網(wǎng)球撿發(fā)球機(jī)設(shè)計

智惠

摘 要：本文介紹了一種集撿球與發(fā)球為一體的新型機(jī)器網(wǎng)球撿發(fā)球機(jī)的機(jī)械設(shè)計部分。該機(jī)器上部為發(fā)球機(jī)，可通過電機(jī)調(diào)節(jié)發(fā)出高度，速度和旋向不同的球以供訓(xùn)練；下部為撿球機(jī)，可沿預(yù)定軌跡尋找并撿起網(wǎng)球，將其通過傳送帶運送收集?？梢詼p輕網(wǎng)球訓(xùn)練當(dāng)中人力以及時間的損耗，具有結(jié)構(gòu)合理緊湊、便于移動、操作簡單、經(jīng)濟(jì)實用的特點。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)球撿發(fā)球機(jī)；導(dǎo)軌式帶傳動；可調(diào)節(jié)發(fā)射機(jī)構(gòu)

引言

網(wǎng)球是一項優(yōu)美而激烈的體育運動，是世界第二大球類，被譽(yù)為“貴族運動”。其孕育在法國，誕生在英國，開始普及和形成高潮在美國，現(xiàn)在盛行全世界。在我國，越來越多的人走進(jìn)了網(wǎng)球場，選擇網(wǎng)球作為強(qiáng)身健體，陶冶情操的運動。但是對于一些網(wǎng)球愛好者，特別是專業(yè)運動員在進(jìn)行網(wǎng)球訓(xùn)練的時候，需要頻繁地?fù)炱鹕⒙涞木W(wǎng)球，而且要想訓(xùn)練球技還需要專人來輔助，這樣耗時耗力。具有高效全自動撿球功能的機(jī)器可廣泛用于各種各類型的網(wǎng)球練習(xí)場地，為人們進(jìn)行網(wǎng)球訓(xùn)練提供便利和節(jié)省時間。

1設(shè)計思路

目前市面上所見到的設(shè)備主要是單獨的網(wǎng)球發(fā)球機(jī)，或者單獨的網(wǎng)球撿球機(jī)。

網(wǎng)球發(fā)球機(jī)是靠兩個輪子的相對旋轉(zhuǎn)時擠壓網(wǎng)球?qū)⒕W(wǎng)球打出，它們在前部都有個出球口，通過出球口可以看見兩個輪子，就是這兩個由電機(jī)帶動的輪子通過快速旋轉(zhuǎn)將球擠壓射出。所區(qū)別的是，有的網(wǎng)球發(fā)球機(jī)這兩個輪子是左右并排的，有的是上下并排的，左右并排特點是極其便攜。上下并排這種帶來的好處是球是通過上下兩個輪子的不同的旋轉(zhuǎn)速度可以把球擠出時產(chǎn)生可以調(diào)整的上旋或下旋。

網(wǎng)球撿球機(jī)的雖然形式較多，但原理分兩大類，一類通過擋板收球，運用擋板或帶齒的橡膠帶輪與斜的縫隙將網(wǎng)球提升，然后利用網(wǎng)球重力自動滾入到收球筒中；另一類則是通過類似橡皮筋來進(jìn)行網(wǎng)球收集，通過四桿機(jī)構(gòu)曲柄的回轉(zhuǎn)運動提升收集裝置，同樣依靠網(wǎng)球的重力使其掉落入收集桶中。

本文認(rèn)為在實際運用中，網(wǎng)球發(fā)球機(jī)和撿球機(jī)分離開來會造成裝置數(shù)量多、體積大、攜帶不方便，而且現(xiàn)有的撿球機(jī)會發(fā)生傷球、卡球、抬升高度不足以及需要經(jīng)常維護(hù)的缺點，鑒于此，本文設(shè)計一種兼具網(wǎng)球發(fā)球和撿球功能的機(jī)器，具有結(jié)構(gòu)合理緊湊、便于移動、操作簡單、經(jīng)濟(jì)實用的特點并對其機(jī)械部分加以說明。

2設(shè)計方案說明

網(wǎng)球撿發(fā)球機(jī)主要由撿球機(jī)和發(fā)球機(jī)兩部分構(gòu)成，發(fā)球機(jī)在上，撿球機(jī)在下。

2.1撿球機(jī)部分

撿球機(jī)主要由對夾輪、傳送帶、擋爪、球撥、球框以及轉(zhuǎn)向輪構(gòu)成，對夾輪經(jīng)過網(wǎng)球所在的地面時將網(wǎng)球夾住，對夾輪的按車行方向的反向旋轉(zhuǎn)到球撥位置，球撥將網(wǎng)球頂出對夾輪，將球推入擋爪，由皮帶帶動擋爪沿預(yù)定軌道運行，提升到最高處時，球會自然從擋爪掉落進(jìn)入球框中。

2.1.1撿球機(jī)構(gòu)-對夾輪

撿球功能的實現(xiàn)，在小車運行的過程中，碰到網(wǎng)球的時候，對夾輪能對接觸的網(wǎng)球夾取，對夾輪是套在中心軸上的一組圓盤，中間由橡皮、塑膠材料制成的軸套，可以保持對夾輪的間距在基本接近網(wǎng)球尺寸，并能給網(wǎng)球一定的壓力，保證能使球進(jìn)入對夾輪，為后續(xù)的工作提供條件。

