CN105561563B - 一种无拍羽毛球陪练装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无拍羽毛球陪练装置，属于体育运动领域，其特征在于：包括移动平台，在移动平台上安装有升降机构，羽毛球接发机构安装于升降机构上。本发明通过水平和竖直移动羽毛球接发机构，准确接收对方半场击打过来的羽毛球，然后发出一个球到对方半场，模拟真实的羽毛球对打效果，解决了现有羽毛球陪练装置可靠性差、难以实用的缺点，可以用于专业训练，也可以用于个人娱乐和锻炼。

Description

一种无拍羽毛球陪练装置

技术领域：

本发明涉及体育运动领域，尤其是一种无拍羽毛球陪练装置。

背景技术：

羽毛球是一种十分普及的全民健身运动项目，羽毛球陪练机器人既可以增强羽毛球健身娱乐的趣味性，又可以提高羽毛球训练的专业性。现有的羽毛球陪练机器人如中国发明专利ZL201110366272.X，通过多组传动机构的组合，利用机械臂握持羽毛球拍来模拟人工击球，从而可以代替专业运动员用于专业训练，降低了训练成本。但上述专利仍存在一些缺陷：1、击球动作变化少：上述专利只能使用球拍执行简单的向上击球动作，不能实现较为复杂的球路变化和球速变化；2、工作速度慢：一方面，该机器人只能处理速度较慢的来球，另一方面，由于是采用电机来驱动球拍，无法获得较快的回球速度；3、接球范围有限，且很难精确控制回球的落点。

由于上述缺陷的存在，现有的羽毛球陪练机器人，应用范围较窄，尤其不适用于对球的精度和速要求较高的场合。

发明内容：

为了克服上述缺点，本发明提供了一种具有较高精度和速度的无拍羽毛球陪练装置，采用本发明，能够更好的模拟不同水平的人打羽毛球的效果。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种无拍羽毛球陪练装置，其特征在于：包括移动平台，在移动平台上安装有升降机构，羽毛球接发机构安装于升降机构上。

进一步的设置如下：

所述的移动平台包括底盘支架，在底盘支架上安装有万向轮，与万向轮连接的驱动电机，在底盘支架上还安装有障碍物检测机构。

升降机构包括安装于移动平台的导轨，导轨竖直安装在移动平台上，在导轨安装有同步带，同步带上安装有滑块，同步带与升降电机联动连接，羽毛球接发机构与滑块相连。

羽毛球接发机构包括羽毛球接收机构、羽毛球理球机构和羽毛球发射机构。

所述的羽毛球接收机构包括羽毛球收拢器，羽毛球收拢器为上大下小呈漏斗状。

羽毛球理球机构包括羽毛球缓存桶、分球机构、推送机构，羽毛球缓存桶与羽毛球收拢器相连，在羽毛球缓存桶内设置有分球机构，分球机构用于使羽毛球缓存桶内的羽毛球每次只落下一个，推送机构位于分球机构的下方，推送机构包括一推块，推块通过电磁或气动驱动。

羽毛球缓存桶为圆柱形筒，筒的内径略大于羽毛球直径，筒的高度至少大于一个羽毛球的高度；分球机构包括至少两个夹持器，夹持器采用电磁或气动驱动，夹持器闭合时的内径大于底部球头直径而小于顶部羽毛的直径，夹持器打开时能保证羽毛球顺利通过，两个夹持器之间的间距至少大于一个羽毛球的高度、而小于两个羽毛球叠加一起的高度。

羽毛球发射机构采用双轮盘式发射机构，包括发射电机，第一轮盘通过同步带与发射电机相连，第二轮盘通过齿轮与发射电机相连，第一轮盘、第二轮盘呈反向旋转并间隔一定距离，第一轮盘、第二轮盘之间的间距略小于羽毛球头的直径，第一轮盘、第二轮盘的高度小于或等于羽毛球头的高度；所述第一轮盘的同步带传动机构和第二轮盘的齿轮传动机构具有相同的变速比，从而保证两个轮盘同速反向旋转。

