球取回系统和方法1.相关申请的交叉引用2.本技术案要求于2018年11月6日申请的标题为“网球取回系统和方法(tennisballretrieversystemandmethod)”的第62/756,450号美国临时专利申请的优先权，以及于2019年9月30日申请的标题为“网球取回器系统和方法(tennisballretrieversystemandmethod)”的第62/908,267号美国临时专利申请的优先权。
技术领域：
：3.本发明涉及一种用于在比赛期间取回和返回运动场地上的球的方法和系统，且更确切地说，涉及一种用于定位、取回并将网球返回到网球场上的已编程、手动引导或用信号通知的目标位置的方法和系统。
背景技术：
：：4.图1展示了网球场的布局和尺寸，其中每一底线是与其“中点”相交的线，且球员在发球时位于其后。尺寸如下：5.底线：双打宽36英尺(11m)/单打宽27英尺(8.23m)6.中点：长4英寸(10.16cm)7.发球线：宽27英尺(8.23m)(与单打底线相同)8.每一侧的中线：(距球网)长21英尺(6.4m)9.底线：(距球网，双打和单打球场大小均相同)长39英尺(11.89m)10.因此，发球的球员距离球网至少39英尺(11.89m)。11.匹克球场也是矩形的，被球网分成两个侧面，但比网球场小。平台网球场比匹克球场长4英尺，但宽度一样。平台网球的球网高两英尺，且允许球员上球网。匹克球的球网较短，不允许球员上球网‑这被称为非截击区。球场表面类似于网球硬地球场的表面，尽管后者由于网球不仅可以在硬地球场上打，而且可以在黏土/复合材料、草地以及不同的室内硬地球场表面和室外硬地球场表面上打而可以变化。12.比赛条件也可以根据表面类型变化，且当在室外时根据包含风和温度的环境条件变化。然而，所有这些比赛条件的共同点是，实际比赛中所花费的时间(相对于“非比赛”，即计划或强制性暂停)受到球员在发球时和得分后都必须取回散落的球的不利影响，从而减慢了速度且因此影响了比赛的质量和效率。13.专业比赛通过雇用捡球员来取回散落的网球以加快比赛来解决这个问题，但由于缺乏财政或可用的人力资源，这种花费高昂的做法不适用于大多数人。球场时间通常很昂贵，且当然时间就是金钱。因此，即使球场上存在散落的球，球员也常常选择继续比赛，这会分散注意力并造成安全隐患(球员可能踩到球并导致受伤)。14.尽管已经提出或推广了解决方案来帮助球员取回和拾取散落的网球，但这些解决方案并不是为比赛而设计的。这些网球收集/取回系统大多数只是需要步行到每个球的手动收集装置，且因此不会节约比赛时间。15.h.eletrabi(“eletrabi”)于2018年7月3日发布的第10,011,208b2号美国专利“双功能机器人和储物箱”描述了一种自动机器人可滚动对象(网球)收集器系统；其设计主要涉及球场上的网球的收集，但只能在练习时期等后“一起”收集，这就需要在球场上停止比赛，而无法像在比赛期间那样促进持续比赛。eletrabi还公开了其大小和重量使功耗成为问题。16.johnwang(以下简称“wang”)于2012年6月2日在第ucb/eecs‑2012‑157号技术报告，http：//www.eecs.berkeley.edu/pubs/techrpts/2012/eecs‑2012‑157.html中发表的另一自动化方法“ballbot：一种用于网球取回的低成本机器人”描述了一种移动机器人平台；与eletrabi一样，所有系统组件都是机载的，包含处理、计算机视觉和无线通信。wang的计算机视觉系统采用帧率为100帧/s、分辨率为320x240并通过usb与开发板介接的机载摄像机。运动计划和控制程序计算取回路径，并命令机器人沿着所绘制的路线进行转向，从而根据长度和其它因素优化路线。“路径计划器”使用基于网格的计划方法，所述计划方法将微分约束编码到路线中，而无需进行后处理，将球网视为固定障碍物同时还考虑了例如板凳的其它静态障碍物和例如球员的动态障碍物。wang指出，这增加了边缘成本，但也发现障碍物的稀疏性允许处理优化和增加的系统响应时间和取回速度。球位置/搜索算法是使用称为滞后移动目标(mt)‑自适应a*(lazymt‑adaptivea*)的mt搜索版本的基于启发式的搜索模型，其在s.koenig、m.likhachev和x.sun，第6届自主代理和多智能体系统国际联合会论文集，aamas'07丛集，newyork,ny,usa:acm,2007年，第188:1‑188:8页的“加快移动目标搜索(speedingupmovingtargetsearch)”中有所描述。[在线]。可用：http://doi.acm.org/10.1145/1329125.1329353.算法适用于智能体(机器人)和目标(球)都可以移动的情况。与a*相比，mt‑自适应a*具有两个关键概念：(i)路径计算后的启发式更新，以及(ii)移动目标的启发式校正。[0017]wang使用闭环控制器，所述闭环控制器使其能够使用本地化信息准确地遵循计划路径。控制器具有两个组件：速度控制件，由此控制器将速度用命令发送到arduino，然后arduino基于车轮编码器运行比例积分微分(proportionintegrationdifferentiation，pid)控制，以维持命令的速度和转向控制；以及在“stanley：赢得美国国防部先进研究项目局(defenseadvancedresearchprojectsagency，darpa)挑战大赛的机器人”，施普林格高级机器人报告(springertractsinadvancedrobotics)，m.buehler、k.iagnemma和s.singh等人，施普林格出版社，柏林/海德堡，2007年，第36卷，第1至43页，10.1007/978‑3‑54073429‑11中描述的转向控制底座。[在线]。可用：http://dx.doi.org/10.1007/978‑3‑540‑73429‑11。转向控制器基于横向轨迹误差x(t)的非线性反馈函数，所述非线性反馈函数测量机器人前轮中心距轨迹上最近点的横向距离。[0018]与eletrabi一样，wang的机器人装置因其体积大、重量大、处理器开销大以及随之而来的功率需求大而无法用于比赛。如同其它现有技术方法，其采用增加其重量、复杂性和电力开销的球拾取机构，所述重量、复杂性和电力开销共同限制其收集能力。捡球机构包含两个带有变速箱的马达，其驱动电流为6a，且提供在网球进入拾取器时压缩其所必需的130扭力的力矩。[0019]因此，期望提供一种可靠的且节能的设备、系统和方法，以用于在比赛期间取回网球并将其返回给球员。技术实现要素：[0020]根据本发明，一种用于收集运动场地上的球且用于可控制地释放球的遥控取回器包含前端球收集器，所述前端球收集器具有限定球收集空间的两个间隔开的叶片。每一叶片包含被动或主动棘爪，以用于利用取回器向例如网球底线的目标位置的向前移动而将所收集的球保持在收集空间中，直到已编程或手动引导的地面释放。所述取回器任选地包含用于从球收集空间弹出球以扩增地面释放的构件。所述取回器包含用于在取回阶段期间控制和引导取回器的处理器‑控制器。所述取回器可以配置成用于网球取回的网球场以及用于其它球场运动，包含板式网球、平台网球和匹克球。[0021]在一个实施例中，被动棘爪是每一叶片的侧壁上的凹形部分，以确保保持所收集的球直到其计划释放。下部水平延伸的球引导件与对置叶片对应结构配合，以在释放时将球引导向目标(并在释放期间防止球重新进入棘爪区域)。球接近传感器发信号通知收集空间中存在或不存在球。采用主动棘爪。可以添加球弹出器来扩展取回器的功能。[0022]取回器包含用于确定其位置的构件，且最初优选地通过网柱定位在其待命位置(例如，在对接站中)。在通电/启动后，初始化例程建立其相对于已编程的球场网格的待命位置，其中处理器经编程以在取回后使取回器回到待命处。取回器可包含定向传感器，所述定向传感器在通电和初始化后建立相对于球场和球场网格的精确定向。处理器编程可引导取回器在所引导的球场侧平行于并接近球网开始，其中远程控制器重新定向路径(手动地或在一些设计中通过话音命令)。取回器上的额外接近传感器可感测并维持与球网或其它对象的所要间隙。[0023]对接站实施例优选地包含用于附接并固定到网柱的构件，且还包含用于在取回之间对取回器的电源进行充电的充电构件。对接站还可包含用于将其位置传送或发送到取回器，且在取回之后直接引导所述取回器返回的构件(例如，应答器或收发器)。[0024]在另一实施例中，本发明包含一种便携式带轮框架，其适用于将取回器固持在对接站中，所述对接站具有用于将组合件附接到网柱的构件。框架可包含伸缩式手柄，所述伸缩式手柄在延伸时具有用于固持网球装备包的空间。取回器对接站可从便携式携带位置旋转到待命位置以供在比赛期间使用。组合件还可以包含下部外壳/减震器以用于吸收球员跑入其中的冲击力。[0025]球取回系统任选地包含用于确定网球在球场上的存在和位置的球跟踪器/定位器。例如一个或多个摄像机的视频传感器将视频数据流输出到处理器，所述处理器计算取回器所引导到的球位置。接着可引导取回器收集另一球或行进到球释放位置。球跟踪器/定位器可定位在取回器上或远离取回器定位，例如定位在网柱上。[0026]本发明在地面释放中利用取回器的向前运动以向目标释放球。目标可以是中线，也可以是通过球员的远程控制器或类似装置发送的朝向球员的信令。本发明的地面释放的实施例提供了一种快速且节能的球取回方法。[0027]本发明的球跟踪器/定位器实施例跟踪并定位散落的球，且优选地包含视觉或可听指示器(例如，位于网柱上的就绪指示灯)，以在球被定位以用于取回时发信号通知。系统可指示其扫描的取回区域内的任何网球，包含从附近球场滚动到球场上的球，从而提高球员的安全性。操作员/球员的远程控制器发信号通知系统开始取回、手动越控取回或将取回器定向到已编程的扫描区域之外的区域。[0028]取回系统可以包含智能手机或等效装置上的应用程序，以例如通过全球定位系统(globalpositioningsystem，gps)功能优选地在网柱旁建立/初始化取回器的待命位置。取回器优选地包含定向传感器，所述定向传感器与已编程的球场网格配合以建立取回路径和返回。对接站可充当取回器的充电站，例如通过采用线圈感应型充电器来延长取回器的有效操作时间。[0029]本发明提供一种在网球以及其它球场上使比赛自动化且加速的全新方法。利用取回器的运动快速有效地收集和返回球，以在编程方向上进行地面释放，所述编程方向例如朝向其中网球球员可以轻松地收集在拍面上的球的中心底线。本发明的地面释放实施例比例如拾球收集装置的替代方案更高效节能。许多球员都喜欢底线单打策略，因此将取回的球返回那里极大地促进了比赛。大龄球员可以选择借助于本发明进行单打，而不必参加双打游戏。总体而言，自动取回低质量网球所消耗的能量比球员取回球所消耗的能量少多个数量级。本发明还促进了最长比赛时间(增加了比赛与非比赛的比例)，以提供更好的球场租赁成本价值，并减少了比赛时间。对于锦标赛和其它不使用捡球员的比赛，例如在大学或其它学校比赛中，后一种考虑尤其重要。这些比赛有时会使用主裁判，其可以通过控制取回作为他或她的任务的一部分来协助加快比赛速度。本发明可以例如通过消除将一个或多个捡球员安置在网柱处的必要来减少或甚至消除捡球员的数量。另一益处在于捡球员的安全，因为靠近球网的捡球员偶尔会因球撞击而受伤。附图说明[0030]图1为标准尺寸的网球场布局的示意图；[0031]图2为根据本发明的位于网球场上的球取回器系统的透视图；[0032]图3为根据本发明的球取回器的侧视图；[0033]图4为根据本发明的球取回器的俯视图；[0034]图5为根据本发明的球收集叶片的侧视图；[0035]图6为根据本发明的叶片的侧视图；[0036]图7为根据本发明的对接站的俯视透视图；[0037]图8为根据本发明的在推车上具有对接站的取回器的侧视图；[0038]图9为根据本发明的叶片的侧视图；[0039]图10为根据本发明的叶片的俯视图；[0040]图11为根据本发明的叶片扩口端的正视图；[0041]图12为根据本发明的球弹出器‑球进给器/球坡道的俯视图；[0042]图13为根据本发明的取回器的俯视图；[0043]图14为根据本发明的取回器的俯视图；[0044]图15为根据本发明的取回器的俯视图；[0045]图16为展示图15的内部区段的扩展细节的放大视图；以及[0046]图17为根据本发明的逻辑流程图。具体实施方式[0047]一个或多个定义：如本文所用，“叶片”还包含类似于所描述的例如对置的间隔开的臂等那些结构的结构，其展现在其间的收集空间中捕获和容纳网球的相同功能和能力。“处理器‑控制器”包含(i)集成处理器和控制器，以及具有连接到控制器组件的输入端的输出端的处理器组件。如本文所使用的“棘爪”包含这两者：i)“主动”棘爪机构，其通过将力施加到其上而操作，从而移动至少一个组件以将至少一个网球保持在收集空间中，然后从收集空间中释放至少一个网球，以及ii)“被动”棘爪结构组件，其可操作地作为实现相同功能的固定结构。如本文所使用的“遥控器”或“远程控制器”包含手持型远程控制装置、例如具有专用应用程序或编程有本文所述的功能的类似者的装置和语音命令装置。“操作员”可以包含球员和非球员，例如主裁判或捡球员。短语“确定[取回器]的位置”包含但不限于相对于局部球场网格确定取回器的位置；因此，其还包含使用其它系统，例如基于gps的系统。“球”主要包含网球，但也可包含其它球拍运动中使用的其它[大小相似]的球，例如(i)在匹克球比赛中使用且在上述球场上打的匹克球(直径≈2.78‑2.97"，重量≈0.78‑0.935盎司)；(ii)平台网球，通常是vittert制造的低弹跳(v‑30)或高弹跳球，后者在某些比赛中或寒冷时更适合使用；(iii)具有相对较低的弹跳/压力的板式网球(板球的内部压力约为网球的一半)。[0048]现在参考图2‑4，球取回系统10包含取回器12，所述取回器具有底盘14和安装在其上的至少一个驱动马达16以及一组车轮18，其中至少一个车轮18(且优选地为通过例如在后轮组之间的连接轴的两个车轮)联接到驱动马达16(本发明还包含与其自身的驱动马达16相关联并联接到其自身的驱动马达的每一车轮18，以提供全轮驱动)。取回器12进一步包含在底盘14上的壳体15；以及安装在其上的用于确定取回器12的定向的构件17(例如，3轴微机电系统(micro‑electromechanicalsystem，mems)磁力计)；用于确定取回器12的位置的构件19(例如，里程表‑每一车轮都可以包含车轮解码器，所述车轮解码器具有到处理器‑控制器21输入端的输出端，和/或如下面进一步讨论的gps)；用于操纵取回器12的构件20(根据设计任选地安装在底盘14上，这将在下面进行充分讨论)；处理器‑控制器21(例如具有atmega328pbavr微控制器的pololua‑star328pb微型可编程模块)其用于接收和处理输入信号并具有用于控制包含转向的取回器操作的输出且驱动输出信号；以及用于向处理器、驱动器、转向器和其它机载组件提供电力的机载电源22。应注意的是，尽管处理器‑控制器21被示为位于具有可用的机载本地连接/输入/输出的取回器12上，但其可任选地外接定位，其中通过无线通信协议传送输入‑输出信号；例如，处理器‑控制器21可并入到例如远程控制器(下文论述)的多功能装置中或在另一系统处理器(也在下文论述)中。[0049]取回器12包含球收集器24，所述球收集器包括从壳体15(或底盘14)的前壁28延伸的一对对置叶片26；发光二极管(lightemittingdiode，led)29也可位于其上且在下文进一步论述。叶片26一起在其间限定球收集空间30以用于在其中接收‑收集一个或多个网球，且优选地一个或多个球接近传感器32位于邻近于空间30(或如下文进一步描述的上述空间30)的对置叶片26的至少一个侧壁31上，以用于感测所取回的一个或多个球存在于其中且后续从中释放所述所取回的一个或多个球。因此，多个此类传感器32可如所示地沿着壁31横向间隔开，以用于感测和指示收集和释放的多个球。一个或多个传感器32可包括基本的光敏电阻光传感器，红外(ir)收发器或本领域众所周知的其它基本的接近传感器。在基本版本的一个或多个无叶片传感器中，手动控制/定向在球收集之后引导取回器12后续释放球。叶片26的大小和构造可取决于在此使用的实施例中的哪一个以及一次要处理的球的数量，这将在下文进一步描述。[0050]取回器12的球收集器24的尺寸基于国际网球联合会确定的官方网球尺寸：直径6.54‑6.86cm(2.57‑2.70英寸)，质量为56.0‑59.4g(1.98‑2.10盎司)。因此，球收集空间30优选地具有沿着收集空间30延伸的至少2.70英寸的宽度。还应注意，考虑到球的直径类似，这些尺寸还可应用于匹克球或类似者，当然可按需要调整(例如，考虑到匹克球范围，可调整为约2.8英寸到3.0英寸)。为了最小化在取回期间钩在球网(13/4"方网眼)上的可能性，可以如下所述设定叶片26的大小和形状，以最大程度地减少对滑动接触的阻碍。[0051]在一个减少了最初将取回器12引向待取回的球时所需的手动控制量的实施例中，系统10包含球跟踪器/定位器34，所述球跟踪器/定位器包括一个或多个球定位/跟踪视频传感器36以及编程有用于处理来自一个或多个传感器36的数字视频流并确定相对于标准球场网格布局的球位置的指令的处理器38。电源39向系统34和处理器38提供电力。球跟踪器/定位器34可位于网柱40处、邻近于所述网柱或在所述网柱上或在取回器12自身上，且能够扫描和跟踪每一球场侧上的至少已编程的取回区域。尽管处理器38也可放置在机载取回器12上，且用于每一取回器的电源可能合并为一个，但如所展示将这些组件分开使取回器12通过最小化其大小和重量而更有效地实现其主要取回功能。这扩展了其范围和操作时间，并为系统34及其视频处理能力提供了设计灵活性。在其中球跟踪器/定位器系统34位于外接取回器12的实施例中，球跟踪器/定位器系统34在其间传送球位置/方向命令；因此，取回器12和球跟踪器/定位器系统34各自优选地分别包含收发器(“t/r”)43和44，以用于传输和接收取回命令和其它系统通信，例如在球取回步骤的开始或完成时输入到处理器38。在基本实施例中，t/r43可替代地仅包含用于接收由遥控器60发射的方向和其它控制命令的接收器，而控制器60同样可仅包含发射器。一个或多个传感器36可包括位于网柱40顶上的一个或多个数码摄像机，所述一个或多个数码摄像机具有覆盖球网的两侧上的已编程取回区域46(虚线)的视场；当然，区域46可在一个或多个传感器36的能力范围内根据用户偏好而扩展。子弹头或鱼眼摄像机可以扩展这些区域，以用于区分球位置确定中的其它对象和噪声，但可能会增加处理开销。用于一个或多个传感器36的示例性硬化安装构造包含保护罩37，以保护一个或多个传感器36免受球或其它冲击。具有图2所示的罩37的两个摄像机36网柱设置提供了良好的立体视觉球定位能力和准确性。[0052]由于网球场布局具有镜像对称性，因此处理器38可以相对于区域46中的每一球位置计算采用球网作为主要边界。基于取回器覆盖区域的优选的自动或手动取回器命令由球员通过例如智能手机应用程序的用户界面例如基于个人偏好和比赛条件任选地设置。因此，球员可在比赛期间选择并设置定制的收集范围；例如，随着比赛的进行且球员逐渐疲倦，球员可能需要取回器12的额外帮助。[0053]如下文中进一步论述，叶片26被最优地配置成在造成最少钩扯的情况下在球网处或球网附近进行取回。处理器38的行进方向计算/命令优选地将取回器12引导到取回路径上，所述取回路径设计成避开在球网上结垢或钩扯的可能性或避开其它障碍物。这是通过计算最佳攻击角度，即取回器12朝向球的方向来实现的，且处理器38可以包含中止或其它例程，例如对感测所述处理器与球之间的障碍物的机载接近传感器42(结合传感器36)的替代路径计算。还应注意，如果系统34如上文所述机载定位，那么其可代替传感器42单独地满足用于所有球跟踪和障碍物感测目的，而更基本的版本可省去传感器42(以及系统34)，以完全有助于仅使用遥控器将取回器12引导到球。接近传感器42的良好选择是产生高频声波并根据接收到的回波原理工作的超声波型传感器，以检测对象“中断”，在本文中所述物体是球。因为接近传感器兼作范围传感器，所以处理器38和/或处理器‑控制器21可以将所述接近传感器范围输入与原始球位置计算(或所讨论的重新计算)进行比较，以区分靠近另一障碍物(例如，球网或网柱)的球。[0054]系统10优选地包含例如灯的至少一个指示器48，以用于发信号通知球员系统已定位到待收集的球，并且指示多个待收集的球的位置。准备取回散落的球包含从其它球场上的球员滚到球场上的球。如果功率、大小和空间设计参数允许给定应用，那么指示器48可包括光纤指示器或灯泡(白炽灯、荧光灯或卤素灯)。外围定位的led(未示出)可以根据需要指示其它系统10的功能，例如定位的多个球和系统状态。球员在观察到“就绪”指示后，便通过球员遥控器60及其发射器62(将在下文进一步讨论)开始球取回操作，发信号通知球跟踪器/定位器系统34的t/r44，以利用将取回器12引导向球的处理器命令来开始进行取回。当然，球跟踪器/定位器系统34可标识/定位多于一个球，且偶尔处于球网的两侧。在后一种情况下，系统10优选地包含内置在t/r协议中的方向查找能力和用于球跟踪器/定位器系统34的硬件，以确定在决策树偏好的情况下球网的哪一侧响应，这也取决于由处理器38确定并保存的实际的一个或多个球位置以用于取回方向命令。[0055]球跟踪/定位算法可以进一步划定球是否有可能侵入到对球员造成干扰和/或安全危害的区域中，且随后通过激活指示器48触发警报或发出如球员遥控器振动模式警报的警示。本发明优选地包含映射算法，所述映射算法可设置成球员的偏好以包含所要取回区域以及排除球员选择自己取回的球场部分，但这些部分可包含球员分别选择或不选择自动取回的球员越控。例如，可以对球员的遥控器进行编程/配置，以允许球员发信号通知并越控取回器的当前步骤或编程步骤。取回器可进一步包含对球员可见和/或可听以指示其就绪状态的构件。可以通过编程来协调功能，例如在轻按按钮时对球员遥控器进行编程，以传输“取回”命令并激活系统功能，所述功能以视觉或听觉方式向球员指示标识的带收集的球的数量。编程还可以包含球员越控以跳过一个或多个用信号表示的球收集，例如通过采用另一球员动作，所述动作例如长按遥控器按钮以越控取回动作并命令取回器返回待命状态。优选的多球取回序列对系统进行编程，以通过收集/返回最接近取回器基站的一个或多个球(优先考虑最接近球网的球)来递增地取回球场一侧的所有已标识的球，且在取回并返回到其含球能力(例如2个球)之后，继续在球场侧完成对其余已标识球的取回，直到完成或收到越控返回基地命令为止。[0056]系统10可包含启发型学习算法，所述启发型学习算法利用来自每一球员用信号表示的取回的信息来标识可能的球员偏好的取回情况，且将选项提供给球员以将系统10切换到无需球员取回信号(但任选地如本文所论述的那样被越控)的自动模式，由此系统10自动地进行取回。在自动模式中，系统10可利用指示器48或可听警示来向球员指示取回器12开始或将要开始取回，其中可能会设计时间上的延迟以允许球员通过遥控器越控。[0057]取回器12在收集球后被处理器38引导到所计算的释放点(但这可以替代地由处理器‑控制器21或通过球员控制器60与取回器12之间的直接信令链接来进行)。除了包括弹出器等的那些版本之外，仅通过取回器12朝目标(中点、球员等)的运动和球的符合的向前速度来实现球释放。取回器12的加速或惯性(与提供或致动的棘爪一起)将球保持在收集空间30中，直到取回器12在释放点从收集空间30程序性地减速释放(或如下文所述的弹出)球，使球滚动到目标以完成球的返回为止。[0058]在沿编程(或用户越控)方向从空间30释放/弹出一个或多个球时，处理器38(或处于其它配置的处理器‑控制器21)被编程为引导取回器12返回场外的待命位置，优选地邻近于一个或其它网柱，以等待下一个取回命令。处理器38优选地包含编程指令，一旦一个或多个传感器32感测到球被捕获，所述编程指令就执行循环/关闭指示器48。[0059]一个或多个球定位/跟踪视频传感器36和机载接近传感器42优选地在球取回期间配合，其中系统10编程有指令，所述指令在执行时将球定位功能从一个或多个传感器36“切换”到传感器42，在后者获得设计或编程距离之内的球时，取回器12通过传感器42向上跟踪球，直到由一个或多个传感器32确认球捕获。传感器42在取回/收集时与一个或多个传感器32配合工作，其中在向系统10输入确认球收集的信号之后，系统10将传感器42转换到障碍物检测器功能；换句话说，根据取回器12的所计算的路线状态，系统10的逻辑和编程指令在执行时会使传感器42循环到障碍物避开/补救子例程，或在最终编程的球释放步骤中，任选地启用球释放子例程，以用于在传感器42感测到球员比默认球目的地目标(例如中心底线)更近时，在默认编程/映射释放点之前抢先释放球。在收集球时，系统10优选地更新实际的球收集位置，因为球的位置可能由于风或其它因素甚至是原始路径计算中的错误而改变，所述原始路径计算中的错误在由传感器42获取并移交给所述传感器后得以解决。随后将此实际的球收集位置考虑到更新的取回器12的路径计算中，以将取回器12的方向/释放路径从所述位置更新，并且将取回器12的返回路径更新到其待命位置。[0060]在进行系统10的初始设置之前，编程指令可以包含系统校准检查/初始化，由此球员可以例如通过将取回器12放置在待命位置以将其锁定，并通过确认一个或多个传感器36的准确性(并在必要时进行调整)来确认系统10的球位置的准确性；一种方法是将球放置在一个或多个设置的位置，以确认系统10相对于已编程的球场网格坐标的准确性。[0061]系统10的球位置和路径计算可能仍会受到定位器34/一个或多个传感器36的准确性和灵敏度的限制。用于确定取回器12位置的构件19记录取回器12在取回期间的行进距离和/或位置坐标(例如，相对于已编程的球场网格)，其信息被输入到实时路径计算中以沿着所计算的路径将取回器12引导到所计算的球位置(除了本文所论述的更基本的仅可远程操作的实施例中之外)。在切换到传感器42以及任何路径路线从所计算的原始版本变化之后，修正的路线计算将更新球取回/取回器12的位置，其数据用于球返回计算和在必要时取回器12返回带待命位置的路径这两者。为了消除或至少最小化附加的路径误差效应，即在多个取回过程中，取回器12在球释放之后返回到待命位置可由独立动作构成，所述独立动作由与对接站或基于网柱的r/t的直接通信控制，和/或系统10在每一取回或路径电路之后重新初始化以消除路径误差累积(所有这些将在下文讨论)。[0062]当然，在系统10的操作期间可能会发生错误的取回，例如由于各种因素，包含系统故障或例如风的干扰因素而导致取回器12遇到障碍物、钩住、未能将球收集到所引导的位置中。因此，系统10包含用于校正错误取回的构件，例如编程指令，所述编程指令在执行时使取回器12停止且在球场上重新引导取回器12以缓解问题，例如当存在向一个或多个传感器32切换失败或其它一些问题时随后反转(或尝试翻转)方向，此后，其它指令和命令取回器命令可能会在设置的时间间隔内恢复当前的取回，否则就停止等待其它命令(例如，球员发起的越控)或返回待命位置(例如，网柱外)。适用于沿着球网的边进行取回的一个此类例程将指示取回器12停止、朝着或沿着原始接近线倒退指定距离，且随后将编程路径校正指定的程度或矢量以尝试绕开障碍物。编程指令可以包含自动中止例程，所述例程可能会受球员手动越控(例如“扣杀”按钮，与主球员远程控制开关/按钮匹配的输入序列或语音命令(例如，“停止”))。