專利名稱：便攜式羽毛球訓(xùn)練機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于體育運(yùn)動訓(xùn)練設(shè)備領(lǐng)域，它是一種用于羽毛球?qū)I(yè)訓(xùn)練與 大眾健身娛樂的便攜式全自動羽毛球訓(xùn)練裝置。
背景技術(shù)：
目前，功能較為齊全的羽毛球訓(xùn)練裝置體積過于龐大，無法實(shí)現(xiàn)場內(nèi) 快速靈活跑動，導(dǎo)致?lián)羟螯c(diǎn)位置單一、攜帶不方便、且成本過高，難以得 到普及推廣應(yīng)用，無法適應(yīng)全民健身娛樂的需求。而體積相對較小的羽毛 球訓(xùn)練裝置功能不夠完善，無法滿足訓(xùn)練要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種實(shí)用性強(qiáng)，功能全面的便攜式 羽毛球訓(xùn)練機(jī)器人。其整機(jī)可折疊，體積小巧，便于攜帶；可場內(nèi)自動靈 活跑動，成本低廉，控制靈活。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案為 一種便攜式羽毛球訓(xùn)練機(jī)器人，由箱蓋10 和機(jī)器本體組成，其特征是，機(jī)器本體全部安裝在底盤7上，折疊后安裝 箱蓋10與底盤7形成封閉箱體，機(jī)器本體包括空間桿系線籠式儲球機(jī)構(gòu)1、 機(jī)械擒縱式供球機(jī)構(gòu)2、圓柱凸輪端面離合器擊打機(jī)構(gòu)3、蝸輪蝸桿變力度 機(jī)構(gòu)4、緩沖機(jī)構(gòu)5、行走機(jī)構(gòu)6、底盤7、伸縮式起落架8、便攜伸縮拉桿 9;用于存儲羽毛球的空間桿系線籠式儲球機(jī)構(gòu)1下部安裝有可將排列緊密 的羽毛球逐個分開的機(jī)械擒縱式供球機(jī)構(gòu)2;底盤7上安裝有圓柱凸輪端面 離合器擊打機(jī)構(gòu)3，用于改變擊球力度的蝸輪蝸桿變力度機(jī)構(gòu)4以及用于吸 收球拍擊打后的殘余沖擊力的氣動阻尼減震緩沖機(jī)構(gòu)5;底盤7底部安裝有 用于實(shí)現(xiàn)整機(jī)任意方向的行走與轉(zhuǎn)向的行走機(jī)構(gòu)6以及便攜伸縮拉桿9，伸 縮式起落架8的上端固接在空間桿系線籠式儲球機(jī)構(gòu)1的儲球盤片1. 3上， 伸縮式起落架8的下端固接在底盤7上；
空間桿系線籠式儲球機(jī)構(gòu)1由三組空間桿系折疊機(jī)構(gòu)1.1、尼龍絲線 1.2、儲球盤片1.3、槽輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)1.4、槽輪機(jī)構(gòu)1.5組成；每組空 間桿系折疊機(jī)構(gòu)1. 1與上、下兩片儲球盤片1. 3鉸接；每12根尼龍絲線1. 2
組成一個用于存儲羽毛球的筒形框架；下儲球盤片1.3下部固結(jié)有槽輪機(jī) 構(gòu)1.5，槽輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)1.4旋轉(zhuǎn)帶動與槽輪機(jī)構(gòu)1.5固結(jié)的儲球盤片
1.3旋轉(zhuǎn)；
