CN207541818U - 小球弹跳装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的小球弹跳装置，包括小球、摆架、弹跳补偿机构和摆动补偿机构。摆架具有支架，以与小球弹跳相同的周期及摆动幅度往复摆动的摆动件，及设置在摆动件上的承载件；承载件具有构成小球下落区域的刚性承载面，下落区域成型为下凹的曲面，每次接触小球时的触点的法线倾角使小球产生反向水平运动分量；使小球在水平方向的位移大小与承载件两倍摆幅在水平方向分量大小之间的差值绝对值，小于下落区域在水平方向上的尺寸；弹跳补偿机构在摆动件到达摆幅时驱动承载件以与小球弹跳相同的周期上下往复运动，并与小球接触；摆动补偿机构以与摆动件相同的摆动周期驱动摆动件。本实用新型可以实现小球在摆动的承载件上持续弹跳，更能引起人们的兴趣。

Description

小球弹跳装置

技术领域

本实用新型涉及展览展示技术领域，具体涉及一种小球弹跳装置。

背景技术

小球在承载件上弹跳是一种较为常见的现象。一些特技演员通过手部的控制，能够表现出是一些物体在一个较小的范围内上下跳动较高的高度的表演，如此表演表现出演员的控制技艺，给观赏者一新奇惊叹的感觉。在橱窗、展览会等展示场合为了吸引观众的好奇心也希望设置一些动态的展示场景，比如能够让小球在摆动的承载件上弹跳，将更新鲜更有趣味，更能引发人们的兴趣。虽然从理论上讲，只要承载件的摆动周期与小球的跳动周期设计的一致，并且承载件在每次接触小球时的触点的法线倾角使得小球的水平运动分量的方向相反，既可以实现所需要的演示效果。在现实环境中，考虑到空气摩擦力导致的能量衰减，通过承载体的运动对小球施加适当的能量补偿则能够保持小球的每次的弹跳高度和摆动幅度。但是还存在诸多理论解释没有涉及到的因素，也会对小球的落点产生影响，比如小球质量是否均匀的因素，承载件的承载面平整度的因素，以及承载件的补偿运动方向存在偏差的因素等等。这些因素的积累，会使小球逐渐偏离承载件，进而导致演示的失败。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服小球弹跳装置演示中小球逐渐偏离摆动的承载件的缺陷，从而提供一种能够在摆动的承载件上持续弹跳、更新鲜更有趣味的小球弹跳装置。

本实用新型的一种小球弹跳装置，包括

小球；

摆架，具有支架，以与所述小球弹跳相同的周期及摆动幅度往复摆动地安装在所述支架上的摆动件，及设置在所述摆动件上的承载件；所述承载件具有构成所述小球下落区域的刚性承载面，所述下落区域成型为下凹的曲面，且每次接触小球时的触点的法线倾角使得小球产生反向水平运动分量；且使小球在水平方向的位移分量大小与所述承载件两倍摆幅在水平方向的分量大小之间的差值绝对值，小于所述下落区域在水平方向上的尺寸；

弹跳补偿机构，安装于所述摆动件上，在所述摆动件到达摆幅时驱动所述承载件以与所述小球弹跳相同的周期上下往复运动，并使所述承载件在向上运动的过程中与所述小球接触，为所述小球的弹跳提供补偿推力；

摆动补偿机构，以与所述摆动件相同的摆动周期驱动所述摆动件，为所述摆动件提供补偿推力。

所述弹跳补偿机构使所述承载件在向上运动的减速段与所述小球接触。

所述摆动件为平行连杆结构；所述曲面具有一个法线处于竖直状态的心点，由所述心点向外伸延的曲面上的每一点的法线与所述心点的法线具有交点。

所述平行连杆结构具有上端水平间隔地，铰接设置在所述支架上的两个摆杆，两个所述摆杆的下端水平间隔地铰接着连接杆，所述弹跳补偿机构设置在所述连接杆与所述承载件之间。

所述摆动补偿机构至少作用在所述支架与一个所述摆杆之间。

所述支架包括间隔设置的两个竖直架，所述摆动件安装于两个所述竖直架之间。

每个所述竖直架上端分别固定安装有水平架；

所述平行连杆结构包括上端水平间隔地，分别铰接设置在每个所述水平架两端的摆杆，每个所述水平架铰接的两个所述摆杆的下端分别铰接着连接杆，两个所述连接杆之间固定连接有连架杆，所述弹跳补偿机构固定设置在所述连架杆上。

