智能网球车的研制

网球发球机毕业设计网球发球机毕业设计毕业设计是每个大学生必须完成的一项任务，它不仅是对所学知识的综合运用，更是对自己能力的一次考验。

在选择毕业设计题目时，我对网球产生了浓厚的兴趣，因此决定以网球发球机为主题进行研究和设计。

一、背景介绍网球作为一项受欢迎的运动项目，发球是比赛中最重要的环节之一。

然而，由于发球的技术要求较高，对球员的力量、技巧和稳定性都有很高的要求。

因此，设计一款能够模拟球员发球动作的机器，不仅可以提高训练效果，还可以帮助初学者掌握正确的发球姿势和动作。

二、设计目标1. 模拟球员发球动作：通过精确的机械结构和控制系统，实现机器模拟球员的发球动作，包括起球、挥拍、击球等环节。

2. 可调节发球速度和角度：根据用户的需求，设计机器可以灵活调节发球的速度和角度，以适应不同水平的球员和训练要求。

3. 自动反馈和调整：机器能够自动检测发球的质量和效果，并根据反馈信息进行调整，以提高训练效果和球员的技术水平。

三、设计原理1. 机械结构：设计一个能够模拟球员发球动作的机械臂，通过电机和传动装置实现起球、挥拍和击球的动作。

机械臂的结构应该稳定可靠，能够承受高速运动和重复冲击。

2. 控制系统：采用单片机或者嵌入式系统作为控制核心，通过编程控制机械臂的运动轨迹和速度。

同时，设计传感器用于检测发球的质量和效果，通过反馈信息调整发球参数。

3. 调节系统：设计一个可调节的装置，通过改变机械臂的角度和位置，实现发球速度和角度的调节。

这个装置可以通过手动或者电动的方式进行操作，以满足不同训练需求。

四、技术挑战与解决方案1. 动作模拟：模拟球员的发球动作是设计中最大的挑战之一。

通过研究球员的发球动作和运动规律，设计合理的机械结构和控制算法，以实现高度还原球员的发球动作。

2. 发球速度和角度调节：通过电机和传动装置的设计，实现发球速度和角度的调节。

同时，通过编程控制机械臂的运动轨迹和速度，实现精确的发球参数调节。

3. 自动反馈和调整：设计传感器用于检测发球的质量和效果，通过反馈信息调整发球参数。

本科毕业论文（设计）题目：多功能智能网球捡球机学院：工学院姓名：学号： 20101173专业：机械设计制造及其自动化班级：指导教师：二 0 一四年五月目录摘要 (3)Abstract (4)引言 (5)1 多功能智能捡球机概论 (6)1.1 多功能智能捡球机外形简介 (5)1.1.1 捡球机底盘 (6)1.1.3 锁存机构 (7)1.2 智能捡球机的材料简介 (8)1.2.1 底盘材料 (8)1.2.2 车轮材料 (8)1.2.3 捡球机构材料 (8)1.2.4 固定材料 (8)1.2.5 其他材料 (8)2 多功能网球捡球机工作原理 (8)2.1 多功能网球捡球机设计原理 (8)2.1.1 捡球机底盘 (9)2.1.2 捡球机构 (9)2.1.3 球桶的设计 (10)2.2 控制中心的设计 (11)2.2.1 捡球机的控制中央处理器AVR系列中ATmega16 (11)2.2.5 红外线传感器模块 (12)3 数据理论计算 (13)3.1 电机功率的计算 (13)3.1.1 驱动电动机输出功率 (13)4 实验结果 (14)参考文献 (15)附录 (14)致谢 (21)摘要目前市面上已经存在的各种网球发球机，忽视了把球捡回来的问题，很多训练网球的场所还是原始的采用人工捡球的方法，这样做不仅仅浪费了大量的时间，也消耗了人的体力。

因此研究网球捡球设备同样具有重要意义。

人们希望制造一款简单的网球捡球机，能够在网球训练时轻松捡起，有效提高网球运动乐趣。

根据目前国内外市面上主要网球捡球机的原理与特点，同时针对现有捡球机的不足之处设计了一款新型的多功能智能网球捡球机。

多功能智能网球捡球机由驱动装置、捡球装置和中央处理器组成，以蓄电池供电，并用高性能的单片机作为控制核心对遥控装置、寻球机构、捡球装置进行高效集中的控制。

多功能智能网球捡球机能够通过遥控器甚至智能手机遥控完成网球捡取、人推动捡球机运动完成网球捡取、技术成熟时可以通过无人操作智能识别全自动网球捡取，可以方便捡拾网球场上散落的网球，并可以通过遥控捡球机捡球给运动过疲劳的人们一点娱乐。

