CN106310633B - 可准确调节发球角度的羽毛球发球装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可准确调节发球角度的羽毛球发球装置，包括羽毛球发球装置机械模块、机构运动控制模块；机构运动控制模块与羽毛球发球装置机械模块中电机通过串口通信连接；其中，所述羽毛球发球装置机械模块包括发球机构、分球机构和机位调整机构；所述发球机构，用于完成羽毛球的发球动作；所述羽毛球自动分球机构，用于对羽毛球进行自动分球；所述机位调整机构；用于对发球机发球的水平角和俯仰角进行调整。本发明通过使用一个电机和一套双面传送带传动系统，能够保证了发球机构两个摩擦轮转速同步。

Description

可准确调节发球角度的羽毛球发球装置

技术领域

本发明涉及体育用品，具体地，涉及一种可准确调节发球角度的羽毛球发球装置。

背景技术

传统的羽毛球发球机大多采用固定角度的发球方式，这种方式有利于训练适应某一类型的球的击打，但是却缺少综合的对于实际比赛场景的模拟。

在目前的传统的羽毛球发球机的技术方案中均存在一定的不足，在2014年4月16日公布的公开号为CN201410040920，名称为一种羽毛球发球机的发明专利中，采用电机挥动球拍直接击打式发球，使用皮带轮下机架和导球漏斗来进行分球，其发球具有随机性，难以精确控制羽毛球轨迹，同时缺少机位调整机构，不能对发球的水平角度和俯仰角度进行调整；又如2011年8月24号公开的公开号为CN201020691760，名称为一种羽毛球发球机的发明专利，采用了摩擦轮式的发球机构，但是其缺乏对于机位进行调整的机构，整体传动机构存在大量齿轮锥齿轮传动，机构重量较重。又如，在2013年5月8日公布的公开号为CN202920941 U，名称为智能羽毛球发射机是发明专利，其机位调整方案为水平角度的机位调整采用齿轮传动，驱动旋转台旋转，俯仰角度不能调整，只能通过机架上升下降调节整体发射的高度，存在一定的缺憾。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种可准确调节发球角度的羽毛球发球装置。

根据本发明提供的可准确调节发球角度的羽毛球发球装置，包括羽毛球发球装置机械模块、机构运动控制模块；机构运动控制模块与羽毛球发球装置机械模块中电机通过串口通信连接；

其中，所述羽毛球发球装置机械模块包括发球机构、分球机构和机位调整机构；

所述发球机构，用于完成羽毛球的发球动作；所述羽毛球自动分球机构，用于对羽毛球进行自动分球；所述机位调整机构；用于对发球机发球的水平角和俯仰角进行调整。

优选地，所述羽毛球发球机构包括摩擦轮、摩擦轮轴上方轴承座、摩擦轮轴、摩擦轮轴同步带轮、驱动电机同步带轮、张紧轴同步带轮、双面同步带、摩擦轮轴下方轴承座、下方电机安装件、驱动电机、上下支撑板以及张紧轴；

其中，上下支撑板的下支撑板上设置有下方电机安装件；所述驱动电机设置在所述下方电机安装件上；

上下支撑板之间设置有摩擦轮轴同步带轮、驱动电机同步带轮、张紧轴同步带轮；摩擦轮轴同步带轮、驱动电机同步带轮以及张紧轴同步带轮上设置有双面同步带；所述驱动电机驱动所述驱动电机同步带轮，进而通过双面同步带驱动摩擦轮轴同步带轮、张紧轴同步带轮；

上下支撑板的下支撑板设置有摩擦轮轴下方轴承座，上支撑板上设置有摩擦轮轴上方轴承座；所述摩擦轮轴设置在所述摩擦轮轴同步带轮、摩擦轮轴下方轴承座的内圈、摩擦轮轴上方轴承座的内圈上；所述摩擦轮轴的上端设置有摩擦轮，能够带动所述摩擦轮转动。

