CN104645584A - 遥控模拟动态足球人墙训练装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种遥控模拟动态足球人墙训练装置，包括无线遥控发射单元、无线接收驱动单元和模拟动态人单元，其中无线遥控发射单元由触摸屏及无线发射模块及发射天线构成，无线接收驱动单元由接收天线、无线接收模块和PLC控制器组成，模拟动态人单元包括安装底座和在安装底座上安装的动态跳跃模拟人以及一个可接受无线接收驱动单元发出的控制信号并用于驱动动态跳跃模拟人起跳和复位的跳跃驱动装置。本发明通过无线发射接收单元可以实现动态模拟人墙的控制，装置中单个模拟动态人单元可以实现垂直和斜向跳跃的组合，由模拟动态人构成的跳跃单元的数目可以自由组合，通过PLC的子程序调用实现人墙的模块化跳跃动作组合。

Description

遥控模拟动态足球人墙训练装置

技术领域

本发明属于体育运动训练器材技术领域，涉及一种足球射门的辅助训练装置，特别是一种用于在足球教学训练中辅助运动员演练任意球罚射技战术的遥控模拟动态足球人墙训练装置。

背景技术

足球比赛中，在禁区附近或禁区内的任意球射门是一项重要的得分手段，往往成为比赛胜负关键，所以历来为各级运动队所重视。目前在足球的任意球教学训练中，为增加球员的训练难度，已经广泛的使用了人墙辅助装置，一般都采用在球门前不同位置设立若干固定模拟物的方式供球员进行练习。现有技术中常见的人墙辅助装置主要是人形体模拟装置，人形体排列在支架上，并紧固在支架的连接板上。由于在真实比赛中为了防守好任意球并最大限度的干扰对方，给其进攻制造困难，防守方人墙往往需要做出垂直和/或斜向起跳，而现有的固定型模拟人墙训练设备并不具备此类功能，其设置形式不能模拟出在比赛条件下运动员组成人墙的动态的防守状态，因而难以达到在比赛实战情况下真正提高运动员罚射任意球质量的作用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种遥控模拟动态足球人墙训练装置，用以模拟出人墙排列及垂直纵跳和/或斜向起跳等更加符合足球比赛实战要求的环境和条件，进而提高足球训练的自动化水平以及任意球射门的训练质量和效率。

为达到上述目的，本发明采用以下的技术方案。

一种遥控模拟动态足球人墙训练装置，包括无线遥控发射单元、无线接收驱动单元和1个或多个模拟动态人单元(跳跃单元)，其中，

无线遥控发射单元由触摸屏以及通过触摸屏操控的无线发射模块及发射天线构成；

无线接收驱动单元由依次电信号连接的接收天线、无线接收模块和PLC控制器组成；

模拟动态人单元具有一个底部装有带刹车脚轮且内设控制电器柜的车体，在车体上装有一安装底座，在安装底座上装有一个动态跳跃模拟人以及一个可接受无线接收驱动单元发出的控制信号并用于驱动动态跳跃模拟人起跳和复位的跳跃驱动装置。

