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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 智能羽毛球發(fā)球機(jī)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 研制了一種智能羽毛球發(fā)球機(jī)，該裝置由儲(chǔ)球、分球系統(tǒng)、氣動(dòng)發(fā)球系統(tǒng)、機(jī)架升降系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)以及電、氣源等組成。該發(fā)球機(jī)可實(shí)現(xiàn)多方式、多變化發(fā)球；連續(xù)發(fā)球；全自動(dòng)發(fā)球。該發(fā)球機(jī)的控制系統(tǒng)采用上下位機(jī)結(jié)構(gòu)，采用模糊專家系統(tǒng)的推理規(guī)則，在指導(dǎo)學(xué)習(xí)的方式下確定發(fā)球參數(shù)，實(shí)現(xiàn)發(fā)球一致性好的要求，從而克服目前現(xiàn)有羽毛球發(fā)球機(jī)操作復(fù)雜、自動(dòng)化和智能化不高的缺點(diǎn)。
- 詳細(xì)介紹：
- 本項(xiàng)目研究一種智能羽毛球發(fā)球機(jī)器人，由儲(chǔ)球、輸球系統(tǒng)、氣動(dòng)發(fā)球系統(tǒng)、機(jī)架升降系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)以及電、氣源等組成，是典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)。該發(fā)球機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)多方式發(fā)球：重板扣殺\底線高遠(yuǎn)球\平球等；多變化發(fā)球：變頻率\變球路,隨機(jī)組合發(fā)球；可以實(shí)現(xiàn)不間斷連續(xù)發(fā)球，全自動(dòng)發(fā)球。本發(fā)球機(jī)器人的智能特性主要體現(xiàn)在控制系統(tǒng)采用上下位機(jī)結(jié)構(gòu)，采用模糊專家系統(tǒng)確定發(fā)球參數(shù)，可以根據(jù)不同的重量、不同質(zhì)量的羽毛球情況，調(diào)節(jié)發(fā)射力度和方向，實(shí)現(xiàn)發(fā)球一致性好的要求，克服目前現(xiàn)有羽毛球發(fā)球機(jī)操作復(fù)雜、自動(dòng)化和智能化不高的缺點(diǎn)。本項(xiàng)目研究的智能羽毛球發(fā)球機(jī)器人可用于羽毛球運(yùn)動(dòng)員和愛(ài)好者練習(xí)使用，在設(shè)計(jì)中兼顧考慮業(yè)余愛(ài)好者和專業(yè)選手的不同需求，提供自選模式訓(xùn)練、隨機(jī)模式訓(xùn)練和具有記憶功能的強(qiáng)化訓(xùn)練，使得使用者掌握規(guī)范、全面技術(shù)的時(shí)間大為縮短。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 設(shè)計(jì)目的：在羽毛球的練習(xí)中，都是由陪練人工發(fā)球，但在很多情況下由于陪練自身的技術(shù)水平和身體條件的限制，使得訓(xùn)練效果難以保證，這樣常常使得練習(xí)者提高技術(shù)水平很慢，也會(huì)削弱對(duì)羽毛球的興趣。而采用智能羽毛球發(fā)球機(jī)器人可以起到很好的輔助訓(xùn)練效果，迅速提高使用者的技戰(zhàn)術(shù)水平和訓(xùn)練興趣。 設(shè)計(jì)思想：發(fā)球機(jī)要實(shí)現(xiàn)發(fā)送羽毛球的功能需要機(jī)械系統(tǒng)包括以下五部分：發(fā)球機(jī)構(gòu)、儲(chǔ)球機(jī)構(gòu)、分球機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、機(jī)架。儲(chǔ)球機(jī)構(gòu)采用輪式旋轉(zhuǎn)儲(chǔ)球機(jī)構(gòu)，可節(jié)省機(jī)構(gòu)的占用空間，球從其中進(jìn)入分球機(jī)構(gòu)。分球機(jī)構(gòu)將儲(chǔ)球機(jī)構(gòu)由重力式落下的球分離后送入發(fā)球機(jī)構(gòu)。