BR102014020514A2 - simulador de práticas esportivas e método de simulação de partidas - Google Patents

Abstract

resumo simulador de práticas esportivas e método de simulação de partidas. refere-se o presente pedido de patente de invenção a um equipamento robótico com a finalidade de simular as mais variadas jogadas existentes na prática de esportes, mais especificamente no jogo de tênis. foram desenvolvidos, também, métodos algorítmicos para viabilizar (e potencializar) a escolha do local de impacto da bola; autocontrole e reconhecimento de sua posição em quadra; reconhecimento de recebimento de bolas e também para o lançamento delas.

Description

"SIMULADOR DE PRÁTICAS ESPORTIVAS E MÉTODO DE SIMULAÇÃO DE PARTIDAS" Campo da Invenção Refere-se o presente pedido de patente de invenção a um equipamento robótico com a finalidade de simular as mais variadas jogadas existentes na prática de esportes, mais especificamente no jogo de tênis. Foram desenvolvidos, também, métodos algorítmicos para viabilizar (e potencializar) a escolha do local de impacto da bola; autocontrole e reconhecimento de sua posição em quadra; reconhecimento de recebimento de bolas e também para o lançamento delas.

Em princípio, possui aplicabilidade industrial voltada para a indústria robótica e finalidade comercial voltada para a indústria do esporte com o intuito de potencializar o treinamento de jogadores em esportes envolvendo o uso da bola bem como simular uma partida de tênis como se o oponente fosse um ser humano.

Fundamentos da Invenção A prática de esportes vem crescendo a cada dia que passa, e vem se tornando uma real necessidade na vida das pessoas. Além de proporcionar melhor qualidade de vida e bom preparo físico, esportes são essenciais para uma vida saudável e longínqua. A presente invenção refere-se a um simulador de práticas esportivas e a um método de simulação de situações usuais na prática de esportes que fazem uso de bolas ou outros artefatos, tais como: tênis, vôlei, futebol, beisebol, badminton entre outros. Tal prática de esportes pode ser exercida individualmente ou coletivamente.

Caso o jogador sinta necessidade de aperfeiçoamento de suas técnicas, este usualmente opta por métodos de treinamento onde um segundo jogador ou profissional no esporte o auxilia na execução do devido treinamento. Todavia, nem sempre existe a possibilidade de um o acompanhamento contínuo, sendo assim necessário um treinamento individual. A fim de simular situações de jogos/partidas de esportes que fazem uso de bola ou outros artefatos, sem a presença de um segundo indivíduo, foram desenvolvidos simuladores de práticas esportivas capazes de lançar, por exemplo, uma bola em direção ao jogador. O jogador então realiza movimentos conhecidos e específicos de cada esporte como: rebatidas, chutes, tacadas, entre outros, em direção ao simulador de práticas esportivas.

Visto que tais simuladores são utilizados em geral em esportes que fazem uso de bola, o funcionamento será descrito com foco em bolas, não sendo, contudo limitado à apenas este artefato esportivo. O simulador de práticas esportivas é desenvolvido de maneira que uma determinada quantidade de bolas seja armazenada em um dispositivo armazenador. O simulador de práticas esportivas também compreende um mecanismo para lançamento de bolas, tal mecanismo podendo ser acionado de forma manual ou manual/automática. O simulador de práticas esportivas, independente do tipo da forma que é operado, é posicionado em uma determinada posição do local de treinamento, usualmente em oposição e em frente ao jogador.

No caso de um acionamento manual, um operador é responsável pelo acionamento do mecanismo do simulador de práticas esportivas por meio de dispositivos acionadores como botões, chaves, alavancas, entre outros. Após o acionamento destes dispositivos, a bola é lançada em direção ao jogador. Esse modo de acionamento apresenta desvantagens por ser totalmente previsível e por depender da ação de um terceiro para o devido treinamento.

No caso de um acionamento pré-programado, não há a necessidade de um segundo indivíduo, visto que o simulador de práticas esportivas pré-programado possui níveis de dificuldade e tipo de jogo pré-programados. O jogador apenas é responsável pela seleção inicial de parâmetros de operação diretamente no simulador de práticas esportivas antes do início de seu treinamento. Estes parâmetros podem incluir diferentes características de treinamento como: dificuldade, tempo de jogo, intervalo entre lançamento de bolas, ângulo de lançamento, velocidade, força entre outros. Esse modo de acionamento apresenta desvantagens a longo prazo pelo fato de os parâmetros de operação não serem dinâmicos, ou seja, não há algoritmos que usam a realimentação de informações, como as jogadas/ações do jogador humano com o intuito de modificar os parâmetros de operação durante a partida e/ou treino. Sendo assim, o simulador de práticas esportivas pode até apresentar máxima eficiência para jogadores iniciantes, porém sua eficiência decai com o tempo e experiência adquiridos pelo jogador.

Independente do tipo de acionamento utilizado por todos os simuladores de práticas esportivas acima citados, uma desvantagem comum vista na utilização destes é o fato de que, mesmo tendo sido configurados diferentes parâmetros, este apenas lança o artefato em uma direção ou em direções apenas aleatórias. Isso se deve ao fato de o simulador de práticas esportivas ser posicionado em um ponto fixo do local de treinamento, se mantendo “estático”, sem que consiga simular um jogador em constante movimento. E, quando posicionado sobre um eixo que permite certa rotação, é possível verificar o arremesso de forma aleatória, mas ainda não há sequer a pretensão desses equipamentos serem considerados simuladores da prática do jogo de tênis. A fim de minimizar os problemas enfrentados, simuladores de práticas esportivas compostos por um eixo central rotativo foram desenvolvidos para que proporcionem um deslocamento horizontal angular do simulador de práticas esportivas. O eixo central rotativo é responsável pela rotação do simulador de práticas esportivas com um determinado ângulo, de forma que diversos ângulos sejam formados e, consequentemente, diferentes tipos de trajetórias formadas para o lançamento do artefato.

Apesar do simulador de práticas esportivas apresentar certa mobilidade angular, este ainda permanece posicionado em um único ponto do local de treinamento, não se movimentando de forma livre, simulando outro jogador. Tal desvantagem limita a utilização de um simulador de práticas esportivas, pois a longo prazo, maior necessidade de desafios e maior experiência adquirida pelo jogador, tornam o treinamento previsível e monótono.

Sendo assim, não existe no estado da técnica um simulador de práticas esportivas composto por um lançador e uma base móvel, em que a base móvel proporciona movimento livre ao longo de todo o local de treinamento, de forma a simular um real jogador, de forma não previsível e nem óbvia.

Atualmente, os simuladores de práticas esportivas apenas lançam os artefatos em intervalos pré-determinados. A presente invenção possibilita seu lançamento em sincronia com as batidos do jogador e com maior variação de ângulos, pois pode se dar a partir de qualquer ponto da quadra. Ademais, não existe no estado da técnica um simulador de práticas esportivas capaz de tornar o treinamento mais versátil, não realizando movimentos que podem vir a se tornar monótonos para o jogador. Não existe um simulador com a capacidade de lançar os artefatos em sincronia com as batidas do jogador, o que possibilita o presente dispositivo ser denominado de simulador.

Objetivos da Invenção A presente invenção tem como um primeiro objetivo proporcionar um treinamento mais eficiente, menos monótono e menos previsível para o jogador praticante de esportes que fazem uso de bola.

Adicionalmente, a presente invenção tem como um segundo objetivo um simulador de práticas esportivas capaz de realizar movimentos livres ao longo de todo local de treinamento.

