基本信息
- 项目名称：
- 智能羽毛球发球机
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 研制了一种智能羽毛球发球机，该装置由储球、分球系统、气动发球系统、机架升降系统和计算机控制系统以及电、气源等组成。该发球机可实现多方式、多变化发球；连续发球；全自动发球。该发球机的控制系统采用上下位机结构，采用模糊专家系统的推理规则，在指导学习的方式下确定发球参数，实现发球一致性好的要求，从而克服目前现有羽毛球发球机操作复杂、自动化和智能化不高的缺点。
- 详细介绍：
- 本项目研究一种智能羽毛球发球机器人，由储球、输球系统、气动发球系统、机架升降系统和计算机控制系统以及电、气源等组成，是典型的机电一体化系统。该发球机器人可实现多方式发球：重板扣杀\底线高远球\平球等；多变化发球：变频率\变球路,随机组合发球；可以实现不间断连续发球，全自动发球。本发球机器人的智能特性主要体现在控制系统采用上下位机结构，采用模糊专家系统确定发球参数，可以根据不同的重量、不同质量的羽毛球情况，调节发射力度和方向，实现发球一致性好的要求，克服目前现有羽毛球发球机操作复杂、自动化和智能化不高的缺点。本项目研究的智能羽毛球发球机器人可用于羽毛球运动员和爱好者练习使用，在设计中兼顾考虑业余爱好者和专业选手的不同需求，提供自选模式训练、随机模式训练和具有记忆功能的强化训练，使得使用者掌握规范、全面技术的时间大为缩短。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计目的：在羽毛球的练习中，都是由陪练人工发球，但在很多情况下由于陪练自身的技术水平和身体条件的限制，使得训练效果难以保证，这样常常使得练习者提高技术水平很慢，也会削弱对羽毛球的兴趣。而采用智能羽毛球发球机器人可以起到很好的辅助训练效果，迅速提高使用者的技战术水平和训练兴趣。 设计思想：发球机要实现发送羽毛球的功能需要机械系统包括以下五部分：发球机构、储球机构、分球机构、升降机构、机架。储球机构采用轮式旋转储球机构，可节省机构的占用空间，球从其中进入分球机构。分球机构将储球机构由重力式落下的球分离后送入发球机构。发球机构采用气动方式发球，用空气压缩机喷出的气体将羽毛球从发球筒打出，控制方式简单、易于精确控制。升降机构可为上述机构提供升降功能。机架用来承载上述机构以及储气筒、控制系统硬件等部件。 本装置的控制系统采用上下位机结构，由于PC机的数据处理能力强、软件的用户界面友好，因此选择上位机负责整个控制系统的管理工作，下位机采用以单片机为核心的控制板。采用模糊专家系统确定发球参数，可以根据不同的重量、不同质量的羽毛球情况，调节发射力度和方向，实现发球一致性好的要求。 创新点：将计算机技术、传感技术、智能控制技术和机械技术有机地集成。创新性地设计出羽毛球多球自动连续分离、装球、气动发射机构。创新性地采用了模糊专家系统确定发球参数。 该发球机器人可实现多方式发球：重板扣杀\底线高远球\平球等；多变化发球：变频率\变球路,随机组合发球；可以实现不间断连续发球，全自动发球。
科学性、先进性
- 1、创新性地设计出羽毛球多球自动连续分离、装球、气动发射机构。 单忠德等人提出的“羽毛球全自动发球机(公开号: CN1686588)”专利，包含有升降机构、储球机构的机架；储球、送球用的旋转储球机构；将输送到位的羽毛球挥拍击球的击打机构；所述击打机构的挥拍击球动作，采用电机击球驱动器，直接驱动球拍。中国机械科学研究院和体育大学联合开发了一种羽毛球发球机，也采用了球拍击球方式。采用球拍击球发球方式，虽然击球方式与实际发球方式一致，但这种发球方法由于受到球拍挥动速度和角度难以准确控制的限制，因此很难做到精确控制发球力度与球路，使得发球的准确和一致性不理想，影响了使用效果。悍克体育用品公司开发了一种自动羽毛球发球机，虽然是采用压缩空气发射方式，但该发球机装球发球动作复杂，使得发球频率较低，整机操作也较复杂。 2、创新性地采用了模糊专家系统确定发球参数。 3、将计算机技术、传感技术、智能控制技术和机械技术有机地集成。
获奖情况及鉴定结果
- 2010年9月 哈尔滨工业大学科技创新评奖 一等奖 2010年9月 第三届全国大学生创新论坛十佳作品 2010年11月 哈尔滨工业大学祖光杯 一等奖
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、产品 现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本项目研制的智能羽毛球发球机器人可用于羽毛球运动员和爱好者练习使用，在设计中兼顾考虑业余爱好者和专业选手的不同需求，提供自选模式训练、随机模式训练和具有记忆功能的强化训练，使得使用者掌握规范、全面技术的时间大为缩短。集成计算机控制、机械等技术，结合羽毛球运动的特点和训练理论，研发出具有自主知识产权的、经济实用的智能羽毛球发球机，可提高羽毛球训练的实战性、训练效率、竞技水平，对于发展体育运动、增强人民体质，具有重要的社会意义和很高的推广应用价值。本羽毛球发球机可应用于实际生产及销售中，由于羽毛球是我国的热门运动，有很多羽毛球场地及爱好者，所以市场广阔，可达到很好的经济效益。
同类课题研究水平概述
- 根据我们在中国期刊网以及EI等检索结果来看，到目前为止还没有与羽毛球发球装置、技术等直接相关的研究文章发表，关于这类体育装备的研究论文多为乒乓球和网球发球装置的研究，而乒乓球和网球的特性与羽毛球相差甚远。在中国专利库中找到了若干个关于羽毛球发球装置的实用新型专利，具有代表性的方案有：单忠德等人提出的“羽毛球全自动发球机(公开号: CN1686588)”专利，包含有升降机构、储球机构的机架；储球、送球用的旋转储球机构；将输送到位的羽毛球挥拍击球的击打机构；所述击打机构的挥拍击球动作，采用电机击球驱动器，直接驱动球拍，利用CPU系统控制球拍模拟人的动作完成羽毛球击打发射行为。中国机械科学研究院和体育大学联合开发了一种羽毛球发球机，也采用了球拍击球方式。采用球拍击球发球方式，虽然击球方式与实际发球方式一致，但这种发球方法由于受到球拍挥动速度和角度难以准确控制的限制，因此很难做到精确控制发球力度与球路，使得发球的准确和一致性不理想，影响了使用效果。林瀚等人提出的“羽毛球陪练机(公开号: CN1947823)”专利， 包括机架、卧置于该机架上的中部开有进球槽的发球筒、设于该发球筒内腔中的由定位器和沿轴线开有通孔的推球器组成的定位预紧机构、与所述推球器连接的气动源机构、驱使该推球器往复移动的驱动装置、分球角度调节机构，通过采用上下两分球夹有序的分球方式和由定位器和推球器组成的定位预紧机构，实现了逐个输送羽毛球的功能并解决了羽毛球定位这一关键问题；悍克体育用品公司开发了一种自动羽毛球发球机，也是采用压缩空气发射方式，但该发球机装球发球动作复杂，使得发球频率较低，整机操作也较复杂。
