CN109173217A - 一种羽毛球击发球机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种羽毛球击发球机器人，包括行走装置、升降装置、发球装置、击球装置、图像识别装置及控制系统，行走装置包括底板和底架，底架固定在底板上。升降装置有两个，对称设置在底架的两侧，升降装置包括固定架和升降架，升降架与固定架滑动配合，升降架的下端配置有驱动机构。发球装置设在其中一个升降架的顶部，击球装置设在另一个升降架的顶部。所述发球装置和击球装置均包括曲柄摇杆机构和球拍固定夹，球拍固定夹设在曲柄摇杆机构上，发球装置还包括落球机构。图像识别装置和控制系统设置在底架上，位于两个升降装置之间。本发明结构设计巧妙，自动化程度高，可实现发球和接球的动作，节省训练成本，提高羽毛球训练的效果。

Description

一种羽毛球击发球机器人

技术领域

本发明涉及体育器材技术领域，具体涉及一种羽毛球击发球机器人。

背景技术

在人工智能时代发展的今天，机器人技术应用于各个领域。而在国家提倡全民健身，全民参与来提升国民的身体素质，国民对体育娱乐的追求达到了一个新的高度的同时将机器人技术应用于运动领域显得很重要。国内已出现了相关的羽毛球训练机器人，而在已有的羽毛球机器人中只能进行击打发球，并不能连续自动完成发球和接球动作，而且在存在结构控制复杂，击球精确度不高的特点。因此，现有技术急需进一步改进，实现羽毛球发球和接球在同一台设备上实现，提高训练的连贯性。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种羽毛球击发球机器人，解决羽毛球运动员训练时需配备陪练，导致训练成本高，只能发球的羽毛球发球机无法实现接球并击发出去，训练的连贯性差、效率低。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种羽毛球击发球机器人，包括行走装置、升降装置、发球装置、击球装置、图像识别装置及控制系统，行走装置包括底板和底架，底架固定在底板上。升降装置有两个，对称设置在底架的两侧，升降装置包括固定架和升降架，升降架与固定架滑动配合，升降架的下端配置有驱动机构。发球装置设在其中一个升降架的顶部，击球装置设在另一个升降架的顶部。所述发球装置和击球装置均包括曲柄摇杆机构和球拍固定夹，球拍固定夹设在曲柄摇杆机构上，发球装置还包括落球机构。图像识别装置和控制系统设置在底架上，位于两个升降装置之间。

优选地，所述行走装置还包括六个行走轮，六个行走轮呈环形均匀设置在底板的外缘上。每个行走轮配置有一个第一伺服电机，各第一伺服电机均固定在底板上，且与控制系统通讯连接。

优选地，所述行走轮包括轮轴及两个轮盘，两个轮盘并列安装在轮轴上，所述轮盘的边缘上呈环形均匀设有若干个行走辊体，各轮轴的端部均通过联轴器与对应的第一伺服电机的输出端相连。

优选地，所述驱动机构包括丝杠和第二伺服电机，丝杠竖向安装在固定架的内部，其下端连接第二伺服电机的输出端，第二伺服电机安装在固定架的底部，与控制系统通讯连接。升降架的下部设有丝母座，丝杠通过丝母座驱动升降架上下运动。

优选地，所述升降架包括安装顶板和安装底板，安装顶板位于固定架的上方，安装底板设在固定架内，两者之间通过竖向的导向杆固定相连，导向杆与固定架的顶部滑动配合。

优选地，所述曲柄摇杆机构的连架杆固定安装在安装顶板的一侧，其曲柄、连杆和摇臂均位于安装顶板的外侧。安装顶板上设有第三伺服电机，第三伺服电机驱动曲柄转动，第三伺服电机与控制系统通讯连接。

优选地，落球机构设在发球装置所在的升降架顶部，其包括支撑架、转盘，转盘位于支撑架的上方，安装在支撑架内的第四伺服电机驱动转盘水平转动。转盘内设有呈环形均匀分布的多个羽毛球放置腔，转盘的下方设有托球板，托球板上对应羽毛球放置腔运动轨迹的位置开有一个落球孔。

优选地，图像识别装置包括摄像头，所述摄像头通过云台设在底架的中部，摄像头连接有图像识别模块，所述图像识别模块与控制系统通讯连接。

优选地，击球装置和发球装置的球拍固定夹上，均安装有一个羽毛球拍，安装于击球装置上的羽毛球拍向上，安装于发球装置上的羽毛球拍向下。

通过采用上述技术方案，本发明的有益技术效果是：本发明采用互补结构的全向驱动行走装置提高机器人行走机动灵活性，发球装置配置自动落球机构实现自动发球，通过伺服电机控制发球的力度和出球角度，击球装置可击发飞过来的羽毛球，发球装置的球拍的击球位置和力度及角度，可通过控制系统实现。本发明结构设计巧妙，自动化程度高，可实现发球和击球的动作，节省训练成本，提高羽毛球训练的效果。

