CN201727930U

CN201727930U - 网球挥拍动作示教与学习平台

Info

Publication number: CN201727930U
Application number: CN2010202163335U
Authority: CN
Inventors: 韩良; 王伟; 向家荣; 王李苏
Original assignee: DASHU SMART TECHNOLOGY (NANJING) Co Ltd; Southeast University
Current assignee: Nanjing Dashu Intelligence Technology Co., Ltd.; Southeast University
Priority date: 2010-08-03
Filing date: 2010-08-03
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2020-08-03

Abstract

一种网球挥拍动作示教与学习平台，它主要包括机架(31)和控制箱(1)，其特征是在机架(31)中安装有腰部仿生装置(45)，腰部仿生装置(45)上安装有能转动的腰部底板(40)，腰部底板(40)上安装有肩部仿生装置(46)，大臂(15)的一端安装在肩部仿生装置(6)上，大臂(15)的另一端安装有肘部仿生装置(47)，小臂(16)的一端与肘部仿生装置(47)相连，它的另一端安装有夹持网球拍的腕部仿生装置(48)；用于给网球拍供球以便其能挥拍击中的释球装置(49)安装在机架(31)上或安装在机架(31)的一侧；所述的腰部仿生装置(45)、肩部仿生装置(6)、肘部仿生装置(47)和释球装置(49)均与控制箱(1)电气连接。本实用新型有利于提高网球运动水平，增加初学者的练习兴趣，减轻教练员的工作负荷。

Description

网球挥拍动作示教与学习平台

技术领域

本实用新型涉及一种体育训练器材，尤其是一种能模拟网球挥拍动作从而为初学者提供指导和学习的示教设备，具体地说是一种网球挥拍动作示教与学习平台。

背景技术

众所周知，随着经济、教育的发展，生活水平的迅速提高，人们从事各种体力劳动的机会和时间大大减少，而网球运动又不断升温，越来越多的人投入到了网球大军中，网球逐渐的大众化，喜爱网球的人越来越多，尤其深受广大青年人的喜爱。

而目前国内网球球馆的设备仍存在着较大的缺陷，所使用的网球训练设备，科技含量低，价格高，易损坏，更无法模拟网球挥拍击球的各种动作，在无人指导时初学者很难获得大量有用的挥拍击球动作的感性认识及经验从某种程度上影响了初学者技战术水平的极高；同时在网球的相关研究领域尚缺乏一种模拟人挥拍击球的机械手臂，从而影响了有关人员开展一系列的网球研究工作，如对网球运动中网球飞行路线、网球的各种受力、阻抗、击球能量优化设计等的网球运动深度分析。

如今机器人在社会生产与生活中的应用越来越广泛，各高校纷纷开设有关机器人的相关课程，然而在机器人特别是机械手臂的实践教学领域缺乏一种能够向人们直观的展示机械手臂运动过程、如何通过编程来改变机械手臂的运动过程以及如何显示机械手臂在一次运动过程中所消耗能量的教学用机械手臂，学习者不能够深刻的学习机器人的相关知识；同时在现有的各种机器人比赛中，尚无一项比赛以挥拍动作、击球消耗的能量和网球飞行距离三者间的关系、通过编程控制挥拍动作来实现最佳击球效果等为主题的机器人比赛，同时也缺乏参与该类比赛的相关机器人。

另外网球训练要双人对打，运动强度大，尤其是在接发球训练方面，工作量大而且枯燥无聊，急需一种发球机来代替，而市场上销售的网球发球机多是由电动机带动摩擦轮依靠摩擦力将球挤压出去，此类设备的缺点是网球易磨损，或者是采用气动装置将球推出发球管，此类设备的缺点是噪声大且网球的旋向不易控制。