还包括有发射方向控制机构，发射方向控制机构包括旋转轴，旋转轴一端与驱动电机联动连接，旋转轴另一端与羽毛球发射机构相连。

还包括检测机构，检测机构用于检测和追踪羽毛球轨迹，所述检测机构与移动平台一体安装或分开安装。

本发明的工作原理和有益效果如下：

1、通过对移动平台、升降机构、以及羽毛球接发机构的创新和组合，实现了羽毛球轨迹追踪、快速移动平台、精确羽毛球接收、不同击球方向和速度的发射，模拟无拍状态下的羽毛球陪练。

本发明设计了羽毛球接收机构，采用漏斗状羽毛球收拢器，当正面飞来的羽毛球接触到漏斗状羽毛球收拢器内壁，会因重力作用球头向下落在漏斗底部。羽毛球收拢器还可以配装真空吸气装置，这样更有利于羽毛球收拢器捕捉来球。

本发明设计了羽毛球理球机构，由羽毛球缓存桶、分球机构和推送机构构成。羽毛球缓存桶与羽毛球收拢器的漏口底部连接，分球机构通过夹持器的合理设置，目的是为了缓存接收到的羽毛球，并对羽毛球进行分离，每次只分离出最底部的一个羽毛球，通过推送机构供给羽毛球发射机构。

本发明设计了羽毛球发射机构，采用双轮盘式发射机构，其中，传动机构包括皮带传动和齿轮传动相结合，发射驱动控制器可以控制电机的转速，从而达到不同的发射速度。双轮盘式发射机构安装在发射器支架上，发射方向控制机构通过步进电机控制发射器支架的俯仰角度，从而控制羽毛球发射的角度。

本发明设计的移动平台、升降机构，配合检测机构，可以进行大范围的、快速的羽毛球接收，另外，通过移动平台、升降机构配合羽毛球接收机构，使来球进入到漏斗状羽毛球收拢器中，精确度高，丢球率低。

2、本发明的无拍羽毛球陪练装置，与现有技术相比，在接收方面，范围更大，丢球率低；在回球方面，回球速度可精确控制、回球角度（水平和垂直方向）可精确控制，从而可以模拟各种不同击球方式和路线，适用于羽毛球专业陪练。

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明：

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明所述移动平台的结构示意图；

图3为本发明所述升降机构的结构示意图；

图4为本发明所述羽毛球接发机构的结构示意图；

图5为本发明所述羽毛球接发机构（去除壳体）的结构示意图；

图6为本发明的控制原理图。

具体实施方式：

如图1-图6所示，本发明的一种无拍羽毛球陪练装置，包括移动平台1、升降机构2、检测机构3、羽毛球接发机构4、控制装置5。

如图2所示，所述的移动平台1，它可以在水平平整地面上沿任意方向平移，移动平台1包括底盘支架11，在底盘支架11上安装有万向轮13，本实施例中万向轮13设置有四个，在底盘支架11上呈均匀分布，在每个万向轮13上皆设置有驱动电机12，在底盘支架11上还安装有障碍物检测机构16。

所述的万向轮13可根据实际情况设置其数量，但最少不少于三个，所述的万向轮13可以采用独立驱动或统一驱动。

所述的驱动电机12可以采用直流减速电机、伺服电机等电机的任意一种；

电源模块17设置在底盘支架11上，用于给移动平台1和其他功能机构提供电源，当然，也可以通过外接电源来代替电源模块17。

障碍物检测机构16用于检测移动平台1平移方向上的障碍物，控制驱动电机12进行急停或者转向控制。

升降机构2可以采用丝杆升降机构、剪叉升降机构、同步带升降机构、直线导轨式升降机构等任意一种，本实施例中采用同步带升降机构，如图3所示，升降机构2包括安装于移动平台1的导轨22，导轨22竖直安装在移动平台1上，导轨22上安装有同步带23，同步带23上安装有滑块21，同步带23与升降电机24联动连接，羽毛球接发机构4与滑块21相连。