上述遥控模拟动态足球人墙训练装置中，所述的动态跳跃模拟人由拉簧架、充气人(模拟人)、充气人安装板、直立滑轨和弹力放大机构组成，充气人安装板通过直线轴承安装在直立滑轨上，直立滑轨的下端设置在安装底座上，直立滑轨的顶端穿过充气人安装板后与拉簧架的顶部安装板连接，拉簧架的顶部安装板的对侧边或周边通过对称设置的拉簧与充气人安装板连接，充气人直立固定在充气人安装板上，弹力放大机构由多个串连滑动设置在直立滑轨上的菱形四连杆机构组成，弹力放大机构的上下两端分别与充气人安装板和安装底座固定连接；所述的跳跃驱动装置由垂直起跳电机、联轴器、丝杠、丝杠螺母、快速锁合脱离模块、压缩行程开关、弹簧压板和压簧组成，垂直起跳电机的开关受控于PLC控制器，丝杠直立设置在安装底座上，其一端通过联轴器与垂直起跳电机的输出轴联接，与丝杠配合的丝杠螺母通过快速锁合脱离模块的离合端与动态跳跃模拟人中的弹性压板相连接，在弹性压板与安装底座之间压装有压簧，快速锁合脱离模块上设置有挡铁和受控于PLC控制器的电磁铁，弹簧压板和弹力放大机构通过销连接在一起，压缩行程开关设置在安装底座至快速锁合脱离模块之间的设定位置处；当垂直起跳电机受控得电正转工作并通过丝杠和丝杠螺母带动弹簧压板下行使快速锁合脱离模块上的挡铁碰触到压缩行程开关后，电磁铁工作使快速锁合脱离模块的两个离合端脱离，同时使弹簧压板与丝杠螺母脱离，在压簧的和拉簧的共同作用下，带动固定在直立滑轨上的弹力放大机构、充气人安装板及充气人实现垂直方向的弹升跳跃；待充气人跳至最高点后，垂直起跳电机受控得电做反向转动，使丝杠螺母上升一定行程与弹簧压板连接，连接完成后，再驱使垂直起跳电机受控做正向转动，带动丝杠螺母下行直至跳跃驱动装置回归静态原位。

上述遥控模拟动态足球人墙训练装置中还设计有使人墙“斜倾”的方案，其设计结构是在安装底座下部同体连装有一个斜跳底座，斜跳底座至车体底板间悬隔设置有一定空间，在斜跳底座至车体底板间固定有一个受控于PLC控制器且输出轴为平向的斜跳电机，斜跳电机的输出轴通过一个电磁离合器与一个其上卷有钢丝的卷筒的卷轴连接，钢丝的外端连接在斜跳底座的一侧边处，在车体底板的同侧边沿位置处装有一个斜跳复位行程开关，在斜跳底座至车体底板之间的中部连接有一副可绕回转轴转动的扭簧；当斜跳电机通电后，电磁离合器上电，钢丝在卷筒的作用下卷绕，带动斜跳底座沿回转轴回转，直到斜跳底座碰触到斜跳复位行程开关，电磁离合器断电，完成斜跳底座面的转动；之后斜跳底座在扭簧的作用下旋转，斜跳底座沿回转轴复位。

上述遥控模拟动态足球人墙训练装置中，所述的快速锁合脱离模块由电磁铁、楔铁、扣舌、扣舌轴、复位板、压簧和连接板组成，连接板直接与丝杠螺母连接，复位板通过压簧安装在连接板上，在复位板上设置有扣舌轴，其上开有楔铁插合槽的扣舌装在扣舌轴上，弹簧压板连接在扣舌的两边，在扣舌的上方设置有可通过电磁铁驱动做上下运动的楔铁；当电磁铁断电时，楔铁受重力作用落下插合在扣舌的楔铁插合槽中，当电磁铁通电后，楔铁受电磁力作用上拔，进而从扣舌的楔铁插合槽中脱出。

上述遥控模拟动态足球人墙训练装置中，在弹簧压板上设有用于限定楔铁落下位置的限位板。

上述遥控模拟动态足球人墙训练装置中，充气人为一个由RTP复合材料制成的人形充气囊式可收卷制品，在充气人下部塞装有配重连接模块。

上述遥控模拟动态足球人墙训练装置中，无线接收模块和接收天线外置在装配有PLC控制器的车体控制电器柜上，并通过RS485接口与PLC控制器连接，完成遥控指令的接收。

本发明用于实际教学或训练的工作原理是这样的，当受训者(运动员或学生)施射任意球时，由一个操纵者(教练员或教师)根据教学训练的内容操作无线遥控发射单元的触发屏向各模拟动态人单元发出使充气人(人墙)垂直跳和/或斜跳的指令；设于模拟动态人单元上的无线接收驱动单元接收到指令信号后，即通过PLC控制器启动相应的电机及电磁铁通电工作，进而在各压簧、拉簧的协同作用下带动固定在滑轨上的弹力放大机构、充气人安装板连同充气人实现垂直方向和/或斜行方向的稳定跳跃及复位。调节模拟动态人单元上压缩行程开关的位置，可以实现充气人不同的跳跃高度。

