一种投射拾取一体式网球训练机器人的制作方法

本实用新型涉及一种投射拾取一体式网球训练机器人。

背景技术：
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随着生活水平的提高，越来越多的人喜欢上网球这项运动，国内的网球场地、网球爱好者都逐年增加，网球是一个需要耗费很多体力的多人运动，所以想要打网球就需要找到合适对手以及减少体力的浪费，因此网球训练机器人营运而生，网球训练机器人通过投射机构将网球向球员投射，球员通过球拍反击网球达到运动效果。

但是网球训练机器人内部的容量有限，一轮投射结束之后，需要人工将散落球场的网球捡起并归置到机器人的储球筒里，然后才能进行下一轮的投射，而散落全场的网球，捡起来并不那么轻松，需要消耗球员大量的体力。

为了节省体力，目前市面上推出了多种网球拾取机器人，但对于普通家庭，两个机器人的费用昂贵，且携带不便，而且两个机器人在球场上也存在相互碰擦受损的风险。

技术实现要素：
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本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种投射拾取一体式网球训练机器人，该机器人同时具备拾取网球和投射网球的功能，克服传统训练机器人功能单一的技术缺陷。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种投射拾取一体式网球训练机器人，包括壳体，壳体底部为底板，底板下端面设置有行走机构，底板上开设有一条沿底板轴线延伸的拾取孔，拾取孔内转动连接有垂直于底板轴线的滚筒，拾取孔一侧底板上连接有驱动滚筒转动的拾取电机，滚筒轴向一侧的拾取孔内固定连接有一块以滚筒轴心为圆形的弧形板，弧形板下端位于底板下方，弧形板上端位于底板上方，弧形板两侧连接有侧挡板，弧形板、侧挡板和滚筒构成了可容纳网球的拾取通道，拾取通道位于底板下方的开口为拾取入口、位于底板上方的开口为拾取出口，弧形板凹弧面与滚筒之间的距离略小于网球直径，以使拾取通道对网球的夹持力克服网球自然下落，滚筒与地面之间的距离小于网球直径，拾取入口的下沿位于滚筒下方，壳体内部设置有一个储球筒和一个输送网球的输送机构，储球筒上开设有储球入口，输送机构的一端为输送入口，另一端为输送出口，各拾取通道的拾取出口与输送入口相对，输送出口与储球入口相对，所述储球筒位于底板上方，储球筒底部开设有供网球穿过的分球孔，所述壳体内还设置有网球投射机构，壳体侧壁上设置有与投射机构相对应的投射口，储球筒外底面上连接有一导球板，导球板的上端围绕在分球孔外围，下端延伸至投射机构的入球口，导球板上端面设置有可容纳和引导网球的导球凹槽，壳体内设置有分别与拾取电机、输送机构、行走机构、投射机构电性连接的控制器，所述壳体内还设置有向网球拾取装置上的用电设备提供电能的移动电源。

作为一种优选方案，所述行走机构包括固定连接在底板下端面上的三个成三角形布置的轮子，其中两个轮子同轴设置且分别通过独立的行走电机驱动，另一个轮子为万向轮，两行走电机分别与控制器电性连接，受控制器控制。

作为一种优选方案，位于底板轴线两侧的壳体上对称设置有一个机械手，所述壳体上还设置有两个横向并排排列的摄像头，所述机械手与摄像头分别与控制器电性连接。

作为一种优选方案，位于底板轴线两侧的壳体侧壁上对称地开设有两个收纳口，壳体内位于底板轴线的两侧分别设置有两块平行相对地竖向连接在底板上的隔板，位于底板轴线同一侧的两隔板之间构成收纳槽，收纳槽一端与位于底板轴线同侧的收纳口对接，另一端固定连接有一台伸缩电机，收纳槽内还设置有一可在伸缩电机和收纳口之间来回滑动的滑块，该滑块的两侧分别与对应隔板滑动连接，滑块上螺纹连接有一平行于滑块滑动方向的螺杆，螺杆与伸缩电机同轴连接，受伸缩电机驱动而转动，两所述机械手一一对应地安装在滑块上，所述伸缩电机与控制器电性连接，受控制器控制。