“取回失败”越控优选地在视觉上、听觉上、触觉上(例如，结合在球员遥控器中的触觉振动模式等)或通过球员选择的偏好来通知球员。越控协议可进一步包含在一个或多个传感器32上的“释放失败”协议，所述协议指示一个或多个球似乎卡在空间30中而未能及时从所述空间释放。[0063]取回器12包含用于保持和释放球的棘爪50(例如，在壁31上)，以确保例如在取回器12在转弯或减速期间经历其向前运动速度分量的变化时，球不会在其编程释放前从空间30中丢失。棘爪50可以是被动结构、主动组件或这两者的组合，且减弱(被动)或限制(主动)球的前进运动分量，以将球保持在空间30中，直到取回器12前进运动分量再次等于或超过球的前进运动分量。示例性被动棘爪50示出在图5(以及在下文进一步描述的图9‑10)中。叶片26(对置叶片26在结构上是其镜像，但在一些实施例中可存在微小变化，例如用于传感器、紧固件等的狭槽)包含侧壁31上的凹形(相对于空间30)区域51，以用于在收集、取回器转弯等期间将球推动到(或回到)空间30中，以保持球直到编程(或球员/操作员发起)的释放。被动棘爪50可进一步包含用以帮助保持球并将其推回到收集空间30中，但也配置成不干扰球的释放的上部唇缘56和/或挡止件58(例如，脊部或减震器)。例如，必须在对置止挡件58之间提供适当的间隙，如此其相对于球圆周的放置高度可确定。止挡件58可设计成波形(例如，朝后端凹入)使球偏转回到空间30中。[0064]可例如通过编程指令适当地对具有或不具有被动棘爪50配置的系统10(或机载实施例中的取回器12的处理器‑控制器21)进行编程以在取回期间保持或达到所要取回器12的正向速度分量以实现最佳效果，所述编程指令在执行时协调来自传感器42和一个或多个传感器32的输入以标识过早地离开空间30的球，且通过调整取回器12的速度和方向来做出响应(且还在存在传感器42的情况下利用所述传感器跟踪球以用于重新取回)。[0065]图6示出主动棘爪50，其由位于每一叶片26的至少一个侧壁31上的可伸缩棘爪组成。示例性主动棘爪50包含电磁致动的活塞或按钮或响应于球保持/释放系统命令等而在一个或多个叶片26的(一个或两个)前导端204上的铰接叶片202(例如，翻转件)。不同于上文所论述的被动棘爪，主动棘爪大小设定成干扰球释放，即这些棘爪延伸到球释放路径中且从所述球释放路径缩回。尽管这增加了取回器12的设计复杂性，但其通过消除将球保持在空间30中的问题而简化了编程，否则所述问题通过系统编程和基于如上所述的传感器的输入来解决。其还通过在对取回器12的运动进行编程的过程中提供更多灵活性来简化系统编程，因为其为取回器路径计算提供更多宽容度且减少路径的重新计算。[0066]取回器可进一步包含轴向(例如，朝向空间30的后端并沿着如图4所示的取回器主体中心线(“c/l”)安装的弹出器52，以用于在释放时弹出一个或多个球。示例性弹出器52包含(i)电磁型，其中活塞冲击器垂直地安装以赋予球竖直运动，以及(ii)翻转件，例如杠杆臂弹簧操作装置等，其由来自处理器38的释放命令触发，以合适的、所要的或处理器计算的速度在所要的或程序计算的方向上弹出球。不同于网球，匹克球、平台网球和板球等由于其弹跳倾向低且球拍比网球拍短而不能轻易地从比赛表面上兜起(或弹起)。板式网球经常在寒冷的环境中使用，且即使使用高弹跳球(例如，v‑30)，球也需要进行适当的预热才能充分弹跳。[0067]因此，具有弹出器52的取回器12对于板式网球型球场比赛是特别有利的，尤其是在球员需要不断地弯腰捡球的情况下。在这些非网球运动中，在给定球的类型的情况下，如果在弹出时被击中，弹出器52对球员造成伤害的风险较小；例如，匹克球的重量不到1盎司(约0.9盎司或25克)，且网球的重量是其两倍多(约2盎司或58克)。在(ii)翻转件版本中，杠杆臂组合件为如所展示的枢转地安装的“翻转件”式机构，由此取回器12优选地朝向目标的后端定位，其中翻转件安装为如所展示，弹出器52在目标方向上弹出球。板式网球和平台网球也可以此方式安全地弹出。取回器12可包含用户设置，以选择(i)仅弹出或(ii)接地且弹出释放。当然，出于安全原因，可能需要配置机载指示器65以在(ii)选择以视觉或听觉方式在弹出释放时发信号通知球员。[0068]缺少弹出器52时，取回器12在释放球时的速度就决定了释放球的离开速度；在此设计中，处理器38可以包含编程指令，所述编程指令在执行时基于球释放位置计算优选的球释放离开速度，优选地，所述速度取决于用户的调整。例如，与距离更远的球相比，更靠近底线或返回目标的球可能决定较慢的释放速度和较近的释放点(相对于底线/返回目标)。球场表面类型也可决定这些参数。[0069]弹出器52可任选地能够赋予竖直(y轴)方向分量(以及水平(x轴)方向分量，尽管在其它实施例中，取回器12的向前运动可单独满足此目的。例如，弹出器52可包括配置成在其前缘上将滚动球容纳在足以可释放地保持球的凹部上的弹力偏置的杠杆臂(“球翻转件”)，其中弹出器52响应于球释放命令而将球弹出并将其推动到一定高度(例如2‑4英尺)，足以使球员用最少的力气接住球或将其收集在球拍的表面或弹跳。与用于实现相同结果的替代球捕捉释放装置相比，此选项提供了低功耗机制，且其还可以利用取回器12的动量来赋予所要的x轴分量并在编程方向上弹出球。[0070]如前所述，球弹出器52包含电磁或“撞锤”式球推动器，例如2003年6月3日发布的第6,571,743号美国专利(w.curry)中描述的致动弹出球的撞击臂的线性运动的可遥控的电动推动器；如2010年4月6日发布的第7,691,012号和2012年10月16日发布的第8,287,404号美国专利(cucjen等人)中描述的飞轮推动器；以及如2001年1月23日发布的第6,176,230号美国专利(r.thompson)中描述的依靠撞击臂的旋转运动而非线性运动的锤子形式，且在2016年5月17日发布的第9,339,716号美国专利(e.ward)中也描述了由球传感器、进给漏斗、弹出斜槽以及距离和球发射角度两者的可调能力触发的自动致动。结合一些或所有这些功能的本发明的实施例包含在如本文中进一步讨论的本发明的范围内，但鉴于本发明的特定性质相对于所引用的参考文献的不同应用，期望如本文中所讨论的那样在本发明中采用优化能效并最小化重量的设计。[0071]除了或代替球员的远程控制，系统还可进一步包含用于接收和响应语音命令的构件，和/或可附接到一个或多个网球球员的跟踪构件，以用于与取回器通信将所取回的球返回到何处。[0072]处理器38(例如，具有atmega328pbavr微控制器的pololua‑star328pb微型可编程模块)编程有指令，所述指令在执行时基于视频流数据相对于标准球场尺寸和取回器12的位置计算散落的球的位置和移动，并指导取回器12进行最佳拦截，所述计算可以根据球位置、方向和速度的变化而变化。取回器12(且因此取回器12所计算的路径)的拦截角度优选地被优化以用于后续在编程方向上的释放(以及用于多球收集场景中的额外球收集)。编程的球返回方向优选地朝向同一球场侧的中点，即底线的中心。返回方向可以替代地通过结合在远程控制器中的“归位”信号构件在信令球员的方向上设置。归位信号构件可包含定向rf定位器，位于取回器壳体15对置侧上的选择性地响应信号装置的一对接收器或收发器，或带有装置跟踪器的用以确定遥控器位于球场的哪一侧的唯一远程装置标识器。另外，本文所论述的语音命令可提供此功能的要素。[0073]系统10优选地配置成优化球的取回效率，同时最小化处理器38的开销。因此，在优选实施例中，视频扫描和图像处理的区域主要被引导到场上区域46，从而从球网开始且朝向发球线返回，以为球员提供最优的时间且节省精力。如所论述，球员的遥控器优选地包含越控功能，所述越控功能使得球员能够将取回器引导到编程区域46外的位置以在那些情况下手动地引导取回器。遥控器可以包含例如陀螺仪、加速计、磁力计等的感测遥控器的3轴定向的传感器，系统10和取回器12可以访问所述传感器以将遥控器在将取回器12引向场外球的相应运动解释为一种“牵引束”，且甚至赋予wiimote功能以有助于引导取回器，在下文进一步讨论。[0074]在球员通过遥控器60将取回器12引导到手动路径上以进行区域46外取回时，系统10在此实施例中移交给传感器42以输入球位置以进行取回，且随后在传感器42感测并发信号通知球时，系统10受到来自遥控器60的控制，从而计算修正的取回器12到球返回位置的返回路径，并将取回器12引导到那里。[0075]如上所述，处理器38优选地就其开销(以及因此的成本和电力要求)进行优化，以在最小化计算时间的同时有效地确定球的位置。选择传感器32、36和42的准确性和灵敏度以有效地协调球收集和释放。[0076]wang优选地通过修改描述了用于本发明的跟踪/定位技术。wang描述了一种网球跟踪系统，所述系统能够检测距其基于机器人的平台(即本文所用的术语“机载”)长达5‑6米的球，可利用较好的传感器‑处理器组合扩展范围。wang使用pandaboard作为其主处理器，所述pandaboard用于通过双核1ghzarmcortex‑a9处理器(“在计算能力上大致相当于上网本”)进行“计算密集型任务和外部通信”，且其包含机载wifi模块、以太网和2个usb端口。基于arduinoatmega2560的开发板用于低电平马达和传感器介接，所述开发板时钟频率为16mhz，带有8kbsram，4个硬件uart，用于i2c的2线接口和16个adc通道。所述板经由omap处理器上的硬件串行端口与pandaboard通信。wang指出，硬件串行非常重要，因为在非实时操作系统中，usb串行会导致usb串行驱动程序堆栈产生非确定性时延，这可能会导致随机本地化错误并破坏控制回路的稳定性。wang使用立体视觉，将两个playstationeye摄像机安装在平行的立体配置中，并通过usb与pandaboard介接。摄像机以320x240的分辨率提供100帧/秒的帧率，且包含便宜的且相对低延迟的linux驱动器。[0077]arduinomega板可通过usb容易地进行重新编程，并在介接不同的附件或传感器方面提供灵活性。一个传感器套件的特征在于正交光学编码器边沿和9dofimu。1)车轮编码器：光学编码器用于速度控制和里程计两者。其使用omronee‑sx1031插槽型双光电断路器和适当大小的编码轮以提供204计数/米的分辨率。2)imu：所使用的imu模块为可在市面上购得的sparkfun9dofimu。其为里程表提供稳定的、过滤偏航速率测量。imu安装在汽车的中心线上以用于准确的偏航测量。其并非无飘移的，但其已被证实足够可靠以用于里程计的增量测量。arduinomega编程有与马达、伺服机和传感器介接所必需的软件。其运行消息处理循环以从pandaboard接收命令(速度、转向角、球拾取状态)。arduinomega运行一些时间紧迫的任务。最重要的是，其运行pid控制回路以设置机器人的速度。这是在低电平微控制器上完成的，因为控制回路需要精确的时序稳定性。其还会定期将里程计读数发送回pandaboard。这确保读数均匀地间隔开，使得读数之间的时间增量是一致的。[0078]在大多数实施例中，本发明通过将一个或多个视频捕获传感器36放置在场外、邻近于球场且如上所述优选地在覆盖预先校准的收集区域和/或用户设置的收集区域的网柱上，避免了例如王的机载球场导航方法所需的某些复杂性。在启动时，系统10可通过将球放置在预定位置(例如，在每一侧上的中心服务盒线(“t”)的接合点)来进行初始化(或“归零”)，其中系统10启动子例程以基于来自每一位置的相关视频数据来执行初始化以进行“锁定”，并建立已编程的标准球场网格位置和尺寸的坐标，如果配备了系统10，则可以选择gps坐标。取回器12同时定位在网柱外部，且其开始(“待命”，等待取回位置)可在系统启动时类似地进行初始化。与引导处理器开销以例如通过粒子滤波来确定用于装置导航的线位置的wang和类似的机载方法相反，本发明的这些实施例避免了这种复杂性。此外，本发明通过将传感器36与取回器12分开放置来避免现有技术的机载路径运动和控制系统的其它复杂性，例如由摄像机传感器振动引入的误报和错误。[0079]如所提到，当装备有gps时，系统10可以在启动时将其应用于两个初始化协议，以相对于其gps坐标和定向建立/初始化取回器12的待命位置以及球场网格，这是因为不同的网球场具有不同的罗盘定向。取回器12可以在其t/r中包含机载gps，以有助于位置确定和路径计算。远程控制装置60也可配备有gps；其也可利用具有发明协议的智能手机，所述发明协议被编程到具有兼容gui的ios和/或android中的专用应用程序中，涵盖了本文所描述的控制和操作功能。例如，初始化过程可使球员初始化取回器12的待命位置，随后在中点线处取得位置，并将所述位置标记到系统球场网格图和gps坐标上，以建立整个gps定位的球场图，所述球场图的尺寸也与取回器12的位置有关。必要时，在球场的相对侧上重复此步骤完成特定映射初始化顺序，但应满足取回器12相对于任一柱的定向而无需此额外步骤。当然，存在建立特定地图的等效方式，这只是描述一个此类方法。而且，包含gps和/或定向构件17的机载传感器可以建立并引导取回器12的精确定位。设计选择可基于以下考虑因素。[0080]导航/定位传感器[0081]定位传感器用以估计机器人的位置，其中一些传感器用于室内定位，而其它传感器用于室外定位。最常用的定位传感器为gps(全球定位系统)。围绕轨道运行的gps卫星传输信号，且取回器gps传感器/接收器获取并处理这些信号。处理后的信息可用以确定机器人的大致位置和速度，但这些信息更适用于户外且价格也可以很高。数字磁罗盘使用地球磁场来确定方向，从而进行方向测量。与gps模块相比，这些传感器价格便宜，但如果同时需要位置反馈和导航，则罗盘与gps模块一起使用效果最佳。飞利浦(philips)kmz51足够灵敏以检测地球磁场。定位是指自动确定机器人在复杂环境中的位置的任务。定位基于称为地标的外部元素，在本发明中，所述外部元素可以是如使用指定位置中的球放置所论述的初始化过程的一部分。[0082]在相对于任一放置的球场网格的镜像对称的情况下，一个或多个传感器36可被定位在任一网柱50上。这是尤其有利的，因为室外球场通常定向为坐北朝南(n‑s)，使得当太阳在低空时，阳光不会直射球员的眼睛。由此得出，网柱放置的选择可根据太阳的位置，因为通常在太阳处于一个或多个传感器36后方时，用于最佳对象跟踪/分辨率/图像处理的效果最佳。[0083]许多室内球场设施通过重型乙烯基、织物或复合物提供彼此分隔的球场，每一底线和侧帘后方的通常为网状窗帘的窗帘可滑动地从顶置式缆线悬挂下来，以易于打开和关闭以按需要打开/封闭球场。取回器系统10优选地包含用户替换设置，以用于选择包含于处理器编程指令中的包含与室内布局/尺寸相关联的参数的编程室内球场布局，且如上文所论述的取回器12优选地包含一个或多个接近传感器42(安装在最有效的位置)，所述一个或多个接近传感器能够通过发信号通知处理器‑控制器21以按需要引导或重新引导取回器12来感测侧面障碍或间隙以最小化例如来自室内球场侧窗帘的干扰。专用的智能手机应用程序/图形用户界面(graphicaluserinterface，gui)包含仅向那些球员分配私人通信协议/球场最小化球场之间的干扰，并最小化不同球场和球员在附近使用多个取回器的可能性。[0084]处理器38(在大多数实施例中使用)编程成处理视频数据并确定可能的球位置。在一个实施例中，本发明结合了wang描述的用于将静止的球定位在网球场的表面上的方法。为了分割出可以找到静止的球的不可能区域并缩小搜索范围，仅考虑在球场长度上延伸的产品地平线下方的区。尽管所描述的方法解决了框架中最多存在一个球的问题，但考虑到采用下文进一步描述的机载传感器，本发明可以收集在框架中捕获的多于一个的球。通过在空间上运行比如聚类的均值漂移来平滑纹理和噪声，所述均值漂移例如在d.comaniciu和p.meer在1999年的《计算机视觉(computervision)》中描述的“均值漂移分析和应用(meanshiftanalysisandapplications)”。第七届ieee国际会议论文集，第2卷，1999年，第1197‑1203页，第2卷。所得的色调分离图像具有较大的区域，所述区域具有几乎恒定的颜色。作为具有几乎恒定颜色的邻接区域的连接组件或斑点是使用泛洪填充算法从色调分离图像产生的。像素面积远大于从摄像机的高度拍摄的球的图像的可能具有的像素面积的连接组件将被丢弃。[0085]例如，如s.suzuki等人的“通过边界跟随的数字化二进制图像的拓扑结构分析(topologicalstructuralanalysisofdigitizedbinaryimagesbyborderfollowing)”，《计算机视觉、图形和图像处理(computervision,graphics,andimageprocessing)》，第30卷，第1期，第32‑46页，1985年，http：//www.sciencedirect.com/science/article/pii/0734189x85900167中所述，已发现限界连接组件的轮廓。轮廓有助于获得有用的几何属性，例如斑点的面积、形状和位置。轮廓会根据大小和形状进行过滤。这种基于过滤的形状是通过使用最小二乘法将椭圆首先拟合到斑点上来完成的，例如m.pilu、a.fitzgibbon和r.fisher在1996年的《图像处理(imageprocessing)》的“椭圆特定的直接最小二乘拟合(ellipse‑specificdirectleast‑squarefitting)”中所述。论文集，国际会议，第3卷，1996年9月，第599‑602页，第3卷，且随后评估以下两个量度，[0086]ρ：＝m/m，[0087]其中m＝椭圆长轴的长度，m＝椭圆短轴的长度，和[0088]δ：＝1‑面积(斑点)/面积(椭圆)，[0089]且对于圆形斑点，ρ→1 且δ→0 。随后将其余轮廓的像素转换为hsv(hue色度、saturation饱和度、value纯度)颜色空间，以借助网球的独特光学黄色来进行基于颜色的过滤。在保留多个斑点的罕见情况下，假定具有最大面积的一个斑点表示球。连续的平均和过滤导致候选球的集合逐渐减少，其有助于减少计算开销、为如上所述的系统10设计中的重要考虑因素，且可以检测到距一个或多个传感器36至少长达5‑6米的球。wang称其双核1ghzarmcortex‑a9处理器在计算能力上大致相当于上网本，而当前等效的处理器更紧凑、更便宜且功能更强大；此外，wang将处理器定位在板上，而在本发明的优选实施例中为定位单个对象跟踪，其中通常在第一帧中手动初始化目标，且随后在后续帧中自动跟踪并定位目标，这是计算机视觉领域的热门话题。通常将跟踪表述为二进制分类问题的传统的检测跟踪(tracking‑by‑detection)已被广泛应用并在单个对象跟踪中取得了巨大的成功。但是，这种表述存在一些潜在的问题。例如，正训练样本和负训练样本之间的边界是模糊的，且跟踪和分类的目标不一致。[0090]还应理解，在本发明的范围内也存在几种替代的基于计算机视觉的跟踪方法。例如，单个对象跟踪(其中通常在第一帧中手动地初始化目标，且随后在后续帧中对其进行自动跟踪和定位)在每次可以跟踪一个球并确定其位置，而无需同时跟踪另一个球，也不必在跟踪聚焦于正跟踪的第一个球时跟踪另一个球的意义上简化了系统10。这是因为网球比赛在击球/发球之间会短暂地暂停。每一球位置存储于处理器38存储器(和/或在本文所论述的一些实施例中的处理器‑控制器21存储器)中，且被存取以用于以一次一个或以多个球分批式取回循环/取回器12操作的方式进行取回。当然，其它因素也可能会介入，包含环境因素，例如在室外环境中移动球的风；因此，系统10可以包含可选的风速计53，优选地与球定位器34和处理器38模块集成且包括mems型装置，例如现代装置模型md0550风传感器rev.c，以对实时风速和风向进行取样，以将用于方向计算的校正因子和用于取回的命令输入到取回器12的方向命令结构中。[0091]定位器系统34‑处理器38采用如所提到的球跟踪技术。通常将跟踪表述为二进制分类问题的传统的单个对象检测跟踪(single‑objecttracking‑by‑detection)已被广泛应用并在单个对象跟踪中取得了巨大的成功。存在与此有关的一些问题。例如，正训练样本和负训练样本之间的边界可能是模糊的，且在一些应用中跟踪和分类的目标可能不一致。然而，存在解决这些问题的方法。[0092]在一种方法中，将跟踪作为模糊分类问题解决，且通过分配不同的成员来衡量训练样本的重要性并提供更严格的空间约束。其还应用了模糊最小二乘支持向量机(fls‑svm)逻辑以实施具体的跟踪器。其分析了fls‑svm的原始形式、对偶形式和内核形式，并导出了相应的封闭形式解决方案，以用于高效实现。随后，建立最小二乘回归模型以自适应地控制更新，从而保留外观模型的稳定性。必要的处理开销的减少延长系统10的操作时间，并使取回器12的充电间隔更大。[0093]mathworks的computervisionsystemtoolboxtm还提供了视频跟踪算法，例如连续自适应均值漂移(“camshift”)和kaneda‑lucas‑tomasi(klt)。这些算法可用于跟踪单个对象或在更复杂的跟踪系统中用作构建块。工具箱还提供用于多个对象跟踪的框架，所述框架包含卡尔曼滤波(kalmanfiltering)和用于将对象检测分配到轨道的匈牙利算法(hungarianalgorithm)。例如，使用“vision.foregrounddetector”检测到的像素将如球的移动对象与背景分开。但是，由于球与球场之间的对比度较低，背景减除只能将球的一部分定位。并且，还包含两个问题：区域的中心通常与球的中心不同，即球的位置测量存在误差；以及当球被另一个对象(例如球网的一部分)遮挡时，球的位置不可用。使用卡尔曼滤波器解决这些问题，以消除存在于跟踪系统中的噪声并单独使用其使用预测方法以在球被另一对象遮挡时估计球的位置。当检测到球时，卡尔曼滤波器首先预测当前视频帧的状态，且随后使用新检测到的对象位置来校正其状态。这会产生过滤后的位置。当球丢失时，卡尔曼滤波器仅依靠其先前状态来预测球的当前位置。卡尔曼滤波器配置有一组合适的配置参数，例如，使用“tracksingleobject”函数和“configurekalmanfilter”函数中的其他选项，所述configurekalmanfilter函数基于提供五个输入变元而返回卡尔曼滤波器对象。motionmodel设置对应于对象运动的物理特征，并设置为恒定速度或恒定加速度(/减速度)模型。鉴于球由于滚动阻力/摩擦而经受恒定的减速(除非指出存在一些环境因素，例如在户外时风推动球)，因此本发明优选地适用于后者。当然，通常对象不会以恒定的加速度或恒定的速度移动。因此，卡尔曼滤波包含motionnoise子例程，以允许指定与已编程运动的偏差量；增加运动噪声参数会命令卡尔曼滤波器继续处理额外传入的视频对象位置和速度跟踪数据，以完善球位置的确定。此子例程可进一步与来自风速计53的数据配对以完善球位置的确定，或不存在通过gui或其它此类系统10用户设置选项调节的球位置的确定。[0094]卡尔曼滤波器有利地还包含用以解决多对象跟踪的例程/协议。将“vision.kalmanfilter”对象与“assigndetectionstotracks”函数地址分配检测一起应用到轨道，从而确定检测是否对应于新对象，且可在单个对象被遮挡的情况下将彼此紧密接近的对象分开。[0095]因此，系统10可以从解析第一目标对象帧开始，开始处理与给定的球取回相关的视频数据，通常是在球已经减慢到可分辨的对象速度时。这非常适合网球比赛的参数，因为在评估球的方向和速度且随后估计或“瞎猜”其可能的路径/目标之前，球员不会立即识别出所需的暂停以取回情况。届时，系统10将已检测并“锁定”球以及球的速度和路径，而处理器38计算用于拦截和返回的最佳取回路径(并如所论述经过校正和最终位置确定)。为了简化编程，处理器38可以编程成以零速度状态开始，以用于球网处的第一视频帧检测，其中一个或多个传感器36定位成扫描经已编程的区域46。因此，击中球网并停止运动的球将以最初为零的速度进入视场，从而简化了所需的视频处理。[0096]在另一方法中，一个或多个传感器36可包括使用用于对象跟踪的常规的现成的网络摄像头的变焦(ptz)摄像机，但因为此需要电机组合件，因此确实会带来额外的复杂性/成本并增加了电力开销。在示例性应用中，其可利用具有包含编程学习、快速计算和稳固性能的能力的常规快速压缩跟踪(fct)算法，且可进一步包含通过串行rs232与嵌入式系统介接以命令一个或多个摄像机马达的程序，以用于使图像在当前帧中居中。随后，编程指令可以与到取回器12的方向命令介接，以将所述取回器以改进的精度引导到球的位置。[0097]如上所述，取回器12的球接近传感器42(包含在系统10的一些实施例中)在定位器定位在场外且用于收集在其范围之外(或作为唯一球定位器在机载基本配置中)的球时补充球追踪器/定位器34。如上所述，系统10包含具有发射器(或收发器)62的球员远程控制装置60，所述发射器(或收发器)用于传输球跟踪器/定位器34的系统越控/取回命令。远程控制器60可配置成类似于wiimote，以简单地通过移动和旋转遥控器而在朝向场外或其它球的所要行进方向上引导取回器12，如下文进一步讨论。在上文所讨论的多传感器方向切换系统10配置中，一旦到达球附近且在传感器42的范围内，就切换对取回器12的方向控制，以处理来自传感器42的输入，以用于取回球并将球返回到信令球员，随后返回到待命位置。由于可以预期的是，当取回器12遇到如上所述的某种场外障碍物时可以进行取回，因此传感器42能够区分球和障碍物，或替代地，如上所述，系统10编程成例如通过激活其“取回失败”协议来中止进行中的取回操作。[0098]可以使用如richardibbotson的wiimote蓝牙代码(见附录‘a’)的技术来实现wii远程式配置和控制。例如，已对其进行了修改以控制机器人装置和遥控(remotecontrol，rc)汽车。wiimote通过使用adxl330加速计来感测沿三个轴的加速度，并使用16kib的电可擦可编程只读存储器(electricallyerasableprogrammableread‑onlymemory，eeprom)芯片，通过使用所述芯片，主机可以自由读取和写入6千字节的区域。档仅使用wiimote的加速计功能时，使用两节aa电池的wiimote最多可以运行60个小时。例如单手位置无人机控制器yuneec向导魔棒的其它装置也提供类似的功能。改变远程控制器的定向角度通过wifi控制装置的运动和/或3d移动。[0099]在操作上，此类远程装置能够在系统10中通过wifi(例如蓝牙通信协议)将装置移动转换为命令到用户界面。装置的传感器的x轴姿态(横摇)、y轴仰角(俯仰)和/或装置的z轴航向(偏航)运动被转换为取回器12的方向操纵命令。另外，本发明的一些示例性实施例还可以测量装置沿x、y和z轴的线性运动移动，以产生用户界面命令。[0100]传感器的多种组合可用于实现所要的控制和功能。例如，可以采用两个旋转传感器和一个加速计506。旋转传感器可以例如使用由亚德诺(analogdevices)公司制造的adxrs150或adxrs401传感器实施。本领域技术人员将意识到，其它类型的旋转传感器可以用作旋转传感器，且adxrs150和adxrs401纯粹用作说明性实例。与传统的陀螺仪不同，这些旋转传感器使用mems技术来提供附接到框架的谐振质量块，使得所述谐振质量块可以仅沿一个方向谐振。