一种具有自校准性能的三摩擦轮球类发射机构

本申请属于球状物体发射结构，涉及一种具有自校准性能的三摩擦轮球类发射机构。

背景技术：

1、近年来，伴随着经济稳步增长，人们生活品质的逐步提高和物质生活逐渐丰富，人们对于体育运动尤为热衷。特别是一些篮球、网球等球类运动由于具备竞技、力量和潮流性，吸引了一大批运动爱好者。对于新手来说，需要的是一款具备可重复性的陪练机器人。对于进阶运动者，接到更加多样、可重复的发球显得尤外重要，从而进行大强度的专业训练。苛待研发一种具备收集、自校准、多姿态精确可重复发射的集成结构，用于制作可巡视的小型机器人，实现球场的智能化升级。同时为球类发射提供一种成熟的结构方案。

2、目前具备收集、自校准、发射的三摩擦轮发球机构产品还比较少，且现存的产品中存在一些需要改进的问题，简述如下：

3、(1)目前多数发球机构在发球时不具备自校准的结构性能，导致发球精度难以保证。

4、(2)从收集球到球发出过程的连贯性较差，有时会出现卡球的情况。

5、(3)现有的发射机构以单、双摩擦轮居多，发射姿态和动量区间有所限制。三摩擦轮使得球的发射姿态更加全面，同时动量有了质的提升。

技术实现思路

1、本申请的目的在于解决球状物体的收集、自校准、发射需求，并在一定程度上克服上述技术问题，提供一种具有自校准性能的三摩擦轮球类发射机构

2、为了实现上述目的，本申请采用以下技术方案予以实现：

3、本申请提供一种具有自校准性能的三摩擦轮球类发射机构，包括：

4、支撑框架，所述支撑框架包括入口框架和发射框架，入口框架与发射框架之间设置有进球轨道和滑轨，并通过横梁连接；进球轨道的入口设置于入口框架处，出口设置于发射框架处；

5、取球模块，所述取球模块设置于入口框架上，其入口位于入口框架处，用于将进入入口框架的圆球的姿态矫正，并传送至传球模块；

6、传球模块，所述传球模块设置于滑轨上，其入口与取球模块相连，出口与发射模块相连，用于将来自取球模块的圆球传送至发射模块；

7、发射模块，所述发射模块设置于发射框架远离入口框架一侧，其入口与传球模块相连，用于将来自传球模块的圆球扶正后发射出去。

8、进一步地，本申请入口框架和发射框架为矩形框结构件或圆环型结构件；所述入口框架的两侧设置有导向板，用于对进入入口框架的圆球进行导向。

9、进一步地，本申请取球模块包括固定在横梁顶部的安装座，安装座上沿圆球运动方向依次设置从动摩擦轮、主动摩擦轮、曲柄摇杆驱动电机以及摩擦带驱动电机；安装座的下方沿圆球运动方向设置一对相对设置的摩擦带连接板，两摩擦带连接板相对设置，两端通过销轴相连，两端的销轴上分别套设两个摩擦带轮，摩擦带轮设置于两摩擦带连接板内侧，销轴上的两摩擦带轮间隔设置，两条摩擦带分别套设在两端的摩擦带轮上；靠近发射框架一侧的销轴上套设有同步轮，该销轴的两端通过连接耳固定在横梁上；摩擦带驱动电机通过同步带于同步轮相连，同步轮与摩擦带轮固连，带动摩擦带轮绕销轴转动；主动摩擦轮与曲柄摇杆驱动电机的输出轴相连，主动摩擦轮与从动摩擦轮过盈配合；从动摩擦轮的侧面与连杆的一端相连，连杆的另一端连接在摩擦带连接板上；主动摩擦轮、从动摩擦轮、连杆与摩擦带连接板构成曲柄摇杆机构。

10、进一步地，本申请主动摩擦轮和从动摩擦轮之间具有1.84mm过盈量，使主动摩擦轮负载在1n·m时产生打滑，实现对曲柄摇杆驱动电机的保护。

11、进一步地，本申请由主动摩擦轮、从动摩擦轮、连杆与摩擦带连接板构成的曲柄摇杆机构，使摩擦带与摩擦带连接板组成的整体绕作为中心点的销轴旋转，与水平地面形成-3～19度的夹角。

12、进一步地，本申请传球模块包括单向门连接板、稳球板以及气缸；所述滑轨上设置有滑块，单向门连接板通过滑块与气缸相连，通过气缸驱动单向门连接板沿圆球运动方向运动；所述单向门连接板上设置有四个沿周向均匀布置的悬臂，每个悬臂的一端通过弹簧与单向门连接板相连，另一端安装有滚轮；稳球板通过弹簧安装在横梁上。

13、进一步地，本申请横梁上设置有至少2个稳球板。

14、进一步地，本申请发射模块包括两块相对设置，且形状相同的安装板；两安装板的中部设置有通孔，用于发射圆球；两安装板之间设置有以120°均匀布置的三个摩擦轮安装座，每个摩擦轮安装座上均安装有摩擦轮和扶正器。

15、进一步地，本申请扶正器包括销钉和轴承，所述销钉两端安装在摩擦轮座上，轴承套设在销钉上，所述销钉上还套设有用于轴向限位的套筒。

16、进一步地，本申请安装板为玻璃纤维板；摩擦轮为铝制轮，所述铝制轮上用胶辊工艺包裹有邵氏硬度a60的5mm厚的聚氨酯层；所述摩擦轮座为一体式结构。

17、与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：

18、本申请采用双摩擦带取球，具有自动居中效果，对于所取入圆球的进入状态要求不高；运用曲柄摇杆机构，可以使摩擦带在面对不同尺寸圆球时自由调整位置，适用范围广泛；曲柄摇杆的传动采用了一对起过载保护作用的摩擦轮，避免摩擦带在刚接触圆球的瞬间以及因其他原因所产生的严重过载对电机造成损伤；加入了由单向门和气缸组成的传球模块，提高了整体的连贯性，使球在发射前具有自准性，同时有效的避免了取球与发球之间因衔接不当而出现的卡球问题；在发射模块中，相比于双摩擦轮与四摩擦轮，采用三摩擦轮的发球方式具有更高的精度。