作为一种优选方案，所述输送机构包括一沿竖直方向螺旋盘绕的螺旋支架，螺旋支架上端为与储球入口相对的输送出口，螺旋支架下端为与拾取出口相对的输送入口，输送出口和输送入口位于相同的轴线上，所述螺旋支架一侧设置有一导向辊支架，导向辊支架与底板固定连接，导向辊支架上转动连接有与输送出口的延伸方向相垂直的上导向辊、下导向辊和驱动辊，上导向辊位于输送出口处，下导向辊位于输送入口处，驱动辊位于上导向辊的正下方，与下导向辊平行，所述螺旋支架上盘旋设置有输送带，输送带从输送出口引出后依次绕经上导向辊、驱动辊、下导向辊后从输送入口进入螺旋支架，形成闭环，输送带上沿输送方向等间距设置有挡板，所述底板上设置有驱动驱动辊转动的输送电机，输送电机与控制器电性连接，受控制器控制。

作为一种优选方案，所述壳体内还设置有无线电定位装置，该无线电定位装置与控制器电性连接。

作为一种优选方案，所述储球筒内竖向转动连接有一根转轴，该转轴下端向下穿出储球筒的底部，并与分球电机传动连接，位于储球筒内的转轴上连接有分球叶轮，分球叶轮由至少三个叶片组成，任意两叶片之间的间距可供一个网球通过，所述分球电机与控制器电性连接，受控制器控制。

作为一种优选方案，所述投射机构包括竖向设置在壳体内、与投射口正对的立板，立板上开设有与投射口正对的安装口，安装口内转动连接有上发球轮和下发球轮，所述上发球轮的轴转动连接在立板背对投射口的一侧，下发球轮的轴转动连接在立板朝向投射口的一侧，所述底板上连接有驱动上发球轮转动的上发球电机、驱动下发球轮转动的下发球电机，所述上发球电机、下发球电机分别与控制器电性连接，受控制器控制。

作为一种优选方案，所述底板成椭圆形，所述底板轴线即底板的长轴，所述拾取孔数量为一个，沿底板轴线设置在底板的后端，所述弧形板、滚筒、输送机构、储球筒、投射机构沿底板的轴向依次从底板后端向前端排列，两摄像头位于投射口上方,底板下端面位于拾取孔两侧分别设置有向下凸起的挡块，两挡块之间形成一个前端大、后端小的喇叭形引导口。

本实用新型的有益效果是：同时具备拾取功能和投射功能的网球训练机器人，利用同一储球筒，优化了内部结构，巧妙地将网球投射与拾取一体化，丰富了功能，结构布局巧妙，缩小了体积，避免使用者体力的消耗，有利于训练效率的提高，且降低购买成本，便于携带。

附图说明：

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明，其中：

图1是本实用新型的正面结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是图1的俯视图；

图4是图1的立体结构示意图；

图5是本实用新型所述输送机构的立体结构示意图。

图1～图5中：1、壳体，2、底板，3、行走机构，3-1、轮子，3-2、行走电机，4、底板轴线，5、拾取孔，6、滚筒，7、拾取电机，8、弧形板，9、侧挡板，10、拾取入口，11、拾取出口，12、储球筒，13、输送机构，13-1、输送入口，13-2、输送出口，13-3、螺旋支架， 13-4、导向辊支架，13-5、上导向辊，13-6、下导向辊，13-7、驱动辊，13-8、输送带，13-9、挡板，13-10、输送电机，14、储球入口，15、机械手，16、摄像头，17、控制器，18、收纳口，19、隔板，20、收纳槽，21、伸缩电机，22、滑块，23、螺杆，24、无线电定位装置， 25、投射机构，25-1、立板，25-2、安装口，25-3、上发球轮，25-4、下发球轮，25-5、上发球电机，25-6、下发球电机，26、投射口，27、导球板，28、导球凹槽，29、分球空，30、转轴，31、分球电机，32、分球叶轮，33、叶片，34、挡块，35、喇叭形引导口。

具体实施方式：

下面结合附图，详细描述本实用新型的具体实施方案。

如图1～图5所示的一种网球拾取装置，包括壳体1，壳体1底部为底板2，底板2下端面设置有行走机构3，底板2上开设有一条沿底板轴线4延伸的拾取孔5，拾取孔5内转动连接有垂直于底板轴线4的滚筒6，拾取孔5一侧底板2上连接有驱动滚筒6转动的拾取电机7，滚筒6轴向一侧的拾取孔5内固定连接有一块以滚筒6轴心为圆形的弧形板8，弧形板8下端位于底板2下方，弧形板8上端位于底板2上方，弧形板8两侧连接有侧挡板9，弧形板8、侧挡板9和滚筒6构成了可容纳网球的拾取通道，拾取通道位于底板2下方的开口为拾取入口10、位于底板2上方的开口为拾取出口11，弧形板8凹弧面与滚筒6之间的距离略小于网球直径，以使拾取通道对网球的夹持力克服网球自然下落，滚筒6与地面之间的距离小于网球直径，拾取入口10的下沿位于滚筒6下方，壳体1内部设置有一个储球筒12和一个输送网球的输送机构13，储球筒12上开设有储球入口14，输送机构13的一端为输送入口13-1，另一端为输送出口13-2，各拾取通道的拾取出口11与输送入口13-1相对，输送出口13-2 与储球入口14相对，位于底板轴线4两侧的壳体1上对称设置有一个机械手15，所述壳体1 上还设置有两个横向并排排列的摄像头16，两摄像头16的拍摄影像能形成交集，壳体1内设置有分别与拾取电机7、输送机构13、摄像头16、机械手15、行走机构3电性连接的控制器17，所述壳体1内还设置有向网球拾取装置上的用电设备提供电能的移动电源。

