JP6452735B2 - サーブヘッドの運動が改良された卓球ロボット - Google Patents

Description

関連出願

本出願は、本明細書に参照として組み込まれる２０１４年３月５日付けで出願された米国特許仮出願第６１／９４８，２０４号に基づく優先権を主張する。

本開示は、卓球ボールをサーブするためのロボットサーバーアセンブリに関し、より詳細には、卓球ボールの排出の多様な軌跡を可能にする改善されたヘッド運動を有するロボットサーバーアセンブリに関する。

卓球は、人気のある競技スポーツであり、レクリエーションスポーツである。ゲームの目的は、卓球台の両側にプレーヤーがいて、それにより、各プレーヤーが卓球ラケットを用いて卓球ボールをサーブし、リターンし、ラリーすることができることである。しかしながら、しばしば、プレーヤーは、もう一人のプレーヤーなしに卓球のゲームをプレーすることを望むことがある。そのために、種々の卓球ボールサーブ装置又はロボットが開発されてきた。装置は、プレーヤーにボールをサーブし、それにより、プレーヤーは、ロボットの方向にショットをリターンすることができる。

これまで、卓球ロボットは、種々の特徴を組み込んできた。ニューガーデンの米国特許第３,７９４,０１１号には、サーバーがサーブしたボールにかかるスピン量に変動を加えるための比較的単純な装置が記載されている。米国特許第３,７９４,０１１号の開示は、本明細書に参照として組み込まれる。

米国特許第４,８４４,４５８号は、パンヘッドを有する卓球ロボットを対象とし、米国特許第４,８５４,５８８号は、ショット軌跡の変動が可能な卓球ロボットについて記載し、米国特許第４,９１７,３８０号は、ボールがロボットサーバーに供給された場合にトラフ部（溝部）にボールが落ちることを可能にする、ボールを捕獲するネットアレイをもつ水平で折り畳み可能なトラフ部を有する卓球ロボットを開示し、米国特許第５,００９,４２１号は、ロボットサーバー及びボール捕獲ネットを含む持ち運び可能な卓球サーブ装置を開示する。これらの後者の２つの引用特許は、折り畳みネット構造を採用し、これはまた、卓球台への取付けのために、及びロボットボールサーバーにボールを供給するために採用される。ネット構造は、複数のアームを含み、これらは、中心部材及びアーム間に懸架したネットから径方向に延びている。ネットは、ネットから落ちたボールを受け取るためのトラフ装置と協働的に接続される下側縁部を有する。トラフ部は、ロボットサーブ装置にボールを供給するために配設される。上記の特許における開示は、参照により本明細書に組み込まれる。

当技術で以前から知られている装置は、機能的かつ有用であるが、ロボットヘッドからボールを排出する方法において制限されることがある。つまり、ほとんどの場合、それらは、前後に動き、軌跡の速度などを変動させるパンヘッドである。しかしながら、パンヘッドは、主に従来のパンヘッドの重量に起因して、排出されたボールの軌跡、軌跡の角度、ボールのスピンなどを変動させるための方法に制限を有する。

したがって、プレーヤーに複数のボールを順次サーブするためには、排出の軌跡が改良又は拡張された、比較的単純、安価で軽量な設計を採用している、高性能なサーバー装置を有することが望ましい。

米国特許第３,７９４,００１号 米国特許第４,８４４,４５８号 米国特許第４,８５４,５８８号 米国特許第４,９１７,３８０号 米国特許第５,００９,４２１号 米国特許出願第１３／５００，７７４号 米国特許第５,４８５,９９５号 米国特許第５，３３５，９０５号