专利名称：一种网球训练发球设备专利类型：发明专利
发明人：梁响玲
申请号：CN202210239449.8
申请日：20220311
公开号：CN114522404A
公开日：
20220524
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种网球训练发球设备，涉及网球发球设备技术领域，包括移动板，所述移动板上固定有防护罩，移动板上安装有部分处于防护罩内的水平台，水平台上固定有竖直设置的存放筒，防护罩内转动安装有转动盘，水平台上滑动安装有冲击盘，转动盘上连接有横向冲击组件，横向冲击组件用于驱动冲击盘对网球进行冲击，所述防护罩内滑动安装有回形框，所述回形框与挡板固定连接。

本发明通过转动盘转动带动驱动柱驱动摆动板摆动，实现销柱带动冲击杆驱动冲击盘对网球进行冲击，实现对网球的连续发球动作，发球过程中，挡板相对输送管滑动，实现存放筒内的网球能逐个下落并受到冲击盘冲击，大大实现了网球的逐个有序自动发球动作。

申请人：梁响玲
地址：235000 安徽省淮北市烈山区古饶镇南元村苏庄330号
国籍：CN
代理机构：北京久维律师事务所
代理人：胡留华
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体育行业智能体育器材研发方案第一章：项目背景与目标 (2)1.1 项目意义 (2)1.2 项目目标 (2)1.3 项目前景 (3)第二章：智能体育器材概述 (3)2.1 智能体育器材定义 (3)2.2 智能体育器材分类 (3)2.3 智能体育器材发展趋势 (4)第三章：市场调研与分析 (4)3.1 市场需求分析 (4)3.1.1 体育器材市场规模及增长趋势 (4)3.1.2 消费者需求特点 (4)3.1.3 市场需求潜力 (5)3.2 竞争对手分析 (5)3.2.1 主要竞争对手 (5)3.2.2 竞争对手优势与劣势分析 (5)3.3 市场机会与挑战 (5)3.3.1 市场机会 (5)3.3.2 市场挑战 (6)第四章：技术路线与方案设计 (6)4.1 技术路线选择 (6)4.2 关键技术分析 (6)4.3 研发方案设计 (7)第五章：智能体育器材硬件研发 (7)5.1 硬件系统设计 (7)5.2 传感器选型与优化 (8)5.3 能源管理与续航 (8)第六章：智能体育器材软件研发 (8)6.1 软件架构设计 (9)6.2 数据处理与分析 (9)6.3 用户交互与体验 (10)第七章：智能体育器材测试与优化 (10)7.1 测试方法与标准 (10)7.2 测试数据分析 (11)7.3 产品优化与改进 (11)第八章：市场推广与渠道建设 (12)8.1 市场定位与推广策略 (12)8.1.1 市场定位 (12)8.1.2 推广策略 (12)8.2 销售渠道建设 (12)8.2.1 线上销售渠道 (12)8.2.2 线下销售渠道 (12)8.3 售后服务与品牌建设 (13)8.3.1 售后服务 (13)8.3.2 品牌建设 (13)第九章：项目风险与应对措施 (13)9.1 技术风险 (13)9.1.1 技术更新换代速度较快 (13)9.1.2 技术研发周期较长 (13)9.1.3 技术创新不足 (13)9.2 市场风险 (13)9.2.1 市场竞争激烈 (13)9.2.2 市场需求变化 (14)9.2.3 市场推广难度 (14)9.3 应对措施 (14)9.3.1 加强技术研发团队建设 (14)9.3.2 制定合理的研发计划 (14)9.3.3 加强市场调研与分析 (14)9.3.4 拓展市场渠道 (14)9.3.5 建立风险预警机制 (14)第十章：项目总结与展望 (14)10.1 项目成果总结 (14)10.2 项目不足与改进方向 (15)10.3 项目未来展望 (15)第一章：项目背景与目标1.1 项目意义科技的发展和社会的进步，体育行业在我国国民经济中的地位日益显著。

