CN106730751B - 一种智能网球发球装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能网球发球装置，包括发球机、ARM微处理器、测速器、摄像头、遥控器及橡皮带；本发明采用遥控器与ARM微处理器构成本发明的操控系统，采用发球机作为执行装置，其中，采用直线电机实现复位，并通过滑块与出球口的距离设定初始速度，采用转动电机及升降电机设定初始方位，有效控制发球的初始状态，便于教练员对运动员实施科学训练，具有结构简单、调节方便、准确率高、训练效果好的优点。

Description

一种智能网球发球装置

技术领域

本发明涉体育运动器材技术领域，用于网球运动的教学与训练，尤其是一种智能网球发球装置。

背景技术

在网球运动训练中，由教练员连续喂球，运动员连续回球是网球训练中最常用的方法，这种方法不仅消耗教练员大量的体力，而且对球速、球的运动轨迹也无法跟踪，难以对发球的精确性、稳定性做出科学的判定。网球发球机作为一种训练辅助设备，可以连续地、稳定地、精确地向运动员发球，以达到科学、精确训练的目的。

现有技术的网球发球机其发球原理为摩擦轮发球，摩擦轮发球机采用双轮反向旋转挤压摩擦出球的原理发球。存在的问题是，由于该发球机传动装置复杂，且发球平台水平方向的摆动与垂直方向的仰角不易调整；同时摩擦轮在发球间隔时间内持续工作，整机效率低；摩擦轮发球的发球距离和初速由于摩擦轮间压力和与球面间的滚动摩擦力的相关性较差，不易调节，难以精确控制初始速度及初始方位。此外，高水平运动员的发球初速可以达到40m/s，一般摩擦轮发球机发球初速难以达到要求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种智能网球发球装置，本发明采用遥控器与ARM微处理器构成本发明的操控系统，采用发球机作为执行装置，其中，采用直线电机实现复位，通过滑块与出球口的距离设定初始速度，采用转动电机及升降电机设定初始方位，有效控制发球的初始状态，便于教练员对运动员实施科学训练，具有结构简单、调节方便、准确率高、训练效果好的优点。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一种智能网球发球装置，其特点包括发球机、ARM微处理器、测速器、摄像头、遥控器及橡皮带；所述发球机由发球机支架、旋转底盘、发球弹射装置及喂球斗组成，其中，发球机支架为前面设有出球口及橡皮带固定板、后面设有处理器座、底部设有转盘支撑块及旋转底盘座、顶部设有喂球斗座的框架件。

旋转底盘为前端设有升降电机、中部设有转动电机及尾端设有铰链的矩形板。

发球弹射装置由基座、托片、滑块、丝杠、直线电机及电磁铁组成，所述基座为两端设有轴座、中部设有滑轨、尾端设有直线电机座的矩形板，所述丝杠的两端与基座两端的轴座铰接，滑块上设有内螺纹并与丝杠啮合，且滑块的底面沿滑轨滑行，电磁铁设于滑块上，直线电机设于基座的直线电机座上，且直线电机的输出轴与丝杠之间经齿轮啮合，托片设于滑块上并与电磁铁吸合。

所述旋转底盘的转动电机设于发球机支架的旋转底盘座上，发球弹射装置设于旋转底盘上，其中，发球弹射装置上基座的尾端与旋转底盘的铰链连接，基座的前端支撑在旋转底盘的升降电机上，喂球斗设于发球机支架的喂球斗座上。

所述ARM微处理器设于发球机支架的处理器座上，测速器及摄像头分别设于发球机支架上出球口的外侧，橡皮带设于发球弹射装置的托片与发球机支架的橡皮带固定板之间；遥控器与ARM微处理器无线连接，ARM微处理器与测速器、摄像头、转动电机、升降电机、直线电机及电磁铁电连接。

本发明采用遥控器与ARM微处理器构成本发明的操控系统，采用发球机作为执行装置，其中，采用直线电机实现复位，并通过滑块与出球口的距离设定初始速度，采用转动电机及升降电机设定初始方位，有效控制发球的初始状态，便于教练员对运动员实施科学训练，具有结构简单、调节方便、准确率高、训练效果好的优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的A—A向视图。