機(jī)械擒縱式供球機(jī)構(gòu)2由上部卡爪2. 1、下部卡爪2. 2、供球機(jī)構(gòu)驅(qū)動 電機(jī)2.3、曲柄2.4、連桿2.5、搖桿2.6組成；供球機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)2.3與 曲柄2.4固結(jié)，曲柄2.4、連桿2.5、搖桿2.6、上部卡爪2. 1、下部卡爪 2.2依次鉸接；
圓柱凸輪端面離合器擊打機(jī)構(gòu)3由離合器驅(qū)動電機(jī)3. 1、扭簧3. 2、離 合器中軸3.3、支承座3.4、鏈條3.5、鏈輪3.6、主動半離合器3. 7、從動 半離合器3.8、導(dǎo)向軸承柱3.9、球拍裝夾機(jī)構(gòu)3. 10組成；支承座3.4固 定于機(jī)器人底盤7上，支承座3. 4上安裝有離合器中軸3. 3，離合器中軸 3. 3上依次安裝有蝸輪4. 1、扭簧3. 2、從動半離合器3. 8、主動半離合器 3.7;在主動半離合器3.7外圓柱面加工有圓柱凸輪導(dǎo)槽，其下部裝配有導(dǎo) 向軸承柱3.9，導(dǎo)向軸承柱3.9頂端插入圓柱凸輪導(dǎo)槽，其下部固定于機(jī)器 人底盤7上，使其位于離合器中軸3. 3正下方；主動半離合器3.7通過鏈 條3. 5、鏈輪3. 6與離合器驅(qū)動電機(jī)3. 1相連，離合器驅(qū)動電機(jī)3. 1固定于 機(jī)器人底盤7上，從動半離合器3.8上裝配有球拍裝夾機(jī)構(gòu)3.10;球拍 (3. 11)通過螺釘固定在球拍裝夾機(jī)構(gòu)3. 10上；
蝸輪蝸桿變力度機(jī)構(gòu)4由蝸輪4. 1、蝸桿驅(qū)動電機(jī)4. 2、蝸桿4. 3組成； 蝸桿驅(qū)動電機(jī)4. 2固定于機(jī)器人底盤7上，蝸桿4. 3固定于支承座3. 4上， 蝸輪4. 1與扭簧3. 2 —端連接，蝸桿驅(qū)動電機(jī)4. 2與蝸桿4. 3 —端連接；
行走機(jī)構(gòu)6由兩個主動輪6. 1和兩個萬向輪6. 2組成，兩個主動輪6. 1 分別用螺釘固定于底盤7的左前角、右前角，兩個萬向輪6.2分別用螺釘 固定于底盤7的左后、右后兩個角。
本發(fā)明的有益效果是提供一種可折疊式、可場內(nèi)自由靈活跑動的便攜 式全自動羽毛球訓(xùn)練機(jī)器人。其體積小巧，便于攜帶，成本低廉，儲球量 大，操作方便可靠，實(shí)用性強(qiáng)，可應(yīng)用于專業(yè)訓(xùn)練，也可以用于個人健身 娛樂。


附圖1-折疊狀態(tài)的羽毛球訓(xùn)練機(jī)器人全貌示意圖，附圖2-羽毛球訓(xùn)練 機(jī)器人全貌示意圖攜帶狀態(tài)，附圖3-羽毛球訓(xùn)練機(jī)器人全貌示意圖使用狀 態(tài)，附圖4-機(jī)械擒縱式供球機(jī)構(gòu)示意圖a，附圖5-機(jī)械擒縱式供球機(jī)構(gòu)示
意圖b，附圖6-圓柱凸輪端面離合器機(jī)構(gòu)示意圖。其中1-空間桿系線籠
式儲球機(jī)構(gòu)，1.1-空間桿系折疊機(jī)構(gòu)，1.2-尼龍絲線，1.3-儲球盤片，1.4-槽輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)，1.5-槽輪機(jī)構(gòu)；2-機(jī)械擒縱式供球機(jī)構(gòu)，2. 1-上部卡 爪，2. 2-下部卡爪，2.3-供球機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)，2. 4-曲柄，2. 5-連桿，2. 6-搖桿；3-圓柱凸輪端面離合器擊打機(jī)構(gòu)，3. 