TWI673090B - 可根據風況偵測結果調整發球的網球發球系統 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種網球發球系統，包括一發球裝置、一風力／風向偵測裝置及一電腦控制裝置。該發球裝置能根據一發球條件發球，及根據一調整指令自我調整之後發球；該風力／風向偵測裝置用以獲取一場地的風力／風向數據；該電腦控制裝置耦接該風力／風向偵測裝置與該發球裝置，用以接收該風力／風向偵測裝置所獲取的風力／風向數據，並根據所收到的風力／風向數據及該發球條件產生該調整指令傳送給該發球裝置。如此，該發球裝置幾過幾次自我調整後所發出的球就能克服該場地中的風力／風向所造成的影響。

Description

可根據風況偵測結果調整發球的網球發球系統

本發明與自動發球機有關，尤指一種可根據風況偵測結果調整發球的網球發球系統。

現有的球類或網球發球機已具備調整發球方向、仰角、設定發球速度及旋轉率、及設定上／下旋球等球種，諸如中國CN201510052386.5、CN201610293142.0、台灣公告398305、I349570、M256217等專利案。另外，亦有各種具備一定智能程度的自動發球機，茲臚列如下。

CN 105641890 A揭露一種可接、發球的球類陪練器，其藉由一球軌跡追踪機構檢測及判斷由一使用者揮擊而來的球的落點，並將該落點傳送給一接球機構，讓該接球機構能快速移到最佳接收區域完成接球。該球類陪練器在該接球機構接到球之後還還藉由一發球機構將一球按照預設的速度、角度及旋轉方式發出，以供該使用者揮擊。然而，該發球機構對於其所發出去的球的實際狀況，例如落點、球速等，毫無所悉。

又CN 203736821 U揭露一種智能網球訓練裝置，其於一訓練場佈置三台發球機連接一控制器，並在一球員發球後，運用攝影及影像辨識方式，獲取該球員的位置及該發球的落點傳送給該控制器。該控制器根據事先設定的對抗訓練級別，計算出回球的方向、落點及形式後，指令對應的發球機發球，當該球員回球後，重覆前述過程。然而，該發球機發球對於其發出去的球的實際狀況，例如落點、球速等，仍無所悉。

再者，TW I334794揭露一種虛擬球類對打訓練之方法，其利用一感測模組來感測得到一擊球位置訊號，並根據該擊球位置訊號計算出比賽對手的回球模式，得到最可能的回球位置，並產生一回球位置訊號給一發球機，以使該發球機將球發至該最可能的回球位置。 然而，該發球機對於其發出去的球的實際狀況，例如落點、球速等，一無所知。

另外，TW I571291揭露一種模擬真人對打之發球系統，其利用一即時影像處理模組偵測球體透過球拍回擊後之落球位置或方向而取得回球訊號，並令一控制模組依據該回球訊號控制一發球模組移動至該落球位置或方向進行發球，以模擬真人從該落球位置或方向回擊的情況。然而，該發球模組對於其所發出去的球對於其發出去的球的實際狀況，例如落點、球速等，仍一無所知。

TW M532296揭露一種雷射測距網球互動系統，其利用一雷射測距裝置偵測一網球場內之人員的位置座標，並由一運算主機根據該位置座標運算出一發球位置資訊，進而以此發球位置資訊控制一發球機模組之發球位置。然而，該發球機模組對於其所發出去的球的實際狀況，例如落點、球速等，同樣是一無所知。

上述各先前技術所提及的習知發球機或模組，雖然不乏可預先設定發球條件（例如落點、球速）者，然而，問題在於，不論習知發球機的種類或型式如何，它多少會因為機構設計上的誤差、機件疲乏或瑕疵等種種原因，或是受風力影響，而使其所發出去的球的實際狀況與所設定的發球條件不同或有所偏差。例如，預設的球速是時速100公里，但實際發出的球可能只有97公里或更少，或者，預設的落點是在某一位置，但發出的球的實際落點可能是偏離該某一位置。這種實際發出的球偏離預設發球條件的情況，對於中／高階及職業網球選手的接球訓練將有不良響。舉例來說，一選手利用一發球機來進行訓練，且該發球機已被設定對手所擅長的一種球路的球速、落點與旋轉率等發球條件，以便該選手反覆練習回擊該對手所擅長的該球路，以累積破解該球路的經驗與反應，俾於實際對打時爭取勝利。然而，如果該發球機實際發出來的球與所設定的發球條件有所偏差，將使該選手至多只是在反覆練習回擊近似於對手擅長的該球路，而不是真正對手擅長的該球路，如此，可以想見的是，該選手的練習成果將大打折扣，很可能徒勞無功，尤其在前述偏差愈大的情況下。