Finalmente, a presente invenção tem como um terceiro objetivo um simulador de práticas esportivas capaz de simular um jogador oponente receptando a bola e lançando a bola, com características especificas de volta ao jogador.

Breve Descrição da Invenção Refere-se o presente pedido de patente de invenção a um dispositivo robótico simulador físico do jogo de tênis sendo constituído basicamente de: • um controlador (2), • um lançador (3), • uma base móvel (4), • ao menos um capturador de imagem (5), • um software embarcado para controle da base móvel; • um software embarcado para o reconhecimento do recebimento de bolas; • um software embarcado para o seu reconhecimento de seu posicionamento em quadra; e • um software embarcado para escolher o local de impacto da bola na quadra do adversário. São inúmeras as vantagens em do presente invento em relação ao que já existe no estado da técnica bem como para quem for se valer desse equipamento na prática do esporte: Primeiramente, podemos citar a possibilidade de se jogar uma partida de tênis com um parceiro que você terá disponível a qualquer hora e com o grau de dificuldade que você escolher. O tênis é um esporte com certo nível de dificuldade em se aprender. Caso queira se divertir jogando uma partida, é necessário que o adversário tenha um nível de jogo parecido com o seu, pois, caso contrário, o melhor jogador ganhará facilmente, o que não trará muita diversão nem aprendizado para nenhum dos praticantes. A invenção permite que o jogador tenha a sensação de que sua bola foi rebatida. Isso estimula o jogador a melhorar o seu nível de jogo, pois quanto mais longe do oponente (no caso, o robô) e mais rápido o jogador humano conseguir rebater a bola, menor será a chance do oponente em rebatê-la, o que cria uma sensação de recompensa pelo esforço da batida. Esse sentimento dificilmente acontece quando se treina com maquinas lançadoras de bolas. Mesmo que se rebata uma bola difícil (rápida e/ou próxima das linhas limitadoras da quadra), outra bola será lançada independentemente do ocorrido.

Outrossim, os tempos de lançamento da bola não são sincronizados com a rebatida do jogador humano, ou seja, a máquina lançará a bola periodicamente, independentemente da velocidade que o jogador humano teve em responder ao lançamento, o que elimina a sensação de um jogo real.

Breve descrição das figuras e anexos A presente invenção será, a seguir, descrita mais detalhadamente com base em um exemplo de execução representado nas figuras. As figuras mostram: Figura 1 - uma vista explodida do simulador de práticas esportivas na configuração preferencial da presente invenção;

Figura 2 - uma vista detalhada dos componentes do simulador de práticas esportivas e suas respectivas interligações na configuração preferencial da presente invenção;

Figura 3 - uma vista frontal do simulador de práticas esportivas ilustrando os capturadores de imagens e suas interligações na configuração preferencial da presente invenção;

Figura 4 - uma vista do lançador e de seu mecanismo de acionamento na configuração preferencial da presente invenção;

Figura 5- uma vista da base móvel e de suas interligações na configuração preferencial da presente invenção;

Figura 6 - o posicionamento do simulador no local de treinamento, a trajetória de um primeiro artefato (bola) lançado pelo jogador em direção ao simulador e a geração dos quadros do algoritmo de reconhecimento do primeiro artefato (bola);

Figura 7 - uma vista do local de treinamento e coordenadas em uma configuração preferencial;

Figura 8 - uma vista frontal do simulador de práticas esportivas na configuração preferencial da presente invenção, a representação dos eixos de coordenadas e as dimensões utilizadas no algoritmo de movimentação da base móvel do simulador;

Figura 9 - uma vista superior do simulador de práticas esportivas na configuração preferencial da presente invenção, a representação dos eixos de coordenadas e as dimensões utilizadas no algoritmo de movimentação da base móvel do simulador;

Figura 10 - uma vista lateral do simulador de práticas esportivas na configuração preferencial da presente invenção, a representação dos eixos de coordenadas e as dimensões utilizadas no algoritmo de movimentação da base móvel do simulador;

Figura 11 - uma vista do local de treinamento em uma configuração preferencial e as distancias d1, d2 e d3 calculadas a partir do algoritmo de reconhecimento do posicionamento do simulador;

Figura 12 - a movimentação do simulador até o provável ponto de impacto calculado pelo algoritmo de reconhecimento do posicionamento do simulador;

Figura 13 - intercepção do primeiro artefato (bola) lançado e o lançamento de um segundo artefato (bola) com uma determinada velocidade e ângulos vertical e horizontal; e Figura 14 - a movimentação do simulador até o centro do local de treinamento. Após lançar o segundo artefato, o simulador volta para o centro do local de treinamento (coordenadas x=0 e y=0, que correspondem ao centro da linha de fundo da quadra);

Anexo 1 - demonstra um fluxograma detalhado do algoritmo para controle da base móvel;

Anexo 2 - demonstra um fluxograma detalhado do algoritmo para o reconhecimento do recebimento do primeiro artefato (bola);

Anexo 3 - demonstra um fluxograma detalhado do algoritmo para o reconhecimento de seu auto posicionamento em quadra.

Descrição Detalhada da Invenção Descrição Gerai dos Componentes A figura 1 evidencia uma vista explodida do simulador de práticas esportivas 1, em uma configuração preferencial da presente invenção, utilizado para lançamento de artefatos (bola de tênis). Tal figura ilustra os principais componentes do simulador. O simulador de práticas esportivas 1 compreende ao menos um controlador 2, um lançador 3, uma base móvel 4 e um capturador de imagens 5. O lançador 3, a base móvel 4 e o capturador de imagens 5 se comunicam com o controlador 2, este sendo responsável pelo processamento de uma pluralidade de quadros/imagens obtidos(as) pelo capturador de imagens 5, geração de parâmetros de posicionamento, envio de parâmetros de movimentação para a base móvel 4 e envio de parâmetros de lançamento para o lançador 3. O controlador 2 é um circuito de processamento de informações capaz de controlar o sistema simulador. Este é desenvolvido de forma a executar diversas tarefas em paralelo e de forma otimizada, podendo ser um computador pessoal (PC), microcontroladores, Digital Signal Processors DSP (Processadores Digitais de Sinais), Field-Programmable Gate Array FPGA (Dispositivo semicondutor utilizado para o processamento de informações digitais), Application-Specific Integrated Circuit ASIC (circuito integrado construído para executar uma tarefa específica) ou Mini-PCs. De maneira preferencial, o controlador 2 é um Mini-PC MK 802 III apresentando um processador Dual Core 1,5 GHz, 1 GB de memória RAM, uma porta USB e sistema operacional de código aberto Android. Ademais, o controlador 2 é responsável por todo o método de simulação de partidas aplicado ao simulador como será mais adiante descrito. O lançador 3 é um aparelho lançador de bolas de tênis conhecido do estado da técnica, compreendendo um mecanismo de lançamento e um dispositivo armazenador de bolas. O lançador 3 é mecanicamente associado a base móvel 4, de maneira que este se movimente junto da base móvel 4. Como alternativa, o lançador 3 pode ainda apresentar mecanismos de ajuste de altura independente da movimentação da base móvel 4. A base móvel 4 é uma plataforma fabricada a partir de materiais resistentes, que pode apresentar os mais diversos formatos, estes sendo diretamente dimensionados de acordo com o tamanho do lançador 3. A referida base móvel 4 é confeccionada a partir de qualquer tipo de material que possa suportar o peso do lançador 3. Ademais, a base móvel 4 é responsável pela movimentação do simulador ao longo do local de treinamento de acordo com os parâmetros de movimentação recebidos pelo controlador 2. O locai de treinamento pode ser considerado um ambiente próprio para práticas de esportes como quadras, campos, ambientes fechados ou abertos ou até mesmo ambientes não designados para prática de esportes como quintais, ruas, sítios, chácaras entre outros. O local de treinamento pode ser qualquer local em que seja possível o posicionamento do simulador.