与现有技术相比，本发明具有以下的有益效果：

1、本发明通过触摸屏、PLC及无线数传模块，可以实现动态模拟人墙的遥控控制。

2、本发明中单个跳跃单元可以实现垂直和斜向跳跃的组合，可以更好地模拟运动员的真实跳跃状况。

3、本发明中，由模拟动态人构成的跳跃单元的数目可以自由组合，通过PLC的子程序调用实现人墙的模块化跳跃动作组合，更好地模拟真实人墙的跳跃情况，有益于足球运动员提高任意球射门的质量，进而提高各级运动队整体足球运动的水平，符合足球训练要求。

附图说明

图1是本发明中动态跳跃模拟人和跳跃驱动装置的结构示意图。

图2是多个动态跳跃模拟人构成的人墙示意图。

图3是本发明中无线遥控发射单元和无线接收驱动单元的结构原理示意图。

图4是本发明跳跃驱动装置中快速锁合脱离模块的结构示意图。

附图中各数字标号的名称分别是：1－拉簧；2－充气人；3－充气人安装板；4－弹力放大机构；5－直立滑轨；6－安装底座；7－斜跳底座；8－扭簧；9－带刹车脚轮；10－斜跳复位行程开关；11－电磁离合器；12－卷筒；13－钢丝；14－斜跳电机；15－压簧；16－弹簧压板；17－丝杠螺母；18－压缩行程开关；19－丝杠；20－快速锁合脱离模块，20a－电磁铁，20b－楔铁，20c－限位板，20d－扣舌，20e－扣舌轴，20f－复位板，20g－压簧，20h－连接板；21－联轴器；22－垂直起跳电机；23－车体底板；24－拉簧架；25－挡铁；26－触摸屏；27－无线发射模块；28－发射天线；29－接收天线；30－无线接收模块；31－PLC控制器。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明内容做进一步说明，但本发明的实际应用结构并不仅限于图示的实施例。

参见附图，本发明所述的遥控模拟动态足球人墙训练装置主要由无线遥控发射单元、无线接收驱动单元和模拟动态人单元(跳跃单元)三部分组成，其中模拟动态人单元的数目可以根据具体教学训练的需要自由组合和拓展。

无线遥控发射单元和无线接收驱动单元的结构如图3所示。其中无线遥控发射单元由触摸屏26以及通过触摸屏26操控的无线发射模块27及发射天线28构成，无线接收驱动单元设置在模拟动态人单元的车体上，由依次电信号连接的接收天线29、无线接收模块30和PLC控制器31组成。具体设计结构中，无线接收模块30和接收天线29外置在装配有PLC控制器31的车体控制电器柜上，并通过RS485接口与PLC控制器连接，完成遥控指令的接收。工作时由触摸屏26触发的跳跃指令，通过无线发射模块27和无线接收模块30传送到下位的PLC控制器，由PLC调用相应的子程序驱动装置的各个跳跃单元实现模块化的组合动作。

模拟动态人单元的结构如图1所示，它包括一个带有刹车脚轮9和安装底座6的车体以及设置在车体安装底座6上的动态跳跃模拟人和跳跃驱动装置。动态跳跃模拟人由拉簧架24、充气人2、充气人安装板3、直立滑轨5和弹力放大机构4组成。用于驱动动态跳跃模拟人起跳和复位的跳跃驱动装置又分为垂直向跳跃驱动机构和斜向跳跃驱动机构，其中的垂直向跳跃驱动机构由垂直起跳电机22、联轴器21、丝杠19、丝杠螺母17、快速锁合脱离模块20、压缩行程开关18、弹簧压板16和压簧15等构件组成；斜向跳跃驱动机构由斜跳底座7、斜跳电机14、电磁离合器11、钢丝卷筒12、斜跳复位行程开关10及扭簧8等构件组成。

