具有视频显示装置的投掷系统的制作方法

专利名称：具有视频显示装置的投掷系统的制作方法
背景技术：
1.发明领域本发明总的涉及一种投掷系统，具体地，涉及一种用于以不同速度和不同自旋转可互换地投掷棒球和垒球以及将网球和其它球类扔向不同位置，其中，掷球机具有包括三个共同作用轮子的一动力头，用于将球推向击球手以交替地模拟以不同速度向不同位置的不同类型投掷。这些投掷参数中的每一个都与驱动轮的转速以及机器的水平和垂直角度位置对应。可采用一数字公式来计算各个参数，该公式与所推动的球速参数成线性关系。投掷系统与一视频显示装置同步工作以使操作人员在送球或投掷之前和过程中可看到对手，如投球手。本发明具体地可作为专业和业余运动员所用的一棒球投掷机，可以营造出一实际的投掷场景，从而一击球手可面对一真实投球手的画面，该画面是与机器同步的以不同速度交替地将多次投掷(例如快球、弧线球、慢球等)送到不同位置，而不必在若干投掷之间由人重复调节或重新定位该机器。
2.背景技术投掷机和掷球机在本领域都是众所周知的，并且总的分成四类(1)采用弹簧驱动臂机构推送球的机器；(2)采用至少一个转动轮或一对转动的共同作用轮来推送球的机器；(3)依靠气压推送球的机器；以及(4)采用汇集和分离转动盘推送球的机器。
多例采用弹簧机构推送球的掷球机描述在1973年9月11日授予J.G.Haworth的第3,757,759号美国专利中，名为自动化变化振动式投球装置，以及1985年6月25日授予Paul S.Giovagnoli的第4,524,749号美国专利中，名为弹簧式掷球机。此类机器的商品机由密苏里州堪萨斯城的MasterPitching Machine公司出售。
近年来，大部分商业掷球机或投掷机都采用一个或两个共同作用轮，它们用于推送引入转动轮之间或一块板和单个转动轮之间的夹持位置中的球。这些机器例如在1973年4月3日授予E.W.Halstead的第3,724,437号专利中，名为掷球机；1974年6月11日授予Norman S.Serra的第3,815,567号美国专利中，名为共同作用轮投球装置；1980年4月15日授予Tommy L.Smith的第4,197,827号美国专利中，名为共同作用轮投球装置；1984年1月3日授予Edward W.Kahelin的第4,423,717号美国专利中，名为可调的双轮推球机；1986年4月22日授予Fujio Nozato的第4,583,514号美国专利中，名为掷球机；以及1990年5月8日授予Shigery Iwabuchi等人的第4,922,885号美国专利中，名为投掷机。采用一对共同作用转动轮的商品机器由俄勒冈州Tualatin城的The Jugs公司、内华达州Sparks城的ATEC公司、衣阿华州Jefferson城的AAI American Athletic有限公司；加里弗尼亚州的HuntingtonBeach的K-Lin Specialites有限公司以及密苏里州堪萨斯城的OMNI SportsTechnologies公司出售。
采用一对共同作用轮的机器能够以各种不同速度送出各种不同的投掷，例如快球、弧线球、螺旋球等。投掷速度和投掷类形的变化是通过改变各个轮子的速度以及相对水平和/或垂直面的角度来实现的。此类机器送出不同投掷的能力例如描述在1966年11月29日授予J.C.Bullock的美国专利第3,288,127号中，名为具有弧线球投掷装置的棒球投掷机；1971年9月14日授予RalphW.Doeg的美国专利第3,604,409号中，名为具有方向控制机构的投球机；1973年4月3日授阳Earle W.Halstead的美国专利第3,724,437号中，名为掷球机；1982年4月6日授予James K.McIntosh等人的美国专利第4,323,047号中，名为自动掷球机；1983年2月8日授予James A.Shannon等人的美国专利第4,372,284号中，名为棒球投掷机；1987年4月7日授予CliffordV.Harris的美国专利第4,655,190号中，名为具有在驱动和挤压轮之间的选择调整的掷球机。
虽然转动轮机器能够改变投掷速度以及投掷类型，但这些机器的一个固有缺陷是需要对它们作大幅调节和重新对齐以从一个投掷向另一个或从一个位置向另一个位置的改变。例如，当教练员试图用机器将所要送出的投掷从90MPH(哩/时)快球改成75MPH弧线球时或在撞击区中的快球从一个位置改变到另一个位置时，他必须手动地调节轮速，使轮子角度相对垂直和/或水平面重新定位，并且手动地重新对齐机器的水平和垂直位置。在机器适当地重新定位以能够送出下一次投掷之前完成的这些改变长达五分钟。因此，教练员往往使用这些机器将一系列相同的投掷送到相同位置，而不能象一个投球手在一场真实的比赛中那样交替地将不同投掷送到不同位置。故，这些机器在用于训练一击球手适应多种比赛情况时的作用很低。这些机器经常给击球手一种安全上错觉，例如，因为他们能够击中重复地以相同速度投到相同位置上的相同投掷，而以为可以在实际的比赛中获胜。
很多人都已认识到这一缺陷并且已将可调节机器水平和垂直位置的装置结合到其上。例如请见1992年12月29授予Yutaka Komori的美国专利第5,174,565号，名为棒球投掷机；1994年9月6日授予Yutaka Komori的美国专利5,344,137号，名为提高棒球击球机准确率的方法；1994年11月1日授予Earl K.McGrath等人的美国专利5,359,986号，名为投掷机和方法；以及1995年8月1日授予Kerry K.Paulson等人的美国专利第5,437,261号，名为掷球装置。虽然可对水平和垂直位置作微量调节以适应投掷速度的略微改变，但这些专利中没有一件可以快速地改变投掷类型，例如从快球转到弧线球等。而这一改变只能通过大幅再定位和对两个共同作用轮的转速再作调节来实现。
已经尝试在一台投掷机中采用三个共同作用轮以送出不同类型的投掷，而不必在各次投掷之间重新使机器定位。1997年7月22日授予Jack C.Scott的美国专利5,649,523号的掷球装置和1984年4月17日授予Johnnie E.Floyd的美国专利第4,442,823号的具有三个单独可控制轮速度和角度的掷球机和系统中揭示了这样两种尝试。然而这些专利所描述的一些机器大部分未能精确地控制机器的水平和垂直定位而未能商业化。而且，它们都没有仔细地考虑和控制作用于球上的三个共同作用轮的作用力以便以所需的精度和准确度恒定地送出各种不同投掷。
俄勒冈州Central Point市的Granada Pitching Machines最近推出了一种三轮投掷机，该机器可对各个轮子的速度作有限的控制。已知的Triton G-2000机器未能对目标点提供水平和垂直调节，并且因此不能够以交替方式以不同速度向不同位置送出不同的投掷。
在早先的专利中已讨论过对投掷机编程以送出各种不同的投掷，主要的有1992年6月30日授予Ferene Kovacs等人的美国专利5,125,653号计算机控制掷球机以及1995年11月7日授予Richard A.Pierce的美国专利5,464,208号可编程棒球投掷机。这些机器都是两轮式的并且不能够快速改变以交替地送出各种不同的投掷。因此，由这些装置所提供的程序化的程度充其量也不过是微不足道的。
在1993年3月23日授予Neil S.Kapp等人的美国专利第5,195,744号具有控制装置的棒球击球练习机中揭示了投球手视频显示器与掷球机的结合。然而，这种装置未能提供象本发明预期的可以送出各种不同投掷的优异特点。这种装置的同步设施依赖于由视频产生的一音频信号，而与处于队列位置中的球的状态无关。而且，这一装置的球排队系统依赖于重量而不精确且易于发生故障。