而如上所述的，習知發球機既然無法得知自己發出去的球的實際狀況，則當然也無法控制並確保自己所發出去的球的實際狀況與預設發球條件沒有偏差或偏差較少，可見習知發球機普遍存在訓練效果不彰的問題而亟待改善

鑒於習知發球機無法修正實際發球狀況與預設發球條件間的偏差，以致訓練效果不彰的問題，本發明提供一種可根據風況偵測調整發球的網球發球系統，藉以藉解決該問題。

本發明之網球發球系統，包括一發球裝置、一風力／風向偵測裝置及一電腦控制裝置。該發球裝置能根據一發球條件發球，及根據一調整指令自我調整之後發球；該風力／風向偵測裝置用以獲取該場地的風力／風向數據；該電腦控制裝置耦接該風力／風向偵測裝置與該發球裝置，用以接收該風力／風向偵測裝置所獲取的風力／風向數據，並根據所收到的風力／風向數據及該發球條件產生該調整指令傳送給該發球裝置。如此，該發球裝置幾過幾次自我調整後所發出的球就能克服場地風力／風向所造成的影響。

在一實施例中，該電腦控制裝置的資料庫中係預先儲存的風力／風向對發球的影響度，並能根據所收到的風力／風向數據而從該資料庫找到對應的影響度，及根據該影響度產生該調整指令。

在一實施例中，本發明之網球發球系統還包括耦接該電腦控制裝置的一球況偵測部，用以偵測由該發球裝置所發出的球，藉以獲取代表該發球裝置實際發球狀況的偵測值，該電腦控制裝置接收該球況偵測部所獲取的偵測值，並根據所收到的偵測值、該風力／風向數據、及該發球條件產生該調整指令傳送給該發球裝置。

在一實施例中，本發明該發球裝置經過幾次自我調整之後，將調整到讓所發出去的球的實際狀況滿足該發球條件的要求，此時，該發球裝置的機構狀態會被儲存。

在一實施例中，本發明該球況偵測部所獲取的該偵測值包括一落點數據、一球速數據及一旋轉率數據的其中一者或多者。

在一實施例中，本發明該球況偵測部包括一落點偵測裝置、一測速裝置及一旋轉率量測裝置的其中一者或多者，該落點偵測裝置用以偵測球的落點位置，該測速裝置用以偵測球的速度，該旋轉率量測裝置用以偵測球的旋轉率。

在一實施例中，本發明之網球發球系統還包括一風力／風向偵測裝置，其耦接該電腦控制裝置，用以獲取一風力／風向數據，且該電腦控制裝置係進一步根據該風力／風向數據產生該調整指令。

相對於先前技術，本發明之網球發球系統不但能根據當時場地風力／風向調整發球，克服場地風力／風向對發球所造成的影響，也能根據實際發球結果調整發球，使其實際發球結果能滿足預設發球條件，解決習知發球機實際發球結果偏離預設發球條件過多而造成訓練效力不彰的問題。

圖1、2顯示本發明之可根據風況偵測結果調整發球的網球發球系統的一個實施例，該系統安裝於球場100，例如一網球練習場，以供一球員4進行自我訓練。該系統主要包括一發球裝置1、無線或有線耦接發球裝置1的一球況偵測部2、及無線或有線耦接球況偵測部2的一電腦控制裝置3。球員4的一智慧型手機或一筆記型電腦（圖中未示），可經由無線或有線網路鏈接到電腦控制裝置3，操作由電腦控制裝置3提供的一設定功能，藉以設定一發球條件。設定的方式可為：球員4自己建立，或是從已事先建立於電腦控裝置3的資料庫的多個發球條件中選擇其中一個。每一發球條件包括但不限於一落點數據、一球速數據、一旋轉率數據⋯⋯等數據的其中一者或多者，每一發球條件實際上對應代表一種球路。其中，該落點數據代表球場100中的一位置點或一位置區域。

發球裝置1設於球場100的對手區，且能按照一發球條件發球給球員4。當球員4想要練習某一對手從某一位置所發出的某一種球路時，可將發球裝置1擺設於球場100的對手區中的該某一位置，並於電腦控制裝置3設定對應該某一種球路的發球條件。完成設定之後，電腦控制裝置3即傳送該發球條件給發球裝置1。發球裝置1按照所接收的該發球條件，調整自己的機構狀態，例如調整其發球口11的水平角度及垂直角度（仰角）、調整提供發球動力的馬達轉速、及調整相關機械角度⋯⋯等等，然後，按照預設的時間間隔，一球一球地將球10發往球員4供其練習回擊技巧，以累積對該某一對手的該某一種球路的經驗與反應。

