網球收儲裝置的研制

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——網球近年來在我國發展迅猛，網球場館建設的規模和數量明顯增長，參與網球運動的人口數量顯著增加。但在網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球，而這樣就會造成網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。

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

1 網球收儲裝置的組成

1.1 網球收儲裝置的簡介

網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，裝置的主體結構由PLA 材質加工、3D 打印構成。網球收儲裝置前端裝置OpenMV 攝像頭對網球色彩進行采集經過A/D 轉換為數字圖像信號送到DSP 加工處理通過USB 接口輸出數據。網球收儲裝置主控板接收到數據后系統轉達到收取結構開始執行收取動作，網球進入后由存儲部分將網球存進球桶完成存儲動作。

圖1

1.2 收取結構部分

收取結構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。由側部電機帶動球輥刷完成旋轉動作使網球向裝置內部滾動，網球經過收球坡完成降速到達收球結構部分。

1.3 存儲部分

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

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球收儲裝置底部，由單片機控制系統發出電信號給四個行進小電機控制脈輪轉動。

2 網球收儲裝置的工作原理

網球收儲裝置由收取部分、存儲部分、行走部分三部分協調配合工作。拾取機構主要由攝像頭采集圖像信號，對周邊進行檢測網球位置，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，電機驅動車輪行進到網球位置處，再由電機帶動前置輥刷將網球收取，網球抵達存儲部分后由升球轉盤轉至收球滑道，利用重力使網球下滑完成存儲計數。

3 三維設計圖結構示意圖

4 創新點及應用

4.1 創新點

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

（2）獨特的機械機構完成復雜情況的拾取，在控制算法上采用獨創的聯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、存儲機構以及行進電機，在執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，能時刻反應出所存儲網球的數量。

4.2 應用

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