CN112090049B - 乒乓球训练机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了乒乓球训练机器人,包括宽度等于或大于乒乓球台宽度的收集筐，所述收集筐通过支架安装有走球管道，所述走球管道包括竖直段和弯曲段，所述竖直段下端连接有吸球盘，所述弯曲段上端连接有步进传球装置，所述步进传球装置的上方连接有发球管，所述发球管的发球口处设置有用于乒乓球加速发出的发球装置；通过水平角度调节装置可以对走球管道及发球装置的水平发球方向进行调节，而高度调节机构可以对发球装置的发球高度进行调节，水平位移调节机构可以对发球装置的水平发球位置进行调节，配合可以实现对乒乓球台各点位置的全方位覆盖发球可以对乒乓球台的发球位置进行全方位覆盖，具有广阔的市场前景和显著的经济效益。

Description

乒乓球训练机器人

技术领域

本发明涉及体育器械技术领域，具体涉及乒乓球训练机器人。

背景技术

在乒乓球训练中，经常会使用乒乓球机器人进行大量快速的乒乓球发球以达到训练运动员接球能力的目的。目前运动员在训练时一般需要通过陪练人员配合，或者通过简单的发球机器单一的发球，使用也非常的不便，同时，在训练时运动员可能是针对固定状态训练，也可能是针对随机发球状态来应对，现有技术中基本都是人为来陪练。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供乒乓球训练机器人，能够收集乒乓球，并且可以实现固定点训练和随机训练，节省人力物力。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的乒乓球训练机器人,包括宽度等于或大于乒乓球台宽度的收集筐，所述收集筐通过支架安装有走球管道，所述走球管道包括竖直段和弯曲段，所述竖直段下端连接有吸球盘，所述弯曲段上端连接有步进传球装置，所述步进传球装置的上方连接有发球管，所述发球管的发球口处设置有用于乒乓球加速发出的发球装置，所述步进传球装置上方设置有与走球管道连通用于负压吸球的负吸装置；

所述发球管上还设有用于调节发球的水平角度调节装置；所述收集筐靠近前部安装有水平位移调节机构，所述水平位移调节机构通过滑块连接有支架，该支架上设有调节发球高度的高度调节机构；所述支架的高度大于所述发球管的高度，所述水平角度调节装置安装于所述支架上部；

所述发球装置、所述负吸装置、所述步进传球装置、所述水平角度调节装置、所述水平位移调节机构、所述高度调节机构均分别与控制装置电连接。

作为本案重要的技术方案，所述收集筐包括筐体，所述筐体的前侧固定安装有长方形的框架，所述水平位移调节机构安装于所述框架下部中间，所述框架的后侧设置有挡网。

作为优选，所述水平位移调节机构包括丝杠，该丝杠的上下两侧均设有与其平行的导向杆；

其中，所述丝杠的左右两端与所述框架的两侧转动连接，所述导向杆的左右两端与框架固定连接；所述丝杠一端还连接有第一电机；所述丝杠以及导向杆配合连接有滑块，该滑块与所述支架连接。

作为优选，所述支架包括上支架和下支架，所述下支架包括设置在所述走球管道两侧的连接板，所述连接板的后部延伸有安装板，该安装板滑动连接有一根导轨，该导轨与所述丝杠平行，且导轨的两端分别与框架的两侧固定连接；所述连接板上还连接有下支板；

所述上支架包括承载板，该承载板的左右两侧分别成型有与下支板对应的上支板，所述上支板与所述下支板之间通过升降杆连接；所述承载板的中间开设有通孔，所述走球管道的竖直段穿过通孔以及两个连接板之间的间隙，且所述通孔与所述竖直段的上部固定连接；

所述安装板上安装有电动伸缩杆，该电动伸缩杆的伸缩端与所述承载板连接。

作为优选，所述水平角度调节装置包括伺服电机，所述伺服电机固定安装在连接两个上支板上端的支撑板上，所述伺服电机的输出轴端朝下延伸连接有吊环，该吊环与所述发球管固定连接。