球況偵測部2用以偵測由發球裝置1每次所發出的球10，藉以獲取對應代表每次實際發球結果的一偵測值，並將每次所獲取的偵測值傳送給電腦控制裝置3。該偵測值包括但不限於球10的落點數據、球速數據、旋轉率數據⋯等數據的其中一者或多者。在此實施例中，球況偵測部2包括用以偵測球10的落點位置的一落點偵測裝置21、用以偵測球10的速度的一測速裝置22、及用以偵測球10的旋轉率的一旋轉率量測裝置23，但不以此為限。如此，便可藉由該前述裝置獲取發球裝置1所發出的每一球的偵測值，亦即每一球的落點數據、球速數據與旋轉率數據，這些數據代表發球裝置1的每一次實際發球結果。其中，落點偵測裝置21可選用高速攝影機或TOF攝影機，配合對應的影像處理及辨識技術來達成落點數據的獲取。

電腦控制裝置3安裝有分析處理程式，且每次收到球況偵測部2傳送來的偵測值，即根據所收到的偵測值及該發球條件計算出兩者的偏差值，然後根據該偏差值產生一調整指令傳送給發球裝置1，以使發球裝置1於根據該調整指令進行機構調整後，再進行下一次的發球。

舉例來說，假設球員4目前給予發球裝置1的發球條件只有設定落點數據與球速數據，而針對發球裝置1依該發球條件所發出去的第一球，經電腦控制裝置3的計算結果，球況偵測部2實際偵測到的落點數據是向右偏離該發球條件中的落點數據一段距離（例如向右偏離50公分），且球況偵測部2實際偵測到的球速數據高於該發球條件中的球速數據（例如高出2公里／每小時）。這表示發球裝置1發出該第一球的對應機構動作無法準確地達到該發球條件的要求，以致有前述的偏差出現，故發球裝置1的發球相關機構此時需要進行自我調整，例如令其發球口11沿水平方向往左轉動一點（亦即向左調整水平角度），及將馬達轉速降低一點，以使隨後依該發球條件所發出去的第二球的落點，比第一球更靠近或剛好落於該發球條件所要求的落點，球速也比第一球更接近或剛好等於該發球條件所要求的球速。

雖然前段所述的自我調整可能無法一次調整到位，然而，藉由球況偵測部2與電腦控制裝置3，發球裝置1的每次實際發球結果都將回饋至發球裝置1以供自我調整，故發球裝置1經過幾次自我調整之後，最終將調整到能讓發球裝置1發出去的球的實際狀況（例如落點、球速與旋轉率），符合或很接近該發球條件的要求，一旦達到此目標，此時的發球裝置1的機構狀態，例如此時的發球口的水平角度與仰角、馬達的轉速⋯⋯等數據，會被儲存，此可儲存於發球裝置1內部或上傳到電腦控制裝置3儲存。如此，下次有人選擇該發球條件時，發球裝置1就會調整到對應的機構狀態，然後再發球，此時所發出去的球就不會再發生上述偏差，亦即，球被發出後的狀況會滿足（符合或很接近）該發球條件的要求。

由上述說明可知，本發明之網球發球系統能藉由球況偵測部2與電腦控制裝置3獲取發球裝置1的實際發球結果，以使發球裝置1係在根據該實際發球結果自我調整機構動作之後才進行發球，經過幾次自我調整之後，發球裝置1發出去的球就會後符合或很接近該發球條件的要求，這表示球員4能確實獲得自己想要的訓練，可見，相較於習知發球機，本發明之網球發球系統的訓練效果相對較佳，可解決習知發球機訓練效果不彰的問題。

較佳地，本發明之網球發球系統還包括一風力／風向偵測裝置24耦接電腦控制裝置3，用以偵測球場100的風力／風向，藉以獲取該發球裝置1發球時的風力／風向數據傳送給電腦控制裝置3。電腦控制裝置3根據每次所收到的風力／風向數據及該發球條件產生一調整指令傳送給發球裝置1，以使發球裝置1根據該調整指令自我調整（參見上述）。由於發球裝置1根據所收到的調整指令而進行的每一次自我調整都參考了該場地風力／風向數據，因此，發球裝置1按照該發球條件所發出去的球可克服場地風力／風向所造成的影響，使得球被發出後的狀況將滿足（符合或很接近）該發球條件的要求。

舉例來說，假設發球裝置1已能準確地發出一發球條件所要求的球，然而，當風力／風向偵測裝置24於某時刻所測得的場地風力／風向數據為5級／西北風，表示發球裝置1於該時刻所發出的球將受到該5級／西北風的影響，以致於發球裝置1於該時刻所發出的球的實際狀況偏離該發球條件的要求，例如球速出現5公里／每小時的偏差值。由於電腦控制裝置3的資料庫中已預先建立該5級／西北風對該發球條件的影響度，例如前述偏差值，故電腦控制裝置3能根據所收到的該場地風力／風向數據（5級／西北風）而從該資料庫找到該影響度（5公里／每小時的球速偏差值），並根據該影響度產生該調整指令供發球裝置1進行自我調整，以使調整後的機構動作能發出偏差較少的球。