发明概述针对现有技术的缺陷，本发明的一个基本目的在于提供一种与视频显示装置同步工作的投掷系统，可用于可互换地投出各种不同类型的球，包括棒球、垒球、网球和其它球类，各次投掷之间的间隔短于10秒，同时可使使用者在投掷送出之前或过程中看到其对手。
本发明的一个目的在于提供一种用于在掷球机中建立投掷参数的系统和方法，其中掷球机具有包括三个共同作用轮的驱动头。
本发明的另一个目的在于提供一种掷球机，其中这些投掷参数可以通过与球速成线性关系而以数学方式算出。
本发明的又一个目的在于提供一种掷球机，其中，可以真实地营造出一击球手可在其挥臂准备投球过程中面对一真实的投球手图像的投掷环境以及投出球。
本发明的再一个目的在于提供一种掷球机，可以交替地以各种不同速度向各种不同位置送出各种不同的投掷，而不必在各次投掷之间手动地调节机器。
本发明还有一个目的在于提供一种掷球机，该掷球机能够不必手动地调节机器而送出这些投掷。
本发明此外的一个目的在于提供一种掷球机，可使使用者选择各次投掷的类型、速度和位置，或者可以编程而以预定或随机方式送出各种投掷。
本发明另外的一个目的在于提供一种掷球机，其中这种机器的控制可以方便地重新编程以模拟一预定或随机的投掷模式。
为了实现上述目的和优点，本发明大体上包括一结合有一视频显示装置的掷球机，该视频显示装置可以显示一真实的投球手或网球运动员并且可以与视频显示同步地释放球，以便模拟一例如正在作实际投掷的真实投球手。掷球机的类型为具有包括至少一个，较佳地三个共同作用轮的驱动头以将球向一击球手方向推送以模拟一次投掷。在较佳实施例中，三个轮子的速度是可以单独控制的以控制球速、旋转速度和旋转轴线方向。
投掷参数响应于所述各轮子的转速和驱动头的水平和垂直角度位置。各投掷参数响应于驱动轮的转速和机器的水平和垂直角度位置。各参数可采用一与正在推送的球速度线性相关的数学公式来算出。当然，可以理解这种机器还可用于推送垒球、网球、长曲棍球和其它球形物品。
该机器包括控制装置，该控制装置包括用于单独控制各轮子转速的结构，单独控制驱动头在水平面对齐的结构，以及单独控制驱动头垂直面对齐的结构，从而使该机器可以交替地以不同速度向不同位置发送不同的投掷。用于控制各个轮子转速的结构还包括用于使各轮子的转速迅速加速和减速的结构。
控制装置还可接收来自用于单独控制各轮转速的结构、来自用于单独控制驱动头在水平面对齐的结构以及来自用于单独控制驱动头在垂直面对齐的结构的反馈，以确保达到速度和对齐。
在一较佳实施例中，该机器包括三个用于推送球的共同作用轮和用于同时控制各轮转速并与驱动头水平和垂直对齐相结合的控制系统。
视频放像的控制和同步也是整个投掷系统的控制设施的一个功能。一屏幕位于掷球机前方附近，即在掷球机和一击球手之间。一数字视频图像播放器位于屏幕前方以将一投球手的视频图像投射于其上。由一输送管向驱动头后面的一过渡区发送一个球，球留在那儿。控制系统选择一与所扔出的投掷类型对应的图像并且向机器各部件发出指令以通过向一数据表取数据而设定三个驱动轮的转速和机器的水平和垂直角度位置。当驱动轮已呈现了所述速度，机器已设定了正确的水平和垂直角度位置时，向一控制装置送出一信号以开始视频图像的放像，并且一定时器对投球手图像到达球将释放位置所需的时间开始倒计时。当倒计时结束时，控制装置向紧靠在过渡装置中的球后面的一个螺线管发出信号，该螺线管通过驱动头推进球，然后藉由屏幕以视频图像显示投球手已扔出球。
附图简述通过以下结合附图对本发明较佳实施例的详细描述可以进一步了解本发明的前述和其它目的和优点，其中

图1是本发明投掷系统立体图；图2是本发明投掷系统的前视图；图3是本发明投掷系统上部分的侧视图；图4是本发明投掷系统下部分的侧视图；图5是一放大截面图，示出了延伸支撑腿与本发明投掷系统上部分配合的方式；图6是本发明投掷系统的俯视图；图7是本发明投掷系统的俯视图，示出了该机器的驱动头在水平面中枢转的方式；图8是本发明投掷系统的侧视图，示出了该机器的驱动头在垂直面中枢转的方式；图9是用于本发明投掷系统的控制面板的前视图；图10是用于本发明投掷系统的控制面板的示意图；以及图11是用于控制本发明投掷系统的控制器的前视图；图12是本发明投掷系统视频元件的立体图；图13是本发明掷球机视频元件的俯视图；图14是本发明投掷系统过渡和保持区的立体图；图15是本发明投掷系统视频同步结构各步骤的流程图；图16是计算机辅助设计程序的打印样张，表示快球时投掷速度和轮子转速的线性关系；图17是一样图，表示快球时投掷速度和轮子转速之间的线性关系。
图18是一样表，表示采用线性关系所产生的轮子转速。
较佳实施例的详述参见附图，具体地参见图1，图中示出了本发明的投掷系统并且总的由标号10表示。机器10包括一安装于一基座13上的上部分12，该基座包括多个可拆卸支撑腿14，较佳地有一前支撑腿14A和一对后支撑腿14B和14C，而形成一三脚架。诸如一吸震器(未示)的吸震装置可包含在后支撑腿14B和14C中以使使用时机器10反作用造成的冲击最小。
在各支撑腿14的外端部设有一放大脚15，脚15藉由螺纹延伸配件16螺纹固定到支撑脚14上，该件16可使各支撑腿14的长度增加和减小。在各脚15底部可包括平橡胶板17而为机器10提供额外的稳定性，尤其是用在室外时，例如体育场地面上。掷球机在发送各次投掷时会经受明显的反作用力，因此使机器稳定和减小反作用力的作用是非常重要的，从而可提供一恒定、精确的重复效果。
如图4所示最好地显示，支撑腿14各自是通过插入和结合在安装于上部分12的底面上的互补插口18而安装于上部分12上的。插口18藉由螺栓19固定到上部分12上。用于两个后支撑腿14B和14C的插口18倾斜于上部分12的水平面，这样后支撑腿14B和14C相对上部分倾斜约30度角。这可为机器10提供一较宽大的基座并提供更大的稳定性。
再参见图1所示，上部分12包括一可移动驱动头20，该驱动头包括至少两个，较佳地有三个共同作用驱动轮71A、70B和70C(在图1中仅示出了70A和70B)，这些驱动轮用来将引入机器中的球推向一所需位置。应当认识到，使用三个共同作用轮可使本发明的掷球机交替地发送多种不同的投掷，而不必象其它机器一样，例如JUGS机那样要求重新设定驱动头的角度。在此三轮设计中，两个轮子起到主动轮的作用，而第三个轮子起到当球经过共同作用轮70A-70C之间的夹持位置92时使球旋转的作用。
根据共作用轮70A-70C之间夹持位置92的尺寸，本发明的掷球机10可用于推送棒球、垒球、网球、长曲棍球以及其它球类。
在图1-7所示的较佳实施例中，共同作用轮70A-70C相互等距离和等角度(分开120度)。因此，在这些图所示的结构中，轮子70A-70C位于10点、2点和6点位置。由于这一结构，当使用者要投快球时，10点和2点轮子是相同速度的，而底部或6点轮子速度较快以在球上产生逆旋。这可形成一上升快球。类似地，通过成比地放慢三个轮子70A-70C的速度可形成一变速投球。
通过减小6点轮相对驱动轮的速度，可形成一下坠快球或“裂指式快球”。这可在球上形成上旋(topspin)而使投掷“下坠”。
掷球机10能够通过将全部三个驱动轮控制在不同的速度下而投出一弧线球。通过增加2点轮和减小10点轮相对6点轮的速度，可使球旋转，这可使之在向下和向外方向上呈曲线飞行。通过增加或减小2点和10点轮的速度差，可调节投掷的曲线飞行(break)量。类似地，通过增加所有三个驱动轮的速度可投出一滑行曲线球或快速弧线球。
通过减小2点轮和增加10点轮相对6点轮的速度，可获得一螺旋球，而使球在向下和向内方向上转动和呈曲线飞行。