当传感器所附着的主体围绕传感器的感测轴旋转时，谐振质量块移位。可以使用科里奥利加速度效应(coriolisaccelerationeffect)来测量此位移，以确定与沿感测轴旋转相关联的角速度。如果旋转传感器具有单个感测轴(例如adxrs150)，则可以将所述旋转传感器安装成使其感测轴与待测量的旋转对齐。可安装一个旋转传感器以使得其感测轴平行于y轴，且安装另一旋转传感器以使得其感测轴平行于z轴。传感器的操作和其它细节在2017年2月21日发布的题为“3d定点装置和方法(3dpointingdevicesandmethods)”的第9,575,570号美国专利(liberty等人)中有所描述。[0101]在系统10的简化版本中，或如果球定位器系统34和处理器38发生故障、失去电力或球员只是单纯选择没有这些组件，则可以采用遥控器60来手动控制并引导取回器12进行取回。由于许多比赛中(特别是在户外)的球员每两场比赛交换一次球场侧，因此系统10优选地包含方向响应能力，就此而言，取回器12被引导到所要的球场侧，而不是另一侧。语音命令可以提供所讨论的能力，或者t/r43(确切地说，其所讨论的接收器组件可以是专用的或独立的)，以及发射器62可以配置成具有此功能。由于检测到靠近球网(而不是距球网一定距离)的球会导致误报增加(其频率也取决于传感器的类型)，因此将默认初始取回器12路径初始化成平行于球网并沿着球网的边可以减少这些误报的发生。另一方法是通过信令球员遥控器60采用越控，且随后重新激活传感器42以在检测到球之后控制取回。在收集之后，取回器12朝着信号令遥控器60移动以按照编程或由遥控器发出的信号来释放球。在释放之后，取回器12优选地通过t/r43(其发射器功能)与对接站t/r69(下文进一步论述)之间的通信自动地返回到其待命位置以引导其路径返回。替代地，处理器‑控制器21可包含编程指令，所述编程指令在执行时计算取回器12相对于正在使用的球场的球场网格的位置及其待命位置，或至少是后者，以在取回之后使取回器12返回到其原始待命位置而无需额外的手动控制努力。[0102]在采用仅使用一个遥控器以用于取回的单个球员的取回器系统配置中，所述遥控器连同所述球员一起交换球场侧(或如果球员不定期交换球场侧，或每规则或例如在所进行的奇数数目的全部比赛之后的常规的每一其它比赛)，系统10可包含位于取回器12或对接站64的相对侧上的一对接收器63。如果以相同的频率操作，则通过接收到的相对信号功率将所要取回器12的方向与为选择的球场侧区分开可能会由于(由时间路径干扰等引起的)归零效应而导致误报。因此，本发明优选地包含接收器63“握手”例程的选择，所述例程例如通过停用未选择的接收器63或通过处理器发起的将其输出撤消或归零的方式选择用于取回的球场侧。这还支持两种球员形式，主裁判(或其它指定的人或官员，包含任何球员指定人员等)；例如，可以使用向每个球员显示“呼叫”状态的一个或多个指示器来根据所述状态取回或替代性地手动切换到另一球员遥控器等。替代性地，采用具有2个分开的操作频率的遥控器60发射器，每一球场侧/一个接收器63，也解决了问题。[0103]遥控器60的大小和重量应适合球员在比赛期间随身携带，因此遥控器的设计也应考虑到这些因素。机载接近传感器42可以是超声装置或视频装置，其输入到处理器‑控制器21，且在如本文所讨论的处理视频输入的情况下如同处理器38对视频输入进行处理，不同之处在于鉴于减少的球识别需求，处理开销可减少。而且，在传感器42获取球的位置后，机载指示器65以听觉或视觉方式发信号通知球的获取，以警告信令球员取回器12的手动远程控制转换为自动受用户越控。替代地或另外，传感器42可用于感测其它接近对象，例如以用于避开障碍和控制转向命令。[0104]本发明任选地包含语音控制和命令技术作为对系统10中的取回动作或其它功能的手动控制。这可与处理器38、遥控器60集成，或两者都结合在一起。语音命令可以用作越控和用户选择的选项，以及用于系统设置或配置，且当与比赛期间响亮而频繁的比分宣布相比，所述语音命令对相邻球场球员造成的干扰和注意力分散要少得多。示例性语音命令包含用于指示取回器12开始取回的“取回”等、用以指定在哪一[预定的]球场侧和哪一球场区域上进行取回的接着“1(或2)”的“a(或b)侧”等、然后是用以将取回器12的直接航向和路径引向球直到其在正确方向上的“更多”或“较少”或其它合适的方向/转向命令、在将取回器引导到已编程的网格区域(例如，在直接赛场外)外时的“场外”等、“收集[球数]”、“停止”、“待命”以及其它此类命令，以有助于高效取回。可以将命令并入遥控器60的程序中，以通过远程控制组件，例如“trackpoint”(紧凑的等距操纵杆，也称为指点杆、样式指针或小节)、gui界面、鼠标垫、传统的操纵杆等实施。[0105]替代地，具有已安装的取回器应用程序的智能手机或类似装置可以提供一些或所有这些功能，包含远程功能以及语音控制功能，这在避免由外部噪声源引起的错误移动方面可能是优选的。[0106]鉴于一个或多个传感器36与处理器38的协作及其视觉程序能够将取回器12引导到足够靠近球的位置，对于许多实施例，机载接近传感器42可以是比一个或多个传感器36更简单的类型的传感器，因为传感器42通常直到接近时才必须获取(感测)到球；因此，需要较少的传感器复杂度(以及较少的处理)。例如，编程成采用利用球颜色(光学黄色)的原始颜色阈值的视频传感器36和处理器38(和/或处理器‑控制器21)通常对针对在用于切换的机载传感器42的近距离(1‑2米)内的变化的球场背景颜色的光学黄色球有效。一个或多个传感器36替代性地包括超声测距传感器，例如lv‑maxsonar‑ez1超声测距仪。[0107]如图2所示，系统10可包含取回器12的对接站64，所述对接站可以进一步包含用于为取回器12的电源22(例如锂离子电池、镍氢电池或其它类型的可充电电池)充电的构件66，且因此扩展了比赛期间取回器12的操作范围和持续时间。根据设计的所要功率和有用的操作时间以及所指出的使用中的充电选项的可用性来选择电源22。一个此类系统是rc模型汽车通常使用的、可再充电的镍氢4.8v电池组、可易于用备用的满充电的替换电池组切换的。其它电源22选项包含在电动滑板车、电动自行车和电动儿童乘驾车中的那些电源，用于所述车的可充电电源的电压范围为12v至48v，且包含已经提到的各种类型。充电构件66可相应地包含若干不同的选项，其也可以取决于预期的用途，例如，用于室内球场环境的ac插座‑降压变压器，或如果在户外，则太阳能电池和相关电路系统任选地并入对接站64中。取回器12可以编程成返回到最接近其当前球返回位置的任一柱，但是优选的待命装置在如本文所论述的对接站中具有单独的、可连接的电源，以用于在对接时在取回之间对取回器机载电源进行再充电。示例性的充电接口是常规感应线圈非接触式充电系统，其在两个组件(取回器和对接站)中提供必需的互补电路系统。网球设施(尤其是室内的)可能会选择提供有线插座来供电。[0108]对接站还帮助固定取回器，且其自身可固定到网柱；因此，任一对接站64可包含用于固定/释放到网柱的构件67，或在不存在对接站的更基本配置中，取回器12可包含用于固定/释放到网柱的构件67，例如以在有风情况下将取回器固定。例如，用于固定/释放取回器12的构件67可以是磁性联接器，以附接到网柱40/从网柱释放；同样，构件67可以设计成波形(凹形)以紧密地装配到圆形网柱上。[0109]如图7中所示，示例性对接站64包含底座100，所述底座具有可旋转地安装在其上的板102且具有一对凹槽104，所述凹槽配置成在取回器待命位置(由前箭头指示)中在取回之间引导和固定取回器12(通过车轮18)。对接站64还可包含用于使板102在位置之间旋转的构件106(如虚线所示)，例如步进器或其它马达，或可以通过一个或多个车轮18在凹槽104内同步反向旋转来实现旋转。可包含结构棘爪108以限定/限制板102的旋转程度(网柱40本身可结合其它设计方面(例如与叶片26接触)而发挥作用)。或者，旋转量也可以直接通过构件106控制，或可以对系统10进行编程和/或手动控制以使板102旋转，以使取回器12在所要方向上定向并进入其定向，以用于在球释放后重新定位取回器12(其中取回器64可反向行进并重新对接而无需不必要的额外转弯)。取回器位置确定构件19与接近(或归位)传感器配合可以根据系统编程促进重新对接。[0110]图8示出了便携式实施例，其中取回器12和对接站64一起被附接/固定在可滚动框架300上，所述可滚动框架包括车轮302、伸缩式手柄304和用于将框架300固定到网柱40的构件67。配置有利于运输、建立和收起系统10；所述配置还在中间提供了开放空间，所述开放空间用于固定并保持球员的网球设备或其它装备。取回器12可被收在折叠位置(其中叶片26在框架300旁边)中以实现紧凑性，并旋转到其工作位置(如箭头所示)，其中框架300固定在网柱40。[0111]如所讨论，处理器‑控制器21可以编程成计算和跟踪路径和距离，以便跟踪取回器12的球释放位置并使其返回到待命位置。对接站64优选地包含t/r(收发器)69以有助于对接操纵；或者，收发器44可具有此功能。[0112]取回器12可具有密封的壳体15以用于户外使用，以保护其组件免受潮气和其它元素，例如碎屑以及主要由碎的变玄武岩构成的松软的球场粘土表面的材料(包含红灰石(har‑tru))，或者红土(碎砖或黏土、页岩碎石、石头、砖或其它未结合的矿物质集料)的影响。密封的壳体15还有助于在使用后清洁取回器12和将取回器从所述壳体取下。转向构件20可包括差动驱动器/差动轮：两个马达之间的速度差沿任何所需的路径和方向“差动”驱动机器人；差动轮可以采用两个独立驱动的车轮，所述车轮固定在同一水平轴上。另一选择是“三轮车驱动器”，其采用三个车轮，其中前转向轮由马达控制，且两个后轮附接到由单个马达驱动的具有两个自由度(前进或后退)的共同轴上。转向构件20也可以是“ackermann”设计，其将固定在共同的可枢转转向轴上的两个前轮的角度与固定在第二固定驱动轴上的两个后轮的角度进行机械协调。取回器12还可包括代替车轮18的连续轨道(也被称为坦克履带或履带)胎面，以促进在松软的网球场表面上的运动，为此可利用机器人胎面驱动(“坦克驱动”)系统。用于转向器20的构件随后采用差动转向(移动是基于两个单独驱动的车轮)，向取回器12的一侧施加更多或更少的驱动扭矩而非使另一侧转动；这增加了复杂性且增加了成本，相较于非轨道驱动系统需要一个或多个额外的马达和额外的传动系组件。对软球场表面的另一考虑是避免或最小化由取回器的移动在表面上留下轨迹的可能影响，因此，取回器12可包含用于平滑或以其他方式修饰轨道标记的构件，例如附着到壳体或底盘的后部且设置在一定水平处的刷子，以便使轨道平滑同时也最小化与其与表面接触相关的阻力。由于在取回期间在草地上的不均匀滚动，可能需要对草地球场表面进行其它修改，例如辅助地面释放叶轮(本文中所述)和用于收集球的球支撑件(本文中也有所描述)。[0113]当然，对于取回器12的材料的选择取决于若干考虑因素，包含成本、重量和在使用其的各种球场和条件下的总体实用性。车轮及其牵引力对取回器12的移动性和加速能力很重要，因此，车轮与各种球场表面之间的摩擦系数是一个因素。这可指示采用氯丁橡胶或其它具有中等硬度和/或足够的粘性以享有良好的抓地力的材料的低断面轮胎/车轮。取回器12的重量也可能是一个因素，因为取回器12的重量是辅助对抗例如风力等外力的牵引力和稳定性的较重底盘与使其加速度、速度和省时的球场覆盖度最大化的较小重量之间的折中方案。[0114]可能的球场条件包含降雨中断以及在有风条件期间的比赛。如以上关于前者所述，取回器12具有防水设计；关于后者，优选地使取回器12的侧面面积最小化，以减小风，特别是侧风对其取回的影响，从而使取回时间和错误取回等的发生率最小化。尽管壳体15当然具有根据系统10和取回器12的各自设计和功能的构造和尺寸，但是其优选地呈现出尤其是关于其横截面积的轮廓，从而最小化当在室外使用时的刮风或狂风的潜在影响，且对置叶片26对此做出相当大的贡献。因此，希望使对置叶片26的总横截面表面积最小化。因此，对置叶片26可具有穿过侧壁31的多个通孔或狭槽68，或包括具有窄壁和一个大狭槽68的环。显然，每一狭槽或通孔68从中穿过的间隙必须小于球的直径(上文提供)。叶片26从壳体15相对于取回器12的轴向c/l(参见图4)至少延伸3英寸，以限定大小适合于容纳单个球的收集空间30；在多球版本中，叶片26相对于c/l至少延伸其倍数；因此，在本文讨论的一些实施例中，取回器12可配置成容纳多达6个球或更多(例如，用于锦标赛或利用其的其它情况)。叶片26的侧壁31应具有足以将一个或多个球保持/释放在空间30中/从所述空间释放的竖直高度尺寸，这可取决于实施例。因此，侧壁31配置成不捕获或阻碍球释放，而是在释放时利用叶片将其定位在地面上，然后将球引向预期的释放点。例如，对于包括被动棘爪50和上部唇缘56的叶片26的实施例，可满足以下情况：在球的半径与其直径(约1.4英寸到2.7英寸)之间的某处具有竖直高度尺寸，但高度应至少足以将球接纳到空间30中而不会在释放之前卡住球。[0115]对置叶片26和壳体15是安装在底盘15上的一件式结构，或叶片26是通过紧固构件70附接到壳体15(和/或底盘14)的一个或多个单独组件。在一个实施例中，紧固构件70是可闩锁的铰链，允许对置叶片26在收球位置和向后折叠的可收起位置之间旋转(如图4中的虚线所示)。其它合适的紧固构件70包含槽形(滑入式/滑出式)托架或其它此类快速连接件；或者，叶片26可以是可伸缩叶片26，所述可伸缩叶片例如配置成在沿着壳体15的顶部或侧面的引导件内可滑动地伸缩。[0116]图9‑11示出了叶片26的实施例，所述叶片包含扩张(前导)末端306，所述扩张末端成一定角度以使球偏转到收集空间30中且在取回器12的两侧加宽球收集条。叶片末端306可如图所示逐渐变窄，其数量受到限制，以便在球直径≈2.7"的情况下，不允许球滑过或滑下。叶片末端306也可以如图所示地被扭转(如同莫比乌斯带扭转)，以便呈现与取回器12的前缘表面平行(在y‑z平面中)的前缘表面308，以在取回器处于平行于球网且沿着球网的边延伸的首选初始取回路径时最小化末端306钩住网(网眼或在中央绑带上)的可能性；这也导致了优选的编程指令，由此处理器‑控制器21基于取回器移动输入数据而在取回期间检测未编程的停止或减速，并引导例如返航的修正操纵(受手动越控)。叶片末端306可具有大小设定成最小化卡住/钩住球网眼的宽度(例如大于2个网状开口)。被动棘爪50是凹形区域51，所述凹形区域从下部水平延伸的球引导叶片部分310(竖直地，高度至少为1/8"‑1/4")向上延伸，所述凹形区域和其对置叶片的球引导件310一起引导球从空间30向目标释放，同时防止其滑回区域51，从而保持球释放的准确性。每一叶片26优选地包含在经由通孔或端口连接到定位在叶片26上的传感器或其它组件(例如，led29)的每一叶片的下侧上的布线通道311，例如纵向延伸的凹槽(以虚线示出)。[0117]叶片26被示出为具有位于球接近传感器33的后部的狭槽309，以用于容纳额外的主动棘爪50(例如，如图9所示的机械爪)，以选择性地固定和释放球，从而在单次取回“往返”中为取回器12提供多球取回功能。还可以通过本文描述的其它被动和主动棘爪来提供多球取回，其选择取决于所要的系统10设计。[0118]安装在叶片上的球传感器32在检测到球进出空间30时，将信号输入到处理器‑控制器21中，以用于如所论述地控制取回器12的操纵和球的取回。例如，在收集球时，取回器12可以按照指示开始球释放操作或另一球收集操作，并且一旦完成就开始下一个编程或指定的操作，通常以其返回待命和/或对接站64而结束。定位在取回器顶部或每一叶片上的接近传感器可以帮助在沿着球网的边的取回器接近方向上保持所要距离，例如保持与球网相距编程距离。替代地，传感器将定位且安装在叶片上方(例如，在取回器的前顶部上)，在指定范围检测球且将取回器引向所述传感器，但不超出叶片传感器协议，而是在如由中央接近传感器引导的在编程的增量距离间隙处通过传感器拾取球之后，进行调整以接近球。[0119]可通过配置系统10以利用传感器来最小化或整合此类接近传感器的数目，以便基于取回器12的当前位置、位置、方向和/或其定向经由编程指令和编程的球场网格而“识别‑区别”所感测的接近的对象。例如，在开始取回时，可以如本文所讨论的那样对系统10进行编程以沿着球网的边开始，其中利用接近传感器确保取回器12与球网之间保持所要距离，直到其处于可维护路径上，而无接近传感器的反馈，此时接近传感器的输出可用于指示接近的球或球员。[0120]图12‑16示出了在有或没有球弹出器52的情况下能够收集弹跳或偏转的球的取回器12的实施例。壳体15的后端包含内部侧壁313，所述内部侧壁的表面呈波形(例如，凹形)以在弹跳时使球偏转并容纳其。如上所述，取回器12还可包含球弹出器52以及略凹的球支撑件54，所述球支架用于收集并被动地固定弹跳或偏转的球。取回器12可包含顶部312，以增强凹形减震区域51(图9‑10)的止动能力，且使球向前偏转并进入收集空间30。顶部312还可包含具有前后下降(负斜度)的凹形(如从上方观察)通道314，以使球向后汇集(朝向球支撑件54/弹出器52或无此组件进入空间30以用于地面释放)。侧壁313和其它球冲击表面可以可选地包含弹性/冲击吸收性表面处理(例如纹理化或肋状化)或例如橡胶、合成弹性体(氯丁橡胶或氨基甲酸乙酯)或泡沫体等的顶层，以减弱和吸收球的冲击并最大程度地提高捕获保持力。[0121]球弹出器52可以是操作具有用于击打球以用于弹出释放的球的球撞击表面404的芯活塞撞击器402的电磁线圈400(优选地为线性类型)，例如在2014年8月7日(ron等人)申请的第2015/0061224a1号美国专利申请案中，描述了一种电磁撞击器组合件，其包括由电磁线圈激活的弹簧偏置的撞击部件，其中所述电磁线圈抵靠着弹簧移动，使所述弹簧处于压缩位置，从而在电磁线圈去激活/撞击件释放时允许弹簧将撞击件卡在球上。[0122]取回器12还可包含具有前端407和后端408的球排队器/进给器406，所述后端具有从前到后的下降(负斜度)以使球在重力下朝弹出器52进给。末端部分407(前部)具有前部唇缘412，所述前部唇缘大小设定成在表面413上接纳和固持球，所述表面配置成(例如，稍微凹入)可释放地固定球。唇缘412通过铰链414或其它枢转构件可枢转地附接到后端408，通过操作器416(例如，马达‑齿轮组合件、电磁线圈等)升高和降低，由此在唇缘412降低的情况下，收纳于其上的球升高且在重力下向下进给到球坡道410。如上所述的球接近传感器32与用于控制一个或多个球依序进给到弹出器52的构件418(例如电磁线圈)一起感测滚到唇缘412上的球，其上的处理器‑控制器21开始进给排队序列，所述构件例如定位在一定高度处的电磁操作的棘爪(或图9中所示的机械抓具，或此类具有透球进给功能的背对背抓具)，以将球固定在其大圆周附近或大圆周处(≈1.30"‑1.40")；邻近于球坡道410的另一传感器32感测进给回弹出器52的球。代替电磁活塞，弹簧杆臂弹出器或本领域中已知的其它弹出器52也在本发明的范围内。在一些实施例中，前端407任选地包含球弹出器420(电磁活塞类型等)，其定位成用于撞击和弹出球，以用于地面释放，作为惯性地面球释放的替代(或补充)方案，例如下文进一步描述的组合排出‑惯性(地面释放)实施例。在这些实施例中，取回器12可以配置成依靠升高的唇缘412来固定即将释放的球，以替代任何或所有被动和主动棘爪(例如，叶片26上的凹形区域51)。[0123]弹出器52任选地可包含球发射导向件500，所述球发射导向件定位成邻近球弹出器52并在其上方延伸，以在所要的释放方向上向上引导球。导向件500优选地包含用于调节发射角和弹出球方向的调节构件502。调节构件502包含一端固定到壳体15且另一端固定到导向件500的导向推动构件504(例如，电磁操作的活塞组合件或齿轮蜗杆螺钉组合件)。末端507处的导向件500通过枢转构件508(例如，所示的铰链组合件)枢转地安装到取回器12。然后，可手动地或通过编程指令来调节导向件500，以在所要方向和轨道上引导球。弹出器52还可以包含可调节的力功能以控制球释放弹出速度。任选的一个或多个对象接近传感器509可以提供用于根据需要调节这些参数以实现最佳性能的输入，包含安全性考虑因素(例如，检测球员与传感器的距离以安全地弹出球)，包含编程或手动取回中断。系统10可进一步包含越控功能，以允许球员或独立操作者(例如，如主裁判的官员)在任何时间越控接近互锁以便根据需要在每一情况下弹出一个或多个球。[0124]在图15‑16中所说明的实施例中，取回器12配置成同时收集弹跳和滚动的球且可在地面上或空中释放球。取回器12包含球排队器/进给器406以用于将球从空间30引出，或通过重力作用在球坡道410上将球向后引导到球支撑件54中以用于弹出或向前以用于地面释放。在此实施例中，球支撑件54包含球支撑旋转构件600，所述球支撑旋转构件由可旋转地安装在球弹出器52上的板和步进马达等组成，其中旋转由处理器‑控制器21及其编程/输入引导。导向件500具有固定到球支撑旋转构件600的下部壳体602，所述球支撑旋转构件(a)与导向件500成一体(使得球支撑旋转构件600和导向件500一起旋转)，或(b)为单独组合件(仅下部壳体602随着球支撑旋转构件600而非导向件500旋转)。下部壳体602包含壳体602的底部处的球馈通开口604，所述球馈通开口的大小设定成使球从中穿过(即，对于网球，直径＞2.7英寸)，其中开口604(优选地如图所示成拱形)在坡道410与支撑件54之间。球支撑旋转构件600的旋转使开口604移动远离坡道410以将壳体602的壁606定位成与坡道410成一直线，以充当棘爪(如果需要，连同如本文所描述的额外棘爪)，从而在空间34可用于所要的球进给之前阻止球向后进给。球支撑旋转构件600接着可旋转回适当位置以重新开始向后进给球。还应注意，在本文所描述的一些实施例中，球可例如以双向球进给形式进给到空间34的前方。当然，对于给定的应用，球进给和弹出的确切时间和顺序取决于编程或手动引导。例如当取回器12在任一方向上沿着球网的边并平行于球网行进时，壳体15和叶片26的外侧表面优选地沿着共同竖直(x‑z)平面对准以优化接近于球网的球集合。[0125]另一潜在困难的取回情况是当球在球场角落或球场角落附近(即在底线后)。为了缓解这种取回问题，本发明包含阻挡球进入拐角处或使球偏转远离拐角的构件(未示出)，例如固定到拐角的两侧上的栅栏上的三角形块或绑带(例如，弹力式绳)，以挡住拐角且使球偏转。[0126]图17为例示用于实施本发明的各种实施例的序列的逻辑流程图。图式为不言自明的，因为其结合了上文所描述的许多逻辑、过程和编程以便在本发明的多方面的众多实施例中巩固和传达本发明的实用性、新颖性和唯一性。还应注意的是，子例程“预设球场网格尺寸”包含尽可能编程的(当然还有用户可修改的参数)本文列举的不同球拍运动球场的尺寸，以及室内与室外布局和配置的选项、不同的大小(例如，底线后的较大或较小区域)以及场外(即在比赛中的实际球场外)所要的取回扩展，例如当相邻的球场空缺且取回可扩展时。如上所述，图中所示的许多逻辑可编程到处理器‑控制器21中。[0127]当然，在系统10的某些方面存在一些固有的误差源，这些误差源可能会降低系统性能以及“取回器位置计算”。可以命令取回器12在取回期间遍历多个航向和距离，并进行多个位置计算，从而获得较大的累积误差。处理器‑控制器21可包含标准路径误差校正算法(最小二乘、平滑等)，而系统10可包含将取回器12导向(优选地为如上所述的相反方向)预期对接柱40位置上的边线的返回路径编程，且可对朝向边线的路径进行误差校正，直到在取回器12与对接站64之间建立对接握手。一旦对接，可优选的是放弃将板102旋转到其中性的、未旋转的待命位置且改为等待可能在同一球场侧上的下一次取回，以便在比赛期间在有一个因素的情况下节省电力且扩大取回器的可用性。[0128]上文所论述的本发明的实施例主要适用于娱乐性比赛而非利用捡球员来取回散落的球的专业或其它比赛形式的情况。本发明还适用于后者，其中其可加速和加快比赛，这是越来越重要的问题。现在，美国网球协会(unitedstatestrademarkassociation，usta)规则要求球员遵守指定的时间限制，且比赛提供时钟以提醒他们倒计时。时钟在计分期间关闭，但当球不在比赛中时，时钟很少会暂停。从球员走上球场时开始倒计时，从到达他们的椅子到参加赛前掷硬币之间倒计时一分钟。然后时钟开始倒计时五分钟以进行预热，在预热结束到比赛开始之间再倒计时一分钟。给予球员25秒的时间开始其第一次发球，且比赛间隙倒计时30秒；休息期间倒计时1分30秒；对局之间倒计时两分钟。其还显示分配给医疗暂停的三分钟。时钟第一次在球员开始发球动作之前指向零时，球员会收到警告。随后每发生一次警告，球员将失去先发球权。回攻手被指示以服务器设定的节奏进行比赛。因此，比赛的速度照字面意义变得“至关重要”。职业比赛通常在取回期间利用掷球和滚球技术。[0129]因此，取回器12可包含两种能力，这两种能力可以由操作员(裁判员、捡球员或球员)或由系统10在操作上选择。因此，弹出器52和球排队器/进给器406可以协作为双向进给路径(由图14中的双向箭头所示)。顶部312优选地具有从前到后的下降(负斜度)，以用于将弹跳球引导到后收集空间510中。球弹出器52可包含可调力能力，所述能力允许操作员或系统以朝向或离开弹出器或朝着前方的方式进行双向(2‑way)球进给，以进行惯性地面释放，或替代性地，定位成正交于弹出器52的额外的球弹出器512(例如，电磁活塞型)可以提供这种双重能力以向上或向前弹出球。可包含在向后的上部壳体15上的第二凹形球通道514，以通过顶部312的后方(后面)的开口将球汇集到后部收集空间510中。向前定位的球接近传感器32可以代替叶片26位于顶部312的下侧上。在此配置中，取回器12可进一步通过这些球进给组件的适当大小设计和相对放置来容纳多达6个球或更多(例如，用于比赛或利用其的其它情形)，且可任选地包含连接到其的额外进给仓(未图示)。[0130]另一版本(未显示)利用压缩气体(气动)系统将动力施加到球上，以通过滑槽弹出或地面释放；其也可配置成使用止回阀等从单个压力源工作以引导用于所要弹出类型的动力。[0131]系统10还可包含编程指令，所述编程指令在执行时使球弹出器52与取回器12的矢量化结合以通过在所要方向上并以所要速度的弹出和/或滚动来将球例如引向无捡球员的比赛中的球员，或在其它情况下(例如，在高级别比赛设置中)，其中系统10与捡球员或球员的被跟踪或设置的位置协作，且任选地还与如上所述的球跟踪系统配合，其中取回器12被指示根据如上所述的球跟踪系统返回球。[0132]与球跟踪器结合的取回器系统处理器优选地包含球拦截算法，所述球拦截算法的指令在执行时计算优化的取回器‑球拦截时间、位置和/或路径，并相对于最佳地拦截和收集弹跳球的方法的速度和角度引导取回器。取回器系统优选地包含如上所述的中止例程，且可进一步包括在操作员遥控器的控制下的越控能力，以用于将一个或多个球释放到优化的方向上并引导到优化的位置。例如，代替使一个或多个球向发起的遥控器/操纵者滚回，借助于越控，一个或多个球可向替代的操作员和/或在球场上的位置(例如向底线区域)释放。可设想出于例如球员安全的目的的进一步控制，以按照遥控器的命令在遥控器命令的方向上释放球。这将允许捡球员将球引导离开球员的路径。[0133]职业比赛通过利用捡球员且利用取回器可以通过减少所需捡球员的数量来优化组合。