附图说明

图1是本发明一种羽毛球击发球机器人的结构原理示意图。

图2是本发明一种羽毛球击发球机器人的俯视结构示意图。

图3是图1中A部分的放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

结合图1至图3，一种羽毛球击发球机器人，包括行走装置1、升降装置2、发球装置3、击球装置4、图像识别装置5及控制系统，行走装置1包括底板11和底架12，底架12固定在底板11上。所述行走装置1还包括六个行走轮13，六个行走轮13呈环形均匀设置在底板11的外缘上。每个行走轮13配置有一个第一伺服电机14，各第一伺服电机14均固定在底板11上，第一伺服电机14的输出端通过联轴器15与行走轮13相连，驱动行走轮13转动，所有第一伺服电机14的信号端均与控制系统通讯连接。控制系统通过其发出的指令，控制各第一伺服电机14的转动，实现羽毛球击发球机器人在场地内快速移动，具备较高的机动灵活性。

所述行走轮13包括轮轴131及两个轮盘132，两个轮盘132并列安装在轮轴131上，所述轮盘132的边缘上呈环形均匀设有若干个行走辊体133，各轮轴131的端部均通过联轴器15与对应的第一伺服电机14的输出端相连。图像识别装置5设置在底架12的上方，控制系统设置在底架12的内部，图像识别装置5和控制系统均位于两个升降装置2之间。图像识别装置5包括摄像头51，所述摄像头51通过云台52设在底架12的中部，摄像头51连接有图像识别模块，所述图像识别模块与控制系统通讯连接。摄像头51可监控飞行来的羽毛球飞行轨迹，将信息传送至图像识别模块进行识别，图像识别模块发送信号至控制系统，控制系统通过图像识别模块传输来的信息控制行走装置1。升降装置2有两个，对称设置在底架12的两侧，升降装置2包括固定架21和升降架22，固定架21为金属制成的方形立体结构架，升降架22位于固定架21上，且与固定架21滑动配合。

所述升降架22包括安装顶板221和安装底板222，安装顶板221位于固定架21的上方，安装底板222设在固定架21内，安装顶板221和安装底板222一上一下水平布置，两者之间通过竖向的两个导向杆223固定相连，导向杆223与固定架21的顶部滑动配合。升降架22的下端配置有驱动机构，所述驱动机构包括丝杠23和第二伺服电机24，丝杠23竖向安装在固定架21的内部，其下端连接第二伺服电机24的输出端，第二伺服电机24安装在固定架21的底部，其信号端与控制系统通讯连接，控制系统实时控制升降架22上下移动。升降架22的下部设有丝母座224，丝杠23通过丝母座224驱动升降架22上下运动。发球装置3设在其中一个升降架22的顶部，击球装置4设在另一个升降架22的顶部。

所述发球装置3和击球装置4均包括曲柄摇杆机构6和球拍固定夹61，所述曲柄摇杆机构6由连架杆、曲柄、连杆和摇臂组成,曲柄摇杆机构6的连架杆固定安装在安装顶板221的一侧，其曲柄、连杆和摇臂均位于安装顶板221的外侧。安装顶板221上设有第三伺服电机62，第三伺服电机62驱动曲柄转动，曲柄通过连杆实现摇臂的往复摆动，通过调节第三伺服电机62的转速，实现对球拍击球力度的调节，另外，两个第三伺服电机62的信号端均与控制系统通讯连接，通过控制系统的指令分别控制两个摇臂的运动。

发球装置3还包括落球机构8，落球机构8设在发球装置3所在的升降架22顶部，其包括支撑架81、转盘82，转盘82位于支撑架81的上方，所述转盘82为圆形盘体，其内部设置有呈环形均匀布置的羽毛球放置腔84，羽毛球放置腔84为直径大于羽毛球外径的通孔。支撑架81的内部固定安装有第四伺服电机83，第四伺服电机83的驱动端与转盘82底部的中心固定相连，第四伺服电机83驱动转盘82水平转动，第四伺服电机83的信号端均与控制系统通讯连接。转盘82的下方设有托球板85，托球板85为与转盘82相匹配的圆板，其底部与支撑架81固定焊接在一起，托球板85上对应羽毛球放置的位置开有一个落球孔，托球板85可托住位于羽毛球放置腔84内的羽毛球，当转盘82转动其中一个羽毛球放置腔84与托球板85的落球孔正对时，羽毛球放置腔84内的羽毛球从托球板85的落球孔内落下。

球拍固定夹61可拆卸安装在曲柄摇杆机构6的摇臂上，击球装置4和发球装置3的球拍固定夹61上，均安装有一个羽毛球拍7，羽毛球拍7的把手采用可拆卸的方式固定在球拍固定夹61上，羽毛球拍7随摇臂一起运动，安装于击球装置4上的羽毛球拍7位于与其相连的安装顶板221的上方，将飞过来的羽毛球击打出去，安装于发球装置3上的羽毛球拍7位于与其相连的安装顶板221的下方，其运动时将落下的羽毛球发出。