所述网球拾取装置利用滚筒6的旋转将网球卷入拾取通道，并进一步将网球沿拾取通道卷进壳体1内部的输送机构13，通过输送机构13将网球送进储球筒12以完成快速的拾取，整个过程中，滚筒6由拾取电机7带动，电机转动时噪声低，壳体1上设置的机械手15配合滚筒6工作，机械手15向外伸出并向前方倾斜，形成一个喇叭口，网球拾取装置向前移动的时候，机械手15拦截到的网球均会沿倾斜的机械手15滚向底板2下方的拾取入口10，进而被滚筒6卷入拾取通道，而对于一些狭小空间内的网球，则通过机械手15伸入狭小空间，将网球夹出或推出。整个网球拾取装置融合了两种拾取方法，解决了传统拾取装置功能单一，噪声大的缺点。

两个摄像头16进行图像的获取，然后对网球进行特征物体捕捉，进而将所获取的图像传送回控制器17进行计算，控制器17计算后确定好距离，位置，自动规划好行径路线和机械手15动作过程。然后自动生成命令并传给行走机构3，行走机构3接收命令后按行经路线运行到目标位置，利用滚筒6或机械手15将网球拾取。

所述行走机构3包括固定连接在底板2下端面上的三个成三角形布置的轮子3-1，其中两个轮子3-1同轴设置且分别通过独立的行走电机3-2驱动，另一个轮子3-1为万向轮，两行走电机3-2分别与控制器17电性连接，受控制器17控制。

上述行走机构3能够实现拾取装置整体的原地自转，大大减小转弯半径，降低了对于使用场合的要求，从而更好的配合对网球的拾取。

位于底板轴线4两侧的壳体1侧壁上对称地开设有两个收纳口18，壳体1内位于底板轴线4的两侧分别设置有两块平行相对地竖向连接在底板上的隔板19，位于底板轴线4同一侧的两隔板19之间构成收纳槽20，收纳槽20一端与位于底板轴线4同侧的收纳口18对接，另一端固定连接有一台伸缩电机21，收纳槽20内还设置有一可在伸缩电机21和收纳口18 之间来回滑动的滑块22，该滑块22的两侧分别与对应隔板19滑动连接，滑块22上螺纹连接有一平行于滑块22滑动方向的螺杆23，螺杆23与伸缩电机21同轴连接，受伸缩电机21 驱动而转动，两所述机械手15一一对应地安装在滑块22上，所述伸缩电机21与控制器17 电性连接，受控制器17控制。

将机械手15连接在滑块22上，当需要使用机械手15的时候，通过控制器17控制伸缩电机21转动以带动螺杆23转动，将滑块22向收纳口18方向推出，使机械手15伸出，当不需要使用机械手15的时候，可反向操作将机械手15收入收纳槽20内，从而使网球拾取装置看上去更为简洁，也保护了机械手15，避免机械手15在网球拾取装置移动过程中碰撞到其他东西。

所述输送机构13包括一沿竖直方向螺旋盘绕的螺旋支架13-3，螺旋支架13-3上端为与储球入口14相对的输送出口13-2，螺旋支架13-3下端为与拾取出口11相对的输送入口13-1，输送出口13-2和输送入口13-1位于相同的轴线上，所述螺旋支架13-3一侧设置有一导向辊支架13-4，导向辊支架13-4与底板2固定连接，导向辊支架13-4上转动连接有与输送出口 13-2的延伸方向相垂直的上导向辊13-5、下导向辊13-6和驱动辊13-7，上导向辊13-5位于输送出口13-2处，下导向辊13-6位于输送入口13-1处，驱动辊13-7位于上导向辊13-5 的正下方，与下导向辊13-6平行，所述螺旋支架13-3上盘旋设置有输送带13-8，输送带13-8 从输送出口13-2引出后依次绕经上导向辊13-5、驱动辊13-7、下导向辊13-6后从输送入口 13-1进入螺旋支架13-3，形成闭环，输送带13-8上沿输送方向等间距设置有挡板13-9，所述底板2上设置有驱动驱动辊13-7转动的输送电机13-10，输送电机13-10与控制器17电性连接，受控制器17控制。

