一种应用于移动平台的网球发球装置的制作方法

本实用新型涉及体育器材领域，具体讲是一种应用于移动平台的网球发球装置。

背景技术：

网球作为一项热门运动，很受大众青睐，但在训练和初练时，都需要有教练员来喂球和陪练，浪费人力资源。为了解决上述问题，目前市面上出现了各式各样的网球发球机。例如：专利号为2013200286654的中国专利公开了一种网球发球机，该网球发球机由送球机构、发球机构、仰俯调节机构三大部分组成。但是该网球发球机存在以下几个缺点：一、仰俯调节机构由下飞轮支架铰链于底盘支架上，并配合以仰角电机组成。仰角电机与下飞轮支架相连，用于驱动下飞轮支架摆动旋转，从而调整发射网球的仰俯角。该仰俯调节机构位于整机的下方，发球时后坐力产生的扭矩很大，对电机的冲击大，损耗严重，最终影响整机的使用寿命。调整仰俯角时所需的扭矩也大，需要大舵机来驱动。此外，如果整机是安装于移动平台上的，那发球时产生的强大的扭矩还会对整个移动平台造成损伤。二、送球机构包括一弯曲的输送管道，其完全通过重力下落产生的速度送球，稳定性较差，球在下落过程中摩擦力过大就容易卡住。此外，送球机构与发球机构中的飞轮分离，对发球的仰俯调整有很大的限制，并且对发球精度控制产生影响。球与三个飞轮如果没有同时接触到会产生较大的能量损耗，导致发球距离变短。三、发球机构由三个等大且等角度分布的飞轮组成，该结构设计发出的球前后旋能力、前旋速度以及发球频率均受到了限制。

为了解决上述问题，本案由此而生。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构紧凑，体积小，使用寿命长，且发球落点和旋转方向可精确控制的应用于移动平台的网球发球装置。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种应用于移动平台的网球发球装置，包括送球机构、发球机构、仰俯调节机构；所述发球机构包括基板和三个分别通过电机驱动旋转的发球轮；三个发球轮设置于基板的正面，其中两个上发球轮和一个下发球轮；所述下发球轮的轴心线沿水平方向设置，两个上发球轮斜向对称地设置于下发球轮的上方，三个发球轮之间正好可挤压着通过一个网球；所述基板的中部对应于三个发球轮的部位为镂空结构；两个上发球轮的直径大于下发球轮的直径，上发球轮的直径为98～102mm，下发球轮的直径为73～77mm；两个上发球轮所在平面的夹角为108～112度；所述送球机构包括送球叉、导轨、舵机一；所述导轨固定于基板的背面，送球叉滑动配合在导轨上，且可在舵机一的驱动下沿着导轨前后滑动；所述送球叉上正好可搁置一个网球，网球可在送球叉的作用下向前推送送球，且送球方向与三个发球轮之间所形成的出球面垂直；所述仰俯调节机构包括两个支承轴、两个支撑架、舵机二；两个支承轴分别固定于基板正面左右两侧，两个支撑架分别位于基板的左右两侧；两个支承轴的外端分别枢接于两个支撑架上，其中一个支承轴由设置于支撑架上的舵机二驱动旋转，进而带动整个基板旋转摆动；两个支承轴的轴心线在同一条水平直线上，且轴心线正好穿过挤压于三个发球轮正中间的网球的球心。

进一步地，两个上发球轮所在平面的夹角为110度。

进一步地，所述发球轮由两个轮子同心相连而成，在发球轮的轮缘中间部位形成了一径向的环形凹槽。

进一步地，所述送球叉主体由两个左右对称设置的斜片组成，两个斜片之间正好可搁置一个网球；所述斜片后端连接于角尺形板条上，角尺形板条由水平板和垂直板组成；所述水平板的后端竖向设置有圆柱；所述舵机一固定于导轨上，舵机一的输出轴上固定有摆杆，摆杆伸入至送球叉的垂直板和圆柱之间；摆杆在舵机一驱动下向前摆动时，摆杆击打垂直板，把送球叉往前推；摆杆在舵机一驱动下向后摆动时，摆杆击打圆柱，把送球叉往后推。