发明内容

本实用新型的目的是针对网球教学和学习难度大，接发球训练工作量大的问题，设计一种网球挥拍动作示教与学习平台。

本实用新型的技术方案是：

一种网球挥拍动作示教与学习平台，它主要包括机架31和控制箱1，控制箱1安装在机架31的一侧或机架31中，其特征是在机架31中安装有腰部仿生装置45，腰部仿生装置45上安装有能转动的腰部底板40，腰部底板40上安装有肩部仿生装置46，大臂15的一端安装在肩部仿生装置6上，大臂15的另一端安装有肘部仿生装置47，小臂16的一端与肘部仿生装置47相连，它的另一端安装有夹持网球拍的腕部仿生装置48；用于给网球拍供球以便其能挥拍击中的释球装置49安装在机架31上或安装在机架31的一侧；所述的腰部仿生装置45、肩部仿生装置6、肘部仿生装置47和释球装置49均与控制箱1电气连接。

所述的腰部仿生装置45主要由第二电动机29、第四同步带28和同步带轮组成，第二电动机29的输出轴上安装有第四主动带轮，该第四主动带轮通过第四同步带28带动第四从同带轮，腰部底板40与带动其转动的第四从同带轮相连。

所述的肩部仿生装置46主要由第一电动机27和第三同步带26组成，第一电动机27固定安装在腰部底板40上，第一电动机27输出上安装有第三主动带轮，第三主动带轮通过第三同步带26与第三从动带轮相连，第三从动带轮安装在第三转轴上，第三转轴支承在固定在腰部底板40上的安装板上，随第三转轴同步转动的大臂15的一端与第三转轴相连；在第三从动带轮上安装有第二编码器24，第一电动机27和第二编码器24均通过相应的电源信号线与控制箱1电气连接。

所述的肘部仿生装置47主要由第三电动机32、第一同步带13和第二同步带14组成，第三电动机32固定安装在腰部底板40上，第三电动机32通过第一同步带13带动安装在腰部底板40上的第一从动带轮转动，第一从动带轮通过第二同步带14带动安装在大臂15端部的第二从动带轮转动，小臂16的一端与第二从动带轮轴固定相连并同步转动；在第二从动带轮轴上还安装有第一编码器22，第三电动机32和第一编码器22均通过各自的电源线与控制装置1电气连接。

所述的腕部仿生装置48主要由圆柱销17、紧固手柄18、螺钉19、锁紧环20和夹持套筒21组成；夹持套筒21用来安装网球拍手柄，其双侧开有缝隙，锁紧环20套在夹持套筒21上，螺钉19穿过锁紧环20上的小孔与圆柱销17连接在一起，圆柱销17又与紧固手柄18连接在一起，紧固手柄18与圆柱销17相连接的部分有一个凸轮，通过向下扳动紧固手柄18，致使锁紧环20的开口间隙减小，进而压紧夹持套筒21，使夹持套筒21紧紧的夹住球拍。

所述的释球装置49主要由抛球装置底板9、旋转电磁铁11、法兰盘12、套筒10、抛球勺8和一根旋转轴构成，旋转电磁铁11通过安装板安装在抛球装置底板9上并通过法兰盘12与旋转轴相连，套筒10固定在旋转轴上，抛球勺8的一端固定在套筒10上，网球7置于抛球勺8另一端上的勺中，旋转电磁铁11通过信号电源线与控制箱1连接。通电后旋转电磁铁11转动，从而带动抛球勺8将网球7抛到机械手臂所能触及的范围内，供机械手臂击打。

所述的释球装置49还可主要由挡板33、固定环34、下球筒35、推拉电磁铁固定板37、推拉电磁铁38和支座39构成；固定环34套在下球筒35上，下球筒35固定在支座39上，支座39安装在机架31的一侧与腕部仿生装置48相对应的位置处，推拉电磁铁38通过推拉电磁铁固定板37固定在支座39上，挡板33的一端与推拉电磁铁38的推拉轴相连，挡板33的另一端伸入到下球桶35内部，以阻止网球7随意下落。通电后推拉电磁铁38向后收缩，从而带动挡板33向后收缩，网球7下落不受阻挡，成自由落体状态从下球筒35中落下。

