一种收发一体羽毛球训练智能机器人

本发明涉及羽毛球训练装置，具体是指一种能进行羽毛球辅助训练的收发一体智能机器人。背景技术：1、随着科技的不断进步，人工智能和机器人技术在体育训练领域的应用日益广泛。羽毛球作为一项在全球范围内广受欢迎的体育项目，其训练需求和训练方法也在不断地发展和创新。然而，传统的羽毛球训练方法存在诸多限制，如训练成本高、教练资源有限、训练效率低等问题。为了解决这些问题，提高训练效率和质量，羽毛球训练智能机器人的研发成为了一个重要的研究方向。2、羽毛球训练智能机器人是一种集成了人工智能、机器视觉、运动控制和数据分析等多种技术的高度自动化训练设备。它能够模拟不同水平的对手，提供个性化的训练方案，并通过实时数据分析来优化训练过程。这种机器人的研发，不仅可以为羽毛球运动员提供更加科学、系统的训练方法，还能为业余爱好者提供便捷的训练工具，推动羽毛球运动的普及和发展。3、目前，市场上已经出现了一些羽毛球训练机器人的原型产品，但它们在智能化程度、训练效果、用户体验等方面仍有待提高。此外，现有的羽毛球训练机器人在技术实现上还存在一些挑战，如精确的球路控制、高速运动物体的实时捕捉、复杂动作的模拟等。因此，开发一种具有高度智能化、高效能和良好用户体验的羽毛球训练智能机器人，不仅具有重要的理论意义，也具有广阔的市场应用前景。根据现有的已公开的相关研究，部分情况如下：4、发明专利cn105288977b提出了一种羽毛球机器人的储球、分球及进球一体化装置，通过分拨轴和固定板结构实现连续稳定的发球。优点是结构紧凑，操作简便，能实现连续稳定的分球何进球过程，增大羽毛球机器人的发球成功率；但是在高频率使用下机械磨损较大，可能无法根据机器人的状态精准控制羽毛球的下落。5、实用新型专利cn207871441u提出了一种具有7个自由度的羽毛球机器人，包括全向移动底盘、十字导轨和击球装置。优点是动作灵活，回球类型多样，能大大提高回球响应速度；但是如果接球失败则需要人工收球，并且缺少对羽毛球运动轨迹和落地点预测的装置。6、实用新型专利cn210205789u介绍了一种羽毛球智能收球理球机器人，通过双通道分流和凸轮分球机构提高收球效率和质量。优点是结构简单、收球效率高、理球效果好，能对已捡拾的羽毛球做分筛处理；但是更适用于使用大量羽毛球或者自动发球机的场景，并不能实现网球训练效果。7、发明专利cn108479038b发明了一种羽毛球球场训练机器人，具备收球、整理、送球、发球和击打系统，以及全向轮驱动，实现自动化训练功能。优点是自动化程度高，可提高训练效率；但是缺乏识别羽毛球的装置，接球的准确率难以保证。8、发明专利cn112494915b提出了一种结合麦克纳姆轮和绳驱柔性臂的羽毛球机器人，包括水平运动、击球和传感模块，通过yolov3和bp神经网络实现精准控制。优点是重心稳定、动作灵活、可实现多种复杂击球动作等优点；但是无法实现自主收球，击地后需要人工收球，对于接收复杂球路的羽毛球具有一定局限性。9、总体而言，现有羽毛球机器人存在的不足和技术难点主要包括以下几个方面：10、1.动作灵活性不足：现有羽毛球机器人在模拟真实运动员的多样化击球动作方面存在局限，多数机器人只能执行基本的击球动作，如平抽、挑球等，难以实现跳杀、吊球等复杂技巧。这限制了机器人在训练中的实用性，因为运动员需要面对各种不同的击球方式来提高技能。11、2.响应速度慢：羽毛球运动中球速快，对机器人的响应速度要求极高。