較佳地，也可在獲取幾次場地風力／風向數據之後再取其平均值，然後根據該平均值從該資料庫取得對應的影響度，再根據該影響度產生該調整指令。簡言之，發球裝置1是在每隔幾次發球之後進行一次自我調整。

其中，電腦控制裝置3的資料庫中係預先儲存的風力／風向對發球的影響度，該影響度的建立，較佳可包括以下步驟：

在一無風環境（例如室內球場），利用球況偵測部2獲取發球裝置1按照一發球條件所發出去的球的第一偵測值；

在一有風環境，利用球況偵測部2獲取發球裝置1按照該發球條件所發出去的球的第二偵測值，及利用風力／風向偵測裝置24獲取發球當時的場地風力／風向數據；

比較第一、二偵測值，以獲取兩者的差值；及

將該兩者的差值設定為該場地風力／風向數據的影響度。

其中，上述第一、二偵測值均包括但不限於落點數據、球速數據、旋轉率數據⋯等數據的其中一者或多者。

舉例來說，若風力／風向偵測裝置24所測得的場地風力／風向數據為5級／西北風（對發球機1而言是逆風），而該第二偵測值的落點數據朝右上偏離第二偵偵測值的落點數據10公分，該第二偵測值的球速數據低於第二偵偵測值的球速數據5公里／小時，這表示在當時的5級／西北風影響下，造成了前述的偏差值。藉此方式，便可針對一發球條件找出其在不同風力／風向下所對應造成的偏差值，並將各個偏差值設定為各個風力／風向對該發球條件的影響度。

從上說明可知，電腦控制裝置3可根據球況偵測部2所獲取的上述偵測值來產生上述調整指令，也可根據風力／風向偵測裝置24所獲取的風力／風向數據來產生上述調整指令，然而，更進一步的，亦可同時根據上述偵測值及風力／風向數據來產生上述調整指令，這表示發球裝置1於自我調整後所發出的球不但可克服自己所造成的偏差，也可克服場地風況（風力／風向）所造成的影響，以使所發出去的球能滿足（符合或很接近）該發球條件的要求。

綜上所述可知，本發明之網球發球系統不但能根據實際發球結果調整發球，使其實際發球結果能滿足預設發球條件，解決習知發球機實際發球結果偏離預設發球條件過多而導致訓練效率不彰的問題，較佳還能根據當時場地風況（風力／風向）調整發球，克服場地風況（風力／風向）對發球所造成的影響。

發球裝置1 球場100 球10 球況偵測部2 落點偵測裝置21 測速裝置22 旋轉率量測裝置23 風力／風向偵測裝置24 電腦控制裝置3 球員4

圖1顯示本發明之網球發球系統的一個實施例的立體圖。 圖2顯示本發明該實施例的系統方塊圖。

Claims (8)

1. 一種網球發球系統，供安裝於一場地包括：一發球裝置，能根據一發球條件發球，及根據一調整指令自我調整之後發球；一風力/風向偵測裝置，用以獲取該場地的風力/風向數據；一電腦控制裝置，耦接該風力/風向偵測裝置與該發球裝置，用以接收該風力/風向偵測裝置所獲取的風力/風向數據，並根據所收到的風力/風向數據及該發球條件產生該調整指令傳送給該發球裝置。
2. 如請求項1所述的網球發球系統，其中該電腦控制裝置的資料庫中係預先儲存的風力/風向對發球的影響度，並能根據所收到的風力/風向數據而從該資料庫找到對應的影響度，及根據該影響度產生該調整指令。
3. 如請求項1所述的網球發球系統，還包括耦接該電腦控制裝置的一球況偵測部，用以偵測由該發球裝置所發出的球，藉以獲取代表該發球裝置實際發球狀況的偵測值，該電腦控制裝置接收該球況偵測部所獲取的偵測值，並根據所收到的偵測值、該風力/風向數據及該發球條件產生該調整指令傳送給該發球裝置。
4. 如請求項1、2或3所述的網球發球系統，其中該發球裝置經過幾次自我調整之後，將調整到讓所發出去的球的實 際狀況滿足該發球條件的要求，此時，該發球裝置的機構狀態會被儲存。
5. 如請求項3所述的網球發球系統，其中，該球況偵測部所獲取的該偵測值包括一落點數據、一球速數據及一旋轉率數據的其中一者或多者。
6. 如請求項3所述的網球發球系統，其中，該球況偵測部包括一落點偵測裝置，用以偵測球的落點位置。
7. 如請求項6所述的網球發球系統，其中，該球況偵測部包括一測速裝置，用以偵測球的速度。
8. 如請求項6或7所述的網球發球系統，其中，該球況偵測部包括一旋轉率量測裝置，用以偵測球的旋轉率。