所述的控制箱1主要由计算机模块、信号整形模块、接收模块、信号输出模块、驱动模块和显示模块组成，信号整形模块的输入端与编码器相连接，输出端与接收模块的输入端相连接，接收模块的输出端与计算机模块的输入端相连接，驱动模块的输出端与被驱动的各电动机相连接，驱动模块人输入端与信号输出模块的输出端相连接，信号输出模块的输入端与计算机模块的输出端相连接，驱动模块的输出端还连接有测量装置和显示模块。信号整形模块用于整理编码器传送来的信号，然后将整理后的信号传递给接收模块，接收模块对信号进行进一步的处理后把信号传递给计算机模块，供计算机模块分析判断；计算机模块对传感器传送来的信号进行分析处理后作出响应，向信号输出模块发出输出信号，信号输出模块对信号处理后把信号传递给驱动模块，驱动模块把信号放大后驱动电动机或旋转电磁铁工作。显示模块可以显示该平台当前时刻所处的状态。

本实用新型的有益效果：

1.本实用新型可以模拟人类击打网球的标准规范动作，实现不同的挥拍动作，让人们充分认识到不同挥拍动作所产生的不同效果，这样人们在练习网球时就会主动练习标准挥拍动作，初学者在观看模拟动作之后可有效避免在学习过程中走弯路，较为迅速提高初学者的技战术水平。

2.可在本实用新型的设备上开展一系列的网球研究工作，如对网球运动中网球飞行路线、网球的各种受力、阻抗、击球能量优化设计等的网球运动深度分析。

3.本实用新型能够向人们直观的展示机械手臂运动过程，也可通过编程来改变机械手臂的运动过程，还可显示机械手臂在一次运动过程中所消耗能量，可广泛的应用于机器人教学中，学习者能够深刻的学习机器人的相关知识。

4.通过举办一系列的机器人比赛，例如以挥拍动作、击球消耗的能量和网球飞行距离三者间的关系、通过编程控制挥拍动作来实现最佳击球效果等为主题的比赛，可以激发广大同学积极参与机器人实践的热情，同时在比赛的过程中也大力普及了机器人、编程等方面的相关知识。

5.本实用新型提供了一种新的网球发球方法即通过机械手臂夹持网球拍击打释球装置释放出的网球来实现发球，通过编程控制机械手臂的运行速度进而可以改变网球的发球速度，通过调整球拍的姿势进而可以改变网球的飞行方向和旋向如上旋球、下旋球。

6、本实用新型充分利用了机械手臂的力矩大，快速反应及无疲劳重复动作能力，通过编程可模拟人类各种击打网球的动作，实现不同的挥拍击球动作，可减轻教练员的工作量，提高初学者的学习兴趣。

附图说明

图1是释球装置固定在机架上时网球挥拍动作示教与学习平台的整体外形图；

图2是释球装置固定在机架上时网球挥拍动作示教与学习平台的侧视图；

图3是图1中释球装置的放大图；

图4是图1中夹持部分的放大图；

图5是释球装置从整体装置中分离出来，仅通过电源线和信号线与整体装置相连接时网球挥拍动作示教与学习平台的整体外形图；

图6是图5中释球装置的放大图。

图7是网球挥拍动作示教与学习平台的控制原理图。

图中：1.控制箱；2.电源箱；3.脚轮；4.信号电源线I；5.信号电源线II；6.信号电源线III；7.网球；8.抛球勺；9.抛球装置底板；10.套筒；11.旋转电磁铁；12.法兰盘；13.第一同步带；14.第二同步带；15.大臂；16.小臂；17.圆柱销；18.紧固手柄；19.螺钉；20.锁紧环；21.夹持套筒；22.第一编码器；23电源信号线IV；24.第二编码器；25.电源信号线V；26.第三同步带；27.第一电动机；28.第四同步带；29第二电动机；30.电源信号线VI；31.机架；32.第三电动机；3.挡板；34.固定环；35.下球筒；36.信号电源线；37.推拉电磁铁固定板；38.推拉电磁铁；39.支座；40.腰部底板；41.第三编码器；42.电源信号线VII；43.电源线VIII；45腰部仿生装置；46肩部仿生装置；47肘部仿生装置；48腕部仿生装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

