CN211798697U - 一种乒乓球发球机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种乒乓球发球机器人，包括推球机构(8)、发射机构(7)、俯仰角调整电机(1)、航向角调整电机(5)、控制器(4)、俯仰角检测仪、航向角检测仪、摄像头(2)、承重底座(6)、电源，推球机构(8)把乒乓球推送到发射机构(7)；发射机构(7)旋转摩擦乒乓球，把乒乓球以一定速度和旋转度发射到乒乓球台上，俯仰角调整电机(1)驱动固定底板(25)来调整发射机构(7)的俯仰角；航向角调整电机(5)调整发射机构(7)的航向角；摄像头(2)检测接球人的位置；控制器(4)根据摄像头(2)检测到的接球人的位置随机控制乒乓球的旋转度、发射角、发射力度和发射频率。

Description

一种乒乓球发球机器人

技术领域

本实用新型涉及一种乒乓球发球机器人。

背景技术

目前市面上已经有乒乓球发射器，但它有很多不足之处，第一、固定的发射结构，导致发射器灵活度低；第二、发射器发球时力度是均匀的，导致乒乓球的落点大致固定，经过几次发球之后，乒乓球手们就能知道乒乓球的大致落点；第三、乒乓球发射频率是一定的，也就是说乒乓球发球时是有规律可循的，经过几次发球之后，乒乓球手们也能很好掌握这种规律，均匀的力度与固定的频率一方面不利于乒乓球手们球技的提高，另一方面人们在用此种普通乒乓球发射器健身时也会显得枯燥无味。

实用新型内容

为了克服现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种乒乓球发球机器人，能够更好地提升乒乓球运动员及爱好者的技术，拓展国内外对智能乒乓球发射器的市场，促进乒乓球行业的发展。所述技术方案如下：

一种乒乓球发球机器人，包括推球机构、发射机构、俯仰角调整电机、航向角调整电机、控制器、俯仰角检测仪、航向角检测仪、摄像头、承重底座、电源，所述推球机构包括乒乓球放置口、推球通道、推球摩擦轮、推球摩擦轮驱动电机，所述乒乓球放置口与推球通道连通，推球通道上设有开口槽，推球摩擦轮伸入开口槽并在推球摩擦轮驱动电机的驱动下，把乒乓球推送到发射机构；所述发射机构包括发射管、发射管支架、发球摩擦轮、发球摩擦轮驱动电机，所述发射管上设有开口槽，所述发球摩擦轮伸入开口槽，在所述发球摩擦轮驱动电机的驱动下，旋转摩擦乒乓球，把乒乓球以一定速度和旋转度发射到乒乓球台上，所述发射机构和推球机构安装在固定底板上，俯仰角调整电机驱动固定底板来调整所述发射机构的俯仰角；固定底板通过航向角调整电机安装在承重底座上，以便调整所述发射机构的航向角；所述摄像头安装在发射机构上以便检测接球人的位置；所述俯仰角检测仪、航向角检测仪、摄像头连接到

所述控制器的输入端，所述俯仰角调整电机、航向角调整电机、推球摩擦轮驱动电机、发球摩擦轮驱动电机连接到所述控制器的输出端，所述控制器根据摄像头检测到的接球人的位置随机控制乒乓球的旋转度、发射角、发射力度和发射频率。

优选地，乒乓球发球机器人还包括红外对管传感器，设置在所述推球通道的出口处，用于检测是否有球。

优选地，设有两个发球摩擦轮和发球摩擦轮驱动电机，所述发射管左右两侧对称设有两个开口槽，两个发球摩擦轮分别伸入到两个开口槽中。

优选地，所述俯仰角调整电机为两个，设置在所述发射机构的两侧，同时驱动固定底板来调整所述发射机构的俯仰角。

优选地，所述发射机构的重心位于俯仰角和航向角的轴线交点处。

优选地，所述俯仰角检测仪和航向角检测仪都是陀螺仪。

优选地，所述俯仰角调整电机和航向角调整电机为步进电机。

优选地，所述推球摩擦轮驱动电机和发球摩擦轮驱动电机为直流电机。

优选地，所述承重底座底部安装有滚轮。滚轮数量为四个。

相比现有技术，本实用新型的发球机器人能够解决上述三个问题。发球机器人通过控制器来控制发球摩擦轮驱动电机的转速，从而控制发球摩擦轮的转速，实现发球力度不均匀的效果，使每次乒乓球的落点不相同。发球机器人通过控制器来控制推球摩擦轮驱动电机，从而控制推球摩擦轮的运行频率，实现无固定发射频率的功能。发球机器人的发射机构采用云台设计，让发射机构更加灵活，发球角度更加宽广且无后坐力，有效地解决普通乒乓球发射器存在的缺点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型所述的乒乓球发球机器人的示意图。

