本發(fā)明屬于體育運動技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種網(wǎng)球場發(fā)球機器人控制系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

網(wǎng)球運動人口數(shù)量龐大且逐年增加，且擊球練習(xí)是練習(xí)過程中必不可少的一項；帶彈力繩的回力球或?qū)舸虿⒉荒芴峁┝己玫挠?xùn)練效果；雇用陪練又會產(chǎn)生高昂的成本。

現(xiàn)有的網(wǎng)球發(fā)球器械使用遙控器遙控，無法更加直接、智能地進行控制；目前尚無能與撿球機聯(lián)動實現(xiàn)統(tǒng)一操控的發(fā)球機器人。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種網(wǎng)球場發(fā)球機器人控制系統(tǒng)及控制方法，旨在解決現(xiàn)有的網(wǎng)球發(fā)球器械使用遙控器遙控，無法更加直接、智能地進行控制；尚無能與撿球機聯(lián)動實現(xiàn)統(tǒng)一操控發(fā)球機器人的問題。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種網(wǎng)球場發(fā)球機器人控制方法，所述網(wǎng)球場發(fā)球機器人控制方法通過基于ZigBee的遠(yuǎn)程通訊協(xié)議接收來自撿球機的控制信號；接收到發(fā)球指令后，依次啟動撥球機構(gòu)和發(fā)球機構(gòu)，并通過兩個機構(gòu)的運轉(zhuǎn)速度和時間來控制發(fā)球頻率和力度。

進一步，所述網(wǎng)球場發(fā)球機器人控制方法具體包括以下步驟：

步驟一，發(fā)球機控制器通過ZigBee遠(yuǎn)程協(xié)議接收來自發(fā)球機的信號，通過CC2530芯片使得控制器通過串口接收來自發(fā)球機的ZigBee無線信號，接收到信號首先進行奇偶校驗，之后按照信號格式進行指令讀取，第一位為控制命令、第二為發(fā)球頻率，解析出控制指令；通過ZigBee傳輸而來的信號經(jīng)由串口進入控制器，并對信號進行奇偶校驗后分析出控制信號；奇偶校驗通過在每個長度為8位的數(shù)據(jù)后加一位奇偶校驗位，如8位數(shù)據(jù)中“1”的個數(shù)為奇數(shù)則該奇偶校驗位值為“1”，否則為“0”；

步驟二，控制信號由兩個部分組成：啟動/終止命令和發(fā)球頻率，當(dāng)控制信號為啟動時，撥球機構(gòu)首先開始運轉(zhuǎn)，當(dāng)撥球筒對準(zhǔn)球筐的漏斗洞時，網(wǎng)球掉落進撥球筒，并隨撥球筒一同旋轉(zhuǎn)；

步驟三，當(dāng)撥球筒繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，并與發(fā)球管道對準(zhǔn)時，網(wǎng)球掉落進入發(fā)球管道，此時發(fā)球機構(gòu)開始運轉(zhuǎn)，網(wǎng)球從發(fā)球管道發(fā)出；其中，撥球機構(gòu)和發(fā)球機構(gòu)的運轉(zhuǎn)速度和運轉(zhuǎn)時間由控制信號中的發(fā)球頻率決定，若控制信號為終止，則立即停止撥球機構(gòu)和發(fā)球機構(gòu)的運轉(zhuǎn)。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種所述網(wǎng)球場發(fā)球機器人控制方法的網(wǎng)球場發(fā)球機器人控制系統(tǒng)，所述網(wǎng)球場發(fā)球機器人控制系統(tǒng)包括：

撿球機控制器，與發(fā)球機控制器進行無線通信，用于發(fā)出撿球指令；

發(fā)球機控制器，用于接收命令并進行處理；

電機驅(qū)動模塊，與發(fā)球機控制器有線連接，用于接收發(fā)球機控制器的控制信號；根據(jù)控制信號對電機進行驅(qū)動；

電機，與電機驅(qū)動模塊有線連接，用于實時檢測當(dāng)前實際運動速度并反饋給發(fā)球機控制器；

穩(wěn)壓模塊，與撿球機控制器、發(fā)球機控制器、電機驅(qū)動模塊、電機有線連接，用于提供穩(wěn)定電源。

本發(fā)明提供的網(wǎng)球場發(fā)球機器人控制系統(tǒng)及控制方法，能夠準(zhǔn)確、穩(wěn)定、全自動地發(fā)射網(wǎng)球供練習(xí)者擊打。本發(fā)明提供遠(yuǎn)程控制功能，遠(yuǎn)程控制功能通過位于撿球機、發(fā)球機上的ZigBee無線通信模塊進行；該模塊進行無線數(shù)據(jù)收發(fā)，并通過串口與撿球、發(fā)球機控制器相連。使用者可以與撿球機器人協(xié)同工作，與撿球機器人通過ZigBee無線通信協(xié)議進行數(shù)據(jù)交換；能夠通過預(yù)先設(shè)定好的程序?qū)崿F(xiàn)自主發(fā)球；工作穩(wěn)定、效率高，本發(fā)球機在通過撿球機自動控制的情況下最快可實現(xiàn)每3秒發(fā)一次球的發(fā)球頻率，與現(xiàn)有發(fā)球機最快2至5秒每球的效率相當(dāng)。本發(fā)明通過設(shè)定程序，調(diào)整發(fā)球機進球撥輪、發(fā)射器的運轉(zhuǎn)時間和功率調(diào)控發(fā)球頻率、方向的控制，實現(xiàn)自主發(fā)球；經(jīng)實際測試，發(fā)球機在100％油門下可將發(fā)球距離穩(wěn)定在30米左右，在70％油門下穩(wěn)定在15米左右即機器人可以通過對油門輸出的精細(xì)控制實現(xiàn)穩(wěn)定的自主發(fā)球。機器人可方便擴展為其他球類發(fā)球機，如乒乓球、高爾夫球、棒球等。機器人為模塊化設(shè)計，發(fā)球機構(gòu)、儲球機構(gòu)可拆卸可更換，通過更換發(fā)球機構(gòu)可將機器人擴展為其他球類發(fā)球機。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例提供的網(wǎng)球場發(fā)球機器人控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1、撿球機控制器；2、發(fā)球機控制器；3、電機驅(qū)動模塊；4、電機；5、穩(wěn)壓模塊。