開示される、ロボット卓球ボールサーバーアセンブリの概要を述べる。
本発明の第１の態様によれば、卓球ボールをサーブするためのロボットサーバーアセンブリであって、上端部及び下端部を有する本体であって、前記本体が内部ボール経路を画定する、前記本体と、前記本体の前記下端部で、前記内部ボール経路内にボールを導くためのボールピックアップ装置と、前記内部ボール経路の上端部のボールガイドであって、前記ボールガイドは、前記内部ボール経路と連通する開放底部及び開放前部を有する、前記ボールガイドと、前記ボールガイドの前記開放前部と連通するボール排出チューブを有する、前記本体の前記上端部に取り付けられたサーブヘッドアセンブリと、前記排出チューブに動作可能に関連付けられた、一対の対向する排出ホイールと、前記サーブヘッドアセンブリを横方向に作動させるために、前記サーブヘッドアセンブリに動作可能に関連付けられた少なくとも１つのギヤに、動作可能に関連付けられた少なくとも１つのサーボモータと、前記少なくとも１つのサーボモータに動作可能に関連付けられ、前記サーブヘッドアセンブリを上下方向に作動させるために、さらに前記サーブヘッドアセンブリに動作可能に関連付けられた少なくとも１つのギヤと、駆動ギヤに動作可能に関連付けられた前記少なくとも１つのサーボモータであって、前記駆動ギヤは、前記サーブヘッドアセンブリの回転を作動させるために、前記サーブヘッドアセンブリに回転の動作可能に関連付けられた周方向ギヤに動作可能に関連付けられている、少なくとも１つのサーボモータとを備え、前記サーブヘッドアセンブリを、左右方向、上下方向、回転方向にそれぞれ作動させる前記少なくとも１つのサーボモータは、同じ又は異なる少なくとも１つのサーボモータであってよい、ロボットサーバーアセンブリが、開示される。
本発明の第２の態様によれば、卓球ボールをサーブするためのロボットサーバーアセンブリであって、上端部及び下端部を有する本体であって、前記本体が内部ボール経路を画定する、前記本体と、前記本体の前記下端部で、前記内部ボール経路内にボールを導くためのボールピックアップ装置と、前記内部ボール経路の上端部のボールガイドであって、前記ボールガイドは、前記内部ボール経路と連通する開放底部及び開放前部を有する、前記ボールガイドと、前記ボールガイドの前記開放前部と連通するボール排出チューブを有する、前記本体の前記上端部に取り付けられたサーブヘッドアセンブリと、前記排出チューブに動作可能に関連付けられた、一対の対向する排出ホイールと、前記サーブヘッドアセンブリを横方向に作動させるために、前記サーブヘッドアセンブリに動作可能に関連付けられた少なくとも１つの半円形ギヤに、動作可能に関連付けられた少なくとも１つのサーボモータと、少なくとも１つの円弧状ギヤに動作可能に関連付けられ、前記少なくとも１つのサーボモータに回転の動作可能に関連付けられ、前記サーブヘッドアセンブリを上下方向に作動させるために、さらに前記サーブヘッドアセンブリに動作可能に関連付けられた少なくとも１つの円形ギヤと、駆動ギヤに動作可能に関連付けられた前記少なくとも１つのサーボモータであって、前記駆動ギヤは、前記サーブヘッドアセンブリの回転を作動させるために、前記サーブヘッドアセンブリに回転の動作可能に関連付けられた周方向ギヤに動作可能に関連付けられている、少なくとも１つのサーボモータとを備え、前記サーブヘッドアセンブリを、左右方向、上下方向、回転方向にそれぞれ作動させる前記少なくとも１つのサーボモータは、同じ又は異なる少なくとも１つのサーボモータであってよく、前記サーブヘッドアセンブリの回転運動、上下運動及び横方向運動は、組み合わせて作動させることができる、ロボットサーバーアセンブリが、開示される。

１つの態様では、ロボット卓球ボールサーバーアセンブリは、排出チューブを通して卓球ボールを排出するサーブヘッドアセンブリを備える。１つの態様では、サーブヘッドアセンブリは、全ての運動を有し、すなわち、ヘッドは、垂直方向経路、水平経路に沿って動くことができ、排出チューブの長手方向軸の周りで３６０°回転することができる。

１つの態様では、サーブヘッドアセンブリは、ボール排出チューブ、頂部排出ホイール、及び反対側の底部排出ホイールを備え、それらは両方とも少なくとも部分的にチューブ内に延びる。排出ホイールは、軽量のプラスチック材料で構成されている。排出ホイールの各々は、回転軸と、回転軸の各端部の外側リムとを含む。各リムは、シリコンＯリングを着座させる。１つの態様では、頂部ホイールの回転軸は、底部ホイールの回転軸よりも細い。さらに、底部ホイールの回転軸及びリムは、より良好にホールを着座させ、安定させる、実質的に凹状の構成を画定する。頂部ホイールは底部ホイールよりも狭いグリップでボールを把持し、ボールを安定させ、所望の速度及びスピンを含む、放出のより精密な制御を可能にする。

１つの態様では、排出チューブは、後側部及び重なっている前側部を有し、排出チューブの長手方向軸を中心としたサーブヘッドの回転運動のために滑らかで軽量の表面を提供するように、前記２つの部分の接合部にはＯリングベアリングを有する。

別の態様では、サーブヘッドアセンブリの動作エレメントは、小型のサーボモータによりサーブヘッドの広範囲の運動を可能にする軽量材料で構成される。

別の態様では、サーブヘッドの運動は、携帯することができ、あるいは、卓球台に装着することができる、ワイヤレスユニットにより制御される。１つの態様では、ユニットは、プログラム可能なタブレットコンピュータである。