1-離合器驅(qū)動電機(jī)，3.2-扭簧， 3.3-離合器中軸，3.4-支承座，3. 5-鏈條，3.6-鏈輪，3. 7-主動半離合器， 3.8-從動半離合器，3.9-導(dǎo)向軸承柱，3. 10-球拍裝夾機(jī)構(gòu)，3. 11-球拍； 4-蝸輪蝸桿變力度機(jī)構(gòu)，4. 1-蝸輪，4.2-蝸桿驅(qū)動電機(jī)，4.3-蝸桿；5-緩 沖機(jī)構(gòu)；6-行走機(jī)構(gòu)，6. 1-主動輪，6.2-萬向輪；7-底盤；8-剪式起落架； 9-便攜伸縮拉桿；10-上蓋。
具體實(shí)施例方式
結(jié)合附圖詳細(xì)說明具體實(shí)施方式
，使用時，卸下上蓋IO，將整機(jī)打開， 拉開空間桿系線籠式儲球機(jī)構(gòu)4與剪式起落架8，整機(jī)拉開后如附圖3所示。 將羽毛球頭朝下逐個放入空間桿系線籠式儲球機(jī)構(gòu)1中。空間桿系線籠式 儲球機(jī)構(gòu)1負(fù)責(zé)存貯羽毛球，通過紅外傳感器檢測當(dāng)前筒內(nèi)羽毛球是否被 打盡，打盡后自動補(bǔ)給，將羽毛球送入機(jī)械擒縱式供球機(jī)構(gòu)2中。機(jī)械擒 縱式供球機(jī)構(gòu)2負(fù)責(zé)將排列緊密的羽毛球逐個分開，實(shí)現(xiàn)每次掉落一個羽 毛球的供球動作，與圓柱凸輪端面離合器擊打機(jī)構(gòu)3相配合完成擊打動作。 通過控制機(jī)械擒縱式供球機(jī)構(gòu)2與圓柱凸輪端面離合器擊打機(jī)構(gòu)3的動作 時間差來調(diào)整擊球仰角變化，從而控制擊球高度。蝸輪蝸桿變力度機(jī)構(gòu)2 負(fù)責(zé)改變擊球力度大小。緩沖機(jī)構(gòu)5為氣動阻尼減震緩沖機(jī)構(gòu)，用于吸收 球拍擊打后的殘余沖擊力，避免球拍損傷。行走機(jī)構(gòu)6由一對平行主動輪 6. 1和兩個萬向輪6. 2構(gòu)成，兩主動輪6. 1分別與一對相同的獨(dú)立帶自鎖減 速器的電機(jī)通過聯(lián)軸器相連。兩個電動機(jī)以相同的轉(zhuǎn)速同時正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時， 機(jī)器人前進(jìn)或后退；單個電機(jī)旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)整機(jī)繞另一主動輪旋轉(zhuǎn)，完成轉(zhuǎn)向 動作。底盤7底部安裝有便攜伸縮拉桿9，便于攜帶。電路控制部分通過傳 感器采集數(shù)據(jù)，單片機(jī)實(shí)時響應(yīng)，協(xié)調(diào)控制各機(jī)械部分工作?？臻g桿系線籠式儲球機(jī)構(gòu)1的三個空間桿系折疊機(jī)構(gòu)1.1與上下兩片 儲球盤片1.3鉸接，實(shí)現(xiàn)折疊功能，起到減小體積作用。尼龍絲線1.2兩
