球類比賽中，經(jīng)常能看到基于高速攝像頭的鷹眼或者 VAR（視頻助理裁判），這類技術(shù)的應(yīng)用可以避免裁判主觀判斷引起的爭(zhēng)議，提高競(jìng)技體育的公平性，但由于成本較高，在小級(jí)別賽事和日常訓(xùn)練中難以推廣。

就在上周，nature 發(fā)表的論文提出了一種新方案，一張能夠檢測(cè)乒乓球球速、跟蹤運(yùn)動(dòng)路徑、幫助裁判判斷擦邊球的智能乒乓球桌。

中國(guó)科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所、中國(guó)科學(xué)院大學(xué)納米科學(xué)與技術(shù)學(xué)院、美國(guó)佐治亞理工學(xué)院和美國(guó)普渡大學(xué)的研究人員共同參與開發(fā)了一種木基摩擦電傳感器，可以感受乒乓球撞擊桌面產(chǎn)生的“觸覺”從而監(jiān)測(cè)乒乓球的運(yùn)動(dòng)。

應(yīng)用木基摩擦電傳感器的智能乒乓球桌系統(tǒng)利用乒乓球撞擊桌面產(chǎn)生的能量，為乒乓球落點(diǎn)分布統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)和擦邊球判斷系統(tǒng)提供動(dòng)力，還能夠采集并實(shí)時(shí)顯示乒乓球撞擊位置、運(yùn)動(dòng)速度和軌跡等統(tǒng)計(jì)信息，幫助運(yùn)動(dòng)員和教練展開運(yùn)動(dòng)分析，從而促進(jìn)科學(xué)訓(xùn)練。

利用靜電場(chǎng)來供能的新型“智能”乒乓球桌

“智能”乒乓球臺(tái)可以利用自供電木質(zhì)傳感器準(zhǔn)確找到擊球位置并判斷進(jìn)出狀態(tài)，來提升運(yùn)動(dòng)員的技能：

靈活耐用的木質(zhì)電子納米發(fā)電機(jī)構(gòu)成了乒乓球臺(tái)桌面

利用了可以探測(cè)擊球動(dòng)能的自供電傳感器

研究者發(fā)現(xiàn)可以利用收集到的這些數(shù)據(jù)，來幫助運(yùn)動(dòng)員提高成績(jī)

經(jīng)過特殊處理的輕木作為自供電傳感器的一部分

這種利用靜電場(chǎng)來供能的新型“智能”乒乓球桌，可以讓球員知道球會(huì)落在哪里，并且判斷球是“進(jìn)”還是“出”。在經(jīng)過球拍擊打后，傳感器會(huì)追蹤到球運(yùn)行的軌跡，記錄球速，并同時(shí)探測(cè)球會(huì)落在桌子頂部或邊上。

研發(fā)團(tuán)隊(duì)表示通過使用更多自供能連續(xù)傳感器將幫助運(yùn)動(dòng)員和他們的陪練，更好地分析他們的表現(xiàn)。

這個(gè)桌子上鑲滿了用特殊輕木制成的摩擦起電傳感器。論文第一作者王中林教授說道：“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)收集依賴于廣泛分布的傳感器，而這些傳感器供能主要依賴于像電池這樣的傳統(tǒng)儲(chǔ)能設(shè)備?！?/p>

“同時(shí)，考慮到這些傳統(tǒng)設(shè)備短暫的壽命、高耗材、高成本及環(huán)境問題，開發(fā)一款可持續(xù)、免維護(hù)的感知技術(shù)變得無比重要?！?/p>

這類傳感器充分利用了摩擦起電的原理，也就是互斥的兩種材料相碰會(huì)產(chǎn)生一負(fù)荷電，來給它們提供能量。靜電場(chǎng)就是由摩擦電組成的。

一個(gè)“無電池”系統(tǒng)的能量產(chǎn)生于球的撞擊。該系統(tǒng)可以測(cè)量撞擊的位置，并將這個(gè)信息反饋給球員。

特質(zhì)輕木制成的靜電傳感器，能判斷球擊中桌子的邊緣還是角落

團(tuán)隊(duì)表示這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中使用更可持續(xù)的自供電傳感器，可以幫助運(yùn)動(dòng)員和陪練分析他們的表現(xiàn)。他們可以完全找準(zhǔn)球的落點(diǎn)。這種桌子可以記錄下?lián)舸蛭恢?、速度和運(yùn)動(dòng)軌跡，并展示實(shí)時(shí)的統(tǒng)計(jì)分析。

王林博士說：“在這個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的新時(shí)代，基于遍布廣泛的智能傳感技術(shù)，大數(shù)據(jù)收集和分析將跨上一個(gè)新的臺(tái)階?！?/p>

“這個(gè)系統(tǒng)依賴于簡(jiǎn)單有效的策略，將普通木頭變成高性能的靜電材料?！?/p>

“而這種材料具有特殊力學(xué)性質(zhì)，如可以將力度放大 7.5 倍、優(yōu)秀的彈性、耐磨性和可加工性?！?/p>

“同時(shí)，與普通木材相比，可輸出電能也提高了 70 倍以上?！?/p>