[发明专利]一种自动乒乓球发球训练系统

权利要求书

1.一种自动乒乓球发球训练系统，其特征在于，包括：

训练系统发球部分，包括撞针机构和乒乓球发出管道；

训练系统控制部分，包括触发控制部分、发球转向控制部分、视觉传感控制部分以及语音传感控制部分组成；

触发控制部分：控制器启动储能电路对电容进行充电，再通过电压检测电路反馈电容充电电压大小给控制器，当达到阈值电压时，导通电容器和漆包线圈，使线圈通电，产生磁场来推动撞针机构的金属撞针发射乒乓球；

发球转向控制部分：首先通过控制器使用定时器产生脉冲宽度调制信号，控制数字舵机锁定转向角度，包括左右摆角、上下仰角的转向调节，数字舵机连接乒乓球发出管道；

视觉传感控制部分：首先在自动模式下通过自动识别训练者球拍，获取训练人所在位置信息；然后通过调用预设参数来控制发球转向控制部分进行发射落点控制，预设参数包括舵机左右摆角对应的脉冲宽度调制信号和落点距离对应的仰角角度；

语音传感控制部分，包括″触发识别″和″二级验证″模式，在训练过程中可以识别触发口令和训练者关键词，控制发球的开始、结束；

训练系统数据采集呈现及交互部分，包括矩阵键盘和LCD显示屏组成，矩阵键盘用于自动模式或专家模式的选择，以及系统参数的输入；LCD显示屏用于显示训练系统设备状态、运行参数。

2.根据权利要求1所述的一种自动乒乓球发球训练系统，其特征在于：所述的自动识别训练者球拍是指：首先初始化感光元件，然后设置需搜寻的为类圆形标志，色块为红色，这样的类圆形标志定义为乒乓球拍面，同时设置搜寻色块的像素宽度最小阈值，待感光元件稳定后开始识别，红色色块识别后，以乒乓球拍面区域中心点为定标点，调整舵机左右摆角、上下仰角进行发射落点控制。

3.根据权利要求1或2所述的一种自动乒乓球发球训练系统，其特征在于：发射落点控制包括：首先要确定乒乓球拍面距离摄像头的水平距离，其中A_pix是摄像头感光总的固定像素数，B_pix是乒乓球拍在摄像头感光中的像素数，2α为摄像头视角，f为焦距：

由tan(α)＝A_pix/2f

tan(β)＝B_pix/2f

可得，

其中，

tan(β)＝K＝R_m/L_m

得到比例系数K，

K＝R_m/L_m

当乒乓球拍面实际直径像素数为R时，与当前距离L存在以下数学关系

R/L＝K＝R_m/L_m

由此即可得到当前乒乓球应发射的距离L为

L＝R/K＝(R*L_m)/R_m。

4.根据权利要求2所述的一种自动乒乓球发球训练系统，其特征在于：在识别前，采用均值滤波算法进行预处理。

5.根据权利要求2所述的一种自动乒乓球发球训练系统，其特征在于：待感光元件稳定后开始识别是指在跳过10帧图像后开始识别。

6.根据权利要求2所述的一种自动乒乓球发球训练系统，其特征在于：当感光元件采用单目摄像头时，使用参照测距。

7.根据权利要求1所述的一种自动乒乓球发球训练系统，其特征在于：″触发识别″和″二级验证″模式为：首先等待训练者说出″触发口令″，口令为系统第一次开机时设置，接下来口令验证无误后，语音传感模块被触发激活，开始识别命令关键词，当说出关键词，该关键词被识别后，语音传感模块向控制器发送信号，控制器执行该信号所定义的命令。

8.根据权利要求1所述的一种自动乒乓球发球训练系统，其特征在于：乒乓球发球部分包括撞针、发球管道以及位于发球管道底部的漆包铜线圈，发球管道底部的圆柱形撞针受到电磁力驱动，撞击在乒乓球体上，将乒乓球击出管道口。