CN114247115B - 一种用于投篮训练的辅助装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种辅助装置，包括拾球装置、安装在所述拾球装置上的抛球装置和驱动所述抛球装置相对所述拾球装置的回转装置；所述拾球装置包括下壳体、水平输送系统、竖直输送系统、行走系统、第一摄像头和主控制器；所述主控制器与所述水平输送系统、竖直输送系统、行走系统、第一摄像头一一电性连接；所述抛球装置包括上壳体、曲线输送系统、抛球系统、第二摄像头和副控制器；所述副控制器与所述曲线输送系统、抛球系统、第二摄像头一一电性连接；所述主控制器与所述副控制器无线连接。本发明无需安装即可使用，且通过自动拾球和抛球令使用者能够进行更多形式的训练。

Description

一种用于投篮训练的辅助装置

技术领域

本发明属于运动辅助训练技术领域，具体涉及一种用于投篮训练的辅助装置。

背景技术

篮球运动是当下最受欢迎的球类运动之一，其不仅能够锻炼身体，而且还能增进队友之间的感情，有助于身心的健康发展。

随着国家对体育事业的重视，越来越多的爱好者也参与到篮球运动中。为了提高运动员的篮球技术水平，合理的训练计划是其中的关键之一。为了辅助运动员训练，人们发明了能够帮助运动员更好的进行训练的辅助装置。申请号为“202121186501.5”的专利公开文本中披露了一种篮球自动训练装置，用于辅助使用者进行投篮训练，该装置能够自动收集投篮者投出的篮球并将其弹射给投篮者，从而省去了投篮者捡球的环节，大大提高了投篮效率。该装置由于需要安装在篮筐上使用，从而令接球机构占据篮下较大的空间，因此只能用于投篮训练而无法满足其它形式的训练要求，存在一定的局限性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于投篮训练的辅助装置，无需安装即可使用，且通过自动拾球和抛球令使用者能够进行更多形式的训练。

本发明是这样实现的：一种用于投篮训练的辅助装置，包括拾球装置、安装在所述拾球装置上的抛球装置和驱动所述抛球装置相对所述拾球装置回转的回转装置；

所述拾球装置包括下壳体、水平输送系统、竖直输送系统、行走系统、第一摄像头和主控制器；

所述下壳体设置有进球通道，所述水平输送系统设置于所述进球通道的水平进球段处，竖直输送系统设置于所述水平输送系统的竖直出球段处；所述行走系统设置于所述下壳体的底部，所述第一摄像头设置于所述下壳体上位于水平进球段的入口处的上方位置；所述主控制器与所述水平输送系统、竖直输送系统、行走系统、第一摄像头一一电性连接；

所述抛球装置包括上壳体、曲线输送系统、抛球系统、第二摄像头和副控制器；所述上壳体设置有出球通道，所述曲线输送系统自所述出球通道的竖直进球段延伸至其倾斜出球段，所述抛球系统位于所述倾斜出球段处；所述第二摄像头设置于所述上壳体上位于倾斜出球段的出口处的下方位置；所述副控制器与所述曲线输送系统、抛球系统、第二摄像头一一电性连接；

所述主控制器与所述副控制器无线连接。

进一步地，所述水平输送系统包括第一轮架、第一输送轮、第一传动机构、第一电机、第一电推杆和第一导向机构；所述第一轮架、第一导向机构和第一电推杆均在所述水平进球段的两侧水平对称设置；所述第一轮架通过所述第一导向机构滑动安装，所述第一电推杆驱动对应的第一轮架沿垂直于水平进球段的方向移动；所述第一输送轮在所述第一轮架上沿直线设置有多个，并且通过所述第一传动机构连接；所述第一电机在所述第一轮架上设置有一个，并与所述第一传动机构连接。

进一步地，所述竖直输送系统包括第二轮架、第二输送轮、第二传动机构、第二电机、第二电推杆和第二导向机构；所述第二轮架、第二导向机构和第二电推杆均在所述竖直进球段的两侧水平对称设置；所述第二轮架通过所述第二导向机构滑动安装，所述第二电推杆驱动对应的第二轮架沿垂直于竖直出球段的方向移动；所述第二输送轮在所述第二轮架上沿直线设置有多个，并且通过所述第二传动机构连接；所述第二电机在所述第二轮架上设置有一个，并与所述第二传动机构连接。