通过将各个轮子设定在相同速度下，可投出一不旋转球(Knuckleball)。这可使球从机器10中一点也不旋转地发出，因而可形成一典型的不旋转球。然而，应当注意到，控制机器投出不旋转球的发送位置的能力就象一个真的投球手控制扔出不旋转球的能力一样难。
机器10的上部分12在一中心球接头40处枢转地安装到一基板30上。驱动头20包括一前板21和一后板22，它们藉由在其间延伸的三个马达座23相互连接。在驱动头20的前板21的中心附近设有一个孔24，球可通过其中推送出机器10。
应当注意到，马达座23藉由一系列螺栓34固定到前板21和后板22上，这些螺栓穿过前板21和后板22的细长槽36。这使马达座23和安装于其上轮子70A-C的实际位置可调节，从而根据其位置可以适应不同尺寸的球，例如棒球、垒球、长曲棍球、网球等。
驱动头20还由一对枢轴轮25支撑，这对枢轴轮设置在前板21的相对侧面上并且可使驱动头20在基板30的水平方向上转动。
驱动头20可在一水平面内绕中心球接头40转动以改变驱动头20相对中心位置的水平位置，因而，改变向击球手发送球的角度。驱动头20在水平面内的实际运动由一水平直线驱动器50实现，该驱动器设置在基板30的上表面上。水平直线驱动器50包括一水平延伸轴52，该轴可从水平直线驱动器50伸向前板21的内侧面上。水平直线驱动器50用来使驱动头在一水平方向上绕前中心球接头40枢转。
一弹簧26将驱动头保持依靠在直线驱动器50上，以消除来自直线驱动器内部机构的间隙，从而提高驱动头20的水平对齐的精确度。弹簧26固定在从基板30向上延伸的一立柱27和前板21的内侧面之间。
驱动头20还可在垂直面内绕一由中心球接头40和轮子25限定的轴线枢转，以改变驱动头20相对基板30的垂直角度，因而，改变球发送给击球手的垂直角度。具有向下延伸轴62的垂向直线驱动器60设置在后板22的外侧面上。垂向直线驱动器60可使驱动头20在垂直面内绕前中心球接头40枢转。
应当注意到，在水平和垂直方向移动驱动头20的能力不仅对于在好球区向不同位置投掷是非常关键的，而且更重要的是，可以投出曲线飞行球(breaking pitches)以及不同速度各种投掷。任何要发送不同类型交替投掷的掷球机必须能够根据投掷基本原理在一次投掷上将驱动头在水平和垂直面中重新定位。
因而，驱动头20能够通过水平和垂向直线驱动器在垂直和水平面中重新定位。通过分别延伸或收缩此驱动器50和60的轴52或62，驱动头20可通过绕中心球接头40枢转而在这些方向上移动。
例如，当操作人员需要从快球变到慢球时(投掷速度减小至少10MPH)，投掷轨迹角度必须上升以克服慢速投掷的重力作用。为了实现此效果，驱动头20绕中心球接头40枢转，这样投掷轨迹的角度上升以补偿投掷的重力影响。这是通过使垂向驱动器60的轴62收缩从而使驱动头20在向上方向上倾斜而实现的。
类似地，驱动头20可重新定位以投一如下所述的弧线球。垂向直线驱动器60的轴62收缩使投掷的轨迹角度上升，同时通过收缩水平直线驱动器50的轴52改变驱动头20的水平位置而使驱动头从曲线飞行位置(break)指向板侧面。
通过使驱动头20在水平和垂直方向绕位于机器10前部的中心球接头40枢转，可机器使在水平或垂直方向上或两个方向上的实际运动都最小，即小到击球手未察觉的程度。如果两根枢转轴线都经过前板20中的孔24，则可更不易察觉。
图7和8示出了驱动头20绕中心球接头40相对基板30在水平和垂直方向上转动的方式。如图7所示，操作人员通过使水平直线驱动器50的轴52延伸和收缩，可实现驱动头20在水平方向上的转动。枢转轮25有助于驱动头20的转动。
类似地如图8所示，当垂向直线驱动器60的轴62延伸和收缩时，驱动头20能够绕中心球接头40在垂直面中转动。显然，使驱动头20重新定位可影响正在从机器10推出的球的最终轨迹。
控制电缆(未示)连接水平和垂向直线驱动器50和60以便遥控装在一遥控箱200(见图9-10)中的驱动器控制器204和206，其中遥控箱装在基板30的底部。
如图1所示，掷球机10的三个共同作用轮70A、70B和70C各自包括一较佳地用铝、钢或合成材料制成的实心轮毂72和摩擦系数较高的可变形材料制成的外壳73，以使轮子70A-70C以最小的滑动充分地抓住球而将其投向一击球手。制成外壳的较佳材料包括尿烷、腈橡胶和丁基橡胶，并且材料的较佳硬度在25至60 Durometer A之间，最佳的硬度在40至50 Durometer A之间。虽然较软的材料对正在推送的球有较大的适应性并可使机器用于很多种球，但已经发现这些材料不具有商业产品所需的耐用性。而且，硬度在60 DurometerA之上的材料一般会在使用过程中使球滑动而使降低机器的精度。
虽然共同作用轮70A-70C的直径可以在8至20英寸之间，但较佳的是在12至16英寸之间，直径约为16英寸是最佳的。已经发现，较大的轮子可减小轮子和球之间的滑动，从而可增加机器的精度。类似地，当试图达到高于90MPH的最终球速时，最好也用较大的轮子。由于这些轮子转动的速度，例如高至约3500RPM，轮毂较佳地为实心的并且是经过平衡的以使振动最小。
共同作用轮70A-70C各自由驱动马达80驱动，这些马达通过伸过马达座23的马达轴82安装到轮子上并且藉由“Tran扭矩(torque)”膨胀衬套圈84固定到轮子70A-70C上。虽然驱动马达80可以是任一种DC(直流)或AC(交流)马达，只要有足够的功率以使轮子70A-70C以所需的速度转动，这种机器10重要特点之一是可使共同作用轮70A-70C快速加速和减速的能力以使机器交替地在短时期内，例如少于7-10秒内发送各种不同的投掷。也有许多情况下需要将轮子迅速从1200 RPM(转/分)加速至2500 RPM，又同时将另一个轮子2500 RPM减速到1500 RPM。
将这些轮子70A-70C的速度快速精确地加速和减速到新的速度是本发明的一个重要特点。目前，已发现迄今其它掷球机所用的DC马达不能够实现这种机器所需的对共同作用轮子的快速加速和减速。例如，这种掷球机的前述目的之一是能够在7-10秒钟内发送多种不同投掷以模拟有真投球手的实际击球练习。当然，这需要在此有限时间内对某些轮子快速加速和减速以发送这些不同的投掷。
已经可以确定，这些轮子的迅速且精确加速和减速采用具有伴随式马达驱动器的AC马达就可完成，该伴随式马达驱动器包括动态或正反馈制动回路。采用一三相AC马达可获得特别好的效果，该马达能够提供至少3/4 HP(马力)。一种特别好的AC马达是由Baldor出售的型号为VM 3116的1HP马达。
驱动马达80各自通过电缆85连接到控制箱200中的遥控变速AC马达驱动器202A-202C上(见图9)。重要的是，这些AC马达驱动器包括一动态或正反馈制动回路以允许共同作用轮70A-70C快速减速从而可以使多种投掷具有快速交替性。一种特别好的AC马达驱动器是由马萨诸塞州Uxbridge市的ACTechnology有限公司出售的AC Tech MC1000变频驱动器，该驱动器包括一动态或正反馈制动回路以使马达和轮子快速减速。
图1所示的导球管90用于将球引入掷球机10并进入形成于共同作用轮70A-70C之间的夹持位置92中。可以认识到，本发明的掷球机10可以由教练或其它人用手将球送入机器，或者也可以与一般用于JUGS和ATEC机的那种传统自动遥控送球器一起使用从而自动地将球送入机器10中的共同作用轮70A-70C之间。然而，可以认识到，这种自动送球器必须改造一下才可以与本发明的掷球机10一起使用，这是由于驱动头20运动的原故。对此，必须在送球器和驱动头20之间提供一柔性，最好同时是透明的连接以适应驱动头20的运动。然而，无论如何，球都是引入共同作用轮70A-70C之间的夹持位置92以从机器10推出。