本開示のさらに別の態様は、ネットアセンブリ又はトラフアセンブリを受容するために拡張することができるロボットサーバーアセンブリである。

プログラム可能なタブレットコントローラに隣接して配置された、本開示によるロボット卓球ボールサーバーアセンブリの斜視図である。 サーブヘッドの前面図である。 サーブヘッド及びギヤアセンブリの左側立面図である。 サーブヘッド及びギヤアセンブリの右側立面図である。 オシレータカバーを取り外し、逆さまに置いた状態での、当該オシレータカバーの底面、パン駆動ギヤ及びサーボモータを示す、頂面図である。 図５の線６−６に沿った、ギヤ及びモータクラスタの前面図である。 図３の線７−７に沿った部分断面図である。

本開示は、多くの異なる形態の実施形態が可能であるが、本開示は、本開示の原理の例示として考えるべきであり、図面に示され、本明細書では、本開示の幅広い態様を例示する実施形態に限定することを意図するものではない旨の理解とともに本開示の詳細な好ましい実施形態において説明する。

次に、図面を参照すると、ロボット卓球ボールサーバーアセンブリ２０の１つの例示的実施形態が示されている。ロボット卓球ボールサーバーアセンブリ２０は、内部ボールチャネル２３を画定する細長い本体２２を含む。本体の底部に、ボールチャネルと連通して丸みを帯びたボール収集装置２４が配置される。本体２２の底部から直角に、ボール供給収集プレート２５が外向きに延びる。ボールをピックアップする複数の内部フィンガー（見えていない）と、ボールをかき混ぜ、入口に引っかからないようにするばね２８とを有するボールピックアップ機構２６が、ボール収集マウント部２４と動作可能に結合されている。

ロボット卓球ボールサーバーアセンブリ２０は、ボールチャネル２３と連通するボールガイド２９を含む。ボールガイド２９及びチャネル２３の上側開口部は、通常、オシレータカバー３０（図５）により覆われ、ボールガイドハウジング３１中に封入されている。図示のように、ボールガイドハウジング３１は、４つの壁により画定された実質的に矩形の構造である。ただし、前方壁は、ボール出口３２を含む。カバー３０内に配置された他の構成要素については後述する。ロボット卓球ボールサーバーアセンブリ２０は、本体２２の上部に、ボールガイド２９及びチャネル２３と動作可能に連通するサーブヘッドアセンブリ３３を含む。

１つの態様では、一般に、ロボット卓球ボールサーバーアセンブリ２０は、以下の通り、ボール供給収集プレート２５内にボールが流れるように動作する。ボールピックアップ機構のモータは、主ギヤ及び伝達ギヤを介してピックアップホイールを回転させる。ピックアップホイールが回転するにつれて、ピックアップホイールに取り付けられた複数のばね２８が回転し、ボールは、ピックアップ機構の底部内に供給されるにつれて効果的に分離される。各ピックアップフィンガー（見えていない）は、ピックアップ機構の底部に対して回転するにつれて、ボールに係合し、ボールチャネル内にボールを上向きに推し進める。ボールは、一列に積み上げられるので、本体のチャネル２３の内側を上向きに動き、上側ボールガイド２９に入る。

ボールセンサスイッチは、当該スイッチを通る際に各ボールを計数するために、採用することができる。前記センサは、ボールが特定の数になった後に、デジタルコントローラがボール送出を止められるように、デジタルコントローラに信号を送る。また、デジタルコントローラは、失敗したボールピックアップがあった時を正確に検出し、次いで、ロボットを通るボールの一定の流れを維持するためにボールピックアップ機構の回転を速くすることができる。ボールガイド２９は、放出のためにボールをサーブヘッドアセンブリ３３内に方向づける。サーブヘッドアセンブリ３３内に入ると、ボールは、後述するように、排出ホイールをスピンさせることによって係合され、より詳細に後述するように、サーブヘッドアセンブリ３３から発射される。いずれの場合も、ボール収集及び関連する構造の１つの態様は機能し、ボールガイド及びボールチャネル、ならびにエレメントの機能の代表的な実施形態は、本明細書に参照として組み込まれる譲受人の同時係属中の米国特許出願第１３／５００，７７４号に開示される。ロボット卓球ボールサーバーアセンブリ、特にサーブヘッドアセンブリの下方に配置されたエレメントの動作は、異なる様式で動作し得ることが理解されよう。サーブヘッドアセンブリに卓球ボールを送出する任意のロボット構造は、本開示に包含される。

