CN112386887B - 一种具有减震功能的网球拍 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有减震功能的网球拍，所述减震网球拍包括网球拍手柄、网球拍头框、网球线和执行器；网球拍手柄靠近网球拍头框的端部一分为二与网球拍头框连接，在网球拍手柄与网球拍头框之间形成三角区；三角区与网球拍头框连接处形成两个拍肩，执行器设于两个拍肩之间的网球拍头框上，网球拍头框上均匀设置有多个穿线孔，执行器在与穿线孔对应的位置上设置有过线孔，位于两个拍肩之间的网球线依次穿过穿线孔和过线孔，固定连接于执行器上；执行器包括离子型电活性聚合物层，执行器设置为能够响应于电刺激向远离网球拍头框的方向弯曲变形。本发明通过执行器，对网球线的变形起到缓冲作用，从而能够在击球时起到非常好的缓冲减震作用。

Description

一种具有减震功能的网球拍

技术领域

本发明涉及运动器材技术领域，尤其涉及一种具有减震功能的网球拍。

背景技术

由于网球的质量大、球速快的特点，网球的动能较大，对球拍产生很大冲击力，产生振动，一方面，如果震动不消除会使下次击球偏差，影响运动员正常打球；另外一方面，击打网球时所产生的振动将会直接传递到手臂上，运动时间一长会导致手臂酸痛甚至病变，严重的会产生“网球肘”，具有良好的减震功能的球拍，会让球施予球拍的反作用能量尽可能少地传递到手臂上来，降低对使用者的肘部伤害。

现有技术中，通过设置避震器，避震器大部分在网面上安装，使用软质塑料或者软胶等材质，有圆形和长条形。减震器减震的原理是抑制网面振幅，且被动吸收能量。这种网球拍减震方式为被动减震，减震效果不佳。

有鉴于此，本领域技术人员有必要提出一种新的减震网球拍。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有减震功能的网球拍，用以克服上述背景技术中的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种具有减震功能的网球拍，包括网球拍手柄、网球拍头框、网球线和执行器；所述网球拍手柄靠近所述网球拍头框的端部一分为二与所述网球拍头框连接，在所述网球拍手柄与所述网球拍头框之间形成三角区；所述三角区与所述网球拍头框连接处形成两个拍肩，所述执行器设于两个所述拍肩之间的网球拍头框上，所述网球拍头框上均匀设置有多个穿线孔，所述执行器在与所述穿线孔对应的位置上设置有过线孔，位于两个所述拍肩之间的所述网球线依次穿过所述穿线孔和所述过线孔，固定连接于所述执行器上；所述执行器包括离子型电活性聚合物层，所述执行器设置为能够响应于电刺激向远离所述网球拍头框的方向弯曲变形。

进一步地，所述离子型电活性聚合物层采用离子聚合物-金属复合材料制成。

进一步地，所述离子聚合物-金属复合材料采用光固化材料进行表面封装。

进一步地，所述离子型电活性聚合物层的上表面设有第一金属电极，所述第一金属电极覆盖所述上表面；所述离子型电活性聚合物层的下表面均设有第二金属电极，所述第二金属电极覆盖所述下表面。

进一步地，还包括直流电源，所述直流电源用于输出方波，所述网球拍手柄为具有空腔的中空结构，所述直流电源内嵌于所述空腔内，所述直流电源与所述第一金属电极和所述第二金属电极电连接，所述执行器在所述直流电源作用下实现电致弯曲变形。

进一步地，所述直流电源的电压小于5V，所述直流电源输出的方波频率大于0.2Hz。

进一步地，还包括加速度传感器和微控制器，所述加速度传感器与所述微控制器电连接，所述微控制器还与所述直流电源电连接，所述加速度传感器输出加速度信号给所述微控制器，所述微控制器根据所述加速度信号控制打开所述直流电源。

