CN114849209A - 一种智能发球的球体训练装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种智能发球的球体训练装置，包括弹射式发球机构组件、智能影像控制模块、影像储存模块、控制模块及人体姿态评估模块；所述智能影像控制模块包括摄像装置，用于拍摄人体姿态；所述影像储存模块用于存储摄像装置拍摄到的内容；所述人体姿态评估模块将人体的多个部位设置为多个识别点，并将识别点记为像素坐标，通过判断像素坐标的移动判断人体姿态的改变；所述摄像装置将拍摄到的内容传输至人体姿态评估模块，由人体姿态评估模块评估人体姿态的改变，从而将人体姿态信息发送给控制模块，所述控制模块控制所述弹射式发球机构组件发球。应用本技术方案可通过影像识别投球者姿态，从而控制装置自动发球。

Description

一种智能发球的球体训练装置
技术领域
本发明涉及体育用品技术领域，特别是一种智能发球的球体训练装置。
背景技术
现有技术中的发球机一般采用由设置在出口的上马达及下马达反向旋转，提供摩擦力将球弹出，这种出球方式马达需要安装在篮球机的外侧，造成机构尺寸大，并且通过摩擦力出球会导致机构的耐久度不够，容易损坏。且现有技术中的发球机只能定时定点发球，无法根据投球者的实际情况，视情况而定发球，不够智能。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种智能发球的球体训练装置，通过影像识别投球者姿态，从而控制装置自动发球。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种智能发球的球体训练装置，包括弹射式发球机构组件、智能影像控制模块、影像储存模块、控制模块及人体姿态评估模块；所述弹射式发球机构组件、智能影像控制模块、影像储存模块及人体姿态评估模块连接所述控制模块；所述智能影像控制模块包括摄像装置，用于拍摄人体姿态；所述影像储存模块用于存储摄像装置拍摄到的内容；所述人体姿态评估模块将人体的多个部位设置为多个识别点，并将识别点记为像素坐标，通过判断像素坐标的移动判断人体姿态的改变；所述摄像装置将拍摄到的内容传输至人体姿态评估模块，由人体姿态评估模块评估人体姿态的改变，从而将人体姿态信息发送给控制模块，所述控制模块控制所述弹射式发球机构组件发球。
在一较佳的实施例中，通过深度学习神经网络评估人体姿态；深度学习神经网络自动侦测人体位置的图像框并输出人体骨架姿态的识别点在图像框的X,Y像素坐标。
在一较佳的实施例中，所述识别点包括鼻子、左眼、右眼、左耳、右耳、左肩、右肩、左肘、右肘、左腕、右腕、左髋、右髋、左膝、右膝、左踝及右踝。
在一较佳的实施例中，若图相框内含有至少16个识别点，代表投球者正面朝向投球；
若代表左髋的像素点坐标的Y坐标＜代表左膝的像素点坐标的Y坐标＜代表左踝的像素点坐标的Y坐标，并且代表右髋的像素点坐标的Y坐标＜代表右膝的像素点坐标的Y坐标＜代表右踝的像素点坐标的Y坐标；代表投球者两脚是直立；
若代表左髋的像素点坐标的X坐标＞代表右髋的像素点坐标的X坐标，并且代表左膝的像素点坐标的X坐标＞代表右膝的像素点坐标的X坐标，并且代表左踝的像素点坐标的X坐标＞代表右踝的像素点坐标的X坐标，代表投球者两脚未交错；
若代表左肩的像素点坐标的X坐标＞代表右肩的像素点坐标的X坐标，且代表左肘的像素点坐标的X坐标＞代表右肘的像素点坐标的X坐标，且代表左腕的像素点坐标的X坐标＞代表右腕的像素点坐标的X坐标；代表投球者两手未交错；