进一步地，所述曲线输送系统包括第三轮架、第三输送轮、第三传动机构、第三电机、张紧弹簧、万向节和第三导向机构；所述第三轮架、第三导向机构和张紧弹簧均在所述出球通道的两侧竖直对称设置；所述第三轮架通过所述第三导向机构滑动安装并通过所述张紧弹簧形成沿垂直于出球通道的方向的弹性移动；所述第三输送轮在所述第三轮架上沿曲线设置有多个，并且通过所述万向节与所述第三传动机构连接；所述第三电机在所述第三轮架上设置有一个，并与所述第三传动机构连接。

进一步地，所述抛球系统包括上抛轮、下抛轮、第四传动机构和第四电机；所述上抛轮和下抛轮在所述出球通道的倾斜出球段对称设置；所述第四电机通过所述第四传动机构连接所述上抛轮和下抛轮。

进一步地，所述回转装置包括回转支承、回转电机和主动齿轮；所述回转电机设置在所述拾球装置上，所述回转支承连接在所述拾球装置和抛球装置之间，所述主动齿轮设置在所述回转电机的主轴上并与所述回转支承的内圈啮合。

进一步地，所述行走系统包括动力轮、前支撑万向轮和后支撑万向轮；所述动力轮在所述下壳体的底部中央两侧对称设置有两个，所述前支撑万向轮在所述下壳体的底部前方两侧对称设置有两个，所述后支撑万向轮在所述下壳体的底部中央后方设置有一个。

进一步地，所述进球通道的水平进球段末端设置有第一检测器，所述第一检测器与所述主控制器电性连接。

进一步地，所述上壳体的顶部中央设置有第二检测器，所述第二检测器与所述副控制器电性连接。

进一步地，所述上壳体为圆锥形壳体，所述下壳体为圆柱形壳体。

本发明带来的有益效果是：

1、本发明无需安装即可使用，不占用篮下空间，满足训练者进行不同形式训练的要求，通过视觉导航和视觉定位功能实现篮球的快速拾球和抛球，大大提高了训练效率。

2、本发明采用滚轮式输送系统实现篮球在内部通道里的移动，并通过抛球系统完成抛球，抛球力度能够根据训练者的远近自行调节。

附图说明

图1为本发明一个优选实施例的结构立体图；

图2为图1所示实施例的结构后视图；

图3为图1所示实施例的结构前视图；

图4为图3中的A-A向剖视图；

图5为图4中的B向视图；

图6为图4中的C向视图；

图7为图4中的D向视图；

图8为图1所示实施例的工作示意图（图中箭头所指为篮球移动方向）；

图9为图1所示实施例中视觉导航过程的原理图；

图10为图1所示实施例中视觉定位过程的原理图；

图11为图1所示实施例的控制器的组成框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1至11所示，一种用于投篮训练的辅助装置，包括拾球装置100、安装在拾球装置100上的抛球装置200和驱动抛球装置200相对拾球装置100回转的回转装置22。

拾球装置100包括下壳体1、水平输送系统5、竖直输送系统15、行走系统25、第一摄像头3和主控制器17。主控制器17与水平输送系统5、竖直输送系统15、行走系统25、第一摄像头3一一电性连接。

下壳体1为圆柱形壳体，其顶部设置有顶盖23，其前侧中央向内凹陷形成一条带直角转弯的进球通道1.1。进球通道1.1的水平进球段处的左右两侧对称开设有水平槽1.3，竖直出球段的左右两侧对称开设有竖直槽1.2。

如图5所示，水平输送系统5包括第一轮架5.1、第一输送轮5.3、第一传动机构5.2、第一电机、第一电推杆5.4和第一导向机构5.5。第一轮架5.1、第一导向机构5.5和第一电推杆5.4均在水平进球段的两侧水平对称设置。第一轮架5.1通过第一导向机构5.5滑动安装在下壳体1内。第一导向机构5.5为直线轴承和导柱。第一电推杆5.4驱动对应的第一轮架5.1沿垂直于水平进球段的方向移动。第一输送轮5.3在第一轮架5.1上沿直线水平设置有四个，并且通过第一传动机构5.2连接。第一输送轮5.3的一部分能够穿过对应的水平槽1.3而位于水平进球段中。第一传动机构5.2为皮带传动机构。第一电机在第一轮架5.1上设置有一个，并与第一传动机构5.2连接。第一电机和第一电推杆5.4与主控制器17电性连接，通过第一电推杆5.4能够使得第一输送轮5.3相互靠近以夹住进入水平进球段内的篮球300并完成水平方向的输送。

