CN213667836U - 一种抛球机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种抛球机器人，目的在于解决现有的橄榄球发球机构部分采用仓储式发球仓，使得发球机构整体体积较大，而部分橄榄球发球机构的结构较为复杂，整体成本较高的问题，其包括支撑单元、拿球单元、输送单元、抛球单元、控制系统，所述支撑单元包括底座、发射支架，所述发射支架与底座相连；所述拿球单元包括设置在底座上的拿球支座、横向转轴、机械臂、滑轨、夹持组件、升降气缸。采用本申请，能够实现橄榄球的拿球、抛球的动作，在传球过程中保证橄榄树的落点准确，降低传球的失误率。本申请能够适用于橄榄球的抛球操作，可通过调整电机的相对转速，使得橄榄球的直线、曲线、长距离、短距离、定点抛射，具有较高的应用价值。

Description

一种抛球机器人

技术领域

本实用新型涉及机械设备领域，尤其是机械自动化设备领域，具体为一种抛球机器人。

背景技术

球类运动深受大家的喜爱，也是人们日常休闲、运动的方式之一。常见的球类运动主要包括篮球、足球、乒乓球等。这些运动多为双人或多人运动，在进行相应的传球联系时，需要至少两个人进行相互配合，而一个人往往难以进行相应的传球联系。为此，人们针对相应的发球设备进行了相应的研究。

例如，针对乒乓球的发球，中国专利申请CN02110287.2公开了一种乒乓球发球装置，中国专利申请CN201811403957.5公开了一种乒乓球发球机，中国专利申请CN201910306135.3公开了一种乒乓球发球机，中国专利申请CN201610375404.8公开了一种乒乓球发球训练桌。针对篮球的发球，中国专利申请CN201710241532.8公开了一种篮球发球机，中国专利申请CN201510109346.X公开了一种篮球发球机，中国专利申请CN201811195652.X公开了一种新的篮球收集和发球装置，中国专利申请CN201811206697.2公开了一种篮球拾取及发球装置，中国专利申请CN201710189209.0公开了一种篮球自动发球机及其组装方法。针对足球的发球，中国专利申请CN201610819178.8公开了一种足球发球机，中国专利申请CN201610855730.9公开了一种用于足球训练的发球机，中国专利申请CN201611245681.3公开了一种足球长传发球机，中国专利申请CN201810046267.2公开了一种用于足球训练的发球装置。

目前，已有发球装置的对象为乒乓球、篮球、足球等，这类球呈规则的球形。而橄榄球基于自身的特点，其呈橄榄状，用于规则球类的发球机构无法用于橄榄球的发射中。为此，也有人进行了少量的研发，已有部分专利申请公开了橄榄球的发球机构。例如，中国专利申请CN201910396038.8公开了一种橄榄球钩球定位发球器，中国专利申请CN201910937958.6公开了一种橄榄球发球器，中国专利申请CN201020272984.6公开了一种橄榄球发球器。

然而，现有的橄榄球发球机构部分采用仓储式发球仓，这使得发球机构整体体积较大；而部分的结构较为复杂，使得整体成本较高，这限制了相应橄榄球发球机构的应用和推广。

为此，迫切需要一种新的设备和/或方法，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对现有的橄榄球发球机构部分采用仓储式发球仓，使得发球机构整体体积较大，而部分橄榄球发球机构的结构较为复杂，整体成本较高的问题，提供一种抛球机器人。与现有技术不同，本申请的抛球机器人构思巧妙，设计合理，结构简单，操作简单，设备制造、使用成本低，有利于其的大规模推广和应用。同时，本申请中设置有用于对橄榄球进行抓取的抓球单元，无需设置相应的橄榄球存储仓，这使得设备整体的体积得以大大减小。采用本申请，能够实现橄榄球的拿球、抛球的动作，在传球过程中保证橄榄树的落点准确，降低传球的失误率。本申请能够适用于橄榄球的抛球操作，可通过调整电机的相对转速，使得橄榄球的直线、曲线、长距离、短距离、定点抛射，具有较高的应用价值。

为了实现上述目的，本申请采用如下技术方案：

一种抛球机器人，包括支撑单元、拿球单元、输送单元、抛球单元、控制系统，所述支撑单元包括底座、发射支架，所述发射支架与底座相连且底座能为发射支架提供支撑；

所述拿球单元包括设置在底座上的拿球支座、横向转轴、机械臂、滑轨、夹持组件、升降气缸，所述拿球支座为一组且拿球支座相互平行设置，所述横向转轴设置在拿球支座上，所述机械臂的一端通过轴承与横向转轴相连且机械臂能相对横向转轴转动，所述滑轨设置在机械臂的另一端；