作为优选，所述发球装置包括两个外形呈长方体形状的发球外壳，两个发球外壳关于发球管对称分布，两个发球外壳通过套筒彼此固定连接，所述套筒套设在发球管外侧并通过螺栓进行连接，每个发球外壳内均设置有中心轴，中心轴的外侧设置有发球转筒，发球转筒和中心轴之间彼此连接有发条，所述发球外壳的侧壁上安装有用于对发球转筒进行限位的卡定机构，所述发球转筒的外侧开设有以其为中心等角度均匀分布的若干个弧形卡球槽，所述发球管的侧壁上开设有用于穿过发球转筒的通槽，两个发球转筒的轴端通过齿轮箱彼此啮合传动并由第三电机驱动转动；

所述卡定机构包括固定安装在发球外壳内侧壁上的气缸，所述气缸的推杆头端朝向发球外壳内部并固定连接有卡定块，卡定块靠近发球转筒一侧为与弧形卡球槽向配合的弧形凸起面。

作为优选，所述步进传球装置包括与发球管固定连接的拨球外壳，所述拨球外壳内设置有拨球转筒，拨球转筒的轴端由固定安装在拨球外壳外部一侧的第二电机驱动转动，所述拨球转筒的一侧延伸至发球管内，所述拨球转筒的外侧开设有以其中轴线为中心均匀分布的若干个弧形拨球槽，所述拨球转筒转动能够将乒乓球由走球管道输送至发球管道。

作为优选，所述负吸装置包括气泵，所述发球管顶部固定连接有支撑件，所述气泵通过支撑件固定安装在的发球管顶侧，气泵的吸气口端固定连接有吸气管，吸气管的下端与所述拨球外壳连接，工作时，所述吸气管能够将乒乓球吸至所述弧形拨球槽处，所述发球管与拨球外壳连接处的管道内壁上还设置有密封弹性套圈。

作为优选，所述走球管道为伸缩软管，该伸缩软管与步进传球装置的拨球外壳下端嵌套连接，所述发球管为铝合金或硬质塑料管道，该发球管与步进传球装置的拨球外壳焊接。

作为优选，所述控制装置为PLC控制器或者遥控器。

采用上述结构，收集筐将运动员打回的乒乓球进行收集，以供后续发球装置的发球使用，在进行发球时，负吸装置将收集筐内的乒乓球吸入走球管道内并通过步进传球装置进行步进传输至发球装置处，再由发球装置将乒乓球加速发出，通过水平角度调节装置可以对走球管道的水平角度进行转动调节，从而实现对发球装置的水平发球方向进行调节，而高度调节机构可以对发球装置的发球高度进行调节，水平位移调节机构可以对发球装置的水平发球位置进行调节，水平角度调节装置、高度调节机构和水平位移调节机构三者配合可以实现对乒乓球台各点位置的全方位覆盖发球。

有益效果在于：1、通过水平角度调节装置可以对走球管道及发球装置的水平发球方向进行调节，而高度调节机构可以对发球装置的发球高度进行调节，水平位移调节机构可以对发球装置的水平发球位置进行调节，配合可以实现对乒乓球台各点位置的全方位覆盖发球可以对乒乓球台的发球位置进行全方位覆盖。

2、收集筐可以对运动员打回的乒乓球进行收集，并配合负吸装置、步进传球装置和发球装置可以实现对乒乓球的稳定、间歇及匀速发球；

3、发球装置的发球转筒、中心轴和发条可以实现对发球力度的蓄力，根据发球球速训练的需要选择合适的蓄力程度即可进行调节，操作使用方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的主视图；