一般に、ロボットサーバーアセンブリ２０は、ボールバケツ又はバスケットのような容器に装着することができるか、あるいは、本明細書に参照として組み込まれる米国特許第５,４８５,９９５号に記載された取付け手段を採用することによって直接、卓球台の縁部上に着脱可能に装着することができる。ロボットサーバーアセンブリ２０は、本明細書に参照として組み込まれる米国特許第５，３３５，９０５号に開示されるタイプの卓球ネット／サーバーアセンブリ（図示せず）で採用され得る。本発明のロボットサーバーアセンブリは、ボールを捕獲し、当該ボールをロボットサーバーに供給する場合にトラフ部に落とすことを可能にするネットアレイを有する水平で折り畳み可能なトラフ部を含むことができる。ネット構造は、複数のアームを含み、これらは、中心部材及びアーム間に懸架したネットから径方向に延びている。ネットは、当該ネットから落ちたボールを受け取るために、前記トラフ部と協働的に接続される下側縁部を有する。トラフ部は、ロボットサーブ装置にボールを供給するために配設される。

サーブヘッドアセンブリ３３の種々の態様について詳述する。サーブヘッドアセンブリ３３は、ボールの送出角度、ボールの速度、及びボールのスピンを変動させるように設計されたサーブヘッド３４を含む。サーブヘッドアセンブリ３３は、後述するように、ボールガイドハウジング３１に枢動可能に接続される。一般に、図２及び図３を参照すると、サーブヘッドアセンブリ３３は、長手方向軸Ａ１を画定する。サーブヘッド３４は、図２の矢印Ｂにより示されるように、長手方向軸Ａ１を中心に３６０°回転することができる。さらに、サーブヘッドアセンブリ３３は、矢印Ｃにより示されるように、垂直軸Ａ２に関して上下に約１２０°枢動することができる。さらに、サーブヘッドアセンブリ３３は、矢印Ｄにより示されるように、垂直軸Ａ３に関して前後に又は横方向に約１８０°パンすることができる。

図３から図５を参照すると、サーブヘッドアセンブリ３３は、ブラケット３６によりボールガイドハウジング３１に取り付けられている。ブラケット３６は、後方壁３７、その壁の第１の側の耳部３８、及び、反対側の壁上の円弧状のギヤ４０を含む。ギヤ４０は、約１２０°延在している。壁３７は、ボールガイドハウジング３１の前方壁の開口部３２と相補関係にある円形の開口部（見えていない）を有する。２つの開口部は、通常の卓球ボールの通過を可能にするように構成され、寸法決定されることができる。

図５を見ると最もよく分かるように、後方壁３７の頂部には半円形のギヤ４２があり、壁３７の底部にはピボットピン（見えていない）がある。ピボットピンは、ボールガイドハウジング３１の前方底縁部に配置されたピボットピンホール又はピボットシートに係合される。オシレータカバー３０の前方縁部にピボットシート４４に係合するピボットピン４３がある。ギヤ４２は、オシレータカバー３０中に配置されたパン駆動ギヤ４６に係合するように配設される。パン駆動ギヤ４６は、オシレータカバー３０中に同じく配置されたパンサーボモータ４８により駆動される。サーボモータ４８の作動は、図２の矢印Ｄにより示されるように、垂直軸Ａ３を中心とした横方向運動に作用する。

後側ボール排出チューブ部５０は、耳部３８のピボット５２及び円弧状のギヤ４０のピボット５４により、ブラケット３６に枢動可能に装着される。後側ボール排出チューブ部５０は、チューブの頂面の第１の停止部５６、及びボール排出チューブ部５０の底面の第２の又は下側停止部（見えていない）を含む。それぞれの停止部は、矢印Ｃに沿ったヘッドアセンブリの上下運動（図３）の範囲を定める。

後側チューブ部５０の前端部の周りに回転可能に接続された前側ボール排出チューブ部６０がある。前側ボール排出チューブ部６０の後端部６２は、後側排出チューブ５０の前端部の周りに嵌合する。図７の断面図を見ると分かるように、排出チューブの２つの重なっているセクション間に２つのＴｅｆｌｏｎ（登録商標）Ｏリングブッシュ６４がある。このブッシュにより、後側排出チューブ部の周りの前方排出チューブ部の滑らかな回転が可能になり、図２の矢印Ｂにより示される１８０°回転運動が生じる。また、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）ブッシュは、通常、金属ボールベアリングなどに関連する重量を低減する。

それぞれの排出チューブは、ボールの通過に適応するようにサイズ設定され、構成されたボア６６を画定するように協働する。図７は、排出ホイール及び排出チューブアセンブリの一態様を示している。前方排出チューブ部６０を通ってボア６６に入る第１の開口部６８、及び前方排出チューブ部の壁を通る対向する第２の開口部７０がある。第１の開口部に隣接する壁に第１のホイール装着フランジ７２があり、第２の開口部に隣接する壁に第２のホイール装着フランジ７４がある。第１のフランジには、第１の排出ホイール７６が回転可能に取り付けられ、第２のフランジには、第２の排出ホイール７８が回転可能に取り付けられる。それぞれの排出ホイールは、軽量材料、たとえば軽量のプラスチックなどで構成され、それにより、重量が低減し、関連する駆動モータに対する負荷が低減する。