实施例一。

如图1、2、3、4、7所示。

一种网球挥拍动作示教与学习平台，它主要包括机架31和控制箱1，控制箱1安装在机架31的一侧或机架31中，在机架31中安装有腰部仿生装置45，腰部仿生装置45上安装有能转动的腰部底板40，腰部底板40上安装有肩部仿生装置46，大臂15的一端安装在肩部仿生装置6上，大臂15的另一端安装有肘部仿生装置47，小臂16的一端与肘部仿生装置47相连，它的另一端安装有夹持网球拍的腕部仿生装置48；用于给网球拍供球以便其能挥拍击中的释球装置49安装在机架31上；所述的腰部仿生装置45、肩部仿生装置6、肘部仿生装置47和释球装置49均与控制箱1电气连接。如图1、2所示。腰部仿生装置45主要由第二电动机29、第四同步带28和同步带轮组成，第二电动机29的输出轴上安装有第四主动带轮，该第四主动带轮通过第四同步带28带动第四从同带轮，腰部底板40与带动其转动的第四从同带轮相连。肩部仿生装置46主要由第一电动机27和第三同步带26组成，第一电动机27固定安装在腰部底板40上，第一电动机27输出上安装有第三主动带轮，第三主动带轮通过第三同步带26与第三从动带轮相连，第三从动带轮安装在第三转轴上，第三转轴支承在固定在腰部底板40上的安装板上，随第三转轴同步转动的大臂15的一端与第三转轴相连；在第三从动带轮上安装有第二编码器24，第一电动机27和第二编码器24均通过相应的电源信号线与控制箱1电气连接。肘部仿生装置47主要由第三电动机32、第一同步带13和第二同步带14组成，第三电动机32固定安装在腰部底板40上，第三电动机32通过第一同步带13带动安装在腰部底板40上的第一从动带轮转动，第一从动带轮通过第二同步带14带动安装在大臂15端部的第二从动带轮转动，小臂16的一端与第二从动带轮轴固定相连并同步转动；在第二从动带轮轴上还安装有第一编码器22，第三电动机32和第一编码器22均通过各自的电源线与控制装置1电气连接。腕部仿生装置48主要由圆柱销17、紧固手柄18、螺钉19、锁紧环20和夹持套筒21组成；夹持套筒21用来安装网球拍手柄，其双侧开有缝隙，锁紧环20套在夹持套筒21上，螺钉19穿过锁紧环20上的小孔与圆柱销17连接在一起，圆柱销17又与紧固手柄18连接在一起，紧固手柄18与圆柱销17相连接的部分有一个凸轮，通过向下扳动紧固手柄18，致使锁紧环20的开口间隙减小，进而压紧夹持套筒21，使夹持套筒21紧紧的夹住球拍，如图4所示。释球装置49主要由抛球装置底板9、旋转电磁铁11、法兰盘12、套筒10、抛球勺8和一根旋转轴构成，旋转电磁铁11通过安装板安装在抛球装置底板9上并通过法兰盘12与旋转轴相连，套筒10固定在旋转轴上，抛球勺8的一端固定在套筒10上，网球7置于抛球勺8另一端上的勺中，旋转电磁铁11通过信号电源线与控制箱1连接。通电后旋转电磁铁11转动，从而带动抛球勺8将网球7抛到机械手臂所能触及的范围内，供机械手臂击打，如图3所示。所述的控制箱1主要由计算机模块、信号整形模块、接收模块、信号输出模块、驱动模块和显示模块组成，信号整形模块的输入端与编码器相连接，输出端与接收模块的输入端相连接，接收模块的输出端与计算机模块的输入端相连接，驱动模块的输出端与被驱动的各电动机相连接，驱动模块人输入端与信号输出模块的输出端相连接，信号输出模块的输入端与计算机模块的输出端相连接，驱动模块的输出端还连接有测量装置和显示模块。信号整形模块用于整理编码器传送来的信号，然后将整理后的信号传递给接收模块，接收模块对信号进行进一步的处理后把信号传递给计算机模块，供计算机模块分析判断；计算机模块对传感器传送来的信号进行分析处理后作出响应，向信号输出模块发出输出信号，信号输出模块对信号处理后把信号传递给驱动模块，驱动模块把信号放大后驱动电动机或旋转电磁铁工作。显示模块可以显示该平台当前时刻所处的状态。如图7所不。

