一种用于球类运动训练的发球装置的制作方法

本发明涉及运动训练器材的技术领域，特别涉及一种用于球类运动训练的发球装置。

背景技术：

在体育教育教学过程中，通常将球类运动作为体育教学项目，为了更好的训练学生的接球技巧，在训练过程中经常会用到发球机。发球机是球类运动的训练中普遍使用的辅助器械，为训练者提供有规律的多球训练。因此，发球机在学生或运动员的接球技巧的训练中起着至关重要的作用。

目前，球类运动包括：乒乓球、网球、排球和篮球。而在这些球类运动的训练中，通常是通过发球机把球送到打球者的手上。但是，现在常用的发球机都是固定式，不能自主移动，或者只是发球部分局部移动，移动范围小；收球多采用拦球网，体积庞大、笨重，或者只能人工装填球，使用不灵活。

技术实现要素：

本发明的目的在于，为了解决上述现有的发球机存在的不足，本发明提供了一种用于球类运动训练的发球装置，其包括：移动车架，两个收球子装置，两个射球子装置和一个智能控制模块；所述移动车架进一步包括：底架和两个支撑架；所述两个支撑架安装在所述底架上；所述底架进一步包括：两个外侧板，两个内侧板，若干短连接杆和若干长连接杆；所述两个内侧板相对放置，所述两个外侧板分别位于所述两个内侧板的外侧，且分别与所述内侧板相对放置；每个所述长连接杆的两端分别垂直固定在所述两个内侧板之间，且所述长连接杆水平放置且相互之间平行；每个所述短连接杆分别垂直固定在所述外侧板和所述内侧板之间，且相互之间平行；在接近地面的一侧，在所述内侧板和外侧板之间，等间距且对称地分别固定安装一个万向轮，一个牵引轮和一个副支撑轮，且三者之间通过同步带连接；在所述两个内侧板的内侧壁上，分别对称地固定安装所述收球子装置、所述射球子装置，在其中一内侧壁上安装该智能控制模块；所述射球子装置位于所述收球子装置和所述智能控制模块之间。

万向轮的轴的两端分别固定安装在所述内侧板的外壁和所述外侧板的内壁上；牵引轮的轴的两端分别固定安装在所述内侧板的外壁和所述外侧板的内壁上；副支撑轮的两端分别固定安装在所述内侧板的外壁和所述外侧板的内壁上。

所述万向轮和所述副支撑轮的直径相等，且均大于所述牵引轮的直径。

在所述内侧板的前端，所述移动车架进一步包括：四个第一大功率直流电机，其中，每两个所述第一大功率直流电机与所述万向轮连接，且驱动所述万向轮，通过同步带同时带动所述牵引轮和所述副支撑轮转动。

所述移动车架进一步包括：两个第一小功率直流电机，且分别与所述支撑架连接，驱动所述支撑架顶起所述移动车架的前端，再通过牵引轮顶起所述移动车架的中部，快速越过障碍物。

所述收球子装置进一步包括：第一收球排架，第二收球排架，第一齿轮，第二齿轮，连接轴，第一动滑轮，第二动滑轮，第三动滑轮，第四动滑轮和第二小功率直流电机；所述第一收球排架与所述第二收球排架分别固定在所述内侧板内壁上，且二者呈上下位置关系且相对放置；所述第一收球排架内侧上安装所述第二小功率直流电机，且与所述第一齿轮连接；所述第一齿轮与所述第二齿轮固定在所述第一收球排架外侧的一端，且相互啮合；所述第一动滑轮与所述第二动滑轮固定在所述第一收球排架的内侧壁上，且二者同侧并位于同一水平线上；所述第一动滑轮与所述第二齿轮同轴；所述第三动滑轮固定在所述第二收球排架的内侧壁上，且与所述第一动滑轮相对并通过连接轴同轴连接；所述第四动滑轮固定在所述第二收球排架的内侧壁上，与所述第三动滑轮同侧并位于同一水平线上，且通过所述连接轴与所述第二动滑轮同轴连接。所述第一动滑轮与所述第二动滑轮通过乳胶管连接，所述第三动滑轮与所述第四动滑轮通过所述乳胶管连接。

将若干连接杆垂直安装在上下对应的所述第一收球排架和所述第二收球排架之间，可支撑固定排架；一组对应的所述第一收球排架和所述第二收球排架与另一组对应的所述第一收球排架和所述第二收球排架之间，即两个所述收球子装置之间，形成一个收球通道。

所述第一收球排架的中间开有一矩形孔，所述第二收球排架的中间开有一矩形孔；在所述第一收球排架和所述第二收球排架上均开有若干螺孔。

在所述第一收球排架的内侧壁上，安装一个所述第二小功率直流电机，且与所述第一齿轮连接，用于驱动所述第一齿轮转动，并依次顺序带动所述第二齿轮、所述第一动滑轮、所述乳胶管和所述第二动滑轮转动；所述第二齿轮转动的同时通过所述连接轴带动所述第三动滑轮、所述乳胶管和所述第四动滑轮转动。