进一步地，所述送球机构还包括落球套圈，落球套圈固定于基板背面，且其正好位于送球叉滑动途径的正上方；当网球从落球套圈里下落，在送球叉处于前方极端位置时，网球搁置于送球叉的水平板上；当送球叉处于后方极端位置时，网球落到送球叉的两个斜片上。

采用上述技术方案后，本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：

一、仰俯调节机构中的两个支承轴的轴心线在同一条水平直线上，且轴心线正好穿过挤压于三个发球轮正中间的网球的球心，发球时产生的后坐力，由于力矩几乎为零，产生的扭矩会很小，对舵机的冲击力几乎没有，可延长舵机的使用寿命。而且用时也是在装置的重心附近，只需较小的扭力就能调整仰俯角，可以使用小舵机即可实现。同时，安装在移动平台上时，由于发球时产生的扭矩小，对移动平台的冲击力也小，可大大降低对移动平台造成的损伤，延长使用寿命。

二、送球机构通过送球叉配合以舵机来送球，发球响应速度快、稳定。发球机构通过基板与发球轮形成一体，由于发球机构与发球轮同步活动，可彻底解除发球时对仰俯调整的限制。送球机构与发球轮送球方向与出球面始终垂直，可确保进球时球与三个发球轮同时相切，减少能量损耗，提升发球精度，对球的落点和旋向可以更精确控制。

三、实际网球比赛中，网球以前后旋为主。将两个上发球轮所在平面的夹角由120度减小到108～112度，由于向下的分力变大，摩擦力也随之变大，从而可增强发球时前后旋的能力。

四、实际网球比赛中，前旋转的情况多于后旋转。将两个上发球轮的直径设计成大于下发球轮的直径，大轮可以提供的线速度更高，有助于发向前旋转速度更快的球，进一步加强前旋能力。此外，当球发出的一瞬间，所有参与发球的轮子转速都会减小，小轮转速恢复速度快，其转速降的快，升的也快，有利于快速调整下一个球的旋转方向和速度，提高发球频率。

五、整个装置结构紧凑，体积小，适于推广使用。

附图说明

图1是本实用新型的正视图。

图2是本实用新型的轴测图。

图3是图1中A-A向剖视图。

图4是本实用新型中送球机构的结构示意图。

图5是本实用新型中送球机构另一角度的结构示意图。

图6是本实用新型中送球叉的结构示意图。

图7是本实用新型中三个发球轮的分布结构示意图。

图8是本实用新型中上发球轮的受力分析图。

图中所示：1、送球机构 11、送球叉 111、斜片 112、水平板 113、垂直板 114、圆柱 12、导轨 13、舵机一 14、摆杆 15、落球套圈 2、发球机构 21、基板 22、电机 23、上发球轮 24、下发球轮 25、环形凹槽 3、仰俯调节机构 31、支承轴 32、支撑架 33、舵机二 4、球 α、两个上发球轮所在平面的夹角。

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本实用新型作进一步详细阐述。

如图1至图3示：一种应用于移动平台的网球发球装置，包括送球机构1、发球机构2、仰俯调节机构3。发球机构2包括基板21和三个分别通过电机22驱动旋转的发球轮。三个发球轮设置于基板21的正面，其中两个上发球轮23和一个下发球轮24。下发球轮24的轴心线沿水平方向设置，两个上发球轮23斜向对称地设置于下发球轮24的上方，三个发球轮之间正好可挤压着通过一个网球。基板21的中部对应于三个发球轮的部位为镂空结构，网球可从镂空部位发射出去。以上并非在重点，本实用新型的主要发明点在于以下几点：

两个上发球轮23的直径大于下发球轮24的直径，作为优选，两个上发球轮23的直径为100mm，下发球轮24的直径为75mm。当然，本实用新型并未对发球轮的直径作具体限定，于其它实施例中，上发球轮23的直径可为98～102mm之间，下发球轮24的直径可为73～77mm之间。