优选地，所述分球机构包括球桶、球桶支撑架、球桶夹持夹、舵机机械手模块、舵机机械手U形安装件、第一丝杠滑台、丝杠滑台安装角码以及羽毛球滑轨；

其中，所述球桶支撑架上设置有球桶夹持夹；所述球桶设置在所述球桶夹持夹上；所述羽毛球滑轨设置在两个所述摩擦轮之间且设置在所述球桶的下端开口处；

所述球桶支撑架上设置有沿高度方向延伸的第一丝杠滑台；所述舵机机械手模块通过舵机机械手U形安装件连接所述第一丝杠滑台的丝杠螺母；

所述丝杠滑台安装角码设置在所述球桶支撑架和所述上下支撑板上。

优选地，所述机位调整机构包括竖直支撑立板、水平支撑轴轴承座、第二丝杠滑台、第三连接块、竖直伸缩杆轴支座、竖直伸缩杆、立式轴承座、第二连接块、第三丝杠滑台、水平伸缩杆轴支座、水平伸缩杆、第四连接块、光轴、丝杠滑台上轴承座、第一连接块、旋转台以及旋转滑轨；

在水平机位调整机构，第三丝杠滑台的丝杠螺母上设置有第一连接块；所述第一连接块上设置有丝杠滑台上轴承座；所述水平伸缩杆的一端通过一光轴连接所述丝杠滑台上轴承座，另一端依次通过水平伸缩杆轴支座、第四连接块连接所述旋转台；所述旋转台设置在所述旋转滑轨上，能够在所述旋转滑轨转动；

在竖直机位调整机构中，所述第二丝杠滑台的丝杠螺母上设置有第二连接块；所述第二连接块上设置有立式轴承座；所述竖直伸缩杆的一端通过另一光轴连接所述立式轴承座，另一端竖直伸缩杆轴支座、第三连接块连接所述上下支撑板的下支撑板；

所述上下支撑板上的水平支撑轴两端设置在竖直支撑立板上的水平支撑轴轴承座的内圈中；所述竖直支撑立板设置在所述旋转台上。

优选地，摩擦轮为铝轮；所述铝轮的外圈设置有胶层，在摩擦轮上对称的打四个圆孔。

优选地，所述机构运动控制模块采用Arduino控制板，分别连接舵机机械手模块的电机驱动器，驱动电机的电机驱动器，所述机位调整机构中第二丝杠滑台、第三丝杠滑台的电机驱动器和俯仰机位调整滑台丝杠电机驱动器。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明通过运用丝杠电机和伸缩杆的相互连接，采用连杆机构的方式本本分分实现对于发球机构水平角度和俯仰角度的调整。

2、本发明通过使用一个电机和一套双面传送带传动系统，能够保证了发球机构两个摩擦轮转速同步。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一实施例的结构框图；

图2为本发明一实施例的结构示意图；

图3为本发明一实施例的发球机构传动示意图；

图4为本发明一实施例的前视示意图；

图5为本发明一实施例的右视示意图；

图6为本发明实施例的后示意视图；

图7为本发明实施例的羽毛球筒的结构示意图；

图8为本发明实施例的羽毛球滑轨的结构示意图。

图中：1为机构运动控制模块，2为羽毛球发球装置机械模块，3为发球机构，4为自动分球机构，5为机位调整机构，6为摩擦轮，7为摩擦轮轴上方轴承座，8为摩擦轮轴，9为摩擦轮轴上小同步带轮，10为驱动电机连接的大同步带轮，11为张紧轴上的大同步带轮，12为双面同步带，13为摩擦轮轴下方轴承座，14为下方电机安装件，15为驱动电机，16为上下支撑板，17为张紧轴，18为球桶，19为球桶支撑架，20为球桶夹持夹，21为舵机机械手模块，22为舵机机械手U形安装件，23为第一丝杠滑台，24为丝杠滑台安装角码，25为羽毛球滑轨，26为竖直支撑立板，27为竖直立板安装大角码，28为水平支撑轴轴承座，29为第二丝杠滑台，30为第三连接块，31为竖直伸缩杆轴支座，32为竖直伸缩杆，33为立式轴承座，34为第二连接块，35为第三丝杠滑台，36为水平伸缩杆轴支座，37为水平伸缩杆，38为第四连接块，39为光轴，40为丝杠滑台上轴承座，41为第一连接块，42为旋转台，43为旋转滑轨。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，在本实施例中，本发明提供的可准确调节发球角度的羽毛球发球装置包括羽毛球发球装置机械模块、机构运动控制模块；机构运动控制模块与羽毛球发球装置机械模块的电机通过串口通信连接；