图2是本发明图1的A-A剖面图；

图3是本发明图1的立体图；

图4是本发明图1的B-B剖面图；

图5是本发明图2的C处局部放大图；

图6是本发明图4的D处局部放大图。

附图标记说明如下：1、收集筐；1a、筐体；1b、挡网；1c、框架；2、支架；2a、上支板；2b、升降杆；2c、下支板；2d、连接板；2e、安装板；2f、承载板；3、走球管道；3a、竖直段；3b、弯曲段；3c、吸球盘；3d、发球管；4、水平角度调节装置；4a、伺服电机；4b、吊环；5、负吸装置；5a、气泵；5b、吸气管；6、高度调节机构；6a、电动伸缩杆； 7、水平位移调节机构；7a、第一电机；7b、丝杠；7c、滑块；7d、导向杆；8、发球装置；8a、发球外壳；8b、发球转筒；8c、中心轴；8d、发条；8e、弧形卡球槽；9、齿轮箱；10、第二电机；11、卡定机构；11a、气缸；11b、卡定块；12、步进传球装置；12a、拨球外壳；12b、拨球转筒；12c、弧形拨球槽；12d、拨球转轴；13、密封弹性套圈；14、套筒；15、第三电机。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

参见图1-图6所示，本发明提供了乒乓球训练机器人,包括宽度等于或大于乒乓球台宽度的收集筐1，所述收集筐1包括筐体1a，所述筐体1a的前侧固定安装有长方形的框架1c，框架1c的高度大于乒乓球台30-50cm，所述水平位移调节机构 7安装于所述框架1c下部中间，所述框架1c的后侧设置有挡网1b，在使用时，一大部分乒乓球会直接飞到挡网1b上，然后落至筐体1a内，采用该收集筐1，在使用时能够持续不断的为机器人供球，机器人实现不间断的发球。所述收集筐1通过支架2安装有走球管道3，所述走球管道3包括竖直段3a和弯曲段3b，弯曲段3b与竖直段3a平滑连接，所述弯曲段3b为“S”形，所述竖直段3a下端连接有吸球盘3c，外形呈上窄下宽喇叭口状。所述弯曲段3b上端连接有步进传球装置12，所述步进传球装置12的上方连接有发球管3d，所述发球管3d的发球口处设置有用于乒乓球加速发出的发球装置8，所述步进传球装置12上方设置有与走球管道3连通用于负压吸球的负吸装置5；其中，通过负吸装置5能够将乒乓球从收集筐1内吸至走球管道3，然后通过步进传球装置12一个接一个的传输到发球内，再通过发球装置8将球发出。

所述发球管3d上还设有用于调节发球的水平角度调节装置4；所述收集筐1靠近前部安装有水平位移调节机构 7，所述水平位移调节机构 7通过滑块7c连接有支架2，该支架2上设有调节发球高度的高度调节机构6；所述支架2的高度大于所述发球管的高度，所述水平角度调节装置4安装于所述支架2上部；采用上述结构，所述水平角度调节装置4能够调节发球的水平角度，所述高度调节机构6能够调节发球的高度，所述水平位移调节机构 7能够实现水平位置调节，从而能够实现多角度、多位置的发球，便于运动员训练。

所述发球装置8、所述负吸装置5、所述步进传球装置12、所述水平角度调节装置4、所述水平位移调节机构 7、所述高度调节机构6均分别与控制装置电连接。进一步的，所述控制装置为PLC控制器或者遥控器。通过PLC控制器可实现该机器人有规则的发球，比如控制水平位移调节机构 7使机器人水平往复匀速发球，控制高度调节机构6上下匀速升降使机器人调节发球高度；同时还能够控制水平角度调节装置4，在一定范围内调节发球角度；控制发球装置8实现对发球力量的控制。操作者通过遥控器可以分别对所述发球装置8、所述负吸装置5、所述步进传球装置12、所述水平角度调节装置4、所述水平位移调节机构 7、所述高度调节机构6进行控制，随机的选择控制水平位移、高度调节、角度调节以及发球力量的调节，从而能够随机发球，训练运动员的随机接球能力。该控制结构有助于运动员根据自己实际情况来训练自己的能力，使用方便。