具体实施方式

参阅图1、图2，本发明包括发球机1、ARM微处理器2、测速器3、摄像头4、遥控器5及橡皮带6；所述发球机1由发球机支架11、旋转底盘12、发球弹射装置13及喂球斗14组成，其中，发球机支架11为前面设有出球口114及橡皮带固定板115、后面设有处理器座116、底部设有转盘支撑块111及旋转底盘座112、顶部设有喂球斗座113的框架件。

旋转底盘12为前端设有升降电机123、中部设有转动电机121及尾端设有铰链122的矩形板。

发球弹射装置13由基座131、托片132、滑块133、丝杠134、直线电机135及电磁铁136组成，所述基座131为两端设有轴座、中部设有滑轨137、尾端设有直线电机座的矩形板，所述丝杠134的两端与基座131两端的轴座铰接，滑块133上设有内螺纹并与丝杠134啮合，且滑块133的底面沿滑轨137滑行，电磁铁136设于滑块133上，直线电机135设于基座131的直线电机座上，且直线电机135的输出轴与丝杠134之间经齿轮啮合，托片132设于滑块133上并与电磁铁136吸合。

参阅图1、图2，所述旋转底盘12的转动电机121设于发球机支架11的旋转底盘座112上，发球弹射装置13设于旋转底盘12上，其中，发球弹射装置13上基座131的尾端与旋转底盘12的铰链122连接，基座131的前端支撑在旋转底盘12的升降电机123上，喂球斗14设于发球机支架11的喂球斗座113上。

所述ARM微处理器2设于发球机支架11的处理器座116上，测速器3及摄像头4分别设于发球机支架11上出球口114的外侧，橡皮带6设于发球弹射装置13的托片132与发球机支架11的橡皮带固定板115之间；遥控器5与ARM微处理器2无线连接，ARM微处理器2与测速器3、摄像头4、转动电机121、升降电机123、直线电机135及电磁铁136电连接。

实施例

本发明的操控系统

参阅图1、图2，本发明由遥控器5与ARM微处理器2构成本发明的操控系统。工作时，遥控器5通过蓝牙无线通信与ARM微处理器2实施人机对话，设定ARM微处理器2的发球模式，ARM微处理器2控制转动电机121、升降电机123、直线电机135及电磁铁136按设定程序执行发球过程，测速器3、摄像头4将监测到的球速及球的运动轨迹反馈到ARM微处理器2，并由ARM微处理器2通过蓝牙无线通信反馈到遥控器的显示屏上，供教练员及时掌控。

本发明的执行过程

参阅图1、图2，本发明的发球机1为本发明的执行装置，发球机1由发球机支架11、旋转底盘12、发球弹射装置13及喂球斗14组成。

工作时，ARM微处理器2按设定的发球模式实施控制：

一是控制托片132复位。将托片132吸附在滑块133上方的电磁铁136上，首先ARM微处理器2指令直线电机135启动，由于直线电机135的输出轴与丝杠134之间经齿轮啮合，滑块133上设有内螺纹并与丝杠134啮合，随着丝杠134的转动，滑块133连同电磁铁136及托片132克服橡皮带6的拉力并沿滑轨137滑行至发球位置；随着滑块133在发球机支架11上的移动，即可改变橡皮带6的弹力，所以，设定滑块133相对于发球机支架11上出球口114的距离，即设定不同初始速度的发球位置；

二是控制网球放置发球位置。ARM微处理器2指令喂球斗14工作，网球从喂球斗14出口落入滑块133与托片132之间的发球位置；

三是控制发球的水平方位。ARM微处理器2指令旋转底盘12上的转动电机121工作，转动电机121驱动旋转底盘12沿转盘支撑块111上水平转动一摆角，由于发球弹射装置13经基座131设于旋转底盘12上，所以发球弹射装置13与旋转底盘12同步转动一摆角，以调整发球的水平摆动方位；