详述如下：

图1中，机架31主要用来固定机械手臂、抛球装置、控制箱1和电源箱2。机械手臂固定在机架31上，由第一电动机27、第二电动机29、第三电动机32、腰部、肩部、大臂15、肘部、小臂16、腕部、夹持部分、第一编码器22、第二编码器24和第三编码器41组成，具有三个自由度。腰部安装在机架上，由第二电动机29通过第四同步带28，利用同步带传动带动腰部旋转，进而带动腰部底板40转动，从而带动机械手臂腰部以上的部分绕腰部转动，腰部下方安装有第三编码器41，可将腰部的位置和速度信息传递到控制箱1中的信号整形模块；肩部安装在腰部底板40上，大臂15一端连接肩部，一端连接肘部，小臂16一端连接肘部，一端连接腕部，夹持部分安装在腕部，第一电动机27、第三电动机32均安装在腰部底板上，由第一电动机27通过第三同步带，利用同步带传动带动大臂15、肘部、小臂16、腕部和夹持部分绕肩部摆动，由第三电动机32通过第一同步带13、第二同步带14，利用同步带传动带动小臂16、肘部、腕部和夹持部分绕肘部摆动，肩部和肘部分别安装有第二编码器24和第一编码器22，可将肩部、肘部的位置和速度信息通过信号电源线V25和信号电源线IV23传递到控制箱1中的信号整形模块。第三编码器41、第二编码器24、第一编码器22通过安装板固定在腰部、肩部和肘部，然后采用联轴器分别与腰部轴、肩部轴和肘部轴连接。第一电动机27、第二电动机29、第三电动机32、第一编码器22、第二编码器24、第三编码器41分别通过电源信号线I4、电源信号线VI30、电源信号线II5、电源信号线IV23、电源信号线V25、电源信号线VII42与控制箱1和电源箱2连接。

夹持部分固接在腕部，可根据需要调整网球拍的姿态，夹持部分的作用是夹持网球拍。夹持部分主要由圆柱销17、紧固手柄18、螺钉19、锁紧环20和夹持套筒21组成。夹持套筒21用来安装网球拍手柄，其双侧开有缝隙，锁紧环套20在夹持套筒21上，螺钉19穿过锁紧环20上的小孔与圆柱销17连接在一起，圆柱销17又与紧固手柄18连接在一起，紧固手柄18与圆柱销17相连接的部分是一个凸轮，通过向下扳动紧固手柄18，致使锁紧环20的开口间隙减小，进而压紧夹持套筒21，使夹持套筒21紧紧的夹住球拍。

抛球装置(即释放装置)固定在机架上，它主要由抛球装置底板9、旋转电磁铁11、法兰盘12、套筒10、抛球勺8和一根旋转轴构成，旋转电磁铁11通过安装板安装在抛球装置底板9上，再通过法兰盘12与旋转轴相连，套筒10固定在旋转轴上，抛球勺8固定在套筒10上，旋转电磁铁11通过信号电源线III6与控制箱1和电源箱2连接。通电后旋转电磁铁11转动，从而带动抛球勺8将网球7抛到机械手臂所能触及的范围内，供机械手臂击打。

控制箱1主要用于装设控制装置，控制装置主要由计算机模块、信号整形模块、接收模块、信号输出模块、驱动模块和显示模块组成，信号整形模块前端与编码器相连接，后端与接收模块前端相连接，接收模块后端与计算机模块相连接，驱动模块前端与电动机相连接，后端与信号输出模块前端相连接，信号输出模块后端与计算机模块相连接，显示模块通过信号输出模块与计算机模块相连接。信号整形模块用于整理编码器传送来的信号，然后将整理后的信号传递给接收模块，接收模块对信号进行进一步的处理后把信号传递给计算机模块，供计算机模块分析判断；计算机模块对传感器传送来的信号进行分析处理后作出响应，向信号输出模块发出输出信号，信号输出模块对信号处理后把信号传递给驱动模块，驱动模块把信号放大后驱动电动机或旋转电磁铁工作。显示模块可以显示该平台当前时刻所处的状态。

