网球收储装置的研制

张玮伦 于海航 汪 曦（指导老师）

（辽宁科技大学，辽宁 鞍山114051）

作为当今一种休闲时尚的体育运动——网球近年来在我国发展迅猛，网球场馆建设的规模和数量明显增长，参与网球运动的人口数量显著增加。但在网球运动过程中需要大量的跑动，体力消耗巨大，为了避免捡球麻烦，人们会选择多带几个网球，而这样就会造成网球散落在球场各处的问题，容易造成运动员跑动时不小心踩球滑倒等安全隐患。

在网球场一般采用人工拾取网球的方式，这样不光效率低、工作人员的劳动量大，还易产生危险。因此如何高效省力地拾取网球并存储，变成了急需解决的问题。基于此我们研制了网球收储装置，可在训练时代替人工拾取，很大程度上节约了人力消耗，提高了网球运动的效率，增加了网球运动的乐趣。

1 网球收储装置的组成

1.1 网球收储装置的简介

网球收储装置主要由收取部分、存储部分、行走部分三大部分组成，装置的主体结构由PLA 材质加工、3D 打印构成。网球收储装置前端装置OpenMV 摄像头对网球色彩进行采集经过A/D 转换为数字图像信号送到DSP 加工处理通过USB 接口输出数据。网球收储装置主控板接收到数据后系统转达到收取结构开始执行收取动作，网球进入后由存储部分将网球存进球桶完成存储动作。

图1

1.2 收取结构部分

收取结构部分主要由一个球辊刷、两个辊刷电机、一对支撑轴承、收球滑坡组成。由侧部电机带动球辊刷完成旋转动作使网球向装置内部滚动，网球经过收球坡完成降速到达收球结构部分。

1.3 存储部分

存取部分主要由升球转盘、升球电机、收球滑道、存储转盘、转盘电机、球桶、一组红外线对管组成。网球抵达存储部位后，首先经升球转盘带动转至收球滑道计数，网球位于收球滑道受重力下滑至收球桶，收球桶满后存储转盘转动更换收球桶。

图2

1.4 行走部分

行走部分由四个小脉轮、四个小行进电机组成安装在网球收储装置底部，由单片机控制系统发出电信号给四个行进小电机控制脉轮转动。

2 网球收储装置的工作原理

网球收储装置由收取部分、存储部分、行走部分三部分协调配合工作。拾取机构主要由摄像头采集图像信号，对周边进行检测网球位置，再传递给单片机，由单片机对图像信号进行处理。识别完成后，电机驱动车轮行进到网球位置处，再由电机带动前置辊刷将网球收取，网球抵达存储部分后由升球转盘转至收球滑道，利用重力使网球下滑完成存储计数。

3 三维设计图结构示意图

4 创新点及应用

4.1 创新点

（1）用基于Linux 内核的开源嵌入式Openwrt 系统，将该系统与路由器整合，并挂载摄像头完成远程图像回传，结合手机App 实施远程控制。

（2）独特的机械机构完成复杂情况的拾取，在控制算法上采用独创的联动算法减少工作误差，使用简便快捷。

（3）自主设计的收球机构、存储机构以及行进电机，在执行收球工作中减少了失败率，提高工作效率。

（4）采用红外对管计数，能时刻反应出所存储网球的数量。

4.2 应用

近年来，人工智能领域受到政府与市场的高度关注，网球收储装置趋于智能化，适用各种室内外网球场，收取网球效率约是人工的2～3 倍。对控制端操作简单容易，让使用者非常轻松掌握。网球收储装置便捷的完成网球拾取存储，增加了网球爱好者的娱乐时间、减少了球童的工作量。网球收储装置创意新颖是未来生活智能化的一个重要发展趋势，迎合市场发展需求。