图2是本实用新型所述的乒乓球发球机器人的发射机构的示意图。

图3是本实用新型所述的乒乓球发球机器人的推球机构的示意图。

图中的附图标记分别表示：

1、俯仰角调整电机，2、摄像头，3、发射管，4、控制器，5、航向角调整电机，6、承重底座，7、发射机构，8、推球机构，9、乒乓球放置口；21、发射管支架，22、发球摩擦轮，23、发球摩擦轮驱动电机，24、红外对管传感器，25、固定底板；31、推球摩擦轮，32、检测器，33、推球摩擦轮驱动电机。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

如图1-3所示，乒乓球发球机器人，包括推球机构8、发射机构7、俯仰角调整电机1、航向角调整电机5、控制器4、俯仰角检测仪、航向角检测仪、摄像头2、承重底座6、电源。电源给控制器、传感器、检测仪和电机供电。推球机构8包括乒乓球放置口9、推球通道、推球摩擦轮31、推球摩擦轮驱动电机33。乒乓球放置口9与推球通道连通，推球通道上设有开口槽，推球摩擦轮31伸入开口槽并在推球摩擦轮驱动电机33的驱动下，把乒乓球推送到发射机构7。发射机构7包括发射管、发射管支架21、发球摩擦轮22、发球摩擦轮驱动电机23。发射管上设有开口槽，发球摩擦轮22伸入开口槽，在发球摩擦轮驱动电机23的驱动下，旋转摩擦乒乓球，把乒乓球以一定速度和旋转度发射到乒乓球台上。发射机构7和推球机构8安装在固定底板25上，俯仰角调整电机1驱动固定底板25来调整所述发射机构7的俯仰角。固定底板25通过航向角调整电机5安装在承重底座6上，以便调整发射机构7的航向角。摄像头2安装在发射机构7上以便检测接球人的位置。俯仰角检测仪、航向角检测仪、摄像头2连接到控制器4的输入端，俯仰角调整电机1、航向角调整电机5、推球摩擦轮驱动电机33、发球摩擦轮驱动电机23连接到控制器4的输出端。控制器4根据摄像头2检测到的接球人的位置随机控制乒乓球的旋转度、发射角、发射力度和发射频率。

为了控制发球频率，优选地，乒乓球发球机器人还包括红外对管传感器，设置在所述推球通道的出口处，用于检测是否有球，并且根据红外对管传感器来检测发球频率，根据控制器的设定，通过调整推球摩擦轮驱动电机的转速来调整发球频率。为了使乒乓球的旋转和速度有更多的变化，优选地，设有两个发球摩擦轮22和发球摩擦轮驱动电机23，所述发射管左右两侧对称设有两个开口槽，两个发球摩擦轮22分别伸入到两个开口槽中。可以控制左右发球摩擦轮22的转速和高度来实现不同的旋转和发球速度。为了调整发射机构7的俯仰角，控制器根据检测到的接球人的位置和陀螺仪定位的当前的俯仰角，随机控制俯仰角调整电机1，从而调整发射机构7的俯仰角。为了保障稳定快速调整俯仰角，优选地，俯仰角调整电机1为两个，设置在所述发射机构的两侧，同时驱动固定底板来调整发射机构7的俯仰角。为了使乒乓球发球机器人在运行过程中震动较小，将发射机构7的重心设计成位于俯仰角和航向角的轴线交点处。为了调整发射机构7的航向角，控制器根据检测到的接球人的位置和陀螺仪定位的当前的航向角，随机控制航向角调整电机5，从而调整发射机构7的航向角。优选地，俯仰角检测仪和航向角检测仪都可以选用市面上销售的陀螺仪。俯仰角调整电机1和航向角调整电机5可以选市面上销售的高精度步进电机。推球摩擦轮驱动电机33和发球摩擦轮驱动电机23可以选购高精度直流电机。所述承重底座底部安装有滚轮。滚轮数量为四个。