図示のように、ホイール７６及び７８は、軸７９及び外側リム８０、８２を有する。各リムは、シリコーンＯリングなどのような、摩擦係数が高い材料８４のカバーを含む。カバーを適用することができ、あるいは、好ましくは、カバーは、たとえば、ゴムの交換可能なベルト又はＯリングなど、交換可能である。ホイール７６及び７８は、２つ以上のリム又はＯリングを有することができるか、あるいはボールへのエネルギー伝達を向上させるために摩擦係数が高い材料の実質的に密で堅い表面を有することができる。

図２を見ると分かるように、第２の排出ホイール７８は、凹状の前方外形及び第１のホイール７６よりも広い材料幅を有する。この態様により、安定性のために、下側ホイールのリム８０と８２との間に卓球ボールが着座することが可能になる。それぞれのホイールのリムは、開口部６８及び７０を通ってボア６６内にわずかに突き出している。排出ホイールのいずれか一方又は両方は、（１つ又は複数の）ホイールを回すために、小型で軽量のモータと動作可能に関連付けられる。この構成では、ボールは、排出チューブ６６に入り、排出ホイールのリム間で実質的にセンタリングされ、ホイール７８の凹面の中に重なり、ボア６６を通ってサーブヘッドから推し進められる。ホイールリム上のＯリングは、ボールに対する良好な摩擦面を提供する。代替的には、前記ホイール自体又は前記ホイールリムの表面は、高い摩擦係数を有する材料で構成することができる。いずれの場合も、ホイールは、制御可能なサイズの４つの別個の場所においてボールに接触する。これは、ボールが両方のホイールを通過するときに、ある程度の「セルフセンタリング」を付与する。Ｏリングはまた、摩耗したときに簡単に交換され、通常行われるようなホイール全体を交換する必要性が回避される。

ハウジング８８は、前方排出チューブ及びホイールを封入する。ハウジング８８の表面には複数の表示灯９０があることに言及しておく。１つの態様では、入来したボールのスピン量を示すための４つの緑色ＬＥＤ及び４つの赤色ＬＥＤがある。この特徴は、ショットのスピンがどのくらいかという視覚的な手掛かりをユーザに与える。それと比較して、実際のゲームでは、プレーヤーは、対戦者を注意深く見て、ボールに接触する瞬間におけるラケット角度、ストローク角度及びラケット速度を把握することによって、スピン量を判断する。しかし、ロボットの場合、任意の知覚入力からスピン量を判断することは困難である。一般に、点灯した緑色ＬＥＤの数は、ボールのトップスピン量（１つのＬＥＤ＝軽いトップスピン、４つのＬＥＤ＝重いトップスピン）をユーザに信号で知らせ、点灯した赤色ＬＥＤの数は、バックスピン量を信号で知らせる。ＬＥＤが点灯しない場合には、無スピン（デッド）ボールであることを信号で知らせる。

上述のスピンの組合せをボールに加えてもよい。排出チューブの長手方向軸Ａ１の周りでヘッドアセンブリを回転させることにより、ボールに加えられるスピンのタイプを制御する。排出ヘッドは、図２の矢印Ｂにより示されるように、約１８０°回転することができる。ヘッドアセンブリが回転するにつれて、それに応じて、ヘッドアセンブリ内の排出ホイールの位置が変動する。たとえば、スピンを変動させるために、ボールの上側、下側、左側又は右側、及び中間の全てのポイント上に排出ホイールを機能的に方向付けることができる。さらに上述したように、ボール排出特性にほぼ無制限のバリエーションを提供するために、矢印Ｃにより示される経路に沿って上下に、矢印Ｄにより示される経路に沿って前後に、前記排出ヘッドを傾斜させ、又は、動かすことによって、軌跡を変動させることができる。次に、この運動に作用する種々のエレメントについて、特に図５及び図６を参照して説明する。

上記のように、パン運動は、パン駆動ギヤ４６及び半円ギヤ４２を介して生じる。矢印Ｃにより規定される経路に沿った上下運動は、ブラケット３６上の円弧状のギヤ４０に係合するギヤ９２によって駆動される。ギヤ９２は、サーボモータ９４に動作可能に取り付けられている。モータ９４の作動によりギヤ９２が回転し、次に、ピボット５２及び５４の周りで上下に動くようにサーブヘッドアセンブリを駆動する。矢印Ｂにより示される経路に沿ったヘッドアセンブリの回転運動は、ギヤ１００の同心状のステップダウンギヤセグメント９８に係合する駆動ギヤ９６により作用される。ギヤ１００は、ブッシュ１０１に回転するように装着される。前方排出チューブの後端部の外部の周りに主周方向ギヤ１０２がある。周方向ギヤ１０２は、ギヤ１００に動作可能に関連付けられる。駆動ギヤ９６は、サーボモータ１０４により動力供給される。サーボモータ１０４の作動により、駆動ギヤ９６が回り、次に（ステップダウンギヤセグメント９８を介して）ギヤ１００が駆動し、次に、周方向ギヤ１０２が駆動する。