端分別固結(jié)于上下兩片儲球盤片1. 3上，當(dāng)空間桿系折疊機(jī)構(gòu)1. 1展開后， 尼龍絲線1.2被拉直，每12根尼龍絲線1.2組成一個筒形框架，用于存儲 羽毛球。儲球盤片1. 3下部設(shè)有槽輪機(jī)構(gòu)1. 5，當(dāng)檢測到當(dāng)前球筒無球后， 槽輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)1. 4旋轉(zhuǎn)一周，帶動與槽輪機(jī)構(gòu)1. 5固結(jié)的儲球盤片1. 3 旋轉(zhuǎn)60度，將下一球筒的羽毛球送入儲球機(jī)構(gòu)2。直至所有球全部打盡， 整機(jī)停止動作。電機(jī)每次旋轉(zhuǎn)一周通過霍爾元器件控制。訓(xùn)練完畢后，可 將線籠收起，整個空間機(jī)構(gòu)收縮為一個平面，達(dá)到減小體積，加大儲球量 的目的。
機(jī)械擒縱式供球機(jī)構(gòu)2的供球機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)2. 3與曲柄2. 4固結(jié)，帶
動其轉(zhuǎn)動，曲柄2.4、連桿2.5、搖桿2.6、上部卡爪2. 1、下部卡爪2. 2
依次鉸接，產(chǎn)生周期性往復(fù)動作，其動作可分為狀態(tài)A與狀態(tài)B。狀態(tài)A:
上部卡爪2. l卡緊，下部卡爪2.2松開，處于最下方的羽毛球掉落，其上羽
毛球被上部卡爪2. 1托住，實(shí)現(xiàn)供球和落球動作。狀態(tài)B:下部卡爪2. 2
卡緊，上部卡爪2. 1松開，狀態(tài)A中被上部卡爪2. 1卡住的羽毛球落下，
被狀態(tài)B中的下部卡爪2.2托住，完成進(jìn)給動作。通過霍爾元件檢測，單
片機(jī)程序控制電機(jī)每次旋轉(zhuǎn)一周，A， B狀態(tài)往復(fù)執(zhí)行一次，羽毛球掉落一 個。
圓柱凸輪端面離合器擊打機(jī)構(gòu)3可將電動機(jī)的單向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為羽 毛球拍的往復(fù)揮拍擊打動作。其主動半離合器3. 7通過鏈條3. 5、鏈輪3.6 與離合器驅(qū)動電機(jī)3. 1相連，鏈條3. 5將電機(jī)3. 1的扭矩傳遞給主動半離 合器3. 7。從而，主動半離合器3. 7與離合器驅(qū)動電機(jī)3. 1 —起做單向勻速 旋轉(zhuǎn)。為了實(shí)現(xiàn)通過一個動力源單向旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生周期性離合動作，在主動半 離合器3.7外圓柱面加工出圓柱凸輪導(dǎo)槽，導(dǎo)槽設(shè)計(jì)為隨離合器旋轉(zhuǎn)角度 產(chǎn)生周期性軸向位移的閉合槽。其下部裝配有導(dǎo)向軸承柱3.9，導(dǎo)向軸承柱 3.9頂端伸入圓柱凸輪導(dǎo)槽，其下部固定于機(jī)器人底盤7上，使其位于離合 器中軸3.3正下方。當(dāng)主動半離合器定向旋轉(zhuǎn)時，圓柱凸輪導(dǎo)槽受導(dǎo)向軸 承柱3.9作用，引起主動半離合器3.7軸向往復(fù)運(yùn)動，從而引起周期性離 合動作，帶動從動半離合器3. 8完成周期性擊打行為。蝸輪蝸桿變力度機(jī)構(gòu)4的蝸桿驅(qū)動電機(jī)4. 2旋轉(zhuǎn)帶動蝸桿4. 3、蝸輪 4. l轉(zhuǎn)動，從而改變扭簧3.2預(yù)緊力，改變擊球力度。由于蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)具 有很好的自鎖性能，蝸桿驅(qū)動電機(jī)4.2斷電后可以停留在恒定位置不變， 進(jìn)而保證恒定擊球力度。取蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)模數(shù)m=l，蝸桿頭數(shù)Zl二l，蝸輪 齒數(shù)Z2二66，傳動比i=66。