所述射球子装置进一步包括：支架，射轮，扇形齿轮，小齿轮，第二大功率直流电机和第三小功率直流电机；所述支架的一侧固定在所述内侧板的内侧壁上，在所述支架的一面上安装固定所述第二大功率直流电机，在所述支架的另一面上安装固定所述射轮；所述扇形齿轮安装固定在所述内侧板的外侧壁上，且与所述射轮的外圆表面同轴；所述小齿轮与所述扇形齿轮啮合，所述第三小功率直流电机与所述小齿轮连接。所述第三小功率直流电机驱动所述小齿轮转动，通过啮合，带动所述扇形齿轮的转动，从而调节所述射轮的倾斜度，即所述射轮的发射角度。

射轮的发射角度在15-90°范围内调节；所述发射角度是所述射轮与水平面形成的角度。

所述第二大功率直流电机与光电编码器配合，调节所述射轮的转速，从而调节所述射轮转动的速度。

在所述收球通道的前、后端，所述长连接杆上安装一个监视摄像头，用于寻找散落在场地上的训练球以及观测发球的角度。

所述智能控制模块进一步包括：三轴陀螺仪，三轴加速传感器和控制器；所述控制器通过i²c接口，从所述三轴陀螺仪和所述三轴加速传感器中获取平衡、加速度等遥感测量，再通过can总线接口对各个位置上的所述第一大功率直流电机、所述第二大功率直流电机、第一小功率直流电机、第二小功率直流电机和第三小功率直流电机进行控制，通过usb接口获取所述监视摄像头中的图像数据。

所述控制器与一个操作遥控器进行无线通讯，一方面对所述移动车架、所述收球子装置、所述射球子装置进行远程遥控、遥调；采用人工手动方式或智能自动方式控制所述发球装置的移动，收球和定向射球，同时可实时观测车体移动和球体发射图像；或通过将自动运行控制程序下载至所述控制器中，在训练场上自动定位和训练球的发射角度的定位，自动移动到指定位置收球和射球；另一方面在遇到较大障碍物时，所述控制器发出遥控指令控制两个所述第一小功率直流电机驱动两个所述支撑架，向上抬起所述移动车架，再通过所述牵引轮协助所述移车架的中部和前部，快速越过障碍物。

所述控制器通过usb接口获取所述监视摄像头中的图像数据，检测到有球在地面上，所述发球装置根据定位，移动到指定位置；所述收球子装置中，启动所述第二小功率直流电机，驱动第一齿轮，通过啮合，带动所述第二齿轮转动，由于所述第二齿轮与所述第一动滑轮同轴，因此，同时带动所述第一动滑轮、所述第二动滑轮转动；所述第二齿轮转动的同时，通过所述连接轴，带动所述第三动滑轮、所述第四动滑轮的转动。此时，在所述内侧板的两侧，分别套在所述第一动滑轮、所述第二动滑轮和所述第三动滑轮、所述第四动滑轮的乳胶管也发生转动，将训练球收入所述收球通道中，并传至所述射球子装置；此时，在所述内侧板的两侧，所述射球子装置中的所述小齿轮在所述第三小功率直流电机的驱动下开始转动，由于所述小齿轮与所述扇形齿轮齿合，因此，所述小齿轮转动的同时，带动了所述扇形齿轮转动，从而调整所述射轮的发射角度，再通过所述第二大功率直流电机驱动所述射轮转动，将训练球发射出去并传送至指定位置或传给训练员或学生，达到训练学生或训练员的接球能力的目的。

本发明的优点在于：本发明的发球装置能实现自主移动，移动范围广，可实现收球和发球全自动，大大提高了收球和发球的效率，灵活简便，大大降低了成本；另外，本发明采用万向轮自主移动，增加了发球装置移动的灵活性，使发球装置自主移动和到达任意的训练场地作业位置；利用支撑架和牵引轮，提高发球装置越过障碍物能力；收球子装置采用乳胶管作为传输带，减少对训练球的磨损；射球装置角度和速度自动可调，致使发出球多样性，提高射球的精准度，实现全方位各个角度的发射；装置体积小型化；通过智能控制模块，提升收球和射球过程的智能化。