电源箱2可采用直流电源，控制箱1和电源箱2通过电源线VIII43连接。必要时机架31上还可配备脚轮3，可以方便灵活的移动平台

网球挥拍动作示教与学习平台的整个运动过程为：

在该平台开始运动之前先编写一个模拟人击打网球动作的程序，预先规划好机械手臂的运动轨迹和运动速度，然后将编写好的程序输入到计算机模块中。平台开机后计算机模块开始执行程序，并依据程序中的指令并通过信号输出模块、驱动模块分别向第一电动机27、第二电动机29和第三电动机32发出的驱动信号，电动机开始运动后带动机械手臂按照程序预先设定的轨迹和运动速度运动，同时计算机模块不断的接收第一编码器22、第二编码器24和第三编码器41传送的反馈信号，根据这些反馈信号计算机模块不断的改变驱动信号，从而改变机械手臂的运动轨迹和运动速度，从而完成挥拍的动作。

在机械手臂运行到一定位置时，计算机模块根据程序向抛球装置发出驱动信号驱动旋转电磁铁11转动，从而将网球7抛出，使网球7在空中与球拍相遇，保证机械手臂将网球7击打出去，从而完成挥拍击球的整个动作。在平台第一次模拟时，由于初次设定的抛球时间不能保证网球7和球拍一定能够在空中相遇，机械手臂无法击打到网球7，因此抛球时间需要反复的调整，确保网球7和球拍在空中可以相遇，机械手臂可以准确无误的将网球7击打出去。

在控制装置中还可以加入测量电动机、旋转电磁铁11工作电流和工作时间的模块，可测出电动机、旋转电磁铁11工作电流和工作时间，从而计算出平台在整个运动过程中消耗的能量。

实施例二。

如图4、5、6、7所示。

本实施例与实施例一的不同之处在于释球装置49安装在机架31的一侧，如图5所示，此时，释球装置49为自由落体式释球装置，它主要由挡板33、固定环34、下球筒35、推拉电磁铁固定板37、推拉电磁铁38和支座39构成；固定环34套在下球筒35上，下球筒35固定在支座39上，支座39安装在机架31的一侧与腕部仿生装置48相对应的位置处，推拉电磁铁38通过推拉电磁铁固定板37固定在支座39上，挡板33的一端与推拉电磁铁38的推拉轴相连，挡板33的另一端伸入到下球桶35内部，以阻止网球7随意下落。通电后推拉电磁铁38向后收缩，从而带动挡板33向后收缩，网球7下落不受阻挡，成自由落体状态从下球筒35中落下。

详述如下：

图5中，机架31主要用来固定机械手臂、控制箱1和电源箱2，自由落体式释球装置从整体装置中分离出来，仅通过电源线和信号线与整体装置相连接。

机械手臂固定在机架上，由电动机I(即第一电动机，下同)27、电动机II(即第二电动机，下同)29、电动机III(即第三电动机，下同)32、腰部、肩部、大臂15、肘部、小臂16、腕部、夹持部分、编码器I(即第一编码器，下同)22、编码器II(即第二编码器，下同)24和编码器III(即第三编码器，下同)41组成，具有三个自由度。腰部安装在机架上，由电动机II29通过同步带IV(即第四同步带，下同)28，利用同步带传动带动腰部旋转，进而带动腰部底板40转动，从而带动机械手臂腰部以上的部分绕腰部转动，腰部下方安装有编码器III41，可将腰部的位置和速度信息传递到控制箱1中的信号整形模块；肩部安装在腰部底板40上，大臂15一端连接肩部，一端连接肘部，小臂16一端连接肘部，一端连接腕部，夹持部分安装在腕部，电动机I27、电动机III32均安装在腰部底板上，由电动机I27通过同步带III(即第三同步带，下同)，利用同步带传动带动大臂15、肘部、小臂16、腕部和夹持部分绕肩部摆动，由电动机III32通过同步带I13、同步带II(即第二同步带，下同)14，利用同步带传动带动小臂16、肘部、腕部和夹持部分绕肘部摆动，肩部和肘部分别安装有编码器II24和编码器I22，可将肩部、肘部的位置和速度信息通过信号电源线V25和信号电源线IV23传递到控制箱1中的信号整形模块。编码器III41、编码器II24、编码器I22通过安装板固定在腰部、肩部和肘部，然后采用联轴器分别与腰部轴、肩部轴和肘部轴连接。电动机I27、电动机II29、电动机III32、编码器I22、编码器II24、编码器III41分别通过电源信号线I4、电源信号线VI30、电源信号线II5、电源信号线IV23、电源信号线V25、电源信号线VII42与控制箱1和电源箱2连接。

