多角度羽毛球发球机及发球方法与流程

本发明涉及一种多角度羽毛球发球机，属于体育器械领域。

背景技术：

随着物质生活水平的提高，人们越来越重视生命的质量。据调查运动作为一种绿色消费在人民日常消费中所占得比例呈持续上升的趋势。随着2008年北京奥运会的临近，全民健身运动热潮将愈演愈烈，健身器材的市场需求也会不断扩大。

在我国羽毛球运动是一项很普及的运动，更深受青少年的喜爱。目前羽毛球发球机的种类还比较少，应该有很大的发展空间。

目前我国已存在的发球机种类有三种：第一种是用马达甩动特制拍击球发出，这一种跟我们的击球原理一样，但是角度受限，能模仿的球路不多，一般用于羽毛球工厂的挑球速，挑飞行性的步骤；第二种击打球头发出；第三种是目前国家队正在用的机械臂夹球头高速甩出去，机器很重同时体积也很大。需要三米高的支架支持，可以模仿出杀球路线，价格也比较贵；第四种是用高压气喷羽毛球发射。目前的这几种羽毛球发球机，第二种、第三种、第四种羽毛球发球机只能通过调节发球速度和发球机械力或气压来调节球路，没有办法实现无死角的多角度发球，并且高度调节不方便，移动不便。

技术实现要素：

基于现有技术的上述状况，在分析和比较羽毛球发球机发球原理的基础上对羽毛球发球机的发球方向和发球速度等运动规律进行分析，本发明提供了一种多角度羽毛球发球机，并且采用新的羽毛球发球方法，实现了多角度无死角发球。

本发明通过下述技术方案来实现。一种多角度羽毛球发球机，多角度羽毛球发球机包括底座、液压升降支撑杆、支撑板、喷射装置、摇摆装置、抓球装置、储球装置、推球装置，所述底座的底部安装自锁万向轮，底座上安装液压升降支撑杆，所述液压升降支撑杆的顶端连接支撑板，所述支撑板上安装用于将羽毛球发射出去的喷射装置、用于调整发射角度的摇摆装置、盛放羽毛球的储球装置、用于把羽毛球从储球装置抓到喷射装置的发射位置的抓球装置，所述储球装置安装有把羽毛球推到抓球位置的推球装置，摇摆装置连接喷射装置。

更特别的是，所述喷射装置包括喷杆，喷杆的前端设有喷头，所述喷杆内设喷气通道，所述喷杆的中部与喷杆支座活动连接，所述喷杆设有喷气管接口，喷气管接口通过气管连接空气压缩机，并在该气管上安装电磁脉冲阀，空气压缩机固定在底座上，喷杆支座固定在支撑板上。

更特别的是，喷头的外形是与羽毛球尾翼张开角度一致的锥形，并且喷头表面设有毛刺；所述喷头的喷嘴呈与羽毛球球托半径一样的弧形。

更特别的是，所述摇摆装置由转盘、摇摆电机、摇摆电机安装座构成，摇摆电机安装座固定在支撑板上，摇摆电机安装在摇摆电机安装座上，摇摆电机的转轴连接转盘，所述转盘的外沿与喷杆的喷杆尾端连接。喷杆尾端连接在转盘的45度、135度、225度或315度位置的外沿上。

更特别的是，所述摇摆装置是曲柄连杆机构，由曲柄、曲柄支座、连杆、气缸构成，曲柄的一端连接曲柄支座，曲柄的另一端连接喷杆尾端和连杆的一端，连杆的另一端连接气缸，通过气缸运动驱动喷杆摇摆。

更特别的是，所述储球装置包括储球箱，储球箱的底部设有球筒出口，储球箱的其中一块壁板为斜板，球筒出口中设有第二插板阀，球筒出口上侧设有第一插板阀，第一插板阀和第二插板阀可容纳一个球筒，第一插板阀和第二插板阀分别连接各自的驱动电机或驱动气缸，所述储球箱设有出球口；