在动态跳跃模拟人的工作结构设置中，充气人安装板3通过直线轴承安装在直立滑轨5上，直立滑轨5的下端设置在安装底座6上，直立滑轨5的顶端穿过充气人安装板3后与拉簧架24的顶部安装板连接，拉簧架24的顶部安装板的对侧边通过对称设置的拉簧1与充气人安装板3连接，充气人2直立固定在充气人安装板3上，充气人2的高度高于拉簧架24的顶部安装板的高度，弹力放大机构4由若干个串连滑动设置在直立滑轨5上的菱形四连杆机构组成，弹力放大机构4的上下两端分别与充气人安装板3和安装底座6固定连接，在对弹力进行放大的同时，保证人墙垂直跳跃的稳定性。

垂直向跳跃驱动机构中的丝杠19直立设置在安装底座6上，其一端通过联轴器21与垂直起跳电机22的输出轴联接，与丝杠19配合的丝杠螺母17通过快速锁合脱离模块20的离合端与动态跳跃模拟人中的弹性压板16相连接，在弹性压板16与安装底座6之间压装有压簧15，快速锁合脱离模块20上设置有挡铁25和受控于PLC控制器31的电磁铁，弹簧压板16和弹力放大机构4通过销连接在一起，压缩行程开关18设置在安装底座6至快速锁合脱离模块20之间的设定位置处。

斜向跳跃驱动机构的设置结构方式是：斜跳底座7同体连装在安装底座6的下部，斜跳底座7至车体底板23间悬隔设置有一定空间，输出轴为平向的斜跳电机14固定在斜跳底座7至车体底板23之间，斜跳电机14受控于PLC控制器31，其输出轴通过电磁离合器11与其上卷有钢丝13的卷筒12的卷轴连接，钢丝13的外端连接在斜跳底座7的一侧边处，在车体底板的同侧边沿位置处装有斜跳复位行程开关10，在斜跳底座7至车体底板23之间的中部连接有可绕回转轴转动的扭簧8。

实际工作中，当受训者练习罚射任意球时，教练员或教师根据教学训练的内容操作触发屏26向相应的一个、几个或全部模拟动态人单元发出使充气人(人墙)垂直跳或斜跳的指令，该指令通过无线发射模块27及发射天线28释放无线信号，无线接收模块30及接收天线29将接收到的指令信号传回PLC控制器31，PLC控制器31调用相应的子程序模块，控制各个跳跃单元实现人墙的模块化跳跃动作组合。当模拟动态人单元得到垂直跳跃指令后，垂直起跳电机22受控得电做正向转东并通过丝杠19和丝杠螺母17带动弹簧压板16连及快速锁合脱离模块20下行，在快速锁合脱离模块20上的挡铁25碰触到压缩行程开关18后，电磁铁工作使快速锁合脱离模块20的两个离合端脱离，随即使弹簧压板16与丝杠螺母17脱离，在压簧15的和拉簧1的共同作用下，带动固定在直立滑轨5上的弹力放大机构4、充气人安装板3及充气人1向上弹起，实现充气人1在垂直方向的弹升跳跃；待充气人1跳至最高点后，垂直起跳电机22受控得电做反向转动，使丝杠螺母17上升一定行程与弹簧压板16连接，连接完成后，再驱使垂直起跳电机22受控做正向转动，带动丝杠螺母17下行直至跳跃驱动装置回归静态原位。具体实施中，在PLC控制器的作用下，本发明可以同时实现单个跳跃单元斜向和垂直方向的起跳，调节压缩行程开关18的位置，可以实现不同的跳跃高度。当模拟动态人单元得到斜向跳跃指令后，首先通过斜跳电机14的工作使安装底座6倾斜，具体程式是斜跳电机14通电后，电磁离合器11上电，使钢丝13在卷筒12的作用下卷绕，带动斜跳底座7连同安装底座6回转，直到斜跳底座7碰触到斜跳复位行程开关10，磁离合器11断电，完成斜跳底座7连同安装底座6平面的转动，期间垂直起跳电机22受控得电工作，驱动充气人1在倾斜面上跳起，完成斜向跳跃的动作；之后斜跳底座7在扭簧8的作用下旋转，带动安装底座6沿回转轴复位，垂直起跳电机22同时通过丝杠螺母17等带动充气人1回归静态原位。