四是控制发球的仰角。ARM微处理器2指令旋转底盘12上的升降电机123工作，由于发球弹射装置13设于旋转底盘12上，且发球弹射装置13上基座131的尾端与旋转底盘12的铰链122连接，基座131的前端支撑在旋转底盘12的升降电机123上，随着升降电机123驱动基座131绕铰链122上升或下降，以调整发球的垂直方向的仰角。

本发明的发射与检测过程：

参阅图1、图2，当调整完成后，教练员点击遥控器5的发射键，ARM微处理器2指令电磁铁136失电，电磁铁136对托片132的吸附作用瞬间消失，在橡皮带6的收缩作用下将网球由发球机支架11的出球口114弹出，与此同时，设置在发球机支架11上出球口114外侧的测速器3将监测到的球速反馈到ARM微处理器2中与设定发球速度对比，校正发球速度。利用摄像头4拍摄前方图像传输到ARM微处理器2中计算运动员位置，按照预先设定的发球模式确定下一球的水平发球方位传给控制旋转底盘12的转动电机121。

循环上述程序以实现连续发球，也可由教练员调整或重新设定发球模式，输入ARM微处理器2，按新设定的程序实施发球。

ARM微处理器2还将记录运动员的练习情况，如练习时间、击球个数等信息，通过SD卡或U盘储存。

Claims (3)

1.一种智能网球发球装置，其特征在于它包括发球机（1）、ARM微处理器（2）、测速器（3）、摄像头（4）、遥控器（5）及橡皮带（6）；所述发球机（1）由发球机支架（11）、旋转底盘（12）、发球弹射装置（13）及喂球斗（14）组成，其中，发球机支架（11）为一侧设有出球口（114）及橡皮带固定板（115）、另一侧设有处理器座（116）、底部设有旋转底盘座（112）、顶部设有喂球斗座（113）的框架件；

旋转底盘（12）为前端设有升降电机（123）、中部设有转动电机（121）及尾端设有铰链（122）的矩形板；

发球弹射装置（13）上设有基座（131）；

所述基座（131）为两端设有轴座、中部设有滑轨（137）、尾端设有直线电机座的矩形板，其上设有托片（132）、滑块（133）、丝杠（134）、直线电机（135）及电磁铁（136），丝杠（134）的两端与基座（131）两端的轴座铰接，滑块（133）上设有内螺纹并与丝杠（134）啮合，滑块（133）的底面沿滑轨（137）滑行，电磁铁（136）、托片（132）设于滑块（133）上，托片（132）与电磁铁（136）吸合，直线电机（135）设于基座（131）的直线电机座上，直线电机（135）的输出轴与丝杠（134）之间经齿轮啮合；

所述旋转底盘（12）的转动电机（121）设于发球机支架（11）的旋转底盘座（112）上，发球弹射装置（13）设于旋转底盘（12）上，且发球弹射装置（13）基座（131）的尾端与旋转底盘（12）的铰链（122）连接，基座（131）的前端支撑在旋转底盘（12）的升降电机（123）上，喂球斗（14）设于发球机支架（11）的喂球斗座（113）上；

所述ARM微处理器（2）设于发球机支架（11）的处理器座（116）上，测速器（3）及摄像头（4）分别设于发球机支架（11）上出球口（114）的外侧，橡皮带（6）设于发球弹射装置（13）与发球机支架（11）的橡皮带固定板（115）之间；遥控器（5）与ARM微处理器（2）无线连接，ARM微处理器（2）与测速器（3）、摄像头（4）、转动电机（121）、升降电机（123）、直线电机（135）及电磁铁（136）电连接。

2.根据权利要求1所述的智能网球发球装置，其特征在于发球机支架（11）的底部设有转盘支撑块（111），转盘支撑块（111）与旋转底盘（12）的边缘触及。

3.根据权利要求1所述的智能网球发球装置，其特征在于橡皮带（6）设于发球弹射装置（13）的托片（132）上。