一种多角度气动羽毛球发球机的制作方法

本发明涉及运动辅助设备技术领域，更为具体地，涉及一种多角度气动羽毛球发球机。

背景技术：

羽毛球是一项室内、室外都可以进行的体育运动，受到不同年龄层次人群的喜爱。在进行羽毛球练习时，通常由教练员或熟知羽毛球运动的陪练者将羽毛球以击打或投掷方式向练习者所在的位置喂送。当练习者想要固定练习某一特定动作时，将羽毛球持续不断地以同一运动轨迹发向练习者，有助于练习者较快地形成肌肉记忆，掌握该特定动作。由于手动击打或投掷的喂球方式，使羽毛球的高度、位置以及抛物线不能保证每次都相同，因而不利于提高练球者的技艺或达不到期望的训练目的。

利用羽毛球发球机发球可在一定程度上弥补手动发球所带来的欠缺，并且还可显著减轻陪练者、教练员的教学强度，甚至可以在无教练员和陪练者的前提下进行自我训练与运动，即进行单人击球练习。现有的羽毛球发球机多为固定点发球机，即置于某一发球地点后，以不同的俯仰角度进行发球，不具备自主规划移动发球功能，也就不能充分地对练球者进行训练。而且现有的羽毛球发球机多为机械式发球机，依靠一对高速旋转橡胶轮将羽毛球挤出，或使用击打机构将羽毛球击出，机械式发球会对羽毛球本身造成一定的损坏，影响羽毛球的使用寿命，少数羽毛球发球机虽然采用了气吹的方式，但会存在吹气发球前及发球时，对羽毛球本身无夹持力导致羽毛球在发射筒内的位置精度不足及羽毛球与气动喷嘴接触不充分、有缝隙，从而造成一部分吹气能量的浪费和发球控制精度不高等问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供了一种多角度气动羽毛球发球机，采用气动的方式配合连杆取球机构和撑球机构，可减小发球机发球过程中对羽毛球球体的损坏，也可大大提高发球精度；同时具有灵活的仰角和摆角控制以及发球机自主规划移动线路的功能，能够给使用者提供更精准、更全面的羽毛球辅助练习。

本发明要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种多角度气动羽毛球发球机，包括底座及设置在所述底座上的控制装置、升降机构、取发球机构和分球机构，所述升降机构的底部固设在底座上，其顶部设有云台，所述云台包括水平转角控制装置和竖直转角控制装置，所述水平转角控制装置铰接在升降机构上，水平转角控制装置的上部铰接有竖直转角控制装置，所述竖直转角控制装置上设有取发球机构，所述取发球机构的上部竖直设有分球机构，所述分球机构包括储球筒和嵌装在储球筒内的步进式下压装置，所述步进式下压装置插装在储球筒内，所述取发球机构包括取发球喷杆和预定位锥筒，所述预定位锥筒为对称两瓣式结构，预定位锥筒的两侧设有开合装置，所述开合装置使预定位锥筒的两瓣分开或贴合，所述预定位锥筒与取发球喷杆之间铰接有联动杆组，预定位锥筒和取发球喷杆可通过联动杆组相向转动；分球时，步进式下压装置沿储球筒的筒壁螺旋间歇下压，预定位锥筒与储球筒保持同轴；取球时，预定位锥筒与取发球喷杆相向转动至同轴且取发球喷杆置于预定位锥筒内；发球时，预定位锥筒的两瓣结构通过所述开合装置分开。

优选地，所述的步进式下压装置呈t字型，所述步进式下压装置的上部为圆盘结构，下部为倒锥体，所述倒锥体的锥度与羽毛球球裙的张开角度相同，所述圆盘结构的圆周上均匀嵌装有多个行走轮，所述行走轮的轴线与圆盘结构端面的夹角为锐角，所述倒锥体结构的内部固设有步进电机，所述步进电机与所述行走轮通过齿轮配合连接。