例如，比赛通常将两个捡球员放置在每一球场侧的后面且在球网附近放置至少一个，通常是两个，每一网柱放置一个。可以用一个或多个取回器代替网柱旁的一个或两个捡球员，所述取回器可以取回那些区域内或附近的球，且随后在底线后方的捡球员的方向上返回球。例如，即使仅代替网柱旁的一个捡球员，也减少了人员配备需求，并简化了捡球员取回朝另一边线的落网球时的工作。当然，发球从一球场侧交替到另一球场侧往往会导致“丢球”(球撞到球网的顶部并落下)，从而通过将取回器替换为球网造成的或球网侧取回来使取回和比赛延迟最小化。由于取回器较小且较不可见(例如，当球员重新分配他们的发球和取回器的状态，且捡球员不在他们的直接或外围视野中时)，因此采用取回器不仅可以加快比赛速度，还可以减少对球员的干扰。[0134]取回器系统通过球员/操作员遥控器来使得网柱旁的捡球员(或不在一个或多个底线后的捡球员)能够根据需要控制取回。因此，可以将一个或多个取回器定位在网柱之外或网球场周围的其它位置以优化取回。如果开始进行取回，但球在未预料的方向上行进，例如降落在球场的相对侧就开始取回，则系统(确切地说在专业配置中)优选地包含编程指令，所述指令在执行时响应操作员的远程控制信号而中止取回和/或通过备用的第二取回器启动取回。[0135]本发明的取回器系统还可与可商购的球跟踪系统/算法一起使用，例如具有位置和3d跟踪能力两者的球跟踪器或其它，以由此提供用于取回弹跳球的3d数据。如所描述的那样对数据进行处理，且如所描述的那样控制和引导取回器。[0136]因此，在另一实施例中，系统10通过将一个或多个取回器12与由一个或多个捡球员选择性地控制以帮助进行取回的一个或多个远程控制装置来加快比赛。系统12优选地包含编程指令，其在执行时计算散落的球的优化的取回器辅助取回(例如，基于例如相对于远程控制装置/捡球员的位置的球的位置的参数)，从而选择取回器12来提供与其它取回器或手动取回选项相比取回和释放/返回的最佳取回效率。可基于包含场外区域的整个球场尺寸和主裁判、捡球员和司线员通常所处的位置来选择取回器12的可能的待命位置，以便不对球员和其它参与者造成安全隐患。一个安全的中心位置在主裁判的椅子的下方。[0137]其它实施例也在本发明的范围内，且不限于此。例如，用于转向构件20的取回器12可采用转弯/抓取配置，其中车轮模块在竖直轴线上旋转以控制方向，且其通常采用4个牵引车轮，其中取回器速度的代表性范围为约8到12英尺/秒。全向取回器具有以一些额外的复杂性为代价的良好的操纵性和效率。合适的一个或多个驱动马达16可包括3个或更多个机动轮(例如，麦克纳姆轮)，以提供独立的切向、法向和角速度。三轮系统在机械上更简单，但四轮使用相同的马达可提供更好的加速度并具有更好的牵引力，如“用于具有3轮和4轮全向机器人的动力学模型”，https://www.researchgate.net/publication/256089847_dynamical_models_for_omni‑directional_robots_with_3_and_4_wheels中所述。“使用基于模型的预测控制对具有输入延迟的带轮全向机器人的快速精确定位”，m.zarghami等人，第33届中国控制会议的ieee论文集，isbn：978‑9‑8815‑6387‑3(2014年7月28日至30日)描述了在存在输入延迟的情况下通过模型预测控制(“mpc”)对全向移动机器人进行的轨迹跟踪，其中mpc控制器用于轨迹的末端以在减少机器人行进时间方面取得显著成果。根据作者，与pid控制器相比，方法可在到达目标的时间上实现约40％的增强，并使得机器人控制在目标点误差方面有所改进。[0138]全向机器人是使用全向轮和/或脚轮构建的。由于全向轮的较小车轮垂直于另一较大车轮的圆周，因此它们可以使车轮立即在任何方向上移动。主要优点在于它们不需要像其它设计那样在任何方向上旋转或转弯即可移动。换句话说，它们是完整的机器人，且可以在不改变定向的情况下在任何方向上移动。[0139]实例1[0140]取回器12通过修改现成的simrexa1301/16规模的2轮驱动器rc远程控制越野卡车而构建，其中安装在其上的球收集器24包含对置叶片26。取回器在硬场地表面上进行了测试，成功地收集在球网处以及在远离球网的区域中的球，并将球向底线上的中点释放。因此，测试了许多不同的叶片配置，以便限定和完善叶片参数，所述参数例如长度、轮廓、最佳传感器位置以及被动棘爪配置等，从而最终确定3d打印原型叶片(“测试叶片”)的设计参数。[0141]使用欧特克计算机辅助设计(autodeskcomputeraideddesign，autocad)程序的3d打印工艺将测试叶片26制成彼此的镜像结构，所述工艺采用以下规格的丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯共聚物(abs)聚合物：[0142][0143]为了进行测试，将叶片26隔开4"，固定在机器人平台的后方，并通过收集空间上方的一对翼梁，其中前翼梁刚好位于叶片扩口的后方，而后翼梁刚好位于减震区域50的后方。前翼梁模拟顶部312的前缘以测试其功能，以用于在高速球取回时重新引导并容纳向后偏转的球并使球从扩口弹开。此前，测试已经确认了移动式取回器球取回和固定式取回器测试之间的等效性(其中引导已知速度(匀变加速)的球抵靠叶片)，后者在叶片正上方进行视频录制以逐帧研究收集动态，如下所示。[0144]实例2[0145]首先通过以下方法研究测试叶片的操作属性：将叶片固定在a)静止的固定位置和b)可旋转的位置，并以不同的角度和不同的球速将网球引导到测试叶片处且将网球引导到测试叶片中，同时用视频记录测试并逐帧研究测试叶片的性能。球通过内径(innerdiameter，id)为3"、长10'的聚氯乙烯(polyvinylchloride，pvc)管道进给，所述管安装在id为4"、长10'的pvc管道中，以在改变球速的同时提供灵活性，并允许球(≈2.7"直径)自由地从成角度的4"的管道开口中离开。将管道在进给端处设置为不同的高度，以产生从3ft/s到10ft/s的不同的球离开速度。[0146](a)静止测试：尽管前翼梁有些反弹，但仍能有效捕获较高速度的网球。较低速度的取回是常规的。[0147](b)旋转测试：取回器在球以较高和较低的速度滚过前部传感器32的狭槽时旋转，且球停留在收集空间30中，并观察到其利用了用作保持球的减震构件的两个叶片被动棘爪50(凹形区域)。[0148]取回器12的球收集器24的尺寸基于国际网球联合会确定的官方网球尺寸：直径6.54‑6.86cm(2.57‑2.70英寸)，质量为56.0‑59.4g(1.98‑2.10盎司)。因此，用于网球的球收集空间30从前到后到或靠近墙28的最小宽度必须至少为2.70英寸，且对于所讨论的其它球场运动，应隔开足够的空间以容纳球。扩口部分306的形状如图所示，以最小化网球网(1‑3/4"的正方形开口)和中央绑带上的钩扯。[0149]收集器叶片26可具有模块化设计，以增加或减少总长度，或替代性地是可延伸/可伸缩的。因此，当延伸叶片时，可在叶片模块/区段上安装一个或多个额外的球收集传感器以用于不同的多球模式。[0150]可在本发明中利用针对网球比赛球跟踪的各种球跟踪专利和系统，所述球跟踪专利和系统例如第7,203,693号美国专利中描述的或如系统中实施的。视频流球跟踪数据可以被接进且由系统10存取，以出于取回目的而用于存取球位置和动态，其数据可以被先验地存取到最终[线路呼叫]处理。与引导取回器进行取回操作所需的精确度相比，后者可能需要更高的精确度(例如，球进球出线确定)。取回器12可包含降噪技术以使噪声影响和球员分心的可能性最小化，或包含[用户可选的]发声器，以用于产生不太令人讨厌的掩蔽声音。定向构件17在启动/初始化时锁定在初始球场位置定向，优选地通过操作员将取回器沿着网柱的边定位在其待命位置，从而将所述位置初始化为到处理器‑控制器21中的输入，所述处理器‑控制器包含指令，所述指令在执行时将待命位置应用到球取回计算中，以便在开始取回和引导取回器12返回到合适的待命位置和定向时准确地引导(和考虑跟踪)取回器12的移动。[0151]示例性的3轴mems磁力计是来自st的lis3mdl模型(可从pololu的带电压调节器的载体中获得，用于具有i2c时钟和数据线5v接口功能的5v电源应用(型号2727))。可通过数字接口获得三个磁场强度读数(如所提到，此处只需使用用于平面表面应用的两个分接头)，所述数字接口可配置成以i2c(twi)模式或sfi模式操作，但由于取回器12将定位在平面球场表面上并在其周围移动，因此“x”和“y”输出应满足大多数目的而作为到处理器‑控制器21中的输入。[0152]壳体12应从不影响定向构件17的准确性和可操作性的材料中选择；当采用基于磁场的装置(例如磁力计)时，合适的壳体12和固定构件14的材料应为非铁磁性的，例如塑料或聚合物。[0153]职业比赛通过利用捡球员且利用取回器可以通过减少所需捡球员的数量来优化组合。例如，比赛通常将两个捡球员放置在每一球场侧的后面且在球网附近放置至少一个，通常是两个，每一网柱放置一个。可以用一个或多个取回器代替网柱旁的一个或两个捡球员，所述取回器可以取回那些区域内或附近的球，且随后在底线后方的捡球员的方向上返回球。例如，即使仅代替网柱旁的一个捡球员，也减少了人员配备需求，并简化了捡球员取回朝另一边线的落网球时的工作。当然，发球从一球场侧交替到另一球场侧往往会导致“丢球”(球撞到球网的顶部并落下)，从而通过将取回器替换为球网造成的或球网侧取回来使取回和比赛延迟最小化。由于取回器较小且较不可见(例如，当球员重新分配他们的发球和取回器的状态，且捡球员不在他们的直接或外围视野中时)，因此采用取回器不仅可以加快比赛速度，还可以减少对球员的干扰。如上文所论述，取回器12上的任选的led29(例如，来自长兴(changxing)的具有可调整的激光形状、3v、5mw、650nm、mfr的模型cx013点红线激光二极管模块)通过取回器12的球收集路径的可见光线向前投影，或“形成条束”以指示朝向球的准确航向，从而通过促进手动路线航向调节来辅助手动引导的取回。[0154]对于配置成供2个球员使用的系统10，处理器‑控制器21可以包含例程，以为每一遥控器/球员跟踪/分配分配物(例如象棋比赛时钟)以分配其各自的取回限额。这会促进明智的部署，并促进节约取回器的电力，直到比赛后期更重要的取回。可以通过智能手机应用程序提供状态。这还可提高球员的安全性，因为使取回器响应于所调用的球场的侧面，就必须提醒球员在球场的侧面上移动的取回器‑在壳体15上的蜂鸣器和/或闪光灯也可提高安全性。[0155]系统10可进一步包含安装在围栏上的传感器，以用于安装在球员后面的围栏上，以提醒球员存在从后面向球员滚来的球，且其可进一步包含可听警报。这涉及提到本发明不仅提供比赛区域中的球而且提供在球员后方的安全性方面。[0156]如上所述，处理器‑控制器21包含可调整模块和微控制器，以用于接收和处理输入信号且用于产生用于控制取回器12和组件的输出信号。除了已提及的输入信号和输出信号，可用的(在某些情况下取决于系统10的特定实施例/配置)输入包含来自取回器定向传感器构件17、取回器位置确定构件19、传感器32、33、42和509、t/r43的输入信号，来自t/r44(例如，球的位置坐标)的命令，来自远程t/r62和t/r69的控制信号；处理器‑控制器21的输出包含但不限于到取回器转向构件20、指示器48、(主动)棘爪50、球弹出器52(和电磁线圈400)、420和512以及用于旋转球支撑件54的构件600的控制信号输出。如本文所述以及根据本领域普通技术人员已知的编程，对处理器‑控制器21进行编程以处理输入信号并输出相应的控制信号。[0157]因此，应理解，本文所描述和主张的说明书和实施例不应限于此。因此，本发明可包含相关领域的普通技术人员的知识和能力内的额外变化。例如，上文所描述的电磁活塞型叶轮球撞击机构的替代方案包含例如2011年12月15日(g.taylor)公布的第20110303208a1号美国序列中的其它叶轮驱动器装置，其中叶轮组合件可包含(a)采用耦合机构的齿轮驱动旋转部件，所述耦合机构包含机械地附接到叶轮组合件的可靠偏置构件，或(b)具有可旋转地联接到叶轮组合件的小齿轮的齿条和小齿轮系统。考虑到期望在本发明中提供紧凑的或低轮廓的取回器，螺线管机构通常提供更好的替代方案。[0158]同样如所讨论，用于确定取回器12的位置的构件19包含具有gps功能的接收器，以及其它构件，例如具有到处理器‑控制器21的一个或多个输入的定位在一个或多个车轮上的车轮解码器。对于后者，处理器‑控制器21包含具有指令的位置计算程序，所述指令在执行时计算取回器12的当前位置，作为输入到例如转向和对接控制例程的其它处理器编程模块中的输入。如果出于比较或备份的目的需要冗余，则可包含重复的位置确定构件，并具有任选的自动或手动航向方向越控。[0159]不同的球场表面可指示不同的功能，且因此对取回器12进行不同的修改和设计。齐整的粘土或型软质球场表面可能有必要或建议使用相比于通常提供更好牵引力但留下更深的轨迹的其它较窄车轮具有更好牵引力而留下更少痕迹的车轮配置，因此安装在后部表面的刷子(例如，每一后轮后面一个)可以使轨道平滑但会增加阻力。取回器应优选地向前而不反向遍历路径，这影响路径选择和其编程。较宽的车轮或胎面会更容易滑动或打滑，但会留下较宽且不太明显的轨迹。可伸缩刷子有利于减少阻力，但增加了更多的复杂性，且仅与必要的路径编程结合使用才能最大化部署有效性。草地球场比其它表面更容易“刹车”或减慢滚动的球；同样，球也不会在收集时和阻碍取回器之后滚动，因此完全的地面返回不如将收集的球固定在草地球场表面的正上方(例如，通过在收集球时将略微抬起的唇缘412固定到唇缘球表面413上)直到到达球释放位置为止理想。尽管随后有标准的地面释放就足够了，但采用弹出器420提供了较高的释放速度，这在草地上是理想的。[0160]全球导航卫星系统(gnss)对位置准确性的增强包含对“双频”gnss的支持。双频gnss意味着接收器以不同频率跟踪来自每颗卫星的多于一个的无线电信号‑对于gps，频率分别是l1和l5，且对于伽利略卫星导航系统(galileo)，频率是e1和e5a。使用两个gps频率而不是一个可以将位置确定准确性(用户测距误差(“ure”))提高几个数量级(通过校正由地球大气引起的信号失真)，在某些系统中甚至可以达到几厘米的位置确定准确性。成本应下降且甚至在本发明的基本版本中也可以负担得起。增强位置准确性的系统尤其包含dgps(差分gps)、agps(辅助gps)、rtk(实时动态)和e‑dif(扩展差分)。dgps利用基站或参考站gps接收器和第二巡回gps接收器，将准确性提高到几米或更好。高级l5/e5a信号不易出现多路径误差，且因此可用于将位置准确性提高到30cm的数量级。因此，双频gpst/r43和/或44(即一个位于取回器12上，另一个位于机外，例如在利用可行协议、握手等的组合的对接站64或遥控器60上)可以在目前的单频系统上提供必要的准确性。还认识到，领域中例如gps准确性的进步的可预测且常规的进步可促进系统性能。[0161]工业适用性[0162]本发明提供一种用以加快运动球场上的比赛且尤其适合于在网球场上的比赛的系统、装置和方法。网球行业将从比赛时间效率和球员接球方面的收益中获得经济利益，其计划为全球经济的运动和休闲领域的此重要部分和其它球场运动部分提供支持和发展。[0163]附录a[0164]带有通用串行总线主机屏蔽(usbhostshield)的wiimote控制器[0165]修订版0.4‑2010年1月13日[0166]支持wiimote和ps3游戏控制器的蓝牙usb和hci接口的开发，以及分析和配置这些装置所需的一些实用程序。[0167]1.usb接口[0168]使用usb_desc草图获取usb加密狗的描述符，结果为：[0169][0170][0171][0172]装置描述符直接了当，但是配置描述符显示了两个接口且第二接口具有替换设置。超链接蓝牙端点用法中描述了不同端点的用法。[0173]第二接口(接口一)用于与承载语音信道相关的同步带宽，且我们不将其用于蓝牙人机接口装置(humaninterfacedevice，hid)，因此将忽略它们。[0174]有四个要考虑的端点：[0175]控制端点(端点0)：这用于发送控制消息和hci命令。[0176]中断端点(端点0x81)：从usb加密狗接收hci事件。[0177]输入端点(端点0x82)：从已连接的蓝牙装置接收访问控制列表(accesscontrollist，acl)[0178]报告的批量端点。[0179]输出端点(端点0x02)：acl报告发送到已连接的蓝牙装置的批量端点。[0180]发现的这四个端点被注册为usb主库的管道。[0181]/*初始化装置1的端点的数据结构*/[0182]ep_record[control_pipe]＝*(usb.getdevtableentry(0,0))；//copyendpoint0parameters[0183]ep_record[event_pipe].epaddr＝0x01；//bluetootheventendpoint[0184]ep_record[event_pipe].attr＝ep_interrupt；[0185]ep_record[event_pipe].maxpktsize＝int_maxpktsize；[0186]ep_record[event_pipe].interval＝ep_poll；[0187]ep_record[event_pipe].sndtoggle＝bmsndtog0；[0188]ep_record[event_pipe].rcvtoggle＝bmrcvtog0；[0189]ep_record[datain_pipe].epaddr＝0x02；//bluetoothdataendpoint[0190]ep_record[datain_pipe].attr＝ep_bulk；[0191]ep_record[datain_pipe].maxpktsize＝bulk_maxpktsize；[0192]ep_record[datain_pipe].interval＝0；[0193]ep_record[datain_pipe].sndtoggle＝bmsndtog0；[0194]ep_record[datain_pipe].rcvtoggle＝bmrcvtog0；[0195]ep_record[dataout_pipe].epaddr＝0x02；//bluetoothdataendpoint[0196]ep_record[dataout_pipe].attr＝ep_bulk；[0197]ep_record[dataout_pipe].maxpktsize＝bulk_maxpktsize；[0198]ep_record[dataout_pipe].interval＝0；[0199]ep_record[dataout_pipe].sndtoggle＝bmsndtog0；[0200]ep_record[dataout_pipe].rcvtoggle＝bmrcvtog0；[0201]usb.setdevtableentry(bt_addr,ep_record)；[0202]应检查蓝牙加密狗的厂商标识符(venderidentifier，vid)和产品标识符(productidentifier，pid)，以确保兼容性。csr是当前唯一支持的加密狗，但发现其它加密狗是兼容的且可稍后添加。[0203]配置装置，且随后设置接口0。在此阶段存在与蓝牙加密狗的通信，且现在可以通过蓝牙进行通信。[0204]2.听与说[0205]现在可以通过控制管道将hci命令发送到蓝牙加密狗，但首先必须设置定期读取中断管道的过程。在中断管道上收到的事件可能与发送的命令没有直接关系，因此必须在其到达时对其进行处理。作为usb主机，数据传输受到控制；无需缓存大量数据，将可以随时处理的数据拖到管道上即可。同样，出于usb和蓝牙两者的“精简主机”的精神，不必处理蓝牙规范中的所有36个可能的事件；仅处理每一应用程序所需内容且忽略其余内容。通过一组标记将重要事件传达给更高级别的例程。[0206]另外，在acl事件在那里也准备就绪的情况下开始读取acl输入端点。在建立连接之前，[0207]这些acl输入端点将被忽略，但它们在阻止hci事件的情况下将被读取。[0208]在此阶段，仅处理这些hci事件：[0209]#defineev_command_complete0x0e[0210]#defineev_command_status0x0f[0211]#defineev_connect_complete0x03[0212]#defineev_disconnect_complete0x05[0213]#defineev_num_complete_pkt0x13[0214]#defineev_inquiry_complete0x01[0215]#defineev_inquiry_result0x02[0216]#defineev_remote_name_complete0x07[0217]#defineev_incoming_connect0x04[0218]#defineev_role_changed0x12[0219]并使用以下标记：[0220]/*hci事件标记*/[0221]#definehci_flag_cmd_complete0x01[0222]#definehci_flag_cmd_status0x02[0223]#definehci_flag_conn_complete0x04[0224]#definehci_flag_disconn_complete0x08[0225]#definehci_flag_connect_ok0x10[0226]#definehci_flag_inquiry_complete0x20[0227]#definehci_flag_remote_name_complete0x40[0228]#definehci_flag_incoming_request0x80[0229]//用于事件标记测试的宏[0230]#definehci_cmd_complete(hci_event_flag&amp；hci_flag_cmd_complete)[0231]#definehci_cmd_status(hci_event_flag&amp；hci_flag_cmd_status)[0232]#definehci_connect_complete(hci_event_flag&amp；hci_flag_conn_complete)[0233]#definehci_disconnect_complete(hci_event_flag&amp；hci_flag_disconn_complete)[0234]#definehci_connect_ok(hci_event_flag&amp；hci_flag_connect_ok)[0235]#definehci_inquiry_complete(hci_event_flag&amp；hci_flag_inquiry_complete)[0236]#definehci_remote_name_complete(hci_event_flag&amp；[0237]hci_flag_remote_name_complete)[0238]#definehci_incoming_connect_request(hci_event_flag&amp；[0239]hci_flag_incoming_request)[0240]3.发送hci命令[0241]为发送例如hci重置的hci命令，通过控制管道发送特定类别的输出[0242]//用于hci命令的控制端标头[0243]#definebmreq_hci_out[0244]usb_setup_host_to_device|usb_setup_type_class|usb_setup_recipient_device[0245]#definehci_command_req0[0246]voidhci_reset(void)[0247]{[0248]hci_event_flag＝0；//clearalltheflags[0249]buf[0]＝0x03；[0250]buf[1]＝0x0c；[0251]buf[2]＝0x00；[0252]hci_command(3,buf)；[0253]return；[0254]}[0255]//执行hci命令[0256]bytehci_command(unsignedintnbytes,char*dataptr){[0257]hci_command_packets‑‑；[0258]hci_event_flag&amp；＝～hci_flag_cmd_complete；[0259]return(usb.ctrlreq(bt_addr,ep_record[control_pipe].epaddr,bmreq_hci_out,hci_command_req,0x00,0x00,0,nbytes,dataptr))；[0260]}[0261]4.蓝牙hci实用程序[0262]存取蓝牙软件狗的第一草图为可从蓝牙软件狗自身收集数据并进行蓝牙查询和连接的实用程序。草图被构造成状态机以维持非阻塞行为，且因此使事件任务能够定期运行。将blueutilssketch加载到arduino，并将csr蓝牙加密狗连接到usb屏蔽。在串行端口上运行草图会返回以下内容：[0263]空余内存()报告：1513[0264]初始化csr[0265]hci重置完成[0266]acl数据包长度：672[0267]sco数据包长度：48[0268]acl数据包总数：4[0269]sco数据包总数：1[0270]hci版本：3[0271]hci修订版：3164[0272]lmp版本：3[0273]制造商标识符：10[0274]lmp子版本：3164[0275]本地名称：[0276]本地蓝牙地址：00142316c075[0277]搜索装置[0278]搜索完成[0279]找到装置：0[0280]等待传入的连接请求[0281]这确认有人正在与加密狗交谈，且给出有用信息，尤其是硬编码到加密狗中的蓝牙地址。[0282]5.连接wiimote游戏控制器[0283]wiimote具有已知为软连接和硬连接的两种连接方法；此处阐述了软连接模式。在软连接模式中，建立从arduino到wiimote的连接，且为了实现此连接，必须发现wiimote的蓝牙地址。[0284]再次运行blueutilssketch，并且当消息出现在“搜索装置”的串行端口上时同时按下wiimote上的“1”和“2”按钮。搜索大约需要10秒钟，最后返回类似于以下内容的内容：[0285]空余内存()报告：1513[0286]初始化csr[0287]hci重置完成[0288]acl数据包长度：672[0289]sco数据包长度：48[0290]acl数据包总数：4[0291]sco数据包总数：1[0292]hci版本：3[0293]hci修订版：3164[0294]lmp版本：3[0295]制造商标识符：10[0296]lmp子版本：3164[0297]本地名称：[0298]本地蓝牙地址：00142316c075[0299]搜索装置[0300]搜索完成[0301]找到装置：1[0302]找到bdaddr：0022aa8a06a3类别：042500模式：1偏移量：69c9[0303]遥控器名称：0任天堂rvl‑cnt‑01[0304]已连接到装置[0305]此处arduino已发现wiimote且使用所发现的蓝牙地址与其建立连接。当前第1页12当前第1页12
