12.1 Development of a new Volleyball Robot Trainin
<p>Development of a new Volleyball Robot Training System
新型排球机器人训练系统的研发
Zhenfei Li,Yanhua Jang,Min Zhu,Yunjian Ge
Proceedings of the 2007 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics
Decemmber 15-18,2007,Sanya,China</p>
<p>文章脉络：
1 Introduction 介绍
在排球训练中，为了使训练更具有针对性，教练会安排一些运动员充当对手。然而扣球是个枯燥的工作，并且运动员也很难以一流运动员的水平作为对手。所以设计出了一款新型排球机器人供教练和运动员使用。
2 Description of the system 系统说明
新型排球和扣球机器人由排球扣球机器人和相应的数字球场组成。数字球场中有很多国际排球比赛的模拟场景，可以让运动员有针对性地训练。排球扣球机器人由排球弹射器和扣球挡板组成，弹射器控制排球地速度，扣球挡板控制扣球的方向和高度。
A.The principle of the Volleyball Spike Robot 排球扣球机器人原理
（1）The principle of the volleyball catapult 排球弹射器的原理
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速度和逆变器输出电压之间的关系在0-28m/s的范围内是线性的。当速度过高，排球会因为摩擦力的作用从挡板反弹，形成扣球。研究说明了排球的速度与飞轮的速度无关。</p>
<p>（2）The principle of spike 扣球原理
扣球挡板用于扣球。在扣球过程中，弹射器射出的排球球撞击在挡板表面，然后从挡板上反弹，产生扣球。
<img src="https://www.showdoc.com.cn/server/api/attachment/visitFile?sign=854d58c7d91484dccce8f515e86aadc8&file=file.png" alt="" />
该图说明了排球的速度与飞轮的速度无关。</p>
<p>B.Corresponding training court 相应的训练场
训练场是根据国际比赛的标准场地进行建设的。主要的改变包括：（1）场中的屏幕由普通屏幕换成了板形屏幕；（2）在场地的一侧放上投影仪，可以将对手的状况、移动和扣球投到屏幕上；（3）在另一侧放置摄像机记录运动员的训练过程，随后教练员可以通过回放进行分析。
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3 Control System 控制系统
A.The control mode of the system 系统的控制方式
机器人的控制系统有两种模式：
（1）Direct controlled by the operator 由操作员直接控制
操作员通过软件的人机界面将排球的扣球高度、方向、速度等数据输入计算机。机器人根据输入的数据形成相应的参数，形成可控的扣球。
（2）Simulating the real game 模拟真实的游戏
操作员加载对手的扣球视频并将其投影到屏幕上，接下来机器人会结合视频打出一个扣球，扣球的数据都被存储在数据库中。该模式模拟真实比赛，具有针对性。
B.Control system configuration 控制系统配置
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排球机器人的控制模块主要可以分为两个部分，一个是主机，另一个是从动机。该系统通过伺服电机、变频电机及继电器开关的控制，最终实现了各执行机构的正常工作。
为了测量排球速度，我们选择基于单片机的红外测量方法。
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当球到达第一对二极管，排球的遮挡下，红外接收器可以不再接受红外线，触发中断，单片机开始工作。同样的原因停止计时，由此得出排球的速度。
4 Software 软件
排球机器人是基于Windows平台的软件系统。该系统使用Visual c++ 6.0开发软件系统。软件系统由主机软件和从动机软件。
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A.Software for host machine 主机软件
软件系统包括三种模式。
（1）遥操作模式。
用户不需要精通排球机器人系统，输入参数就可以完成扣球。主机和从位机之间采用无线电通信方式，所以不限制用户的场地。
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（2）Spike and competition video synchronization mode 扣球和比赛视频同步模式
在这种模式下，比赛视频的参数控制着排球机器人。训练员可以观看视频，基于视频中的画面做出适当的行动。
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（3）Contrast and analysis mode 对比和分析模式
在该模式中，系统采用高速摄像机记录运动员的训练过程。
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软件界面上有两个视频，一个是培训视频，另一个是对比视频。在对比视频中会出现正确的示例，不需要教练员进行讲解，运动员就明确应该做什么。
B.Software for slave machine 从动机软件
它是为系统的硬件而设计的。该软件的主要功能是配合主机对排球机器人的机电系统进行控制。软件的主要工作是执行主机通过无线通信系统发送的指令。
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5 Conclusion 结论
本文介绍了一种新型排球机器人系统，阐述了其硬件和软件的原理和配置。可以控制扣球的参数，模拟真实比赛场景，运动员可以更方便快捷的获取改进建议。</p>
<p>思考：
1 是否可以连续性的发球，而不是每次扣球之前都要重新设置新的参数。
2 除了扣球，是否还可以进行其他动作的练习。</p>