一瞄准器100，较佳地为一激光瞄准器，设置在基板30上，较佳地设置在其前部或击球手那一侧。瞄准器100有助于使用者以如下详述的方式对准掷球机10。
在基板30的相对侧面上还设有一对运输轮110以便于机器10的重新摆放和运输。可以认识到，在机器10预备使用时支撑腿14尚未插入时，这些轮子可使使用者方便地将机器运出或运入现场。
本发明的掷球机10由一可装在一分离的控制箱201(见图9)中的可编程控制单元200控制。如图1所示，控制单元200可以固定到基板30的底部，或者也可以作为一分离的独立箱体通过一控制带(未示)连接到掷球机上。然而，无论如何，控制单元200是导电地连接到本发明的掷球机10上并对其提供控制。
如图9-10详细所示，控制单元200包括驱动马达控制器202A-202C，它们导电地连接到其对应的驱动马达80A-80C上并对其提供控制。如前所述，最佳的AC马达驱动器是由马萨诸塞州Uxbridge市的AC Technology有限公司出售的AC Tech MC1000变频驱动器，它包括一动态制动回路和电阻器以使马达和共同作用轮70A-70C快速减速。可以认识到，个人计算机也可用作一控制单元，较佳的是具有一DVD驱动器的那种。
一垂向驱动器控制器204电连接到垂向直线驱动器60上并对其提供控制。类似地，一水平直线控制器206电连接到水平直线驱动器50上并对其提供控制。一可编程控制器208控制掷球机的所有操作。一最佳的控制器是由ControlTechnology有限公司生产的MultiPro+MC控制器。
另外，控制单元200包括一控制器电源210、控制器终端块212、过滤器风扇214、保险丝块216和入口过滤器218。
更详细地如图10示意地所示，控制器208电连接到驱动马达控制器202A-C以及驱动器控制器204和206上。一遥控手持式终端220电连接到可编程控制器208上以供教练或使用者使用。
图11示出了遥控手持式终端的平面图，其可供教练或击球手使用来控制本发明的掷球机。该终端包括一显示区222，其中采用一LCD显示器显示有投掷类别、位置和速度。在另一实施例中(未示)，可采用一传统的触摸屏控制器以取代遥控手持终端220，它也包括目前画在手持终端上的所有信息。
一组模式发光二极管224用来表示掷球机的操作模式，例如手动、自动、设定和返回始位。模式发光二极管与模式选择键226对应，可使使用者选择机器的实际模式，然后对应的模式发光二极管发亮。
在手动模式时，对掷球机10编程以一次发送一个投掷而与由教练员人工选择的投掷对应。按压模式选择键226中的“Man”键可使机器10以手动模式操作。
在自动模式时，对掷球机10编程以预定顺序发送一系列投掷，例如二十或更多个投掷。按压模式选择键226中的“Auto”键可使机器10以自动模式操作。
在自动模式时，将询问使用者要求何种顺序，例如右手投球手到右手击球手、左手投球手到右手击球手等，以及顺序的具体选择，例如Kevin Brown系列等，这可模拟由一真实投球手发送的一系列真实的投掷。利用“PositionAdjustment键(位置调节键)”232，使用者可以一次次选择。
“Home(返回始位)”键225可使使用者对投掷的垂直发送进行“微调”以适应各个个击球手。例如，当击球手是5英尺6英寸时希望“降低”上打击区，当击球手是6英尺2英寸时希望使之升高。采用其表面上有一箭头的位置调节键232可达到微调好球区的效果。
“Shift”键227与计算机上的“Enter”键是等同的，它将使用者作出的选择输入控制器。“Shift”键也起到手动模式中指令发送投掷的作用。
“On”键228用于机器10的开/关控制。
对掷球机10编程以预先设定的速度工作，例如，快、中和慢，这些都可通过按压适当的“Pitch Speed键(投掷速度键)”238来选择。例如，当编程为以快模式操作时，所有投掷基本都在90 MPH快球上。中等模式时，所有投掷基本都在80 MPH快球上，以及在慢速模式时，所有投掷基本都在70 MPH快球上。应当认识到，这些设定值都是随意的并且可以方便地改变。例如，当掷球机要用于一大联盟队时，三个设定值，即快、中和慢，例如分别可在95 MPH快球、90 MPH快球和85 MPH快球上。类似地，投掷速度键的实际数量可以根据具体应用情况增加或减小。
本发明掷球机10发送的实际投掷类型可通过按压适当的“Pitch Type键(投掷类型键)”来选择。对本发明的掷球机编程发送以下类型的投掷上升快球、下坠球或裂指式快球、慢球、弧线球和滑行曲线球(slider)。如果需要，也可以增加其它类型的投掷。
类似地，在好球区的投掷位置可通过按压适当的表面上印有棒球的“PitchLocation键(投掷位置键)236制。掷球机10已经编程以向好球区内的五个位置发送投掷，例如高和外侧，高和内侧，低和外侧，低和内侧，以及中心，这些都是对于一个右手击球手而言的。按压适当的Pitch Location键236将使机器10向好球区中的适当位置发送投掷。
显然，这五个位置都是随意的并且可根据具体情况改变。例如，教练员可能发现较理想的是将投掷实际发送到好球区之外有助击球手了解好球区。类似地，在好球区中的多个位置可以改变到例如9个而不是所述的五个。
在可编程控制器208中预先编出一数据表，可确定用于共同作用轮70A-70C中各个轮子的速度的适当预定值以及用于各个选定投掷和其位置的水平直线驱动器50和垂向直线驱动器60的位置。这一数据表例子如表1，该表建立了在80-MPH快球基础之上的一系列投掷的各个轮子速度和驱动器设定值。
表1-中等(80 MPH)系列
关于上述表格，已列出所需的投掷类型并且与手持终端220的Pitch Type键230对应，例如快球、下坠球、弧线球、滑行曲线球螺旋球和慢球。类似地，表中的位置与由终端220上的Pitch Location键236所确定的投掷位置有关。一般地，一中心下方的投掷由数字1表示，接下来是高和外侧投掷“2”，高和内侧投掷“3”、低和外侧投掷“4”以及低和内侧投掷“5”。
轮子A、B和C的各个轮子速度与各个共同作用驱动轮70A-70C的轮速对应。水平设定值与水平驱动器控制器206的设定值对应，垂直设定值与垂向驱动器控制器204的设定值对应。这些设定值各自通过确定对于一具体投掷的最佳投掷设定值手工得到。
可以认识到，对于由手持终端220上的投掷速度键238确定的各个投掷速度设定值可构造类似的表格，例如在70 MPH快球上的慢系列以及在90 MPH快球上的快球系列。如前所述，这些可根据具体所需的投掷速度改变。
如上所述，本发明的掷球机可以自动模式操作，其中可编程控制器208指令机器10向若干预定位置、以一组特定的速度投出预定的一系统投掷。例如，可对机器10编程以以下顺序投出一组二十个投掷中心快球；快球高和向内；弧线球向下和向外；下坠球向下和向内、快球高和向内；螺旋球向下和向内；慢球向下和向外；快球向下和向内；滑行曲线球高和向外；快球高和向外；螺旋球向下和向内；弧线球向下和向外等。可编程投掷的任何实际组合以建立特定系列并且可以营造出一右手投球手对右手击球手、右手投球手对左手击球手、左手投球手对右手击球手以及左手投球手对左手击球手的情况。而且，有必要多次改变一特定投球手的投掷图象，例如增加对于Hideo Nomo等人的下坠球的曲线飞行。通过改变数据表中的轮子设定值可获得不同的投掷。