技术领域：
：3.本发明涉及一种用于在比赛期间取回和返回运动场地上的球的方法和系统，且更确切地说，涉及一种用于定位、取回并将网球返回到网球场上的已编程、手动引导或用信号通知的目标位置的方法和系统。
背景技术：
：：4.图1展示了网球场的布局和尺寸，其中每一底线是与其“中点”相交的线，且球员在发球时位于其后。尺寸如下：5.底线：双打宽36英尺(11m)/单打宽27英尺(8.23m)6.中点：长4英寸(10.16cm)7.发球线：宽27英尺(8.23m)(与单打底线相同)8.每一侧的中线：(距球网)长21英尺(6.4m)9.底线：(距球网，双打和单打球场大小均相同)长39英尺(11.89m)10.因此，发球的球员距离球网至少39英尺(11.89m)。11.匹克球场也是矩形的，被球网分成两个侧面，但比网球场小。平台网球场比匹克球场长4英尺，但宽度一样。平台网球的球网高两英尺，且允许球员上球网。匹克球的球网较短，不允许球员上球网‑这被称为非截击区。球场表面类似于网球硬地球场的表面，尽管后者由于网球不仅可以在硬地球场上打，而且可以在黏土/复合材料、草地以及不同的室内硬地球场表面和室外硬地球场表面上打而可以变化。12.比赛条件也可以根据表面类型变化，且当在室外时根据包含风和温度的环境条件变化。然而，所有这些比赛条件的共同点是，实际比赛中所花费的时间(相对于“非比赛”，即计划或强制性暂停)受到球员在发球时和得分后都必须取回散落的球的不利影响，从而减慢了速度且因此影响了比赛的质量和效率。13.专业比赛通过雇用捡球员来取回散落的网球以加快比赛来解决这个问题，但由于缺乏财政或可用的人力资源，这种花费高昂的做法不适用于大多数人。球场时间通常很昂贵，且当然时间就是金钱。因此，即使球场上存在散落的球，球员也常常选择继续比赛，这会分散注意力并造成安全隐患(球员可能踩到球并导致受伤)。14.尽管已经提出或推广了解决方案来帮助球员取回和拾取散落的网球，但这些解决方案并不是为比赛而设计的。这些网球收集/取回系统大多数只是需要步行到每个球的手动收集装置，且因此不会节约比赛时间。15.h.eletrabi(“eletrabi”)于2018年7月3日发布的第10,011,208b2号美国专利“双功能机器人和储物箱”描述了一种自动机器人可滚动对象(网球)收集器系统；其设计主要涉及球场上的网球的收集，但只能在练习时期等后“一起”收集，这就需要在球场上停止比赛，而无法像在比赛期间那样促进持续比赛。eletrabi还公开了其大小和重量使功耗成为问题。16.johnwang(以下简称“wang”)于2012年6月2日在第ucb/eecs‑2012‑157号技术报告，http：//www.eecs.berkeley.edu/pubs/techrpts/2012/eecs‑2012‑157.html中发表的另一自动化方法“ballbot：一种用于网球取回的低成本机器人”描述了一种移动机器人平台；与eletrabi一样，所有系统组件都是机载的，包含处理、计算机视觉和无线通信。wang的计算机视觉系统采用帧率为100帧/s、分辨率为320x240并通过usb与开发板介接的机载摄像机。运动计划和控制程序计算取回路径，并命令机器人沿着所绘制的路线进行转向，从而根据长度和其它因素优化路线。“路径计划器”使用基于网格的计划方法，所述计划方法将微分约束编码到路线中，而无需进行后处理，将球网视为固定障碍物同时还考虑了例如板凳的其它静态障碍物和例如球员的动态障碍物。wang指出，这增加了边缘成本，但也发现障碍物的稀疏性允许处理优化和增加的系统响应时间和取回速度。球位置/搜索算法是使用称为滞后移动目标(mt)‑自适应a*(lazymt‑adaptivea*)的mt搜索版本的基于启发式的搜索模型，其在s.koenig、m.likhachev和x.sun，第6届自主代理和多智能体系统国际联合会论文集，aamas'07丛集，newyork,ny,usa:acm,2007年，第188:1‑188:8页的“加快移动目标搜索(speedingupmovingtargetsearch)”中有所描述。[在线]。可用：http://doi.acm.org/10.1145/1329125.1329353.算法适用于智能体(机器人)和目标(球)都可以移动的情况。与a*相比，mt‑自适应a*具有两个关键概念：(i)路径计算后的启发式更新，以及(ii)移动目标的启发式校正。[0017]wang使用闭环控制器，所述闭环控制器使其能够使用本地化信息准确地遵循计划路径。控制器具有两个组件：速度控制件，由此控制器将速度用命令发送到arduino，然后arduino基于车轮编码器运行比例积分微分(proportionintegrationdifferentiation，pid)控制，以维持命令的速度和转向控制；以及在“stanley：赢得美国国防部先进研究项目局(defenseadvancedresearchprojectsagency，darpa)挑战大赛的机器人”，施普林格高级机器人报告(springertractsinadvancedrobotics)，m.buehler、k.iagnemma和s.singh等人，施普林格出版社，柏林/海德堡，2007年，第36卷，第1至43页，10.1007/978‑3‑54073429‑11中描述的转向控制底座。[在线]。可用：http://dx.doi.org/10.1007/978‑3‑540‑73429‑11。转向控制器基于横向轨迹误差x(t)的非线性反馈函数，所述非线性反馈函数测量机器人前轮中心距轨迹上最近点的横向距离。[0018]与eletrabi一样，wang的机器人装置因其体积大、重量大、处理器开销大以及随之而来的功率需求大而无法用于比赛。如同其它现有技术方法，其采用增加其重量、复杂性和电力开销的球拾取机构，所述重量、复杂性和电力开销共同限制其收集能力。捡球机构包含两个带有变速箱的马达，其驱动电流为6a，且提供在网球进入拾取器时压缩其所必需的130扭力的力矩。[0019]因此，期望提供一种可靠的且节能的设备、系统和方法，以用于在比赛期间取回网球并将其返回给球员。技术实现要素：[0020]根据本发明，一种用于收集运动场地上的球且用于可控制地释放球的遥控取回器包含前端球收集器，所述前端球收集器具有限定球收集空间的两个间隔开的叶片。每一叶片包含被动或主动棘爪，以用于利用取回器向例如网球底线的目标位置的向前移动而将所收集的球保持在收集空间中，直到已编程或手动引导的地面释放。所述取回器任选地包含用于从球收集空间弹出球以扩增地面释放的构件。所述取回器包含用于在取回阶段期间控制和引导取回器的处理器‑控制器。所述取回器可以配置成用于网球取回的网球场以及用于其它球场运动，包含板式网球、平台网球和匹克球。[0021]在一个实施例中，被动棘爪是每一叶片的侧壁上的凹形部分，以确保保持所收集的球直到其计划释放。下部水平延伸的球引导件与对置叶片对应结构配合，以在释放时将球引导向目标(并在释放期间防止球重新进入棘爪区域)。球接近传感器发信号通知收集空间中存在或不存在球。采用主动棘爪。可以添加球弹出器来扩展取回器的功能。[0022]取回器包含用于确定其位置的构件，且最初优选地通过网柱定位在其待命位置(例如，在对接站中)。在通电/启动后，初始化例程建立其相对于已编程的球场网格的待命位置，其中处理器经编程以在取回后使取回器回到待命处。取回器可包含定向传感器，所述定向传感器在通电和初始化后建立相对于球场和球场网格的精确定向。处理器编程可引导取回器在所引导的球场侧平行于并接近球网开始，其中远程控制器重新定向路径(手动地或在一些设计中通过话音命令)。取回器上的额外接近传感器可感测并维持与球网或其它对象的所要间隙。[0023]对接站实施例优选地包含用于附接并固定到网柱的构件，且还包含用于在取回之间对取回器的电源进行充电的充电构件。对接站还可包含用于将其位置传送或发送到取回器，且在取回之后直接引导所述取回器返回的构件(例如，应答器或收发器)。[0024]在另一实施例中，本发明包含一种便携式带轮框架，其适用于将取回器固持在对接站中，所述对接站具有用于将组合件附接到网柱的构件。框架可包含伸缩式手柄，所述伸缩式手柄在延伸时具有用于固持网球装备包的空间。取回器对接站可从便携式携带位置旋转到待命位置以供在比赛期间使用。组合件还可以包含下部外壳/减震器以用于吸收球员跑入其中的冲击力。[0025]球取回系统任选地包含用于确定网球在球场上的存在和位置的球跟踪器/定位器。例如一个或多个摄像机的视频传感器将视频数据流输出到处理器，所述处理器计算取回器所引导到的球位置。接着可引导取回器收集另一球或行进到球释放位置。球跟踪器/定位器可定位在取回器上或远离取回器定位，例如定位在网柱上。[0026]本发明在地面释放中利用取回器的向前运动以向目标释放球。目标可以是中线，也可以是通过球员的远程控制器或类似装置发送的朝向球员的信令。本发明的地面释放的实施例提供了一种快速且节能的球取回方法。[0027]本发明的球跟踪器/定位器实施例跟踪并定位散落的球，且优选地包含视觉或可听指示器(例如，位于网柱上的就绪指示灯)，以在球被定位以用于取回时发信号通知。系统可指示其扫描的取回区域内的任何网球，包含从附近球场滚动到球场上的球，从而提高球员的安全性。操作员/球员的远程控制器发信号通知系统开始取回、手动越控取回或将取回器定向到已编程的扫描区域之外的区域。[0028]取回系统可以包含智能手机或等效装置上的应用程序，以例如通过全球定位系统(globalpositioningsystem，gps)功能优选地在网柱旁建立/初始化取回器的待命位置。取回器优选地包含定向传感器，所述定向传感器与已编程的球场网格配合以建立取回路径和返回。对接站可充当取回器的充电站，例如通过采用线圈感应型充电器来延长取回器的有效操作时间。[0029]本发明提供一种在网球以及其它球场上使比赛自动化且加速的全新方法。利用取回器的运动快速有效地收集和返回球，以在编程方向上进行地面释放，所述编程方向例如朝向其中网球球员可以轻松地收集在拍面上的球的中心底线。本发明的地面释放实施例比例如拾球收集装置的替代方案更高效节能。许多球员都喜欢底线单打策略，因此将取回的球返回那里极大地促进了比赛。大龄球员可以选择借助于本发明进行单打，而不必参加双打游戏。总体而言，自动取回低质量网球所消耗的能量比球员取回球所消耗的能量少多个数量级。本发明还促进了最长比赛时间(增加了比赛与非比赛的比例)，以提供更好的球场租赁成本价值，并减少了比赛时间。对于锦标赛和其它不使用捡球员的比赛，例如在大学或其它学校比赛中，后一种考虑尤其重要。这些比赛有时会使用主裁判，其可以通过控制取回作为他或她的任务的一部分来协助加快比赛速度。本发明可以例如通过消除将一个或多个捡球员安置在网柱处的必要来减少或甚至消除捡球员的数量。另一益处在于捡球员的安全，因为靠近球网的捡球员偶尔会因球撞击而受伤。附图说明[0030]图1为标准尺寸的网球场布局的示意图；[0031]图2为根据本发明的位于网球场上的球取回器系统的透视图；[0032]图3为根据本发明的球取回器的侧视图；[0033]图4为根据本发明的球取回器的俯视图；[0034]图5为根据本发明的球收集叶片的侧视图；[0035]图6为根据本发明的叶片的侧视图；[0036]图7为根据本发明的对接站的俯视透视图；[0037]图8为根据本发明的在推车上具有对接站的取回器的侧视图；[0038]图9为根据本发明的叶片的侧视图；[0039]图10为根据本发明的叶片的俯视图；[0040]图11为根据本发明的叶片扩口端的正视图；[0041]图12为根据本发明的球弹出器‑球进给器/球坡道的俯视图；[0042]图13为根据本发明的取回器的俯视图；[0043]图14为根据本发明的取回器的俯视图；[0044]图15为根据本发明的取回器的俯视图；[0045]图16为展示图15的内部区段的扩展细节的放大视图；以及[0046]图17为根据本发明的逻辑流程图。具体实施方式[0047]一个或多个定义：如本文所用，“叶片”还包含类似于所描述的例如对置的间隔开的臂等那些结构的结构，其展现在其间的收集空间中捕获和容纳网球的相同功能和能力。“处理器‑控制器”包含(i)集成处理器和控制器，以及具有连接到控制器组件的输入端的输出端的处理器组件。如本文所使用的“棘爪”包含这两者：i)“主动”棘爪机构，其通过将力施加到其上而操作，从而移动至少一个组件以将至少一个网球保持在收集空间中，然后从收集空间中释放至少一个网球，以及ii)“被动”棘爪结构组件，其可操作地作为实现相同功能的固定结构。如本文所使用的“遥控器”或“远程控制器”包含手持型远程控制装置、例如具有专用应用程序或编程有本文所述的功能的类似者的装置和语音命令装置。“操作员”可以包含球员和非球员，例如主裁判或捡球员。短语“确定[取回器]的位置”包含但不限于相对于局部球场网格确定取回器的位置；因此，其还包含使用其它系统，例如基于gps的系统。“球”主要包含网球，但也可包含其它球拍运动中使用的其它[大小相似]的球，例如(i)在匹克球比赛中使用且在上述球场上打的匹克球(直径≈2.78‑2.97"，重量≈0.78‑0.935盎司)；(ii)平台网球，通常是vittert制造的低弹跳(v‑30)或高弹跳球，后者在某些比赛中或寒冷时更适合使用；(iii)具有相对较低的弹跳/压力的板式网球(板球的内部压力约为网球的一半)。[0048]现在参考图2‑4，球取回系统10包含取回器12，所述取回器具有底盘14和安装在其上的至少一个驱动马达16以及一组车轮18，其中至少一个车轮18(且优选地为通过例如在后轮组之间的连接轴的两个车轮)联接到驱动马达16(本发明还包含与其自身的驱动马达16相关联并联接到其自身的驱动马达的每一车轮18，以提供全轮驱动)。取回器12进一步包含在底盘14上的壳体15；以及安装在其上的用于确定取回器12的定向的构件17(例如，3轴微机电系统(micro‑electromechanicalsystem，mems)磁力计)；用于确定取回器12的位置的构件19(例如，里程表‑每一车轮都可以包含车轮解码器，所述车轮解码器具有到处理器‑控制器21输入端的输出端，和/或如下面进一步讨论的gps)；用于操纵取回器12的构件20(根据设计任选地安装在底盘14上，这将在下面进行充分讨论)；处理器‑控制器21(例如具有atmega328pbavr微控制器的pololua‑star328pb微型可编程模块)其用于接收和处理输入信号并具有用于控制包含转向的取回器操作的输出且驱动输出信号；以及用于向处理器、驱动器、转向器和其它机载组件提供电力的机载电源22。应注意的是，尽管处理器‑控制器21被示为位于具有可用的机载本地连接/输入/输出的取回器12上，但其可任选地外接定位，其中通过无线通信协议传送输入‑输出信号；例如，处理器‑控制器21可并入到例如远程控制器(下文论述)的多功能装置中或在另一系统处理器(也在下文论述)中。[0049]取回器12包含球收集器24，所述球收集器包括从壳体15(或底盘14)的前壁28延伸的一对对置叶片26；发光二极管(lightemittingdiode，led)29也可位于其上且在下文进一步论述。叶片26一起在其间限定球收集空间30以用于在其中接收‑收集一个或多个网球，且优选地一个或多个球接近传感器32位于邻近于空间30(或如下文进一步描述的上述空间30)的对置叶片26的至少一个侧壁31上，以用于感测所取回的一个或多个球存在于其中且后续从中释放所述所取回的一个或多个球。因此，多个此类传感器32可如所示地沿着壁31横向间隔开，以用于感测和指示收集和释放的多个球。一个或多个传感器32可包括基本的光敏电阻光传感器，红外(ir)收发器或本领域众所周知的其它基本的接近传感器。在基本版本的一个或多个无叶片传感器中，手动控制/定向在球收集之后引导取回器12后续释放球。叶片26的大小和构造可取决于在此使用的实施例中的哪一个以及一次要处理的球的数量，这将在下文进一步描述。[0050]取回器12的球收集器24的尺寸基于国际网球联合会确定的官方网球尺寸：直径6.54‑6.86cm(2.57‑2.70英寸)，质量为56.0‑59.4g(1.98‑2.10盎司)。因此，球收集空间30优选地具有沿着收集空间30延伸的至少2.70英寸的宽度。还应注意，考虑到球的直径类似，这些尺寸还可应用于匹克球或类似者，当然可按需要调整(例如，考虑到匹克球范围，可调整为约2.8英寸到3.0英寸)。为了最小化在取回期间钩在球网(13/4"方网眼)上的可能性，可以如下所述设定叶片26的大小和形状，以最大程度地减少对滑动接触的阻碍。[0051]在一个减少了最初将取回器12引向待取回的球时所需的手动控制量的实施例中，系统10包含球跟踪器/定位器34，所述球跟踪器/定位器包括一个或多个球定位/跟踪视频传感器36以及编程有用于处理来自一个或多个传感器36的数字视频流并确定相对于标准球场网格布局的球位置的指令的处理器38。电源39向系统34和处理器38提供电力。球跟踪器/定位器34可位于网柱40处、邻近于所述网柱或在所述网柱上或在取回器12自身上，且能够扫描和跟踪每一球场侧上的至少已编程的取回区域。尽管处理器38也可放置在机载取回器12上，且用于每一取回器的电源可能合并为一个，但如所展示将这些组件分开使取回器12通过最小化其大小和重量而更有效地实现其主要取回功能。这扩展了其范围和操作时间，并为系统34及其视频处理能力提供了设计灵活性。在其中球跟踪器/定位器系统34位于外接取回器12的实施例中，球跟踪器/定位器系统34在其间传送球位置/方向命令；因此，取回器12和球跟踪器/定位器系统34各自优选地分别包含收发器(“t/r”)43和44，以用于传输和接收取回命令和其它系统通信，例如在球取回步骤的开始或完成时输入到处理器38。在基本实施例中，t/r43可替代地仅包含用于接收由遥控器60发射的方向和其它控制命令的接收器，而控制器60同样可仅包含发射器。一个或多个传感器36可包括位于网柱40顶上的一个或多个数码摄像机，所述一个或多个数码摄像机具有覆盖球网的两侧上的已编程取回区域46(虚线)的视场；当然，区域46可在一个或多个传感器36的能力范围内根据用户偏好而扩展。子弹头或鱼眼摄像机可以扩展这些区域，以用于区分球位置确定中的其它对象和噪声，但可能会增加处理开销。用于一个或多个传感器36的示例性硬化安装构造包含保护罩37，以保护一个或多个传感器36免受球或其它冲击。具有图2所示的罩37的两个摄像机36网柱设置提供了良好的立体视觉球定位能力和准确性。[0052]由于网球场布局具有镜像对称性，因此处理器38可以相对于区域46中的每一球位置计算采用球网作为主要边界。基于取回器覆盖区域的优选的自动或手动取回器命令由球员通过例如智能手机应用程序的用户界面例如基于个人偏好和比赛条件任选地设置。因此，球员可在比赛期间选择并设置定制的收集范围；例如，随着比赛的进行且球员逐渐疲倦，球员可能需要取回器12的额外帮助。[0053]如下文中进一步论述，叶片26被最优地配置成在造成最少钩扯的情况下在球网处或球网附近进行取回。处理器38的行进方向计算/命令优选地将取回器12引导到取回路径上，所述取回路径设计成避开在球网上结垢或钩扯的可能性或避开其它障碍物。这是通过计算最佳攻击角度，即取回器12朝向球的方向来实现的，且处理器38可以包含中止或其它例程，例如对感测所述处理器与球之间的障碍物的机载接近传感器42(结合传感器36)的替代路径计算。还应注意，如果系统34如上文所述机载定位，那么其可代替传感器42单独地满足用于所有球跟踪和障碍物感测目的，而更基本的版本可省去传感器42(以及系统34)，以完全有助于仅使用遥控器将取回器12引导到球。接近传感器42的良好选择是产生高频声波并根据接收到的回波原理工作的超声波型传感器，以检测对象“中断”，在本文中所述物体是球。因为接近传感器兼作范围传感器，所以处理器38和/或处理器‑控制器21可以将所述接近传感器范围输入与原始球位置计算(或所讨论的重新计算)进行比较，以区分靠近另一障碍物(例如，球网或网柱)的球。[0054]系统10优选地包含例如灯的至少一个指示器48，以用于发信号通知球员系统已定位到待收集的球，并且指示多个待收集的球的位置。准备取回散落的球包含从其它球场上的球员滚到球场上的球。如果功率、大小和空间设计参数允许给定应用，那么指示器48可包括光纤指示器或灯泡(白炽灯、荧光灯或卤素灯)。外围定位的led(未示出)可以根据需要指示其它系统10的功能，例如定位的多个球和系统状态。球员在观察到“就绪”指示后，便通过球员遥控器60及其发射器62(将在下文进一步讨论)开始球取回操作，发信号通知球跟踪器/定位器系统34的t/r44，以利用将取回器12引导向球的处理器命令来开始进行取回。当然，球跟踪器/定位器系统34可标识/定位多于一个球，且偶尔处于球网的两侧。在后一种情况下，系统10优选地包含内置在t/r协议中的方向查找能力和用于球跟踪器/定位器系统34的硬件，以确定在决策树偏好的情况下球网的哪一侧响应，这也取决于由处理器38确定并保存的实际的一个或多个球位置以用于取回方向命令。[0055]球跟踪/定位算法可以进一步划定球是否有可能侵入到对球员造成干扰和/或安全危害的区域中，且随后通过激活指示器48触发警报或发出如球员遥控器振动模式警报的警示。本发明优选地包含映射算法，所述映射算法可设置成球员的偏好以包含所要取回区域以及排除球员选择自己取回的球场部分，但这些部分可包含球员分别选择或不选择自动取回的球员越控。例如，可以对球员的遥控器进行编程/配置，以允许球员发信号通知并越控取回器的当前步骤或编程步骤。取回器可进一步包含对球员可见和/或可听以指示其就绪状态的构件。可以通过编程来协调功能，例如在轻按按钮时对球员遥控器进行编程，以传输“取回”命令并激活系统功能，所述功能以视觉或听觉方式向球员指示标识的带收集的球的数量。编程还可以包含球员越控以跳过一个或多个用信号表示的球收集，例如通过采用另一球员动作，所述动作例如长按遥控器按钮以越控取回动作并命令取回器返回待命状态。优选的多球取回序列对系统进行编程，以通过收集/返回最接近取回器基站的一个或多个球(优先考虑最接近球网的球)来递增地取回球场一侧的所有已标识的球，且在取回并返回到其含球能力(例如2个球)之后，继续在球场侧完成对其余已标识球的取回，直到完成或收到越控返回基地命令为止。[0056]系统10可包含启发型学习算法，所述启发型学习算法利用来自每一球员用信号表示的取回的信息来标识可能的球员偏好的取回情况，且将选项提供给球员以将系统10切换到无需球员取回信号(但任选地如本文所论述的那样被越控)的自动模式，由此系统10自动地进行取回。在自动模式中，系统10可利用指示器48或可听警示来向球员指示取回器12开始或将要开始取回，其中可能会设计时间上的延迟以允许球员通过遥控器越控。[0057]取回器12在收集球后被处理器38引导到所计算的释放点(但这可以替代地由处理器‑控制器21或通过球员控制器60与取回器12之间的直接信令链接来进行)。除了包括弹出器等的那些版本之外，仅通过取回器12朝目标(中点、球员等)的运动和球的符合的向前速度来实现球释放。取回器12的加速或惯性(与提供或致动的棘爪一起)将球保持在收集空间30中，直到取回器12在释放点从收集空间30程序性地减速释放(或如下文所述的弹出)球，使球滚动到目标以完成球的返回为止。[0058]在沿编程(或用户越控)方向从空间30释放/弹出一个或多个球时，处理器38(或处于其它配置的处理器‑控制器21)被编程为引导取回器12返回场外的待命位置，优选地邻近于一个或其它网柱，以等待下一个取回命令。处理器38优选地包含编程指令，一旦一个或多个传感器32感测到球被捕获，所述编程指令就执行循环/关闭指示器48。[0059]一个或多个球定位/跟踪视频传感器36和机载接近传感器42优选地在球取回期间配合，其中系统10编程有指令，所述指令在执行时将球定位功能从一个或多个传感器36“切换”到传感器42，在后者获得设计或编程距离之内的球时，取回器12通过传感器42向上跟踪球，直到由一个或多个传感器32确认球捕获。传感器42在取回/收集时与一个或多个传感器32配合工作，其中在向系统10输入确认球收集的信号之后，系统10将传感器42转换到障碍物检测器功能；换句话说，根据取回器12的所计算的路线状态，系统10的逻辑和编程指令在执行时会使传感器42循环到障碍物避开/补救子例程，或在最终编程的球释放步骤中，任选地启用球释放子例程，以用于在传感器42感测到球员比默认球目的地目标(例如中心底线)更近时，在默认编程/映射释放点之前抢先释放球。在收集球时，系统10优选地更新实际的球收集位置，因为球的位置可能由于风或其它因素甚至是原始路径计算中的错误而改变，所述原始路径计算中的错误在由传感器42获取并移交给所述传感器后得以解决。随后将此实际的球收集位置考虑到更新的取回器12的路径计算中，以将取回器12的方向/释放路径从所述位置更新，并且将取回器12的返回路径更新到其待命位置。[0060]在进行系统10的初始设置之前，编程指令可以包含系统校准检查/初始化，由此球员可以例如通过将取回器12放置在待命位置以将其锁定，并通过确认一个或多个传感器36的准确性(并在必要时进行调整)来确认系统10的球位置的准确性；一种方法是将球放置在一个或多个设置的位置，以确认系统10相对于已编程的球场网格坐标的准确性。[0061]系统10的球位置和路径计算可能仍会受到定位器34/一个或多个传感器36的准确性和灵敏度的限制。用于确定取回器12位置的构件19记录取回器12在取回期间的行进距离和/或位置坐标(例如，相对于已编程的球场网格)，其信息被输入到实时路径计算中以沿着所计算的路径将取回器12引导到所计算的球位置(除了本文所论述的更基本的仅可远程操作的实施例中之外)。在切换到传感器42以及任何路径路线从所计算的原始版本变化之后，修正的路线计算将更新球取回/取回器12的位置，其数据用于球返回计算和在必要时取回器12返回带待命位置的路径这两者。为了消除或至少最小化附加的路径误差效应，即在多个取回过程中，取回器12在球释放之后返回到待命位置可由独立动作构成，所述独立动作由与对接站或基于网柱的r/t的直接通信控制，和/或系统10在每一取回或路径电路之后重新初始化以消除路径误差累积(所有这些将在下文讨论)。[0062]当然，在系统10的操作期间可能会发生错误的取回，例如由于各种因素，包含系统故障或例如风的干扰因素而导致取回器12遇到障碍物、钩住、未能将球收集到所引导的位置中。因此，系统10包含用于校正错误取回的构件，例如编程指令，所述编程指令在执行时使取回器12停止且在球场上重新引导取回器12以缓解问题，例如当存在向一个或多个传感器32切换失败或其它一些问题时随后反转(或尝试翻转)方向，此后，其它指令和命令取回器命令可能会在设置的时间间隔内恢复当前的取回，否则就停止等待其它命令(例如，球员发起的越控)或返回待命位置(例如，网柱外)。适用于沿着球网的边进行取回的一个此类例程将指示取回器12停止、朝着或沿着原始接近线倒退指定距离，且随后将编程路径校正指定的程度或矢量以尝试绕开障碍物。编程指令可以包含自动中止例程，所述例程可能会受球员手动越控(例如“扣杀”按钮，与主球员远程控制开关/按钮匹配的输入序列或语音命令(例如，“停止”))。“取回失败”越控优选地在视觉上、听觉上、触觉上(例如，结合在球员遥控器中的触觉振动模式等)或通过球员选择的偏好来通知球员。越控协议可进一步包含在一个或多个传感器32上的“释放失败”协议，所述协议指示一个或多个球似乎卡在空间30中而未能及时从所述空间释放。