基本信息
- 項目名稱：
- 智能羽毛球發(fā)球機
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 研制了一種智能羽毛球發(fā)球機，該裝置由儲球、分球系統(tǒng)、氣動發(fā)球系統(tǒng)、機架升降系統(tǒng)和計算機控制系統(tǒng)以及電、氣源等組成。該發(fā)球機可實現(xiàn)多方式、多變化發(fā)球；連續(xù)發(fā)球；全自動發(fā)球。該發(fā)球機的控制系統(tǒng)采用上下位機結(jié)構(gòu)，采用模糊專家系統(tǒng)的推理規(guī)則，在指導學習的方式下確定發(fā)球參數(shù)，實現(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)球機操作復雜、自動化和智能化不高的缺點。
- 詳細介紹：
- 本項目研究一種智能羽毛球發(fā)球機器人，由儲球、輸球系統(tǒng)、氣動發(fā)球系統(tǒng)、機架升降系統(tǒng)和計算機控制系統(tǒng)以及電、氣源等組成，是典型的機電一體化系統(tǒng)。該發(fā)球機器人可實現(xiàn)多方式發(fā)球：重板扣殺\底線高遠球\平球等；多變化發(fā)球：變頻率\變球路,隨機組合發(fā)球；可以實現(xiàn)不間斷連續(xù)發(fā)球，全自動發(fā)球。本發(fā)球機器人的智能特性主要體現(xiàn)在控制系統(tǒng)采用上下位機結(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)球機操作復雜、自動化和智能化不高的缺點。本項目研究的智能羽毛球發(fā)球機器人可用于羽毛球運動員和愛好者練習使用，在設(shè)計中兼顧考慮業(yè)余愛好者和專業(yè)選手的不同需求，提供自選模式訓練、隨機模式訓練和具有記憶功能的強化訓練，使得使用者掌握規(guī)范、全面技術(shù)的時間大為縮短。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 設(shè)計目的：在羽毛球的練習中，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，使得訓練效果難以保證，這樣常常使得練習者提高技術(shù)水平很慢，也會削弱對羽毛球的興趣。而采用智能羽毛球發(fā)球機器人可以起到很好的輔助訓練效果，迅速提高使用者的技戰(zhàn)術(shù)水平和訓練興趣。 設(shè)計思想：發(fā)球機要實現(xiàn)發(fā)送羽毛球的功能需要機械系統(tǒng)包括以下五部分：發(fā)球機構(gòu)、儲球機構(gòu)、分球機構(gòu)、升降機構(gòu)、機架。儲球機構(gòu)采用輪式旋轉(zhuǎn)儲球機構(gòu)，可節(jié)省機構(gòu)的占用空間，球從其中進入分球機構(gòu)。分球機構(gòu)將儲球機構(gòu)由重力式落下的球分離后送入發(fā)球機構(gòu)。發(fā)球機構(gòu)采用氣動方式發(fā)球，用空氣壓縮機噴出的氣體將羽毛球從發(fā)球筒打出，控制方式簡單、易于精確控制。升降機構(gòu)可為上述機構(gòu)提供升降功能。機架用來承載上述機構(gòu)以及儲氣筒、控制系統(tǒng)硬件等部件。 本裝置的控制系統(tǒng)采用上下位機結(jié)構(gòu)，由于PC機的數(shù)據(jù)處理能力強、軟件的用戶界面友好，因此選擇上位機負責整個控制系統(tǒng)的管理工作，下位機采用以單片機為核心的控制板。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，實現(xiàn)發(fā)球一致性好的要求。 創(chuàng)新點：將計算機技術(shù)、傳感技術(shù)、智能控制技術(shù)和機械技術(shù)有機地集成。創(chuàng)新性地設(shè)計出羽毛球多球自動連續(xù)分離、裝球、氣動發(fā)射機構(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)球機器人可實現(xiàn)多方式發(fā)球：重板扣殺\底線高遠球\平球等；多變化發(fā)球：變頻率\變球路,隨機組合發(fā)球；可以實現(xiàn)不間斷連續(xù)發(fā)球，全自動發(fā)球。
科學性、先進性