优选地，所述的联动杆组包括取球摆杆、锥筒摆杆、从动杆和导向杆，所述取球摆杆的一端与伺服电机相连，所述伺服电机固设在竖直转角控制装置上，取球摆杆的另一端与取发球喷杆铰接，所述锥筒摆杆呈u型，所述u型锥筒摆杆的开口端与预定位锥筒铰接，另一端与从动杆铰接，所述从动杆的端部铰接在取球摆杆的中部，所述取发球喷杆底部的设有滑槽，导向杆插装在所述滑槽内，所述导向杆的两端固设在竖直转角控制装置上。

优选地，所述的取发球喷杆为中空结构，取发球喷杆的头部设有吸盘，取发球喷杆的尾部通过软管与气泵连接。

优选地，所述的吸盘是横截面为w形的橡胶筒形结构，吸盘外壁面的锥度与羽毛球球裙的张开角度相同，吸盘端面的开口面积小于或等于羽毛球球裙与球头所围成的面积。

优选地，所述的吸盘的壁面上设有多个梯形通孔或锥形通孔，所述梯形通孔或锥形通孔的大开口端设在吸盘壁面的内侧，梯形通孔或锥形通孔的小开口端设在吸盘壁面的外侧。

优选地，所述的底座的形状为正棱柱，所述正棱柱的棱数大于4条，底座的底部安装有麦克纳姆轮，底座和储球筒侧部均安装有距离传感器。

优选地，所述的储球筒包括多个可拆卸的组合筒，相邻组合筒之间通过螺纹连接或卡扣连接。

优选地，所述的预定位锥筒的内壁锥度与羽毛球的锥度相同，预定位锥筒的尾部内壁面环形均布有16个梳齿。

优选地，所述的控制装置连接有遥控手柄，所述遥控手柄包括手动操作器和编程操作器，所述编程操作器可写入程序规划底座的行走轨迹。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)采用气动的发球方式，能够减少击打或摩擦发球所带来的羽毛球球裙变形或损伤；

(2)采用联动杆及相向转动的预定位锥筒和取发球喷杆能够有效地减少发球机的尺寸，便于搬运，节约空间；

(3)采用两瓣式的预定位锥筒结构，利用预定位锥筒的两瓣闭合时为羽毛球提供整形和预定位的功能，同时旋转配合取发球喷杆的吸盘挤压羽毛球头部，排除吸盘内的空气，增大吸盘与羽毛球头部的贴合度，减少气动能量的浪费，保证精确的发球力度，利用预定位锥筒两瓣的打开动作，避免羽毛球发球时羽毛球与预定位锥筒接触，减少发球阻力，提高发球精度；

(4)具有灵活的仰角和摆角控制以及发球机远程遥控和/或自主规划移动线路的功能，能够给使用者提供更精准、更全面的羽毛球辅助练习；

(5)采用t字型步进式旋转下压分球机构，利用步进式下压装置的倒锥形部分与羽毛球球裙锥形空腔接触，既能够对羽毛球起到定位的作用，也在步进下压过程中使羽毛球受力更均匀，同时采用斜置行走轮使下压装置旋转下压方式及组合式的储球筒，不仅保证结构简单，便于装卸羽毛球，而且能够减少整机的高度尺寸，节约空间的同时保证重心平稳。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述的羽毛球发球机整体结构示意图。

