網(wǎng)球收儲裝置的研制

張瑋倫 于海航 汪 曦（指導老師）

（遼寧科技大學，遼寧 鞍山114051）

作為當今一種休閑時尚的體育運動——網(wǎng)球近年來在我國發(fā)展迅猛，網(wǎng)球場館建設的規(guī)模和數(shù)量明顯增長，參與網(wǎng)球運動的人口數(shù)量顯著增加。但在網(wǎng)球運動過程中需要大量的跑動，體力消耗巨大，為了避免撿球麻煩，人們會選擇多帶幾個網(wǎng)球，而這樣就會造成網(wǎng)球散落在球場各處的問題，容易造成運動員跑動時不小心踩球滑倒等安全隱患。

在網(wǎng)球場一般采用人工拾取網(wǎng)球的方式，這樣不光效率低、工作人員的勞動量大，還易產(chǎn)生危險。因此如何高效省力地拾取網(wǎng)球并存儲，變成了急需解決的問題?；诖宋覀冄兄屏司W(wǎng)球收儲裝置，可在訓練時代替人工拾取，很大程度上節(jié)約了人力消耗，提高了網(wǎng)球運動的效率，增加了網(wǎng)球運動的樂趣。

1 網(wǎng)球收儲裝置的組成

1.1 網(wǎng)球收儲裝置的簡介

網(wǎng)球收儲裝置主要由收取部分、存儲部分、行走部分三大部分組成，裝置的主體結(jié)構(gòu)由PLA 材質(zhì)加工、3D 打印構(gòu)成。網(wǎng)球收儲裝置前端裝置OpenMV 攝像頭對網(wǎng)球色彩進行采集經(jīng)過A/D 轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像信號送到DSP 加工處理通過USB 接口輸出數(shù)據(jù)。網(wǎng)球收儲裝置主控板接收到數(shù)據(jù)后系統(tǒng)轉(zhuǎn)達到收取結(jié)構(gòu)開始執(zhí)行收取動作，網(wǎng)球進入后由存儲部分將網(wǎng)球存進球桶完成存儲動作。

圖1

1.2 收取結(jié)構(gòu)部分

收取結(jié)構(gòu)部分主要由一個球輥刷、兩個輥刷電機、一對支撐軸承、收球滑坡組成。由側(cè)部電機帶動球輥刷完成旋轉(zhuǎn)動作使網(wǎng)球向裝置內(nèi)部滾動，網(wǎng)球經(jīng)過收球坡完成降速到達收球結(jié)構(gòu)部分。

1.3 存儲部分

存取部分主要由升球轉(zhuǎn)盤、升球電機、收球滑道、存儲轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)盤電機、球桶、一組紅外線對管組成。網(wǎng)球抵達存儲部位后，首先經(jīng)升球轉(zhuǎn)盤帶動轉(zhuǎn)至收球滑道計數(shù)，網(wǎng)球位于收球滑道受重力下滑至收球桶，收球桶滿后存儲轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動更換收球桶。

圖2

1.4 行走部分

行走部分由四個小脈輪、四個小行進電機組成安裝在網(wǎng)球收儲裝置底部，由單片機控制系統(tǒng)發(fā)出電信號給四個行進小電機控制脈輪轉(zhuǎn)動。

2 網(wǎng)球收儲裝置的工作原理

網(wǎng)球收儲裝置由收取部分、存儲部分、行走部分三部分協(xié)調(diào)配合工作。拾取機構(gòu)主要由攝像頭采集圖像信號，對周邊進行檢測網(wǎng)球位置，再傳遞給單片機，由單片機對圖像信號進行處理。識別完成后，電機驅(qū)動車輪行進到網(wǎng)球位置處，再由電機帶動前置輥刷將網(wǎng)球收取，網(wǎng)球抵達存儲部分后由升球轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)至收球滑道，利用重力使網(wǎng)球下滑完成存儲計數(shù)。

3 三維設計圖結(jié)構(gòu)示意圖

4 創(chuàng)新點及應用

4.1 創(chuàng)新點

（1）用基于Linux 內(nèi)核的開源嵌入式Openwrt 系統(tǒng)，將該系統(tǒng)與路由器整合，并掛載攝像頭完成遠程圖像回傳，結(jié)合手機App 實施遠程控制。

（2）獨特的機械機構(gòu)完成復雜情況的拾取，在控制算法上采用獨創(chuàng)的聯(lián)動算法減少工作誤差，使用簡便快捷。

（3）自主設計的收球機構(gòu)、存儲機構(gòu)以及行進電機，在執(zhí)行收球工作中減少了失敗率，提高工作效率。

（4）采用紅外對管計數(shù)，能時刻反應出所存儲網(wǎng)球的數(shù)量。

4.2 應用

近年來，人工智能領域受到政府與市場的高度關(guān)注，網(wǎng)球收儲裝置趨于智能化，適用各種室內(nèi)外網(wǎng)球場，收取網(wǎng)球效率約是人工的2～3 倍。對控制端操作簡單容易，讓使用者非常輕松掌握。網(wǎng)球收儲裝置便捷的完成網(wǎng)球拾取存儲，增加了網(wǎng)球愛好者的娛樂時間、減少了球童的工作量。網(wǎng)球收儲裝置創(chuàng)意新穎是未來生活智能化的一個重要發(fā)展趨勢，迎合市場發(fā)展需求。