智能家居智能家庭室外网球场：科技网球的专业竞技在这个数字化的时代，科技如同一只无形的手，悄然改变着我们的生活方式。

它不仅渗透进我们的日常生活，更是在体育领域掀起了一场革命。

智能家居的兴起，让我们的住所变得前所未有的智能化；而如今，这股科技风潮正吹向室外网球场，为网球爱好者带来了全新的专业竞技体验。

想象一下，当你走进一个智能家居室外网球场，你会被那里的高科技设备所震撼。

球场不再只是一个简单的打球场所，而是变成了一个充满智慧的运动殿堂。

在这里，每一个细节都经过精心设计，以确保运动员能够在最佳状态下展现自己的实力。

首先，让我们来谈谈发球机。

这个看似普通的设备，在科技的加持下变得异常强大。

它就像是网球场上的“狙击手”，能够精准地控制球的速度、旋转和落点。

无论是新手还是职业选手，都能通过与它的对决来提升自己的技术水平。

发球机成为了球员们的“严师益友”，用无情的准确度逼迫他们不断超越自我。

接下来是智能传感器和数据分析系统。

这些设备就如同球场上的“侦探”，悄无声息地收集着运动员的每一个动作数据。

它们能够捕捉到微妙的身体变化，分析出球员的力量分配、击球时机和战术选择。

通过这些数据，教练和球员可以更好地了解自己的优势和不足，从而制定出更加科学的训练计划。

此外，智能穿戴设备也在这个网球场中扮演着重要角色。

它们就像是运动员的“私人医生”，时刻监测着他们的身体状况。

这些设备能够实时反馈心率、血压等生理指标，确保球员在比赛中保持最佳状态。

同时，它们还能够提醒球员及时补充水分和能量，避免因身体不适而影响发挥。

最后，我们不能忽视的是智能照明系统。

它就像是一位贴心的“夜班护士”，无论白天黑夜都能为球员提供理想的光线条件。

这意味着球员不再受时间的限制，可以在任何时候享受到高质量的训练和比赛。

智能照明系统还能够根据天气和场地条件自动调节亮度和色温，为球员创造一个舒适的视觉环境。

然而，尽管这些科技设备为网球运动带来了诸多便利和创新，但我们也必须警惕它们的过度使用。

1 项目背景在各种球类运动中，我们总是需要不断的捡球、放球，这一枯燥无味的工作将浪费很多精力和时间。

这段时间对于运动员来说是无谓的损失，不仅会影响运动员的训练效率、还会消磨运动员的训练耐心。

而目前市场上还没有成熟的自动捡球设备，体育场内散落在地上的球一般都是使用者捡起或是场馆内安排有专业的捡球人员，造成了无谓的时间和人力的浪费。

本套设备能够自动识别小球的位置，然后自动抓取、收集并最后将小球置于目标位置。

项目旨在能够在网球场实现网球的自动清场功能，解放球员压力。

网球服务机器人有着较为广阔的发展前景，所以项目有一定的研究意义和推广价值[2][3]。

2 整体介绍2.1 外观介绍一个由麦克纳姆轮四轮驱动的小车上安装有一个六自由度机械手臂，通过机械手臂实现小球的抓取和放置功能，智能车前端有摄像头，可以对球体进行识别，小车总重量不超过10kg，长约260mm，宽约230mm。

本项目可实现对于乒乓球、高尔夫球等球的识别和抓取，并可实现多个小球的同时抓取，以提高效率。

整个智能车我们分成了三层，用亚克力板隔开。

最下层为小车驱动部分，小车为四驱动型，使用麦克纳姆轮，小车的电池固定在小车下方。

当中为小车的控制层，使用4根铜柱撑起亚克力板，小车的控制板为arduino板。

最上层为机械臂层，机械臂和控制机械臂的arduino板以及树莓派都在这一层。

2.2 麦克纳姆轮小车智能小车使用的是全向移动的麦克纳姆轮，这种全方位移动方式是基于一个有许多位于机轮周边的轮轴的中心轮的原理上，这些成角度的周边轮轴把一部分的机轮转向力转化到一个机轮法向力上面。