[0063]取回器12包含用于保持和释放球的棘爪50(例如，在壁31上)，以确保例如在取回器12在转弯或减速期间经历其向前运动速度分量的变化时，球不会在其编程释放前从空间30中丢失。棘爪50可以是被动结构、主动组件或这两者的组合，且减弱(被动)或限制(主动)球的前进运动分量，以将球保持在空间30中，直到取回器12前进运动分量再次等于或超过球的前进运动分量。示例性被动棘爪50示出在图5(以及在下文进一步描述的图9‑10)中。叶片26(对置叶片26在结构上是其镜像，但在一些实施例中可存在微小变化，例如用于传感器、紧固件等的狭槽)包含侧壁31上的凹形(相对于空间30)区域51，以用于在收集、取回器转弯等期间将球推动到(或回到)空间30中，以保持球直到编程(或球员/操作员发起)的释放。被动棘爪50可进一步包含用以帮助保持球并将其推回到收集空间30中，但也配置成不干扰球的释放的上部唇缘56和/或挡止件58(例如，脊部或减震器)。例如，必须在对置止挡件58之间提供适当的间隙，如此其相对于球圆周的放置高度可确定。止挡件58可设计成波形(例如，朝后端凹入)使球偏转回到空间30中。[0064]可例如通过编程指令适当地对具有或不具有被动棘爪50配置的系统10(或机载实施例中的取回器12的处理器‑控制器21)进行编程以在取回期间保持或达到所要取回器12的正向速度分量以实现最佳效果，所述编程指令在执行时协调来自传感器42和一个或多个传感器32的输入以标识过早地离开空间30的球，且通过调整取回器12的速度和方向来做出响应(且还在存在传感器42的情况下利用所述传感器跟踪球以用于重新取回)。[0065]图6示出主动棘爪50，其由位于每一叶片26的至少一个侧壁31上的可伸缩棘爪组成。示例性主动棘爪50包含电磁致动的活塞或按钮或响应于球保持/释放系统命令等而在一个或多个叶片26的(一个或两个)前导端204上的铰接叶片202(例如，翻转件)。不同于上文所论述的被动棘爪，主动棘爪大小设定成干扰球释放，即这些棘爪延伸到球释放路径中且从所述球释放路径缩回。尽管这增加了取回器12的设计复杂性，但其通过消除将球保持在空间30中的问题而简化了编程，否则所述问题通过系统编程和基于如上所述的传感器的输入来解决。其还通过在对取回器12的运动进行编程的过程中提供更多灵活性来简化系统编程，因为其为取回器路径计算提供更多宽容度且减少路径的重新计算。[0066]取回器可进一步包含轴向(例如，朝向空间30的后端并沿着如图4所示的取回器主体中心线(“c/l”)安装的弹出器52，以用于在释放时弹出一个或多个球。示例性弹出器52包含(i)电磁型，其中活塞冲击器垂直地安装以赋予球竖直运动，以及(ii)翻转件，例如杠杆臂弹簧操作装置等，其由来自处理器38的释放命令触发，以合适的、所要的或处理器计算的速度在所要的或程序计算的方向上弹出球。不同于网球，匹克球、平台网球和板球等由于其弹跳倾向低且球拍比网球拍短而不能轻易地从比赛表面上兜起(或弹起)。板式网球经常在寒冷的环境中使用，且即使使用高弹跳球(例如，v‑30)，球也需要进行适当的预热才能充分弹跳。[0067]因此，具有弹出器52的取回器12对于板式网球型球场比赛是特别有利的，尤其是在球员需要不断地弯腰捡球的情况下。在这些非网球运动中，在给定球的类型的情况下，如果在弹出时被击中，弹出器52对球员造成伤害的风险较小；例如，匹克球的重量不到1盎司(约0.9盎司或25克)，且网球的重量是其两倍多(约2盎司或58克)。在(ii)翻转件版本中，杠杆臂组合件为如所展示的枢转地安装的“翻转件”式机构，由此取回器12优选地朝向目标的后端定位，其中翻转件安装为如所展示，弹出器52在目标方向上弹出球。板式网球和平台网球也可以此方式安全地弹出。取回器12可包含用户设置，以选择(i)仅弹出或(ii)接地且弹出释放。当然，出于安全原因，可能需要配置机载指示器65以在(ii)选择以视觉或听觉方式在弹出释放时发信号通知球员。[0068]缺少弹出器52时，取回器12在释放球时的速度就决定了释放球的离开速度；在此设计中，处理器38可以包含编程指令，所述编程指令在执行时基于球释放位置计算优选的球释放离开速度，优选地，所述速度取决于用户的调整。例如，与距离更远的球相比，更靠近底线或返回目标的球可能决定较慢的释放速度和较近的释放点(相对于底线/返回目标)。球场表面类型也可决定这些参数。[0069]弹出器52可任选地能够赋予竖直(y轴)方向分量(以及水平(x轴)方向分量，尽管在其它实施例中，取回器12的向前运动可单独满足此目的。例如，弹出器52可包括配置成在其前缘上将滚动球容纳在足以可释放地保持球的凹部上的弹力偏置的杠杆臂(“球翻转件”)，其中弹出器52响应于球释放命令而将球弹出并将其推动到一定高度(例如2‑4英尺)，足以使球员用最少的力气接住球或将其收集在球拍的表面或弹跳。与用于实现相同结果的替代球捕捉释放装置相比，此选项提供了低功耗机制，且其还可以利用取回器12的动量来赋予所要的x轴分量并在编程方向上弹出球。[0070]如前所述，球弹出器52包含电磁或“撞锤”式球推动器，例如2003年6月3日发布的第6,571,743号美国专利(w.curry)中描述的致动弹出球的撞击臂的线性运动的可遥控的电动推动器；如2010年4月6日发布的第7,691,012号和2012年10月16日发布的第8,287,404号美国专利(cucjen等人)中描述的飞轮推动器；以及如2001年1月23日发布的第6,176,230号美国专利(r.thompson)中描述的依靠撞击臂的旋转运动而非线性运动的锤子形式，且在2016年5月17日发布的第9,339,716号美国专利(e.ward)中也描述了由球传感器、进给漏斗、弹出斜槽以及距离和球发射角度两者的可调能力触发的自动致动。结合一些或所有这些功能的本发明的实施例包含在如本文中进一步讨论的本发明的范围内，但鉴于本发明的特定性质相对于所引用的参考文献的不同应用，期望如本文中所讨论的那样在本发明中采用优化能效并最小化重量的设计。[0071]除了或代替球员的远程控制，系统还可进一步包含用于接收和响应语音命令的构件，和/或可附接到一个或多个网球球员的跟踪构件，以用于与取回器通信将所取回的球返回到何处。[0072]处理器38(例如，具有atmega328pbavr微控制器的pololua‑star328pb微型可编程模块)编程有指令，所述指令在执行时基于视频流数据相对于标准球场尺寸和取回器12的位置计算散落的球的位置和移动，并指导取回器12进行最佳拦截，所述计算可以根据球位置、方向和速度的变化而变化。取回器12(且因此取回器12所计算的路径)的拦截角度优选地被优化以用于后续在编程方向上的释放(以及用于多球收集场景中的额外球收集)。编程的球返回方向优选地朝向同一球场侧的中点，即底线的中心。返回方向可以替代地通过结合在远程控制器中的“归位”信号构件在信令球员的方向上设置。归位信号构件可包含定向rf定位器，位于取回器壳体15对置侧上的选择性地响应信号装置的一对接收器或收发器，或带有装置跟踪器的用以确定遥控器位于球场的哪一侧的唯一远程装置标识器。另外，本文所论述的语音命令可提供此功能的要素。[0073]系统10优选地配置成优化球的取回效率，同时最小化处理器38的开销。因此，在优选实施例中，视频扫描和图像处理的区域主要被引导到场上区域46，从而从球网开始且朝向发球线返回，以为球员提供最优的时间且节省精力。如所论述，球员的遥控器优选地包含越控功能，所述越控功能使得球员能够将取回器引导到编程区域46外的位置以在那些情况下手动地引导取回器。遥控器可以包含例如陀螺仪、加速计、磁力计等的感测遥控器的3轴定向的传感器，系统10和取回器12可以访问所述传感器以将遥控器在将取回器12引向场外球的相应运动解释为一种“牵引束”，且甚至赋予wiimote功能以有助于引导取回器，在下文进一步讨论。[0074]在球员通过遥控器60将取回器12引导到手动路径上以进行区域46外取回时，系统10在此实施例中移交给传感器42以输入球位置以进行取回，且随后在传感器42感测并发信号通知球时，系统10受到来自遥控器60的控制，从而计算修正的取回器12到球返回位置的返回路径，并将取回器12引导到那里。[0075]如上所述，处理器38优选地就其开销(以及因此的成本和电力要求)进行优化，以在最小化计算时间的同时有效地确定球的位置。选择传感器32、36和42的准确性和灵敏度以有效地协调球收集和释放。[0076]wang优选地通过修改描述了用于本发明的跟踪/定位技术。wang描述了一种网球跟踪系统，所述系统能够检测距其基于机器人的平台(即本文所用的术语“机载”)长达5‑6米的球，可利用较好的传感器‑处理器组合扩展范围。wang使用pandaboard作为其主处理器，所述pandaboard用于通过双核1ghzarmcortex‑a9处理器(“在计算能力上大致相当于上网本”)进行“计算密集型任务和外部通信”，且其包含机载wifi模块、以太网和2个usb端口。基于arduinoatmega2560的开发板用于低电平马达和传感器介接，所述开发板时钟频率为16mhz，带有8kbsram，4个硬件uart，用于i2c的2线接口和16个adc通道。所述板经由omap处理器上的硬件串行端口与pandaboard通信。wang指出，硬件串行非常重要，因为在非实时操作系统中，usb串行会导致usb串行驱动程序堆栈产生非确定性时延，这可能会导致随机本地化错误并破坏控制回路的稳定性。wang使用立体视觉，将两个playstationeye摄像机安装在平行的立体配置中，并通过usb与pandaboard介接。摄像机以320x240的分辨率提供100帧/秒的帧率，且包含便宜的且相对低延迟的linux驱动器。[0077]arduinomega板可通过usb容易地进行重新编程，并在介接不同的附件或传感器方面提供灵活性。一个传感器套件的特征在于正交光学编码器边沿和9dofimu。1)车轮编码器：光学编码器用于速度控制和里程计两者。其使用omronee‑sx1031插槽型双光电断路器和适当大小的编码轮以提供204计数/米的分辨率。2)imu：所使用的imu模块为可在市面上购得的sparkfun9dofimu。其为里程表提供稳定的、过滤偏航速率测量。imu安装在汽车的中心线上以用于准确的偏航测量。其并非无飘移的，但其已被证实足够可靠以用于里程计的增量测量。arduinomega编程有与马达、伺服机和传感器介接所必需的软件。其运行消息处理循环以从pandaboard接收命令(速度、转向角、球拾取状态)。arduinomega运行一些时间紧迫的任务。最重要的是，其运行pid控制回路以设置机器人的速度。这是在低电平微控制器上完成的，因为控制回路需要精确的时序稳定性。其还会定期将里程计读数发送回pandaboard。这确保读数均匀地间隔开，使得读数之间的时间增量是一致的。[0078]在大多数实施例中，本发明通过将一个或多个视频捕获传感器36放置在场外、邻近于球场且如上所述优选地在覆盖预先校准的收集区域和/或用户设置的收集区域的网柱上，避免了例如王的机载球场导航方法所需的某些复杂性。在启动时，系统10可通过将球放置在预定位置(例如，在每一侧上的中心服务盒线(“t”)的接合点)来进行初始化(或“归零”)，其中系统10启动子例程以基于来自每一位置的相关视频数据来执行初始化以进行“锁定”，并建立已编程的标准球场网格位置和尺寸的坐标，如果配备了系统10，则可以选择gps坐标。取回器12同时定位在网柱外部，且其开始(“待命”，等待取回位置)可在系统启动时类似地进行初始化。与引导处理器开销以例如通过粒子滤波来确定用于装置导航的线位置的wang和类似的机载方法相反，本发明的这些实施例避免了这种复杂性。此外，本发明通过将传感器36与取回器12分开放置来避免现有技术的机载路径运动和控制系统的其它复杂性，例如由摄像机传感器振动引入的误报和错误。[0079]如所提到，当装备有gps时，系统10可以在启动时将其应用于两个初始化协议，以相对于其gps坐标和定向建立/初始化取回器12的待命位置以及球场网格，这是因为不同的网球场具有不同的罗盘定向。取回器12可以在其t/r中包含机载gps，以有助于位置确定和路径计算。远程控制装置60也可配备有gps；其也可利用具有发明协议的智能手机，所述发明协议被编程到具有兼容gui的ios和/或android中的专用应用程序中，涵盖了本文所描述的控制和操作功能。例如，初始化过程可使球员初始化取回器12的待命位置，随后在中点线处取得位置，并将所述位置标记到系统球场网格图和gps坐标上，以建立整个gps定位的球场图，所述球场图的尺寸也与取回器12的位置有关。必要时，在球场的相对侧上重复此步骤完成特定映射初始化顺序，但应满足取回器12相对于任一柱的定向而无需此额外步骤。当然，存在建立特定地图的等效方式，这只是描述一个此类方法。而且，包含gps和/或定向构件17的机载传感器可以建立并引导取回器12的精确定位。设计选择可基于以下考虑因素。[0080]导航/定位传感器[0081]定位传感器用以估计机器人的位置，其中一些传感器用于室内定位，而其它传感器用于室外定位。最常用的定位传感器为gps(全球定位系统)。围绕轨道运行的gps卫星传输信号，且取回器gps传感器/接收器获取并处理这些信号。处理后的信息可用以确定机器人的大致位置和速度，但这些信息更适用于户外且价格也可以很高。数字磁罗盘使用地球磁场来确定方向，从而进行方向测量。与gps模块相比，这些传感器价格便宜，但如果同时需要位置反馈和导航，则罗盘与gps模块一起使用效果最佳。飞利浦(philips)kmz51足够灵敏以检测地球磁场。定位是指自动确定机器人在复杂环境中的位置的任务。定位基于称为地标的外部元素，在本发明中，所述外部元素可以是如使用指定位置中的球放置所论述的初始化过程的一部分。[0082]在相对于任一放置的球场网格的镜像对称的情况下，一个或多个传感器36可被定位在任一网柱50上。这是尤其有利的，因为室外球场通常定向为坐北朝南(n‑s)，使得当太阳在低空时，阳光不会直射球员的眼睛。由此得出，网柱放置的选择可根据太阳的位置，因为通常在太阳处于一个或多个传感器36后方时，用于最佳对象跟踪/分辨率/图像处理的效果最佳。[0083]许多室内球场设施通过重型乙烯基、织物或复合物提供彼此分隔的球场，每一底线和侧帘后方的通常为网状窗帘的窗帘可滑动地从顶置式缆线悬挂下来，以易于打开和关闭以按需要打开/封闭球场。取回器系统10优选地包含用户替换设置，以用于选择包含于处理器编程指令中的包含与室内布局/尺寸相关联的参数的编程室内球场布局，且如上文所论述的取回器12优选地包含一个或多个接近传感器42(安装在最有效的位置)，所述一个或多个接近传感器能够通过发信号通知处理器‑控制器21以按需要引导或重新引导取回器12来感测侧面障碍或间隙以最小化例如来自室内球场侧窗帘的干扰。专用的智能手机应用程序/图形用户界面(graphicaluserinterface，gui)包含仅向那些球员分配私人通信协议/球场最小化球场之间的干扰，并最小化不同球场和球员在附近使用多个取回器的可能性。[0084]处理器38(在大多数实施例中使用)编程成处理视频数据并确定可能的球位置。在一个实施例中，本发明结合了wang描述的用于将静止的球定位在网球场的表面上的方法。为了分割出可以找到静止的球的不可能区域并缩小搜索范围，仅考虑在球场长度上延伸的产品地平线下方的区。尽管所描述的方法解决了框架中最多存在一个球的问题，但考虑到采用下文进一步描述的机载传感器，本发明可以收集在框架中捕获的多于一个的球。通过在空间上运行比如聚类的均值漂移来平滑纹理和噪声，所述均值漂移例如在d.comaniciu和p.meer在1999年的《计算机视觉(computervision)》中描述的“均值漂移分析和应用(meanshiftanalysisandapplications)”。第七届ieee国际会议论文集，第2卷，1999年，第1197‑1203页，第2卷。所得的色调分离图像具有较大的区域，所述区域具有几乎恒定的颜色。作为具有几乎恒定颜色的邻接区域的连接组件或斑点是使用泛洪填充算法从色调分离图像产生的。像素面积远大于从摄像机的高度拍摄的球的图像的可能具有的像素面积的连接组件将被丢弃。[0085]例如，如s.suzuki等人的“通过边界跟随的数字化二进制图像的拓扑结构分析(topologicalstructuralanalysisofdigitizedbinaryimagesbyborderfollowing)”，《计算机视觉、图形和图像处理(computervision,graphics,andimageprocessing)》，第30卷，第1期，第32‑46页，1985年，http：//www.sciencedirect.com/science/article/pii/0734189x85900167中所述，已发现限界连接组件的轮廓。轮廓有助于获得有用的几何属性，例如斑点的面积、形状和位置。轮廓会根据大小和形状进行过滤。这种基于过滤的形状是通过使用最小二乘法将椭圆首先拟合到斑点上来完成的，例如m.pilu、a.fitzgibbon和r.fisher在1996年的《图像处理(imageprocessing)》的“椭圆特定的直接最小二乘拟合(ellipse‑specificdirectleast‑squarefitting)”中所述。论文集，国际会议，第3卷，1996年9月，第599‑602页，第3卷，且随后评估以下两个量度，[0086]ρ：＝m/m，[0087]其中m＝椭圆长轴的长度，m＝椭圆短轴的长度，和[0088]δ：＝1‑面积(斑点)/面积(椭圆)，[0089]且对于圆形斑点，ρ→1 且δ→0 。随后将其余轮廓的像素转换为hsv(hue色度、saturation饱和度、value纯度)颜色空间，以借助网球的独特光学黄色来进行基于颜色的过滤。在保留多个斑点的罕见情况下，假定具有最大面积的一个斑点表示球。连续的平均和过滤导致候选球的集合逐渐减少，其有助于减少计算开销、为如上所述的系统10设计中的重要考虑因素，且可以检测到距一个或多个传感器36至少长达5‑6米的球。wang称其双核1ghzarmcortex‑a9处理器在计算能力上大致相当于上网本，而当前等效的处理器更紧凑、更便宜且功能更强大；此外，wang将处理器定位在板上，而在本发明的优选实施例中为定位单个对象跟踪，其中通常在第一帧中手动初始化目标，且随后在后续帧中自动跟踪并定位目标，这是计算机视觉领域的热门话题。通常将跟踪表述为二进制分类问题的传统的检测跟踪(tracking‑by‑detection)已被广泛应用并在单个对象跟踪中取得了巨大的成功。但是，这种表述存在一些潜在的问题。例如，正训练样本和负训练样本之间的边界是模糊的，且跟踪和分类的目标不一致。[0090]还应理解，在本发明的范围内也存在几种替代的基于计算机视觉的跟踪方法。例如，单个对象跟踪(其中通常在第一帧中手动地初始化目标，且随后在后续帧中对其进行自动跟踪和定位)在每次可以跟踪一个球并确定其位置，而无需同时跟踪另一个球，也不必在跟踪聚焦于正跟踪的第一个球时跟踪另一个球的意义上简化了系统10。这是因为网球比赛在击球/发球之间会短暂地暂停。每一球位置存储于处理器38存储器(和/或在本文所论述的一些实施例中的处理器‑控制器21存储器)中，且被存取以用于以一次一个或以多个球分批式取回循环/取回器12操作的方式进行取回。当然，其它因素也可能会介入，包含环境因素，例如在室外环境中移动球的风；因此，系统10可以包含可选的风速计53，优选地与球定位器34和处理器38模块集成且包括mems型装置，例如现代装置模型md0550风传感器rev.c，以对实时风速和风向进行取样，以将用于方向计算的校正因子和用于取回的命令输入到取回器12的方向命令结构中。[0091]定位器系统34‑处理器38采用如所提到的球跟踪技术。通常将跟踪表述为二进制分类问题的传统的单个对象检测跟踪(single‑objecttracking‑by‑detection)已被广泛应用并在单个对象跟踪中取得了巨大的成功。存在与此有关的一些问题。例如，正训练样本和负训练样本之间的边界可能是模糊的，且在一些应用中跟踪和分类的目标可能不一致。然而，存在解决这些问题的方法。[0092]在一种方法中，将跟踪作为模糊分类问题解决，且通过分配不同的成员来衡量训练样本的重要性并提供更严格的空间约束。其还应用了模糊最小二乘支持向量机(fls‑svm)逻辑以实施具体的跟踪器。其分析了fls‑svm的原始形式、对偶形式和内核形式，并导出了相应的封闭形式解决方案，以用于高效实现。随后，建立最小二乘回归模型以自适应地控制更新，从而保留外观模型的稳定性。必要的处理开销的减少延长系统10的操作时间，并使取回器12的充电间隔更大。[0093]mathworks的computervisionsystemtoolboxtm还提供了视频跟踪算法，例如连续自适应均值漂移(“camshift”)和kaneda‑lucas‑tomasi(klt)。这些算法可用于跟踪单个对象或在更复杂的跟踪系统中用作构建块。工具箱还提供用于多个对象跟踪的框架，所述框架包含卡尔曼滤波(kalmanfiltering)和用于将对象检测分配到轨道的匈牙利算法(hungarianalgorithm)。例如，使用“vision.foregrounddetector”检测到的像素将如球的移动对象与背景分开。但是，由于球与球场之间的对比度较低，背景减除只能将球的一部分定位。并且，还包含两个问题：区域的中心通常与球的中心不同，即球的位置测量存在误差；以及当球被另一个对象(例如球网的一部分)遮挡时，球的位置不可用。使用卡尔曼滤波器解决这些问题，以消除存在于跟踪系统中的噪声并单独使用其使用预测方法以在球被另一对象遮挡时估计球的位置。当检测到球时，卡尔曼滤波器首先预测当前视频帧的状态，且随后使用新检测到的对象位置来校正其状态。这会产生过滤后的位置。当球丢失时，卡尔曼滤波器仅依靠其先前状态来预测球的当前位置。卡尔曼滤波器配置有一组合适的配置参数，例如，使用“tracksingleobject”函数和“configurekalmanfilter”函数中的其他选项，所述configurekalmanfilter函数基于提供五个输入变元而返回卡尔曼滤波器对象。motionmodel设置对应于对象运动的物理特征，并设置为恒定速度或恒定加速度(/减速度)模型。鉴于球由于滚动阻力/摩擦而经受恒定的减速(除非指出存在一些环境因素，例如在户外时风推动球)，因此本发明优选地适用于后者。当然，通常对象不会以恒定的加速度或恒定的速度移动。因此，卡尔曼滤波包含motionnoise子例程，以允许指定与已编程运动的偏差量；增加运动噪声参数会命令卡尔曼滤波器继续处理额外传入的视频对象位置和速度跟踪数据，以完善球位置的确定。此子例程可进一步与来自风速计53的数据配对以完善球位置的确定，或不存在通过gui或其它此类系统10用户设置选项调节的球位置的确定。[0094]卡尔曼滤波器有利地还包含用以解决多对象跟踪的例程/协议。将“vision.kalmanfilter”对象与“assigndetectionstotracks”函数地址分配检测一起应用到轨道，从而确定检测是否对应于新对象，且可在单个对象被遮挡的情况下将彼此紧密接近的对象分开。[0095]因此，系统10可以从解析第一目标对象帧开始，开始处理与给定的球取回相关的视频数据，通常是在球已经减慢到可分辨的对象速度时。这非常适合网球比赛的参数，因为在评估球的方向和速度且随后估计或“瞎猜”其可能的路径/目标之前，球员不会立即识别出所需的暂停以取回情况。届时，系统10将已检测并“锁定”球以及球的速度和路径，而处理器38计算用于拦截和返回的最佳取回路径(并如所论述经过校正和最终位置确定)。为了简化编程，处理器38可以编程成以零速度状态开始，以用于球网处的第一视频帧检测，其中一个或多个传感器36定位成扫描经已编程的区域46。因此，击中球网并停止运动的球将以最初为零的速度进入视场，从而简化了所需的视频处理。[0096]在另一方法中，一个或多个传感器36可包括使用用于对象跟踪的常规的现成的网络摄像头的变焦(ptz)摄像机，但因为此需要电机组合件，因此确实会带来额外的复杂性/成本并增加了电力开销。在示例性应用中，其可利用具有包含编程学习、快速计算和稳固性能的能力的常规快速压缩跟踪(fct)算法，且可进一步包含通过串行rs232与嵌入式系统介接以命令一个或多个摄像机马达的程序，以用于使图像在当前帧中居中。随后，编程指令可以与到取回器12的方向命令介接，以将所述取回器以改进的精度引导到球的位置。[0097]如上所述，取回器12的球接近传感器42(包含在系统10的一些实施例中)在定位器定位在场外且用于收集在其范围之外(或作为唯一球定位器在机载基本配置中)的球时补充球追踪器/定位器34。如上所述，系统10包含具有发射器(或收发器)62的球员远程控制装置60，所述发射器(或收发器)用于传输球跟踪器/定位器34的系统越控/取回命令。远程控制器60可配置成类似于wiimote，以简单地通过移动和旋转遥控器而在朝向场外或其它球的所要行进方向上引导取回器12，如下文进一步讨论。在上文所讨论的多传感器方向切换系统10配置中，一旦到达球附近且在传感器42的范围内，就切换对取回器12的方向控制，以处理来自传感器42的输入，以用于取回球并将球返回到信令球员，随后返回到待命位置。由于可以预期的是，当取回器12遇到如上所述的某种场外障碍物时可以进行取回，因此传感器42能够区分球和障碍物，或替代地，如上所述，系统10编程成例如通过激活其“取回失败”协议来中止进行中的取回操作。[0098]可以使用如richardibbotson的wiimote蓝牙代码(见附录‘a’)的技术来实现wii远程式配置和控制。例如，已对其进行了修改以控制机器人装置和遥控(remotecontrol，rc)汽车。wiimote通过使用adxl330加速计来感测沿三个轴的加速度，并使用16kib的电可擦可编程只读存储器(electricallyerasableprogrammableread‑onlymemory，eeprom)芯片，通过使用所述芯片，主机可以自由读取和写入6千字节的区域。档仅使用wiimote的加速计功能时，使用两节aa电池的wiimote最多可以运行60个小时。例如单手位置无人机控制器yuneec向导魔棒的其它装置也提供类似的功能。改变远程控制器的定向角度通过wifi控制装置的运动和/或3d移动。[0099]在操作上，此类远程装置能够在系统10中通过wifi(例如蓝牙通信协议)将装置移动转换为命令到用户界面。装置的传感器的x轴姿态(横摇)、y轴仰角(俯仰)和/或装置的z轴航向(偏航)运动被转换为取回器12的方向操纵命令。另外，本发明的一些示例性实施例还可以测量装置沿x、y和z轴的线性运动移动，以产生用户界面命令。[0100]传感器的多种组合可用于实现所要的控制和功能。例如，可以采用两个旋转传感器和一个加速计506。旋转传感器可以例如使用由亚德诺(analogdevices)公司制造的adxrs150或adxrs401传感器实施。本领域技术人员将意识到，其它类型的旋转传感器可以用作旋转传感器，且adxrs150和adxrs401纯粹用作说明性实例。与传统的陀螺仪不同，这些旋转传感器使用mems技术来提供附接到框架的谐振质量块，使得所述谐振质量块可以仅沿一个方向谐振。当传感器所附着的主体围绕传感器的感测轴旋转时，谐振质量块移位。可以使用科里奥利加速度效应(coriolisaccelerationeffect)来测量此位移，以确定与沿感测轴旋转相关联的角速度。