该螺旋状的输送机构13能够在狭小的空间内有效延长输送带13-8的总长度，降低输送带13-8的倾斜角度，从而增加输送装置13存储网球的数量，避免网球从输送带13-8上落下来的情况发生，这也大大降低了网球拾取装置的体积。

所述壳体1内还设置有无线电定位装置24，该无线电定位装置24与控制器17电性连接。无线电定位装置24能够实现一键召唤并自动跟随，操作简单，方便了使用者的搬运，减少不必要的体力消耗。

所述储球筒12位于底板2上方，储球筒12底部开设有供网球穿过的分球孔29，所述壳体1内还设置有网球投射机构25，壳体1侧壁上设置有与投射机构25相对应的投射口26，储球筒12外底面上连接有一导球板27，导球板27的上端为未封闭的环形，围绕在分球孔29 外围，下端延伸至投射机构25的入球口，导球板27上端面设置有可容纳和引导网球的导球凹槽28，所述投射机构25与控制器17电性连接，受控制器17控制。

在网球拾取装置内增加了网球投射机构25，从而使得原本只具备拾取功能的网球拾取装置进一步具备了网球投射功能，并利用同一储球筒12，优化了内部结构，巧妙地将网球投射与拾取一体化，丰富了功能，结构布局巧妙，缩小了体积，避免使用者体力的消耗，有利于训练效率的提高。

所述储球筒12内竖向转动连接有一根转轴30，该转轴30下端向下穿出储球筒12的底部，并与分球电机31传动连接，位于储球筒12内的转轴30上连接有分球叶轮32，分球叶轮32由至少三个叶片33组成，任意两叶片33之间的间距可供一个网球通过，所述分球电机 31与控制器17电性连接，受控制器17控制。分球电机31固定安装在储球筒正下方的底板2 上，与转轴30直连。

分球电机31带动叶轮32转动，叶轮32上的叶片拨动储球筒12内的网球滚动，以避免网球在储球筒12内卡死，而控制器17可控制分球电机31的转速，以调节网球从分球孔29 内落下的频率，依次改变网球投射频率。

所述投射机构25包括竖向设置在壳体1内、与投射口26正对的立板25-1，立板25-1 上开设有与投射口26正对的安装口25-2，安装口25-2内转动连接有上发球轮25-3和下发球轮25-4，上发球轮25-3和下发球轮25-4之间的间距略小于网球直径，所述上发球轮25-3 的轴转动连接在立板25-1背对投射口26的一侧，下发球轮25-4的轴转动连接在立板25-1 朝向投射口26的一侧，所述底板2上连接有驱动上发球轮25-3转动的上发球电机25-5、驱动下发球轮25-4转动的下发球电机25-6，所述上发球电机25-5、下发球电机25-6分别与控制器17电性连接，受控制器17控制。

如图2所示，发球时，上发球轮25-3逆时针转动，下发球轮25-4顺时针转动，网球经导球板27滚动至上发球轮25-4和下发球轮25-5之间，由于上发球轮25-4和下发球轮25-5 之间的间距小于一个网球的直径，因此，网球会被卷进至上发球轮25-4和下发球轮25-5之间并被挤压微变形形成弹性势能，然后跟随着上发球轮25-4和下发球轮25-5的转动，再次脱离至上发球轮25-4和下发球轮25-5，在脱离之前，网球的弹性势能释放，并在至上发球轮25-4和下发球轮25-5的带动作用下，从投射口26射出。

所述底板2成椭圆形，所述底板轴线4即底板2的长轴，所述拾取孔5数量为一个，沿底板轴线4设置在底板2的后端，所述弧形板8、滚筒6、输送机构13、储球筒12、投射机构25沿底板2的轴向依次从底板2后端向前端排列，两摄像头16位于投射口26上方,底板 2下端面位于拾取孔5两侧分别设置有向下凸起的挡块34，两挡块34之间形成一个前端大、后端小的喇叭形引导口35，引导口35将两挡块34拦截到的网球引导至拾取入口10，经滚筒 6拾取，提高拾取效率。

上述实施例仅例示性说明本发明创造的原理及其功效，以及部分运用的实施例，而非用于限制本发明；应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。