依靠各自机轮的方向和速度，这些力的最终合成在任何要求的方向上产生一个合力矢量从而保证了这个平台在最终的合力矢量的方向上能自由地移袭动，而不改百变机轮自身的方向。

在它的轮缘上斜向分布着许多小滚子，故轮子可以横向滑移。

小滚子的母线很特殊，当轮子绕着固定的轮心轴转动时，各个小滚子的包络线为圆度柱面，所以该轮能够连续地向前滚动。

面向网球运动的捡球机器人控制系统设计摘要：随着人工智能和机器人技术的不断发展，自动化捡球机器人在各种球类运动中的应用变得越来越普遍。

本文以面向网球运动的捡球机器人为研究对象，针对其控制系统设计展开讨论。

通过对机器人的感知、决策和控制模块进行详细的分析和设计，旨在提高机器人的准确性和效率，实现对网球捡球任务的自动化执行。

1. 系统概述面向网球运动的捡球机器人控制系统主要由感知模块、决策模块和控制执行模块组成。

感知模块负责获取环境信息，包括球的位置、速度和方向等；决策模块利用感知信息进行路径规划和动作决策；控制执行模块根据决策结果控制机器人执行相应的动作。

2. 感知模块设计为了准确获取球的信息，感知模块使用摄像头进行实时图像采集，并通过图像处理算法对图像进行分析。

首先，利用机器学习算法训练模型，实现球的目标检测和跟踪；然后，通过计算球的位置和速度，进行球的预测，并将信息传递给决策模块进行下一步决策。

3. 决策模块设计决策模块根据感知模块提供的信息进行路径规划和动作决策。

路径规划算法应考虑球的位置和速度，以及机器人的当前位置和速度，通过优化算法确定最优的移动路径。

动作决策算法根据路径规划结果，决定机器人的具体动作，如移动、旋转等，以实现捡球任务。

4. 控制执行模块设计控制执行模块负责控制机器人执行决策模块生成的指令。

通过调用机器人的动作控制接口，控制机器人进行相应的动作。

例如，当决策模块决定机器人需要向左移动时，控制执行模块发送相应指令给机器人的驱动器，使机器人按照指定路径和速度移动。

5. 系统集成与测试在设计完成后，进行系统集成和测试是必要的。

首先，将感知、决策和控制执行模块整合为一个完整的系统，确保各模块之间的数据交换和通信正常。

然后，通过实验验证系统设计的准确性和性能。

例如，通过在真实网球场景中进行测试，评估机器人的捡球准确率和响应速度。

结论：本文针对面向网球运动的捡球机器人进行了控制系统设计，包括感知模块、决策模块和控制执行模块。

一种多功能网球捡球车的创新设计
该设计的核心部分是一台电动车，它配备了一套高效的网球捡球系统、储物格和太阳
能充电装置。

该车采用了轻量化、结构简洁的设计理念，保证了其运动性能和操控灵活度。

下面将对其各个部分进行详细介绍。

1. 网球捡球系统
该系统主要由一个球网收纳器和一个传送带式网球输送机构组成。

收纳器上装有一根
伸缩式的带有把手的管道，可以通过按压控制器的按钮将其伸缩到合适的长度，并通过自
动弯曲来适应地面高差。

当球员需要捡球时，只需要将管道放置在网球旁边，轻轻按下按钮，球就会被吸到管道内，并通过传送带输送到收纳器中。

该系统采用电动驱动，可以在
球场上快速高效地完成网球捡集任务。

2. 储物格
储物格分为两部分，一部分是可折叠的空间，用来存放球员的私人物品或者网球道具，另一部分则是两个网球筐，可以存放大量网球。

这两个筐可以自动升降，方便球员取用，
储物格的设计方便球员把所有需要的物品都放在车上，不需要时将其收纳起来，使车辆整
洁美观。

3. 太阳能充电系统
该车配备了太阳能充电系统，免费获取光能进行充电，充电效率高，环保节能。

该系
统可以为车辆配备的电机和设备提供充足的电力储备，减小对电力供应的依赖。

总之，这种多功能网球捡球车的创新设计，具有高效捡集、灵活操控、自主充能的特点，优化了球场运动体验以及运动场地的管理。

同时，其简洁明了、易于维护的设计风格，让使用者在使用过程中更加方便和安全，这将进一步提升球员们的运动热情，促进了网球
运动事业的健康发展。

基于凸轮机械手的自动网球拾取机器人设计作者：郭天宇艾文浩孙长富孙建荣王桂超来源：《无线互联科技》2019年第12期摘; ;要：文章对基于凸轮机械手的自动网球拾取机器人设计进行了全面的说明，该系统以凸轮的推程和回程两个工作行程为基础实现机械手的抓取和释放，全面阐述了凸轮及机械手连杆的参数选择和计算。