进一步地，所述直流电源与所述第一金属电极和所述第二金属电极电连接的连接线均内嵌于所述网球拍手柄的空腔内。

进一步地，所述网球拍手柄包括金属材料，所述网球拍手柄能够电连接所述执行器与所述直流电源。

进一步地，还包括计数继电器，所述执行器与所述计数继电器的计数信号输入端连接，所述计数继电器对收到的脉冲信号进行计数。

实施本发明，具有如下有益效果：

本发明的具有减震功能的网球拍，通过由离子型电活性聚合物材料制成的执行器，在网球线因击球发生变形时，执行器能够产生诱导弯曲位移拉动网球线，从而将振动的力传到执行器使振动得到缓冲，其传递的能量被大幅损耗，手柄接收到的能量因此减少，因此达到减震的目的，网线可以快速复位以应对下一次击球，本发明的网球拍能够对网球线的变形起到缓冲作用，在击球时对网球线的变形起到非常好的缓冲减震作用，而且能够有效保护手部。

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和优点，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的介绍，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它附图。

图1是本发明实施例提供的具有减震功能的网球拍的结构示意图；

图2是图1中执行器的剖视示意图；

其中，图中附图标记对应为：1-网球拍手柄、2-网球拍头框、21-穿线孔、3-网球线、4-拍肩、5-执行器、51-过线孔。

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，下面将结合实施例对本发明作进一步地详细描述。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作出创造性劳动的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。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

在本发明的描述中，可以理解的是，尽管本文中可以利用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但是不应当采用限制的方式来解释这些元件。这些术语仅用作区分一个元件与另一个元件。因而，在一些实施例中的第一元件在其他的实施例中可以被称作为第二元件。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

在本发明的描述中，需要理解的是，当一个元件关于另一个元件被提及“在…上”、“在…上面”、“在…下面”或“在…之下”时，其可以关于另一个元件分别直接“在…上”、“在…上面”、“在…下面”或“在…之下”，或者也可以存在中间元件。因此，本文中使用的诸如“在…上”、“在…上面”、“在…下面”或“在…之下”的术语仅出于说明性的目的，并非意图限制实施例。

实施例

本实施例提供了一种具有减震功能的网球拍，参阅图1-2，本实施例中的具有减震功能的网球拍包括网球拍手柄1、网球拍头框2、网球线3和执行器5；网球拍手柄1靠近网球拍头框2的端部一分为二与网球拍头框2连接，在网球拍手柄1与网球拍头框2之间形成三角区；三角区与网球拍头框2连接处形成两个拍肩4，执行器5设于两个拍肩4之间的网球拍头框2上，网球拍头框2上均匀设置有多个穿线孔21，执行器5在与穿线孔对应的位置上设置有过线孔51，位于两个拍肩4之间的网球线3依次穿过穿线孔21和过线孔51，固定连接于执行器5上，该网球拍结构简单，便于制造和组装；执行器5包括离子型电活性聚合物层，执行器5设置为能够响应于电刺激向远离网球拍头框2的方向弯曲变形。

电活性聚合物(electroactive polymer，EAP)具有特殊的电性能和机械性能，作为电活性聚合物中的其中一种，电活性聚合物是一组导电掺杂聚合物，当施加电压时导电掺杂聚合物能够改变形状，本实施例中的离子型电活性聚合物材料可以在较低电压产生诱导弯曲位移，由离子型电活性聚合物材料制成的执行器5，设置在网球拍的拍肩4之间，位于两个拍肩4之间的网球线贯穿该执行器5，执行器5通电后，产生摆动弯曲，即具有位移效果，能够弯曲变厚，具体地，朝向远离网球拍头框2的方向弯曲，其传递的能量被大幅损耗，手柄接收到的能量因此减少，因此达到减震的目的，减轻了由于球拍的震动对使用者的伤害，保护了使用者的手臂。本实施例中的网球拍，网球碰到网面，网面上的网球线3收缩压紧执行器5，执行器5中的电活性聚合物受到压力从而产生电流或电压，从而触发执行器5工作，即变厚或者弯曲，从而在网球线3发生形变时执行器5对其起到缓冲作用以保护手部，从而能够使击球带来的震动大幅度得到消解，且快速进行网面复原。