技术特征：

1.一种具有自校准性能的三摩擦轮球类发射机构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的具有自校准性能的三摩擦轮球类发射机构，其特征在于，所述入口框架和发射框架为矩形框结构件或圆环型结构件；所述入口框架的两侧设置有导向板，用于对进入入口框架的圆球进行导向。

3.根据权利要求1所述的具有自校准性能的三摩擦轮球类发射机构，其特征在于，所述取球模块包括固定在横梁顶部的安装座，安装座上沿圆球运动方向依次设置从动摩擦轮(7)、主动摩擦轮(6)、曲柄摇杆驱动电机以及摩擦带驱动电机(5)；安装座的下方沿圆球运动方向设置一对相对设置的摩擦带连接板(9)，两摩擦带连接板(9)相对设置，两端通过销轴(3)相连，两端的销轴(3)上分别套设两个摩擦带轮，摩擦带轮设置于两摩擦带连接板(9)内侧，销轴(3)上的两摩擦带轮间隔设置，两条摩擦带(10)分别套设在两端的摩擦带轮上；靠近发射框架一侧的销轴(3)上套设有同步轮，该销轴(3)的两端通过连接耳固定在横梁上；摩擦带驱动电机(5)通过同步带(4)于同步轮相连，同步轮与摩擦带轮固连，带动摩擦带轮绕销轴(3)转动；主动摩擦轮(6)与曲柄摇杆驱动电机的输出轴相连，主动摩擦轮(6)与从动摩擦轮(7)过盈配合；从动摩擦轮(7)的侧面与连杆(8)的一端相连，连杆(8)的另一端连接在摩擦带连接板(9)上；主动摩擦轮(6)、从动摩擦轮(7)、连杆(8)与摩擦带连接板(9)构成曲柄摇杆机构。

4.根据权利要求3所述的具有自校准性能的三摩擦轮球类发射机构，其特征在于，所述主动摩擦轮(6)和从动摩擦轮(7)之间具有1.84mm过盈量，使主动摩擦轮(6)负载在1n·m时产生打滑，实现对曲柄摇杆驱动电机的保护。

5.根据权利要求3或4所述的具有自校准性能的三摩擦轮球类发射机构，其特征在于，所述由主动摩擦轮(6)、从动摩擦轮(7)、连杆(8)与摩擦带连接板(9)构成的曲柄摇杆机构，使摩擦带(10)与摩擦带连接板(9)组成的整体绕作为中心点的销轴(3)旋转，与水平地面形成-3～19度的夹角。

6.根据权利要求1所述的具有自校准性能的三摩擦轮球类发射机构，其特征在于，所述传球模块包括单向门连接板(14)、稳球板(13)以及气缸(11)；所述滑轨(16)上设置有滑块，单向门连接板(14)通过滑块与气缸(11)相连，通过气缸(11)驱动单向门连接板(14)沿圆球运动方向运动；所述单向门连接板(14)上设置有四个沿周向均匀布置的悬臂(15)，每个悬臂(15)的一端通过弹簧与单向门连接板(14)相连，另一端安装有滚轮(12)；稳球板(13)通过弹簧安装在横梁上。

7.根据权利要求6所述的具有自校准性能的三摩擦轮球类发射机构，其特征在于，所述横梁上设置有至少2个稳球板(13)。

8.根据权利要求1所述的具有自校准性能的三摩擦轮球类发射机构，其特征在于，所述发射模块包括两块相对设置，且形状相同的安装板(21)；两安装板(21)的中部设置有通孔，用于发射圆球；两安装板(21)之间设置有以120°均匀布置的三个摩擦轮安装座(20)，每个摩擦轮安装座(20)上均安装有摩擦轮(18)和扶正器(19)。

9.根据权利要求8所述的具有自校准性能的三摩擦轮球类发射机构，其特征在于，所述扶正器(19)包括销钉和轴承，所述销钉两端安装在摩擦轮座(20)上，轴承套设在销钉上，所述销钉上还套设有用于轴向限位的套筒。

10.根据权利要求8或9所述的具有自校准性能的三摩擦轮球类发射机构，其特征在于，所述安装板(21)为玻璃纤维板；摩擦轮(18)为铝制轮，所述铝制轮上用胶辊工艺包裹有邵氏硬度a60的5mm厚的聚氨酯层；所述摩擦轮座(20)为一体式结构。

技术总结
本申请公开了一种具有自校准性能的三摩擦轮球类发射机构，包括取球模块(支撑框架、进球轨道、销轴、同步带4、摩擦带驱动电机、主动摩擦轮、从动摩擦轮、连杆、摩擦带连接板、摩擦带)，传球模块(气缸、滚轮、稳球板、单向门连接板、悬臂、滑轨)和发射模块(摩擦轮驱动电机、摩擦轮、扶正器、摩擦轮座、玻璃纤维板)；本申请通过取球、传球、发球模块紧密配合，结合三摩擦轮发球方式、自适应取球摩擦带等方法，有效改善了卡球、发球偏差过大等问题，实现从取球到发球的完整流程，取得较好的收发球连贯性、自准性和较高的发球精度。

技术研发人员：朱林波,张瀚文,刘峻兵,史继勋,于晓博,梁洪瑀
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19