图2为本发明的取发球机构内部结构示意图。

图3为本发明在分球状态时取发球机构的剖视图。

图4为本发明在取球状态时取发球机构的剖视图。

图5为本发明在发球状态时预定位锥筒的示意图。

图6为本发明的步进式下压装置的结构示意图。

图中标记：1-底座，2-控制装置，3-升降机构，4-云台，401-水平转角控制装置，402-竖直转角控制装置，5-取发球机构，501-取发球喷杆，502-预定位锥筒，503-联动杆组，6-分球机构，601-储球筒，602-步进式下压装置。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种多角度气动羽毛球发球机，底座1、控制装置2、升降机构3、云台4、取发球机构5和分球机构6，所述升降机构3的底部固设在底座1上，升降机构3为多级伸缩气缸，所述气缸与控制装置2连接，通过控制装置2根据需求控制升降机构3逐级伸展或收缩。升降机构3的顶部设有云台4，所述云台4的结构与监控探头云台或摄像机云台相同，即云台4包括水平转角控制装置401和竖直转角控制装置402，所述水平转角控制装置401包括水平转动电机、减速器和水平转盘，所述水平转盘铰接在升降机构3的顶部，水平转盘与水平转动电机之间通过减速器连接，水平转动电机接收到控制装置2的信号，带动水平转盘做0～360°角度范围的水平转动。所述竖直转角控制装置402铰接在所述水平转盘上，竖直转角控制装置402通过其上的电动机和减速器带动，可实现相对于水平转盘0°～270°角度范围的转动，竖直转角控制装置402上设有取发球机构5，当水平转角控制装置401转动时可带动其上的竖直转角控制装置402水平转动，竖直转角控制装置402转动时可带动取发球机构5竖直转动，通过云台4可辅助实现多角度，多轨迹发球的目的。

如图1和图6所示，取发球机构5的上部竖直设有分球机构6，所述分球机构6包括储球筒601和嵌装在储球筒601内的步进式下压装置602，所述储球筒601包括多个可拆卸的组合筒，相邻组合筒之间通过螺纹连接或卡扣连接，采用可拆卸的方式能够便于羽毛球发球机的运输，提高空间利用率，所述步进式下压装置602呈t字型，步进式下压装置602的上部为圆盘结构，下部为倒锥体，所述倒锥体的锥度与羽毛球球裙的张开角度相同，采用此倒锥体结构既能起到羽毛球定位的作用，还具有与羽毛球球裙贴合度高，羽毛球受到的下压力更均匀的作用，所述圆盘结构的圆周上均匀嵌装有多个行走轮，所述行走轮的轴线与圆盘结构端面的夹角为锐角，所述倒锥体结构的内部固设有步进电机，所述步进电机与所述行走轮通过齿轮配合连接，步进式下压装置602沿着储球筒601的内壁螺旋向下间歇运动，从而推动羽毛球逐个从储球筒601落到其下方的取发球机构5中。

如图2、图3、图4和图5所示，取发球机构5包括取发球喷杆501、预定位锥筒502和联动杆组503，所述预定位锥筒502的内壁锥度与羽毛球的锥度相同，从而能有效地对羽毛球进行固定支撑，更优地，预定位锥筒502的尾部内壁面环形均布有16个梳齿(与羽毛球的16根羽毛匹配)，羽毛球落入预定位锥筒502之后，取球摆杆挤压羽毛球时所述梳齿能够对羽毛球的羽毛进行整形。所述预定位锥筒502整体为对称两瓣式结构，预定位锥筒502的左右两侧设有开合装置，所述开合装置包括凸轮、电机、复位弹簧和横向拉杆，所述横向拉杆铰接在预定位锥筒502上，横向拉杆与预定位锥筒502之间设有复位弹簧，所述凸轮通过电机带动旋转，当凸轮的凸出部转动到横向拉杆处，所述凸出部将横向拉杆向外侧撑起，复位弹拉伸，所述横向拉杆随即带动预定位锥筒502的两瓣分开，当凸轮的凸出部转过横向拉杆时，所述复位弹簧收缩，横拉拉杆复位，预定位锥筒502的两瓣贴合。

