技術名稱 雙向感測融合回饋技術之自適應性智能發球機系統
計畫單位 國立虎尾科技大學
計畫主持人 許永和
技術簡介
雙向感測融合回饋技術之自適應性智能發球機系統技術包含一組智能桌球拍與智能排程發球機。
在智能桌球拍中,具備9軸感測器(3軸加速度,3軸角速度與3軸電子羅盤),以及客製化球拍大小的壓力感測器。前者的9軸感測器嵌入到球拍的握把中,後者具備8通道感測區域的壓力感測器則放置於木板與膠皮中間的夾層中。透過智能桌球拍的揮拍與擊球的測試中,可以取得每一次揮拍的加速度與角速度的時域與頻域資料,以及每一個桌球所擊球球拍區域的壓力數值與擊球速度的感測資料。上述的所有感測數值都會傳送到智能排程發球機中,作為發球機發球的重要參考依據。
在智能排程發球機中,由一微處理器主機控制傳統發球機的機構,並以手機或平板以藍牙訊號設定發球機的發球排程。同時,透過放置於桌球桌上的紅外線陣列框來偵測出桌球被回擊到桌球桌上的落點資訊,進而判斷發球機如何適應性的調整發球的類型,速度或角度等參數。
此技術即是整合這兩個裝置的雙向的智慧感測與回饋計算,並在智能排程發球中實現多種感測融合的類神經網路與決策樹AI智能分析。此外,採用吳昇光博士所提出的競技桌球3S&3C理論架構,讓桌球發球機不僅只是單方向簡易的發球機而已。其中,根據3S理論(speed, spin, spot),發球機有3種速度參數(慢速/中速/強速),5種旋轉參數(上旋/下旋/不旋/側上旋/側下旋),以及9種落點參數(正手位:長/中/短,中路:長/中/短與反手位:長/中/短)。此外,加上3C理論,有改變(Change)、控制(Control)與一致性(Consistency)等訓練方式。當發球機速度,旋轉與落點三種參數整合在一起後,每顆球可以有3*5*9共1/135的變化可能性。也因這三個變化因素整合,讓桌球訓練變得更加複雜與精準。 除了需要考慮每顆球的特性外,也要考慮對手(發球機)擊球特性,造成複雜的連結情況,進而串聯變成特定的發球機模式(pattern)。
而3S所延伸的3種參數可以移植到智能排程發球機的高階微處理器主機的智能運算核心中。根據訓練者的桌球的技術能力,調整出初階、中階與高階等訓練模式。也即是本技術將傳統的桌球訓練提出一個科學化,數位化與智能化的訓練工具。目前已投入真正的國手訓練應用中,希冀本技術將可成為台灣未來在桌球體壇上,幫助選手在國內外賽事奪牌重要的訓練設備之一。
科學突破性
有別過程傳統桌球訓練透過高速攝影機拍攝後,需花費大量人力與時間進行剪輯處理。雙向感測融合回饋技術之自適應性智能發球機系統技術包含智能桌球拍與智能排程發球機,整合智慧感測與回饋計算,實現多種感測融合的AI智能分析。其中,採用3S&3C理論,讓傳統桌球訓練具有科學化、數位化與智能化的訓練工具。
產業應用性
本技術聚焦在桌球精準科技的相關產業應用上。此技術所延伸的系統產品,除了可供臺灣國家隊、青年隊、甲乙組球隊與各級學校球隊的訓練設備外,更可將此系統產品推廣至國外(例如:德國、法國、瑞典、日本等)具有職業聯隊與各國國家隊合作,讓本系統產品成為台灣在運動科技一項重要的里程碑。
關鍵字 智能球拍 智能排程發球機 九軸感測器 自適應性 感測融合技術 人工智慧運算 壓力感測器 紅外線觸控螢幕 類神經網路 決策樹
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