所述承载件为板件。

所述弹跳补偿机构为线性电机，输出端与所述承载件连接；

所述摆动补偿机构为无刷电机，输出轴与所述摆动件连接。

还包括：

角度传感器，安装于所述摆动件上，用于检测所述摆动件的实时摆角并发出实时摆角信息；

控制系统，接收到所述实时摆角信息时控制所述摆动补偿机构对所述摆动件的摆动进行校正，以保证所述摆动件的摆动周期与所述小球的弹跳周期一致。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型提供的小球弹跳装置，包括小球、摆架、弹跳补偿机构和摆动补偿机构。摆架具有支架，以与所述小球弹跳相同的周期及摆动幅度往复摆动地安装在所述支架上的摆动件，及设置在所述摆动件上的承载件；所述承载件具有构成所述小球下落区域的刚性承载面，所述下落区域成型为下凹的曲面，且每次接触小球时的触点的法线倾角使得小球产生反向水平运动分量；且使小球在水平方向的位移分量大小与所述承载件两倍摆幅在水平方向的分量大小之间的差值绝对值，小于所述下落区域在水平方向上的尺寸；这样可以保证小球在弹跳过程中不会偏离预定的下落范围，从而始终回落到承载件上。而由于安装于所述摆动件上的弹跳补偿机构，在所述摆动件到达摆幅时驱动所述承载件以与所述小球弹跳相同的周期上下往复运动，并使所述承载件在向上运动的过程中与所述小球接触，为所述小球的弹跳提供补偿推力；可以使小球每次的弹跳高度保持在一定的范围内，从而持续弹跳。摆动补偿机构以与所述摆动件相同的摆动周期驱动所述摆动件，为所述摆动件提供补偿推力。结合上述的小球在弹跳过程中不会偏离预定的下落范围，本实用新型的小球弹跳装置，可以实现小球在摆动的承载件上持续弹跳，更新鲜更有趣味，能够更加引起人们的兴趣，具有更好的展示效果和观赏价值。

2.本实用新型提供的小球弹跳装置，所述摆动件为平行连杆结构；所述平行连杆结构具有上端水平间隔地，铰接设置在所述支架上的两个摆杆，两个所述摆杆的下端水平间隔地铰接着连接杆，所述弹跳补偿机构设置在所述连接杆与所述承载件之间。这样可以实现摆动件带动弹跳补偿机构一起摆动。

3.本实用新型提供的小球弹跳装置，所述支架包括间隔设置的两个竖直架，所述摆动件安装于两个所述竖直架之间。这样可以使摆动件的安装更稳固，摆动时更平稳。

4.本实用新型提供的小球弹跳装置，每个所述竖直架上端分别固定安装有水平架；所述平行连杆结构包括上端水平间隔地，分别铰接设置在每个所述水平架两端的摆杆，每个所述水平架铰接的两个所述摆杆的下端分别铰接着连接杆，两个所述连接杆之间固定连接有连架杆，所述弹跳补偿机构固定设置在所述连架杆上。这样可以使承载件随所述摆动件的摆动更平稳。

5.本实用新型提供的小球弹跳装置，所述承载件为板件。板件既可以提供构成小球下落区域的刚性承载面，又可以相对地节省材料，节约成本。

6.本实用新型提供的小球弹跳装置，还包括角度传感器和控制系统，角度传感器，安装于所述摆动件上，用于检测所述摆动件的实时摆角并发出实时摆角信息；控制系统接收到所述实时摆角信息时控制所述摆动补偿机构对所述摆动件的摆动进行校正，以保证所述摆动件的摆动周期与所述小球的弹跳周期一致。角度传感器的设置，可以检测摆动件的实时摆角，以确保摆动件的摆动周期与小球的弹跳周期一致。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型的第一种实施方式中提供的小球弹跳装置的主视图；

图2为图1中提供的小球弹跳装置的侧视图；

附图标记说明：

1-小球，2-弹跳补偿机构，3-摆动补偿机构，4-支架，41-竖直架，5-摆动件，51-摆杆，52-连接杆，53-连架杆，6-承载件，61-刚性承载面。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1和图2所示，本实施例提供一种小球弹跳装置，包括小球1、摆架、弹跳补偿机构2和摆动补偿机构3。