Observa-se que o capturador de imagens 5 é posicionado sobre o simulador de práticas esportivas, preferencialmente, mas não obrigatoriamente, na parte superior deste. Como alternativa, o capturador de imagens 5 poderia ser fixado em algum ponto do local de treinamento. O capturador de imagens 5 pode ser qualquer tipo de câmera capaz de capturar imagens em tempo real e transmiti-las ao controlador 2, sendo esta de maneira preferencial uma câmera webcam apresentando as mais diversas resoluções ou taxas de captura de quadros/imagens por segundo. As imagens do local de treinamento obtidas pelo capturador de imagens 5 são enviadas para o controlador 2 para processamento. Como alternativa, o capturador de imagem 5 poderia ser substituído por sensores de presença, sonares ou trenas a laser. O simulador pode ainda compreender uma tela interceptadora de artefatos/bolas (não mostrada) para armazenar artefatos lançados pelo jogador em direção ao simulador. A tela pode apresentar os mais diversos formatos podendo compreender mecanismos de realimentação do dispositivo armazenador do lançador 3 com as bolas recebidas. A tela receptora ainda pode apresentar sensores de pressão, de presença ou similares para indicar que a bola foi recebida, para dados estatísticos ou até mesmo para marcar o placar da partida.

Ademais, o simulador pode apresentar mecanismos para recolhimento dos artefatos que não foram interceptados pela tela e que permaneceram ao longo do local de treinamento. Os referidos artefatos sendo recolhidos e enviados ao dispositivo armazenador do lançador 3.

Descrição das interligações dos componentes A figura 2 evidencia uma vista detalhada dos componentes do simulador de práticas esportivas 1 e de suas respectivas interligações, em uma configuração preferencial da presente invenção. O controlador 2 compreende uma entrada para alimentação 21, sendo em uma configuração preferencial, uma entrada de 5 Vcc (corrente direta) e um barramento de dados 22 para transmissão e recepção de dados do/para o controlador 2, sendo esta uma porta de interface USB (Universal Serial Bus - Barramento Serial Universal). A partir da figura 3, observa-se que o capturador de imagens 5 compreende preferencialmente, mas não obrigatoriamente, um primeiro capturador de imagens 6 e um segundo capturador de imagens 6'.

Ainda como pode ser observado a partir das figuras 2 e 5, a base móvel 4 compreende ao menos uma controladora 42, 43, de modo que, nesta concretização da presente invenção são utilizadas preferencialmente uma primeira e uma segunda controladoras 42, 43. A primeira e segunda controladoras 42, 43 são associadas à ao menos um motor 45a, 45b, 45c, 45d, estes sendo associados respectivamente à ao menos uma roda 41a, 41b, 41c, 41 d. As rodas 41a, 41b, 41c, 41 d sendo associadas à base móvel 4 de maneira que quando as controladoras 42, 43 recebem parâmetros de movimentação do controlador 2 estas forneçam tensão e corrente suficientes para movimentação dos motores 45a, 45b, 45c, 45d e consequentemente das rodas 41a, 41b, 41c, 41 d da base móvel 4. Ademais, a base móvel 4 pode apresentar motores adicionais (não mostrados) para regular a altura do simulador no eixo vertical, havendo assim controle na movimentação do sistema 1 nos três eixos (X, Y, Z) em relação ao local de treinamento.

Como alternativa, a base móvel 4 podería se movimentar por meio de trilhos ao longo do local de treinamento. Outra possível alternativa é de a base móvel 4 ser um dispositivo não terrestre como um robô-helicóptero ou um drone.

Com relação ao lançador 3, este apresenta mecanismos de controle do exato do lançamento dos artefatos. Tais mecanismos são aplicados à saída do dispositivo armazenador, de maneira que seja controlada a passagem do artefato a ser lançado. A partir da figura 4, observa-se em uma configuração preferencial como os mecanismos são utilizados no lançador 3. É ilustrada a utilização de ao menos um primeiro e um segundo acionador 44, 44’, estes sendo associados à ao menos um primeiro e um segundo portão 46, 46’. O primeiro e segundo portão 46, 46’ sendo responsáveis por promover a passagem do artefato do dispositivo armazenador do lançador 3 e consequentemente o lançamento deste através de um duto 53 do lançador 3.

Ademais, a figura 2 revela um diagrama ilustrando como os componentes do simulador de práticas esportivas 1 são, preferencialmente, mas não obrigatoriamente, interligados entre si. Observa-se que uma fonte 7 é utilizada para energizar o controlador 2, as controladoras 42, 43 e também para o lançador 3.

Alimentação do controlador 2 e controladoras 42, 43 A fonte 7 é preferencialmente, mas não obrigatoriamente, uma fonte de 24 Vcc/10.000 mAh NiMH para energização eficiente dos componentes do simulador de práticas esportivas 1. Dita fonte 7 sendo dimensionada de acordo com o consumo de cada componente do sistema simulador.

Para a alimentação do controlador 2, a fonte 7 é conectada à um conversor de tensão 8, dito conversor 8 sendo então conectado à entrada de alimentação 21 do controlador 2, de forma que a tensão necessária seja fornecida.

Dependendo do tipo valores nominais de tensão e corrente que as controladoras 42, 43 apresentam, estas podem ser diretamente conectadas à fonte 7 ou à um conversor de tensão e corrente caso seja necessário.

Transmissão/Recepção de dados realizado pelos componentes Para a transmissão de dados, as controladoras 42, 43, os acionadores 44, 44’ do lançador 3 e o primeiro e o segundo capturador de imagens 6, 6' são interligados à um barramento de dados 22 do controlador 2 como pode ser observado a partir da figura 2. Preferencialmente, mas não obrigatoriamente, o controlador 2 apresenta apenas uma barramento de dados 22, sendo assim necessário mais interligações para os elementos acima descritos.

Desta forma, devido a limitação do barramento de dados 22, é necessária uma conexão a um expansor de barramento de dados 9, para ampliar as interligações conforme a necessidade. Em uma configuração preferencial, mas não obrigatória, o expansor 9 amplia o barramento 9 em um primeiro, segundo, terceiro e quarto barramentos 9a, 9b, 9c, 9d. O barramento de dados 22 e barramento 9 sendo preferencialmente, mas não obrigatoriamente, interfaces USB para transmissão/recepção de dados. A interface do barramento de dados 22 e barramento 9 podendo ainda apresentar diferentes tipos de interface como Serial (RS232), Paralela, Ethernet, SATA (Serial ATA), Firewire, Sem fio, entre outras.

Visto que o barramento 9 é ampliado em diferentes barramentos 9a, 9b, 9c, 9d, uma limitação de tensão e corrente pode ocorrer em cada barramento, consequentemente uma baixa performance dos componentes acoplados a estes. Dessa forma, para que haja tensão e corrente suficientes para cada um dos barramentos 9a, 9b, 9c, 9d, o barramento 9 é alimentado pela fonte 7 ou, caso haja a necessidade de um conversor de tensão, um conversor de tensão 8’ entre a fonte 7 e o barramento 9. A partir da figura 2, observa-se que o primeiro, segundo, terceiro e quarto barramentos 9a, 9b, 9c, 9d do expansor 9 são então interligados as controladoras 42, 43, aos acionadores 44, 44’ do lançador 3 e ao primeiro e segundo capturadores de imagens 6, 6'.