同样地，如图6所示，竖直输送系统15包括第二轮架15.1、第二输送轮15.3、第二传动机构15.2、第二电机、第二电推杆15.4和第二导向机构15.5；第二轮架15.1、第二导向机构15.5和第二电推杆15.4均在竖直进球段的两侧水平对称设置。第二轮架15.1通过第二导向机构15.5滑动安装在下壳体1内。第二导向机构15.5为直线轴承和导柱第二电推杆15.4驱动对应的第二轮架15.1沿垂直于竖直出球段的方向移动。第二输送轮15.3在第二轮架15.1上沿直线竖直设置有四个，并且通过第二传动机构15.2连接。第二输送轮15.3的一部分能够穿过对应的竖直槽1.2而位于竖直出球段中。第二传动机构15.2为皮带传动机构。第二电机在第二轮架15.1上设置有一个，并与第二传动机构15.2连接。第二电机和第二电推杆15.4与主控制器17电性连接，通过第二电推杆15.4能够使得第二输送轮15.3相互靠近以夹住进入竖直进球段内的篮球300并完成竖直方向的输送。

行走系统25设置于下壳体1的底部，行走系统25包括动力轮13、前支撑万向轮11和后支撑万向轮9。动力轮13在下壳体1的底部中央两侧对称设置有两个，前支撑万向轮11在下壳体1的底部前方两侧对称设置有两个，后支撑万向轮9在下壳体1的底部中央后方设置有一个。动力轮13采用轮毂电机实现驱动，并与主控制器17电性连接，利用两个动力轮13的转速差实现整个拾球装置100的前进、后退和转向。前支撑万向轮11和后支撑万向轮9对整体形成支撑，从而完成整体的水平移动。

第一摄像头3设置于下壳体1上位于水平进球段的入口处的上方位置，负责寻找球场上的篮球300。如图9所示，拾球装置100运行后在球场上进行360°转动，该过程中第一摄像头3会采集第一图像3.1并发送给主控制器17，主控制器17对第一图像3.1进行识别，当识别到篮球300后，利用第一标定框3.3对其进行标定，然后计算第一标定框3.3相对第一图像3.1中的第一十字准星3.2的位置，然后控制动力轮13调整拾球装置100的角度，然后向篮球300所在位置移动，从而使篮球300顺利进入进球通道1.1内。该识别定位方法为现有技术，故不赘述。

如图4所示，抛球装置200包括上壳体2、曲线输送系统16、抛球系统20、第二摄像头6和副控制器14。副控制器14与曲线输送系统16、抛球系统20、第二摄像头6一一电性连接；主控制器17通过第一通信模块和第二通信模块与副控制器14建立无线连接。第一通信模块和第二通信模块为蓝牙模块。

上壳体2为圆锥形壳体，其底部设置有底盖12，其锥面后侧中央向内凹陷形成一条带弯曲的出球通道2.1。出球通道2.1的左右两侧对称开设有自竖直进球段延伸至倾斜出球段的曲形槽2.2。出球通道2.1与进球通道1.1的连接处同轴对齐并相互连通。倾斜出球段的倾斜角度为25-35°。

曲线输送系统16包括第三轮架16.5、第三输送轮16.1、第三传动机构16.2、第三电机16.3、张紧弹簧16.7、万向节16.4和第三导向机构16.6。第三轮架16.5、第三导向机构16.6和张紧弹簧16.7均在出球通道2.1的两侧竖直对称设置。第三轮架16.5通过第三导向机构16.6滑动安装在上壳体2中，并通过张紧弹簧16.7形成沿垂直于出球通道2.1的方向的弹性移动。第三输送轮16.1在第三轮架16.5上沿曲线设置有四个，并且通过万向节16.4与第三传动机构16.2连接。第三输送轮16.1的一部分能够穿过对应的曲形槽2.2而位于出球通道2.1中。第三传动机构16.2为皮带传动机构。第三电机16.3在第三轮架16.5上设置有一个，并与第三传动机构16.2连接。第三电机16.3与副控制器14电性连接。

第二摄像头6设置于上壳体2上位于倾斜出球段的出口处的下方位置。如图10所示，抛球装置200运行后，当篮球300在输送时，抛球装置200通过回转装置22相对拾球装置100水平转动。该过程中第二摄像头6会采集第二图像6.1并发送给副控制器14，副控制器14将第二图像6.1发送给主控制器17，主控制器17对第二图像6.1进行识别，当识别到训练者400后，利用第二标定框6.3对其进行标定，然后计算第二标定框6.3相对第二图像6.1中的第二十字准星6.2的位置，然后控制回转装置22调整抛球装置200的角度，然后将篮球300抛向训练者。该识别定位方法为现有技术，故不赘述。