作为本案优选的实施方式，所述水平位移调节机构 7包括丝杠7b，该丝杠7b的上下两侧均设有与其平行的导向杆7d；其中，所述丝杠7b的左右两端与所述框架1c的两侧转动连接，所述导向杆7d的左右两端与框架1c固定连接；所述丝杠7b一端还连接有第一电机7a；所述丝杠7b以及导向杆7d配合连接有滑块7c，该滑块7c与所述支架2连接。

进一步的，所述支架2包括上支架和下支架，所述下支架包括设置在所述走球管道3两侧的连接板2d，所述连接板2d的后部延伸有安装板2e，为了保持支架2的稳定性，该安装板2e滑动连接有一根导轨，该导轨与所述丝杠7b平行，且导轨的两端分别与框架1c的两侧固定连接；所述连接板2d上还连接有下支板2c。所述上支架包括承载板2f，该承载板2f的左右两侧分别成型有与下支板2c对应的上支板2a，所述上支板2a与所述下支板2c之间通过升降杆2b连接；所述承载板2f的中间开设有通孔，所述走球管道3的竖直段3a穿过通孔以及两个连接板2d之间的间隙，且所述通孔与所述竖直段3a的上部固定连接，该固定连接方式可以为胶粘，同时在升降时走球管道3的弯曲段3b也会起到一定的支撑作用；所述安装板2e上安装有电动伸缩杆6a，即高度调节机构6，该电动伸缩杆6a的伸缩端与所述承载板2f连接。调节高度时，所述电动伸缩杆6a驱动承载板2f升降，所述走球管道3采用伸缩软管，从而可使竖直段3a的伸缩软管伸缩实现发球的高度调节。

再进一步的，所述水平角度调节装置4包括伺服电机4a，所述伺服电机4a固定安装在连接两个上支板2a上端的支撑板上，所述伺服电机4a的输出轴端朝下延伸连接有吊环4b，该吊环4b与所述发球管3d固定连接。调节角度时，所述伺服电机4a驱动吊环转动，从而使发球管3d左右摆动，其中该水平角度调节装置4不仅起到角度调节的作用，还能够保证发球管3d的稳定性，通过吊环4b悬吊着发球管3d，保持该机器人发球的稳定性。该结构使发球、高度调节、角度调节、水平位移形成一个整体，使本申请的结构更加紧凑完整，功能实现更加稳定。

优选的，所述发球装置8包括两个外形呈长方体形状的发球外壳8a，两个发球外壳8a关于发球管对称分布，两个发球外壳8a通过套筒14彼此固定连接，所述套筒14套设在发球管外侧并通过螺栓进行连接，使发球装置8与发球管固定连接，每个发球外壳8a内均设置有中心轴8c，中心轴8c的外侧设置有发球转筒8b，发球转筒8b和中心轴8c之间彼此连接有发条8d，所述发球外壳8a的侧壁上安装有用于对发球转筒8b进行限位的卡定机构11，所述发球转筒8b的外侧开设有以其为中心等角度均匀分布的若干个弧形卡球槽8e，所述发球管的侧壁上开设有用于穿过发球转筒8b的通槽，两个发球转筒8b的轴端通过齿轮箱9彼此啮合传动并由第三电机15驱动转动。所述卡定机构11包括固定安装在发球外壳8a内侧壁上的气缸11a，所述气缸11a的推杆头端朝向发球外壳8a内部并固定连接有卡定块11b，卡定块11b靠近发球转筒8b一侧为与弧形卡球槽8e向配合的弧形凸起面。所述步进传球装置12包括与发球管固定连接的拨球外壳12a，所述拨球外壳12a内设置有拨球转筒12b，拨球转筒12b的轴端由固定安装在拨球外壳12a外部一侧的第二电机10驱动转动，所述拨球转筒12b的一侧延伸至发球管内，所述拨球转筒12b的外侧开设有以其中轴线为中心均匀分布的若干个弧形拨球槽12c，所述拨球转筒12b转动能够将乒乓球由走球管道3输送至发球管道。第二电机10采用伺服步进电机，第二电机10的输出轴每转动一次，带动拨球转筒12b将乒乓球在发球管步进移动一次。