更特别的是，所述推球装置包括安装在储球箱壁板外侧的推球装置底座，所述推球装置底座上开设推球滑轨，推球滑轨内设丝杆，丝杆连接安装在推球装置底座上的推球电机，所述丝杆上安装推球滑块，推球滑块上固定推球杆，所述推球杆伸入第一插板阀和第二插板阀之间的球筒内，推球杆随推球滑块运动把羽毛球推至储球箱的出球口；推球滑轨的前后两端分别设有推球滑块前限位开关、推球滑块后限位开关，推球滑块前限位开关和推球滑块后限位开关电性连接推球电机；

更特别的是，所述抓球装置包括中轴电机座、中轴电机、转动中轴、抓球臂杆、抓球气缸、抓球气缸顶杆、抓球微动电机、抓球微动开关、抓球套，所述中轴电机座安装在支撑板上，中轴电机安装在中轴电机座上，中轴电机座连接转动中轴，转动中轴的顶端与抓球臂杆固定在一起，通过中轴电机驱动转动中轴，而使抓球臂杆绕转动中轴转动，在抓球臂杆转动到抓球位处的位置设置抓球定位开关，在抓球臂杆转动到喷射位处的位置设置放球定位开关；所述抓球臂杆上安装抓球气缸，抓球气缸的抓球气缸顶杆连接抓球微动电机，抓球微动电机连接抓球套，所述抓球微动电机设有抓球微动开关，抓球微动开关位于抓球套内的羽毛球球托接触位置。

本发明还提供了一种多角度羽毛球发球方法，其特征在于，基于前述的多角度羽毛球发球机，电磁脉冲阀、空气压缩机、摇摆电机或气缸、第一插板阀和第二插板阀的驱动电机或驱动气缸、推球电机、中轴电机、抓球气缸、抓球微动电机、抓球定位开关、放球定位开关连接控制器，发球步骤如下：

步骤一、装好球筒，并控制推球电机工作，使推球杆运动，把羽毛球推至出球口；

步骤二、控制中轴电机工作，当抓球臂杆触碰到抓球定位开关时，中轴电机停止转动，控制抓球气运动，使抓球微动电机和抓球套靠近羽毛球，当抓球微动开关触碰羽毛球球托时，抓球微动电机驱动抓球套收缩，抓住羽毛球，然后抓球气缸复位，抓住羽毛球脱离出球口，然后中轴电机驱动抓球臂杆旋转，当抓球臂杆触碰放球定位开关时，中轴电机停止旋转，并使抓球气缸运动，使抓球微动电机和抓球套及抓住的羽毛球向所述喷射装置的喷头运动，到位后，羽毛球球托会挤压抓球微动开关，此时，抓球微动电机复位，使抓球套松开复位，复位完毕后，抓球气缸的抓球气缸顶杆收缩复位，羽毛球就放置在喷头上了，然后中轴电机运动，使抓球臂杆向抓球位运动；

步骤三，控制摇摆装置运动，从而改变喷头的角度，之后启动电磁脉冲阀，高压气体把羽毛球快速喷射出去，完成发球，摇摆装置启动后，随机设置延时时间，电磁脉冲阀延时启动，延时时间的长短为0至摇摆装置运动一个周期的时间，采用随机函数随机设定延时时间的长短。

本发明的技术效果：实现了多角度发球，发球无死角，喷射装置、摇摆装置、抓球装置、储球装置、推球装置等结构的稳定性好，可精确控制，便于实现自动化控制。发球频率快、角度多，可多人同时训练，并且可设置多个喷射装置，各部件可模块化组装，便于扩展，如可设置朝向两侧的喷射装置，可架设与拦网位置，向两边发射羽毛球。