采用计算机可将这些数据表编入控制器208。为了便于预先编制数据表，可编程控制器208可连接到一遥控磁带“智能卡”阅读机上。以此方式，在可在智能卡中存储一特定的投掷系列，该卡可由智能卡阅读机读出以立即对控制器208再编程，从而改变自动投掷系列。这可使使用者能够立即改变系列以模拟各种不同的投掷。类似地，可用智能卡改变特定投掷的图象，例如98一MPH快球用于Roger Clemens而不是“一般的”90-MPH快球。
因而，可以开发一系列智能卡，用于对机器10编程以模拟一投球手的真实投掷图象，如Kevin Brown，以及他可能投向一特定击球手，例如Mike Piazza的顺序。
本发明的掷球机10也可用于与一视频存储装置和一视频显示装置连接以显示一投球手的图象，以真实地示出挥臂和发送一投掷的情景。将一投球手的视频图象与本发明的掷球机10结合可使击球手能够确定对抗模拟真实投掷的摆击时机。视频显示装置已用在商业击球练习器中。这样一种装置由佐治亚州Atlanta市的MIR有限公司出售，商标为Power Alley。目前，这种装置可在一光盘播放器上存储投球手的视频图像，它与传统的掷球装置同步以在低于60MPH的速度下将网球推向击球手。在此装置中的网球由于重力直接送入掷球机的夹持位置中。
再参见图12-15，图中示出了具有总的由标号300表示的一视频显示装置的掷球机10。这种装置的构件包括掷球机10，视频存储装置302、视频显示或投影装置303以及其中具有一孔306的屏幕304，该孔允许球308通过。
视频存储装置302可以是能够在一记录媒质上存储一真实垒球投球手图象的任何视频装置，并且可以包括例如由索尼、先锋和松下公司制造的光盘播放器和数字视频盘播放器(“DVD”)。另外，视频图像也可以以数字格式存储在计算机的硬盘中。
上述视频存储装置302直接连接到可编程控制单元200以及可以是任何计算机或视频数字投影器，例如由三洋，Proxima或日立公司制造的视频投影装置。已经发现，这些投影器的亮度应当至少为1000流明，较佳地在1200和2100流明之间，同时对比度至少为200比1，较佳地为300比1。
应当证明，较佳地，视频存储装置以数字格式保持视频图像以更精确地对发送特定投掷的图象进行控制和定时。
屏幕304位于掷球机10和击球手312之间。理论上来说，屏幕304由任何能够显示视频图象310的平表面构成。刚性材料一般不是较佳的，因为需要孔306有较大的尺寸以使来自掷球机10的所有可能的水平和垂直位置的球308通过。所以，软性屏幕304是较佳的，特别是当考虑到运输和安装方便性时更是如此。然而，软性屏幕有一个限制是它们经常会破碎或易被撕裂一与球308有关的一个明显问题是经常会反击到屏幕304上。所以，耐用的软性屏幕304，如涂覆乙烯树脂的聚酯屏幕304是较佳的。
如所述的，屏幕304的孔306必须足够大以使来自可从掷球机10的所有可能的垂直和水平位置的球308通过。已经发现，屏幕304上与呈倒“T”形中的水平开口相交的一个垂直开口可让球308顺利通过，而不会干扰投影在屏幕304上的图象310。然而，应当认识到，其它多种尺寸和形状的孔306也是可以让球308顺利地通过屏幕304的。最重要的是在球308和屏幕304接触最小或不接触，有接触就会使球308发生旋转或者使球308偏离其预期路径。
虽然屏幕304必须位于掷球机10和击球手312之间，视频存储装置302和视频投影装置303的位置并不仅限于此。存储装置302可位于屏幕304后面，此时，其必须位于掷球机10的上方、下方或两侧。
虽然由于在采用后投影时掷球机可能会阻挡图象，故前投影是较佳的，但视频投影装置303的位置是可以改变的。
所以，视频投影装置303的较佳位置位于屏幕304和击球手312之间。这一位置的主要缺陷在于它将视频投影装置303直接放在要被击球手312打击的球308的路径中。因此，需提供一保护罩314以偏转球308并且保护视频投影装置303的精密部件。视频投影装置303可以安装在地面或天花板上。
球308的发送通过控制单元200与视频图象310同步以营造这一印象，即视频图象310中的图象正在实际释放球308。图14示出了允许控制单元200使得掷球机10和视频显示存储器302精确同步的机构。应当认识到，后板22已经从图中去除以便显示这些机构。采用一封闭的受控定时循环使图象与释放各次投掷同步。
球308藉由喂入管316送到导球管90中。假定掷球机10转动和水平、垂直方向运动，喂入管316较佳地是软性的以使导球管90的位置可改变。
藉由保持装置318可将球308保持在一排或预备位置317上。球保持装置可以象导球管90中的微小凹坑一样简单，球308可停在其中，或者可以是一刚性或软性装置以起到将球308“挡”在其预备位置317上的作用。紧靠在排队位置上的球308之后的是一由控制单元200控制的螺线管322，根据来自控制单元200的一个信号，该螺线管322可将球308送入夹持位置。
虽然通过确定一特定投掷的最佳投掷设定值可以手工得出与共同作用轮70A-70C的轮速和驱动器206和204的水平和垂直位置对应的掷球机10的若干参数，但在较佳实施例中，这些参数各自可采用一数学公式来确定，该公式与正在发送的投掷速度参数有关。各种不同投掷类型具有不同的数学公式，该公式使共同作用轮70A-70C的轮子速度和驱动器206和204的水平和垂直位置与正在发送的投掷速度线性相关，如图16-18所示。
参数和球速之间的直线关系可以由以下公式描述y＝mx+b式中，y与所计算的参数对应(即，轮速或水平或垂直位置)和x与投掷速度对应，其中，m和b都是常数与直线关系的斜率和截距对应。
常数m和b最好采用一计算机程序算出，该程序是能够线性回归以产生对于若干轮子速度及水平和垂直位置手工产生的数据点的一“最佳配合”。能够这样线性回归的计算机程序极易从市场上购得，并且包括名为MathCAD和Mathematica的软件。
在这较佳的方法中，轮子速度及水平和垂直位置的参数可以在最慢投掷速度和最快投掷速度两者处手工确定。通过给这些参数一个线性公式，可以计算其间每一个投掷速度的设定值。然而，为了获得最精确的结果，建议在采用线性回归软件产生线性公式之前，手工产生各个中间速度的参数(如以每一个5英里/小时)。
应当认识到，必须为每一种投掷类型产生一数据表。例如，快球的线性关系是弧线球的是很不相同的。如表1所示，对于快球而言，轮子70A和780C的速度是完全相同的，其线性关系是相同的(如图16所示)。然而，对于一弧线球而言，轮子70A和70B的速度是相同的，而其线性关系也是相同的。
机器的操作本发明的掷球机10可以用在室外运动场和室内体肓馆或击球练习设备中。可将之置于一投球手的土地上或离开击球手位置约60英尺(或对于小联盟队用的45英尺)处。掷球机10初始状态必须水平，然后相对本垒适当对齐。为了有助于掷球机的适当对齐，可采用激光定点装置100将一激光束投射到本垒上对着一个目标(未示)，该目标位于目标好球区的中心。应当手动地使掷球机10定位，以将激光束落在目标中心。掷球机10的水平调节可通过简单地使机器在水平方向的重新定位完成，而通过使基座13的前支撑腿14A的升高或降低可完成垂直调节。
当掷球机10相对本垒适当定位时，就可以操作了。应当认识到，在机器10启动时，控制单元200可自动地使驱动头20定位在用于中速中心快球的中心位置。这就是所谓的“初始”或系统设定值位置，驱动头20总是返回到启动时的位置。
当机器由特别矮或特别高的击球手，可以手动或自动调节机器以适当一特定好球区。通过调节延伸配件16改变前支撑腿14A的垂直高度进行手工调节。另外，可以使用手持终端220上的“初始”特点利用投掷选择键232的上、下箭头在垂直方向上对好球区进行“微调”。然而，当启动机器10时，失去“微调”调节，机器10的驱动头20返回到其正常的系统设定值位置。