摆架具有支架4以与小球1弹跳相同的周期及摆动幅度往复摆动地安装在支架4上的摆动件5，及设置在摆动件5上的承载件6；承载件6具有构成小球1下落区域的刚性承载面61，下落区域成型为下凹的曲面，且每次接触小球1时的触点的法线倾角使得小球1产生反向水平运动分量；且使小球1在水平方向的位移分量大小与承载件6两倍摆幅在水平方向的分量大小之间的差值绝对值，小于下落区域在水平方向上的尺寸；由上述结构特征，本领域技术人员根据上述设定边界条件，依据现有的物理、数学公式可以必然地推断出所需形状。

弹跳补偿机构2安装于摆动件5上，在摆动件5到达摆幅时驱动承载件6以与小球1弹跳相同的周期上下往复运动，并使承载件6在向上运动的过程中与小球1接触，为小球1的弹跳提供补偿推力。

摆动补偿机构3以与摆动件5相同的摆动周期驱动摆动件5，为摆动件5提供补偿推力。

本实施例提供的小球弹跳装置，可以保证小球1在弹跳过程中不会偏离预定的下落范围，从而始终回落到承载件6上。而由于安装于摆动件5上的弹跳补偿机构2，至少驱动承载件6以与小球1弹跳相同的周期上下往复运动，并在承载件6向上运动的过程中与小球1接触，为小球1的弹跳提供补偿推力；可以使小球1每次的弹跳高度保持在一定的范围内，从而持续弹跳。摆动补偿机构3以与摆动件5相同的摆动周期驱动摆动件5，为摆动件5提供补偿推力。结合上述的小球1在弹跳过程中不会偏离预定的下落范围，本实用新型的小球弹跳装置，可以实现小球1在摆动的承载件6上持续弹跳，更新鲜更有趣味，能够更加引起人们的兴趣，具有更好的展示效果和观赏价值。

在本实施例中，小球1为刚性球体。

在本实施例中，弹跳补偿机构2使承载件6在向上运动的减速段与小球1接触。

在本实施例中，摆动件5为平行连杆结构；曲面具有一个法线处于竖直状态的心点，由心点向外伸延的曲面上的每一点的法线与心点的法线具有交点。这种特点的曲面即为通常所说的球冠曲面。上述作为摆动件5的平行连杆结构具有上端水平间隔地，铰接设置在支架4上的两个摆杆51，两个摆杆51的下端水平间隔地铰接着连接杆52，弹跳补偿机构2设置在连接杆52与承载件6之间。作为可变换的实施方式，摆动件5也可以为一根具有延伸部的摆杆51，摆杆51的上端与支架4铰接，下端水平向外延伸形成所述延伸部，承载件6和弹跳补偿机构2分别安装于所述延伸部上。

摆动补偿机构3至少作用在支架4与一个摆杆51之间。

为了使摆动件5的安装更稳固，摆动时更平稳，在本实施例中，支架4包括间隔设置的两个竖直架41，摆动件5安装于两个竖直架41之间。

摆杆51安装于两个竖直架41上的具体方式可以有多种，在本实施例中，每个竖直架41上端分别固定安装有水平架42；平行连杆结构包括上端水平间隔地，分别铰接设置在每个水平架42两端的摆杆51，每个水平架42铰接的两个摆杆51的下端分别铰接着连接杆52，两个连接杆52之间固定连接有连架杆53，弹跳补偿机构2固定设置在连架杆53上。这样可以使承载件6随摆动件的摆动更平稳。作为可变换的实施方式，也可以是，支架4还包括两个沿水平方向间隔设置的横梁，两个竖直架41的上端通过横梁连接，两个摆杆51的上端分别与对应的横梁铰接，且两个摆杆51处于停止摆动的自然状态时，所在平面与两个竖直架41所在平面垂直。作为可变换的实施方式，还可以是，两个所述摆杆51的上端分别与对应的所述竖直架41的上端铰接，且两个所述摆杆51处于停止摆动的自然状态时，所在平面与两个所述竖直架41所在平面共面。

承载件6的具体形状不受限制，可以是规则形状，也可以是不规则形状，可以是块状件，也可以是板件，在本实施例中，承载件6为板件。板件既可以提供构成小球1下落区域的刚性承载面61，又可以相对地节省材料，节约成本。