使用后可將整機(jī)折疊收攏。收起空間桿系線籠式儲球機(jī)構(gòu)4與剪式起 落架8，安裝上蓋IO，上蓋10與底盤7形成封閉箱體，通過便攜伸縮拉桿 9完成便攜拖拽功能。
本便攜式羽毛球訓(xùn)練機(jī)器人體積小巧、便于攜帶、儲球量大、功能齊 全，實(shí)用性強(qiáng)。不僅適用于專業(yè)羽毛球訓(xùn)練，也可以用于個人健身娛樂。
所述羽毛球訓(xùn)練機(jī)器人性能參數(shù)如下?lián)羟蝾l率0-100次/分鐘，落 點(diǎn)直徑1.5m以內(nèi)，擊球距離3m-13m，擊球最高點(diǎn)高度1.6m-7m，最大
水平覆蓋角360 ° ，整機(jī)質(zhì)量15kg以內(nèi)，整機(jī)體積小于
300mmx300mmx250誦。
權(quán)利要求
1.一種便攜式羽毛球訓(xùn)練機(jī)器人，由箱蓋(10)和機(jī)器本體組成，其特征是，機(jī)器本體全部安裝在底盤(7)上，折疊后安裝箱蓋(10)與底盤(7)形成封閉箱體，機(jī)器本體包括空間桿系線籠式儲球機(jī)構(gòu)(1)、機(jī)械擒縱式供球機(jī)構(gòu)(2)、圓柱凸輪端面離合器擊打機(jī)構(gòu)(3)、蝸輪蝸桿變力度機(jī)構(gòu)(4)、緩沖機(jī)構(gòu)(5)、行走機(jī)構(gòu)(6)、底盤(7)、伸縮式起落架(8)、便攜伸縮拉桿(9)；用于存儲羽毛球的空間桿系線籠式儲球機(jī)構(gòu)(1)下部安裝有可將排列緊密的羽毛球逐個分開的機(jī)械擒縱式供球機(jī)構(gòu)(2)；底盤(7)上安裝有圓柱凸輪端面離合器擊打機(jī)構(gòu)(3)，用于改變擊球力度的蝸輪蝸桿變力度機(jī)構(gòu)(4)以及用于吸收球拍擊打后的殘余沖擊力的氣動阻尼減震緩沖機(jī)構(gòu)(5)；底盤(7)底部安裝有用于實(shí)現(xiàn)整機(jī)任意方向的行走與轉(zhuǎn)向的行走機(jī)構(gòu)(6)以及便攜伸縮拉桿(9)，伸縮式起落架(8)的上端固接在空間桿系線籠式儲球機(jī)構(gòu)(1)的儲球盤片(1.3)上，伸縮式起落架(8)的下端固接在底盤(7)上；空間桿系線籠式儲球機(jī)構(gòu)(1)由三組空間桿系折疊機(jī)構(gòu)(1.1)、尼龍絲線(1.2)、儲球盤片(1.3)、槽輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)(1.4)、槽輪機(jī)構(gòu)(1.5)組成；每組空間桿系折疊機(jī)構(gòu)(1.1)與上、下兩片儲球盤片(1.3)鉸接；每12根尼龍絲線(1.2)組成一個用于存儲羽毛球的筒形框架；下儲球盤片(1.3)下部固結(jié)有槽輪機(jī)構(gòu)(1.5)，槽輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)(1.4)旋轉(zhuǎn)帶動與槽輪機(jī)構(gòu)(1.5)固結(jié)的儲球盤片(1.3)旋轉(zhuǎn)；機(jī)械擒縱式供球機(jī)構(gòu)(2)由上部卡爪(2.1)、下部卡爪(2.2)、供球機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)(2.3)、曲柄(2.4)、連桿(2.5)