эффективно использовать в тренировочном процессе. Тренеры при желании могут облегчить себе рутинную работу и кратно ускорить процессы отбора, обучения и совершенствования мастерства своих воспитанников. Главное здесь – творчески подходить к делу, фантазировать, делать тренировку не только максимально полезной, но и интересной (особенно важно на этапе отбора!), не боясь ломать сложившиеся стереотипы о роли и месте тренажеров-роботов в тренировочном процессе.

Статья Баруздина В. А. – выдающегося тренера по настольному теннису из г. Рыбинска Ярославской области.
Разработал десятки тренажеров для настольного тенниса, методику подготовки мастеров спорта с их применением.
Готовил к выпуску книгу «Интеллектуальный настольный теннис».