弹跳补偿机构2和摆动补偿机构3的具体形式可以有多种，在本实施例中，弹跳补偿机构2为线性电机，输出端与承载件6连接；摆动补偿机构3为无刷电机，输出轴与摆动件5连接。作为可变换的实施方式，弹跳补偿机构2也可以是普通的旋转电机与螺杆组合的形式，旋转电机驱动螺杆转动，螺杆与承载件6螺纹连接，从而驱动承载件6上下运动。

为了确保摆动件5的摆动周期与小球1的弹跳周期一致，本实施例的小球弹跳装置，还包括角度传感器和控制系统。角度传感器，安装于摆动件5上，用于检测摆动件5的实时摆角并发出实时摆角信息；控制系统，接收到实时摆角信息时控制摆动补偿机构3对摆动件5的摆动进行校正，以保证摆动件5的摆动周期与小球1的弹跳周期一致。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种小球弹跳装置，其特征在于：包括

小球(1)；

摆架，具有支架(4)，以与所述小球(1)弹跳相同的周期及摆动幅度往复摆动地安装在所述支架(4)上的摆动件(5)，及设置在所述摆动件(5)上的承载件(6)；所述承载件(6)具有构成所述小球(1)下落区域的刚性承载面(61)，所述下落区域成型为下凹的曲面，且每次接触小球(1)时的触点的法线倾角使得小球(1)产生反向水平运动分量；且使小球(1)在水平方向的位移分量大小与所述承载件(6)两倍摆幅在水平方向的分量大小之间的差值绝对值，小于所述下落区域在水平方向上的尺寸；

弹跳补偿机构(2)，安装于所述摆动件(5)上，在所述摆动件(5)到达摆幅时驱动所述承载件(6)以与所述小球(1)弹跳相同的周期上下往复运动，并使所述承载件(6)在向上运动的过程中与所述小球(1)接触，为所述小球(1)的弹跳提供补偿推力；

摆动补偿机构(3)，以与所述摆动件(5)相同的摆动周期驱动所述摆动件(5)，为所述摆动件(5)提供补偿推力。

2.根据权利要求1所述的小球弹跳装置，其特征在于，所述弹跳补偿机构(2)使所述承载件(6)在向上运动的减速段与所述小球(1)接触。

3.根据权利要求1所述的小球弹跳装置，其特征在于，所述摆动件(5)为平行连杆结构；所述曲面具有一个法线处于竖直状态的心点，由所述心点向外伸延的曲面上的每一点的法线与所述心点的法线具有交点。

4.根据权利要求3所述的小球弹跳装置，其特征在于，所述平行连杆结构具有上端水平间隔地，铰接设置在所述支架(4)上的两个摆杆(51)，两个所述摆杆(51)的下端铰接着连接杆(52)，所述弹跳补偿机构(2)设置在所述连接杆(52)与所述承载件(6)之间。

5.根据权利要求4所述的小球弹跳装置，其特征在于，所述摆动补偿机构(3)至少作用在所述支架(4)与一个所述摆杆(51)之间。

6.根据权利要求3所述的小球弹跳装置，其特征在于，所述支架(4)包括间隔设置的两个竖直架(41)，所述摆动件(5)安装于两个所述竖直架(41)之间。

7.根据权利要求6所述的小球弹跳装置，其特征在于，

每个所述竖直架(41)上端分别固定安装有水平架(42)；

所述平行连杆结构包括上端水平间隔地，分别铰接设置在每个所述水平架(42)两端的摆杆(51)，每个所述水平架(42)铰接的两个所述摆杆(51)的下端分别铰接着连接杆(52)，两个所述连接杆(52)之间固定连接有连架杆(53)，所述弹跳补偿机构(2)固定设置在所述连架杆(53)上。

8.根据权利要求1所述的小球弹跳装置，其特征在于，所述承载件(6)为板件。

9.根据权利要求1所述的小球弹跳装置，其特征在于，

所述弹跳补偿机构(2)为线性电机，输出端与所述承载件(6)连接；

所述摆动补偿机构(3)为无刷电机，输出轴与所述摆动件(5)连接。

10.根据权利要求1所述的小球弹跳装置，其特征在于，还包括：

角度传感器，安装于所述摆动件(5)上，用于检测所述摆动件(5)的实时摆角并发出实时摆角信息；

控制系统，接收到所述实时摆角信息时控制所述摆动补偿机构(3)对所述摆动件(5)的摆动进行校正，以保证所述摆动件(5)的摆动周期与所述小球(1)的弹跳周期一致。