自由落体式释球装置从整体装置中分离出来，仅通过电源线和信号线与整体装置相连接，释球部分主要由挡板33、固定环34、下球筒35、信号电源线36、推拉电磁铁固定板37、推拉电磁铁38、支座39构成。固定环34套在下球筒35上，将下球筒35固定在支座39上，推拉电磁铁38通过推拉电磁铁固定板37固定在支座39上，挡板33一端与推拉电磁铁38的推拉轴相连，一端伸入到下球桶35内部，以阻止网球7随意下落。通电后推拉电磁铁38向后收缩，从而带动挡板33向后收缩，网球7下落不受阻挡，成自由落体状态从下球筒35中落下。如图6所示。

本实施例的工作过程为：

开始运动之前先编写一个模拟人击打网球动作的程序，预先规划好机械手臂的运动轨迹和运动速度，然后将编写好的程序输入到计算机模块中。平台开机后计算机模块开始执行程序，并依据程序中的指令并通过信号输出模块、驱动模块分别向电动机I27、电动机II29和电动机III32发出的驱动信号，电动机开始运动后带动机械手臂按照程序预先设定的轨迹和运动速度运动，同时计算机模块不断的接收编码器I22、编码器II24和编码器III41传送的反馈信号，根据这些反馈信号计算机模块不断的改变驱动信号，从而改变机械手臂的运动轨迹和运动速度，从而完成挥拍的动作。

在机械手臂运行到一定位置时，计算机模块根据程序向自由落体式释球装置发出驱动信号驱动推拉电磁铁38向后收缩，网球7呈自由落体状态落下，使网球7在空中与球拍相遇，保证机械手臂将网球7击打出去，从而完成挥拍击球的整个动作。在平台第一次模拟时，由于初次设定的下落时间不能保证网球7和球拍一定能够在空中相遇，机械手臂无法击打到网球7，因此下落时间需要反复的调整，确保网球7和球拍在空中可以相遇，机械手臂可以准确无误的将网球7击打出去。

在控制装置中还可以加入测量电动机、推拉电磁铁38工作电流和工作时间的模块，可测出电动机、旋转电磁铁38工作电流和工作时间，从而计算出平台在整个运动过程中消耗的能量。

本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims

1.一种网球挥拍动作示教与学习平台，它主要包括机架(31)和控制箱(1)，控制箱(1)安装在机架(31)的一侧或机架(31)中，其特征是在机架(31)中安装有腰部仿生装置(45)，腰部仿生装置(45)上安装有能转动的腰部底板(40)，腰部底板(40)上安装有肩部仿生装置(46)，大臂(15)的一端安装在肩部仿生装置(6)上，大臂(15)的另一端安装有肘部仿生装置(47)，小臂(16)的一端与肘部仿生装置(47)相连，它的另一端安装有夹持网球拍的腕部仿生装置(48)；用于给网球拍供球以便其能挥拍击中的释球装置(49)安装在机架(31)上或安装在机架(31)的一侧；所述的腰部仿生装置(45)、肩部仿生装置(6)、肘部仿生装置(47)和释球装置(49)均与控制箱(1)电气连接。

2.根据权利要求1所述的网球挥拍动作示教与学习平台，其特征是所述的腰部仿生装置(45)主要由第二电动机(29)、第四同步带(28)和同步带轮组成，第二电动机(29)的输出轴上安装有第四主动带轮，该第四主动带轮通过第四同步带(28)带动第四从同带轮，腰部底板(40)与带动其转动的第四从同带轮相连。