如果旋转传感器具有单个感测轴(例如adxrs150)，则可以将所述旋转传感器安装成使其感测轴与待测量的旋转对齐。可安装一个旋转传感器以使得其感测轴平行于y轴，且安装另一旋转传感器以使得其感测轴平行于z轴。传感器的操作和其它细节在2017年2月21日发布的题为“3d定点装置和方法(3dpointingdevicesandmethods)”的第9,575,570号美国专利(liberty等人)中有所描述。[0101]在系统10的简化版本中，或如果球定位器系统34和处理器38发生故障、失去电力或球员只是单纯选择没有这些组件，则可以采用遥控器60来手动控制并引导取回器12进行取回。由于许多比赛中(特别是在户外)的球员每两场比赛交换一次球场侧，因此系统10优选地包含方向响应能力，就此而言，取回器12被引导到所要的球场侧，而不是另一侧。语音命令可以提供所讨论的能力，或者t/r43(确切地说，其所讨论的接收器组件可以是专用的或独立的)，以及发射器62可以配置成具有此功能。由于检测到靠近球网(而不是距球网一定距离)的球会导致误报增加(其频率也取决于传感器的类型)，因此将默认初始取回器12路径初始化成平行于球网并沿着球网的边可以减少这些误报的发生。另一方法是通过信令球员遥控器60采用越控，且随后重新激活传感器42以在检测到球之后控制取回。在收集之后，取回器12朝着信号令遥控器60移动以按照编程或由遥控器发出的信号来释放球。在释放之后，取回器12优选地通过t/r43(其发射器功能)与对接站t/r69(下文进一步论述)之间的通信自动地返回到其待命位置以引导其路径返回。替代地，处理器‑控制器21可包含编程指令，所述编程指令在执行时计算取回器12相对于正在使用的球场的球场网格的位置及其待命位置，或至少是后者，以在取回之后使取回器12返回到其原始待命位置而无需额外的手动控制努力。[0102]在采用仅使用一个遥控器以用于取回的单个球员的取回器系统配置中，所述遥控器连同所述球员一起交换球场侧(或如果球员不定期交换球场侧，或每规则或例如在所进行的奇数数目的全部比赛之后的常规的每一其它比赛)，系统10可包含位于取回器12或对接站64的相对侧上的一对接收器63。如果以相同的频率操作，则通过接收到的相对信号功率将所要取回器12的方向与为选择的球场侧区分开可能会由于(由时间路径干扰等引起的)归零效应而导致误报。因此，本发明优选地包含接收器63“握手”例程的选择，所述例程例如通过停用未选择的接收器63或通过处理器发起的将其输出撤消或归零的方式选择用于取回的球场侧。这还支持两种球员形式，主裁判(或其它指定的人或官员，包含任何球员指定人员等)；例如，可以使用向每个球员显示“呼叫”状态的一个或多个指示器来根据所述状态取回或替代性地手动切换到另一球员遥控器等。替代性地，采用具有2个分开的操作频率的遥控器60发射器，每一球场侧/一个接收器63，也解决了问题。[0103]遥控器60的大小和重量应适合球员在比赛期间随身携带，因此遥控器的设计也应考虑到这些因素。机载接近传感器42可以是超声装置或视频装置，其输入到处理器‑控制器21，且在如本文所讨论的处理视频输入的情况下如同处理器38对视频输入进行处理，不同之处在于鉴于减少的球识别需求，处理开销可减少。而且，在传感器42获取球的位置后，机载指示器65以听觉或视觉方式发信号通知球的获取，以警告信令球员取回器12的手动远程控制转换为自动受用户越控。替代地或另外，传感器42可用于感测其它接近对象，例如以用于避开障碍和控制转向命令。[0104]本发明任选地包含语音控制和命令技术作为对系统10中的取回动作或其它功能的手动控制。这可与处理器38、遥控器60集成，或两者都结合在一起。语音命令可以用作越控和用户选择的选项，以及用于系统设置或配置，且当与比赛期间响亮而频繁的比分宣布相比，所述语音命令对相邻球场球员造成的干扰和注意力分散要少得多。示例性语音命令包含用于指示取回器12开始取回的“取回”等、用以指定在哪一[预定的]球场侧和哪一球场区域上进行取回的接着“1(或2)”的“a(或b)侧”等、然后是用以将取回器12的直接航向和路径引向球直到其在正确方向上的“更多”或“较少”或其它合适的方向/转向命令、在将取回器引导到已编程的网格区域(例如，在直接赛场外)外时的“场外”等、“收集[球数]”、“停止”、“待命”以及其它此类命令，以有助于高效取回。可以将命令并入遥控器60的程序中，以通过远程控制组件，例如“trackpoint”(紧凑的等距操纵杆，也称为指点杆、样式指针或小节)、gui界面、鼠标垫、传统的操纵杆等实施。[0105]替代地，具有已安装的取回器应用程序的智能手机或类似装置可以提供一些或所有这些功能，包含远程功能以及语音控制功能，这在避免由外部噪声源引起的错误移动方面可能是优选的。[0106]鉴于一个或多个传感器36与处理器38的协作及其视觉程序能够将取回器12引导到足够靠近球的位置，对于许多实施例，机载接近传感器42可以是比一个或多个传感器36更简单的类型的传感器，因为传感器42通常直到接近时才必须获取(感测)到球；因此，需要较少的传感器复杂度(以及较少的处理)。例如，编程成采用利用球颜色(光学黄色)的原始颜色阈值的视频传感器36和处理器38(和/或处理器‑控制器21)通常对针对在用于切换的机载传感器42的近距离(1‑2米)内的变化的球场背景颜色的光学黄色球有效。一个或多个传感器36替代性地包括超声测距传感器，例如lv‑maxsonar‑ez1超声测距仪。[0107]如图2所示，系统10可包含取回器12的对接站64，所述对接站可以进一步包含用于为取回器12的电源22(例如锂离子电池、镍氢电池或其它类型的可充电电池)充电的构件66，且因此扩展了比赛期间取回器12的操作范围和持续时间。根据设计的所要功率和有用的操作时间以及所指出的使用中的充电选项的可用性来选择电源22。一个此类系统是rc模型汽车通常使用的、可再充电的镍氢4.8v电池组、可易于用备用的满充电的替换电池组切换的。其它电源22选项包含在电动滑板车、电动自行车和电动儿童乘驾车中的那些电源，用于所述车的可充电电源的电压范围为12v至48v，且包含已经提到的各种类型。充电构件66可相应地包含若干不同的选项，其也可以取决于预期的用途，例如，用于室内球场环境的ac插座‑降压变压器，或如果在户外，则太阳能电池和相关电路系统任选地并入对接站64中。取回器12可以编程成返回到最接近其当前球返回位置的任一柱，但是优选的待命装置在如本文所论述的对接站中具有单独的、可连接的电源，以用于在对接时在取回之间对取回器机载电源进行再充电。示例性的充电接口是常规感应线圈非接触式充电系统，其在两个组件(取回器和对接站)中提供必需的互补电路系统。网球设施(尤其是室内的)可能会选择提供有线插座来供电。[0108]对接站还帮助固定取回器，且其自身可固定到网柱；因此，任一对接站64可包含用于固定/释放到网柱的构件67，或在不存在对接站的更基本配置中，取回器12可包含用于固定/释放到网柱的构件67，例如以在有风情况下将取回器固定。例如，用于固定/释放取回器12的构件67可以是磁性联接器，以附接到网柱40/从网柱释放；同样，构件67可以设计成波形(凹形)以紧密地装配到圆形网柱上。[0109]如图7中所示，示例性对接站64包含底座100，所述底座具有可旋转地安装在其上的板102且具有一对凹槽104，所述凹槽配置成在取回器待命位置(由前箭头指示)中在取回之间引导和固定取回器12(通过车轮18)。对接站64还可包含用于使板102在位置之间旋转的构件106(如虚线所示)，例如步进器或其它马达，或可以通过一个或多个车轮18在凹槽104内同步反向旋转来实现旋转。可包含结构棘爪108以限定/限制板102的旋转程度(网柱40本身可结合其它设计方面(例如与叶片26接触)而发挥作用)。或者，旋转量也可以直接通过构件106控制，或可以对系统10进行编程和/或手动控制以使板102旋转，以使取回器12在所要方向上定向并进入其定向，以用于在球释放后重新定位取回器12(其中取回器64可反向行进并重新对接而无需不必要的额外转弯)。取回器位置确定构件19与接近(或归位)传感器配合可以根据系统编程促进重新对接。[0110]图8示出了便携式实施例，其中取回器12和对接站64一起被附接/固定在可滚动框架300上，所述可滚动框架包括车轮302、伸缩式手柄304和用于将框架300固定到网柱40的构件67。配置有利于运输、建立和收起系统10；所述配置还在中间提供了开放空间，所述开放空间用于固定并保持球员的网球设备或其它装备。取回器12可被收在折叠位置(其中叶片26在框架300旁边)中以实现紧凑性，并旋转到其工作位置(如箭头所示)，其中框架300固定在网柱40。[0111]如所讨论，处理器‑控制器21可以编程成计算和跟踪路径和距离，以便跟踪取回器12的球释放位置并使其返回到待命位置。对接站64优选地包含t/r(收发器)69以有助于对接操纵；或者，收发器44可具有此功能。[0112]取回器12可具有密封的壳体15以用于户外使用，以保护其组件免受潮气和其它元素，例如碎屑以及主要由碎的变玄武岩构成的松软的球场粘土表面的材料(包含红灰石(har‑tru))，或者红土(碎砖或黏土、页岩碎石、石头、砖或其它未结合的矿物质集料)的影响。密封的壳体15还有助于在使用后清洁取回器12和将取回器从所述壳体取下。转向构件20可包括差动驱动器/差动轮：两个马达之间的速度差沿任何所需的路径和方向“差动”驱动机器人；差动轮可以采用两个独立驱动的车轮，所述车轮固定在同一水平轴上。另一选择是“三轮车驱动器”，其采用三个车轮，其中前转向轮由马达控制，且两个后轮附接到由单个马达驱动的具有两个自由度(前进或后退)的共同轴上。转向构件20也可以是“ackermann”设计，其将固定在共同的可枢转转向轴上的两个前轮的角度与固定在第二固定驱动轴上的两个后轮的角度进行机械协调。取回器12还可包括代替车轮18的连续轨道(也被称为坦克履带或履带)胎面，以促进在松软的网球场表面上的运动，为此可利用机器人胎面驱动(“坦克驱动”)系统。用于转向器20的构件随后采用差动转向(移动是基于两个单独驱动的车轮)，向取回器12的一侧施加更多或更少的驱动扭矩而非使另一侧转动；这增加了复杂性且增加了成本，相较于非轨道驱动系统需要一个或多个额外的马达和额外的传动系组件。对软球场表面的另一考虑是避免或最小化由取回器的移动在表面上留下轨迹的可能影响，因此，取回器12可包含用于平滑或以其他方式修饰轨道标记的构件，例如附着到壳体或底盘的后部且设置在一定水平处的刷子，以便使轨道平滑同时也最小化与其与表面接触相关的阻力。由于在取回期间在草地上的不均匀滚动，可能需要对草地球场表面进行其它修改，例如辅助地面释放叶轮(本文中所述)和用于收集球的球支撑件(本文中也有所描述)。[0113]当然，对于取回器12的材料的选择取决于若干考虑因素，包含成本、重量和在使用其的各种球场和条件下的总体实用性。车轮及其牵引力对取回器12的移动性和加速能力很重要，因此，车轮与各种球场表面之间的摩擦系数是一个因素。这可指示采用氯丁橡胶或其它具有中等硬度和/或足够的粘性以享有良好的抓地力的材料的低断面轮胎/车轮。取回器12的重量也可能是一个因素，因为取回器12的重量是辅助对抗例如风力等外力的牵引力和稳定性的较重底盘与使其加速度、速度和省时的球场覆盖度最大化的较小重量之间的折中方案。[0114]可能的球场条件包含降雨中断以及在有风条件期间的比赛。如以上关于前者所述，取回器12具有防水设计；关于后者，优选地使取回器12的侧面面积最小化，以减小风，特别是侧风对其取回的影响，从而使取回时间和错误取回等的发生率最小化。尽管壳体15当然具有根据系统10和取回器12的各自设计和功能的构造和尺寸，但是其优选地呈现出尤其是关于其横截面积的轮廓，从而最小化当在室外使用时的刮风或狂风的潜在影响，且对置叶片26对此做出相当大的贡献。因此，希望使对置叶片26的总横截面表面积最小化。因此，对置叶片26可具有穿过侧壁31的多个通孔或狭槽68，或包括具有窄壁和一个大狭槽68的环。显然，每一狭槽或通孔68从中穿过的间隙必须小于球的直径(上文提供)。叶片26从壳体15相对于取回器12的轴向c/l(参见图4)至少延伸3英寸，以限定大小适合于容纳单个球的收集空间30；在多球版本中，叶片26相对于c/l至少延伸其倍数；因此，在本文讨论的一些实施例中，取回器12可配置成容纳多达6个球或更多(例如，用于锦标赛或利用其的其它情况)。叶片26的侧壁31应具有足以将一个或多个球保持/释放在空间30中/从所述空间释放的竖直高度尺寸，这可取决于实施例。因此，侧壁31配置成不捕获或阻碍球释放，而是在释放时利用叶片将其定位在地面上，然后将球引向预期的释放点。例如，对于包括被动棘爪50和上部唇缘56的叶片26的实施例，可满足以下情况：在球的半径与其直径(约1.4英寸到2.7英寸)之间的某处具有竖直高度尺寸，但高度应至少足以将球接纳到空间30中而不会在释放之前卡住球。[0115]对置叶片26和壳体15是安装在底盘15上的一件式结构，或叶片26是通过紧固构件70附接到壳体15(和/或底盘14)的一个或多个单独组件。在一个实施例中，紧固构件70是可闩锁的铰链，允许对置叶片26在收球位置和向后折叠的可收起位置之间旋转(如图4中的虚线所示)。其它合适的紧固构件70包含槽形(滑入式/滑出式)托架或其它此类快速连接件；或者，叶片26可以是可伸缩叶片26，所述可伸缩叶片例如配置成在沿着壳体15的顶部或侧面的引导件内可滑动地伸缩。[0116]图9‑11示出了叶片26的实施例，所述叶片包含扩张(前导)末端306，所述扩张末端成一定角度以使球偏转到收集空间30中且在取回器12的两侧加宽球收集条。叶片末端306可如图所示逐渐变窄，其数量受到限制，以便在球直径≈2.7"的情况下，不允许球滑过或滑下。叶片末端306也可以如图所示地被扭转(如同莫比乌斯带扭转)，以便呈现与取回器12的前缘表面平行(在y‑z平面中)的前缘表面308，以在取回器处于平行于球网且沿着球网的边延伸的首选初始取回路径时最小化末端306钩住网(网眼或在中央绑带上)的可能性；这也导致了优选的编程指令，由此处理器‑控制器21基于取回器移动输入数据而在取回期间检测未编程的停止或减速，并引导例如返航的修正操纵(受手动越控)。叶片末端306可具有大小设定成最小化卡住/钩住球网眼的宽度(例如大于2个网状开口)。被动棘爪50是凹形区域51，所述凹形区域从下部水平延伸的球引导叶片部分310(竖直地，高度至少为1/8"‑1/4")向上延伸，所述凹形区域和其对置叶片的球引导件310一起引导球从空间30向目标释放，同时防止其滑回区域51，从而保持球释放的准确性。每一叶片26优选地包含在经由通孔或端口连接到定位在叶片26上的传感器或其它组件(例如，led29)的每一叶片的下侧上的布线通道311，例如纵向延伸的凹槽(以虚线示出)。[0117]叶片26被示出为具有位于球接近传感器33的后部的狭槽309，以用于容纳额外的主动棘爪50(例如，如图9所示的机械爪)，以选择性地固定和释放球，从而在单次取回“往返”中为取回器12提供多球取回功能。还可以通过本文描述的其它被动和主动棘爪来提供多球取回，其选择取决于所要的系统10设计。[0118]安装在叶片上的球传感器32在检测到球进出空间30时，将信号输入到处理器‑控制器21中，以用于如所论述地控制取回器12的操纵和球的取回。例如，在收集球时，取回器12可以按照指示开始球释放操作或另一球收集操作，并且一旦完成就开始下一个编程或指定的操作，通常以其返回待命和/或对接站64而结束。定位在取回器顶部或每一叶片上的接近传感器可以帮助在沿着球网的边的取回器接近方向上保持所要距离，例如保持与球网相距编程距离。替代地，传感器将定位且安装在叶片上方(例如，在取回器的前顶部上)，在指定范围检测球且将取回器引向所述传感器，但不超出叶片传感器协议，而是在如由中央接近传感器引导的在编程的增量距离间隙处通过传感器拾取球之后，进行调整以接近球。[0119]可通过配置系统10以利用传感器来最小化或整合此类接近传感器的数目，以便基于取回器12的当前位置、位置、方向和/或其定向经由编程指令和编程的球场网格而“识别‑区别”所感测的接近的对象。例如，在开始取回时，可以如本文所讨论的那样对系统10进行编程以沿着球网的边开始，其中利用接近传感器确保取回器12与球网之间保持所要距离，直到其处于可维护路径上，而无接近传感器的反馈，此时接近传感器的输出可用于指示接近的球或球员。[0120]图12‑16示出了在有或没有球弹出器52的情况下能够收集弹跳或偏转的球的取回器12的实施例。壳体15的后端包含内部侧壁313，所述内部侧壁的表面呈波形(例如，凹形)以在弹跳时使球偏转并容纳其。如上所述，取回器12还可包含球弹出器52以及略凹的球支撑件54，所述球支架用于收集并被动地固定弹跳或偏转的球。取回器12可包含顶部312，以增强凹形减震区域51(图9‑10)的止动能力，且使球向前偏转并进入收集空间30。顶部312还可包含具有前后下降(负斜度)的凹形(如从上方观察)通道314，以使球向后汇集(朝向球支撑件54/弹出器52或无此组件进入空间30以用于地面释放)。侧壁313和其它球冲击表面可以可选地包含弹性/冲击吸收性表面处理(例如纹理化或肋状化)或例如橡胶、合成弹性体(氯丁橡胶或氨基甲酸乙酯)或泡沫体等的顶层，以减弱和吸收球的冲击并最大程度地提高捕获保持力。[0121]球弹出器52可以是操作具有用于击打球以用于弹出释放的球的球撞击表面404的芯活塞撞击器402的电磁线圈400(优选地为线性类型)，例如在2014年8月7日(ron等人)申请的第2015/0061224a1号美国专利申请案中，描述了一种电磁撞击器组合件，其包括由电磁线圈激活的弹簧偏置的撞击部件，其中所述电磁线圈抵靠着弹簧移动，使所述弹簧处于压缩位置，从而在电磁线圈去激活/撞击件释放时允许弹簧将撞击件卡在球上。[0122]取回器12还可包含具有前端407和后端408的球排队器/进给器406，所述后端具有从前到后的下降(负斜度)以使球在重力下朝弹出器52进给。末端部分407(前部)具有前部唇缘412，所述前部唇缘大小设定成在表面413上接纳和固持球，所述表面配置成(例如，稍微凹入)可释放地固定球。唇缘412通过铰链414或其它枢转构件可枢转地附接到后端408，通过操作器416(例如，马达‑齿轮组合件、电磁线圈等)升高和降低，由此在唇缘412降低的情况下，收纳于其上的球升高且在重力下向下进给到球坡道410。如上所述的球接近传感器32与用于控制一个或多个球依序进给到弹出器52的构件418(例如电磁线圈)一起感测滚到唇缘412上的球，其上的处理器‑控制器21开始进给排队序列，所述构件例如定位在一定高度处的电磁操作的棘爪(或图9中所示的机械抓具，或此类具有透球进给功能的背对背抓具)，以将球固定在其大圆周附近或大圆周处(≈1.30"‑1.40")；邻近于球坡道410的另一传感器32感测进给回弹出器52的球。代替电磁活塞，弹簧杆臂弹出器或本领域中已知的其它弹出器52也在本发明的范围内。在一些实施例中，前端407任选地包含球弹出器420(电磁活塞类型等)，其定位成用于撞击和弹出球，以用于地面释放，作为惯性地面球释放的替代(或补充)方案，例如下文进一步描述的组合排出‑惯性(地面释放)实施例。在这些实施例中，取回器12可以配置成依靠升高的唇缘412来固定即将释放的球，以替代任何或所有被动和主动棘爪(例如，叶片26上的凹形区域51)。[0123]弹出器52任选地可包含球发射导向件500，所述球发射导向件定位成邻近球弹出器52并在其上方延伸，以在所要的释放方向上向上引导球。导向件500优选地包含用于调节发射角和弹出球方向的调节构件502。调节构件502包含一端固定到壳体15且另一端固定到导向件500的导向推动构件504(例如，电磁操作的活塞组合件或齿轮蜗杆螺钉组合件)。末端507处的导向件500通过枢转构件508(例如，所示的铰链组合件)枢转地安装到取回器12。然后，可手动地或通过编程指令来调节导向件500，以在所要方向和轨道上引导球。弹出器52还可以包含可调节的力功能以控制球释放弹出速度。任选的一个或多个对象接近传感器509可以提供用于根据需要调节这些参数以实现最佳性能的输入，包含安全性考虑因素(例如，检测球员与传感器的距离以安全地弹出球)，包含编程或手动取回中断。系统10可进一步包含越控功能，以允许球员或独立操作者(例如，如主裁判的官员)在任何时间越控接近互锁以便根据需要在每一情况下弹出一个或多个球。[0124]在图15‑16中所说明的实施例中，取回器12配置成同时收集弹跳和滚动的球且可在地面上或空中释放球。取回器12包含球排队器/进给器406以用于将球从空间30引出，或通过重力作用在球坡道410上将球向后引导到球支撑件54中以用于弹出或向前以用于地面释放。在此实施例中，球支撑件54包含球支撑旋转构件600，所述球支撑旋转构件由可旋转地安装在球弹出器52上的板和步进马达等组成，其中旋转由处理器‑控制器21及其编程/输入引导。导向件500具有固定到球支撑旋转构件600的下部壳体602，所述球支撑旋转构件(a)与导向件500成一体(使得球支撑旋转构件600和导向件500一起旋转)，或(b)为单独组合件(仅下部壳体602随着球支撑旋转构件600而非导向件500旋转)。下部壳体602包含壳体602的底部处的球馈通开口604，所述球馈通开口的大小设定成使球从中穿过(即，对于网球，直径＞2.7英寸)，其中开口604(优选地如图所示成拱形)在坡道410与支撑件54之间。球支撑旋转构件600的旋转使开口604移动远离坡道410以将壳体602的壁606定位成与坡道410成一直线，以充当棘爪(如果需要，连同如本文所描述的额外棘爪)，从而在空间34可用于所要的球进给之前阻止球向后进给。球支撑旋转构件600接着可旋转回适当位置以重新开始向后进给球。还应注意，在本文所描述的一些实施例中，球可例如以双向球进给形式进给到空间34的前方。当然，对于给定的应用，球进给和弹出的确切时间和顺序取决于编程或手动引导。例如当取回器12在任一方向上沿着球网的边并平行于球网行进时，壳体15和叶片26的外侧表面优选地沿着共同竖直(x‑z)平面对准以优化接近于球网的球集合。[0125]另一潜在困难的取回情况是当球在球场角落或球场角落附近(即在底线后)。为了缓解这种取回问题，本发明包含阻挡球进入拐角处或使球偏转远离拐角的构件(未示出)，例如固定到拐角的两侧上的栅栏上的三角形块或绑带(例如，弹力式绳)，以挡住拐角且使球偏转。[0126]图17为例示用于实施本发明的各种实施例的序列的逻辑流程图。图式为不言自明的，因为其结合了上文所描述的许多逻辑、过程和编程以便在本发明的多方面的众多实施例中巩固和传达本发明的实用性、新颖性和唯一性。还应注意的是，子例程“预设球场网格尺寸”包含尽可能编程的(当然还有用户可修改的参数)本文列举的不同球拍运动球场的尺寸，以及室内与室外布局和配置的选项、不同的大小(例如，底线后的较大或较小区域)以及场外(即在比赛中的实际球场外)所要的取回扩展，例如当相邻的球场空缺且取回可扩展时。如上所述，图中所示的许多逻辑可编程到处理器‑控制器21中。[0127]当然，在系统10的某些方面存在一些固有的误差源，这些误差源可能会降低系统性能以及“取回器位置计算”。可以命令取回器12在取回期间遍历多个航向和距离，并进行多个位置计算，从而获得较大的累积误差。处理器‑控制器21可包含标准路径误差校正算法(最小二乘、平滑等)，而系统10可包含将取回器12导向(优选地为如上所述的相反方向)预期对接柱40位置上的边线的返回路径编程，且可对朝向边线的路径进行误差校正，直到在取回器12与对接站64之间建立对接握手。一旦对接，可优选的是放弃将板102旋转到其中性的、未旋转的待命位置且改为等待可能在同一球场侧上的下一次取回，以便在比赛期间在有一个因素的情况下节省电力且扩大取回器的可用性。[0128]上文所论述的本发明的实施例主要适用于娱乐性比赛而非利用捡球员来取回散落的球的专业或其它比赛形式的情况。本发明还适用于后者，其中其可加速和加快比赛，这是越来越重要的问题。现在，美国网球协会(unitedstatestrademarkassociation，usta)规则要求球员遵守指定的时间限制，且比赛提供时钟以提醒他们倒计时。时钟在计分期间关闭，但当球不在比赛中时，时钟很少会暂停。从球员走上球场时开始倒计时，从到达他们的椅子到参加赛前掷硬币之间倒计时一分钟。然后时钟开始倒计时五分钟以进行预热，在预热结束到比赛开始之间再倒计时一分钟。给予球员25秒的时间开始其第一次发球，且比赛间隙倒计时30秒；休息期间倒计时1分30秒；对局之间倒计时两分钟。其还显示分配给医疗暂停的三分钟。时钟第一次在球员开始发球动作之前指向零时，球员会收到警告。随后每发生一次警告，球员将失去先发球权。回攻手被指示以服务器设定的节奏进行比赛。因此，比赛的速度照字面意义变得“至关重要”。职业比赛通常在取回期间利用掷球和滚球技术。[0129]因此，取回器12可包含两种能力，这两种能力可以由操作员(裁判员、捡球员或球员)或由系统10在操作上选择。因此，弹出器52和球排队器/进给器406可以协作为双向进给路径(由图14中的双向箭头所示)。顶部312优选地具有从前到后的下降(负斜度)，以用于将弹跳球引导到后收集空间510中。球弹出器52可包含可调力能力，所述能力允许操作员或系统以朝向或离开弹出器或朝着前方的方式进行双向(2‑way)球进给，以进行惯性地面释放，或替代性地，定位成正交于弹出器52的额外的球弹出器512(例如，电磁活塞型)可以提供这种双重能力以向上或向前弹出球。可包含在向后的上部壳体15上的第二凹形球通道514，以通过顶部312的后方(后面)的开口将球汇集到后部收集空间510中。向前定位的球接近传感器32可以代替叶片26位于顶部312的下侧上。在此配置中，取回器12可进一步通过这些球进给组件的适当大小设计和相对放置来容纳多达6个球或更多(例如，用于比赛或利用其的其它情形)，且可任选地包含连接到其的额外进给仓(未图示)。[0130]另一版本(未显示)利用压缩气体(气动)系统将动力施加到球上，以通过滑槽弹出或地面释放；其也可配置成使用止回阀等从单个压力源工作以引导用于所要弹出类型的动力。[0131]系统10还可包含编程指令，所述编程指令在执行时使球弹出器52与取回器12的矢量化结合以通过在所要方向上并以所要速度的弹出和/或滚动来将球例如引向无捡球员的比赛中的球员，或在其它情况下(例如，在高级别比赛设置中)，其中系统10与捡球员或球员的被跟踪或设置的位置协作，且任选地还与如上所述的球跟踪系统配合，其中取回器12被指示根据如上所述的球跟踪系统返回球。[0132]与球跟踪器结合的取回器系统处理器优选地包含球拦截算法，所述球拦截算法的指令在执行时计算优化的取回器‑球拦截时间、位置和/或路径，并相对于最佳地拦截和收集弹跳球的方法的速度和角度引导取回器。取回器系统优选地包含如上所述的中止例程，且可进一步包括在操作员遥控器的控制下的越控能力，以用于将一个或多个球释放到优化的方向上并引导到优化的位置。例如，代替使一个或多个球向发起的遥控器/操纵者滚回，借助于越控，一个或多个球可向替代的操作员和/或在球场上的位置(例如向底线区域)释放。可设想出于例如球员安全的目的的进一步控制，以按照遥控器的命令在遥控器命令的方向上释放球。这将允许捡球员将球引导离开球员的路径。[0133]职业比赛通过利用捡球员且利用取回器可以通过减少所需捡球员的数量来优化组合。例如，比赛通常将两个捡球员放置在每一球场侧的后面且在球网附近放置至少一个，通常是两个，每一网柱放置一个。可以用一个或多个取回器代替网柱旁的一个或两个捡球员，所述取回器可以取回那些区域内或附近的球，且随后在底线后方的捡球员的方向上返回球。