所述夹持组件包括滑块、机械手、伸缩气缸，所述滑块设置滑轨上且滑块能相对滑轨移动，所述机械手与滑块相连且机械手能与滑块同步移动，所述伸缩气缸与机械臂相连且机械臂能为伸缩气缸提供支撑，所述伸缩气缸的伸缩杆与机械手相连且伸缩气缸能带动机械手相对滑轨移动；

所述夹持组件为两组，所述夹持组件对称设置在滑轨上，所述机械手呈C型，两个机械手的开口相向设置且两个机械手相互靠拢时能实现对待抛射球的夹持；

所述升降气缸的两端分别与底座、机械臂相连且升降气缸能带动机械臂相对横向转轴转动；

所述输送单元包括同步电机、主动同步轮、从动同步轮、同步带、第二传动轴，所述同步电机与发射支架相连且发射支架能为同步电机提供支撑，所述同步电机的输出轴相对水平面倾斜设置，所述同步电机的输出轴与主动同步轮相连且同步电机能带动主动同步轮转动，所述从动同步轮通过第二传动轴与发射支架相连且从动同步轮能相对第二传动轴转动，所述主动同步轮的中心轴线与从动同步轮的中心轴线相互平行，所述同步带设置在主动同步轮于从动同步轮上且主动同步轮通过同步带能带动从动同步轮转动；

所述输送单元为两组且平行设置在发射支架上，两个输送单元的同步带之间构成待抛射球的输送空间，两个输送单元的同步带的转动方向相反；

所述抛球单元包括发射电机、发射轮，所述发射电机的输出轴与发射轮相连且发射电机能带动发射轮同步转动；

所述抛球单元为两组且平行设置在发射支架上，两个抛球单元的发射轮之间构成待抛射球的抛球空间，两个抛球单元的发射轮的转动方向相反；

所述伸缩气缸、升降气缸、同步电机、发射电机分别与控制系统相连。

所述横向转轴采用空心碳管制成。

所述拿球单元还包括滑轮组件，所述滑轮组件包括第一滑轮、第二滑轮、滑轮连杆，所述滑轮连杆穿过机械手，所述第一滑轮、第二滑轮分别设置在滑轮连杆上且第一滑轮、第一滑轮分别位于机械手的两侧。

所述第一滑轮、第二滑轮分别呈圆台状，所述第一滑轮的上底面、第二滑轮的上地面分别位于朝向机械手的一侧；

所述滑轮组件为两组且均布于机械手上。

所述第一滑轮的体积大于第二滑轮的体积且第一滑轮在伸缩气缸的伸缩杆带动机械手处于水平位置时位于机械手的下方。

所述待抛射球为橄榄球。

所述升降气缸为一组。

还包括弹性复位件，所述弹性复位件分别与底座、机械臂相连。

所述弹性复位件为弹簧、弹性橡胶管中的一种或多种。

两个输送单元的输送带之间的距离小于待抛射球的外径且两个输送单元的输送单元能带动待抛射球同步移动。

两个输送单元的同步带之间的间距与两个抛球单元的发射轮之间的间距相等。

所述抛球单元还包括与发射支架相连的抛射支座、第三传动轴，所述第三传动轴通过轴承与抛射支座相连且第三传动轴能相对抛射支座转动，所述第三传动轴与发射电机的输出轴相连且发射电机能带动第三传动轴转动，所述发射轮设置第三传动轴上且发射轮能与第三传动轴保持相对静止。

所述发射轮为橡胶轮，两个发射电机的发射轮之间的间距小于待抛射球的外径且通过两个发射轮之间的相互作用能实现待抛射球的抛球操作。

将同步电机的输出轴与竖直方向的夹角定义为第一夹角，将发射电机的输出轴与竖直方向的夹角定义为第二夹角，所述第二夹角大于第一夹角。

所述第二夹角与第一夹角的差值为3~10°。

针对前述问题，本申请提供一种抛球机器人，其包括支撑单元、拿球单元、输送单元、抛球单元、控制系统。该装置以支撑单元为支撑，通过拿球单元实现对橄榄球的夹持，通过输送单元实现对橄榄球的输送，通过抛球单元实现对橄榄球的抛球操作。本申请构思巧妙，设计合理，仅通过同步电机、发射电机、伸缩气缸、升降气缸即可实现橄榄球的夹持、输送和抛球操作，整体结构简单，易于维护。同时，通过控制两个抛球单元内发射电机的相对转速，即可实现橄榄球的直线、曲线、长距离、短距离、定点抛射，具有较高的实用价值。