使用时，将一批乒乓球放入乒乓球放置口9，推球机构8在控制器4的控制下，按照摄像头2检测的接球人的位置，以一定的频率，启动推球摩擦轮驱动电机33，带动推球摩擦轮31旋转，摩擦乒乓球，使乒乓球穿过推球通道，进入发射机构7，发射机构7按照控制器4的控制要求，通过驱动左右设置的发球摩擦轮驱动电机23，从而带动两个发球摩擦轮22分别以一定速度旋转，从而把乒乓球以一定速度和旋转度发射到乒乓球台上。发射时可以通过俯仰角调整电机1和航向角调整电机5来随机调整俯仰角和航向角，从而随机改变乒乓球的出球角度。乒乓球发球机器人推球机构上的红外对管传感器可以检测发射口处是否有球，可以更好的控制射频，更精确的实现单发。俯仰角采用双电机控制，并将整个发射机构的重心设计在俯仰角和航向角的轴线交点处，将发球摩擦轮设计在俯仰角的轴线上，使发射乒乓球产生的后坐力极具减小。分别使用单轴高精度陀螺仪和六轴陀螺仪来检测航向角和俯仰角，采用CAN通信，极大的提高了电机和控制系统的通信效率，同时依据PTD控制算法、自适应控制算法对电机进行跟踪控制，使俯仰角和航向角电机控制更加精准。另外，合适的摩擦轮硬度及间距，使电机能更好地控制其射频及射速，提升发球准确度。

本实用新型的乒乓球发球机器人能够控制发球摩擦轮的转速，实现发球力度不均匀的效果，使每次乒乓球的落点不相同。能够控制推球摩擦轮的运行频率，实现无固定发射频率的功能。能够控制发射机构的俯仰角和航向角来控制发球角度。该乒乓球发球机器人能满足大多数爱好者的“无规律”球及极限球的要求，可以更好的训练反应能力及乒乓球技术。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种乒乓球发球机器人，包括推球机构(8)、发射机构(7)、俯仰角调整电机(1)、航向角调整电机(5)、控制器(4)、俯仰角检测仪、航向角检测仪、摄像头(2)、承重底座(6)、电源，其特征在于，所述推球机构(8)包括乒乓球放置口(9)、推球通道、推球摩擦轮(31)、推球摩擦轮驱动电机(33)，所述乒乓球放置口(9)与推球通道连通，推球通道上设有开口槽，推球摩擦轮(31)伸入开口槽并在推球摩擦轮驱动电机(33)的驱动下，把乒乓球推送到发射机构(7)；所述发射机构(7)包括发射管、发射管支架(21)、发球摩擦轮(22)、发球摩擦轮驱动电机(23)，所述发射管上设有开口槽，所述发球摩擦轮(22)伸入开口槽，在所述发球摩擦轮驱动电机(23)的驱动下，旋转摩擦乒乓球，把乒乓球以一定速度和旋转度发射到乒乓球台上，所述发射机构(7)和推球机构(8)安装在固定底板(25)上，俯仰角调整电机(1)驱动固定底板(25)来调整所述发射机构(7)的俯仰角；固定底板(25)通过航向角调整电机(5)安装在承重底座(6)上，以便调整所述发射机构(7)的航向角；所述摄像头(2)安装在发射机构(7)上以便检测接球人的位置；所述俯仰角检测仪、航向角检测仪、摄像头(2)连接到所述控制器(4)的输入端，所述俯仰角调整电机(1)、航向角调整电机(5)、推球摩擦轮驱动电机(33)、发球摩擦轮驱动电机(23)连接到所述控制器(4)的输出端，所述控制器(4)根据摄像头(2)检测到的接球人的位置随机控制乒乓球的旋转度、发射角、发射力度和发射频率。

2.根据权利要求1所述的乒乓球发球机器人，其特征在于，还包括红外对管传感器，设置在所述推球通道的出口处，用于检测是否有球。

3.根据权利要求1或2所述的乒乓球发球机器人，其特征在于，设有两个发球摩擦轮(22)和发球摩擦轮驱动电机(23)，所述发射管左右两侧对称设有两个开口槽，两个发球摩擦轮(22)分别伸入到两个开口槽中。

4.根据权利要求1或2所述的乒乓球发球机器人，其特征在于，所述俯仰角调整电机(1)为两个，设置在所述发射机构(7)的两侧，同时驱动固定底板(25)来调整所述发射机构(7)的俯仰角。

5.根据权利要求1或2所述的乒乓球发球机器人，其特征在于，所述发射机构(7)的重心位于俯仰角和航向角的轴线交点处。

6.根据权利要求1或2所述的乒乓球发球机器人，其特征在于，所述俯仰角检测仪和航向角检测仪都是陀螺仪。

7.根据权利要求1或2所述的乒乓球发球机器人，其特征在于，所述俯仰角调整电机(1)和航向角调整电机(5)为步进电机。

8.根据权利要求1或2所述的乒乓球发球机器人，其特征在于，所述推球摩擦轮驱动电机(33)和发球摩擦轮驱动电机(23)为直流电机。

9.根据权利要求1或2所述的乒乓球发球机器人，其特征在于，所述承重底座(6)底部安装有滚轮。

10.根据权利要求9所述的乒乓球发球机器人，其特征在于，所述滚轮为四个。

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