其中，所述羽毛球发球装置机械模块包括发球机构、分球机构和机位调整机构；

所述发球机构，用于完成羽毛球的发球动作；驱动电机驱动同步带轮转动，通过传统系统将运动传动给两个摩擦轮轴，从而带动摩擦轮轴上的摩擦轮相对旋转，通过连个摩擦轮之间的旋转完成发球动作；

所述羽毛球自动分球机构，用于对羽毛球进行自动分球；舵机驱动机械手将羽毛球从分球球桶中抓住，丝杠驱动机械手向下运动将羽毛球取下，舵机驱动机械手松开将球放入滑轨，球从滑轨滑向双摩擦轮；

所述机位调整机构；用于对发球机发球的水平角和俯仰角进行调整，丝杠通过连接块连接到伸缩杆上，同时伸缩杆与旋转台和旋转滑轨连接，丝杠的前进后退直线移动将带动旋转滑轨旋转从而实现旋转台的水平转动，俯仰角的调节同样使用丝杠电机带动伸缩杆，伸缩杆与水平承载板件连接，从而调节机构的俯仰角；

所述机构运动控制模块采用Arduino控制板进行控制，分别连接舵机机械手模块21的电机驱动器，驱动电机15的电机驱动器，所述机位调整机构中第二丝杠滑台29、第三丝杠滑台35的电机驱动器和俯仰机位调整滑台丝杠电机驱动器；

如图4所示，作为一优选实施方式，所述羽毛球发球机构包括：摩擦轮6、摩擦轮轴上方轴承座7、摩擦轮轴8、摩擦轮轴同步带轮9、驱动电机同步带轮10、张紧轴同步带轮11、双面同步带12、摩擦轮轴下方轴承座13、下方电机安装件14、驱动电机15、上下支撑板16以及张紧轴17；

其中，上下支撑板16的下支撑板上设置有下方电机安装件14；所述驱动电机15设置在所述下方电机安装件14上；

上下支撑板16之间设置有摩擦轮轴同步带轮9、驱动电机同步带轮10、张紧轴同步带轮11；摩擦轮轴同步带轮9、驱动电机同步带轮10以及张紧轴同步带轮11上设置有双面同步带12；所述驱动电机15驱动所述驱动电机同步带轮10，进而通过双面同步带12驱动摩擦轮轴同步带轮9、张紧轴同步带轮11；

上下支撑板16的下支撑板设置有摩擦轮轴下方轴承座13，上支撑板上设置有摩擦轮轴上方轴承座7；所述摩擦轮轴8设置在所述摩擦轮轴同步带轮9、摩擦轮轴下方轴承座13的内圈、摩擦轮轴上方轴承座7的内圈上；所述摩擦轮轴8的上端设置有摩擦轮6，能够带动所述摩擦轮6转动。

摩擦轮6为铝轮；所述铝轮的外圈设置有胶层，在摩擦轮6上对称的打四个圆孔，以进一步减轻摩擦轮的重量，摩擦轮的直径为200mm，两个摩擦轮之间的距离在20～22mm左右。

如图3所示，作为一种优选实施方式，发球机构的传动如图3所示，两个摩擦轮6的转向相反，摩擦轮轴同步带轮9、驱动电机同步带轮10、张紧轴同步带轮11的包角均大于90°；

如图4所示，更为具体地，在羽毛球发球机构中，摩擦轮6与摩擦轮轴8相连接并通过摩擦轮轴上方轴承座7、摩擦轮轴下方轴承座13连接在上下支撑板16上，驱动电机15依靠驱动电机安装件14固定在上下支撑板16上，并于驱动电机同步带轮10使用键连接，驱动电机同步带轮10通过双面同步带12与摩擦轮轴同步带轮9和套在张紧轴17上的张紧轴同步带轮11相连接；