采用以上结构具体工作时，步进传球装置12将乒乓球推进到两个发球转筒8b之间的位置，此时，乒乓球卡在两个发球转筒8b的弧形卡球槽8e内，第三电机15转动通过齿轮箱9带动两个中心轴8c同步反向转动，此时发球转筒8b受到卡定机构11的卡定无法转动，发条8d受力上紧，当达到转动圈数时，卡定机构11的气缸11a推杆缩回，从而带动卡定块11b远离发球转筒8b，发球转筒8b在发条8d的弹性力作用下转动，从而将乒乓球加速发出。

作为优选，所述负吸装置5包括气泵5a，所述发球管顶部固定连接有支撑件，所述气泵5a通过支撑件固定安装在的发球管顶侧，气泵5a的吸气口端固定连接有吸气管5b，吸气管5b的下端与所述拨球外壳12a连接，工作时，所述吸气管5b能够将乒乓球吸至所述弧形拨球槽12c处，所述发球管与拨球外壳12a连接处的管道内壁上还设置有密封弹性套圈13，该密封弹性套圈13的内壁面为倾斜面，且靠近发球口的一侧直径小，远离发球口的一侧直径大，这样在乒乓球接触到该密封弹性套圈13的倾斜面还具有一个导向的作用，避免发球管3d内的乒乓起回流，从而进一步的保证乒乓球发射的稳定性。密封弹性套圈13配合在发球管3d内行进的乒乓球实现对发球管3d的密封，从而使得负吸装置5的作用力朝向吸球伸缩管并向下延伸，从而实现对收集筐1内乒乓球的负压向上吸取。

优选的，所述走球管道3为伸缩软管，该伸缩软管与步进传球装置12的拨球外壳12a下端嵌套连接，所述发球管为铝合金或硬质塑料管道，该发球管与步进传球装置12的拨球外壳12a焊接。

采用上述结构，收集筐1将运动员打回的乒乓球进行收集，以供后续发球装置8的发球使用，在进行发球时，负吸装置5将收集筐1内的乒乓球吸入走球管道3内并通过步进传球装置12进行步进传输至发球装置8处，再由发球装置8将乒乓球加速发出，通过水平角度调节装置4可以对走球管道3的水平角度进行转动调节，从而实现对发球装置8的水平发球方向进行调节，而高度调节机构6可以对发球装置8的发球高度进行调节，水平位移调节机构 7可以对发球装置8的水平发球位置进行调节，水平角度调节装置4、高度调节机构6和水平位移调节机构 7三者配合可以实现对乒乓球台各点位置的全方位覆盖发球。

需要进一步说明的是，具体的，所述控制装置分别与发球装置8的第三电机15、卡定机构11的气缸11a、负吸装置5的气泵5a、步进传球装置12的第二电机10、水平角度调节装置4的伺服电机4a、高度调节机构6的电动伸缩杆6a、水平位移水平位移调节机构 7的第一电机7a电连接，能够实现分别控制。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.乒乓球训练机器人，其特征在于：包括宽度等于或大于乒乓球台宽度的收集筐，所述收集筐通过支架安装有走球管道，所述走球管道包括竖直段和弯曲段，所述竖直段下端连接有吸球盘，所述弯曲段上端连接有步进传球装置，所述步进传球装置的上方连接有发球管，所述发球管的发球口处设置有用于乒乓球加速发出的发球装置，所述步进传球装置上方设置有与走球管道连通用于负压吸球的负吸装置；

所述发球管上还设有用于调节发球的水平角度调节装置；所述收集筐靠近前部安装有水平位移调节机构，所述水平位移调节机构通过滑块连接有支架，该支架上设有调节发球高度的高度调节机构；所述支架的高度大于所述发球管的高度，所述水平角度调节装置安装于所述支架上部；