Dessa maneira, é estabelecida uma comunicação de dados entre o controlador 2 e o lançador 3, base móvel 4 e capturador de imagens 5. A interligação para transmissão/recepção de dados entre o controlador 2 e os capturadores de imagens 6, 6', é preferencialmente realizada diretamente à um dos barramentos 9a, 9b, 9c, 9d do expansor 9. A interligação para comunicação de dados entre o controlador 2 e os acionadores 44, 44’ do lançador 3 é realizada através de uma interface Serial (RS232). Como preferencialmente, o expansor de barramento 9 não compreende uma interface serial (RS232), mas sim uma interface USB, é necessária a utilização de um conversor de barramento 10' (RS232 - USB). O conversor de barramento 10' é então conectado a um dos barramentos 9a, 9b, 9c, 9d do expansor 9. Tal conversor 10' sendo conectado aos acionadores 44, 44’ do lançador 3. A interligação para transmissão/recepção de dados entre o controlador 2 e as controladoras 42, 43 da base móvel 4 também é realizada por meio de uma interface serial (RS232). Assim como na interligação dos acionadores 44, 44’ do lançador 3, um conversor de barramento 10 é utilizado para converter a interface USB em Serial (RS232).

Tendo sido descritas as interligações do aparelho lançador de bolas 1, o método de funcionamento será descrito. A partir da descrição do simulador de práticas esportivas, é possível definir o algoritmo de reconhecimento do primeiro artefato, algoritmo de reconhecimento do seu posicionamento, o algoritmo de movimentação da base móvel e o algoritmo de escolha do local de impacto do segundo artefato, utilizados no método de simulação de partidas.

Algoritmo para o reconhecimento do recebimento de bolas O algoritmo para o correto recebimento das bolas recebidas está descrito pormenorizadamente em seu fluxograma (anexo 2).

Conforme descrito anteriormente, dois capturadores de imagens 6, 6’ são utilizados de maneira preferencial para obtenção de uma pluralidade de quadros/imagens do local de treinamento. Durante o funcionamento do simulador de práticas esportivas 1, os quadros capturados são enviados ao controlador (2) que realiza o reconhecimento do primeiro artefato lançado por meio de um algoritmo. O algoritmo de reconhecimento do primeiro artefato tem por objetivo analisar os quadros obtidos pelos capturadores de imagens 6, 6’ detectando a trajetória do primeiro artefato até um determinado ponto provável de impacto P. Mais especificamente, o referido algoritmo tem por objetivo distinguir quais pixels representam o local de treinamento, jogador e o primeiro artefato nos quadros capturados.

De maneira preferencial, o algoritmo de reconhecimento do artefato é configurado no controlador 2 para que os últimos 5 quadros obtidos pelos capturadores de imagens 6, 6’ sejam selecionados como pode ser observado a partir da figura 6. Os capturadores de imagens 6, 6’ são dispositivos que, em geral, capturam imagens coloridas. Dessa forma, para que o algoritmo identifique o primeiro artefato lançado, a pluralidade de quadros é convertida em uma pluralidade de quadros em escala de cinza. Como alternativa a esta etapa poderíam ser utilizados capturadores de imagens 6, 6’ em escala de cinza. A conversão em escala de cinza tem como objetivo determinar onde há uma maior concentração de pontos de uma mesma intensidade, sendo que de maneira geral, cada objeto apresenta uma intensidade para uma determinada cor. Analisando a intensidade é possível distinguir o primeiro artefato do jogador no local de treinamento.

De acordo com a conversão, os pixels da pluralidade de quadros capturados, agora em escala de cinza, pode ser transformada em matrizes do tipo L x C, onde L representa o número de linhas, C o número de colunas e L x C o número total de pixels de um quadro. Observa-se que o número total de pixels de um quadro depende dos capturadores de imagens 6, 6’ que são utilizados. Preferencialmente, cada pixel recebe valores entre 0 e 255 (2n-1 = 255; onde n=8 bits), de acordo com a sua intensidade, onde o “0” pode se aproximar mais do “branco” e o “255” do “preto” ou vice-versa. A partir da conversão para escala de cinza, as intensidades dos pixels de cada quadro são comparadas às intensidades dos pixels do quadro anterior. Tal comparação é realizada entre o quadro “n” e o quadro “n-1”, de maneira que uma varredura linha a linha, coluna a coluna partindo da posição (0, 0) até a posição (L, C) dos referidos quadros é realizado, individualmente realizando a comparação de cada pixel.

Como exemplo, para a configuração preferencial de 5 quadros, as intensidades dos pixels do 5o quadro são comparadas às intensidades dos pixels do 4o quadro e assim por diante, de forma que a comparação seja feita até o último quadro (pixels do 2o quadro em relação aos pixels do 1o quadro).

Observa-se que se forem selecionados um maior número de quadros, a comparação entre o quadro “n” e “n-Τ’ é igualmente realizada. A partir da comparação entre os pixels, uma diferença de intensidade é calculada para verificar se tal diferença é maior que 20%. Considerando que o primeiro artefato lançado pelo jogador permanece em constante movimento, os pixels entre os quadros “n” e “n-1” devem apresentar alteração na intensidade.

Caso a diferença não seja maior que 20% em um pixel, nenhuma análise adicional é necessária para este pixel visto que este não representa o primeiro artefato.

Caso a diferença seja maior que 20% em um pixel, possíveis agitações ou ruídos dos capturadores de imagens 6, 6’ são desconsideradas. Para isso, uma verificação dos pixels adjacentes é realizada, os pixels adjacentes sendo definidos como os oito pixels em torno do pixel do quadro “n-1” sendo comparado ao quadro “η”. O algoritmo é configurado para verificar se este apresenta intensidade similar a do atual quadro “n”. Caso os pixels adjacentes apresentem uma intensidade similar ao quadro “n”, nenhuma análise adicional é necessária para este pixel, visto que este não representa o primeiro artefato.

Os pixels adjacentes são desconsiderados por não apresentarem uma intensidade similar aos do quadro “n”. Mais especificamente, tais pixels são desconsiderados por serem considerados parte de um objeto de lenta movimentação. Considera-se assim que tais pixels representam o jogador, que em geral após o lançamento do primeiro artefato em direção ao simulador, não realiza rápidos movimentos.

Após desconsiderar os pixels de lenta movimentação, verifica-se a presença de pixels próximos a este nos últimos cinco quadros, que podem apresentar a mesma intensidade do atual quadro “n”. Caso os pixels próximos nos últimos cinco quadros apresentem a mesma intensidade do atual quadro “n”, nenhuma análise adicional é necessária para este pixel, visto que este não representa o primeiro artefato.

Caso o oposto seja observado, e os pixels próximos nos últimos cinco quadros não apresentem a mesma intensidade do atual quadro “n” verifica-se se o pixel do atual quadro “n” é similar aos pixels adjacentes do atual quadro “n”. Se o pixel não for similar aos pixels adjacentes do atual quadro “n”, nenhuma análise adicional é necessária para este pixel, visto que este não representa o primeiro artefato.

Caso este apresente similaridade aos pixels adjacentes do quadro “n”, verifica-se se estes também apresentam similaridade em relação ao quadro anterior “n-1”. Se os pixels adjacentes forem similares é provável que este pixel seja ruído, não sendo necessária nenhuma análise adicional para este pixel, visto que este não representa o primeiro artefato.