附图说明

图1是本发明的一种用于球类运动训练的发球装置的结构示意图；

图2是图1的本发明的一种用于球类运动训练的发球装置的俯视图；

图3是本发明的一种用于球类运动训练的发球装置的收球子装置的局部放大图；

图4是本发明的一种用于球类运动训练的发球装置的射球子装置的局部放大图；

图5是本发明的一种用于球类运动训练的发球装置的智能控制模块的结构示意图；

1、外侧板2、内侧板3、长连接杆

4、短连接杆5、支撑架6、万向轮

7、同步带8、牵引轮9、副支撑轮

10、监视摄像头11、第一大功率直流电机12、第一小功率直流电机

13、第一收球排架14、第二收球排架15、第一齿轮

16、第二齿轮17、第一动滑轮18、第二动滑轮

19、第三动滑轮20、第四动滑轮21、连接杆

22、连接轴23、乳胶管24、第二小功率直流电机

25、射轮26、扇形齿轮27、支架

28、第二大功率直流电机29、第三小功率直流电机30、小齿轮

31、三轴陀螺仪32、三轴加速传感器33、控制器

34、智能控制模块

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。

如图1和2所示，本发明提供了一种用于球类运动训练的发球装置，其包括：移动车架，两个收球子装置，两个射球子装置和一个智能控制模块34；所述移动车架进一步包括：底架和两个支撑架5；所述两个支撑架5安装在所述底架上；所述底架进一步包括：两个外侧板1，两个内侧板2，16个短连接杆4和3个长连接杆3；如图1所示，所述两个内侧板2左、右相对放置，所述两个外侧板1分别位于所述两个内侧板2的外侧，且分别与所述内侧板2相对放置；如图2所示，其中一个所述长连接杆3的两端分别垂直固定在所述两个内侧板2的上端部的内侧壁之间，另外两个所述长连接杆3的两端垂直固定在所述两个内侧板2的下端部的内侧壁之间，且所述3个长连接杆3水平放置且相互之间平行；如图2所示，其中每4个所述短连接杆4分别垂直固定在所述外侧板1和所述内侧板2的上、下两端之间，且所述短连接杆4之间相互平行；如图1所示，在接近地面的一侧，在所述内侧板2和所述外侧板1之间，等间距且对称地分别固定安装一个万向轮6，一个牵引轮8和一个副支撑轮9，且三者之间通过同步带7连接；在所述两个内侧板2的内侧壁上，分别对称地固定安装所述收球子装置和所述射球子装置；如图1所示，在左侧的所述内侧板2的内侧壁上，固定安装所述智能控制模块34，且所述射球子装置位于所述收球子装置和所述智能控制模块34之间。

如图2所示，万向轮6的轴的左、右两端分别固定安装在所述内侧板2的外侧壁和所述外侧板1的内侧壁上；牵引轮8的轴的左、右两端分别固定安装在所述内侧板2的外侧壁和所述外侧板1的内侧壁上；副支撑轮9的左、右两端分别固定安装在所述内侧板2的外侧壁和所述外侧板1的内侧壁上。

如图2所示，所述万向轮6和所述副支撑轮9的直径相等，且均大于所述牵引轮8的直径。

如图2所示，所述内侧板2的上端，所述移动车架的左、右两侧，分别安装两个第一大功率直流电机11，其中，每两个所述第一大功率直流电机11与所述万向轮6连接，且能驱动所述万向轮，通过同步带7同时带动所述牵引轮8和所述副支撑轮9转动。

如图1和2所示，在所述移动车架的左、右两侧，分别安装一个第一小功率直流电机12，且分别与所述支撑架5连接，驱动所述支撑架5顶起所述移动车架子装置的前端，再通过牵引轮8顶起所述移动车架子装置的中部，快速越过障碍物。

如图1所示，所示外侧板1上开设若干圆孔和不规则形状的孔。

如图1所示，在所述前、后端的长连接杆上分别安装一个监视摄像头10，用于寻找散落在场地上的训练球以及观测发球的发射角度。

如图3和4所示，所述收球子装置进一步包括：第一收球排架13，第二收球排架14，第一齿轮15，第二齿轮16，第一动滑轮17，第二动滑轮18，第三动滑轮19，第四动滑轮20和连接轴22；如图3所示，在所述内侧板2的右内侧壁上，所述第一收球排架13与所述第二收球排架14分别固定在所述内侧板2上，且二者呈上下位置关系且相对放置；所述第一齿轮15与所述第二齿轮16固定在所述第一收球排架13外侧的前端，且相互啮合；如图3和4所示，所述第一动滑轮17与所述第二动滑轮18固定在所述第一收球排架13的内侧壁上，且二者同侧并位于同一水平线上；所述第一动滑轮17与所述第二齿轮16同轴；所述第三动滑轮19固定在所述第二收球排架14的内侧壁上，且与所述第一动滑轮17相对并通过所述连接轴22同轴连接；所述第四动滑轮20固定在所述第二收球排架14的内侧壁上，且与所述第二动滑轮18相对并通过所述连接轴22同轴连接。

