Page 159 - 高校体育教育发展与管理创新

第五章 人工智能在体育教育领域的应用研究

理，针对足球比赛中足球运动员的技术动作进行图像处理，实现足球技术动作的
捕捉，为后面的分析提供便利。该系统应用有助于球员的训练，同时可以建立庞
大的足球训练数据库，为球员大赛前的训练或科学化的现代足球体育教育提供重
要的技术依据。伴随多年来的不断更新换代与技术革新，目前中国和其他国家的

足球动作检测系统已经较为完善而且应用十分广泛。
（二）乒乓球机器人
乒乓球机器人是能够和人类打乒乓球的机器人。2011 年和 2012 年，中国和
德国的科学家分别宣布研制成功这种具备快速反应动作的机器人。

1. 中国制造
（1）机械性能
机器人“悟”和“空”身高 1.60 米、重 55 公斤，眼睛部分是摄像头，用来
捕捉球的速度和位置，手臂则根据计算机运算做出挥拍回球动作。发球的那个手

臂有 3 个抓握手指。全身拥有 30 个可以各司其职、自由活动的关节，仅手臂就
能做 7 个自由度的运动。机器人还采用了中国第一个工业自动化国际标准——以
太网实时控制技术（EPA），使机器人的反应速度更快。
（2）击球过程

乒乓球从球桌的这头到那头，时间不到 1 秒，要成功回球，运动员凭的是经
验和直觉，“悟”和“空”靠的却是一套复杂的识别系统、定位系统、计算系统
和控制系统。“对手”击球的瞬间，机器人对面的摄像机以每秒 120 幅图像的速
度捕捉球的运动轨迹，并在瞬间把信息回传给机器人的“眼睛”，通过“大脑”

的快速处理，机器人在瞬间就完成了对球的位置、速度、角度、运动轨迹和落点
的计算，并计算出最优的应对路线和最佳回球姿势，整个反应时间在 50~100 毫秒。
最后的 0.4 秒，机器人挥动手臂，把球准确地送向了对方，对落点的判断误差不
到 2.5 厘米。机器人和人对决的最高纪录是 3121 个回合。

2. 德国制造
德国达姆施塔技术大学的 Katharina Muelling 和她的团队打造的这款机器人
装备有一个单独的手臂和一台观察比赛场地的摄像机。这个团队通过一种名为“动
觉自学”的方法赋予机器人一些初级技术，他们通过身体动作指导机器手臂，机

器人的系统则会记住击球动作。
配备了这些“基础条件”的机器手臂就能够通过它的摄像机观察乒乓球的位

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