2.1.2傳送機(jī)構(gòu)-傳送帶

采用導(dǎo)軌式帶傳動結(jié)構(gòu)，使擋板能隨皮帶一起轉(zhuǎn)動，保證傳送過程的穩(wěn)定，在球隨對夾輪運行到撥球機(jī)構(gòu)時，受到撥球板的擠壓作用將球從對夾輪中撥出，掉落到與傳送帶相交接的板上，傳送帶繼而將球傳送到球框中，完成整個撿球過程。

2.1.3動力機(jī)構(gòu)以及轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)--萬向輪和轉(zhuǎn)向輪

在小車的車頭以及側(cè)面裝有紅外裝置，能夠感知小車與周圍障礙物的位置，避免造成撞車，擦邊的情況的發(fā)生。在車身后部裝有電源，電動機(jī)為整個機(jī)器提供動力以及能源，經(jīng)濟(jì)環(huán)保。萬向輪在四個支撐部位，起支撐和位移的作用。能夠?qū)崿F(xiàn)鎖緊和360度轉(zhuǎn)動，保證小車的轉(zhuǎn)動角度。在小車的底部裝有轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，能夠保證小車的轉(zhuǎn)動和動力來源。通過控制小車底部的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)轉(zhuǎn)向，具體實例如控制其轉(zhuǎn)動輪的速度大小，控制轉(zhuǎn)向輪的角度來實現(xiàn)對小車的方向的控制。

2.1.4傳動機(jī)構(gòu)-皮帶以及輔助裝置

通過電動機(jī)帶動皮帶輪轉(zhuǎn)動，同時實現(xiàn)夾球機(jī)構(gòu)和傳送機(jī)構(gòu)的動力供給。如圖6所示。

2.2發(fā)球機(jī)部分

發(fā)球機(jī)部分由通電裝置，網(wǎng)球傳送及發(fā)射裝置，以及發(fā)射調(diào)節(jié)裝置三部分構(gòu)成。將撿球機(jī)中球框收滿后，可將球框取出，將球放入發(fā)球機(jī)的盛球桶內(nèi)，球會延通道依次進(jìn)入發(fā)球機(jī)的傳送及發(fā)射裝置中，通過此裝置，可以將網(wǎng)球以同樣間隔一次發(fā)射出，并且可以通過發(fā)射調(diào)節(jié)裝置改善發(fā)球角度。

2.2.1 發(fā)球部分的通電裝置

撿球機(jī)部分的機(jī)架頂部有滑槽，滑槽內(nèi)部有電源接通裝置，當(dāng)發(fā)球機(jī)部分裝入滑槽時電源接通，發(fā)球機(jī)部分中送球機(jī)構(gòu)及摩擦輪處的三個電機(jī)即可通電，執(zhí)行其相對應(yīng)的工作。

2.2.2網(wǎng)球的傳送及發(fā)射裝置

網(wǎng)球從發(fā)球機(jī)球筐落入發(fā)球管，銜接處直徑略大于單個網(wǎng)球直徑。發(fā)球管中裝有起到送球作用的螺旋機(jī)構(gòu)，螺旋機(jī)構(gòu)保持旋轉(zhuǎn)，球框下部球口處依次進(jìn)入單個網(wǎng)球，實現(xiàn)了網(wǎng)球的分離與運輸。當(dāng)網(wǎng)球經(jīng)過送球機(jī)構(gòu)的螺旋機(jī)作用下，向前移動到摩擦輪處，由于摩擦輪轉(zhuǎn)向和發(fā)球管球前進(jìn)方向相反，網(wǎng)球在摩擦輪處同時受到螺旋機(jī)構(gòu)施加的向前的力和摩擦輪的擠壓作用，在兩者的作用下以一定的速度彈射出發(fā)射管。

2.2.3發(fā)射調(diào)節(jié)裝置

摩擦輪共兩個，各帶一個調(diào)速電機(jī)，故可以被分別控制，利用兩個摩擦輪轉(zhuǎn)速的不同從而獲得旋向的不同。同時，調(diào)節(jié)摩擦輪的轉(zhuǎn)速可以使網(wǎng)球獲得不同的發(fā)球速度。發(fā)球管前部是高度調(diào)節(jié)裝置，由調(diào)節(jié)手輪，雙頭螺柱及支撐板組成，利用手輪調(diào)節(jié)發(fā)球高度的不同，高度調(diào)節(jié)范圍在0度到30度之間，可以根據(jù)訓(xùn)練的不同要求調(diào)整發(fā)球高度，當(dāng)高度確定后，將手輪固定裝置旋緊即可固定發(fā)球角度。

3 結(jié)語

本文中的網(wǎng)球撿發(fā)球機(jī)設(shè)計能夠同時兼具撿球和發(fā)球功能，撿球時可以自動按既定軌跡行走并夾起網(wǎng)球，并傳送收集，可以省去網(wǎng)球?qū)嶋H訓(xùn)練當(dāng)中用于撿球的時間。發(fā)球時可依照訓(xùn)練者個人要求調(diào)整發(fā)球的高度，速度，旋轉(zhuǎn)方向，節(jié)省人力成本同樣可以達(dá)到網(wǎng)球接球的訓(xùn)練的訓(xùn)練效果。發(fā)球部分和撿球部分公用同一個車體，結(jié)構(gòu)合理緊湊，所需材料簡單輕便，車身重量小，便于移動且經(jīng)濟(jì)實用；整個裝置操作簡單，容易上手；為網(wǎng)球訓(xùn)練者省去了時間以及人力物力的浪費，提供了極大的便利。

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本文系山西省高?？茖W(xué)與技術(shù)創(chuàng)新基金項目 2014148號。