１つ又は複数のサーボモータを一度に作動させることができる。したがって、２つ以上のサーボモータの作動は同時に生じ、競技経験を向上させるための無限数の方法で、サーブヘッドの滑らかで静かな運動及び咬合が提供される。

種々のギヤは、好ましくは、プラスチック又はナイロン、あるいは他の合成材料のような耐久性のある軽量材料で作製され、それにより、重量が低減して滑らかで静かな運動が可能になる。種々の説明したギヤの構成及びサイズは、それらの関連したモータとともに、ボール排出特性を変動させるために、記載した経路矢印Ｂ〜Ｄに沿ったボール排出ヘッドの最適な運動の変動速度を取得するように選択されることに言及しておく。小型で軽量のサーボモータの使用は、サーブヘッドアセンブリの重量を低減して、大型の又はより重いモータ、ギヤ及び金属ベアリングの使用によってこれまでは制限されていた運動を容易にする。さらに、サーブヘッドの運動は、以下で説明するように、ユーザが事前プログラムすることができる。

卓球ロボットは、図２に示すように、参照番号１１０によって示されるデジタルコントローラに動作可能に接続される。代表的な態様では、コントローラ１１０は、タブレットコンピュータであり、ディスプレイスクリーン上に表示されたメニューをナビゲートし、メニューから選択するために使用されるタッチスクリーンディスプレイ１１２を備える。タブレットコントローラ１１０は、多くの他のロボットが使用するスイッチ、ダイヤル、レバー及びインジケータよりもはるかにユーザフレンドリーなシステムであるメニューベースの制御システムを使用する。コントローラは、製造業者が事前プログラムすることができ、あるいは、ユーザが思い通りに、当該コントローラをプログラムすることが可能になる。

いずれの場合も、プログラム可能な機能の１つの態様は、本明細書に参照として組み込まれる同時係属中の米国特許出願第１３／５００，７７４号に開示される。簡単に述べると、メニューシステムは、最初にオンしたときには「通常モード」をデフォルト設定とする。ただし、ユーザは、デフォルトを変更するオプションを有しており、それにより、所望する場合には、ロボットはより複雑なモードでスタートアップする。いずれの場合も、通常モードにより、ボール速度、ボール頻度（待機時間と呼ばれる）、及び変動の制御が可能になる。通常モードの追加の「ページ」を介して、又はドリルモードに切り替えることによって、追加の特徴をアクティブ化させることができ、種々の事前設定されたパターンのプレーをアクティブ化することができる。代替的には、デジタルコントローラは、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）パーソナルコンピュータに接続されているときには、パーソナルコンピューターモードにより、ロボットサーバーアセンブリの動作をパーソナルコンピュータから直接プログラムし、制御することが可能になる。

タブレットコントローラは、モータ速度を制御するためにパルス幅変調を使用する。これにより、ポテンショメータが最低速度に設定されたときには、わずか１〜２ボルトではなく、フルの１２ボルト（又はそれ以上）でモータを常に駆動することが可能になる。これは、特に新しいボール又は汚れたボールをロボットサーバーアセンブリで使用したときのボールが詰まる問題、及び本開示にしたがって使用されるモータの場合に起こり得る他の低電圧の問題を防止するのに役立つ。

コントローラは、サーブヘッドの動き及び速度の設定を可能にし、コントロールレバー及びコントロールレバーアダプタをなくす。ランダム設定により、ボールを任意の位置にランダムに置くこと、卓球台上でボールをより短く又はより深くに行かせるためにボールの速度を変動させること、及び、待ち時間が可能になり、それにより、リズムをとることがより難しくなる。これは、ロボットサーバーをより予測しづらくし、人間がプレーする方法により類似する。コントローラは、問題を修正するために、又は、将来新しい能力を付加するためにプログラムしなおすことができる。

コントローラ１１０は、シリアルポートによって、ユーザ間で転送することができる「ドリルファイル」を作成することが可能なソフトウェアプログラムを含むＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）パーソナルコンピュータに接続することができ、したがって、たとえば、コーチは、生徒のために、現在の週の各日に行う３つのドリルファイルを作成し、次いで、その週の最後に生徒の進歩を評価した後に、生徒に新しいドリルを送ることができる。任意選択で、ロボットを有するプレーヤーのコミュニティは、プレーヤー間でファイルを交換することができる。ドリルファイルは、モータ速度、ボール場所及び連続的なショット間の遅れを規定する。ドリルファイル中に含まれ得る連続するボールの数には制限がない。