当投球者正面朝向投球、投球者两脚是直立、投球者两脚未交错且投球者两手未交错，所述人体姿态评估模块发送人体姿态信息至控制模块，所述控制模块控制所述弹射式发球机构组件发球。
在一较佳的实施例中，智能影像控制模块包括第一摄像头、第二摄像头及第三摄像头；所述第一摄像头设置于所述弹射式发球机构组件的前方，镜头朝前，判断投球者姿态；所述第二摄像头设置于弹射式发球机构组件的右前方，镜头朝上，用于判断是否进球；所述第三摄像头设置于弹射式发球机构组件上，用于记录连续进球视频。
在一较佳的实施例中，弹射式发球机构组件包括弹射式机构；所述弹射式机构包括壳体、击锤、中轴、弹性件及驱动件；所述弹性件的两端分别连接所述壳体及击锤；所述壳体内设置有密封腔，所述中轴置于所述密封腔内，所述中轴的一端伸出所述密封腔的一端与所述击锤连接，所述中轴的另一端伸出所述密封腔的另一端面向所述驱动件；所述驱动件连接有驱动装置，所述驱动装置连接所述控制模块；所述驱动装置驱动所述驱动件沿中轴的移动方向移动使得所述驱动件顶抵所述中轴面向所述驱动件的一端，使得中轴向靠近所述击锤的方向移动，带动所述击锤移动压缩所述弹性件，并顶抵球体。
在一较佳的实施例中，所述中轴面向所述驱动件的一端连接有第一电磁铁，所述电磁铁带有第一磁性；所述驱动件具体为第二电磁铁，所述驱动装置驱动所述第二电磁铁带第一磁性，使得所述第一电磁铁与第二电磁铁同性相斥，从而驱动所述中轴向靠近击锤的方向移动；所述驱动装置驱动所述第二电磁铁带第二磁性，使得所述第二电磁铁与第一电磁铁异性相吸，从而使得所述中轴复位。
在一较佳的实施例中，所述壳体的内部设置有内壳，所述内壳的内部即为所述密封腔；所述内壳的两端设置有密封连接孔，用于通过所述中轴的两端；所述中轴上还设置有行程限制件；所述行程限制件置于所述密封腔内，所述行程限制件的最大宽度大于所述密封连接孔。
在一较佳的实施例中，所述击锤远离所述中轴的一端设置有端部，所述端部顶抵所述球体的一面设置为凹面；所述弹性件具体为拉簧；所述密封腔的外部设置有磁性线圈。
在一较佳的实施例中，所述壳体的内部设置有活动腔，所述活动腔的一端设置有连通孔，所述击锤的一端由所述连通孔伸出；所述击锤连接所述中轴的一端设置有连接盘，所述连接盘的移动方向与所述活动腔的中心轴平行设置。
在一较佳的实施例中，还包括基座；所述弹射式机构设置于所述基座上，所述壳体的内部击锤远离所述中轴的一端所在的位置为准备腔；所述准备腔连通有进球腔；所述进球腔的开口面向壳体的外部。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)弹射式发球机构体积小易般运。
(2)智能影像控制算法，以深度学习网络，从投球者影像，转换成姿态骨架节点，智能判断投球者是否处于准备投球姿态，智能调整发球时机。
(3)智能影像控制算法，判断投球者距离/方位发球后，调整弹射式发球机构发球。
(4)智能影像控制算法，统计投球者进球状态。智能纪录投球者连续进球视频。
(5)通过控制第二电磁铁的磁性来控制第二电磁铁与第一电磁铁相吸或相斥，从而控制中轴顶抵击锤使得击锤去顶抵外部的球体，实现发球便捷，发球稳定性强。通过设置行程限制件来控制中轴的运动范围，避免移动范围过大，导致弹性件损坏，且易造成发球不稳定。通过设置具有凹面的端部，使得击锤与球体稳定地抵接，实现发球更加稳定。通过设置活动腔，且在击锤上设置连接盘，使得击锤在活动腔内移动稳定，实现发球稳定。通过设置磁性线圈，围绕密封腔，增加击锤的击球速度。
附图说明
图1为本发明优选实施例的识别点分布示意图；
图2为本发明优选实施例的人体姿态判断不发球的人体姿态示意图；
