CN104474699B - 一种排球训练机器人 - Google Patents

Abstract

一种排球训练机器人，它由电机、蜗牛式壳体、牛角式漏斗、槽轮支架及道轨组成，蜗牛式壳体经铆钉与电机、牛角式漏斗连接，蜗牛式壳体经转轴与槽轮支架连接，槽轮支架与道轨滚动接触，电机经铆钉与槽轮支架连接。本发明结构简单合理新颖，操作简便，既能替代排球陪练员陪练，又能提高训练效果，实用性强。

Description

一种排球训练机器人

技术领域

本发明属于机器人技术领域，特别是涉及一种排球训练器材。

背景技术

目前排球训练器材在实际应用中训练效果差，还不能真正模拟陪练员动作，发球用力调节及移动发球、传球、垫球、叩球等高难度训练还是靠陪练员来实现的，这样陪练员工作强度大，效率低且陪练员不具备长时间供球的能力，直接影响训练员技能的提升。

发明内容

本发明的目的是：提供一种排球训练机器人，它结构简单合理新颖，操控简便，造价低，能克服背景技术中的缺陷并兼具其优点，训练效果好，实用性强。

实现本发明所采取的技术方案是：该机器由电机、蜗牛式壳体、牛角式漏斗、槽轮支架及道轨组成，蜗牛式壳体经铆钉与电机、牛角式漏斗连接，蜗牛式壳体经转轴与槽轮支架连接，槽轮支架与道轨滚动接触，电机经铆钉与槽轮支架连接。

为了给击打排球不同动作提供动力，调节打球力的大小，模拟陪练员走动发球、传球、垫球、叩球等动作，该电机有三台，第一台为变频电动机经铆钉与蜗牛式壳体连接，它的轴垂直插入蜗牛式壳体内、轴端经螺栓连接着发球器；第二台为步进电机经铆钉连接在蜗牛式壳体上侧，它的轴上有锥形齿轮、击发块和齿轮；第三台为变频电动机经铆钉、轴承连接在槽轮支架下端。

为了模拟陪练员各种打球动作，及提高训练员接球的难度，蜗牛式壳体出球口处的一段腔体为倒喇叭式，出球口外侧套着一个能扭动的喇叭式出球管，出球管内壁上有螺旋线并经滚轮与蜗牛式壳体出球口处一段腔体活动连接，出球口一面设置有小轴，出球口左侧面有一小圆孔、右侧面有一大圆孔、上侧面有一个矩形孔、下侧面有一个转轴，小圆孔、大圆孔及牛角式漏斗下口圆心相对，牛角式漏斗内设置有半球形球模，沿半球形球模开口直径上有轴，该轴经轴承与牛角式漏斗壁滚动接触，其轴端有锥形齿轮。

为了模拟陪练员走动击打排球各种动作，在槽轮支架下端设置了三个槽轮均经轴承与槽轮支架连接，第一个槽轮与第三台变频电动机共轴并且与第二个槽轮在一条道轨上滚动，第三个槽轮在另一条道轨上滚动，第三个槽轮的轴经调节杆与蜗牛式壳体出球口一面的小轴连接，调节杆上有调节孔。

为了将排球打到训练员区域内，设置的发球器为异径管状，发球器大径端为球缺状，两球缺开口圆心相对，发球器小径端为椭圆开口，椭圆开口一侧有一个弹簧式直角三角形控制开关，控制开关小锐角端经铆钉固定连接在发球器壁上，控制开关大锐角端伸入发球器壁内，控制开关直角端伸出发球器壁外并带有微型滚轮和矩形孔，矩形孔内穿插着一个一端带弹簧楔子状滑动块，滑动块沿发球器外壁上长方形槽内滑动。