附图说明

图1为实施例1的主视图。

图2为图1的侧视图。

图中标记：1、底座，2、发射支架，3、机械臂，4、滑轨，5、机械手，6、伸缩气缸，7、滑轮组件，8、升降气缸，9、从动同步轮，10、同步带，11、发射轮，12、同步电机，13、发射电机。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图所示，本实施例提供一种抛球机器人，其包括支撑单元、拿球单元、输送单元、抛球单元、控制系统。其中，支撑单元包括底座1、发射支架2，发射支架2与底座1相连，底座1能为发射支架2提供支撑。

本实施例中，拿球单元包括设置在底座1上的拿球支座、横向转轴、机械臂3、滑轨4、夹持组件、升降气缸8，拿球支座为一组且拿球支座相互平行设置，横向转轴设置在拿球支座上，机械臂3的一端通过轴承与横向转轴相连，滑轨4设置在机械臂3的另一端。优选地，横向转轴采用空心碳管制备而成。该结构中，机械臂3通过横向转轴能相对横向转轴转动，且机械臂3上远离横向转轴的一端为工作端，滑轨4设置在机械臂3的工作端。

同时，夹持组件包括滑块、机械手5、伸缩气缸6，滑块设置滑轨4上，机械手5与滑块相连，伸缩气缸6与机械臂3相连，伸缩气缸6的伸缩杆与机械手5相连。夹持组件为两组，夹持组件对称设置在滑轨4上，机械手5呈C型，两个机械手5的开口相向设置且两个机械手5相互靠拢时能实现对待抛射球的夹持。该结构中，机械臂3能为伸缩气缸6提供支撑，滑块与滑轨4构成滑动副且机械手5通过滑块能相对滑轨4移动，伸缩气缸6能带动机械手5相对滑轨4移动。当机械手5相向运动时，两个机械手5的开口相互靠拢，从而实现对待抛射球的夹持操作；当机械手5相背运动时，两个机械手5相互远离，从而实现对待抛射球的放开操作。本实施例中，通过两个伸缩气缸6实现对机械手5的控制，能保证抓球时的动力足够，提高控制精度；横向转轴采用空心碳管制成，并通过法兰盘与机械臂3连接，既减轻连轴的质量，又固定可靠；通过升降气缸8，能将橄榄球从地面运送至输送单元的同步带10处。

优选地，本实施例的拿球单元还包括滑轮组件7，滑轮组件7包括第一滑轮、第二滑轮、滑轮连杆，滑轮连杆穿过机械手5，第一滑轮、第二滑轮分别设置在滑轮连杆上且第一滑轮、第一滑轮分别位于机械手5的两侧。进一步，第一滑轮、第二滑轮分别呈圆台状，第一滑轮的上底面、第二滑轮的上地面分别位于朝向机械手5的一侧；滑轮组件7为两组且均布于机械手5上。优选地，第一滑轮的体积大于第二滑轮的体积且第一滑轮在伸缩气缸6的伸缩杆带动机械手5处于水平位置时位于机械手5的下方。该结构中，滑轮组件7的设计，有利于提高拿球单元对待抛射球的适应性，保证对待抛射球的准确、可靠夹持；优选地，升降气缸8为一组，能保证充足的动力，有利于将机械臂3迅速拉起，缩短传送时间，提高控制精度；升降气缸8的两端分别与底座1、机械臂3相连；该结构中，升降气缸8能带动机械臂3相对横向转轴转动。当升降气缸8处于收缩状态时，机械臂3位于靠近输送单元处，当升降气缸8处于伸展状态时，机械臂3向下运动至待抛射球的拿球位置。本实施例还包括弹性复位件，弹性复位件分别与底座1、机械臂3相连。在一个具体实例中，弹性复位件选用弹性橡胶管。采用弹性橡胶管，能辅助机械臂3完成抬起和放下动作。