所述发球装置、所述负吸装置、所述步进传球装置、所述水平角度调节装置、所述水平位移调节机构、所述高度调节机构均分别与控制装置电连接；

所述收集筐包括筐体，所述筐体的前侧固定安装有长方形的框架，所述水平位移调节机构安装于所述框架下部中间，所述框架的后侧设置有挡网；

所述支架包括上支架和下支架，所述下支架包括设置在所述走球管道两侧的连接板，所述连接板的后部延伸有安装板，该安装板滑动连接有一根导轨，该导轨与丝杠平行，且导轨的两端分别与框架的两侧固定连接；所述连接板上还连接有下支板；所述上支架包括承载板，该承载板的左右两侧分别成型有与下支板对应的上支板，所述上支板与所述下支板之间通过升降杆连接；所述承载板的中间开设有通孔，所述走球管道的竖直段穿过通孔以及两个连接板之间的间隙，且所述通孔与所述竖直段的上部固定连接；所述安装板上安装有电动伸缩杆，该电动伸缩杆的伸缩端与所述承载板连接；

所述水平角度调节装置包括伺服电机，所述伺服电机固定安装在连接两个上支板上端的支撑板上，所述伺服电机的输出轴端朝下延伸连接有吊环，该吊环与所述发球管固定连接；

所述发球装置包括两个外形呈长方体形状的发球外壳，两个发球外壳关于发球管对称分布，两个发球外壳通过套筒彼此固定连接，所述套筒套设在发球管外侧并通过螺栓进行连接，每个发球外壳内均设置有中心轴，中心轴的外侧设置有发球转筒，发球转筒和中心轴之间彼此连接有发条，所述发球外壳的侧壁上安装有用于对发球转筒进行限位的卡定机构，所述发球转筒的外侧开设有以其为中心等角度均匀分布的若干个弧形卡球槽，所述发球管的侧壁上开设有用于穿过发球转筒的通槽，两个发球转筒的轴端通过齿轮箱彼此啮合传动并由第三电机驱动转动；所述卡定机构包括固定安装在发球外壳内侧壁上的气缸，所述气缸的推杆头端朝向发球外壳内部并固定连接有卡定块，卡定块靠近发球转筒一侧为与弧形卡球槽向配合的弧形凸起面；

所述步进传球装置包括与发球管固定连接的拨球外壳，所述拨球外壳内设置有拨球转筒，拨球转筒的轴端由固定安装在拨球外壳外部一侧的第二电机驱动转动，所述拨球转筒的一侧延伸至发球管内，所述拨球转筒的外侧开设有以其中轴线为中心均匀分布的若干个弧形拨球槽，所述拨球转筒转动能够将乒乓球由走球管道输送至发球管道；

所述负吸装置包括气泵，所述发球管顶部固定连接有支撑件，所述气泵通过支撑件固定安装在的发球管顶侧，气泵的吸气口端固定连接有吸气管，吸气管的下端与所述拨球外壳连接，工作时，所述吸气管能够将乒乓球吸至所述弧形拨球槽处，所述发球管与拨球外壳连接处的管道内壁上还设置有密封弹性套圈；

所述走球管道为伸缩软管，该伸缩软管与步进传球装置的拨球外壳下端嵌套连接，所述发球管为铝合金或硬质塑料管道，该发球管与步进传球装置的拨球外壳焊接。

2.根据权利要求1所述乒乓球训练机器人，其特征在于：所述水平位移调节机构包括丝杠，该丝杠的上下两侧均设有与其平行的导向杆；

其中，所述丝杠的左右两端与所述框架的两侧转动连接，所述导向杆的左右两端与框架固定连接；所述丝杠一端还连接有第一电机；所述丝杠以及导向杆配合连接有滑块，该滑块与所述支架连接。

3.根据权利要求1所述乒乓球训练机器人，其特征在于：所述控制装置为PLC控制器或者遥控器。

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