可由教练人或采用一传统的送球装置(未示)自动地将球引入掷球机10。如前所述，机器10用于与一般商用投掷机，如JUGS和ATEC机一起使用的一传统细长套式送入装置一起使用。由于本发明掷球机10的驱动头20是可移动的，必须采用一柔性，最好是透明的连接件将送球器连接到导球管90上以使击球手实际可看到球送入机器10中。
这种送球器由电线连接到控制单元200上，控制单元可以控制球以预定时间间隔手动或自动放出。例如，当机器处于手动模式时，可以按压终端220上的“Shift”键227放出球。当处于自动模式时，以预定时间间隔放出球。
当掷球机10相对本垒适当定位时，通过按压终端220上的ON/OFF开关可接通机器。当启动ON/OFF开关时，机器立即达到一系统设定值，这时，机器设定为投出一本垒中心下方的中等快球。
然后，使用者选择机器10的手动或自动模式，这一选择是通过按压适当的模式选择键226实现。在手动模式时，使用者需要做三个选择速度选择，即快，中等或慢；投掷类型，即快，下坠、弧线球、滑行曲线球、慢球和螺旋球；以及投掷位置，即在好球区中的五个位置之一。通过按压终端220上的应用键可做出适当的选择。可以以任何顺序按压这些键，并且在按压应用键时，有关信息将显示在显示区222上。
在输入应用信息时，使用者需要敲击终端上的“Set”键，并且信息存储在控制器208中。这可从存储的数据表中确定用于特定位置上的特定投掷的适当设置值，然后，将信号送到驱动控制马达202A-202C、水平驱动器控制器206和垂向驱动器控制器204，使它们具有特定投掷的应用设定值。此数据表是采用各类投掷的线性关系产生的，它使驱动轮70A-70C的速度和水平驱动器控制器206和垂向驱动器控制器204与投掷速度相关。当接收应用信号时，各驱动马达控制器202将其对应的驱动马达80设定为特定的速度以达到所需的轮速，两个驱动器控制器204、206将其对应的驱动器设定为特定的位置以使驱动头20定位在所需位置上。这一作用是使驱动头20在适当位置重新定位以利用共同作用轮70A-C以一适当速度转动以发送所选定的投掷而将特定的投掷发送到预定位置。
控制器等待来自驱动控制马达202A-202C、水平驱动器控制器206和垂向驱动器控制器204的适当反馈以表明驱动头20处于正确位置以及轮子70A-C以正确的转速旋转。驱动头20移到预定位置一般需3至4秒并且始终少于10秒。当到达该位置时，机器就可接纳一个通过按压遥控终端220上的“Shift”键227而从自动送球机上放出的球，或者也可接纳手动输入导球管90中的一球。当到达共同作用轮之间的夹持位置92时，由该机器可将球向击球手发送。
也可通过按压终端220上的“Auto”键使掷球机10在自动模式下操作。当按压“Auto”键时，使用者要被询问需要何种顺序。如前所述，事实上可编出无限量的投掷顺序，例如包括根据投球手的投球臂的顺序，以及击球手是左手还是右手。使用“位置调节键”232可做出真实选择。
在按压“Auto”键和选择特定顺序时，然后击球手按压相应的“投掷速度键”238可选择适当的投掷速度设定值。此时，机器10的控制单元开始发挥作用，即以特定的所描述的投掷顺序向击球手发送各种投掷。
如前所述，控制器208已采用智能卡重新编程，这意味着与一安装到控制器208上的智能卡阅读器一起工作。以此方式，使用者可方便地对机器10重新编程以发送特定类型的若干预定顺序投掷。这将使机器10模拟一实际投球手的实际投掷顺序。
图15是一流程图，示出了掷球机10与视频存储装置302和视频投影装置303一起的操作情况。球308藉由一输送管316送到导球管90中的排队位置317处。一旦在导球管90中，球308就由持球装置318保持着并且防止其进入夹持位置92。在将球308送到排队位置317时，控制单元200选择关于正要投的投掷类型的适当视频图象310。例如，当要投出的投掷是由一左手投球手投出的弧线球时，控制单元200将选择一左手投球手正在投一弧线球的视频图象。与此同时，控制单元200从储存的数据表中确定出在特定位置上特定投掷的适当设定值，然后将信号送到驱动控制马达202A-202C、水平驱动器控制器206和垂向驱动器控制器204上以使它们具有特定投掷的应用设定值。在收到应用信号时，各驱动马达控制器202将其对应的驱动马达80设定到特定速度以达到所需的轮子速度，两个驱动器控制器204、206将其对应的驱动器设定到特定位置以使驱动头20定位在所需位置上。这一作用是使驱动头20重新定位在适当位置上以利用共同作用轮70A-C在适当速度下转动而发送选定的投掷而向预定位置发送特定的投掷。
一旦控制单元200收到来自驱动控制马达202A-202C、水平驱动器控制器206和垂向驱动器控制器204的适当反馈，即表明驱动头20处于正确益并且轮子70A-C以正确的转速旋转时，控制单元200指令视频存储装置302和视频显示装置303显示所选定的视频图象310。在视频图象310放像开始之后，控制单元200紧接着启动倒计时以计算视频图象310的开始至视频图象310中看到球308要被放开的精确时刻之间的持续时间。此段持续时间被精确确定并对每一个单独的视频画面310都是相同的。在较佳实施例中，此段时间在5至7秒之间，当然可以认识到，对于更快速操作或投球手动作的慢镜头而言，此段时间更短或更长都是较佳的。
在倒计时结束时，此时视频图象310中的投球手看上去就要投出球308，控制单元200向直接位于球308之后的螺线管322发出一信号。此信号指令螺线管将球308推过导球管90并且进入夹持位置92，此处球308与共同作用轮70A-C配合并且被进一步推过屏幕304上的孔306，这样看上去视频图象310中的投球手象真的一样已投出球308。
因此，本文已结合较佳实施例对本发明作了描述，但不脱离由所附权利要求书所确定的本发明的实质和范围，显然还可以做出各种变化和变型。
权利要求
1.一种掷球机，包括用于将各种不同类型的投掷以不同的速度交替地发送到不同位置的装置，并且不同类型、位置和速度的所述投掷之间的间隔少于10秒。
2.一种掷球机，具有包括至少两个用于将一球向一击球手推送的共同作用轮的一驱动头以模拟一投掷，所述机器包括用于控制各轮子转速的装置；用于控制所述驱动头的水平位置的装置；以及用于控制所述驱动头的垂直位置的装置；所述掷球机能够将各种不同类型的投掷以不同的速度交替地发送到不同位置，并且不同类型、位置和速度的所述投掷之间的间隔少于10秒。
3.一种掷球机，具有包括三个用于将一球向一击球手推送的共同作用轮的一驱动头以模拟一投掷，所述机器包括用于使所述各轮子以预定速度转动的装置；用于使所述驱动头移至一预定水平位置的装置；用于使所述驱动头呈现一预定垂直位置的装置；以及用于控制各轮子的转速、所述驱动头的水平和垂直位置的装置；所述掷球机能够将各种不同类型的投掷以不同的速度交替地发送到不同位置，并且所述投掷之间的间隔少于10秒。
4.如权利要求3所述的掷球机，其特征在于，所述轮子相对正在推送的球等距离地位于所述驱动头上。
5.如权利要求3所述的掷球机，其特征在于，所述用于控制各轮子转速的装置包括一马达和一驱动控制器，其中所述驱动控制器包括使所述各轮速迅速改变的装置。
6.如权利要求5所述的掷球机，其特征在于，所述用于使各轮迅速减速的装置包括动态制动装置。
7.如权利要求5所述的掷球机，其特征在于，所述马达为一AC马达。
8.如权利要求3所述的掷球机，其特征在于，所述驱动头在一中心支点处可枢转地安装于一基座上，所述驱动头可绕其在水平和垂直方向枢转。