羽毛球接发机构4如图4-5所示，羽毛球接发机构4包括羽毛球接收机构、羽毛球理球机构和羽毛球发射机构，羽毛球接收机构包括羽毛球收拢器41，本实施例中，羽毛球收拢器41为上大下小呈漏斗状，作为优选的实施例，可以在羽毛球收拢器41处安装一真空吸气装置，可以获得更好的收拢效果。羽毛球理球机构包括羽毛球缓存桶42、分球机构43、推送机构44，羽毛球缓存桶42与羽毛球收拢器41相连，羽毛球缓存桶42优选为圆柱形筒，筒的内径略大于羽毛球直径，筒的高度至少大于一个羽毛球的高度，在羽毛球缓存桶42内设置有分球机构43，分球机构43用于使羽毛球缓存桶42内的羽毛球每次只落下一个，分球机构43包括至少两个夹持器，夹持器可采用电磁或气动控制其开关，夹持器闭合时的内径大于底部球头直径而小于顶部羽毛的直径，夹持器打开时能保证羽毛球顺利通过，两个夹持器之间的间距至少大于一个羽毛球的高度、而小于两个羽毛球叠加一起的高度。

在图4示出的实施例中，由于上方的第一夹持器431是用于保证每次只有一个羽毛球落入到下方的第二夹持器432，而下方的第二夹持器432主要是通过闭合，使最下方的羽毛球掉落至下方的推送机构44，因此，作为替换的方案，下方的第二夹持器432也可以替换为活动挡板。

推送机构44位于分球机构43的下方，包括一推块441，推块441可通过电磁或气动驱动。

羽毛球发射机构采用双轮盘式发射机构，包括发射电机46，第一轮盘48通过同步带49与发射电机46相连，第二轮盘47通过齿轮410与发射电机46相连，第一轮盘48、第二轮盘47呈反向旋转并间隔一定距离，第一轮盘48、第二轮盘47之间的间距略小于羽毛球头的直径，第一轮盘48、第二轮盘47的高度小于或等于羽毛球头的高度，确保掉落下来的羽毛球被第一轮盘48、第二轮盘47夹持住球头位置。

如图4、图5所示，所述第一轮盘48的同步带传动机构和第二轮盘47的齿轮传动机构具有相同的变速比，从而保证两个轮盘同速反向旋转。

作为优选的方案，所述的羽毛球接收机构、羽毛球理球机构和羽毛球发射机构均设置于壳体40内，壳体40面向羽毛球发射机构开设有发射口415。

羽毛球发射机构还包括有发射方向控制机构411，发射方向控制机构411包括设置于壳体40上的驱动电机412，旋转轴413通过轴承安装于壳体40上，旋转轴413一端与驱动电机412联动连接，其另一端与羽毛球发射机构相连，在驱动电机412的作用下，旋转轴413转动，从而带动羽毛球发射机构相对于壳体40转动。

检测机构3可以与移动平台1一体安装，也可以与移动平台1分开安装，检测机构3用于检测和追踪羽毛球轨迹，检测机构3可采用现有的视频检测机构或其他检测机构，如双目立体摄像头或RGB-D摄像头，通过检测机构3收集的图像，如羽毛球的轨迹、速度和落点，传输给控制装置5，进行数据处理后，控制和驱动移动平台1、升降机构2、和羽毛球接发机构4来完成相应的动作。

所述的控制装置5，分别与检测机构3、升降机构2、移动平台1、羽毛球接发机构4相连。

结合图6所示，本发明的工作过程如下：

首先，将本发明的一种无拍羽毛球陪练装置，置于工作场地的中央，通过检测机构3检测到的周围物体图像，进行初始定位，并且将羽毛球接发机构4移动到升降机构2的中间高度位置，再将数个羽毛球置于理球机构的羽毛球缓存桶42中，分球机构43的下方第二夹持器432会打开，让最下面一个羽毛球落入推送机构44的前方；然后，分球机构43的下方第二夹持器432关闭，上方的第一夹持器431打开，让缓存的羽毛球队列集体向下移动，再关闭第一夹持器431，从而获得一只羽毛球。然后，推送机构44将已经落入到其前方的羽毛球推入到双轮盘式发射机构，完成系统的初始化。