图3为本发明优选实施例的人体姿态判断发球的人体姿态示意图；
图4为本发明优选实施例的弹射式发球机构组件的整体结构示意图；
图5为本发明优选实施例的弹射式发球机构组件的发球状态示意图；
图6为本发明优选实施例的弹射式发球机构组件的复位状态示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式；如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
一种智能发球的球体训练装置，参考图1至3，包括弹射式发球机构组件、智能影像控制模块、影像储存模块、控制模块及人体姿态评估模块；所述弹射式发球机构组件、智能影像控制模块、影像储存模块及人体姿态评估模块连接所述控制模块；所述智能影像控制模块包括摄像装置，用于拍摄人体姿态；所述影像储存模块用于存储摄像装置拍摄到的内容；所述人体姿态评估模块将人体的多个部位设置为多个识别点，并将识别点记为像素坐标，通过判断像素坐标的移动判断人体姿态的改变；所述摄像装置将拍摄到的内容传输至人体姿态评估模块，由人体姿态评估模块评估人体姿态的改变，从而将人体姿态信息发送给控制模块，所述控制模块控制所述弹射式发球机构组件发球。
通过深度学习神经网络评估人体姿态；深度学习神经网络自动侦测人体位置的图像框并输出人体骨架姿态的识别点在图像框的X,Y像素坐标。
所述识别点包括鼻子a0、左眼a1、右眼a2、左耳a3、右耳a4、左肩a5、右肩a6、左肘a7、右肘a8、左腕a9、右腕a10、左髋a11、右髋a12、左膝a13、右膝a14、左踝a15及右踝a16。
若图相框内含有至少16个识别点，代表投球者正面朝向投球；
若代表左髋a11的像素点坐标的Y坐标＜代表左膝a13的像素点坐标的Y坐标＜代表左踝a15的像素点坐标的Y坐标，并且代表右髋a12的像素点坐标的Y坐标＜代表右膝a14的像素点坐标的Y坐标＜代表右踝a16的像素点坐标的Y坐标；代表投球者两脚是直立；
若代表左髋a11的像素点坐标的X坐标＞代表右髋a12的像素点坐标的X坐标，并且代表左膝a13的像素点坐标的X坐标＞代表右膝a14的像素点坐标的X坐标，并且代表左踝a15的像素点坐标的X坐标＞代表右踝a16的像素点坐标的X坐标，代表投球者两脚未交错；
若代表左肩a5的像素点坐标的X坐标＞代表右肩a6的像素点坐标的X坐标，且代表左肘a7的像素点坐标的X坐标＞代表右肘a8的像素点坐标的X坐标，且代表左腕a9的像素点坐标的X坐标＞代表右腕a10的像素点坐标的X坐标；代表投球者两手未交错；
当投球者正面朝向投球、投球者两脚是直立、投球者两脚未交错且投球者两手未交错，所述人体姿态评估模块发送人体姿态信息至控制模块，所述控制模块控制所述弹射式发球机构组件发球。
智能影像控制模块包括第一摄像头、第二摄像头及第三摄像头；所述第一摄像头设置于所述弹射式发球机构组件的前方，镜头朝前，判断投球者姿态；所述第二摄像头设置于弹射式发球机构组件的右前方，镜头朝上，用于判断是否进球；所述第三摄像头设置于弹射式发球机构组件上，用于记录连续进球视频。
弹射式发球机构组件，参考图4至6，采用了一种弹射式机构，所述弹射式机构包括壳体2、击锤3、中轴4、弹性件6及驱动件；所述弹性件6的两端分别连接所述壳体2及击锤3；所述壳体2内设置有密封腔，所述中轴4置于所述密封腔内，所述中轴4的一端伸出所述密封腔的一端与所述击锤3连接，所述中轴4的另一端伸出所述密封腔的另一端面向所述驱动件；所述驱动件连接有驱动装置9，所述驱动装置9驱动所述驱动件沿中轴4的移动方向移动使得所述驱动件顶抵所述中轴4面向所述驱动件的一端，使得中轴4向靠近所述击锤3的方向移动，带动所述击锤3移动压缩所述弹性件6，并顶抵球体10。