發(fā)球機(jī)構(gòu)采用氣動(dòng)方式發(fā)球，用空氣壓縮機(jī)噴出的氣體將羽毛球從發(fā)球筒打出，控制方式簡(jiǎn)單、易于精確控制。升降機(jī)構(gòu)可為上述機(jī)構(gòu)提供升降功能。機(jī)架用來(lái)承載上述機(jī)構(gòu)以及儲(chǔ)氣筒、控制系統(tǒng)硬件等部件。 本裝置的控制系統(tǒng)采用上下位機(jī)結(jié)構(gòu)，由于PC機(jī)的數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)、軟件的用戶界面友好，因此選擇上位機(jī)負(fù)責(zé)整個(gè)控制系統(tǒng)的管理工作，下位機(jī)采用以單片機(jī)為核心的控制板。采用模糊專家系統(tǒng)確定發(fā)球參數(shù)，可以根據(jù)不同的重量、不同質(zhì)量的羽毛球情況，調(diào)節(jié)發(fā)射力度和方向，實(shí)現(xiàn)發(fā)球一致性好的要求。 創(chuàng)新點(diǎn)：將計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、智能控制技術(shù)和機(jī)械技術(shù)有機(jī)地集成。創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)出羽毛球多球自動(dòng)連續(xù)分離、裝球、氣動(dòng)發(fā)射機(jī)構(gòu)。創(chuàng)新性地采用了模糊專家系統(tǒng)確定發(fā)球參數(shù)。 該發(fā)球機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)多方式發(fā)球：重板扣殺\底線高遠(yuǎn)球\平球等；多變化發(fā)球：變頻率\變球路,隨機(jī)組合發(fā)球；可以實(shí)現(xiàn)不間斷連續(xù)發(fā)球，全自動(dòng)發(fā)球。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 1、創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)出羽毛球多球自動(dòng)連續(xù)分離、裝球、氣動(dòng)發(fā)射機(jī)構(gòu)。 單忠德等人提出的“羽毛球全自動(dòng)發(fā)球機(jī)(公開(kāi)號(hào): CN1686588)”專利，包含有升降機(jī)構(gòu)、儲(chǔ)球機(jī)構(gòu)的機(jī)架；儲(chǔ)球、送球用的旋轉(zhuǎn)儲(chǔ)球機(jī)構(gòu)；將輸送到位的羽毛球揮拍擊球的擊打機(jī)構(gòu)；所述擊打機(jī)構(gòu)的揮拍擊球動(dòng)作，采用電機(jī)擊球驅(qū)動(dòng)器，直接驅(qū)動(dòng)球拍。中國(guó)機(jī)械科學(xué)研究院和體育大學(xué)聯(lián)合開(kāi)發(fā)了一種羽毛球發(fā)球機(jī)，也采用了球拍擊球方式。采用球拍擊球發(fā)球方式，雖然擊球方式與實(shí)際發(fā)球方式一致，但這種發(fā)球方法由于受到球拍揮動(dòng)速度和角度難以準(zhǔn)確控制的限制，因此很難做到精確控制發(fā)球力度與球路，使得發(fā)球的準(zhǔn)確和一致性不理想，影響了使用效果。悍克體育用品公司開(kāi)發(fā)了一種自動(dòng)羽毛球發(fā)球機(jī)，雖然是采用壓縮空氣發(fā)射方式，但該發(fā)球機(jī)裝球發(fā)球動(dòng)作復(fù)雜，使得發(fā)球頻率較低，整機(jī)操作也較復(fù)雜。 2、創(chuàng)新性地采用了模糊專家系統(tǒng)確定發(fā)球參數(shù)。 3、將計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、智能控制技術(shù)和機(jī)械技術(shù)有機(jī)地集成。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2010年9月 哈爾濱工業(yè)大學(xué)科技創(chuàng)新評(píng)獎(jiǎng) 一等獎(jiǎng) 2010年9月 第三屆全國(guó)大學(xué)生創(chuàng)新論壇十佳作品 2010年11月 哈爾濱工業(yè)大學(xué)祖光杯 一等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品 現(xiàn)場(chǎng)演示