3.根据权利要求1所述的网球挥拍动作示教与学习平台，其特征是所述的肩部仿生装置(46)主要由第一电动机(27)和第三同步带(26)组成，第一电动机(27)固定安装在腰部底板(40)上，第一电动机(27)输出上安装有第三主动带轮，第三主动带轮通过第三同步带(26)与第三从动带轮相连，第三从动带轮安装在第三转轴上，第三转轴支承在固定在腰部底板(40)上的安装板上，随第三转轴同步转动的大臂(15)的一端与第三转轴相连；在第三从动带轮上安装有第二编码器(24)，第一电动机(27)和第二编码器(24)均通过相应的电源信号线与控制箱(1)电气连接。

4.根据权利要求1所述的网球挥拍动作示教与学习平台，其特征是所述的肘部仿生装置(47)主要由第三电动机(32)、第一同步带(13)和第二同步带(14)组成，第三电动机(32)固定安装在腰部底板(40)上，第三电动机(32)通过第一同步带(13)带动安装在腰部底板(40)上的第一从动带轮转动，第一从动带轮通过第二同步带(14)带动安装在大臂(15)端部的第二从动带轮转动，小臂(16)的一端与第二从动带轮轴固定相连并同步转动；在第二从动带轮轴上还安装有第一编码器(22)，第三电动机(32)和第一编码器(22)均通过各自的电源线与控制装置(1)电气连接。

5.根据权利要求1所述的网球挥拍动作示教与学习平台，其特征是所述的腕部仿生装置(48)主要由圆柱销(17)、紧固手柄(18)、螺钉(19)、锁紧环(20)和夹持套筒(21)组成；夹持套筒(21)用来安装网球拍手柄，其双侧开有缝隙，锁紧环(20)套在夹持套筒(21)上，螺钉(19)穿过锁紧环(20)上的小孔与圆柱销(17)连接在一起，圆柱销(17)又与紧固手柄(18)连接在一起，紧固手柄(18)与圆柱销(17)相连接的部分有一个凸轮。

6.根据权利要求1所述的网球挥拍动作示教与学习平台，其特征是所述的释球装置(49)主要由抛球装置底板(9)、旋转电磁铁(11)、法兰盘(12)、套筒(10)、抛球勺(8)和一根旋转轴构成，旋转电磁铁(11)通过安装板安装在抛球装置底板(9)上并通过法兰盘(12)与旋转轴相连，套筒(10)固定在旋转轴上，抛球勺(8)的一端固定在套筒(10)上，网球(7)置于抛球勺(8)另一端上的勺中，旋转电磁铁(11)通过信号电源线与控制箱(1)连接。

7.根据权利要求1所述的网球挥拍动作示教与学习平台，其特征是所述的释球装置(49)主要由挡板(33)、固定环(34)、下球筒(35)、推拉电磁铁固定板(37)、推拉电磁铁(38)和支座(39)构成；固定环(34)套在下球筒(35)上，下球筒(35)固定在支座(39)上，支座(39)安装在机架(31)的一侧与腕部仿生装置(48)相对应的位置处，推拉电磁铁(38)通过推拉电磁铁固定板(37)固定在支座(39)上，挡板(33)的一端与推拉电磁铁(38)的推拉轴相连，挡板(33)的另一端伸入到下球桶(35)内部，以阻止网球(7)随意下落。

8.根据权利要求1所述的网球挥拍动作示教与学习平台，其特征是所述的控制箱(1)主要由计算机模块、信号整形模块、接收模块、信号输出模块、驱动模块和显示模块组成，信号整形模块的输入端与编码器相连接，输出端与接收模块的输入端相连接，接收模块的输出端与计算机模块的输入端相连接，驱动模块的输出端与被驱动的各电动机相连接，驱动模块人输入端与信号输出模块的输出端相连接，信号输出模块的输入端与计算机模块的输出端相连接，驱动模块的输出端还连接有测量装置和显示模块。