本发明跳跃驱动装置中所用快速锁合脱离模块的一种实施例结构如图4所示，它由电磁铁20a、楔铁20b、限位板20c、扣舌20d、扣舌轴20e、复位板20f、压簧20g和连接板20h等构件组成，连接板20h直接与丝杠螺母16连接，复位板20f通过压簧20g安装在连接板20h上，在复位板20f上设置有扣舌轴20e，其上开有楔铁插合槽的扣舌20d装在扣舌轴20e上，弹簧压板16连接在扣舌20d的两边，在扣舌20d的上方设置有可通过电磁铁20a驱动做上下运动的楔铁20b，在弹簧压板16上设有用于限定楔铁20b落下位置的限位板20c。该快速锁合脱离模块中的楔铁20b和扣舌20d构成模块的两个离合端，当电磁铁20a断电时，楔铁20b受重力作用落下插合在扣舌20d的楔铁插合槽中，当电磁铁20a通电后，楔铁20b受电磁力作用上拔，进而从扣舌20d的楔铁插合槽中脱出。

本发明模拟动态人单元中采用的充气人2为一个由RTP复合材料制成的人形充气囊式可收卷制品，在充气人2下部塞装有配重连接模块。该充气人制品具有操作方便、用途多样及便于携带等优点，实际应用中，将充过气的充气人固定安装在充气人安装板3上后，即形成符合“人墙”用途的模拟动态人单元，具有较好的抗击打性，可以满足动态足球人墙辅助训练的逼真效果；将充气人由充气人安装板3上取下后，装有配重连接模块的充气人宛同一个“不倒翁”，可兼做其它的体育训练辅助设施使用，如作为人形障碍物，供训练者练习运球盘带过人等；平时不用时，可将充气人内的气体放出并取出配重连接模块，再随之将充气人收卷，便于存放和携带。

Claims (6)

1.一种遥控模拟动态足球人墙训练装置，包括无线遥控发射单元、无线接收驱动单元和1个或多个模拟动态人单元，所述的无线遥控发射单元由触摸屏(26)以及通过触摸屏(26)操控的无线发射模块(27)及发射天线(28)构成，所述的无线接收驱动单元由依次电信号连接的接收天线(29)、无线接收模块(30)和PLC控制器(31)组成，其特征在于：所述的模拟动态人单元具有一个底部装有带刹车脚轮(9)且内设控制电器柜的车体，在车体上装有一安装底座(6)，在安装底座(6)上装有一个动态跳跃模拟人以及一个可接受无线接收驱动单元发出的控制信号并用于驱动动态跳跃模拟人起跳和复位的跳跃驱动装置。

2.根据权利要求1所述的遥控模拟动态足球人墙训练装置，其特征在于：

所述的动态跳跃模拟人由拉簧架(24)、充气人(2)、充气人安装板(3)、直立滑轨(5)和弹力放大机构(4)组成，充气人安装板(3)通过直线轴承安装在直立滑轨(5)上，直立滑轨(5)的下端设置在安装底座(6)上，直立滑轨(5)的顶端穿过充气人安装板(3)后与拉簧架(24)的顶部安装板连接，拉簧架(24)的顶部安装板的对侧边或周边通过对称设置的拉簧(1)与充气人安装板(3)连接，充气人(2)直立固定在充气人安装板(3)上，弹力放大机构(4)由多个串连滑动设置在直立滑轨(5)上的菱形四连杆机构组成，弹力放大机构(4)的上下两端分别与充气人安装板(3)和安装底座(6)固定连接；