本发明的积极效果是：结构简单合理新颖，能模拟陪练员走动发球，传球、垫球、叩球等打球动作，用力可调节，击打出的排球运动方向可随机变化、旋转有力精准，能实现对球路及落球点的控制，能覆盖训练员的整个训练场区，训练员接球难度大，训练难度高，但也能降低训练难度，比同类器材发球灵活、机动、快捷、发球自动化程度高，能训练运动员的反应能力和随机应变能力，能对训练员每个动作进行训练、且满足训练人员的体能与实战训练的需要，训练技能提升快，也可供教学使用，实用性强。在使用时对周围环境和居民生活没有任何影响，不仅适用公共活动场所、绿地、也适用于居民小区活动锻炼，适用范围广。在制作方面与同类器材及功能相同部件相比容易制作，制作用工少、能耗低、所用材料来源广、价格低、容易推广和普及。

附图说明

附图1为本发明外部结构示意图；

附图2为附图1的侧视图；

附图3为附图2 的俯视图；

附图4为附图1的A-A向蜗牛式壳体剖视图；

附图5为附图2上的B-B向牛角式漏斗剖视图；

附图6为附图4上的发球器外部结构示意图；

附图7为附图6的俯视图；

附图8为附图5上半球形球模外部结构示意图；

附图9为附图8的俯视图；

附图10为附图4上的滚轮及带齿滚动架外部结构示意图；

附图11为附图10的俯视图；

附图12为附图10的侧视图；

附图13为模块控制电机的系统示意图；

附图14为第二台步进电机轴上的击发块大样图；

附图15为附图14的侧视图；

附图16为附图6的局部结构大样图；

附图17为附图16的俯视图；

附图18为附图16的C-C向剖视图。

具体实施方式

本发明如附图1、2、3所示，该机器由电机1、蜗牛式壳体2、牛角式漏斗3、槽轮支架4及道轨4120、4130组成，蜗牛式壳体2经铆钉与电机1、牛角式漏斗3连接，蜗牛式壳体2经转轴21与槽轮支架4连接，电机1经铆钉与槽轮支架4连接，槽轮支架4与道轨4120、4130滚动接触。为了给打球不同动作提供动力、调节打球用力的大小，模拟陪练员走动发球、传球、垫球、叩球等动作，该电机1有三台，第一台为变频电动机11经铆钉连接在蜗牛式壳体2上，它的轴垂直插入蜗牛式壳体2内，它的轴端经螺栓连接着发球器111，发球器111为异径管状，大径端为球缺状，两球缺开口圆心相对，小缺圆开口1111与第一台变频电动机11轴端连接固定，大缺圆开口1112用来放入球，发球器111小径端为椭圆开口、一侧壁上有一个弹簧式直角三角形控制开关1113，直角三角形控制开关1113的小锐角端11131经铆钉连接固定在发球器111壁上，大锐角端11132伸入发球器111内，直角端11133伸出发球器壁外并带有微型滚轮11134和矩形孔，矩形孔内穿插着一个一端带弹簧11135的楔子状滑动块11136，滑动块11136沿发球器111外壁上长方形槽11137内滑动，弹簧11135内有导向杆，导向杆一端与滑动块11136粘接、另一端穿插在发球器111壁上的固定块11138上的孔内；第二台为步进电机12经铆钉连接在蜗牛式壳体2上侧，步进电机12的轴上有锥形齿轮121、击发块122和齿轮123；第三台为变频电动机13经铆钉、轴承连接在槽轮支架4下端，这三台电机1由一个控制模块5控制（如图1、2、3、4、6、7、13、14、15、16、17、18所示）。为了模拟陪练员打斜线球动作，蜗牛式壳体2出球口22处一段腔体为倒喇叭式，出球口外侧套着一个能扭动的喇叭式出球管25，出球管25内壁上有螺旋线、并经滚轮250与蜗牛式壳体出球口22处一段腔体滚动连接，该滚轮250有两部分，第一部分有四个等径滚轮2501经轮架2502等距离连接在出球管25内壁上、沿出球管25长度方向滚动且只能在蜗牛式壳体出球口22处一段腔体外壁上设置的第一部分滚轮槽2503内滚动，第一部分滚轮槽2503有四个，分别和第一部分四个等径滚轮2501对应；第二部分有八个滚轮2504，一个大号滚轮25041、两个中号等径滚轮25042和五个小号等径滚轮25043，它们分别经轴均连接在一个带齿2506的滚动架2505上，其中一个大号滚轮25041、一个小号等径滚轮25043和两个中号等径滚轮25042等距离设置在带齿2506滚动架2505的一个圆周上，两个中号等径滚轮25042在带齿2506滚动架2505直径上对称设置，大号滚轮25041和小号等径滚轮25043分别设置在两个中号等径滚轮25042的两侧，另外四个小号等径滚轮25043等距离设置在带齿2506滚动架2505的另一个圆周上，大号滚轮、中号等径滚轮和小号等径滚轮八个滚轮2504均在蜗牛式壳体出球口22处一段腔体外壁上同一个圆周槽内滚动，带齿滚动架2505上的齿2506与第二台步进电机12轴上的齿轮123啮合，在蜗牛式壳体2出球口22的一面设置有小轴23用来调节发球角度、左侧面的小圆孔用来插入第一台变频电动机11的轴、右侧面的大圆孔用来放球、上侧面的矩形孔24用来通过击发块122、下侧面的转轴21用来连接在槽轮支架4上并调节打球角度；牛角式漏斗3下口和蜗牛式壳体2出球口22左侧的小圆孔、右侧的大圆孔及发球器111大径端两球缺开口圆心相对；牛角式漏斗3内设置有半球形球模31，沿半球形球模31开口直径上设置有轴32，该轴32经轴承与牛角式漏斗3壁滚动接触，该轴32一端有锥形齿轮33与第二台步进电机12轴上的锥形齿轮121啮合（如图1、2、3、4、5、8、9、10、11、12所示）。为了模拟陪练员走动发球、传球、垫球、叩球等动作，在槽轮支架4下端设置了三个槽轮41，三个槽轮41均经轴承及轴连接在槽轮支架4下端，第一个槽轮411和第三台变频电动机13共轴并与第二个槽轮412在一条半圆弧形道轨4120上滚动，第三个槽轮413在另一条半圆弧形道轨4130上滚动，两半圆弧形道轨4120、4130的圆心为同心，第三个槽轮413的轴经调节杆42与蜗牛式壳体2出球口22一面的小轴23活动连接，调节杆42上有调节孔421，用来调节各种打球角度（如图1、2、3所示）。