通过控制第二电磁铁8的磁性来控制第二电磁铁8与第一电磁铁41相吸或相斥，从而控制中轴4顶抵击锤3使得击锤3去顶抵外部的球体10，实现发球便捷，发球稳定性强。
所述中轴4面向所述驱动件的一端连接有第一电磁铁41，所述电磁铁带有第一磁性；所述驱动件具体为第二电磁铁8，所述驱动装置9驱动所述第二电磁铁8带第一磁性，使得所述第一电磁铁41与第二电磁铁8同性相斥，从而驱动所述中轴4向靠近击锤3的方向移动。
所述驱动装置9驱动所述第二电磁铁8带第二磁性，使得所述第二电磁铁8与第一电磁铁41异性相吸，从而使得所述中轴4复位。
所述壳体2的内部设置有内壳，所述内壳的内部即为所述密封腔；所述内壳的两端设置有密封连接孔，用于通过所述中轴4的两端。
所述中轴4上还设置有行程限制件42；所述行程限制件42置于所述密封腔内，所述行程限制件42的最大宽度大于所述密封连接孔。通过设置行程限制件42来控制中轴4的运动范围，避免移动范围过大，导致弹性件6损坏，且易造成发球不稳定。
所述击锤3远离所述中轴4的一端设置有端部31，所述端部31顶抵所述外部物品的一面设置为凹面。通过设置具有凹面的端部31，使得击锤3与球体10稳定地抵接，实现发球更加稳定。
所述壳体2的内部设置有活动腔5，所述活动腔5的一端设置有连通孔，所述击锤3的一端由所述连通孔伸出；所述击锤3连接所述中轴4的一端设置有连接盘32，所述连接盘32的移动方向与所述活动腔5的中心轴平行设置。通过设置活动腔5，且在击锤3上设置连接盘32，使得击锤3在活动腔5内移动稳定，实现发球稳定。
所述密封腔的外部设置有磁性线圈7。通过设置磁性线圈7，围绕密封腔，增加击锤3的击球速度。
所述击锤3的一端用于弹射球体10；还包括基座1；所述弹射式机构设置于所述基座1上，所述壳体2的内部击锤3远离所述中轴4的一端所在的位置为准备腔101；所述准备腔101连通有进球腔102；所述进球腔102的开口面向壳体2的外部。所述基座1设置在一底盘上，所述底盘与基座1通过转动轴转动连接，所述控制模块控制基座1转动使得发球的方向实现可调控。

Claims (10)

1.一种智能发球的球体训练装置，其特征在于包括弹射式发球机构组件、智能影像控制模块、影像储存模块、控制模块及人体姿态评估模块；所述弹射式发球机构组件、智能影像控制模块、影像储存模块及人体姿态评估模块连接所述控制模块；所述智能影像控制模块包括摄像装置，用于拍摄人体姿态；所述影像储存模块用于存储摄像装置拍摄到的内容；所述人体姿态评估模块将人体的多个部位设置为多个识别点，并将识别点记为像素坐标，通过判断像素坐标的移动判断人体姿态的改变；所述摄像装置将拍摄到的内容传输至人体姿态评估模块，由人体姿态评估模块评估人体姿态的改变，从而将人体姿态信息发送给控制模块，所述控制模块控制所述弹射式发球机构组件发球。
2.根据权利要求1所述的一种智能发球的球体训练装置，其特征在于，通过深度学习神经网络评估人体姿态；深度学习神经网络自动侦测人体位置的图像框并输出人体骨架姿态的识别点在图像框的X,Y像素坐标。
3.根据权利要求2所述的一种智能发球的球体训练装置，其特征在于，所述识别点包括鼻子、左眼、右眼、左耳、右耳、左肩、右肩、左肘、右肘、左腕、右腕、左髋、右髋、左膝、右膝、左踝及右踝。
4.根据权利要求3所述的一种智能发球的球体训练装置，其特征在于，若图相框内含有至少16个识别点，代表投球者正面朝向投球；
