[实用新型]基于曲柄导杆机构的智能羽毛球发球机

摘要

本实用新型属于羽毛球发球机器人技术领域，涉及一种基于曲柄导杆机构的智能羽毛球发球机。该发球机包括机架、移动机构、升降机构、击球机构、储球机构、送球机构和落球机构。通过麦克纳姆轮完成各个击球方向的移动，结合落球与击球相位差造成的击球点变化，配合剪叉升降机构，完成不同方向、俯仰角、高度的击球动作。球面槽轮机构实现球筒的精确供球，气压输送球保证羽毛球的完整、无损。落球机构由两个交替开合的机械夹具控制，与球拍配合实现精准发球，由电机对其进行调速，实现不同频率的发球。本实用新型实现了可自动变频、变速、变高、变角发球的功能，且可在场地内自由移动，同时实现了机体的稳定运行，能够有效完成使用者的训练任务。

主权项

1.一种基于曲柄导杆机构的智能羽毛球发球机，其特征在于，所述的发球机包括机架(24)、移动机构、升降机构、击球机构、储球机构、送球机构和落球机构；所述的机架(24)，包括机架上部(10)和机架底部(13)，机架上部(10)和机架底部(13)通过多根支架固定连接，形成的内部空间用于放置击球机构和储球机构；机架上部(10)和机架底部(13)所形成的内部空间外套有主体外壳(17)，机架上部(10)空间外套有顶部外壳(16)；机架上部(10)上设有支架，用于固定击球机构和落球机构；所述的移动机构采用轮系机构控制发球机在场地内部自由运动，包括多个麦克纳姆轮(23)和底座(21)；所述的麦克纳姆轮(23)安装在底座(21)底部，使发球机进行全向运动；麦克纳姆轮(23)与底座(21)之间设有弹簧减震装置(20)，以减少发球机运动时产生的震动对落球机构和击球机构的影响；所述的升降机构，为剪叉式升降机构，包括竖直导轨(18)、水平导轨(14)和剪叉杆(15)；所述的水平导轨(14)共两对，对称固定安装在底座(21)的上表面和机架底部(13)的下表面；所述的剪叉杆(15)共两组，每组中，一根剪叉杆(15)一端固定安装在机架底部(13)上，另一端固定安装在底座(21)的水平导轨(14)上；另一根剪叉杆(15)一端固定安装在机架底部(13)的水平导轨(14)上，另一端固定安装在底座(21)上；所述的竖直导轨(18)垂直安装在底座(21)上，竖直导轨(18)控制机架底部(13)做上下移动；通过电动推杆的驱动完成机架(24)的升降，从而调节发球高度；所述的升降机构的外部包裹可折叠胶套(19)，起保护和美观作用；所述的击球机构，安装在机架(24)内部空间，用于实现变频和变速发球，包括固定铰接轴(1)、导杆(2)、伺服电机(3)、减速齿轮组(4)、曲柄a(5)、球拍(6)、曲柄b(7)和活动滑块；所述的导杆(2)，其一端设有固定铰接轴(1)，通过固定铰接轴(1)与机架上部(10)相连，导杆(2)绕固定铰接轴(1)摆动，导杆(2)的另一端安装有球拍(6)；导杆(2)的中部设有长条滑孔，与活动滑块相配合；所述的曲柄a(5)与减速齿轮组(4)的从动轮通过轴相连，减速齿轮组(4)的主动轮与伺服电机(3)相连，伺服电机(3)驱动减速齿轮组(4)转动，从而带动曲柄a(5)转动并改变曲柄a(5)的移动速度；所述的活动滑块安装在导杆(2)的长条滑孔内，活动滑块的两端分别与曲柄a(5)和曲柄b(7)的两端相铰接，曲柄a(5)和曲柄b(7)带动活动滑块沿导杆(2)的长条滑孔往复移动，从而带动导杆(2)往复摆动，通过摆动的球拍(6)将球击出；伺服电机(3)每次启动完成一次击球动作，改变伺服电机(3)两次启动的间隔时间完成对击球频率的控制，改变一次启动过程中伺服电机(3)的转速完成对击球速度的控制；所述的储球机构，安装在机架(24)的内部空间，以减小所占空间，包括多个球筒(11)和球面槽轮机构(12)；所述的球筒(11)置于球筒基座上，球筒(11)为透明圆柱桶，便于观察球筒(11)内剩余羽毛球数量，球筒(11)的底部为无杆气缸(29)，无杆气缸(29)的上方设有顶块(27)，顶块(27)外套有密封圈(26)，顶块(27)上方为放置羽毛球(25)的空间，顶块(27)用于顶住羽毛球(25)的尾部并施加压力；球筒(11)的底部下方设有气泵，用于为无杆气缸(29)提供高压气体，推动顶块(27)带动上方羽毛球(25)向上推入U型导管(8)中，最终到达落球机构等待下落；通过溢流阀控制无杆气缸(29)的压力，保证羽毛球不会挤坏；所述的球面槽轮机构(12)安装在机架底部(13)上，并与球筒(11)的位置相对应，通过电机带动球面槽轮机构(12)进行驱动，间歇地拨动旋转球筒基座，确保球筒(11)将球准确推入上方的U型导管(8)中；所述的送球机构，包括U型导管(8)和直导管(9)；所述的直导管(9)，其一端安装在U型导管(8)的入口端，另一端与球筒(11)相对应，直导管(9)位于球筒(11)的上方；与当无杆气缸(29)向上推动时，羽毛球垛中最上方的羽毛球(25)被推开，依次送入直导管(9)和U型导管(8)中，最终到达落球机构等待下落；所述的落球机构，安装在U型导管(8)的出口端，包括环状的上机械夹具(28)和下机械夹具(22)；所述的上机械夹具(28)固定在U型导管(8)出口端，下机械夹具(22)安装在机架上部(10)上，位于U型导管(8)出口端的下方；下机械夹具(22)用于夹住羽毛球的头部，上机械夹具(28)用于夹住羽毛球的尾部；上机械夹具(28)和下机械夹具(22)分别与两个电机相连，通过电机控制两个机械夹具的张合；通过上机械夹具(28)和下机械夹具(22)交替张合实现出球口处相邻羽毛球的分离和下落；通过控制两个机械夹具的张合频率和击球机构的击球频率产生的相位差，从而改变羽毛球在球拍(6)上的落点，相应的改变发球角，模拟实现不同的发球动作。