CN105561564B - 一种无拍网球陪练装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无拍网球陪练装置，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，网球接发机构安装于升降机构上；网球接发机构包括网球接收机构、网球理球机构和网球发射机构；所述的网球接收机构包括网球收拢器；网球理球机构包括网球缓存桶、推送机构；网球发射机构采用双轮盘式发射机构，包括第一轮盘、第二轮盘，第一发射电机与第一轮盘联动连接，第二发射电机与第二轮盘联动连接；本发明通过水平和竖直移动网球接发机构，准确接收对方半场击打过来的网球，然后发出一个球到对方半场，模拟真实的网球对打效果，解决了现有网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

一种无拍网球陪练装置

技术领域：

本发明涉及体育运动领域，尤其是一种无拍网球陪练装置。

背景技术：

网球是一种十分普及的全民健身运动项目，网球陪练机器人既可以增强网球健身娱乐的趣味性，又可以提高网球训练的专业性。

现有的网球陪练机器人主要是各种自动网球发球机，通过电磁、弹簧或者轮盘挤压等方式将网球击发出去，如申请号为201410775083.1 的“一种网球发球机器人”、以及申请号为 201420484892.2 的“一种网球击打练习装置”。这种网球发球机器人只能实现单纯的发球，并不能模拟真实的网球训练，而且这种发球机器人，发出的球形式和线路单一，其速度和精准度较差，对于复杂的旋转球和多种线路，均无法实现。

在中国发明专利201110103967.9的“一种网球自动收发机”中，通过拨片和输送带轮的收球装置，将网球场上的球进行收集，再通过发球装置进行击发，该专利与传统单纯的网球发球机相比，增设了收集装置，来代替原有的人工捡球，但该收球装置仅仅是针对训练场地上的球进行捡取，从陪练角度而言，该专利依然存在前述问题。

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网球陪练装置，采用本发明，能够更好的模拟不同水平的人打网球的效果。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

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

网球接发机构包括网球接收机构、网球理球机构、网球发射机构和网球发射方向控制机构；

所述的网球接收机构包括网球收拢器；

网球理球机构包括网球缓存桶、推送机构；

网球发射机构采用双轮盘式发射机构，包括第一轮盘、第二轮盘，第一发射电机与第一轮盘联动连接，第二发射电机与第二轮盘联动连接；所述第一轮盘、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网球的直径。

进一步的设置在于：

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。

所述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，网球接发机构与滑块相连。

所述的网球收拢器为上大下小呈漏斗状，在网球收拢器处安装有由吸能材料制成的缓冲网。

所述网球缓存桶与网球收拢器相连，在网球缓存桶下方设置有推送机构，推送机构将位于网球缓存桶最底部的一个网球供给网球发射机构。

网球缓存桶为圆柱形筒，筒的内径略大于网球直径，筒的高度至少大于一个网球的高度。

推送机构包括一推块，推块通过电磁或气动驱动。

所述的网球接收机构、网球理球机构和网球发射机构均设置于壳体内，壳体面向网球发射机构开设有发射口；

所述网球接发机构还包括有发射方向控制机构，发射方向控制机构包括设置于壳体上的驱动电机，旋转轴通过轴承安装于壳体上，旋转轴一端与驱动电机联动连接，其另一端与网球发射机构相连。

所述网球接发机构还包括有翻转电机，翻转电机与网球发射机构相连，翻转电机安装于支架上，俯仰电机与支架相连。

所述无拍网球陪练装置还包括检测机构，检测机构用于检测和追踪网球轨迹，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、以及网球接发机构的创新和组合，实现了网球轨迹追踪、快速移动平台、精确网球接收、不同击球方向、速度和旋转的发射，模拟无拍状态下的网球陪练。

本发明设计了网球接收机构，采用漏斗状网球收拢器，在网球收拢器处安装有由吸能材料制成的缓冲网，当正面飞来的网球接触到缓冲网，其速度和动能被缓冲网吸收后，再由于重力作用向下落在漏斗底部，不会因为速度过快而反弹出漏斗状网球收拢器，这样更有利于网球收拢器捕捉来球，从而降低丢球率。

本发明设计了网球理球机构，由网球缓存桶和推送机构构成。网球缓存桶与网球收拢器的漏口底部连接，推送机构每次只推出位于网球缓存桶最底部的一个网球，供给网球发射机构。

本发明设计了网球发射机构，采用翻转电机、俯仰电机配合双轮盘式发射机构，首先通过翻转电机的旋转，来控制网球的旋转方向，当翻转电机控制网球发射机构位于水平位置时，发出带左侧或右侧旋转的球；当翻转电机控制网球发射机构位于垂直位置时，此时，发出带向上旋转或向下旋转的球。与此同时，通过俯仰电机的转动，调整网球的发射角度，而通过移动平台的水平或旋转动作，则可以实现任意方向的发射。

因此，通过移动平台、俯仰电机、翻转电机配合双轮盘式发射机构，可以实现多方向、多角度、不同旋转的发射。

2、本发明的无拍网球陪练装置，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、垂直方向）和旋转方式均可精确控制，从而可以模拟各种不同击球方式和路线，适用于网球专业陪练。

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为本发明所述网球接发机构的结构示意图；

图5为本发明所述网球接发机构的另一结构示意图；

图6为本发明所述网球发射机构另一实施例的结构示意图；

图7为本发明的控制原理图。

具体实施方式：

如图1-图7所示，本发明的一种无拍网球陪练装置，包括移动平台1、升降机构2、检测机构3、网球接发机构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，网球接发机构4与滑块21相连。

