本發(fā)明涉及一種足球教學與訓練智能綜合系統(tǒng)，屬于足球訓練領域。

背景技術：

現(xiàn)代足球的發(fā)展趨向對抗強度更高，攻防節(jié)奏更快，這就要求足球球員身體條件更出色，反應更快，技術更好。隨著科技的高速發(fā)展，先進技術手段可逐步應用到足球運動的各個環(huán)節(jié)中，如足球外形設計、門線檢測技術、球員康復技術和輔助訓練技術等，其中輔助訓練技術是針對球員在球場上處理球的能力進行訓練。在一場正規(guī)足球比賽中，球員的觸球次數(shù)幾十次，即使核心球員最多不過上百次，僅計算有效觸球次數(shù)就更少，球員大部分時間都在進行無球跑動。而在反擊進攻中，參與進攻的球員總觸球次數(shù)也就幾次，如果在接球與出球環(huán)節(jié)處理不好，進攻時就無功而返，反之防守時容易丟球失球，不僅影響成績，更重要的是影響士氣，因此，作為一場足球比賽最基本和關鍵的組成部分，每次接球和出球的質量，對足球比賽的影響非常重要?，F(xiàn)有的人為的接球出球練習 ( 如國內外廣泛應用的“溜猴游戲”) 和以賽帶練等都是訓練接球和出球能力的好辦法，但前者由于球速較慢對球員的壓力不夠，同時受球員本身水平的限制；后者則是比賽次數(shù)太少。因此單純依靠傳統(tǒng)的訓練方法與訓練器材已經難以滿足現(xiàn)代足球的發(fā)展需要，且不能提供給球員較大的接球出球壓力的環(huán)境，在訓練時也不能進行大量的不間斷的高水平練習，無益于球員的水平提高。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種足球教學與訓練智能綜合系統(tǒng)，該足球教學與訓練智能綜合系統(tǒng)提供了高效率和高難度的發(fā)球方式，還對球員的接球方式、接球出球時間、出球準確度、短時間內大量觸球提供高標準和高要求，對球員足球水平的提高十分有益，系統(tǒng)基于球員完成接/傳球動作的時間及準確性評價。

為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：一種足球教學與訓練智能綜合系統(tǒng)，包括：主控系統(tǒng)、若干個發(fā)球模塊、若干個球門模塊、若干個機器人球員模塊和若干個視覺捕捉模塊，所述發(fā)球模塊、球門模塊、機器人球員模塊和視覺捕捉模塊均連接到主控系統(tǒng)，此主控系統(tǒng)用于控制發(fā)球模塊的發(fā)球總數(shù)、發(fā)球時間間隔并通過聲音播放器提示指定的發(fā)球模塊的發(fā)球速度、足球旋轉方向、發(fā)球角度，同時主控系統(tǒng)指定球門模塊或者機器人球員模塊作為目標；

所述發(fā)球模塊包括發(fā)球框架、傳球框架、旋轉平臺、導球板、送球機構、左凹形輪和右凹形輪，所述送球機構位于導球板和傳球框架之間，用于采集來自傳球框架的足球，所述傳球框架位于發(fā)球框架的正后方，所述左凹形輪和右凹形輪分別安裝于旋轉平臺上表面的左側和右側，一左電機和右電機分別安裝于旋轉平臺下表面，此左電機通過左轉軸驅動左凹形輪旋轉，此右電機通過右轉軸驅動右凹形輪旋轉，所述左轉軸和右轉軸平行設置，所述導球板位于左凹形輪和右凹形輪之間間隙的正上方；

所述球門模塊包括球門框、球門指示模塊和進球檢測模塊，所述球門指示模塊進一步包括環(huán)形 LED 燈帶和指示燈驅動電路板，此環(huán)形 LED 燈帶沿球門框四周邊緣設置，所述進球檢測模塊進一步包括至少1個激光發(fā)射器、至少1個激光接收器和進球驅動電路板，所述激光發(fā)射器與激光接收器一一對應安裝于球門框背面，所述進球驅動電路板根據(jù)是否存在激光光路被遮擋判定足球是否射中球門并將判定結果信號傳輸給主控系統(tǒng)；