如图4，5所示，作为一优选实施方式，所述分球机构包括：球桶18、球桶支撑架19、球桶夹持夹20、舵机机械手模块21、舵机机械手U形安装件22、第一丝杠滑台23、丝杠滑台安装角码24以及羽毛球滑轨25；

其中，所述球桶支撑架19上设置有球桶夹持夹20；所述球桶18设置在所述球桶夹持夹20；所述羽毛球滑轨25设置在两个所述摩擦轮6之间且设置在所述球桶18的下端开口处；

所述球桶支撑架19上设置有沿高度方向延伸的第一丝杠滑台23；所述舵机机械手模块21通过舵机机械手U形安装件22连接所述第一丝杠滑台23的丝杠螺母；

所述丝杠滑台安装角码24设置在所述球桶支撑架19和所述上下支撑板16上。

如图7所示，作为一种优选方式，球桶18采用亚克力管封口，亚克力管内径70，封口内径56～58，球桶18的内径既能恰好卡住羽毛球，在抓取时候又能轻松的取下；采用行程100的第一丝杠滑台来驱动舵机机械手模块的上下运动驱动；

所图8所示，羽毛球滑轨25采用导轨，使得羽毛球在每次落下后进过滑行到达摩擦轮发球位置，这一过程能够对羽毛球下落后的位姿自行调整，使得发球重复性更加良好；同时滑轨末端的高度与摩擦轮底面的高度距离设定为20～23mm；

如图5、6所示，作为一优选实施方式，所述机位调整机构包括竖直支撑立板26、竖直立板安装大角码27、水平支撑轴轴承座28、第二丝杠滑台29、第三连接块30、竖直伸缩杆轴支座31、竖直伸缩杆32、立式轴承座33、第二连接块34、第三丝杠滑台35、水平伸缩杆轴支座36、水平伸缩杆37、第四连接块38、光轴39、丝杠滑台上轴承座40、第一连接块41，旋转台42、旋转滑轨43；

如图5，6所示，作为一种优选方式，在水平机位调整机构中，第三丝杠滑台35的丝杠螺母上设置有第一连接块41；所述第一连接块41上设置有丝杠滑台上轴承座40；所述水平伸缩杆37的一端通过一光轴39连接所述丝杠滑台上轴承座40，另一端依次通过水平伸缩杆轴支座36、第四连接块38连接所述旋转台42；所述旋转台42设置在所述旋转滑轨43上，能够在所述旋转滑轨43转动；从而通过这种连杆结构可以将丝杠的平动转化为旋转台的转动。

如图6所示，作为一种优选方式，在竖直机位调整机构中，所述第二丝杠滑台29的丝杠螺母上设置有第二连接块34；所述第二连接块34上设置有立式轴承座33；所述竖直伸缩杆32的一端设置有另一光轴连接所述立式轴承座33，另一端竖直伸缩杆轴支座31、第三连接块30连接所述上下支撑板16的下支撑板；

所述上下支撑板16上的水平支撑轴两端设置在竖直支撑立板26上的水平支撑轴轴承座28的内圈中；所述竖直支撑立板26设置在所述旋转台42上；

上下支撑板16的平衡通过后方配重实现静平衡和动平衡，从而使得第二丝杠滑台29几乎不受力；同时，由于整体装置水平角度的调节和竖直俯仰角度的调节采用的同样的丝杠滑台连杆机构，具有一致性，从而在角度的调整上，水平和俯仰角度的调整具有一致性。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (5)

1.一种可准确调节发球角度的羽毛球发球装置，其特征在于，包括羽毛球发球装置机械模块、机构运动控制模块；机构运动控制模块与羽毛球发球装置机械模块中电机通过串口通信连接；