网球接发机构4如图4—图6所示，网球接发机构4包括网球接收机构、网球理球机构和网球发射机构，网球接收机构包括网球收拢器41，本实施例中，网球收拢器41为上大下小呈漏斗状，作为优选的实施例，可以在网球收拢器41处安装一由吸能材料制成的缓冲网43，这样可以有效防止具有一定的速度的网球因反弹而跑出网球收拢器41。网球理球机构包括网球缓存桶42、推送机构44，网球缓存桶42与网球收拢器41相连，网球缓存桶42优选为圆柱形筒，筒的内径略大于网球直径，筒的高度至少大于一个网球的高度，推送机构44位于网球缓存桶42的下方，包括一推块441，推块441可通过电磁或气动驱动。

网球发射机构410采用双轮盘式发射机构，包括第一轮盘48、第二轮盘47，第一发射电机46与第一轮盘48联动连接，第二发射电机49与第二轮盘47联动连接。所述第一轮盘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之间的间距略小于网球的直径，确保掉落下来的网球被第一轮盘48、第二轮盘47夹持住，通过第一轮盘48和第二轮盘47的转速控制，从而实现不同球速、以及旋转方向的控制。当两个轮盘同速反向旋转，则发出的球为不带旋转的球，当第一轮盘48和第二轮盘47其中某一轮盘的转速更快时，则发出的球带左侧或右侧旋转。

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

网球接发机构4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，其另一端与网球发射机构相连，在驱动电机412的作用下，旋转轴413转动，从而带动网球发射机构相对于壳体40转动，通过发射方向控制机构411，可以调整网球的发射方向（俯仰调整），使球路更为多变。

在图6示出的另一实施例中，为了实现多种发球方向以及不同旋转，在网球接发机构4中增设了翻转电机420，翻转电机420与网球发射机构410相连，翻转电机420安装于支架421上，俯仰电机422与支架421相连。这样，首先通过翻转电机420的旋转，来控制网球的旋转方向，当翻转电机420控制网球发射机构410位于水平位置时，此时，通过调节第一轮盘48和第二轮盘47的转速，发出带左侧或右侧旋转的球；当翻转电机420控制网球发射机构410位于垂直位置时，此时，通过调节第一轮盘48和第二轮盘47的转速，发出带向上旋转或向下旋转的球。与此同时，通过俯仰电机422的转动，带动支架421与俯仰电机422相连的一端向上或向下动作，这样调整网球的发射角度，而通过移动平台1的水平或旋转动作，则可以实现任意方向的发射。

因此，通过移动平台1、俯仰电机422、翻转电机420，可以实现多方向、多角度、不同旋转的发射。

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用于检测和追踪网球轨迹，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，如网球的轨迹、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、和网球接发机构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、网球接发机构4相连。

结合图7所示，本发明的工作过程如下：

首先，将本发明的一种无拍网球陪练装置，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，并且将网球接发机构4移动到升降机构2的中间高度位置，再将数个网球置于理球机构的网球缓存桶42中，推送机构44每次将其正前方的一个网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，跟踪对方半场发来网球的轨迹和落点，结合当前自身位置，自动旋转直接接收来球，或等来球落地一次后接收，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调整网球接收机构的高度，使得网球能够准确落入到接收机构的漏斗状网球收拢器41，并坠入网球缓存桶42中。在收到网球的同时，翻转电机420控制网球发射机构位于指定位置（如垂直或水平位置），俯仰电机422会调整网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开始运转，并使两个轮盘达到指定旋转方式所需要的转速。网球缓存桶42中的网球，每次由推送机构44推出一个网球至两个轮盘的缝隙中，从而使两个轮盘挤压将网球发射出去；模拟球拍击打球的效果，一次网球接发即告完成。

当球发射出去以后，上述无拍网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 (8)

1.一种无拍网球陪练装置，其特征在于：包括移动平台，在移动平台上安装有升降机构，网球接发机构安装于升降机构上；

网球接发机构包括网球接收机构、网球理球机构和网球发射机构；

所述的网球接收机构包括网球收拢器；

网球理球机构包括网球缓存桶、推送机构；

网球发射机构采用双轮盘式发射机构，包括第一轮盘、第二轮盘，第一发射电机与第一轮盘联动连接，第二发射电机与第二轮盘联动连接；所述第一轮盘、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网球的直径；

所述网球接发机构还包括有翻转电机，翻转电机与网球发射机构相连，翻转电机安装于支架上，俯仰电机与支架相连；

所述网球缓存桶与网球收拢器相连，推送机构位于网球缓存桶下方，推送机构将位于网球缓存桶最底部的一个网球供给网球发射机构。

2.根据权利要求1所述的一种无拍网球陪练装置，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所述的一种无拍网球陪练装置，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，网球接发机构与滑块相连。

4.根据权利要求1所述的一种无拍网球陪练装置，其特征在于：所述的网球收拢器为上大下小呈漏斗状，在网球收拢器处安装有由吸能材料制成的缓冲网。

5.根据权利要求1所述的一种无拍网球陪练装置，其特征在于：网球缓存桶为圆柱形筒，筒的内径略大于网球直径，筒的高度至少大于一个网球的高度。

6.根据权利要求1所述的一种无拍网球陪练装置，其特征在于：推送机构包括一推块，推块通过电磁或气动驱动。

7.根据权利要求1所述的一种无拍网球陪练装置，其特征在于：所述的网球接收机构、网球理球机构和网球发射机构均设置于壳体内，壳体面向网球发射机构开设有发射口；

网球接发机构还包括有发射方向控制机构，发射方向控制机构包括设置于壳体上的驱动电机，旋转轴通过轴承安装于壳体上，旋转轴一端与驱动电机联动连接，其另一端与网球发射机构相连。

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