9.如权利要求8所述的掷球机，其特征在于，所述使所述驱动头向一预定水平位置移动的装置包括至少一个水平直线驱动器，用于使所述驱动头绕一中心支点在水平面中转动，其中，用于使所述驱动头移向一预定垂直位置的驱动头包括至少一个垂直直线驱动器以使所述驱动头绕所述中心支点在一垂直面中转动。
10.如权利要求3所述的掷球机，其特征在于，所述用于控制的装置包括一可编程的控制器。
11.如权利要求10所述的掷球机，其特征在于，所述可编程控制器包括一可编程微处理器。
12.如权利要求11所述的掷球机，其特征在于，所述可编程控制器包括一数据表，所述数据表包括以各种速度和各位置进行的各类投掷的各轮子速度、驱动头水平位置和垂直位置。
13.如权利要求11所述的掷球机，其特征在于，所述可编程微处理器可以一手动模式操作，其中使用者可以手工选择各投掷的类型、速度和位置，或者以自动模式操作，其中微处理器被预编程以不同速度按预编制顺序向不同位置发送不同的投掷。
14.如权利要求11所述的掷球机，其特征在于，所述可编程微处理器包括一用于阅读预编程智能卡的智能卡阅读以对所述微处理器再编程。
15.如权利要求14所述的掷球机，其特征在于，所述智能卡包含投掷的一序预编程。
16.如权利要求3所述的掷球机，其特征在于，所述掷球机还包括在一视频显示器上显示投球手图像的装置以及使所述球从所述掷球机中推送出来与显示在视频显示器上的图象同步的装置。
17.一种掷球机，具有包括至少两个用于将一球向一击球手推送的共同作用轮的一驱动头以模拟一投掷，所述机器包括用于使所述各轮子以预定速度转动的装置；用于使所述驱动头移至一预定水平位置的装置；用于使所述驱动头呈现一预定垂直位置的装置；一可编程控制器，用于单独地控制各轮子的转速、所述驱动头的水平位置和垂直位置；所述掷球机能够将各种不同类型的投掷以不同的速度交替地发送到不同位置的装置，并且所述投掷之间的间隔少于10秒。
18.如权利要求17所述的掷球机，其特征在于，所述驱动头具有三个共同作用轮。
19.如权利要求17所述的掷球机，其特征在于，还包括在一视频显示器上显示投球手图像的装置以及使所述球从所述掷球机中推送出来与显示在视频显示器上的图象同步的装置。
20.一种掷球机，具有包括至少两个用于将一球向一击球手推送的共同作用轮的一驱动头以模拟一投掷，所述机器包括用于使所述各轮子以预定速度转动的装置；用于使所述驱动头移至一预定水平位置的装置；用于使所述驱动头呈现一预定垂直位置的装置；一可编程控制器，用于单独地控制各轮的转速、所述驱动头的水平位置和垂直位置；以及一用于阅读预编程智能卡的智能卡阅读以对所述可编程控制器再编程，其中，所述智能卡包含投掷的一序列预编程，所述掷球机能够将各种不同类型的投掷以不同的速度交替地发送到不同位置的装置，并且所述投掷之间的间隔少于10秒。
21.如权利要求20所述的掷球机，其特征在于，所述驱动头具有三个共同作用轮。
22.如权利要求20所述的掷球机，其特征在于，还包括在一视频显示器上显示投球手图像的装置以及使所述球从所述掷球机中推送出来与显示在视频显示器上的图象同步的装置。
23.一种掷球机，具有包括至少两个用于将一球向一击球手推送的共同作用轮的一驱动头以模拟一投掷，所述机器包括用于使所述各轮子以预定速度转动的装置；用于使所述驱动头移至一预定水平位置的装置；用于使所述驱动头呈现一预定垂直位置的装置；一可编程控制器，用于单独地控制各轮的转速、所述驱动头的水平位置和垂直位置；一用于阅读预编程智能卡的智能卡阅读以对所述微处理器再编程，其中，所述智能卡包含投掷的一序列预编程；以及在一视频显示器上显示投球手图像的装置以及使所述球从所述掷球机中推送出来与显示在视频显示器上的图象同步的装置，所述掷球机能够将各种不同类型的投掷以不同的速度交替地发送到不同位置，并且所述投掷之间的间隔少于10秒。
24.如权利要求23所述的掷球机，其特征在于，所述驱动头具有三个共同作用轮。
25.一种运动训练器械，所述器械包括在一平面上显示运动图象的装置；以及用于通过所述表面可互换地将各种不同类型球以不同速度和不同转速且与所述图象同步地发送到不同位置上的装置，并且连续发送的球之间的间隔少于10秒。
26.如权利要求25所述的运动训练器械，其特征在于，所述机械是一击球练习器。
27.如权利要求26所述的运动训练器械，其特征在于，所述运动图象是一投球手挥臂和投出一只棒球。
28.如权利要求25所述的运动训练器械，其特征在于，所述用于发送的装置包括具有至少两个用于发送球的共同作用轮的驱动头的那类掷球机，所述掷球机包括用于控制各轮子转速的装置；用于控制所述驱动头水平位置的装置；以及用于控制所述驱动头垂直位置的装置。
29.如权利要求28所述的运动训练器械，其特征在于，所述用于发送的装置还包括对所述掷球机编程以发送预定外形的一预定序列的投掷的装置。
30.如权利要求29所述的运动训练器械，其特征在于，所述用于编程的装置包括一智能卡，其中含有投掷的所述预定列和所述预定外形，并可由一智能卡阅读机读出。
31.一投掷系统，包括将球以不同速度和转速交替地向不同位置发送的装置；显示一投球手运动图象的装置；以及使所述球的发送与所述运动图象同步的装置。
32.一种投掷系统，具有一驱动头，所述驱动头包括三个用于将一球向一击球手推送的共同作用轮以模拟以不同速度向不同位置发送若干不同类型的投掷，所述机器包括；用于使所述各轮子以预定速度转动的装置；用于使所述驱动头呈现一预定水平角度位置的装置；用于使所述驱动头呈现一预定垂直角度位置的装置；用于控制各轮子转速、所述驱动头水平角度位置和垂直角度位置的装置；用于显示一投球手运动图象的装置；以及用于使所述球与所述运动图象同步投出的装置。
33.如权利要求32所述的投掷系统，其特征在于，所述图像显示装置包括一用于将所述运动图象存储成数字格式的视频播放机、一位于所述机器和所述击球手之间的屏幕以及用于将所述运动图象投射在所述屏幕上的视频投影器。
34.如权利要求33所述的投掷系统，其特征在于，所述屏幕包括一个所述球从中通过的孔。
35.如权利要求32所述的投掷系统，其特征在于，还包括将球保持在靠近所述轮子的排队位置上的装置。
36.如权利要求32所述的投掷系统，其特征在于，所述同步装置由一可编程控制器控制。
37.如权利要求36所述的投掷系统，其特征在于，所述可编程控制器用于控制显示所述图象的所述装置。
38.如权利要求37所述的投掷系统，其特征在于，所述可编程控制器还检测何时所述轮子已转动到所述预定速度以及何时所述驱动头已现呈出所述预定水平和垂直角度位置。
39.如权利要求38所述的投掷系统，其特征在于，所述可编程控制器还用于启动所述视频图象的显示以及在检测到所述轮子已转动到所述预定速度以及所述驱动头已呈出所述预定水平和垂直角度位置时启动倒计时。
40.如权利要求39所述的投掷系统，其特征在于，还包括将所述球从所述过渡装置推到所述驱动头的装置。
41.如权利要求40所述的投掷系统，其特征在于，所述推送装置是一螺线管。
42.如权利要求40所述的投掷系统，其特征在于，所述可编程控制器还用于在所述倒计时结束时指令所述推送装置将所述球从所述过渡装置推到所述驱动头。
43.如权利要求40所述的投掷系统，其特征在于，所述可编程控制器还用于在所述可编程控制器启动所述显示装置之后的一预定时间指令所述推送装置将所述球从所述过渡装置推到所述驱动头。