例如，即使仅代替网柱旁的一个捡球员，也减少了人员配备需求，并简化了捡球员取回朝另一边线的落网球时的工作。当然，发球从一球场侧交替到另一球场侧往往会导致“丢球”(球撞到球网的顶部并落下)，从而通过将取回器替换为球网造成的或球网侧取回来使取回和比赛延迟最小化。由于取回器较小且较不可见(例如，当球员重新分配他们的发球和取回器的状态，且捡球员不在他们的直接或外围视野中时)，因此采用取回器不仅可以加快比赛速度，还可以减少对球员的干扰。[0134]取回器系统通过球员/操作员遥控器来使得网柱旁的捡球员(或不在一个或多个底线后的捡球员)能够根据需要控制取回。因此，可以将一个或多个取回器定位在网柱之外或网球场周围的其它位置以优化取回。如果开始进行取回，但球在未预料的方向上行进，例如降落在球场的相对侧就开始取回，则系统(确切地说在专业配置中)优选地包含编程指令，所述指令在执行时响应操作员的远程控制信号而中止取回和/或通过备用的第二取回器启动取回。[0135]本发明的取回器系统还可与可商购的球跟踪系统/算法一起使用，例如具有位置和3d跟踪能力两者的球跟踪器或其它，以由此提供用于取回弹跳球的3d数据。如所描述的那样对数据进行处理，且如所描述的那样控制和引导取回器。[0136]因此，在另一实施例中，系统10通过将一个或多个取回器12与由一个或多个捡球员选择性地控制以帮助进行取回的一个或多个远程控制装置来加快比赛。系统12优选地包含编程指令，其在执行时计算散落的球的优化的取回器辅助取回(例如，基于例如相对于远程控制装置/捡球员的位置的球的位置的参数)，从而选择取回器12来提供与其它取回器或手动取回选项相比取回和释放/返回的最佳取回效率。可基于包含场外区域的整个球场尺寸和主裁判、捡球员和司线员通常所处的位置来选择取回器12的可能的待命位置，以便不对球员和其它参与者造成安全隐患。一个安全的中心位置在主裁判的椅子的下方。[0137]其它实施例也在本发明的范围内，且不限于此。例如，用于转向构件20的取回器12可采用转弯/抓取配置，其中车轮模块在竖直轴线上旋转以控制方向，且其通常采用4个牵引车轮，其中取回器速度的代表性范围为约8到12英尺/秒。全向取回器具有以一些额外的复杂性为代价的良好的操纵性和效率。合适的一个或多个驱动马达16可包括3个或更多个机动轮(例如，麦克纳姆轮)，以提供独立的切向、法向和角速度。三轮系统在机械上更简单，但四轮使用相同的马达可提供更好的加速度并具有更好的牵引力，如“用于具有3轮和4轮全向机器人的动力学模型”，https://www.researchgate.net/publication/256089847_dynamical_models_for_omni‑directional_robots_with_3_and_4_wheels中所述。“使用基于模型的预测控制对具有输入延迟的带轮全向机器人的快速精确定位”，m.zarghami等人，第33届中国控制会议的ieee论文集，isbn：978‑9‑8815‑6387‑3(2014年7月28日至30日)描述了在存在输入延迟的情况下通过模型预测控制(“mpc”)对全向移动机器人进行的轨迹跟踪，其中mpc控制器用于轨迹的末端以在减少机器人行进时间方面取得显著成果。根据作者，与pid控制器相比，方法可在到达目标的时间上实现约40％的增强，并使得机器人控制在目标点误差方面有所改进。[0138]全向机器人是使用全向轮和/或脚轮构建的。由于全向轮的较小车轮垂直于另一较大车轮的圆周，因此它们可以使车轮立即在任何方向上移动。主要优点在于它们不需要像其它设计那样在任何方向上旋转或转弯即可移动。换句话说，它们是完整的机器人，且可以在不改变定向的情况下在任何方向上移动。[0139]实例1[0140]取回器12通过修改现成的simrexa1301/16规模的2轮驱动器rc远程控制越野卡车而构建，其中安装在其上的球收集器24包含对置叶片26。取回器在硬场地表面上进行了测试，成功地收集在球网处以及在远离球网的区域中的球，并将球向底线上的中点释放。因此，测试了许多不同的叶片配置，以便限定和完善叶片参数，所述参数例如长度、轮廓、最佳传感器位置以及被动棘爪配置等，从而最终确定3d打印原型叶片(“测试叶片”)的设计参数。[0141]使用欧特克计算机辅助设计(autodeskcomputeraideddesign，autocad)程序的3d打印工艺将测试叶片26制成彼此的镜像结构，所述工艺采用以下规格的丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯共聚物(abs)聚合物：[0142][0143]为了进行测试，将叶片26隔开4"，固定在机器人平台的后方，并通过收集空间上方的一对翼梁，其中前翼梁刚好位于叶片扩口的后方，而后翼梁刚好位于减震区域50的后方。前翼梁模拟顶部312的前缘以测试其功能，以用于在高速球取回时重新引导并容纳向后偏转的球并使球从扩口弹开。此前，测试已经确认了移动式取回器球取回和固定式取回器测试之间的等效性(其中引导已知速度(匀变加速)的球抵靠叶片)，后者在叶片正上方进行视频录制以逐帧研究收集动态，如下所示。[0144]实例2[0145]首先通过以下方法研究测试叶片的操作属性：将叶片固定在a)静止的固定位置和b)可旋转的位置，并以不同的角度和不同的球速将网球引导到测试叶片处且将网球引导到测试叶片中，同时用视频记录测试并逐帧研究测试叶片的性能。球通过内径(innerdiameter，id)为3"、长10'的聚氯乙烯(polyvinylchloride，pvc)管道进给，所述管安装在id为4"、长10'的pvc管道中，以在改变球速的同时提供灵活性，并允许球(≈2.7"直径)自由地从成角度的4"的管道开口中离开。将管道在进给端处设置为不同的高度，以产生从3ft/s到10ft/s的不同的球离开速度。[0146](a)静止测试：尽管前翼梁有些反弹，但仍能有效捕获较高速度的网球。较低速度的取回是常规的。[0147](b)旋转测试：取回器在球以较高和较低的速度滚过前部传感器32的狭槽时旋转，且球停留在收集空间30中，并观察到其利用了用作保持球的减震构件的两个叶片被动棘爪50(凹形区域)。[0148]取回器12的球收集器24的尺寸基于国际网球联合会确定的官方网球尺寸：直径6.54‑6.86cm(2.57‑2.70英寸)，质量为56.0‑59.4g(1.98‑2.10盎司)。因此，用于网球的球收集空间30从前到后到或靠近墙28的最小宽度必须至少为2.70英寸，且对于所讨论的其它球场运动，应隔开足够的空间以容纳球。扩口部分306的形状如图所示，以最小化网球网(1‑3/4"的正方形开口)和中央绑带上的钩扯。[0149]收集器叶片26可具有模块化设计，以增加或减少总长度，或替代性地是可延伸/可伸缩的。因此，当延伸叶片时，可在叶片模块/区段上安装一个或多个额外的球收集传感器以用于不同的多球模式。[0150]可在本发明中利用针对网球比赛球跟踪的各种球跟踪专利和系统，所述球跟踪专利和系统例如第7,203,693号美国专利中描述的或如系统中实施的。视频流球跟踪数据可以被接进且由系统10存取，以出于取回目的而用于存取球位置和动态，其数据可以被先验地存取到最终[线路呼叫]处理。与引导取回器进行取回操作所需的精确度相比，后者可能需要更高的精确度(例如，球进球出线确定)。取回器12可包含降噪技术以使噪声影响和球员分心的可能性最小化，或包含[用户可选的]发声器，以用于产生不太令人讨厌的掩蔽声音。定向构件17在启动/初始化时锁定在初始球场位置定向，优选地通过操作员将取回器沿着网柱的边定位在其待命位置，从而将所述位置初始化为到处理器‑控制器21中的输入，所述处理器‑控制器包含指令，所述指令在执行时将待命位置应用到球取回计算中，以便在开始取回和引导取回器12返回到合适的待命位置和定向时准确地引导(和考虑跟踪)取回器12的移动。[0151]示例性的3轴mems磁力计是来自st的lis3mdl模型(可从pololu的带电压调节器的载体中获得，用于具有i2c时钟和数据线5v接口功能的5v电源应用(型号2727))。可通过数字接口获得三个磁场强度读数(如所提到，此处只需使用用于平面表面应用的两个分接头)，所述数字接口可配置成以i2c(twi)模式或sfi模式操作，但由于取回器12将定位在平面球场表面上并在其周围移动，因此“x”和“y”输出应满足大多数目的而作为到处理器‑控制器21中的输入。[0152]壳体12应从不影响定向构件17的准确性和可操作性的材料中选择；当采用基于磁场的装置(例如磁力计)时，合适的壳体12和固定构件14的材料应为非铁磁性的，例如塑料或聚合物。[0153]职业比赛通过利用捡球员且利用取回器可以通过减少所需捡球员的数量来优化组合。例如，比赛通常将两个捡球员放置在每一球场侧的后面且在球网附近放置至少一个，通常是两个，每一网柱放置一个。可以用一个或多个取回器代替网柱旁的一个或两个捡球员，所述取回器可以取回那些区域内或附近的球，且随后在底线后方的捡球员的方向上返回球。例如，即使仅代替网柱旁的一个捡球员，也减少了人员配备需求，并简化了捡球员取回朝另一边线的落网球时的工作。当然，发球从一球场侧交替到另一球场侧往往会导致“丢球”(球撞到球网的顶部并落下)，从而通过将取回器替换为球网造成的或球网侧取回来使取回和比赛延迟最小化。由于取回器较小且较不可见(例如，当球员重新分配他们的发球和取回器的状态，且捡球员不在他们的直接或外围视野中时)，因此采用取回器不仅可以加快比赛速度，还可以减少对球员的干扰。如上文所论述，取回器12上的任选的led29(例如，来自长兴(changxing)的具有可调整的激光形状、3v、5mw、650nm、mfr的模型cx013点红线激光二极管模块)通过取回器12的球收集路径的可见光线向前投影，或“形成条束”以指示朝向球的准确航向，从而通过促进手动路线航向调节来辅助手动引导的取回。[0154]对于配置成供2个球员使用的系统10，处理器‑控制器21可以包含例程，以为每一遥控器/球员跟踪/分配分配物(例如象棋比赛时钟)以分配其各自的取回限额。这会促进明智的部署，并促进节约取回器的电力，直到比赛后期更重要的取回。可以通过智能手机应用程序提供状态。这还可提高球员的安全性，因为使取回器响应于所调用的球场的侧面，就必须提醒球员在球场的侧面上移动的取回器‑在壳体15上的蜂鸣器和/或闪光灯也可提高安全性。[0155]系统10可进一步包含安装在围栏上的传感器，以用于安装在球员后面的围栏上，以提醒球员存在从后面向球员滚来的球，且其可进一步包含可听警报。这涉及提到本发明不仅提供比赛区域中的球而且提供在球员后方的安全性方面。[0156]如上所述，处理器‑控制器21包含可调整模块和微控制器，以用于接收和处理输入信号且用于产生用于控制取回器12和组件的输出信号。除了已提及的输入信号和输出信号，可用的(在某些情况下取决于系统10的特定实施例/配置)输入包含来自取回器定向传感器构件17、取回器位置确定构件19、传感器32、33、42和509、t/r43的输入信号，来自t/r44(例如，球的位置坐标)的命令，来自远程t/r62和t/r69的控制信号；处理器‑控制器21的输出包含但不限于到取回器转向构件20、指示器48、(主动)棘爪50、球弹出器52(和电磁线圈400)、420和512以及用于旋转球支撑件54的构件600的控制信号输出。如本文所述以及根据本领域普通技术人员已知的编程，对处理器‑控制器21进行编程以处理输入信号并输出相应的控制信号。[0157]因此，应理解，本文所描述和主张的说明书和实施例不应限于此。因此，本发明可包含相关领域的普通技术人员的知识和能力内的额外变化。例如，上文所描述的电磁活塞型叶轮球撞击机构的替代方案包含例如2011年12月15日(g.taylor)公布的第20110303208a1号美国序列中的其它叶轮驱动器装置，其中叶轮组合件可包含(a)采用耦合机构的齿轮驱动旋转部件，所述耦合机构包含机械地附接到叶轮组合件的可靠偏置构件，或(b)具有可旋转地联接到叶轮组合件的小齿轮的齿条和小齿轮系统。考虑到期望在本发明中提供紧凑的或低轮廓的取回器，螺线管机构通常提供更好的替代方案。[0158]同样如所讨论，用于确定取回器12的位置的构件19包含具有gps功能的接收器，以及其它构件，例如具有到处理器‑控制器21的一个或多个输入的定位在一个或多个车轮上的车轮解码器。对于后者，处理器‑控制器21包含具有指令的位置计算程序，所述指令在执行时计算取回器12的当前位置，作为输入到例如转向和对接控制例程的其它处理器编程模块中的输入。如果出于比较或备份的目的需要冗余，则可包含重复的位置确定构件，并具有任选的自动或手动航向方向越控。[0159]不同的球场表面可指示不同的功能，且因此对取回器12进行不同的修改和设计。齐整的粘土或型软质球场表面可能有必要或建议使用相比于通常提供更好牵引力但留下更深的轨迹的其它较窄车轮具有更好牵引力而留下更少痕迹的车轮配置，因此安装在后部表面的刷子(例如，每一后轮后面一个)可以使轨道平滑但会增加阻力。取回器应优选地向前而不反向遍历路径，这影响路径选择和其编程。较宽的车轮或胎面会更容易滑动或打滑，但会留下较宽且不太明显的轨迹。可伸缩刷子有利于减少阻力，但增加了更多的复杂性，且仅与必要的路径编程结合使用才能最大化部署有效性。草地球场比其它表面更容易“刹车”或减慢滚动的球；同样，球也不会在收集时和阻碍取回器之后滚动，因此完全的地面返回不如将收集的球固定在草地球场表面的正上方(例如，通过在收集球时将略微抬起的唇缘412固定到唇缘球表面413上)直到到达球释放位置为止理想。尽管随后有标准的地面释放就足够了，但采用弹出器420提供了较高的释放速度，这在草地上是理想的。[0160]全球导航卫星系统(gnss)对位置准确性的增强包含对“双频”gnss的支持。双频gnss意味着接收器以不同频率跟踪来自每颗卫星的多于一个的无线电信号‑对于gps，频率分别是l1和l5，且对于伽利略卫星导航系统(galileo)，频率是e1和e5a。使用两个gps频率而不是一个可以将位置确定准确性(用户测距误差(“ure”))提高几个数量级(通过校正由地球大气引起的信号失真)，在某些系统中甚至可以达到几厘米的位置确定准确性。成本应下降且甚至在本发明的基本版本中也可以负担得起。增强位置准确性的系统尤其包含dgps(差分gps)、agps(辅助gps)、rtk(实时动态)和e‑dif(扩展差分)。dgps利用基站或参考站gps接收器和第二巡回gps接收器，将准确性提高到几米或更好。高级l5/e5a信号不易出现多路径误差，且因此可用于将位置准确性提高到30cm的数量级。因此，双频gpst/r43和/或44(即一个位于取回器12上，另一个位于机外，例如在利用可行协议、握手等的组合的对接站64或遥控器60上)可以在目前的单频系统上提供必要的准确性。还认识到，领域中例如gps准确性的进步的可预测且常规的进步可促进系统性能。[0161]工业适用性[0162]本发明提供一种用以加快运动球场上的比赛且尤其适合于在网球场上的比赛的系统、装置和方法。网球行业将从比赛时间效率和球员接球方面的收益中获得经济利益，其计划为全球经济的运动和休闲领域的此重要部分和其它球场运动部分提供支持和发展。[0163]附录a[0164]带有通用串行总线主机屏蔽(usbhostshield)的wiimote控制器[0165]修订版0.4‑2010年1月13日[0166]支持wiimote和ps3游戏控制器的蓝牙usb和hci接口的开发，以及分析和配置这些装置所需的一些实用程序。[0167]1.usb接口[0168]使用usb_desc草图获取usb加密狗的描述符，结果为：[0169][0170][0171][0172]装置描述符直接了当，但是配置描述符显示了两个接口且第二接口具有替换设置。超链接蓝牙端点用法中描述了不同端点的用法。[0173]第二接口(接口一)用于与承载语音信道相关的同步带宽，且我们不将其用于蓝牙人机接口装置(humaninterfacedevice，hid)，因此将忽略它们。[0174]有四个要考虑的端点：[0175]控制端点(端点0)：这用于发送控制消息和hci命令。[0176]中断端点(端点0x81)：从usb加密狗接收hci事件。[0177]输入端点(端点0x82)：从已连接的蓝牙装置接收访问控制列表(accesscontrollist，acl)[0178]报告的批量端点。[0179]输出端点(端点0x02)：acl报告发送到已连接的蓝牙装置的批量端点。[0180]发现的这四个端点被注册为usb主库的管道。[0181]/*初始化装置1的端点的数据结构*/[0182]ep_record[control_pipe]＝*(usb.getdevtableentry(0,0))；//copyendpoint0parameters[0183]ep_record[event_pipe].epaddr＝0x01；//bluetootheventendpoint[0184]ep_record[event_pipe].attr＝ep_interrupt；[0185]ep_record[event_pipe].maxpktsize＝int_maxpktsize；[0186]ep_record[event_pipe].interval＝ep_poll；[0187]ep_record[event_pipe].sndtoggle＝bmsndtog0；[0188]ep_record[event_pipe].rcvtoggle＝bmrcvtog0；[0189]ep_record[datain_pipe].epaddr＝0x02；//bluetoothdataendpoint[0190]ep_record[datain_pipe].attr＝ep_bulk；[0191]ep_record[datain_pipe].maxpktsize＝bulk_maxpktsize；[0192]ep_record[datain_pipe].interval＝0；[0193]ep_record[datain_pipe].sndtoggle＝bmsndtog0；[0194]ep_record[datain_pipe].rcvtoggle＝bmrcvtog0；[0195]ep_record[dataout_pipe].epaddr＝0x02；//bluetoothdataendpoint[0196]ep_record[dataout_pipe].attr＝ep_bulk；[0197]ep_record[dataout_pipe].maxpktsize＝bulk_maxpktsize；[0198]ep_record[dataout_pipe].interval＝0；[0199]ep_record[dataout_pipe].sndtoggle＝bmsndtog0；[0200]ep_record[dataout_pipe].rcvtoggle＝bmrcvtog0；[0201]usb.setdevtableentry(bt_addr,ep_record)；[0202]应检查蓝牙加密狗的厂商标识符(venderidentifier，vid)和产品标识符(productidentifier，pid)，以确保兼容性。csr是当前唯一支持的加密狗，但发现其它加密狗是兼容的且可稍后添加。[0203]配置装置，且随后设置接口0。在此阶段存在与蓝牙加密狗的通信，且现在可以通过蓝牙进行通信。[0204]2.听与说[0205]现在可以通过控制管道将hci命令发送到蓝牙加密狗，但首先必须设置定期读取中断管道的过程。在中断管道上收到的事件可能与发送的命令没有直接关系，因此必须在其到达时对其进行处理。作为usb主机，数据传输受到控制；无需缓存大量数据，将可以随时处理的数据拖到管道上即可。同样，出于usb和蓝牙两者的“精简主机”的精神，不必处理蓝牙规范中的所有36个可能的事件；仅处理每一应用程序所需内容且忽略其余内容。通过一组标记将重要事件传达给更高级别的例程。[0206]另外，在acl事件在那里也准备就绪的情况下开始读取acl输入端点。在建立连接之前，[0207]这些acl输入端点将被忽略，但它们在阻止hci事件的情况下将被读取。[0208]在此阶段，仅处理这些hci事件：[0209]#defineev_command_complete0x0e[0210]#defineev_command_status0x0f[0211]#defineev_connect_complete0x03[0212]#defineev_disconnect_complete0x05[0213]#defineev_num_complete_pkt0x13[0214]#defineev_inquiry_complete0x01[0215]#defineev_inquiry_result0x02[0216]#defineev_remote_name_complete0x07[0217]#defineev_incoming_connect0x04[0218]#defineev_role_changed0x12[0219]并使用以下标记：[0220]/*hci事件标记*/[0221]#definehci_flag_cmd_complete0x01[0222]#definehci_flag_cmd_status0x02[0223]#definehci_flag_conn_complete0x04[0224]#definehci_flag_disconn_complete0x08[0225]#definehci_flag_connect_ok0x10[0226]#definehci_flag_inquiry_complete0x20[0227]#definehci_flag_remote_name_complete0x40[0228]#definehci_flag_incoming_request0x80[0229]//用于事件标记测试的宏[0230]#definehci_cmd_complete(hci_event_flag&amp；hci_flag_cmd_complete)[0231]#definehci_cmd_status(hci_event_flag&amp；hci_flag_cmd_status)[0232]#definehci_connect_complete(hci_event_flag&amp；hci_flag_conn_complete)[0233]#definehci_disconnect_complete(hci_event_flag&amp；hci_flag_disconn_complete)[0234]#definehci_connect_ok(hci_event_flag&amp；hci_flag_connect_ok)[0235]#definehci_inquiry_complete(hci_event_flag&amp；hci_flag_inquiry_complete)[0236]#definehci_remote_name_complete(hci_event_flag&amp；[0237]hci_flag_remote_name_complete)[0238]#definehci_incoming_connect_request(hci_event_flag&amp；[0239]hci_flag_incoming_request)[0240]3.发送hci命令[0241]为发送例如hci重置的hci命令，通过控制管道发送特定类别的输出[0242]//用于hci命令的控制端标头[0243]#definebmreq_hci_out[0244]usb_setup_host_to_device|usb_setup_type_class|usb_setup_recipient_device[0245]#definehci_command_req0[0246]voidhci_reset(void)[0247]{[0248]hci_event_flag＝0；//clearalltheflags[0249]buf[0]＝0x03；[0250]buf[1]＝0x0c；[0251]buf[2]＝0x00；[0252]hci_command(3,buf)；[0253]return；[0254]}[0255]//执行hci命令[0256]bytehci_command(unsignedintnbytes,char*dataptr){[0257]hci_command_packets‑‑；[0258]hci_event_flag&amp；＝～hci_flag_cmd_complete；[0259]return(usb.ctrlreq(bt_addr,ep_record[control_pipe].epaddr,bmreq_hci_out,hci_command_req,0x00,0x00,0,nbytes,dataptr))；[0260]}[0261]4.蓝牙hci实用程序[0262]存取蓝牙软件狗的第一草图为可从蓝牙软件狗自身收集数据并进行蓝牙查询和连接的实用程序。草图被构造成状态机以维持非阻塞行为，且因此使事件任务能够定期运行。将blueutilssketch加载到arduino，并将csr蓝牙加密狗连接到usb屏蔽。在串行端口上运行草图会返回以下内容：[0263]空余内存()报告：1513[0264]初始化csr[0265]hci重置完成[0266]acl数据包长度：672[0267]sco数据包长度：48[0268]acl数据包总数：4[0269]sco数据包总数：1[0270]hci版本：3[0271]hci修订版：3164[0272]lmp版本：3[0273]制造商标识符：10[0274]lmp子版本：3164[0275]本地名称：[0276]本地蓝牙地址：00142316c075[0277]搜索装置[0278]搜索完成[0279]找到装置：0[0280]等待传入的连接请求[0281]这确认有人正在与加密狗交谈，且给出有用信息，尤其是硬编码到加密狗中的蓝牙地址。[0282]5.连接wiimote游戏控制器[0283]wiimote具有已知为软连接和硬连接的两种连接方法；此处阐述了软连接模式。在软连接模式中，建立从arduino到wiimote的连接，且为了实现此连接，必须发现wiimote的蓝牙地址。[0284]再次运行blueutilssketch，并且当消息出现在“搜索装置”的串行端口上时同时按下wiimote上的“1”和“2”按钮。搜索大约需要10秒钟，最后返回类似于以下内容的内容：[0285]空余内存()报告：1513[0286]初始化csr[0287]hci重置完成[0288]acl数据包长度：672[0289]sco数据包长度：48[0290]acl数据包总数：4[0291]sco数据包总数：1[0292]hci版本：3[0293]hci修订版：3164[0294]lmp版本：3[0295]制造商标识符：10[0296]lmp子版本：3164[0297]本地名称：[0298]本地蓝牙地址：00142316c075[0299]搜索装置[0300]搜索完成[0301]找到装置：1[0302]找到bdaddr：0022aa8a06a3类别：042500模式：1偏移量：69c9[0303]遥控器名称：0任天堂rvl‑cnt‑01[0304]已连接到装置[0305]此处arduino已发现wiimote且使用所发现的蓝牙地址与其建立连接。当前第1页12当前第1页12
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