其中，所述羽毛球发球装置机械模块包括发球机构、分球机构和机位调整机构；

所述发球机构，用于完成羽毛球的发球动作；所述分球机构，用于对羽毛球进行自动分球；所述机位调整机构，用于对发球机发球的水平角和俯仰角进行调整；所述发球机构包括摩擦轮、摩擦轮轴上方轴承座、摩擦轮轴、摩擦轮轴同步带轮、驱动电机同步带轮、张紧轴同步带轮、双面同步带、摩擦轮轴下方轴承座、下方电机安装件、驱动电机、上下支撑板以及张紧轴；

其中，上下支撑板的下支撑板上设置有下方电机安装件；所述驱动电机设置在所述下方电机安装件上；

上下支撑板之间设置有摩擦轮轴同步带轮、驱动电机同步带轮、张紧轴同步带轮摩擦轮轴同步带轮、驱动电机同步带轮以及张紧轴同步带轮上设置有双面同步带；所述驱动电机驱动所述驱动电机同步带轮，进而通过双面同步带驱动摩擦轮轴同步带轮、张紧轴同步带轮；

上下支撑板的下支撑板设置有摩擦轮轴下方轴承座，上支撑板上设置有摩擦轮轴上方轴承座；所述摩擦轮轴设置在所述摩擦轮轴同步带轮、摩擦轮轴下方轴承座的内圈、摩擦轮轴上方轴承座的内圈上；所述摩擦轮轴的上端设置有摩擦轮，能够带动所述摩擦轮转动。

2.根据权利要求1所述的可准确调节发球角度的羽毛球发球装置，其特征在于，所述分球机构包括球桶、球桶支撑架、球桶夹持夹、舵机机械手模块、舵机机械手U形安装件、第一丝杠滑台、丝杠滑台安装角码以及羽毛球滑轨；

其中，所述球桶支撑架上设置有球桶夹持夹；所述球桶设置在所述球桶夹持夹上；所述羽毛球滑轨设置在两个所述摩擦轮之间且设置在所述球桶的下端开口处；

所述球桶支撑架上设置有沿高度方向延伸的第一丝杠滑台；所述舵机机械手模块通过舵机机械手U形安装件连接所述第一丝杠滑台的丝杠螺母；

所述丝杠滑台安装角码设置在所述球桶支撑架和所述上下支撑板上。

3.根据权利要求1所述的可准确调节发球角度的羽毛球发球装置，其特征在于，所述机位调整机构包括竖直支撑立板、水平支撑轴轴承座、第二丝杠滑台、第三连接块、竖直伸缩杆轴支座、竖直伸缩杆、立式轴承座、第二连接块、第三丝杠滑台、水平伸缩杆轴支座、水平伸缩杆、第四连接块、光轴、丝杠滑台上轴承座、第一连接块、旋转台以及旋转滑轨；

在水平机位调整机构，第三丝杠滑台的丝杠螺母上设置有第一连接块；所述第一连接块上设置有丝杠滑台上轴承座；所述水平伸缩杆的一端通过一光轴连接所述丝杠滑台上轴承座，另一端依次通过水平伸缩杆轴支座、第四连接块连接所述旋转台；所述旋转台设置在所述旋转滑轨上，能够在所述旋转滑轨转动；

在竖直机位调整机构中，所述第二丝杠滑台的丝杠螺母上设置有第二连接块；所述第二连接块上设置有立式轴承座；所述竖直伸缩杆的一端通过另一光轴连接所述立式轴承座，另一端竖直伸缩杆轴支座、第三连接块连接所述上下支撑板的下支撑板；

所述上下支撑板上的水平支撑轴两端设置在竖直支撑立板上的水平支撑轴轴承座的内圈中；所述竖直支撑立板设置在所述旋转台上。

4.根据权利要求1所述的可准确调节发球角度的羽毛球发球装置，其特征在于，摩擦轮为铝轮；所述铝轮的外圈设置有胶层，在摩擦轮上对称的打四个圆孔。

5.根据权利要求2所述的可准确调节发球角度的羽毛球发球装置，其特征在于，所述机构运动控制模块采用Arduino控制板，分别连接舵机机械手模块的电机驱动器，驱动电机的电机驱动器，所述机位调整机构中第二丝杠滑台、第三丝杠滑台的电机驱动器和俯仰机位调整滑台丝杠电机驱动器。