No caso de não haver similaridade, os movimentos na vertical e na horizontal das bordas são desconsiderados por ser tratar de transientes de ruído. Verifica-se então se 10% ou mais dos pixels estão se movimentando no quadro. Em caso positivo, nenhuma análise adicional é necessária para este pixel, visto que este não representa o primeiro artefato.

Em caso negativo, agrupamentos de com distancia máxima de 8 pixels são formados para potencialmente indicar o primeiro artefato. Verificam-se então quantos agrupamentos de pixels foram formados: - Se apenas um agrupamento de pixels foi formado, este representa o primeiro artefato. - Se mais de um agrupamento de pixels foi formado, obtém-se a detecção do primeiro artefato nos últimos quatro quadros. Uma comparação é realizada entre os agrupamentos formados em cada quadro. Verifica-se se há algum agrupamento que melhor se assemelha a trajetória do primeiro artefato, que potencialmente indica o primeiro artefato lançado. - Se nenhum agrupamento de pixels for encontrado, os 49 pixels adjacentes nos últimos cinco quadros são verificados utilizando menores limiares para detecção do primeiro artefato. Em outras palavras, verifica-se de maneira mais detalhada se em uma região menor se o primeiro artefato é detectado. Verifica-se assim se o primeiro artefato é encontrado nos pixels adjacentes. Caso o primeiro artefato não seja detectado no atual quadro “η”, o algoritmo é aplicado ao quadro “n+1” e assim por diante.

Algoritmo de controle da plataforma móvel O algoritmo para o correto controle da plataforma móvel está descrito no pormenorizadamente em seu fluxograma (anexo 1).

Tendo sido detectado o primeiro artefato nos quadros capturados, e consequentemente os pixels que o representam, conforme descrito no Algoritmo para o reconhecimento do recebimento de bolas, coordenadas compreendendo de largura e altura em um plano bidimensional, paralelo e vertical em relação ao simulador são obtidas. Como exemplo, para quadros capturados apresentando uma resolução de 640 pixels de largura e 480 pixels de altura, é possível ser obtidas coordenadas bidimensionais que representam o primeiro artefato entre a posição (1, 1) à (640, 480).

As referidas coordenadas bidimensionais são então projetadas no plano tridimensional do local de treinamento. A partir da figura 7, pode ser observado como tais coordenadas tridimensionais são determinadas em uma configuração preferencial em uma quadra de tênis. O eixo X, Y e Z representando respectivamente largura, comprimento e altura do primeiro artefato em relação ao local de treinamento.

As coordenadas no plano dimensional são determinadas a partir do cálculo das variáveis de distância horizontal, ângulo horizontal e ângulo vertical do primeiro artefato lançado. Tais variáveis são calculadas com base nas características dos elementos e construção do simulador que são: • Largura da imagem capturada (LARGURA_IMAGEM); • Altura da imagem capturada (ALTURA_IMAGEM); • Ângulo dos capturadores 6, 6’ na horizontal (Âng_Capturador_H); • Ângulo dos capturadores 6, 6’ na vertical (Âng__Capturador_V); • Posição dos capturadores de imagens 6, 6’ (PosCamlx, PosCam2x) do primeiro artefato detectado no eixo horizontal (largura do quadro) do plano bidimensional dos quadros capturados; • Posição dos capturadores de imagens 6, 6’ (PosCamly, PosCam2y) do primeiro artefato detectado no eixo vertical (altura do quadro) do plano bidimensional dos quadros capturados; e • Altura entre as lentes dos capturadores de imagens 6, 6’ em relação ao plano horizontal (plano XY) do simulador (Altura_Cameras). • Altura entre as lentes dos capturadores de imagens 6, 6’ do simulador (Distjentes). A partir dessas variáveis uma distância horizontal do primeiro artefato no plano tridimensional do local de treinamento é calculada por meio da equação abaixo: Um ângulo horizontal do primeiro artefato no plano tridimensional do local de treinamento quando comparado ao centro da imagem horizontal é calculado pela equação abaixo: Um ângulo vertical do primeiro artefato no plano tridimensional do local de treinamento quando comparado ao centro da imagem vertical é calculado pela equação abaixo: Considerando que os capturadores de imagens 6, 6’ estão posicionados no ponto de origem (0,0,0), a posição do primeiro artefato no espaço tridimensional é calculada da seguinte forma: As coordenadas X, Y e Z do primeiro artefato em relação ao local de treinamento são calculadas para todos os “n” quadros capturados e são utilizadas para a geração de uma equação de trajetória que será mais adiante descrita.

Após serem obtidas as coordenadas tridimensionais do primeiro artefato no local de treinamento, parâmetros para movimentação do simulador são obtidos. Tais parâmetros são gerados a partir de um conjunto de pontos levando em consideração a distância horizontal (DistanciaY) em relação ao tempo. Através do conjunto de pontos, o controlador 2 realiza uma interpolação a fim de gerar uma equação linear para a trajetória do primeiro artefato.

Tendo sido determinada uma equação linear, verifica-se o coeficiente angular da equação. O coeficiente angular é analisado para verificar se o primeiro artefato está se aproximando, este sendo representado por um coeficiente negativo. Após ser realizada a verificação do coeficiente, a posição do primeiro artefato é calculada, as coordenadas sendo enviadas ao controlador 2 do simulador.

Ademais, o controlador 2 calcula a velocidade e distância entre o primeiro artefato e o simulador a partir da equação linear, a fim de verificar se apresentam os valores predeterminados no controlador 2. De maneira preferencial, o simulador apenas se movimentará caso o primeiro artefato apresente uma velocidade maior que 0,1 m/s (metros por segundo) e esteja no máximo há 30 m (metros) do simulador. Caso tais parâmetros do primeiro artefato lançado estejam dentro de tais valores predeterminados, o simulador se movimenta por meio da intersecção entre as trajetórias do primeiro artefato e linha de base (linha perpendicular em relação ao robô).

Dessa maneira, os motores do simulador são acionados movimentando o simulador até a posição de provável impacto P gerada à partir das coordenadas calculadas. Ao atingir a posição de provável impacto P calculada, o simulador intercepta o primeiro artefato lançado por meio da tela receptora.

Um temporizador associado ao controlador 2 também é configurado para lançar um segundo artefato com base na trajetória, velocidade e provável ponto de impacto do primeiro artefato. Os parâmetros de lançamento de velocidade, ângulo vertical e horizontal são definidos no lançador 3 por meio do algoritmo de escolha do local de impacto do artefato no lado do local de treinamento do adversário implementado no controlador 2.

Os motores 45a, 45b, 45c e 45d se movimentam de forma a alterar o ângulo horizontal da base móvel 4. De forma preferencial, caso seja necessária uma variação do ângulo horizontal, a base móvel 4 gira o simulador em torno de si mesmo, os dois motores do lado esquerdo 45a, 45b sendo acionados para girarem para frente e acionamento dos dois motores do lado direito 45c, 45d para trás. O controlador 2 envia sinais ao lançador 3 para configuração de parâmetros de lançamento, mais especificamente de velocidade, ângulos horizontal e vertical do segundo artefato a ser lançado.

Para controlar o momento exato do lançamento do segundo artefato, o lançador 3 compreende um primeiro e um segundo portão 46, 46’. Tais portões 46, 46’ são utilizados para controlar o fluxo de artefatos, sendo estes, de maneira preferencial, placas retangulares. Os portões 46, 46’ são associados e acionados ao primeiro e ao segundo acionador 44, 44’ respectivamente, os quais são responsáveis pela abertura e fechamento dos portões 46, 46’. O primeiro e o segundo acionador 44, 44’ são acionados e associados ao controlador 2, que envia sinais para que apenas um dos acionadores 44, 44’ (um portão 46, 46’) seja acionado por vez.