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 本項(xiàng)目研制的智能羽毛球發(fā)球機(jī)器人可用于羽毛球運(yùn)動(dòng)員和愛(ài)好者練習(xí)使用，在設(shè)計(jì)中兼顧考慮業(yè)余愛(ài)好者和專業(yè)選手的不同需求，提供自選模式訓(xùn)練、隨機(jī)模式訓(xùn)練和具有記憶功能的強(qiáng)化訓(xùn)練，使得使用者掌握規(guī)范、全面技術(shù)的時(shí)間大為縮短。集成計(jì)算機(jī)控制、機(jī)械等技術(shù)，結(jié)合羽毛球運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和訓(xùn)練理論，研發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的智能羽毛球發(fā)球機(jī)，可提高羽毛球訓(xùn)練的實(shí)戰(zhàn)性、訓(xùn)練效率、競(jìng)技水平，對(duì)于發(fā)展體育運(yùn)動(dòng)、增強(qiáng)人民體質(zhì)，具有重要的社會(huì)意義和很高的推廣應(yīng)用價(jià)值。本羽毛球發(fā)球機(jī)可應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)及銷售中，由于羽毛球是我國(guó)的熱門運(yùn)動(dòng)，有很多羽毛球場(chǎng)地及愛(ài)好者，所以市場(chǎng)廣闊，可達(dá)到很好的經(jīng)濟(jì)效益。
同類課題研究水平概述
- 根據(jù)我們?cè)谥袊?guó)期刊網(wǎng)以及EI等檢索結(jié)果來(lái)看，到目前為止還沒(méi)有與羽毛球發(fā)球裝置、技術(shù)等直接相關(guān)的研究文章發(fā)表，關(guān)于這類體育裝備的研究論文多為乒乓球和網(wǎng)球發(fā)球裝置的研究，而乒乓球和網(wǎng)球的特性與羽毛球相差甚遠(yuǎn)。在中國(guó)專利庫(kù)中找到了若干個(gè)關(guān)于羽毛球發(fā)球裝置的實(shí)用新型專利，具有代表性的方案有：?jiǎn)沃业碌热颂岢龅摹坝鹈蛉詣?dòng)發(fā)球機(jī)(公開(kāi)號(hào): CN1686588)”專利，包含有升降機(jī)構(gòu)、儲(chǔ)球機(jī)構(gòu)的機(jī)架；儲(chǔ)球、送球用的旋轉(zhuǎn)儲(chǔ)球機(jī)構(gòu)；將輸送到位的羽毛球揮拍擊球的擊打機(jī)構(gòu)；所述擊打機(jī)構(gòu)的揮拍擊球動(dòng)作，采用電機(jī)擊球驅(qū)動(dòng)器，直接驅(qū)動(dòng)球拍，利用CPU系統(tǒng)控制球拍模擬人的動(dòng)作完成羽毛球擊打發(fā)射行為。中國(guó)機(jī)械科學(xué)研究院和體育大學(xué)聯(lián)合開(kāi)發(fā)了一種羽毛球發(fā)球機(jī)，也采用了球拍擊球方式。采用球拍擊球發(fā)球方式，雖然擊球方式與實(shí)際發(fā)球方式一致，但這種發(fā)球方法由于受到球拍揮動(dòng)速度和角度難以準(zhǔn)確控制的限制，因此很難做到精確控制發(fā)球力度與球路，使得發(fā)球的準(zhǔn)確和一致性不理想，影響了使用效果。林瀚等人提出的“羽毛球陪練機(jī)(公開(kāi)號(hào): CN1947823)”專利， 包括機(jī)架、臥置于該機(jī)架上的中部開(kāi)有進(jìn)球槽的發(fā)球筒、設(shè)于該發(fā)球筒內(nèi)腔中的由定位器和沿軸線開(kāi)有通孔的推球器組成的定位預(yù)緊機(jī)構(gòu)、與所述推球器連接的氣動(dòng)源機(jī)構(gòu)、驅(qū)使該推球器往復(fù)移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置、分球角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，通過(guò)采用上下兩分球夾有序的分球方式和由定位器和推球器組成的定位預(yù)緊機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了逐個(gè)輸送羽毛球的功能并解決了羽毛球定位這一關(guān)鍵問(wèn)題；悍克體育用品公司開(kāi)發(fā)了一種自動(dòng)羽毛球發(fā)球機(jī)，也是采用壓縮空氣發(fā)射方式，但該發(fā)球機(jī)裝球發(fā)球動(dòng)作復(fù)雜，使得發(fā)球頻率較低，整機(jī)操作也較復(fù)雜。