初始化完成后，进入工作状态，检测机构3始终监控对向来球，跟踪对方半场发来羽毛球的轨迹和落点，并将上述信息传输给控制装置5，通过控制装置5驱动移动平台1向最佳接收位置移动，同时升降机构2调整羽毛球接收机构的高度，使得羽毛球能够准确球头向下落入到接收机构的漏斗状羽毛球收拢器41，并坠入羽毛球缓存桶42中。在收到羽毛球的同时，发射方向控制机构411会调整羽毛球发射机构的仰角到指定位置，双轮盘式发射机构的发射电机46开始运转，并使两个轮盘达到指定的转速。羽毛球缓存桶42中的羽毛球，经由分球机构43，保持每次落下一个羽毛球至推送机构44，推送机构44将该羽毛球球头推入到两个轮盘的缝隙中，从而使两个轮盘挤压球头将羽毛球发射出去；模拟球拍击打球的效果，一次羽毛球接发即告完成。

当球发射出去以后，上述无拍羽毛球接发装置会回到场地初始位置，重复上述动作。

显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (6)

1.一种无拍羽毛球陪练装置，其特征在于：包括移动平台，在移动平台上安装有升降机构，羽毛球接发机构安装于升降机构上；羽毛球接发机构包括羽毛球接收机构、羽毛球理球机构和羽毛球发射机构；所述的羽毛球接收机构包括羽毛球收拢器，羽毛球收拢器为上大下小呈漏斗状；羽毛球理球机构包括羽毛球缓存桶、分球机构、推送机构，羽毛球缓存桶与羽毛球收拢器相连，在羽毛球缓存桶内设置有分球机构，分球机构用于使羽毛球缓存桶内的羽毛球每次只落下一个，推送机构位于分球机构的下方，推送机构包括一推块，推块通过电磁或气动驱动；羽毛球发射机构采用双轮盘式发射机构，包括发射电机，第一轮盘通过同步带与发射电机相连，第二轮盘通过齿轮与发射电机相连，第一轮盘、第二轮盘呈反向旋转并间隔一定距离，第一轮盘、第二轮盘之间的间距略小于羽毛球头的直径，第一轮盘、第二轮盘的高度小于或等于羽毛球头的高度；所述第一轮盘的同步带传动机构和第二轮盘的齿轮传动机构具有相同的变速比，从而保证两个轮盘同速反向旋转。

2.根据权利要求1所述的一种无拍羽毛球陪练装置，其特征在于：所述的移动平台包括底盘支架，在底盘支架上安装有万向轮，与万向轮连接的驱动电机，在底盘支架上还安装有障碍物检测机构。

3.根据权利要求1所述的一种无拍羽毛球陪练装置，其特征在于：升降机构包括安装于移动平台的导轨，导轨竖直安装在移动平台上，在导轨安装有同步带，同步带上安装有滑块，同步带与升降电机联动连接，羽毛球接发机构与滑块相连。

4.根据权利要求1所述的一种无拍羽毛球陪练装置，其特征在于：羽毛球缓存桶为圆柱形筒，筒的内径略大于羽毛球直径，筒的高度至少大于一个羽毛球的高度；分球机构包括至少两个夹持器，夹持器采用电磁或气动驱动，夹持器闭合时的内径大于底部球头直径而小于顶部羽毛的直径，夹持器打开时能保证羽毛球顺利通过，两个夹持器之间的间距至少大于一个羽毛球的高度、而小于两个羽毛球叠加一起的高度。

5.根据权利要求1所述的一种无拍羽毛球陪练装置，其特征在于：还包括有发射方向控制机构，发射方向控制机构包括旋转轴，旋转轴一端与驱动电机联动连接，旋转轴另一端与羽毛球发射机构相连。

6.根据权利要求1所述的一种无拍羽毛球陪练装置，其特征在于：还包括检测机构，检测机构用于检测和追踪羽毛球轨迹，所述检测机构与移动平台一体安装或分开安装。