Dessa maneira, o portão 46 permanece aberto de modo a permitir a entrada de artefatos a qualquer instante no compartimento. Já o portão 46’ permanece fechado, evitando o lançamento dos artefatos. Uma vez que um artefato entrar no compartimento, ele impedirá que outros artefatos entrem. O espaço de pré-lançamento 52 é formado entre o primeiro portão 46 e o segundo portão 46’.

Quando um tempo pré-determinado estiver faltando para o temporizador terminar (preferenciaimente 300 ms, que é aproximadamente a soma do tempo que portão 46’ leva para abrir com o tempo que o segundo artefato leva para percorrer o duto 53), o controlador 2 envia um sinal de desacionamento ao primeiro acionador 44, de forma que este feche o primeiro portão 46. Subsequentemente, o controlador 2 aciona o segundo acionador 44’, dessa maneira permitindo que o segundo portão 46’ seja aberto. O segundo artefato anteriormente armazenado no espaço de pré-lançamento 52 é conduzido através de um duto 53 do lançador 3. Dito duto 53 sendo associado à ambos portões 46, 46’, de maneira que este conduza o segundo artefato até sua extremidade. A extremidade do lançador 3 apresentando dois cilindros compressores 50, 51, configurados de forma que o primeiro cilindro 50 realize movimentos rotacionais em sentido oposto ao segundo cilindro 51. Tais movimentos são realizados para que o primeiro e segundo cilindros 50, 51 pressionem o segundo artefato ao atingir a extremidade do lançador 3, dessa maneira sendo lançado com uma determinada velocidade e ângulo vertical previamente configurados. De forma preferencial, potenciômetros são utilizados para controlar a velocidade de rotação dos motores de forma que seja controlada a velocidade de projeção dos artefatos ou da angulação vertical. Potenciômetros digitais são conectados ao controlador 2 para controle dos parâmetros de lançamento do lançador 3.

Após o lançamento do segundo artefato em direção ao jogador, o controlador 2 aciona os motores 45a, 45b, 45c e 45d para que a base móvel 4 movimente o simulador até o centro do local de treinamento. O simulador permanece no centro do local de treinamento até que um outro artefato seja lançado em sua direção, reiniciando seu funcionamento e metodologia de reconhecimento de artefatos, reconhecimento do posicionamento do simulador e movimentação da base móvel 4 do simulador.

Algoritmo de auto reconhecimento do posicionamento do Simulador O algoritmo para a correta determinação de sua auto localização está descrito pormenorizadamente em seu fluxograma (anexo 3) • Por intermédio do capturador de imagem (5), adquire-se o ultimo quadro de cada um dos capturadores; • Promove a conversão das imagens para tons de cinza; • Aplica-se um filtro suavizador (preferencialmente um filtro gaussiano com janela tamanho 11x11 e desvio padrão de 3 pixels); • Aplica-se um filtro morfológico “top hat” com um disco como elemento estruturante, sendo seu tamanho preferencialmente de diâmetro 11 pixels; • Aplica-se um filtro morfológico de abertura radial utilizando linhas de várias inclinações como elementos estruturantes, sendo seu tamanho preferencialmente igual a 61x1 pixels; • Binariza-se a imagem fazendo com que todos os pixels que tiverem intensidade maior que determinado valor (preferencialmente igual à 10) serão mudados para valor um e os demais para zero; • Aplica-se a transformada de Hough para linhas, sendo preferencialmente os parâmetros: 30 pixels de comprimento mínimo da linha, lacuna máxima de 1 pixel; • Agrupam-se as linhas cujas diferenças entre os seus coeficientes angulares e lineares sejam menores que determinado limiar, sendo preferencialmente 0.1 radii e 25 pixels, respectivamente; • Encontram-se as interseções das linhas; • Mapeiam-se os pontos de intersecção encontrados nas imagens da câmera da esquerda com os da direita. Para tanto, é utilizado o algoritmo do vizinho mais próximo, sendo que as entradas de comparação são as vizinhanças (preferencialmente 15x15 pixels) de cada ponto de interseção; o par de vizinhanças cuja distância euclidiana (subtrai-se uma imagem da outra, eleva-se ao quadrado pixel a pixel, soma tudo e tira-se a raiz) for a menor será considerado como par correspondente. • Utiliza-se a mesma fórmula ao se calcular a distancia usada no “Algoritmo de controle da plataforma móvel” para se encontrar as distâncias da plataforma móvel até os pontos de intersecção encontrados no passo anterior; essas distâncias serão chamadas de d1, d2........ dn e sua disposição no espaço será chamada de “modelo de pontos”, cujas posições em relação a quadra são desconhecidas, mas as posições de cada ponto em relação aos demais serão (fig. 1 do anexo 3). • O modelo de pontos é transladado e rotacionado de maneira a encontrar a melhor combinação com os pontos fixos da quadra; a melhor combinação é aquela cuja a soma das distâncias da correspondência entre os pontos do modelo e os pontos reais seja a menor; as mudanças de valores de rotação e translação entre cada iteração são definidas pelo método de descida do gradiente; o algoritmo termina quando a diferença das somas (erro) entre iterações for menor que um limiar pré-definido; terminado o algoritmo, cada ponto do modelo passar ter um ponto fixo de quadra correspondente, cuja localização é conhecida. • A posição do robô é encontrada pela intersecção das três ou mais circunferências de diâmetro d1, d2, dn, cujos centros foram encontrados no passo anterior (fig.2 do anexo 3). • O ângulo formado pela plataforma móvel e a linha de fundo da quadra será chamado de ang_rob (fig.3 do anexo 3). Como exemplo, vamos trabalhar inicialmente somente com o ponto fixo vermelho, sendo pos_ver e pos_rob as coordenadas do ponto vermelho e do robô, respectivamente. O ângulo horizontal (ang1) formado pelo robô e pelo ponto vermelho é dado por: Onde os índices x e y das variáveis pos_ver e pos_rob referem-se às coordenadas x e y, respectivamente.

Calcula-se agora o ângulo horizontal ang2 formado pela linha central de visão do robô e a posição (média) do ponto nas imagens estéreo: Onde dif_x =--------j---------pos_verx e a diferença entre o centro da imagem e posição vertical (coluna) do ponto vermelho (fig.4 do anexo 4), Âng_Capturador_H é o ângulo de abertura da câmera e LARGURAJMAGEM é a largura da imagem adquirida pela câmera. O ângulo do robô pode ser calculado como sendo: angjrob = ang 1 — ang 2 Os passos acima são repetidos para todos os pontos visíveis na imagem 2D. Neste exemplo, para os pontos azul e verde; o ângulo ang_rob final será a média dos ang_rob calculados usando cada um dos pontos azul, vermelho e verde.

Obtenção das Coordenadas do simulador Tendo sido projetados os pontos em um plano horizontal, distâncias d 1, d2, dn do simulador até as respectivas intersecções são calculados a partir das fórmulas do algoritmo de reconhecimento do artefato. A partir da figura 11, observa-se a representação das distâncias d1, d2 e d3 calculadas até o simulador. Ainda em referência à figura 11, pode ser observado que a posição do simulador é obtida por meio do ponto comum de intersecção I entre os raios definidos por d1, d2 e d3.

