新型羽毛球自动发球机系统的设计与实现

摘要

在智能化时代，智能装备的研制和推广成为国内体育产业转型升级的一个重要的方向。各类发球机、捡球机以及人机对战的体育设备逐渐走入专业运动和普通大众的运动实践中。体育装备的自动化和智能化必将有力地推动我国体育产业的发展。 羽毛球运动是一种老少皆宜、多人参与的全民体育运动。随着科技的迅速发展，羽毛球发球机、羽毛球陪伴机器人等用于训练和健身娱乐的自动化机器已经研制成功并得到了一定的应用。区别于乒乓球与网球，羽毛球由羽毛与球托两部分组成，呈圆锥形且易损；羽毛球的场地较大，其飞行轨迹受空气阻力的影响严重，因此羽毛球飞行控制难度高。 目前，羽毛球发球机种类不多且发球机系统不完善。首先，发球机构对羽毛球的损伤大，严重的降低了羽毛球的使用寿命，提高了羽毛球运动的训练或娱乐成本。其次，发球机的性能和功能不够完善以及智能化程度较低。因此，为了推动羽毛球运动的发展，急需研制一款新型的不伤球的高性能羽毛球自动发球机。 本文以新型羽毛球自动发球机研究为中心，通过对现有羽毛球发球机的分析及改进，研制出一种不伤球、落球集中、出球速度范围大且精确可控以及发球方位、频率自动调整的新型羽毛球自动发球机，并增强发球系统的功能和性能。 论文的主要研究内容如下： 1）了解目前市场上羽毛球发球机的现状，对其存在的不足之处进行分析。最后建立羽毛球发球的运动模型并制定一套新型羽毛球自动发球机的方案。 2）建立并分析新型羽毛球自动发球机的运动学模型，确定整机各个功能的技术指标。 3）根据新型羽毛球自动发球机的各功能及其技术指标进行发球机硬件系统的设计以及电子元器件选型分析。 4）使用三维建模软件对新型羽毛球自动发球机机构以及外观进行设计，对关键部件进行力学仿真，最后加工、组装及调试。 5）编写新型羽毛球自动发球机下位机控制系统程序和上位机遥控系统及其蓝牙通信程序，对发球机进行一系列功能和性能测试。 6）总结新型羽毛球自动发球机存在的一些问题并提出可能的解决方案，以及对未来优化改进的一些展望。

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