利用视觉识别系统对网球进行识别与定位，控制机械手对网球进行抓取，并通过巡回式的运动轨迹实现对整个球场的清理，是一种可实现的网球拾取机器人方案。

关键词：网球拾取机器人;凸轮机构;连杆机械手;视觉识别网球运动竞技性较强，运动过程中需要大量的跑动，体力消耗巨大，因而在运动时，人们会选择多带几个网球以减少捡球的麻烦，就会带来网球散落在球场各处的问题，产生安全隐患。

同时，对于球场经营者来说，如果雇佣专门捡球的球童，一方面，会加大对球场维护的投入成本，另一方面，球童素质水平参差不齐，多为临时的流动人员，对网球爱好者的人身财产安全来说，存在一定隐患，因而设计一种自动捡球的机器人有极大的必要性。

1; ; 系统总体设计本文介绍的基于凸轮机械手的网球机器人主要实现3个功能：（1）对网球的识别定位。

（2）运动路线的规划。

（3）对网球的抓取及收集。

机器人的主体（见图1）搭建基于一个全方位移动平台，视觉识别模块位于平台前端，用于对网球的识别定位，网球信号确认后，系统控制机械手进行抓取动作，抓取确认成功后，气缸顶起同时机械手松开，网球斜抛入框[1]。

2; ; 视觉识别定位系统设计2.1; 图像采集处理模块智能网球拾取机器人的图像实时采集由安装在机器人前端的互补金属氧化物半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS）摄像机完成，因彩色图像能够反映更多的空间信息，本系统采用的图像识别分析模型为色调—饱和度—亮度（Hue-Saturation-Intensity，HSI）颜色空间模型，但由于COMS摄像机采集的图像是RGB格式，所以需要把RGB模型转换为HSI颜色模型，然后再进行相关的图像处理，缩短其响应时间，更有利于对机器人的实时控制[2]。

一种多功能网球捡球车的创新设计
这款多功能网球捡球车采用了可调节高度的设计，可以根据不同球员的身高需求来调整。

球员们可以通过简单的按钮操作，将捡球车的高度调整到适合自己的位置，避免了低
头弯腰捡球的尴尬姿势，减轻了球员们的腰部负担。

该捡球车还配备了高效自动捡球系统。

球员只需将球拍挂在车身上的专用支架上，在
球传感器的感应下，车身便会自动打开捡球口，将球吸入车内。

无需球员弯腰捡球，大大
提高了捡球的效率。

而且，车身内置的高速压缩气泵可以对捡球机构进行自动清洗和保养，确保球员们始终使用干净的球，避免细菌感染。

除了捡球功能，该车还具备了练球的功能。

车身后部设有一个可调节角度的球网，球
员可以将球打向球网，从而进行自己的练习。

球网上方还搭载了一块触摸屏，球员可以通
过触摸屏选择不同的练习模式，而且还可以对自己的球风进行分析和比对。

这样，球员不
仅可以在室内方便地进行网球训练，而且还可以通过触摸屏的帮助来提高自己的技术水
平。

为了方便球员在比赛或训练中携带其他装备，该捡球车还设计了多个功能储物空间。

车身侧面设置了专门储物盒，可以方便地存放球员的饮水瓶、毛巾和球拍等运动装备。

车
尾还设计了一个可折叠式板凳，方便球员在休息时坐下，不必寻找其他座椅。

这款多功能网球捡球车设计独特，功能齐全，不仅可以高效捡球，还可以辅助球员进
行练球和存放装备。

它的出现将大大提高球员的训练效率和舒适性，减轻球员的劳动强度。

相信这款创新设计的多功能网球捡球车将会受到广大网球爱好者的欢迎，并为他们的训练
和比赛带来不小的便利和乐趣。