Algoritmo de escolha do local de impacto do segundo artefato Algumas constantes e referências são definidas antes de descrevermos o algoritmo: - O local de treinamento é visto como um plano onde a origem (0,0) se situa no centro da linha de fundo do lado da quadra do adversário. - As constantes denominadas LARGURA_QUADRA e COMPRiMENTO_QUADRA definem os limites de lançamento do local de treinamento. O local de treinamento pode ser uma quadra oficial de tênis, que possui largura (8,3 metros) e comprimento (23.78 metros), respectivamente, sem considerar as áreas de recuo, que fornecem mais espaço para a movimentação dos jogadores. - As constantes limite_quadra__x e limite_quadra_y definem os limites (x,y) em que o artefato será lançado no local de treinamento. Podem ser interpretados como uma margem de segurança para que a artefato seja lançado dentro dos limites do local de treinamento, sendo assim sempre contidos do limites que definem o local de treinamento. Valores típicos para limite_quadra_x e limite_quadra_y são 3,6 e 0,4 metros, respectivamente, significando que o artefato será lançado no máximo nas coordenadas (3,6; 0,4) caso a escolha de lado para lançamento seja o direito ou (-3,6; 0,4) caso a escolha de lado para lançamento seja o esquerdo.

Execução passo-a-passo do Algoritmo: (1) O grau de dificuldade nivelDif é definido em uma escala de 1 a dif_max, sendo D1FJ4AX tipicamente igual a 10. (2) A posição do adversário oppos será definida como a primeira posição encontrada na trajetória do primeiro artefato. A posição do adversário pode ser atualizada em função do tempo. Por exemplo, pode-se usar uma função que estima a movimentação do jogador, e com base nessa provável nova posição do jogador, realimentar o algoritmo para que este escolha mais apropriadamente o local de impacto do segundo artefato. (3) É calculada a distribuição de probabilidade para posição onde o segundo artefato deverá cair no lado da quadra do adversário, dada pela soma de duas distribuições gaussianas bivariáveis nos eixos x e y do plano do local de treinamento, uma para o lado direito e outra para o lado esquerdo com relação ao eixo x (linha de fundo). Se o adversário estiver no centro do local de treinamento, as distribuições acumuladas de ambas serão iguais. Se o oponente estiver um dos extremos do eixo x, a distribuição acumulada do extremo oposto será maior que a distribuição acumulada do lado do oponente. Assim, a distribuição de probabilidade fix.y^ieft^ieftMnght^ríght)^ definida como: Onde, fiefti*-, y, βχ—ie/t’ Hyi &x—ieft> Oy) é a distribuição do lado esquerdo com médias μχ-ιβ/ί e /Uy e variâncias <jx—ieft ® oy\ fright(%’y> μ-χ—right’μγ> ®x—right’ °y) ® ® distribuição do lado direito com médias/r^j-^g^f e /Uy e variâncias <Jx—right ® @y> wieft e wright são os pesos de cada distribuição, sendo que wieft+wright = 1 Exemplificando as equações acima, quando o adversário estiver no extremo direito do local de treinamento serão iguais a 1 e 0, respectivamente, o que representa que apenas a distribuição do lado esquerdo irá fazer parte na escolha do lançamento do segundo artefato.

Se o adversário estiver no centro do local de treinamento com relação ao eixo x, oppos — 0, wleft e wright serão ambos iguais a 0.5, o que significa que as distribuições da direita e esquerda terão pesos iguais na decisão do lançamento do segundo artefato. A média py é uma função linear que tem como variável nivelDif. Quando em seu valor mínimo, nivelDif — 1, a função retorna --------------------, ou seja, a distribuição de probabilidade o lançamento do artefato no eixo y terá como média o centro do local de treinamento do lado do adversário. Já quando a variável assume seu valor máximo, nivelDif — DIF_MAX, o valor retornado pela função será limite_QUADRA_y, ou seja, a distribuição de probabilidade o lançamento do artefato no eixo y terá como média o limite máximo (com a margem de segurança) próximo à linha de fundo do local de treinamento.

As fórmulas para os cálculos das variâncias têm duas variáveis de entrada, nivelDif e oppos. Três casos com diferentes valores para essas variáveis são descritos: Exemplo 1: Com nível de dificuldade máximo, nivelDif = dif_max, quando o oponente estiver no centro do local de treinamento com relação ao eixo x, oppos = 0, as variâncias a*_íe/t e σx-right serão ambas iguais à 0.2, ou seja, ambas terão dispersão igual durante a escolha do lançamento do artefato.

Exemplo 2: Com nível de dificuldade máximo, nivelDif = dif_max, quando o oponente estiver no extremo do lado direto do local de treinamento em relação ao eixo x, oppos = as variâncias ox^left e ax^right serão iguais a 0.4 e 0, respectivamente, ou seja, a distribuição do lado direito não terá participação na escolha da posição de lançamento do artefato.

Exemplo 3: Com nível de dificuldade mínimo, nivelDif = 1, quando o oponente estiver centro do local de treinamento em relação ao eixo x, oppos = o, as variâncias ax_left e ax_right serão ambas iguais a 2 (caso dif_MAX = 10), ou seja, as distribuições do lado esquerdo e direito terão variâncias iguais na escolha da posição de lançamento do artefato e com dispersões maiores quando comparados ao Exemplo 1, onde nivelDif = dif_max Modos de Joqabilidade O simulador e método de simulação de partidas acima descritos acima podem ser implementados por meio de dois modos de funcionamento, sendo um voltado para treino de características básicas de um determinado esporte (modo treino) e um outro para simulação de situações reais durante um jogo de um determinado (modo jogo).

Modo Treino O modo treino tem como objetivo proporcionar ao jogador movimentos conhecidos de um determinado esporte por meio do simulador de práticas esportivas. Parâmetros para movimentação da base móvel 4 e lançamento de artefatos pelo lançador 3 podem ser previamente escolhidos de acordo com o tipo de treino escolhido, tais parâmetros sendo configurados no controlador 2.

Conforme observado anteriormente, de forma preferencial, mas não obrigatória, o simulador compreende um lançador 3 de bolas de tênis. Desse modo, o tipo de movimentos armazenados no controlador 2 pode ser escolhido pelo jogador.

No caso da configuração preferencial os seguintes movimentos podem ser escolhidos no modo treino: saque, paralelas, lobs (chapeú/balão), slices (fatiar/cortar), smash (rebatida sobre a cabeça quando a bola vem alta do jogador), topspin (rebatida, com efeito, que faz a bola passar alta sobre a rede), voleio (rebatida antes de tocar o local de treinamento) entre outros.

Observa-se que cada um dos movimentos apresentam características como posicionamento no local de treinamento, ângulos horizontal e vertical do simulador, altura do simulador, velocidade de lançamento do lançador 3, frequência de lançamentos, duração dos lançamentos entre outros. Dessa maneira, quando o jogador escolher um movimento para treinar ou mesmo uma combinação de movimentos, o controlador 2 envia parâmetros para a base móvel 4 e para o lançador 3. Tais parâmetros podem ser carregados a partir de configurações do usuário ou até mesmo a partir de um banco de dados compreendendo características de jogo de tenistas profissionais.

Como exemplo, caso o jogador escolha treino de saque do lado esquerdo do local de treinamento, o controlador 2 carregará as informações referentes ao movimento escolhido. O controlador 2 enviará parâmetros para as controladoras 42, 43 que proporcionarão tensão e corrente para movimentação dos motores 45a, 45b, 45c, 45d e consequentemente das rodas 41a, 41b, 41c, 41 d da base móvel 4, a base móvel se movimentando para um determinada posição do local de treinamento. Os motores 45a, 45b, 45c, 45d também sem movimentarão para definir um determinado ângulo horizontal em relação ao jogador.