所述機器人球員模塊包括移動機器平臺、安裝于移動機器平臺底部的全維輪和安裝于移動機器平臺上表面的半圓空球殼，一固定柱設置于半圓空球殼內，一振動傳感器位于固定柱頂端內置。

上述技術方案中進一步改進的方案如下：

1. 上述方案中，所述左凹形輪、右凹形輪的側表面為內凹的圓弧面。

2. 上述方案中，所述機器人球員模塊上設置有LED 燈帶。

3. 上述方案中，所述視覺捕捉模塊安裝于發(fā)球模塊的上部，用于視頻采集、跟蹤特定足球的顏色來判斷球在場上的位置，進而判斷球員是否正常停球，以及停球時間信息。

4. 上述方案中，所述球門模塊還包括一防反彈彈性平板，此防反彈彈性平板懸掛于球門框的正后方。

5. 上述方案中，所述半圓空球殼材質為彈性橡膠材料。

由于上述技術方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有下列優(yōu)點：

1. 本發(fā)明足球教學與訓練智能綜合系統(tǒng)，其解決了傳統(tǒng)訓練方法受球員本身水平限制的技術問題，提供給球員較大的接球出球壓力的環(huán)境，并能夠進行大量的不間斷的高水平練習；解決了給球員創(chuàng)造高強度接傳球訓練環(huán)境的問題，包括對運動目標和靜止目標進行接傳球傳球訓練的環(huán)境；球門模塊上的光電傳感器和機器人球員模塊上的震動傳感器用來感知球員傳球的準確性，足球通過高速旋轉的左凹形輪、右凹形輪，被射出發(fā)球模塊，且旋轉平臺可選擇，實現(xiàn)多角度發(fā)射足球，提供了高效率和高難度的發(fā)球方式，還對球員的接球方式、接球出球時間、出球準確度、短時間內大量觸球提供高標準和高要求，對球員足球水平的提高十分有益，系統(tǒng)基于球員完成接/傳球動作的時間及準確性評價。

2. 本發(fā)明足球教學與訓練智能綜合系統(tǒng)，其球門模塊可以用來訓練定點接/傳球，可以全維移動的機器人球員模塊可以用來訓練移動中接/傳球；整個系統(tǒng)模塊化設計，可以根據(jù)需要設置所需要的布局。自由的選擇投入訓練的各模塊數(shù)量從而靈活的應對各種針對性訓練；其次，位于發(fā)球模塊上的攝像頭及視覺系統(tǒng)用來感知球員接球的準確性，球門模塊上的光電傳感器和機器人球員模塊上的震動傳感器用來感知球員傳球的準確性。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明足球教學與訓練智能綜合系統(tǒng)結構示意圖；

附圖2為本發(fā)明足球教學與訓練智能綜合系統(tǒng)中發(fā)球模塊結構示意圖；

附圖3為本發(fā)明足球教學與訓練智能綜合系統(tǒng)中球門模塊結構示意圖1；

附圖4為本發(fā)明足球教學與訓練智能綜合系統(tǒng)中球門模塊結構示意圖2；

附圖5為本發(fā)明機器人球員模塊結構示意圖。

以上附圖中：1、主控系統(tǒng)；2、發(fā)球模塊；3、球門模塊；4、機器人球員模塊；5、視覺捕捉模塊；6、聲音播放器；7、旋轉螺桿；21、發(fā)球框架；22、傳球框架；23、旋轉平臺；24、導球板；25、送球機構；26、左凹形輪；27、右凹形輪；28、左電機；281、左轉軸；29、右電機；291、右轉軸；31、球門框；32、球門指示模塊；33、進球檢測模塊；34、環(huán)形 LED 燈帶；35、指示燈驅動電路板；36、激光發(fā)射器；37、激光接收器；38、進球驅動電路板；39、防反彈彈性平板；41、移動機器平臺；42、全維輪；43、半圓空球殼；44、固定柱；45、振動傳感器；46、LED 燈帶。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述：