如图4所示，抛球系统20包括上抛轮8、下抛轮18、第四传动机构和第四电机。上抛轮8和下抛轮18在出球通道2.1的倾斜出球段对称设置。第四电机通过第四传动机构连接上抛轮8和下抛轮18。第四电机与副控制器14电性连接。通过设定可以改变第四电机的速度从而改变抛球力度，同时能够训练使用者的反应能力和接球能力。

回转装置22包括回转支承10、回转电机19和主动齿轮21；回转电机19设置在拾球装置100上，回转支承10的外圈与顶盖23固定连接，其内圈与底盖12固定连接。主动齿轮21设置在回转电机19的主轴上并与回转支承10的内圈啮合。回转电机19与主控制器17电性连接。

为了便于控制竖直输送系统15的启动时间，进球通道1.1的水平进球段末端设置有第一检测器7，第一检测器7与主控制器17电性连接。当篮球300在水平进球段移动到末端触发第一检测器7动作时，主控制器17发出指令控制竖直输送系统15启动，从而完成篮球300的竖直输送。第一检测器7为微动开关。

为了便于躲避上方来球，上壳体2的顶部中央设置有第二检测器4，第二检测器4与副控制器14电性连接，当顶部由篮球300靠近时，产生检测信号从而控制拾球装置100移动，避免被落球砸到。第二检测器4为接近开关。

如图11所示，本发明中的拾球装置100还包括第一供电系统，第一供电系统包括第一电池、第一电源模块、第一充电插头和第一开机按键。第一电源模块与主控制器17电性连接，第一电池、第一充电插头和第一开机按键与第一电源模块电性连接。第一电池负责给拾球装置100供电，第一电源模块负责充放电管理、AC/DC转换和检测电量，第一充电插头负责连接市政电网给第一电池充电，第一开机按键负责接通拾球装置100的供电电路。

同样的，抛球装置200还包括第二供电系统，第二供电系统包括第二电池、第二电源模块、第二充电插头和第二开机按键。第二电源模块与副控制器14电性连接，第二电池、第二充电插头和第二开机按键与第二电源模块电性连接。第二电池负责给拾球装置100供电，第二电源模块负责充放电管理、AC/DC转换和检测电量，第二充电插头负责连接市政电网给第二电池充电，第二开机按键负责接通抛球装置200的供电电路。

本发明的工作原理及过程：

如图8所示，在训练前先启动该装置，训练者在篮球训练的过程中，当投出的篮球落地后，拾球装置100开始自动寻找篮球300，并向篮球300方向移动。通过拾球装置100将篮球300输送到抛球装置200中，该过程中，抛球装置200寻找训练者400，定位训练者后将篮球300以适当的力度抛向训练者，训练者接球后再次进行投篮或其他训练动作。本装置直径为650-750mm，高度为750-850mm，续航10-15h。

本发明中的相应的电子元件及控制方法均为现有技术，且本发明不涉及对控制方法的改进，故不赘述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。

此外，“第一”、“第二”仅由于描述目的，且不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。

本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。

对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于投篮训练的辅助装置，其特征在于，包括拾球装置（100）、安装在所述拾球装置（100）上的抛球装置（200）和驱动所述抛球装置（200）相对所述拾球装置（100）回转的回转装置（22）；

所述拾球装置（100）包括下壳体（1）、水平输送系统（5）、竖直输送系统（15）、行走系统（25）、第一摄像头（3）和主控制器（17）；

所述下壳体（1）设置有进球通道（1.1），所述水平输送系统（5）设置于所述进球通道（1.1）的水平进球段处，竖直输送系统（15）设置于所述水平输送系统（5）的竖直出球段处；所述行走系统（25）设置于所述下壳体（1）的底部，所述第一摄像头（3）设置于所述下壳体（1）上位于水平进球段的入口处的上方位置；所述主控制器（17）与所述水平输送系统（5）、竖直输送系统（15）、行走系统（25）、第一摄像头（3）一一电性连接；

所述抛球装置（200）包括上壳体（2）、曲线输送系统（16）、抛球系统（20）、第二摄像头（6）和副控制器（14）；所述上壳体（2）设置有出球通道（2.1），所述曲线输送系统（16）自所述出球通道（2.1）的竖直进球段延伸至其倾斜出球段；所述出球通道（2.1）的竖直进球段与所述进球通道（1.1）的竖直出球段同轴对齐并相互连通；所述抛球系统（20）位于所述倾斜出球段处；所述第二摄像头（6）设置于所述上壳体（2）上位于倾斜出球段的出口处的下方位置；所述副控制器（14）与所述曲线输送系统（16）、抛球系统（20）、第二摄像头（6）一一电性连接；