附图说明

图1是本发明所述多角度羽毛球发球机的总体示意图。

图2是喷射装置和摇摆装置示意图。

图3是喷射杆与转盘的初始连接位置示意图。

图4是曲柄连杆机构示意图。

图5是推球装置示意图。

图6是抓球装置示意图。

图中：1.底座、2.液压升降支撑杆、3.支撑板、4.喷射装置、5.摇摆装置、6.抓球装置、7.储球装置、8.推球装置、9.球筒回收装置、41.喷杆、42.喷头、43.喷嘴、44.喷杆支座、45.喷气通道、46.喷气管接口、47.喷杆尾端、51.转盘、52.摇摆电机、53.摇摆电机安装座、54.曲柄、55.曲柄支座、56.连杆、57.气缸、61.中轴电机座、62.中轴电机、63.转动中轴、64.抓球臂杆、65.抓球气缸、66.抓球气缸顶杆、67.抓球微动电机、68.抓球微动开关、69.抓球套、71.第一插板阀、72.第二插板阀、73.储球箱壁板、74.球筒、75.分球挡圈、76.出球口、81.推球杆、82.推球滑块前限位开关、83.推球滑块后限位开关、84.推球装置底座、85.推球滑块、86.推球滑轨、87.丝杆、88.推球电机。

具体实施方式

下面结合附图进一步阐明本发明。

参照图1，多角度羽毛球发球机包括底座1、液压升降支撑杆2、支撑板3、喷射装置4、摇摆装置5、抓球装置6、储球装置7、推球装置8、球筒回收装置9，所述底座1的底部安装自锁万向轮，底座1上安装液压升降支撑杆2，所述液压升降支撑杆2的顶端连接支撑板3，所述支撑板3上安装用于将羽毛球发射出去的喷射装置4、用于调整发射角度的摇摆装置5、盛放羽毛球的储球装置7、用于把羽毛球从储球装置7抓到喷射装置4的发射位置的抓球装置6，所述储球装置7安装有把羽毛球推到抓球位置的推球装置8，储球装置7的球筒出口位于支撑板3的下方，球筒出口下方设置球筒回收装置9。

参照图2、图3，所述喷射装置4包括喷杆41，喷杆41的前端设有喷头42，喷头42的外形是与羽毛球尾翼张开角度一致的锥形，并且喷头42表面设有毛刺，使得羽毛球放在喷头42上之后，可以通过毛刺挂住羽毛球尾翼，而使羽毛球不会掉落，所述喷头42的喷嘴43呈与羽毛球球托半径一样的弧形，保证喷嘴43与羽毛球球托接触良好，保证喷射时，高压气体冲力有效作用在球托上。所述喷杆41内设喷气通道45，所述喷杆41的中部与喷杆支座44活动连接，如铰接，保证喷杆41可以绕连接点转动，所述喷杆41设有喷气管接口46，喷气管接口46通过气管连接空气压缩机，并在该气管上安装电磁脉冲阀，通过电磁脉冲阀控制高压空气喷射进行发球，空气压缩机可固定在底座1上。喷杆支座44固定在支撑板3上。

参照图3，所述摇摆装置5由转盘51、摇摆电机52、摇摆电机安装座53构成，摇摆电机安装座53固定在支撑板3上，摇摆电机52安装在摇摆电机安装座53上，摇摆电机52的转轴连接转盘51，所述转盘51的外沿与喷杆41的喷杆尾端47连接。转盘51转动带动喷杆41绕支点转动，从而实现了多角度喷射。为更好的复位和多角度喷射，喷杆尾端47与转盘51的连接过程中，当喷杆41处于水平位置时，喷杆尾端47连接在转盘51的45度、135度、225度或315度位置的外沿上，这样即可实现水平向前喷射，又可实现前、后、左、右上下喷射。通过控制摇摆电机52的转动，转动到一定角度后启动电磁脉冲阀发球，即可实现多角度发球。

参照图4，所述摇摆装置5也可以是曲柄连杆机构，由曲柄54、曲柄支座55、连杆56、气缸57构成，曲柄54的一端连接曲柄支座55，曲柄54的另一端连接喷杆尾端47和连杆56的一端，连杆56的另一端连接气缸57，通过气缸57运动驱动喷杆41摇摆。气缸57和曲柄支座55安装在支撑板3上，根据需要的高度，可以垫垫块或支架。

参照图1，所述储球装置7包括储球箱，储球箱的底部设有球筒出口，储球箱的其中一块壁板为斜板，使得球筒可以自然下落至球筒出口，球筒出口中设有第二插板阀72，球筒出口上侧设有第一插板阀71，第一插板阀71和第二插板阀72可容纳一个球筒74，球筒出口通向支撑板3下方的球筒回收装置9，第一插板阀71和第二插板阀72分别连接各自的驱动电机或驱动气缸。参照图5，所述储球箱设有出球口76，并且球筒74的前端设有分球挡圈75。