所述的跳跃驱动装置由垂直起跳电机(22)、联轴器(21)、丝杠(19)、丝杠螺母(17)、快速锁合脱离模块(20)、压缩行程开关(18)、弹簧压板(16)和压簧(15)组成，垂直起跳电机(22)的开关受控于PLC控制器(31)，丝杠(19)直立设置在安装底座(6)上，其一端通过联轴器(21)与垂直起跳电机(22)的输出轴联接，与丝杠(19)配合的丝杠螺母(17)通过快速锁合脱离模块(20)的离合端与动态跳跃模拟人中的弹性压板(16)相连接，在弹性压板(16)与安装底座(6)之间压装有压簧(15)，快速锁合脱离模块(20)上设置有挡铁(25)和受控于PLC控制器(31)的电磁铁，弹簧压板(16)和弹力放大机构(4)通过销连接在一起，压缩行程开关(18)设置在安装底座(6)至快速锁合脱离模块(20)之间的设定位置处；当垂直起跳电机(22)受控得电正转工作并通过丝杠(19)和丝杠螺母(17)带动弹簧压板(16)下行使快速锁合脱离模块(20)上的挡铁(25)碰触到压缩行程开关(18)后，电磁铁工作使快速锁合脱离模块(20)的两个离合端脱离，同时使弹簧压板(16)与丝杠螺母(17)脱离，在压簧(15)的和拉簧(1)的共同作用下，带动固定在直立滑轨(5)上的弹力放大机构(4)、充气人安装板(3)及充气人(1)实现垂直方向的弹升跳跃；待充气人(1)跳至最高点后，垂直起跳电机(22)受控得电做反向转动，使丝杠螺母(17)上升一定行程与弹簧压板(16)连接，连接完成后，再驱使垂直起跳电机(22)受控做正向转动，带动丝杠螺母(17)下行直至跳跃驱动装置回归静态原位。

3.根据权利要求2所述的遥控模拟动态足球人墙训练装置，其特征在于：在安装底座(6)下部同体连装有一个斜跳底座(7)，斜跳底座(7)至车体底板(23)间悬隔设置有一定空间，在斜跳底座(7)至车体底板(23)间固定有一个受控于PLC控制器(31)且输出轴为平向的斜跳电机(14)，斜跳电机(14)的输出轴通过一个电磁离合器(11)与一个其上卷有钢丝(13)的卷筒(12)的卷轴连接，钢丝(13)的外端连接在斜跳底座(7)的一侧边处，在车体底板的同侧边沿位置处装有一个斜跳复位行程开关(10)，在斜跳底座(7)至车体底板(23)之间的中部连接有一副可绕回转轴转动的扭簧(8)；当斜跳电机(14)通电后，电磁离合器(11)上电，钢丝(13)在卷筒(12)的作用下卷绕，带动斜跳底座(7)沿回转轴回转，直到斜跳底座(7)碰触到斜跳复位行程开关(10)，电磁离合器(11)断电，完成斜跳底座(7)面的转动；之后斜跳底座(7)在扭簧(8)的作用下旋转，斜跳底座(7)沿回转轴复位。

4.根据权利要求2所述的遥控模拟动态足球人墙训练装置，其特征在于：所述的快速锁合脱离模块(20)由电磁铁(20a)、楔铁(20b)、扣舌(20d)、扣舌轴(20e)、复位板(20f)、压簧(20g)和连接板(20h)组成，连接板(20h)直接与丝杠螺母(16)连接，复位板(20f)通过压簧(20g)安装在连接板(20h)上，在复位板(20f)上设置有扣舌轴(20e)，其上开有楔铁插合槽的扣舌(20d)装在扣舌轴(20e)上，弹簧压板(16)连接在扣舌(20d)的两边，在扣舌(20d)的上方设置有可通过电磁铁(20a)驱动做上下运动的楔铁(20b)；当电磁铁(20a)断电时，楔铁(20b)受重力作用落下插合在扣舌(20d)的楔铁插合槽中，当电磁铁(20a)通电后，楔铁(20b)受电磁力作用上拔，进而从扣舌(20d)的楔铁插合槽中脱出。

5.权利要求4所述的遥控模拟动态足球人墙训练装置，其特征在于：在弹簧压板(16)上设有用于限定楔铁(20b)落下位置的限位板(20c)。

6.根据权利要求2所述的遥控模拟动态足球人墙训练装置，其特征在于：所述的充气人(2)为一个由RTP复合材料制成的人形充气囊式可收卷制品，在充气人(2)下部塞装有配重连接模块。