网球是一项优美且富有激情的运动,目前已逐渐融入到现代人的文化生活中。为了深入研究网球击球技术,本课题针对网球正手平击球动作,旨在利用机械电子技术搭建一个机械手平台来模拟正手平击球动作,并在此基础上对正手平击球动作进行较为全面的研究。　　 本研究设计了一种四自由度网球挥拍机械手,该机械手能模拟网球正手平击球动作,且能显示击球过程中机械手消耗的能量。本文主要完成了网球正手平击球动作分析,建立了人体自由度模型,并依据该模型对机械手所需自由度进行分析,得到完成正手平击球动作所需的四个自由度,并对机械手进行总体设计；依据总体设计分别完成挥拍机械手结构和控制系统设计。结构设计主要包括肩部、肘部、重心升降部、腰部、持拍机构、抛球机构和机架,并分别利用Ansys workbench和Admas对机械手进行静力学、动力学和运动学分析:控制系统以S3C2440A为核心设计S3C2440A最小系统、步进电机控制模块、编码器反馈模块、电流采集模块、无线遥控模块和显示模块,并构造五点插值积分型能量消耗算法。实验研究以击球消耗的能量和网球飞行距离为依据来评价击球动作的好坏,探讨了击球动作与能量消耗的关系。网球挥拍机械手集网球击球动作研究、网球练习和机器人示教等功能于一体,还可用于举办机器人击球比赛,对网球运动研究、普及网球运动和机器人相关知识有重要意义。