现有机器人在球的飞行轨迹识别、定位和回球动作上可能存在延迟，导致无法及时应对快速变化的比赛情况，影响了机器人的实用性和训练效果。12、3.精确度有待提高：精确的轨迹预测和落点判断对于羽毛球机器人至关重要。现有技术在羽毛球的定位和轨迹预测方面可能存在误差，这会直接影响到机器人的回球准确性，降低训练质量。13、4.稳定性和重心控制问题：在进行快速移动或复杂击球动作时，现有机器人可能会遇到稳定性和重心控制的问题。这不仅影响了机器人的运动性能，也限制了其在实际应用中的可靠性和安全性。14、5.成本效益问题：高端羽毛球机器人的制造和维护成本较高，这限制了其在训练和娱乐领域的广泛应用。对于大多数训练场所和个人用户来说，成本是一个重要的考虑因素。15、6.智能化和自主决策水平：尽管一些机器人采用了人工智能算法，但现有机器人在智能化水平和自主决策能力方面仍有较大提升空间。机器人需要能够更好地适应不同对手的策略和比赛环境，提供更加个性化和有效的训练。16、所以，一种收发一体羽毛球训练智能机器人成为人们亟待解决的问题。技术实现思路1、本发明的目的是提供一种新型的羽毛球训练智能机器人，该机器人能够通过双目摄像头识别羽毛球运动轨迹并预测落点，精确控制驱动模块移动至合适的接球点，然后通过发球模块以不同角度和力度发出，改变训练难度；若接球失败或者训练者击球出界，可以通过收球模块将球回收至储球机构。通过这种智能机器人的应用，可以大幅度提高羽毛球训练的效率和质量，为羽毛球运动员和爱好者带来更加科学、个性化的训练体验。2、为实现上述目的，本发明提供的技术方案为：一种收发一体羽毛球训练智能机器人，包括外壳、驱动模块、接球模块、收球模块以及发球模块；3、所述外壳包括壳体、双目摄像头以及立体摄像头，所述双目摄像头设置于壳体前侧用于采集训练者发球、羽毛球前段飞行的图像，所述立体摄像头设置于外壳两侧用于辅助构建羽毛球场完整的全景场地和相应的坐标信息；4、所述驱动模块设置于外壳底部用于提供控制动力源以及带动整个智能机器人移动；5、所述接球模块包括接球盆、挡球板、落球口以及接球机构，所述接球盆设置于壳体顶部，所述挡球板设置于接球盆下方，所述落球口设置于挡球板底部且落球口是一个口径比羽毛球直径稍小且具有一定柔性的管状结构，所述接球机构上移至落球口下方抓取羽毛球并下移将羽毛球释放至发球模块；6、所述收球模块包括收球滚轮、传送机构，所述收球滚轮设置于智能机器人后端，所述收球滚轮旋转将地面的羽毛球扫入传送机构，所述传送机构将羽毛球传送至落球口；7、所述发球模块包括接球座、运球机构以及发射机构，所述接球座设置于运球机构上且处于接球机构下方，所述运球机构带动接球座水平移动至发射器机构，所述发射机构接收羽毛球并转动调整发射角度与发射速度将羽毛球发射出去。8、本发明与现有技术相比的优点在于：9、1、实现了羽毛球训练机器人的多功能化：具备接球、收球、理球、发球等多种功能，减少了人工操作的体力负荷，丰富了羽毛球机器人的功能特性；10、2、提高了羽毛球训练的效率和准确度：通过双目摄像头实时采集图像获取羽毛球轨迹并预测落点，并移动至相应位置接球，更加精准高效；11、3、增加了机器人移动的灵活性：采用全向轮进行驱动，可轻松前进后退，也能够横向或斜向移动，更加贴近人打球时的移动方式，移动更加稳定；12、4、能够调节训练的难易程度：采用了一种通过摩擦轮的发球方式，通过调节摩擦轮的倾斜角度和摩擦轮的旋转速度改变发球球路，进而改变训练难度。