作为一种具体的实施方式，离子型电活性聚合物层采用离子聚合物-金属复合材料(IPMC)制成。离子聚合物-金属复合材料(IPMC)由离子聚合物薄膜和镀在两表面的贵金属电极组成，离子聚合物薄膜内含有大量的阳离子以中和共价键合在聚合物骨架上的阴离子。离子聚合物-金属复合物材料能够在低至1或2伏特的电压下被激活形变，而且，这种材料不仅有更小的激活能，同时还能经受更大的形变，其最大应变可以达到380％，此外，离子聚合物-金属复合材料具有响应速度快、质量轻、似于生物肌肉比例恒定的特性、无噪声、环保等优点，相应的IPMC执行器具有弹性模量小、能量密度大、质量轻、变形范围大、易制作等优点。当对离子聚合物-金属复合材料的厚度方向施加电压时，水合阳离子向阴极迁移，导致阴极区域水分子较多，产生溶胀而使离子聚合物-金属复合材料向阳极弯曲产生较大的变形，从而便于网球拍的减震调节。

作为一种具体的实施方式，离子聚合物-金属复合材料采用光固化材料进行表面封装，以保证在空气中长期使用的性能要求。

作为一种具体的实施方式，离子型电活性聚合物层的上表面设有第一金属电极，第一金属电极覆盖上表面；离子型电活性聚合物层的下表面均设有第二金属电极，第二金属电极覆盖下表面，具体地，本实施例的执行器5采用离子聚合物-金属复合材料，电极包裹离子聚合物-金属复合材料，一方面能够保护中间的离子聚合物-金属复合材料，另一方面网球线3贯穿执行器5以后，是穿过电极片且直接压在电极片上的，能够较为均衡地给予压紧，从而有利于减震调节。

作为一种具体的实施方式，还包括直流电源，直流电源用于输出方波，网球拍手柄1为具有空腔的中空结构，直流电源内嵌于空腔内，直流电源与第一金属电极和第二金属电极电连接，执行器5在直流电源作用下实现电致弯曲变形。

具体地，网球拍手柄1中嵌入直流电源，电源输出方波，并不需要正反的方波，只需要输出，关闭即可。正反波会使执行器5分别向两侧弯曲，而网球拍三角区的底面本身是圆弧形的网球拍头框2，单侧向外弯折就可以，即向远离网球拍头框2的方向弯曲变形，所以一个方向的方波即可达到减震效果，且能延长执行器5的使用寿命。

作为一种具体的实施方式，执行器5的变形位移取决于电压幅值和频率，为使执行器5产生明显的弯曲位移，直流电源的电压小于5V，直流电源输出的方波频率大于0.2Hz，能够起到很好的抑制网球线变形从而减震的效果。

作为一种具体的实施方式，还包括加速度传感器和微控制器，所述加速度传感器与所述微控制器电连接，微控制器还与直流电源电连接，加速度传感器输出加速度信号给微控制器，微控制器根据加速度信号控制打开直流电源。

作为一种具体的实施方式，直流电源与第一金属电极和第二金属电极电连接的连接线均内嵌于网球拍手柄1的空腔内，从而使得连接线不外露，且能够简化网球拍的结构。

作为一种具体的实施方式，网球拍手柄1包括金属材料，网球拍手柄1能够电连接执行器5与直流电源，从而能够简化网球拍的结构。

作为一种具体的实施方式，离子聚合物-金属复合材料中还含有掺杂材质，能够进一步地提高其电致变形性能。

在离子型电活性聚合物层的厚度上施加电压时，会出现机械变形，而对离子型电活性聚合物层施加机械作用，则输出电流；作为一种具体的实施方式，还包括计数继电器，执行器5与计数继电器的计数信号输入端连接，网球碰到网面，网面上的网球线3收缩压紧执行器5，执行器5中的电活性聚合物受到压力从而产生电流或电压，从而触发执行器5工作，计数继电器对收到的脉冲信号进行计数，从而能够累计击球数，检验练习的效果。因此，本实施例中的网球拍在具有减震功能的同时，还兼具计数功能。