44.一种具有驱动头的投掷系统，所述驱动头枢转地于一中心支点安装于一基座上，所述驱动头绕其在水平和垂直方向枢转，所述驱动头包括三个位于所述驱动头上并且相对正在发送的球等距离的共同作用轮以向一击球手发送一球，从而将各种不同类型的投掷以不同的速度交替地发送到不同位置，所述机器具有用于使所述各轮子以预定速度转动的装置；用于使所述驱动头转动到一预定水平角度位置的装置；用于使所述驱动头转动到一预定垂直角度位置的装置；用于控制各轮子转速、所述驱动头水平角度位置和垂直角度位置的装置，其中所述控制转速的装置包括一马达和一驱动控制器，所述驱动控制器包括使各轮子速度迅速变化的装置，而且，所述使驱动头移至一预定水平角度位置的装置包括至少一个用来使所述驱动头绕一中心支点在水平面中转动的水平直线驱动器，所述用于使驱动头移至一预定垂直角度位置包括至少一个使所述驱动头绕所述中心支点在一垂直面中转动的垂直直线驱动器，控制装置包括一可编程控制器，所述可编程控制器包括一可编程微处理器，而且所述可编程微处理器可以在使用者可手工选择各次投掷类型、速度和位置的手动模式下操作，或者在对微处理器预编程以向不同位置、以不同速度发送预编程序列的各种不同投掷的自动模式下操作；显示投球手运动图象的装置，包括一位于所述投掷系统附近，即在所述机器和所述击球手之间，并且其上有一球可从中通过的孔的屏蔽，以及用于将所述运动图象投射在所述屏幕上的数字视频播放器；一球过渡和保持装置；将所述球从所述过渡装置推送到所述驱动头的装置，所述推送装置是一螺线管；检测何时所述轮子已转动到所述预定速度以及何时所述驱动头已呈出所述预定水平和垂直角度位置的装置；由一可编程控制器控制所述球的发送与所述运动图象同步的装置，所述可编程控制器用于在检测到所述轮子已转动到所述预定速度以及所述驱动头已呈现所述预定水平和垂直角度位置时启动所述图象显示装置，所述可编程控制器还用于在所述可编程控制器启动所述显示装置之后的一预定时间指令所述推送装置将所述球从所述过渡装置推到所述驱动头。
45.一种投掷系统，包括用于将所述球发送到一排队位置的装置；用于将所述球以不同的速度和转速交替地发送到不同位置将所述球从所述排队位置推送到所述发送装置的装置；显示一投球手运动图象的装置；以及由一可编程控制器控制所述球的发送与所述运动图象同步的装置，所述可编程控制器启动所述显示运动图象的装置，所述可编程控制器还用于在所述可编程控制器启动所述显示装置之后的一预定时间指令所述推送装置将所述球从所述排队位置推到所述发送装置。
46.一种将球向一击球手发送以交替地模拟以不同速度向不同位置投出的不同类型的投掷的方法，所述方法包括以下步骤提供一种具有一驱动头的的投掷系统，所述驱动头包括三个共同作用轮；使所述各轮子在以预定速度转动；使所述驱动头呈现一预定水平角度位置；使所述驱动头呈现一预定垂直角度位置；显示一投球手的运动图象；以及使发送球与所述运动图象同步。
47.一种将球向一击球手发送以交替地模拟以不同速度向不同位置投出的不同类型的投掷的方法，所述方法包括以下步骤提供一种具有一驱动头的的投掷系统，所述驱动头包括三个共同作用轮；将所述球传送到所述共同作用轮后面的一排队位置；选择投球手的运动图象，该运动图象与一特定的投掷对应；使所述各轮子以与所述特定投掷对应的预定速度转动；使所述驱动头呈现与所述特定投掷对应的预定水平角度位置；使所述驱动头呈现与所述特定投掷对应的预定垂直角度位置；显示所述投球手的运动图象；等待一段固定的间隔时间；以及将所述球从所述排队位置推送到所述共同作用轮子。
48.一种掷球机，具有一具有三个共同作用轮的驱动头，用于将球向一击球手发送以交替地模拟以不同速度向不同位置投出的不同类型的投掷，所述机器包括计算各轮子转速、所述驱动头水平角度位置和垂直角度位置的手段。
49.如权利要求48所述的掷球机，其特征在于，所述多个不同的投掷是由五个数据点构成的，它们与已确定的所述各轮子的转速、所述驱动头所述水平角度位置和垂直角度位置对应。
50.如权利要求48所述的掷球机，其特征在于，所述计算各轮子转速的手段是由一使所述轮子速度与所述球速直线相关的数学公式确定的。
51.如权利要求48所述的掷球机，其特征在于，所述计算所述驱动头的所述水平角度位置的手段是由一使所述驱动头水平角度位置与所述球速直线相关的数学公式确定的。
52.如权利要求48所述的掷球机，其特征在于，所述计算所述驱动头的所述垂直角度位置的手段是由一使所述驱动头垂直角度位置与所述球速直线相关的数学公式确定的。
53.一种掷球机，具有一具有三个共同作用轮的驱动头，用于将球向一击球手发送以交替地模拟以不同速度向不同位置投出的不同类型的投掷，所述机器包括计算各轮子转速的手段；计算所述驱动头水平角度位置的手段；计算所述驱动头垂直角度位置的手段；使所述驱动头向所述垂直角度位置转动的装置；使所述驱动头向所述水平角度位置转动的装置；以及使所述各轮子以所述转速转动的装置；以及控制各轮子转速、所述驱动头水平角度位置和垂直角度位置的装置。
54.如权利要求53所述的掷球机，其特征在于，所述各轮子的所述转速是采用与球速直线关系计算的。
55.如权利要求53所述的掷球机，其特征在于，所述驱动头的水平角度位置是采用与球速直线关系计算的。
56.如权利要求53所述的掷球机，其特征在于，所述驱动头的垂直角度位置是采用与球速直线关系计算的。
57.在一投掷机中建立投掷参数的方法，所述投掷机具有一具有三个共同作用轮的驱动头，用于将球向一击球手发送以交替地模拟以不同速度向不同位置投出的不同类型的投掷，所述方法包括以下步骤计算各所述轮子的转速；计算所述驱动头的水平角度位置；以及计算所述驱动头的垂直角度位置。
58.如权利要求57所述的方法，其特征在于，所述计算各所述轮子的转速、计算所述驱动头水平角度位置和垂直角度位置的步骤是通过提供一数据表实现的，所述数据表包括五个用于各不同投掷的数据入口，三个所述轮子转速的数据入口，所述数据入口之一是所述驱动头的水平角度位置，所述数据入口之一是所述驱动头的垂直角度位置。
59.如权利要求58所述的方法，其特征在于，所述轮子转速的数据入口由一使所述轮子速度与所述球速直线相关的数学公式确定的。
60.如权利要求58所述的方法，其特征在于，所述驱动头水平角度位置的数据入口是由使所述驱动头的水平角度位置与所述球速直线相关的数学公式确定的。
61.如权利要求58所述的建立投掷参数的方法，其特征在于，所述驱动头的垂直角度位置的数据入口是由使所述驱动头的垂直角度位置与球速直线相关的数学公式确定的。
62.一种掷球机，具有一具有三个共同作用轮的驱动头，用于将球向一击球手发送以交替地模拟以不同速度向不同位置投出的不同类型的投掷，所述机器包括将所述球送到一排队位置的装置；计算所述各轮子转速的手段；计算所述驱动头水平角度位置的手段；计算所述驱动头垂直角度位置的手段；使所述驱动头转动到所述垂直角度位置转动的装置；使所述驱动头转动到所述水平角度位置转动的装置；使所述各轮子以所述转速转动的装置；以及控制各轮子转速、所述驱动头水平角度位置和垂直角度位置的装置；以及将所述球从所述排队位置推送到所述驱动头的装置。
全文摘要
一种用于投掷棒球、垒球和类似球类的投掷系统,该系统可与一视频显示器(304,314)同步工作以使击球手在投掷之前和过程中看到一运动着的投球手(310)。机器包括一具有至少两个,较佳地三个用于将球向击球手推送的共同作用轮子(72)。三个AC马达(80)和伴随的马达驱动装置以使轮子转动。马达驱动装置包括动态制动回路以使轮子迅速减速。一对直线驱动器(50,60)使驱动头移至预定的水平和垂直位置。一可编程控制单元(220)选择特定投掷的视频图象并使轮子以适当速度转动,且使机器呈现适当的水平和垂直位置。
文档编号A63B69/40GK1342260SQ00804472
公开日2002年3月27日 申请日期2000年2月24日 优先权日1999年3月1日
发明者格雷戈里·J·巴特斯比, 詹姆斯·科布, 查尔斯·W·格兰姆斯, 理查德·D·希勒, 史蒂夫·V·格尔德恩 申请人:普罗拜塔运动器材有限公司