若代表左髋的像素点坐标的Y坐标＜代表左膝的像素点坐标的Y坐标＜代表左踝的像素点坐标的Y坐标，并且代表右髋的像素点坐标的Y坐标＜代表右膝的像素点坐标的Y坐标＜代表右踝的像素点坐标的Y坐标；代表投球者两脚是直立；
若代表左髋的像素点坐标的X坐标＞代表右髋的像素点坐标的X坐标，并且代表左膝的像素点坐标的X坐标＞代表右膝的像素点坐标的X坐标，并且代表左踝的像素点坐标的X坐标＞代表右踝的像素点坐标的X坐标，代表投球者两脚未交错；
若代表左肩的像素点坐标的X坐标＞代表右肩的像素点坐标的X坐标，且代表左肘的像素点坐标的X坐标＞代表右肘的像素点坐标的X坐标，且代表左腕的像素点坐标的X坐标＞代表右腕的像素点坐标的X坐标；代表投球者两手未交错；
当投球者正面朝向投球、投球者两脚是直立、投球者两脚未交错且投球者两手未交错，所述人体姿态评估模块发送人体姿态信息至控制模块，所述控制模块控制所述弹射式发球机构组件发球。
5.根据权利要求1所述的一种智能发球的球体训练装置，其特征在于，智能影像控制模块包括第一摄像头、第二摄像头及第三摄像头；所述第一摄像头设置于所述弹射式发球机构组件的前方，镜头朝前，判断投球者姿态；所述第二摄像头设置于弹射式发球机构组件的右前方，镜头朝上，用于判断是否进球；所述第三摄像头设置于弹射式发球机构组件上，用于记录连续进球视频。
6.根据权利要求1所述的一种智能发球的球体训练装置，其特征在于，弹射式发球机构组件包括弹射式机构；所述弹射式机构包括壳体、击锤、中轴、弹性件及驱动件；所述弹性件的两端分别连接所述壳体及击锤；所述壳体内设置有密封腔，所述中轴置于所述密封腔内，所述中轴的一端伸出所述密封腔的一端与所述击锤连接，所述中轴的另一端伸出所述密封腔的另一端面向所述驱动件；所述驱动件连接有驱动装置，所述驱动装置连接所述控制模块；所述驱动装置驱动所述驱动件沿中轴的移动方向移动使得所述驱动件顶抵所述中轴面向所述驱动件的一端，使得中轴向靠近所述击锤的方向移动，带动所述击锤移动压缩所述弹性件，并顶抵球体。
7.根据权利要求6所述的一种智能发球的球体训练装置，其特征在于，所述中轴面向所述驱动件的一端连接有第一电磁铁，所述电磁铁带有第一磁性；所述驱动件具体为第二电磁铁，所述驱动装置驱动所述第二电磁铁带第一磁性，使得所述第一电磁铁与第二电磁铁同性相斥，从而驱动所述中轴向靠近击锤的方向移动；所述驱动装置驱动所述第二电磁铁带第二磁性，使得所述第二电磁铁与第一电磁铁异性相吸，从而使得所述中轴复位。
8.根据权利要求6所述的一种智能发球的球体训练装置，其特征在于，所述壳体的内部设置有内壳，所述内壳的内部即为所述密封腔；所述内壳的两端设置有密封连接孔，用于通过所述中轴的两端；所述中轴上还设置有行程限制件；所述行程限制件置于所述密封腔内，所述行程限制件的最大宽度大于所述密封连接孔。
9.根据权利要求6所述的一种智能发球的球体训练装置，其特征在于，所述击锤远离所述中轴的一端设置有端部，所述端部顶抵所述球体的一面设置为凹面；所述弹性件具体为拉簧；所述密封腔的外部设置有磁性线圈；
所述壳体的内部设置有活动腔，所述活动腔的一端设置有连通孔，所述击锤的一端由所述连通孔伸出；所述击锤连接所述中轴的一端设置有连接盘，所述连接盘的移动方向与所述活动腔的中心轴平行设置。
10.根据权利要求6所述的一种智能发球的球体训练装置，其特征在于，还包括基座；所述弹射式机构设置于所述基座上，所述壳体的内部击锤远离所述中轴的一端所在的位置为准备腔；所述准备腔连通有进球腔；所述进球腔的开口面向壳体的外部。
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