實施例：一種足球教學與訓練智能綜合系統(tǒng)，包括：主控系統(tǒng)1、若干個發(fā)球模塊2、若干個球門模塊3、若干個機器人球員模塊4和若干個視覺捕捉模塊5，所述發(fā)球模塊2、球門模塊3、機器人球員模塊4和視覺捕捉模塊5均連接到主控系統(tǒng)1，此主控系統(tǒng)1用于控制發(fā)球模塊2的發(fā)球總數(shù)、發(fā)球時間間隔并通過聲音播放器6提示指定的發(fā)球模塊的發(fā)球速度、足球旋轉方向、發(fā)球角度，同時主控系統(tǒng)1指定球門模塊3或者機器人球員模塊4作為目標；

所述發(fā)球模塊2包括發(fā)球框架21、傳球框架22、旋轉平臺23、導球板24、送球機構25、左凹形輪26和右凹形輪27，所述送球機構25位于導球板24和傳球框架22之間，用于采集來自傳球框架22的足球，所述傳球框架22位于發(fā)球框架21的正后方，所述左凹形輪26和右凹形輪27分別安裝于旋轉平臺23上表面的左側和右側，一左電機28和右電機29分別安裝于旋轉平臺23下表面，此左電機28通過左轉軸281驅動左凹形輪26旋轉，此右電機29通過右轉軸291驅動右凹形輪27旋轉，所述左轉軸281和右轉軸291平行設置，所述導球板24位于左凹形輪26和右凹形輪27之間間隙的正上方；

所述球門模塊3包括球門框31、球門指示模塊32和進球檢測模塊33，所述球門指示模塊32進一步包括環(huán)形 LED 燈帶34和指示燈驅動電路板35，此環(huán)形 LED 燈帶34沿球門框31四周邊緣設置，所述進球檢測模塊33進一步包括至少1個激光發(fā)射器36、至少1個激光接收器37和進球驅動電路板38，所述激光發(fā)射器36與激光接收器37一一對應安裝于球門框31背面，所述進球驅動電路板38根據(jù)是否存在激光光路被遮擋判定足球是否射中球門并將判定結果信號傳輸給主控系統(tǒng)1；

所述機器人球員模塊4包括移動機器平臺41、安裝于移動機器平臺41底部的全維輪42和安裝于移動機器平臺41上表面的半圓空球殼43，一固定柱44設置于半圓空球殼43內，一振動傳感器45位于固定柱44頂端內置。

上述左凹形輪26、右凹形輪27的側表面為內凹的圓弧面。

上述機器人球員模塊4上設置有LED 燈帶46。

上述視覺捕捉模塊5安裝于發(fā)球模塊2的上部，用于視頻采集、跟蹤特定足球的顏色來判斷球在場上的位置，進而判斷球員是否正常停球，以及停球時間信息。

上述球門模塊3還包括一防反彈彈性平板39，此防反彈彈性平板39懸掛于球門框31的正后方。

上述半圓空球殼43材質為彈性橡膠材料。

本發(fā)明足球教學與訓練智能綜合系統(tǒng)進一步闡述如下，包括發(fā)球模塊，球門模塊和移動機器人球員模塊及視覺捕捉系統(tǒng)，另外有手持界面設備用于人機交互，其整體結構如下：一種足球訓練系統(tǒng)包括多個發(fā)球模塊、多個球門、多個機器人球員模塊和視覺捕捉系統(tǒng)；

主控系統(tǒng)控制訓練全過程中發(fā)球總數(shù)和發(fā)球時間間隔、指定某個發(fā)球模塊發(fā)球并通過聲音提示球員，控制指定的發(fā)球模塊的發(fā)球速度、足球旋轉方向、發(fā)球角度。

主控系統(tǒng)隨機或安裝設定指定某個球門模塊或者機器人球員模塊為目標并提示球員向目標傳球。主控系統(tǒng)獲得并存儲足球命中球門以及球員接球和出球過程所用的時間的信息。