仰俯调节机构3包括两个支承轴31、两个支撑架32、舵机二33。两个支承轴31分别固定于基板21正面左右两侧，两个支撑架32分别位于基板21的左右两侧，且固定于相应的移动平台上。两个支承轴31的外端分别枢接于两个支撑架32上，其中一个支承轴31由设置于支撑架32上的舵机二33驱动旋转，进而带动整个基板21旋转摆动。舵机二33驱动支承轴31旋转为常规技术手段，具体结构不在赘述。两个支承轴31的轴心线在同一条水平直线上，且轴心线正好穿过挤压于三个发球轮正中间的网球的球心。

如图7和图8所示：两个上发球轮23所在平面的夹角α为108～112度。作为优选，两个上发球轮23所在平面的夹角α为110度。当α减小时，上发球轮施加于网球上的向下的分力F1变大，摩擦力也随之变大，从而可增强发球时前后旋的能力。

如图5所示：发球轮由两个轮子同心相连而成，在发球轮的轮缘中间部位形成了一径向的环形凹槽25。如此设计，网球与发球轮的接触点从三点增加到六点，可提高发球精度。

如图4至6所示：送球机构1包括送球叉11、导轨12、舵机一13。导轨12固定于基板21的背面，送球叉11滑动配合在导轨12上，且可在舵机一13的驱动下沿着导轨12前后滑动。送球叉11上正好可搁置一个网球，网球可在送球叉11的作用下向前推送送球，且送球方向与三个发球轮之间所形成的出球面垂直，进球时球与三个发球轮同时相切。

送球叉11主体由两个左右对称设置的斜片111组成，两个斜片111之间正好可搁置一个网球。斜片111后端连接于角尺形板条上，角尺形板条由水平板112和垂直板113组成。水平板112的后端竖向设置有圆柱114。舵机一13固定于导轨12上，舵机一13的输出轴上固定有摆杆14，摆杆14伸入至送球叉11的垂直板113和圆柱114之间。摆杆14在舵机一13驱动下向前摆动时，摆杆14击打垂直板113，把送球叉11往前推，使其沿着导轨12向前滑动。摆杆14在舵机一13驱动下向后摆动时，摆杆14击打圆柱114，把送球叉11往后推，使其沿着导轨12向后滑动。

送球机构1还包括落球套圈15，落球套圈15固定于基板21背面，且其正好位于送球叉11滑动途径的正上方。当网球从落球套圈15里下落，在送球叉11处于前方极端位置时，网球搁置于送球叉11的水平板112上。当送球叉11处于后方极端位置时，网球落到送球叉11的两个斜片111上。

落球套圈15的内壁上设置红外传感器。当红外传感器检测到落球套圈15内无球时，与本实用新型配合使用的送球装置往落球套圈15内送一个球，以确保本实用新型可连续不间断地发射网球。

本实用新型工作原理如下：

工作时，本实用新型通过两个支撑架32安装于移动平台上（例如机器人）。首先，与本实用新型配合使用的送球装置将网球4送至落球套圈15内，此时送球叉11位于后方极端位置，网球4从落球套圈15下落至送球叉11的两个斜片111上。接着，送球叉11在舵机一13的作用下推送着球一并向前滑动，当送球叉11推至前方极端位置时，网球4与三个高速旋转的发球轮接触，网球4在三个发球轮高速旋转之下被挤压着进入三个发球轮之间，并瞬间发射出去。与此同时，下一个网球4已经落入落球套圈15内，并搁置于送球叉11的水平板112上。当球发射出去后，送球叉11在舵机一13的作用下复位至后方极端位置，搁置于水平板112上的网球4落入送球叉11的两个斜片111上。接着，送球叉11继续往前送球，进入下一个发射流程，以此循环。通过控制三个发球轮的转速可控制球的落点、旋转方向，通过控制舵机二33可控制整个装置上下摆动，进而控制发球方向。

以上所述依据实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书中记载的内容。