其工作原理如下：

在平时的运动训练中，在需要发球时在落球机构8的转盘82的羽毛球放置腔84内放入羽毛球，第四伺服电机83驱动转盘82转动一定角度，当转盘82转动其中一个羽毛球放置腔84与托球板85的落球孔正对时，羽毛球放置腔84内的羽毛球从托球板85的落球孔内落下。此时落球机构8下方的第三伺服电机62接受控制系统的指令，通过发球装置3的曲柄摇杆机构6驱动发球的羽毛球拍将下落中的羽毛球击发出去，完成发球的动作。

当有羽毛球飞来时，首先安装在行走装置1底架12上的图像识别装置5自动捕捉羽毛球的飞行轨迹并计算其落点位置，并将信息反馈到控制系统，从而控制系统发出行走装置1移动及击球装置4击球的命令，行走装置1的车轮13配置的直流伺服电机接受命令，行走装置1移动到控制系统指定的位置，同时，击球装置4的曲柄摇杆机构6在第三伺服电机62的驱动下，带动设置在其球拍夹61上的羽毛球拍完成击球运动。当飞来的羽毛球过低或过高时，控制系统发出命令使升降装置2内的第二伺服电机24带动丝杠23转动，丝杠23驱动升降架22向上或向下运动，实现设置在击球装置4上的羽毛球拍升降，来配合击球装置4的曲柄摇杆机构6运动，完成接球时的击球动作。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种羽毛球击发球机器人，包括行走装置、升降装置、发球装置、击球装置、图像识别装置及控制系统，其特征在于，行走装置包括底板和底架，底架固定在底板上；升降装置有两个，对称设置在底架的两侧，升降装置包括固定架和升降架，升降架与固定架滑动配合，升降架的下端配置有驱动机构；发球装置设在其中一个升降架的顶部，击球装置设在另一个升降架的顶部；所述发球装置和击球装置均包括曲柄摇杆机构和球拍固定夹，球拍固定夹设在曲柄摇杆机构上，发球装置还包括落球机构；图像识别装置和控制系统设置在底架上，位于两个升降装置之间。

2.根据权利要求1所述一种羽毛球击发球机器人，其特征在于，所述行走装置还包括六个行走轮，六个行走轮呈环形均匀设置在底板的外缘上；每个行走轮配置有一个第一伺服电机，各第一伺服电机均固定在底板上，且与控制系统通讯连接。

3.根据权利要求2所述一种羽毛球击发球机器人，其特征在于，所述行走轮包括轮轴及两个轮盘，两个轮盘并列安装在轮轴上，所述轮盘的边缘上呈环形均匀设有若干个行走辊体，各轮轴的端部均通过联轴器与对应的第一伺服电机的输出端相连。

4.根据权利要求1所述一种羽毛球击发球机器人，其特征在于，所述驱动机构包括丝杠和第二伺服电机，丝杠竖向安装在固定架的内部，其下端连接第二伺服电机的输出端，第二伺服电机安装在固定架的底部，与控制系统通讯连接；升降架的下部设有丝母座，丝杠通过丝母座驱动升降架上下运动。

5.根据权利要求1所述一种羽毛球击发球机器人，其特征在于，所述升降架包括安装顶板和安装底板，安装顶板位于固定架的上方，安装底板设在固定架内，两者之间通过竖向的导向杆固定相连，导向杆与固定架的顶部滑动配合。

6.根据权利要求5所述一种羽毛球击发球机器人，其特征在于，所述曲柄摇杆机构的连架杆固定安装在安装顶板的一侧，其曲柄、连杆和摇臂均位于安装顶板的外侧；安装顶板上设有第三伺服电机，第三伺服电机驱动曲柄转动，第三伺服电机与控制系统通讯连接。

7.根据权利要求1所述一种羽毛球击发球机器人，其特征在于，落球机构设在发球装置所在的升降架顶部，其包括支撑架、转盘，转盘位于支撑架的上方，安装在支撑架内的第四伺服电机驱动转盘水平转动；转盘内设有呈环形均匀分布的多个羽毛球放置腔，转盘的下方设有托球板，托球板上对应羽毛球放置腔运动轨迹的位置开有一个落球孔。

8.根据权利要求1所述一种羽毛球击发球机器人，其特征在于，图像识别装置包括摄像头，所述摄像头通过云台设在底架的中部，摄像头连接有图像识别模块，所述图像识别模块与控制系统通讯连接。

9.根据权利要求1所述一种羽毛球击发球机器人，其特征在于，击球装置和发球装置的球拍固定夹上，均安装有一个羽毛球拍，安装于击球装置上的羽毛球拍向上，安装于发球装置上的羽毛球拍向下。