参照图5，所述推球装置8包括安装在储球箱壁板73外侧的推球装置底座84，所述推球装置底座84上开设推球滑轨86，推球滑轨86内设丝杆87，丝杆87连接安装在推球装置底座84上的推球电机88，所述丝杆87上安装推球滑块86，推球滑块86上固定推球杆81，所述推球杆81伸入第一插板阀71和第二插板阀72之间的球筒74内，推球杆81随推球滑块86运动把羽毛球推至储球箱的出球口75。推球滑轨86的前后两端分别设有推球滑块前限位开关82、推球滑块后限位开关83，推球滑块前限位开关82和推球滑块后限位开关83电性连接推球电机88，当推球滑块86触碰推球滑块前限位开关82时，表明球筒74内的羽毛球发射完毕，则先使推球杆81回缩复位，推球滑块86触碰推球滑块后限位开关83时复位完毕，闭合第一插板阀71，然后打开第二插板阀72，使空球筒落入球筒回收装置9内，然后关闭第二插板阀72，打开第一插板阀71，有球的一个球筒74落入推球位。本发明中采用直线导轨机构推球，推球杆81前进位置可精确控制，稳定性好，故障率低。

参照图6，所述抓球装置6包括中轴电机座61、中轴电机62、转动中轴63、抓球臂杆64、抓球气缸65、抓球气缸顶杆66、抓球微动电机67、抓球微动开关68、抓球套69，所述中轴电机座61安装在支撑板3上，中轴电机62安装在中轴电机座61上，中轴电机座61连接转动中轴63，转动中轴63的顶端与抓球臂杆64固定在一起，通过中轴电机62驱动转动中轴63，而使抓球臂杆64绕转动中轴63转动，在抓球臂杆64转动到抓球位处的位置设置抓球定位开关，在抓球臂杆64转动到喷射位处的位置设置放球定位开关。所述抓球臂杆64上安装抓球气缸65，抓球气缸65的抓球气缸顶杆66连接抓球微动电机67，抓球微动电机67连接抓球套69，所述抓球微动电机67设有抓球微动开关68，抓球微动开关68位于抓球套69内的羽毛球球托接触位置。在抓球臂杆64旋转到抓球位置时，即抓球套69正对出球口76时，即抓球臂杆64触碰到抓球定位开关时，中轴电机62停止转动，抓球气缸65运动，使抓球微动电机67和抓球套69靠近羽毛球，当抓球微动开关68触碰羽毛球球托时，抓球微动电机67驱动抓球套69收缩，抓住羽毛球，然后抓球气缸65复位，抓住羽毛球脱离出球口76，然后中轴电机62驱动抓球臂杆64旋转，当抓球臂杆64触碰放球定位开关时，中轴电机62停止旋转，并使抓球气缸65运动，使抓球微动电机67和抓球套69及抓住的羽毛球向所述喷射装置4的喷头42运动，到位后，羽毛球球托会挤压抓球微动开关68，此时，抓球微动电机67复位，使抓球套69松开复位，复位完毕后，抓球气缸65的抓球气缸顶杆66收缩复位，然后中轴电机62运动，使抓球臂杆64向抓球位运动，并启动摇摆装置5和喷射装置4的电磁脉冲阀，把羽毛球快速喷射出去。摇摆装置启动后，随机设置延时时间，电磁脉冲阀延时启动，延时时间的长短为0至摇摆装置运动一个周期的时间，采用随机函数随机设定延时时间的长短。

本发明中，电磁脉冲阀、空气压缩机、摇摆电机52或气缸57、第一插板阀71和第二插板阀72的驱动电机或驱动气缸、推球电机88、中轴电机62、抓球气缸65、抓球微动电机67、抓球定位开关、放球定位开关连接PLC控制器，通过PLC控制器根据定位信号和时间延迟设置驱动各部件配合工作。