输送单元包括同步电机12、主动同步轮、从动同步轮9、同步带10、第二传动轴，同步电机12与发射支架2相连，同步电机12的输出轴相对水平面倾斜设置，同步电机12的输出轴与主动同步轮相连，从动同步轮9通过第二传动轴与发射支架2相连，主动同步轮的中心轴线与从动同步轮9的中心轴线相互平行，同步带10设置在主动同步轮于从动同步轮9上。该结构中，发射支架2能为同步电机12提供支撑，同步电机12能带动主动同步轮转动，从动同步轮9能相对第二传动轴转动，主动同步轮通过同步带10能带动从动同步轮9转动。同时，输送单元为两组且平行设置在发射支架2上，两个输送单元的同步带10之间构成待抛射球的输送空间，两个输送单元的同步带10的转动方向相反。两个输送单元的输送带之间的距离小于待抛射球的外径，且两个输送单元的输送单元能带动待抛射球同步移动。该结构中，同步带10上有足够的张力，其间距小于橄榄球的最大直径，保证有足够的摩擦带动橄榄球前进；当拿球单元将待抛射球输送至同步带10的进口位置时，待抛射球在同步带10的摩擦力作用下，沿同步带10之间的输送空间向前运动，并被送入抛球单元内。

抛球单元包括发射电机13、发射轮11，发射电机13的输出轴与发射轮11相连。抛球单元为两组且平行设置在发射支架2上，两个抛球单元的发射轮11之间构成待抛射球的抛球空间，两个抛球单元的发射轮11的转动方向相反。本实施例中，伸缩气缸6、升降气缸8、同步电机12、发射电机13分别与控制系统相连。本实施例中，发射轮11为橡胶轮，两个发射电机13的发射轮11之间的间距小于待抛射球的外径且通过两个发射轮11之间的相互作用能实现待抛射球的抛球操作。优选地，两个输送单元的同步带10之间的间距与两个抛球单元的发射轮11之间的间距相等。该结构中，抛球单元的发射轮11由高速发射电机13带动，保证足够的转速。发射轮11用法兰固定，保证其在转动过程中不会沿轴上下晃动。当待抛射球进入抛球空间后，在发射轮11摩擦力作用下，待抛射球加速抛出，完成抛球操作。

优选地，抛球单元还包括与发射支架2相连的抛射支座、第三传动轴，第三传动轴通过轴承与抛射支座相连且第三传动轴能相对抛射支座转动，第三传动轴与发射电机13的输出轴相连且发射电机13能带动第三传动轴转动，发射轮11设置第三传动轴上且发射轮11能与第三传动轴保持相对静止。

本实施例中，两同步带10之间的距离小于橄榄球的最大直径，通过挤压和摩擦带动橄榄球前进。抛球部分是电机驱动的两个发射轮11，发射轮11边缘之间的距离与两同步带10的间距相等。电机带动发射轮11高速旋转，橄榄球被传送到抛球单元时，在摩擦力的作用下，获得极大的加速度，在短时间内可获得足够的初速度，离开抛球单元后，按预定轨迹发射。

优选地，将同步电机12的输出轴与竖直方向的夹角定义为第一夹角，将发射电机13的输出轴与竖直方向的夹角定义为第二夹角，第二夹角大于第一夹角。采用该设计，能够实现橄榄球的抛物线的发射，避免因冲击力过大对接球者造成伤害。进一步的，输送单元的同步轮与地面成一定的夹角，主动同步轮的中心轴线与从动同步轮9的中心轴线相互陪你关系，能保证橄榄球在传送过程中平稳前进，且同步电机12与发射电机13的相对倾斜设计，能报纸橄榄球抛射出去后的轨迹为一条抛物线。本实施例中，主动同步轮、从动同步轮9分别用卡簧固定紧，防止其在转动过程中上下移动。

本实施例中抛球机器人的工作过程如下：

1）发球动作开始前，升降气缸8处于收缩状态，伸缩气缸6处于伸长状态；

2）发球动作开始后，同步电机12带动同步轮带动同步带10运动，发射电机13带动发射轮11转动，升降气缸8伸长，带动机械臂3向下运动；当机械臂3运动到下方设定位置后，伸缩气缸6收缩，机械手5实现对橄榄球的夹紧；而后，升降气缸8收缩，带动机械臂3向上运动，并上升至设定位置，升降气缸8停止运动；此时，同步带10将机械手5中的橄榄球吸入两同步带10之间，并带动橄榄球向前运动，至前端的发射轮11之间；最后，通过发射轮11为橄榄球提供加速度，将橄榄球加速射出，完成抛球操作。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抛球机器人，其特征在于，包括支撑单元、拿球单元、输送单元、抛球单元、控制系统，所述支撑单元包括底座、发射支架，所述发射支架与底座相连且底座能为发射支架提供支撑；