「ドリル」モードは、パーソナルコンピュータに接続されたデジタルコントローラを有することなく、コントローラにより動作させることができる設定数の標準的なドリルを有することができる。ドリルのボール速度及び待ち時間は、調整することができ、したがって、個々のドリルは、幅広いプレースキルに適している。ドリルにおける連続するボールの数は、各ドリルに割り振られたマイクロチップ上のメモリスペース量によって決定される。

「通常」モードにより、モータ速度に対する個別の制御が可能になり、より正確にボール位置を設定すること、連続するショット間の正確な遅れをより細かく制御すること、及び、一定数のボールが送出された後、又は、一定の時間が経過した後のいずれかにより、送出を停止できるようにすることが可能になる。

「セットアップ」モードは、オプションの選択及び設定の較正を可能にする。

「カウント／時間」オプションは、（通常モードにおける）ボール数、（ドリルモードにおける）反復回数、又は、時間量により、ボール送出を制御することを可能にする。

さらに、ＷｉＦｉ又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）のようなワイヤレス通信インタフェースが好適である。

コントローラは、メニューシステムのメニューを英語、ドイツ語、フランス語、スペイン語、中国語及び日本語で表示することができるように適切にプログラムすることができる。ユーザが読めない言語にデジタルコントローラがすでに設定されている場合であっても言語を選択することができる特別な特徴もある。

コントローラは、左手動作用又は右手動作用に設定してもよく、それにより、ドリルは左利きのプレーヤー又は右利きのプレーヤーのために正確に動作する。１つのロボット用に書かれたドリルを多くの他のロボットが共有し、それを正確に動作することができるように、速度及び変動を既知の規格に較正することができる。ボールセンサは、誤った又は遅延したピックアップ又はダブルスローをなくすように、特定のボール供給機構に対して較正することができる。

コントローラは、設定を工場デフォルト設定に復元し、デジタルコントローラが適切に機能しているかどうかについて、技術者が迅速に判断できるように、トラブルシューティグコードを生成する、工場出荷時のデフォルト設定への復元と自己診断を含み得る。

ソフトウェアプログラムがパーソナルコンピュータにインストールされ、ＰＣとロボットコントローラとの間に接続が形成される。ソフトウェアプログラムにより、ユーザは、デジタルコントローラのあちこちでドリルを読み書きすること、新たなドリルを最初から作成すること、パーソナルコンピュータから直接にドリルを実行すること、及びドリルファイルをパーソナルコンピュータにセーブすることができる。また、ソフトウェアプログラムは、デジタルコントローラに保存された６４個の全てのドリルを元々の工場設定に復元することができる。

一方で、テーブルコントローラは、パーソナルコンピュータの全ての機能を組み込むことができる。

ドリルファイルは、ファイルメニューからセーブコマンドを選択することによって、後で使用するためにタブレットコントローラ上にセーブすることができる。次いで、ドリルファイルに特徴的な名前を与えることを可能にするダイアログボックスが現れる。ファイルメニュー上のオープンコマンドを使用して、以前にセーブされたドリルファイルをリコールすることができる。オープンコマンドを選択することによりダイアログボックスが表示され、それにより、ユーザは、以前にセーブされたドリルファイルにナビゲートすることが可能になる。ドリルファイルが選択されると、ドリルからシーケンスステップが現れる。

前に開示した、動作に必要なサーボモータ、ＬＥＤライト及び任意の他のモータは、たとえば、電力コード又は適切なバッテリーを介して、電源に適切に電気配線され、接続される。

上記の例は、請求項により規定される開示は、広範囲にわたる適用例を有し、詳細に図示し説明した実施形態にのみ限定すべきではないことを示す。その代わりに、本開示は、請求項の明示的単語にのみ限定すべきであり、請求項は、本開示の最良の形態を表し、保護範囲を現すものではない本明細書に示した詳細な実施形態に限定すべきではない。保護の範囲は、添付の特許請求の範囲のみによって限定され、審査官には、それに基づいて請求項を審査されたい。

Claims (12)