所述第一动滑轮17与所述第二动滑轮18通过所述乳胶管23连接，所述第三动滑轮19与所述第四动滑轮20通过所述乳胶管23连接。

所述第一收球排架13的中间开有一矩形孔，所述第二收球排架14的中间开有一矩形孔；在所述第一收球排架13和所述第二收球排架14上均开有若干螺孔。

将4个连接杆21垂直安装在上下对应的所述第一收球排架13和所述第二收球排架14的之间，可支撑、固定所述第一收球排架13和所述第二收球排架14；一组对应的所述第一收球排架13和所述第二收球排架14与另一组对应的所述第一收球排架13和所述第二收球排架14之间，即两个所述收球子装置之间，形成一个收球通道。

如图3和图4所示，在所述第一收球排架13的内侧壁上，安装一个所述第二小功率直流电机24，且与所述第一齿轮15连接，用于驱动所述第一齿轮15转动，并依次顺序带动所述第二齿轮16、所述第一动滑轮17、乳胶管和所述第二动滑轮18；所述第二齿轮16转动的同时，通过所述连接轴22顺序带动所述第三动滑轮19、乳胶管和所述第四动滑轮20的转动。

如图4所示，所述射球子装置进一步包括：射轮25，扇形齿轮26，支架27，第二大功率直流电机28，第三小功率直流电机29和小齿轮30；如图4所示，在所述内侧板2的右内侧壁上，所述支架27的右端固定在其上；所述支架27的内侧，安装固定所述第二大功率直流电机28，在所述支架27的外侧，安装固定所述射轮25，即所述支架27位于所述第二大功率直流电机28和所述射轮25之间；所述扇形齿轮26安装固定在所述内侧板2和所述外侧板1之间，且位于所述内侧板2的外侧壁上，且其与所述射轮25的外圆表面同轴；如图1所示，在所述扇形齿轮26的一侧安装所述小齿轮30，且所述扇形齿轮26与所述小齿轮30啮合；所述第三小功率直流电机29与所述小齿轮30连接；所述第三小功率直流电机29驱动所述小齿轮30，同时带动所述扇形齿轮26转动，则改变所述射轮25的发射角度。

如图4所示，所述发射角度是所述射轮25与水平面形成的角度，所述发射角度在15-90°范围内调节。

所述第二大功率直流电机28与光电编码器配合，调节所述射轮25的转速，从而调节所述射轮转动的速度。

如图1和5所示，所述智能控制模块34进一步包括：三轴陀螺仪31，三轴加速传感器32和控制器33；所述控制器33通过i²c接口，从所述三轴陀螺仪31和所述三轴加速传感器32中获取平衡、加速度等遥感测量，再通过can总线接口对各个位置上的第一大功率直流电机11、第二大功率直流电机28、第一小功率直流电机12、第二小功率直流电机24和第三小功率直流电机29进行控制，通过usb接口获取所述监视摄像头10中的图像数据。

所述控制器33与一操作遥控器进行无线通讯，一方面对所述移动车架、所述收球子装置、所述射球子装置进行远程遥控、遥调；采用人工手动方式控制所述发球装置的移动，收球和定向射球，同时可实时观测车体移动和训练球发射图像；或通过将自动运行控制程序下载至所述控制器中，在训练场上自动定位和训练球的发射角度的定位，自动移动到指定位置收球和射球；另一方面在遇到较大障碍物时，所述控制器33发出遥控指令控制所述第一小功率直流电机12，驱动两个所述支撑架5，向上抬起所述移动车架，再通过所述牵引轮8协助所述移车架的中部和前部，快速越过障碍物。

所述控制器33通过usb接口获取所述监视摄像头10中的图像数据，检测到有球在地面上，所述发球装置根据定位，移动到指定位置；所述收球子装置中，启动所述第二小功率直流电机24，驱动第一齿轮15，通过啮合，带动所述第二齿轮16转动，同时带动所述第一动滑轮17、所述第二动滑轮18转动，所述第二齿轮16转动同时通过连接轴20带动所述第三动滑轮19、所述第四动滑轮20转动，此时分别套在所述第一动滑轮17、所述第二动滑轮18的所述乳胶管23和所述第三动滑轮19、所述第四动滑轮20的所述乳胶管23也同时发生转动，将训练球收入所述收球通道中，并传至所述射球子装置；此时所述射球子装置中的所述小齿轮30在所述第三小功率直流电机29的驱动下开始转动，同时带动所述扇形齿轮26转动，从而调整所述射轮25的发射角度，再通过所述第二大功率直流电机28驱动所述射轮25转动，将训练球发射出去或传送给训练员或学生，达到训练学生或训练员的接球能力的目的。

在本实施例中，本发明的发球装置适用于发射篮球、排球和足球等较大的球类；在其他具体实施中，本发明的发球装置可通过更改收球通道的尺寸，来发射乒乓球等较小的球类。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均。