所述主控制器（17）与所述副控制器（14）无线连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于投篮训练的辅助装置，其特征在于，所述水平输送系统（5）包括第一轮架（5.1）、第一输送轮（5.3）、第一传动机构（5.2）、第一电机、第一电推杆（5.4）和第一导向机构（5.5）；所述第一轮架（5.1）、第一导向机构（5.5）和第一电推杆（5.4）均在所述水平进球段的两侧水平对称设置；所述第一轮架（5.1）通过所述第一导向机构（5.5）滑动安装，所述第一电推杆（5.4）驱动对应的第一轮架（5.1）沿垂直于水平进球段的方向移动；所述第一输送轮（5.3）在所述第一轮架（5.1）上沿直线设置有多个，并且通过所述第一传动机构（5.2）连接；所述第一电机在所述第一轮架（5.1）上设置有一个，并与所述第一传动机构（5.2）连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于投篮训练的辅助装置，其特征在于，所述竖直输送系统（15）包括第二轮架（15.1）、第二输送轮（15.3）、第二传动机构（15.2）、第二电机、第二电推杆（15.4）和第二导向机构（15.5）；所述第二轮架（15.1）、第二导向机构（15.5）和第二电推杆（15.4）均在所述竖直进球段的两侧水平对称设置；所述第二轮架（15.1）通过所述第二导向机构（15.5）滑动安装，所述第二电推杆（15.4）驱动对应的第二轮架（15.1）沿垂直于竖直出球段的方向移动；所述第二输送轮（15.3）在所述第二轮架（15.1）上沿直线设置有多个，并且通过所述第二传动机构（15.2）连接；所述第二电机在所述第二轮架（15.1）上设置有一个，并与所述第二传动机构（15.2）连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于投篮训练的辅助装置，其特征在于，所述曲线输送系统（16）包括第三轮架（16.5）、第三输送轮（16.1）、第三传动机构（16.2）、第三电机（16.3）、张紧弹簧（16.7）、万向节（16.4）和第三导向机构（16.6）；所述第三轮架（16.5）、第三导向机构（16.6）和张紧弹簧（16.7）均在所述出球通道（2.1）的两侧竖直对称设置；所述第三轮架（16.5）通过所述第三导向机构（16.6）滑动安装并通过所述张紧弹簧（16.7）形成沿垂直于出球通道（2.1）的方向的弹性移动；所述第三输送轮（16.1）在所述第三轮架（16.5）上沿曲线设置有多个，并且通过所述万向节（16.4）与所述第三传动机构（16.2）连接；所述第三电机（16.3）在所述第三轮架（16.5）上设置有一个，并与所述第三传动机构（16.2）连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于投篮训练的辅助装置，其特征在于，所述抛球系统（20）包括上抛轮（8）、下抛轮（18）、第四传动机构和第四电机；所述上抛轮（8）和下抛轮（18）在所述出球通道（2.1）的倾斜出球段对称设置；所述第四电机通过所述第四传动机构连接所述上抛轮（8）和下抛轮（18）。

6.根据权利要求1所述的一种用于投篮训练的辅助装置，其特征在于，所述回转装置（22）包括回转支承（10）、回转电机（19）和主动齿轮（21）；所述回转电机（19）设置在所述拾球装置（100）上，所述回转支承（10）连接在所述拾球装置（100）和抛球装置（200）之间，所述主动齿轮（21）设置在所述回转电机（19）的主轴上并与所述回转支承（10）的内圈啮合。

7.根据权利要求1所述的一种用于投篮训练的辅助装置，其特征在于，所述行走系统（25）包括动力轮（13）、前支撑万向轮（11）和后支撑万向轮（9）；所述动力轮（13）在所述下壳体（1）的底部中央两侧对称设置有两个，所述前支撑万向轮（11）在所述下壳体（1）的底部前方两侧对称设置有两个，所述后支撑万向轮（9）在所述下壳体（1）的底部中央后方设置有一个。

8.根据权利要求1所述的一种用于投篮训练的辅助装置，其特征在于，所述进球通道（1.1）的水平进球段末端设置有第一检测器（7），所述第一检测器（7）与所述主控制器（17）电性连接。

9.根据权利要求1所述的一种用于投篮训练的辅助装置，其特征在于，所述上壳体（2）的顶部中央设置有第二检测器（4），所述第二检测器（4）与所述副控制器（14）电性连接。

10.根据权利要求1所述的一种用于投篮训练的辅助装置，其特征在于，所述上壳体（2）为圆锥形壳体，所述下壳体（1）为圆柱形壳体。

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