- 1、創(chuàng)新性地設(shè)計出羽毛球多球自動連續(xù)分離、裝球、氣動發(fā)射機構(gòu)。 單忠德等人提出的“羽毛球全自動發(fā)球機(公開號: CN1686588)”專利，包含有升降機構(gòu)、儲球機構(gòu)的機架；儲球、送球用的旋轉(zhuǎn)儲球機構(gòu)；將輸送到位的羽毛球揮拍擊球的擊打機構(gòu)；所述擊打機構(gòu)的揮拍擊球動作，采用電機擊球驅(qū)動器，直接驅(qū)動球拍。中國機械科學研究院和體育大學聯(lián)合開發(fā)了一種羽毛球發(fā)球機，也采用了球拍擊球方式。采用球拍擊球發(fā)球方式，雖然擊球方式與實際發(fā)球方式一致，但這種發(fā)球方法由于受到球拍揮動速度和角度難以準確控制的限制，因此很難做到精確控制發(fā)球力度與球路，使得發(fā)球的準確和一致性不理想，影響了使用效果。悍克體育用品公司開發(fā)了一種自動羽毛球發(fā)球機，雖然是采用壓縮空氣發(fā)射方式，但該發(fā)球機裝球發(fā)球動作復雜，使得發(fā)球頻率較低，整機操作也較復雜。 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、將計算機技術(shù)、傳感技術(shù)、智能控制技術(shù)和機械技術(shù)有機地集成。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2010年9月 哈爾濱工業(yè)大學科技創(chuàng)新評獎 一等獎 2010年9月 第三屆全國大學生創(chuàng)新論壇十佳作品 2010年11月 哈爾濱工業(yè)大學祖光杯 一等獎
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品 現(xiàn)場演示
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 本項目研制的智能羽毛球發(fā)球機器人可用于羽毛球運動員和愛好者練習使用，在設(shè)計中兼顧考慮業(yè)余愛好者和專業(yè)選手的不同需求，提供自選模式訓練、隨機模式訓練和具有記憶功能的強化訓練，使得使用者掌握規(guī)范、全面技術(shù)的時間大為縮短。集成計算機控制、機械等技術(shù)，結(jié)合羽毛球運動的特點和訓練理論，研發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的、經(jīng)濟實用的智能羽毛球發(fā)球機，可提高羽毛球訓練的實戰(zhàn)性、訓練效率、競技水平，對于發(fā)展體育運動、增強人民體質(zhì)，具有重要的社會意義和很高的推廣應用價值。本羽毛球發(fā)球機可應用于實際生產(chǎn)及銷售中，由于羽毛球是我國的熱門運動，有很多羽毛球場地及愛好者，所以市場廣闊，可達到很好的經(jīng)濟效益。
同類課題研究水平概述
- 根據(jù)我們在中國期刊網(wǎng)以及EI等檢索結(jié)果來看，到目前為止還沒有與羽毛球發(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。在中國專利庫中找到了若干個關(guān)于羽毛球發(fā)球裝置的實用新型專利，具有代表性的方案有：單忠德等人提出的“羽毛球全自動發(fā)球機(公開號: CN1686588)”專利，包含有升降機構(gòu)、儲球機構(gòu)的機架；儲球、送球用的旋轉(zhuǎn)儲球機構(gòu)；將輸送到位的羽毛球揮拍擊球的擊打機構(gòu)；所述擊打機構(gòu)的揮拍擊球動作，采用電機擊球驅(qū)動器，直接驅(qū)動球拍，利用CPU系統(tǒng)控制球拍模擬人的動作完成羽毛球擊打發(fā)射行為。中國機械科學研究院和體育大學聯(lián)合開發(fā)了一種羽毛球發(fā)球機，也采用了球拍擊球方式。采用球拍擊球發(fā)球方式，雖然擊球方式與實際發(fā)球方式一致，但這種發(fā)球方法由于受到球拍揮動速度和角度難以準確控制的限制，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(公開號: CN1947823)”專利， 包括機架、臥置于該機架上的中部開有進球槽的發(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有通孔的推球器組成的定位預緊機構(gòu)、與所述推球器連接的氣動源機構(gòu)、驅(qū)使該推球器往復移動的驅(qū)動裝置、分球角度調(diào)節(jié)機構(gòu)，通過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緊機構(gòu)，實現(xiàn)了逐個輸送羽毛球的功能并解決了羽毛球定位這一關(guān)鍵問題；悍克體育用品公司開發(fā)了一種自動羽毛球發(fā)球機，也是采用壓縮空氣發(fā)射方式，但該發(fā)球機裝球發(fā)球動作復雜，使得發(fā)球頻率較低，整機操作也較復雜。