所述拿球单元包括设置在底座上的拿球支座、横向转轴、机械臂、滑轨、夹持组件、升降气缸，所述拿球支座为一组且拿球支座相互平行设置，所述横向转轴设置在拿球支座上，所述机械臂的一端通过轴承与横向转轴相连且机械臂能相对横向转轴转动，所述滑轨设置在机械臂的另一端；

所述夹持组件包括滑块、机械手、伸缩气缸，所述滑块设置滑轨上且滑块能相对滑轨移动，所述机械手与滑块相连且机械手能与滑块同步移动，所述伸缩气缸与机械臂相连且机械臂能为伸缩气缸提供支撑，所述伸缩气缸的伸缩杆与机械手相连且伸缩气缸能带动机械手相对滑轨移动；

所述夹持组件为两组，所述夹持组件对称设置在滑轨上，所述机械手呈C型，两个机械手的开口相向设置且两个机械手相互靠拢时能实现对待抛射球的夹持；

所述升降气缸的两端分别与底座、机械臂相连且升降气缸能带动机械臂相对横向转轴转动；

所述输送单元包括同步电机、主动同步轮、从动同步轮、同步带、第二传动轴，所述同步电机与发射支架相连且发射支架能为同步电机提供支撑，所述同步电机的输出轴相对水平面倾斜设置，所述同步电机的输出轴与主动同步轮相连且同步电机能带动主动同步轮转动，所述从动同步轮通过第二传动轴与发射支架相连且从动同步轮能相对第二传动轴转动，所述主动同步轮的中心轴线与从动同步轮的中心轴线相互平行，所述同步带设置在主动同步轮于从动同步轮上且主动同步轮通过同步带能带动从动同步轮转动；

所述输送单元为两组且平行设置在发射支架上，两个输送单元的同步带之间构成待抛射球的输送空间，两个输送单元的同步带的转动方向相反；

所述抛球单元包括发射电机、发射轮，所述发射电机的输出轴与发射轮相连且发射电机能带动发射轮同步转动；

所述抛球单元为两组且平行设置在发射支架上，两个抛球单元的发射轮之间构成待抛射球的抛球空间，两个抛球单元的发射轮的转动方向相反；

所述伸缩气缸、升降气缸、同步电机、发射电机分别与控制系统相连。

2.根据权利要求1所述抛球机器人，其特征在于，所述拿球单元还包括滑轮组件，所述滑轮组件包括第一滑轮、第二滑轮、滑轮连杆，所述滑轮连杆穿过机械手，所述第一滑轮、第二滑轮分别设置在滑轮连杆上且第一滑轮、第一滑轮分别位于机械手的两侧。

3.根据权利要求2所述抛球机器人，其特征在于，所述第一滑轮、第二滑轮分别呈圆台状，所述第一滑轮的上底面、第二滑轮的上地面分别位于朝向机械手的一侧；

所述滑轮组件为两组且均布于机械手上。

4.根据权利要求3所述抛球机器人，其特征在于，所述第一滑轮的体积大于第二滑轮的体积且第一滑轮在伸缩气缸的伸缩杆带动机械手处于水平位置时位于机械手的下方。

5.根据权利要求1所述抛球机器人，其特征在于，还包括弹性复位件，所述弹性复位件分别与底座、机械臂相连。

6.根据权利要求1所述抛球机器人，其特征在于，两个输送单元的输送带之间的距离小于待抛射球的外径且两个输送单元的输送单元能带动待抛射球同步移动。

7.根据权利要求6所述抛球机器人，其特征在于，两个输送单元的同步带之间的间距与两个抛球单元的发射轮之间的间距相等。

8.根据权利要求1所述抛球机器人，其特征在于，所述抛球单元还包括与发射支架相连的抛射支座、第三传动轴，所述第三传动轴通过轴承与抛射支座相连且第三传动轴能相对抛射支座转动，所述第三传动轴与发射电机的输出轴相连且发射电机能带动第三传动轴转动，所述发射轮设置第三传动轴上且发射轮能与第三传动轴保持相对静止。

9.根据权利要求1所述抛球机器人，其特征在于，所述发射轮为橡胶轮，两个发射电机的发射轮之间的间距小于待抛射球的外径且通过两个发射轮之间的相互作用能实现待抛射球的抛球操作。

10.根据权利要求1~9任一项所述抛球机器人，其特征在于，将同步电机的输出轴与竖直方向的夹角定义为第一夹角，将发射电机的输出轴与竖直方向的夹角定义为第二夹角，所述第二夹角大于第一夹角。

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