采用聲音提示球員指定的發(fā)球模塊，目標球門模塊或機器人球員模塊采用 LED 燈帶發(fā)光來提示球員。

整個系統(tǒng)可以根據(jù)需求模塊化配置成不同的場地形式，如附圖1~2所示，方形或圓形場地設置。

發(fā)球模塊內含兩個足球發(fā)球機及自動上球系統(tǒng)。一個發(fā)球機發(fā)球模塊包括兩個電機、一對凹形輪、發(fā)球指示模塊和發(fā)球框架；兩個電機和發(fā)球指示模塊均固定在發(fā)球框架上，發(fā)球框架固定在地面上，兩個電機分別驅動兩個凹形輪，兩個凹形輪的輪軸兩端均發(fā)球框架轉動連接，且兩個凹形輪的軸線平行，兩個凹形輪的結構相同，凹形輪的軸截面輪廓和橫截面均為圓弧形，兩個凹形輪的凹形輪廓內周構成不完整球形結構，該不完整球形結構的直徑小于足球直徑，發(fā)球指示模塊在控制子系統(tǒng)的控制下提醒球員哪個發(fā)球子系統(tǒng)將要發(fā)射足球。每一個發(fā)球模塊上安裝有一套視覺捕捉系統(tǒng)，由一個攝像頭作為視頻采集裝置，跟蹤特定足球的顏色來判斷球在場上的位置，進而判斷球員是否正常停球，以及停球時間信息。

球門模塊包括球門、球門指示模塊和進球檢測模塊；球門為框架結構，球門指示模塊包括環(huán)形 LED 燈帶和球門指示驅動電路板，球門的四周上固定一個環(huán)形 LED 燈帶，球門指示驅動電路板根據(jù)控制子系統(tǒng)的指令驅動該球門上的環(huán)形 LED 燈帶的點亮，以指示要求球員射中的目標球門；進球檢測模塊包括多個激光發(fā)射器、多個激光接收器和多個進球驅動電路板，激光發(fā)射器、激光接收器和進球驅動電路板均固定在球門背面，激光發(fā)射器與激光接收器一一對應固定在球門上，進球驅動電路板根據(jù)是否存在激光光路被遮擋，判定足球是否射中球門，并將判定結果信號傳輸給控制系統(tǒng)。在球門模塊中增加防球反彈結構，防球反彈結構為平板結構，采用橡膠或塑料材質，懸掛于球門的正后方，同時在地面上設置有收納足球的溝槽。

機器人球員模塊為一臺無線網(wǎng)絡控制的移動機器人。其運動結構為全維輪平臺，可以在平面上全方位移動。此移動機器人中包括控制系統(tǒng)，驅動系統(tǒng)和電機模塊。其車體上方具有一個具有彈性的橡膠材質的半圓球殼，內部與車平臺上方的固定住連接固定。球殼內部安裝有震動傳感器，當球員射來的足球擊中球殼時，震動傳感器將判定球員擊中目標。小車具有車燈來提示球員擊中目標。小車的最大速度是5m/s，用于模擬一個運動的目標。

球員的訓練過程，如上圖1，2，3步驟所示。通過發(fā)球模塊發(fā)球，球員接到球后，根據(jù)球門模塊或機器人球員模塊的提示，把球射向目標。同時，系統(tǒng)的攝像頭系統(tǒng)會記錄球員和球的互動。分析軟件系統(tǒng)會根據(jù)球員的準確率及反應速度進行評價，找出球員的強弱項，并針對性的生成改善性訓練計劃。

應當指出，以上所述具體實施方式可以使本領域的技術人員更全面地理解本發(fā)明創(chuàng)造，但不以任何方式限制本發(fā)明創(chuàng)造。因此，盡管本說明書參照附圖和實施例對本發(fā)明創(chuàng)造已進行了詳細的說明，但是，本領域技術人員應當理解，仍然可以對本發(fā)明創(chuàng)造進行修改或者等同替換，總之，一切不脫離本發(fā)明創(chuàng)造的精神和范圍的技術方案及其改進，其均應涵蓋在本發(fā)明創(chuàng)造專利的保護范圍當中。