圖2是本發(fā)明實施例提供的網(wǎng)球場發(fā)球機器人控制方法流程圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的應(yīng)用原理作詳細(xì)的描述。

如圖1所示，本發(fā)明實施例的網(wǎng)球場發(fā)球機器人控制系統(tǒng)包括：撿球機控制器1、發(fā)球機控制器2、電機驅(qū)動模塊3、電機4、穩(wěn)壓模塊5。

撿球機控制器1，與發(fā)球機控制器2進行無線通信，用于發(fā)出撿球指令；

發(fā)球機控制器2，用于接收命令并進行處理；

電機驅(qū)動模塊3，與發(fā)球機控制器2有線連接，用于接收發(fā)球機控制器2的控制信號；根據(jù)控制信號對電機進行驅(qū)動；

電機4，與電機驅(qū)動模塊3有線連接，用于實時檢測當(dāng)前實際運動速度并反饋給發(fā)球機控制器2；

穩(wěn)壓模塊5，與撿球機控制器1、發(fā)球機控制器2、電機驅(qū)動模塊3、電機有線連接4，用于提供穩(wěn)定電源。

如圖2所示，本發(fā)明實施例的網(wǎng)球場發(fā)球機器人控制方法通過基于ZigBee的遠(yuǎn)程通訊協(xié)議接收來自撿球機的控制信號；接收到發(fā)球指令后，依次啟動撥球機構(gòu)和發(fā)球機構(gòu)，并通過兩個機構(gòu)的運轉(zhuǎn)速度和時間來控制發(fā)球頻率和力度。

具體包括以下步驟：

S101：發(fā)球機控制器通過ZigBee遠(yuǎn)程協(xié)議接收來自發(fā)球機的信號，通過ZigBee傳輸而來的信號經(jīng)由串口進入控制器，并對信號進行奇偶校驗后分析出控制信號；

S102：控制信號由兩個部分組成：啟動/終止命令和發(fā)球頻率，當(dāng)控制信號為啟動時，撥球機構(gòu)首先開始運轉(zhuǎn)，當(dāng)撥球筒對準(zhǔn)球筐的漏斗洞時，網(wǎng)球掉落進撥球筒，并隨撥球筒一同旋轉(zhuǎn)；

S103：當(dāng)撥球筒繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，并與發(fā)球管道對準(zhǔn)時，網(wǎng)球掉落進入發(fā)球管道，此時發(fā)球機構(gòu)開始運轉(zhuǎn)，網(wǎng)球從發(fā)球管道發(fā)出。其中，撥球機構(gòu)和發(fā)球機構(gòu)的運轉(zhuǎn)速度和運轉(zhuǎn)時間由控制信號中的發(fā)球頻率決定，若控制信號為終止，則立即停止撥球機構(gòu)和發(fā)球機構(gòu)的運轉(zhuǎn)。

發(fā)球機控制器通過ZigBee遠(yuǎn)程協(xié)議接收來自發(fā)球機的信號，通過CC2530芯片使得控制器通過串口接收來自發(fā)球機的ZigBee無線信號，接收到信號首先進行奇偶校驗，之后按照信號格式進行指令讀取，第一位為控制命令、第二為發(fā)球頻率，解析出控制指令；通過ZigBee傳輸而來的信號經(jīng)由串口進入控制器，并對信號進行奇偶校驗后分析出控制信號；奇偶校驗通過在每個長度為8位的數(shù)據(jù)后加一位奇偶校驗位，如8位數(shù)據(jù)中“1”的個數(shù)為奇數(shù)則該奇偶校驗位值為“1”，否則為“0”。

控制部分采用搭載atmel芯片的arduino開發(fā)板進行控制。通過pid算法調(diào)節(jié)發(fā)球摩擦輪轉(zhuǎn)速穩(wěn)定、精確。器人采集到當(dāng)前運動速度后通過pid算法與目標(biāo)速度進行比例、積分、微分運算，得到使發(fā)球摩擦輪速度平滑過渡的油門大小后進行輸出。發(fā)球機構(gòu)由一arduino單片機控制，用一枚L298N直流電機驅(qū)動模塊驅(qū)動電機。用L7805交直流穩(wěn)壓模塊對L298N模塊進行穩(wěn)壓，防止驅(qū)動模塊損壞。借助于模塊化設(shè)計，機器人可方便擴展為其他球類發(fā)球機，如乒乓球、高爾夫球、棒球等。本發(fā)明的機器人為模塊化設(shè)計，發(fā)球機構(gòu)、儲球機構(gòu)可拆卸可更換，通過更換發(fā)球機構(gòu)可將機器人擴展為其他球類發(fā)球機。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。