1. 卓球ボールをサーブするためのロボットサーバーアセンブリであって、
   上端部及び下端部を有する本体であって、前記本体が内部ボール経路を画定する、前記本体と、
   前記本体の前記下端部で、前記内部ボール経路内にボールを導くためのボールピックアップ装置と、
   前記内部ボール経路の上端部のボールガイドであって、前記ボールガイドは、前記内部ボール経路と連通する開放底部及び開放前部を有する、前記ボールガイドと、
   前記ボールガイドの前記開放前部と連通するボール排出チューブを有する、前記本体の前記上端部に取り付けられたサーブヘッドアセンブリと、
   前記排出チューブに動作可能に関連付けられた、一対の対向する排出ホイールと、
   前記サーブヘッドアセンブリを横方向に作動させるために、前記サーブヘッドアセンブリに動作可能に関連付けられた少なくとも半円形ギヤ及びパン駆動ギヤに、動作可能に関連付けられた第１のサーボモータと、
   第２のサーボモータに動作可能に関連付けられ、前記サーブヘッドアセンブリを上下方向に作動させるために、さらに前記サーブヘッドアセンブリに動作可能に関連付けられた少なくとも２つのギヤであって、前記第２のサーボモータに動作可能に関連付けられた円形ギヤと、前記円形ギヤに係合し前記サーブヘッドアセンブリに動作可能に関連付けられた円弧状ギヤを含む、少なくとも２つのギヤと、
   駆動ギヤに動作可能に関連付けられた第３のサーボモータであって、前記駆動ギヤは、前記サーブヘッドアセンブリの回転を作動させるために、前記サーブヘッドアセンブリに回転の動作可能に関連付けられた周方向ギヤに動作可能に関連付けられている、前記第３のサーボモータと
   を備え、
   前記サーブヘッドアセンブリを、左右方向、上下方向、回転方向にそれぞれ作動させる前記サーボモータは、異なるサーボモータであってよい、
   ロボットサーバーアセンブリ。
2. 回転運動、上下運動及び横方向運動は組み合わせて作動させることができる、請求項１に記載のロボットサーバーアセンブリ。
3. 前記排出チューブは、回転可能に係合した、前側部及び後側部を有する、請求項１に記載のロボットサーバーアセンブリ。
4. 前記排出チューブの前記前側部及び後側部の間にブッシュを有する、請求項３に記載のロボットサーバーアセンブリ。
5. 前記ブッシュは、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）Ｏリングである、請求項４に記載のロボットサーバーアセンブリ。
6. 各排出ホイールは、一対の対向するリムの対を有し、前記リムが各々、高い摩擦係数を有する、請求項１に記載のロボットサーバーアセンブリ。
7. 一方の前記排出ホイールは、他方の前記排出ホイールの幅よりも大きい幅を有する、請求項６に記載のロボットサーバーアセンブリ。
8. 前記大きい幅を有する前記排出ホイールは、凹状の外形を有する、請求項７に記載のロボットサーバーアセンブリ。
9. 機能のメニューから、前記ロボットサーバーアセンブリの機能を動作させるタブレットコンピュータコントローラをさらに備える、請求項１に記載のロボットサーバーアセンブリ。
10. 前記ボールピックアップ装置は、回転式ボールピックアップ装置である、請求項１に記載のロボットサーバーアセンブリ。
11. 前記ボールピックアップ装置は、前記本体の前記下端部において卓球ボールに係合するための、外向きに方向付けられた延長部分をさらに備える、請求項１０に記載のロボットサーバーアセンブリ。
12. 卓球ボールをサーブするためのロボットサーバーアセンブリであって、
    上端部及び下端部を有する本体であって、前記本体が内部ボール経路を画定する、前記本体と、
    前記本体の前記下端部で、前記内部ボール経路内にボールを導くためのボールピックアップ装置と、
    前記内部ボール経路の上端部のボールガイドであって、前記ボールガイドは、前記内部ボール経路と連通する開放底部及び開放前部を有する、前記ボールガイドと、
    前記ボールガイドの前記開放前部と連通するボール排出チューブを有する、前記本体の前記上端部に取り付けられたサーブヘッドアセンブリと、
    前記排出チューブに動作可能に関連付けられた、一対の対向する排出ホイールと、
    前記サーブヘッドアセンブリを横方向に作動させるために、前記サーブヘッドアセンブリに動作可能に関連付けられた少なくとも１つの半円形ギヤに、動作可能に関連付けられた少なくとも１つのサーボモータと、
    少なくとも１つの円弧状ギヤに動作可能に関連付けられ、前記少なくとも１つのサーボモータに回転の動作可能に関連付けられ、前記サーブヘッドアセンブリを上下方向に作動させるために、さらに前記サーブヘッドアセンブリに動作可能に関連付けられた少なくとも１つの円形ギヤと、
    駆動ギヤに動作可能に関連付けられた前記少なくとも１つのサーボモータであって、前記駆動ギヤは、前記サーブヘッドアセンブリの回転を作動させるために、前記サーブヘッドアセンブリに回転の動作可能に関連付けられた周方向ギヤに動作可能に関連付けられている、少なくとも１つのサーボモータと
    を備え、
    前記サーブヘッドアセンブリを、左右方向、上下方向、回転方向にそれぞれ作動させる前記少なくとも１つのサーボモータは、同じ又は異なる少なくとも１つのサーボモータであってよく、
    前記サーブヘッドアセンブリの回転運動、上下運動及び横方向運動は、組み合わせて作動させることができる、
    ロボットサーバーアセンブリ。

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