本发明工作原理及使用方法：在打球区内设置两道同心半圆弧形道轨4120、4130，半圆弧形道轨4120、4130开口朝向球网，将该机器放在道轨上，第一槽轮411、第二个槽轮412放在大半径半圆弧形道轨4120上，第三个槽轮413放在小半径半圆弧形道轨4130上，用调节杆42调节打球角度，然后启动该设备，三台电机1在设定的程序控制下，第三台变频电动机13驱动槽轮411在半圆弧形道轨4120、4130上往返移动；第二台步进电机12经锥形齿轮121、33驱动牛角式漏斗3内的半球形球模31转动，牛角式漏斗3内的排球逐个放入蜗牛式壳体2内的发球器111内，发球器111在第一台变频电动机11的驱动作用下产生的离心力使排球从发球器111大径端移动到发球器111的小径端椭圆口处被弹簧式直角三角形控制开关1113控制，当发球器111小径端转动到蜗牛式壳体2出球口22上侧的矩形孔24时，被第二台步进电机12轴上的击发块122触碰到直角三角形控制开关1113上的滑动块11136，滑动块11136顺长方形槽11137滑动被压入直角三角形控制开关1113直角端上的矩形孔内，伸入发球器111内的直角三角形控制开关1113的大锐角瞬间变大、伸向发球器111外，排球脱离发球器111经蜗牛式壳体2出球口22进入出球管25，在出球管25螺旋线作用下产生旋转，第二台步进电机12轴上的齿轮123带动带齿2506滚轮架2505转动，在大号滚轮、中号等径滚轮及小号等径滚轮250作用下，出球管25产生扭转，击打给训练员的排球运动方向随及发生改变，增加了训练员的接球难度，直角三角形控制开关1113上的滑动块11136在它一端的弹簧作用下恢复原位，直角三角形控制开关1113的大锐角11132变小又伸入到发球器111内、控制下一个球，重复上述过程，该器材可继续打球。由于第三个槽轮413的轴经调节杆42与蜗牛式壳体2出球口22的侧面的小轴23活动连接，且调节杆42上有调节孔421，调节打球角度后可对训练员进行发球、传球、垫球及叩球等动作进行训练。由于该器材移动发球，不断在改变发球位置和发球方向，加之出球管25的扭动，出球方向复合连续变化，能训练运动员的反应能力和随机应变的能力，训练难度高、技能提升快。如果对训练员的某个动作进行训练，将该器材停在道轨上某个位置、且用调节杆42调整该动作的发球角度、再卸下第二台步进电机轴端的齿轮、让出球管25扭动到该训练动作需要的位置，再调整第一台变频电动机11的转速即可。