Adicionalmente, o controlador 2 pode acionar motores adicionais (não mostrados) para regular a altura do simulador para simular o saque. Potenciômetros digitais podem também ser associados ao controlador 2 para regular a velocidade de lançamento do artefato (bola) do lançador 3. De acordo com os parâmetros do controlador 2, o movimento e respectivo lançamento será repetido durante um certo tempo previamente configurado.

Caso o jogador tenha escolhido uma combinação de movimentos, estes serão executados em sequência, de forma que a base móvel 4 e o lançador 3 alterem os parâmetros de acordo com sinais do controlador 2 para o respectivo movimento. O controlador poderá ainda armazenar estatísticas de batidas do jogador, como média da velocidade, número de erros cometidos entre outros. Esses dados poderão ser usados para se determinar e acompanhar o progresso do jogador.

Modo Jogo O modo jogo é aplicado ao simulador de práticas esportivas 1 por meio do algoritmo de reconhecimento do artefato lançado, do algoritmo de reconhecimento de posicionamento, algoritmo de movimentação da base móvel 4 e do algoritmo de escolha do local de impacto do segundo artefato, utilizados no método de simulação de partidas. É importante observar que apesar da presente invenção ter sido descrito de maneira preferencial para um lançador de bola de tênis, o sistema e método do simulador pode ser implementado nos mais diversos esportes ou em outras aplicações que projetem artefatos (objetos). Dessa maneira, lançadores próprios ou adaptados de bolas de vôlei, futebol, peteca ou outros artefatos podem ser igualmente utilizados.

Tendo sido descrito um exemplo de concretização preferido, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possíveis variações, sendo limitado tão somente pelo teor das reivindicações apenas, aí incluídos os possíveis equivalentes.

REINVINDIC AÇÕES

Claims (19)

1. Sistema simulador de práticas esportivas (1) aplicável a um local de treinamento, o sistema simulador sendo caracterizado por compreender: • Um controlador (2), • Um lançador (3), • Uma base móvel (4), • Ao menos um capturador de imagem (5), • Um software embarcado para controle da base móvel; • Um software embarcado para o reconhecimento do recebimento de bolas; • Um software embarcado para o seu reconhecimento de seu posicionamento em quadra; e • Um software embarcado para escolher o local de impacto do segundo artefato.

2. Sistema simulador de práticas esportivas (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o controlador (2) ser um circuito de processamento de informações capaz de controlar o sistema simulador, podendo ser um computador pessoal (PC), microcontroladores, Digital SignaI Processors DSP (Processadores Digitais de Sinais), Field-Programmable Gate Array FPGA (Dispositivo semicondutor utilizado para o processamento de informações digitais), Application-Specific Integrated Circuit ASIC (circuito integrado construído para executar uma tarefa específica) ou Mini-PCs.

3. Sistema simulador de práticas esportivas (1), de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado por o controlador (2) ser preferencialmente um Mini-PC MK 802 III apresentando um processador Dual Core 1,5 GHz, 1 GB de memória RAM, uma porta USB e sistema operacional de código aberto Android.

4. Sistema simulador de práticas esportivas (1), de acordo com a reivindicações de 1 a 3, caracterizado por o controlador (2) compreender uma entrada para alimentação 21, sendo preferencialmente uma entrada de 5 Vcc (corrente direta) e um barramento de dados 22 para transmissão e recepção de dados do/para o controlador 2, sendo esta uma porta de interface USB (Universal Serial Bus -Barramento Serial Universal).

5. Sistema simulador de práticas esportivas (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o lançador (3) ser constituído basicamente de um recipiente para armazenagem dos artefatos; dois acionadores 44 e 44’; um expansor de barramento 9; um conversor de barramento 10’; dois portões 46 e 46’ e dois cilindros compressores 50 e 51 com movimentos rotacionais em sentidos opostos.

6. Sistema simulador de práticas esportivas (1), de acordo com a reivindicações 1 e 5, caracterizado por o lançador (3) ser mecanicamente associado a base móvel 4, de maneira que este se movimente junto da base móvel 4.

7. Sistema simulador de práticas esportivas (1), de acordo com as reivindicações 1, 5 e 6, caracterizado por o lançador (3) poder apresentar mecanismos de ajuste de altura independente da movimentação da base móvel 4.

8. Sistema simulador de práticas esportivas (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a base móvel (4) ser uma plataforma confeccionada a partir de qualquer tipo de material que possa suportar o peso do lançador 3.

9. Sistema simulador de práticas esportivas (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a base móvel (4) compreender ao menos duas controladoras 42 e 43 associadas a ao menos um motor 45a, 45b, 45c, 45d, estes sendo associados respectivamente a ao menos uma roda 41a, 41b, 41c, 41 d.

10. Sistema simulador de práticas esportivas (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o capturador de imagens (5) é composto por um primeiro capturador (6) e um segundo capturador (6’).

11. Sistema simulador de práticas esportivas (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o capturador de imagens (5) ser configurado para obter uma pluralidade de imagens do local de treinamento e enviar ao controlador (2), o capturador de imagens (5) ainda é configurado para obter imagens de uma trajetória definida por um primeiro artefato lançado por um jogador ao longo do local de treinamento esportivo e enviar ao controlador (2), a trajetória sendo o posicionamento do primeiro artefato no local do treinamento.

12. Sistema simulador de práticas esportivas (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o controlador (2) ser configurado para recepção e processamento das imagens enviadas pelo capturador de imagens (5), o controlador (2) ainda é configurado para detectar o posicionamento do primeiro artefato lançado por um jogador no local de treinamento ao longo de sua trajetória até sua posição final.

13. Sistema simulador de práticas esportivas (1), de acordo com a reivindicação 1 e 12, caracterizado por o controlador (2) ser configurado para enviar sinais de controle de movimentação para a base móvel (4) a partir da detecção do posicionamento do primeiro artefato, a base móvel (4) sendo responsável pelo movimento do sistema simulador (1) até a posição final do primeiro artefato lançado pelo jogador.

14. Sistema simulador de práticas esportivas (1), de acordo com a reivindicação 1, 12 e 13, caracterizado por o controlador (2) ser configurado para enviar sinais de controle de lançamento para o lançador (3) a partir da movimentação da base móvel (4), o lançador (3) sendo responsável pelo lançamento de um segundo artefato simulando uma devolução para o jogador.

15. Sistema simulador de práticas esportivas (1) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por os motores (45a, 45b, 45c, 45d) serem associados à uma controladora (42, 43), e a controladora (42, 43), por sua vez, ser associada ao controlador (2).

16. Sistema simulador de práticas esportivas (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o sistema simulador (1) compreender, preferencialmente, uma rede interceptadora dos artefatos rebatidos.

17. Sistema simulador de práticas esportivas (1) de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por a rede interceptadora realimentar um dispositivo armazenador de artefatos do lançador (3) com os artefatos interceptados.

18. Sistema simulador de práticas esportivas (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 e 17, caracterizado por o simulador compreender mecanismos para recolhimento dos artefatos não interceptados pela tela realimentando o dispositivo armazenador de artefatos do lançador (3).

19. Uso do sistema descrito nas reivindicações de 1 a 18 caracterizado por se dar em praticas esportivas, de forma a simular uma partida de tênis como se o oponente fosse um ser humano.