本发明的上述实施例，具有如下有益效果：

本发明实施例中的具有减震功能的网球拍，通过由离子型电活性聚合物材料制成的执行器，在网球线因击球发生变形时，执行器能够产生诱导弯曲位移拉动网球线，从而将振动的力传到执行器使振动得到缓冲，其传递的能量被大幅损耗，手柄接收到的能量因此减少，因此达到减震的目的，网线可以快速复位以应对下一次击球，本发明实施例的网球拍能够对网球线的变形起到缓冲作用，在击球时对网球线的变形起到非常好的缓冲减震作用，而且能够有效保护手部。

上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求书的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims (9)

1.一种具有减震功能的网球拍，其特征在于，包括网球拍手柄(1)、网球拍头框(2)、网球线(3)和执行器(5)；

所述网球拍手柄(1)靠近所述网球拍头框(2)的端部一分为二与所述网球拍头框(2)连接，在所述网球拍手柄(1)与所述网球拍头框(2)之间形成三角区；

所述三角区与所述网球拍头框(2)连接处形成两个拍肩(4)，所述执行器(5)设于两个所述拍肩(4)之间的网球拍头框(2)上，所述网球拍头框(2)上均匀设置有多个穿线孔(21)，所述执行器(5)在与所述穿线孔对应的位置上设置有过线孔(51)，位于两个所述拍肩(4)之间的所述网球线(3)依次穿过所述穿线孔(21)和所述过线孔(51)，固定连接于所述执行器(5)上；

所述执行器(5)包括离子型电活性聚合物层，所述执行器(5)设置为能够响应于电刺激向远离所述网球拍头框(2)的方向弯曲变形；

所述网球拍还包括直流电源，所述直流电源与所述执行器(5)电连接，所述直流电源用于提供方波电压，所述执行器(5)能够在所述方波电压作用下向远离所述网球拍头框(2)的方向弯曲变形；

所述网球拍还包括加速度传感器和微控制器，所述加速度传感器与所述微控制器电连接，所述微控制器还与所述直流电源电连接，所述加速度传感器输出加速度信号给所述微控制器，所述微控制器根据所述加速度信号控制打开所述直流电源。

2.根据权利要求1所述的具有减震功能的网球拍，其特征在于，所述离子型电活性聚合物层采用离子聚合物-金属复合材料制成。

3.根据权利要求2所述的具有减震功能的网球拍，其特征在于，所述离子聚合物-金属复合材料采用光固化材料进行表面封装。

4.根据权利要求1所述的具有减震功能的网球拍，其特征在于，所述离子型电活性聚合物层的上表面设有第一金属电极，所述第一金属电极覆盖所述上表面；所述离子型电活性聚合物层的下表面均设有第二金属电极，所述第二金属电极覆盖所述下表面。

5.根据权利要求4所述的具有减震功能的网球拍，其特征在于，所述网球拍手柄(1)为具有空腔的中空结构，所述直流电源内嵌于所述空腔内，所述直流电源与所述第一金属电极和所述第二金属电极电连接。

6.根据权利要求5所述的具有减震功能的网球拍，其特征在于，所述直流电源的电压小于5V，所述直流电源输出的方波频率大于0.2Hz。

7.根据权利要求5所述的具有减震功能的网球拍，其特征在于，所述直流电源与所述第一金属电极和所述第二金属电极电连接的连接线均内嵌于所述网球拍手柄(1)的空腔内。

8.根据权利要求5所述的具有减震功能的网球拍，其特征在于，所述网球拍手柄(1)包括金属材料，所述网球拍手柄(1)能够电连接所述执行器(5)与所述直流电源。

9.根据权利要求1所述的具有减震功能的网球拍，其特征在于，还包括计数继电器，所述执行器(5)与所述计数继电器的计数信号输入端连接，所述计数继电器对收到的脉冲信号进行计数。

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