Claims (5)

1.一种排球训练机器人，其特征在于：它由电机、蜗牛式壳体、牛角式漏斗、槽轮支架及道轨组成，所述的电机有三台，第一台为变频电动机经铆钉连接在蜗牛式壳体上，该变频电动机的轴垂直插入蜗牛式壳体内、轴端经螺栓连接着发球器；第二台为步进电机经铆钉连接在蜗牛式壳体上侧，该步进电机的轴上有锥形齿轮和击发块及齿轮；第三台为变频电动机经铆钉、轴承连接在槽轮支架下端；蜗牛式壳体经铆钉与牛角式漏斗连接，蜗牛式壳体经转轴与槽轮支架连接；所述的槽轮支架下端有三个经轴承连接的槽轮，第一个槽轮和第三台变频电动机共轴并且和第二个槽轮在一条道轨上滚动，第三个槽轮在另一条道轨上滚动，第三个槽轮的轴经调节杆和蜗牛式壳体出球口一面的小轴连接，调节杆上有调节孔；两条道轨为半圆弧形，两半圆弧道轨的圆心同心，半圆弧形道轨开口朝向排球网。

2.根据权利要求1所述的一种排球训练机器人，其特征在于：所述的蜗牛式壳体出球口处一段腔体为倒喇叭式，出球口外侧套着一个喇叭式出球管经滚轮与蜗牛式壳体出球口处一段腔体活动接触，蜗牛式壳体出球口的上侧面有矩形孔、下侧面有转轴。

3.根据权利要求1所述的一种排球训练机器人，其特征在于：所述的牛角式漏斗内有半球形球模，沿球模开口直径有轴，该轴经轴承与牛角式漏斗壁滚动接触，轴的一端有锥形齿轮。

4.根据权利要求1所述的一种排球训练机器人，其特征在于：所述的发球器为异径管状，发球器大径端为球缺状，两球缺开口圆心相对；发球器小径端为椭圆开口，椭圆开口一侧有一个弹簧式直角三角形控制开关，直角三角形控制开关小锐角端经铆钉固定连接在发球器壁上，直角三角形控制开关大锐角端伸入发球器壁内，直角三角形控制开关直角端伸出发球器壁外、并带有微型滚轮和矩形孔，矩形孔内穿插着一个带弹簧楔子状滑动块，滑动块沿发球器外壁上的长方形槽内滑动。

5.根据权利要求2所述的一种排球训练机器人，其特征在于：所述的滚轮有两部分，第一部分有四个等径滚轮经轮架等距离连接在出球管内壁上、沿出球管长度方向滚动且只能在蜗牛式壳体出球口处一段腔体外壁上设置的第一部分滚轮槽内滚动，第一部分滚轮槽有四个，分别和第一部分四个等径滚轮对应；第二部分有八个滚轮，一个大号滚轮、两个中号等径滚轮和五个小号等径滚轮，它们分别经轴均连接在一个带齿的滚动架上，其中一个大号滚轮、一个小号等径滚轮和两个中号等径滚轮等距离设置在带齿滚动架的一个圆周上，两个中号等径滚轮在带齿滚动架直径上对称设置，大号滚轮和小号等径滚轮设置在两个中号等径滚轮的两侧，另外四个小号等径滚轮等距离设置在带齿滚动架的另一个圆周上，大号滚轮、中号等径滚轮和小号等径滚轮八个滚轮均在蜗牛式壳体出球口腔体一段外壁上同一个圆周槽内滚动。