联动杆组503包括取球摆杆、锥筒摆杆、从动杆和导向杆，所述取球摆杆的一端与伺服电机相连，所述伺服电机固设在竖直转角控制装置402上，取球摆杆的另一端与取发球喷杆501铰接，所述锥筒摆杆整体呈u型，所述锥筒摆杆的u型开口端分别与预定位锥筒502铰接的两瓣铰接，锥筒摆杆的u型底部与从动杆的一端铰接，所述从动杆的另一端铰接在取球摆杆的中部，通过从动杆使锥筒摆杆与取球摆杆联动，所述取发球喷杆501底部的设有滑槽，导向杆穿过所述滑槽，所述导向杆的两端固设在竖直转角控制装置402上。所述导向杆在竖直转角控制装置402上固定点、锥筒摆杆在预定位锥筒502上的铰接点和取球摆杆在竖直转角控制装置402上的铰接点，三点共同围成面积为钝角三角形，且所述三点的位置高度依次降低，锥筒摆杆在预定位锥筒502上的铰接点和取球摆杆在竖直转角控制装置402上的铰接点之间的连线最长。由此，预定位锥筒502和取发球喷杆501可通过联动杆组503实现相向弧形转动。

分球时，预定位锥筒502与储球筒601保持同轴，步进式下压装置602沿储球筒601的轴线间歇下压，羽毛球落入闭合的预定位锥筒502中。取球时，控制装置2控制取球摆杆转动，取球摆杆通过从动杆带动锥筒摆杆转动，从而预定位锥筒502以铰接点为中心顺时针转动，取发球喷杆501在取球摆杆的带动下做逆时针转动，在转动过程中导向杆起到对取发球喷杆501导向支撑的作用，取发球喷杆501的头部也逐渐进入羽毛球的球裙直至取发球喷杆501与预定位锥筒502同轴且与地面平行，取发球喷杆501的头部与羽毛球球裙底座充分接触，所述取发球喷杆501为中空结构，取发球喷杆501的头部设有吸盘，取发球喷杆501的尾部与气泵连接，所述气泵的排气压力、排气的开与关，均通过控制装置2控制完成，所述吸盘为采用橡胶制成的筒形结构，其横截面为w形，吸盘外壁面的锥度与羽毛球球裙的张开角度相同，吸盘端面的开口面积小于或等于羽毛球球裙与球头所围成的面积，为了使吸盘与羽毛球球裙底座充分贴合，提升吸取力和取球精度，可通过控制装置2控制气泵吸气，使吸盘内产生负压将羽毛球吸住；优选地，也可采用将吸盘的壁面上设有多个梯形通孔或锥形通孔的方式，所述梯形通孔或锥形通孔的大开口端设在吸盘壁面的内侧，梯形通孔或锥形通孔的小开口中端设在吸盘壁面的外侧，当吸盘与羽毛球球裙底座接触受力变形时，吸盘与羽毛球球裙底座所围成的密闭空间中的气体通过梯形通孔或锥形通孔排出，排出气体后吸盘内形成负压，外界相对高压的空气会挤压梯形通孔或锥形通孔的小开口端，使其变形将梯形通孔或锥形通孔的开口密封，保持了吸盘的吸力。发球时，预定位锥筒502的两瓣结构通过所述开合装置分开(如图5所示)，分开的瞬间控制器2控制气泵工作，高压气体通过取发球喷杆501将吸附在吸盘上的羽毛球喷出，完成发球。

控制装置2连接有遥控手柄，所述遥控手柄包括手动操作器和编程操作器，使用者可通过手动操作器，远程遥控底座1的行走路线和发球轨迹，也可通过编程操作器提前进行编程设置。底座1为正棱柱，所述正棱柱的棱数大于4条，底座1的底部安装有麦克纳姆轮，采用正棱柱的结构能够使底座1接触障碍物后，稳稳停住并通过麦克纳姆轮及时改变行走方向，避免了圆形底座碰到障碍物时在障碍物表面发生滑动的现象。为了更好地避障及时转变行走方向，在底座1和储球筒601侧部均安装有距离传感器，当传感器检测到障碍物时，将信号反馈给控制器2，控制器2控制底座1停止移动并发出警报。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。