、搖桿(2.6)組成；供球機(jī)構(gòu)驅(qū)動電機(jī)(2.3)與曲柄(2.4)固結(jié)，曲柄(2.4)、連桿(2.5)、搖桿(2.6)、上部卡爪(2.1)、下部卡爪(2.2)依次鉸接；圓柱凸輪端面離合器擊打機(jī)構(gòu)(3)由離合器驅(qū)動電機(jī)(3.1)、扭簧(3.2)、離合器中軸(3.3)、支承座(3.4)、鏈條(3.5)、鏈輪(3.6)、主動半離合器(3.7)、從動半離合器(3.8)、導(dǎo)向軸承柱(3.9)、球拍裝夾機(jī)構(gòu)(3.10)組成；支承座(3.4)固定于機(jī)器人底盤(7)上，支承座(3.4)上安裝有離合器中軸(3.3)，離合器中軸(3.3)上依次安裝有蝸輪(4.1)、扭簧(3.2)、從動半離合器(3.8)、主動半離合器(3.7)；在主動半離合器(3.7)外圓柱面加工有圓柱凸輪導(dǎo)槽，其下部裝配有導(dǎo)向軸承柱(3.9)，導(dǎo)向軸承柱(3.9)頂端插入圓柱凸輪導(dǎo)槽，其下部固定于機(jī)器人底盤(7)上，使其位于離合器中軸(3.3)正下方；主動半離合器(3.7)通過鏈條(3.5)、鏈輪(3.6)與離合器驅(qū)動電機(jī)(3.1)相連，離合器驅(qū)動電機(jī)(3.1)固定于機(jī)器人底盤(7)上，從動半離合器(3.8)上裝配有球拍裝夾機(jī)構(gòu)(3.10)；球拍(3.11)通過螺釘固定在球拍裝夾機(jī)構(gòu)(3.10)上；蝸輪蝸桿變力度機(jī)構(gòu)(4)由蝸輪(4.1)、蝸桿驅(qū)動電機(jī)(4.2)、蝸桿(4.3)組成；蝸桿驅(qū)動電機(jī)(4.2)固定于機(jī)器人底盤(7)上，蝸桿(4.3)固定于支承座(3.4)上，蝸輪(4.1)與扭簧(3.2)一端連接，蝸桿驅(qū)動電機(jī)(4.2)與蝸桿(4.3)一端連接；行走機(jī)構(gòu)(6)由兩個主動輪(6.1)和兩個萬向輪(6.2)組成，兩個主動輪(6.1)分別用螺釘固定于底盤(7)的左前角、右前角，兩個萬向輪(6.2)分別用螺釘固定于底盤(7)的左后、右后兩個角。
全文摘要
一種羽毛球訓(xùn)練機(jī)器人，屬于體育運(yùn)動訓(xùn)練設(shè)備領(lǐng)域。由箱蓋和機(jī)器本體組成，機(jī)器本體全部安裝在底盤上，折疊后安裝箱蓋與底盤形成封閉箱體，機(jī)器本體包括空間桿系線籠式儲球機(jī)構(gòu)、機(jī)械擒縱式供球機(jī)構(gòu)、圓柱凸輪端面離合器擊打機(jī)構(gòu)、蝸輪蝸桿變力度機(jī)構(gòu)、緩沖機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、底盤、伸縮式起落架、便攜伸縮拉桿；用于存儲羽毛球的空間桿系線籠式儲球機(jī)構(gòu)下部安裝有可將排列緊密的羽毛球逐個分開的機(jī)械擒縱式供球機(jī)構(gòu)；底盤上安裝有圓柱凸輪端面離合器擊打機(jī)構(gòu)，可折疊，其體積小巧，便于攜帶，成本低廉，儲球量大，操作方便可靠，實(shí)用性強(qiáng)，可應(yīng)用于專業(yè)訓(xùn)練，也可以用于個人健身娛樂。
文檔編號A63B69/00GK101176823SQ20071015867
公開日2008年5月14日 申請日期2007年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日
發(fā)明者任小濤, 初 吳, 梁延德, 王國章, 冶 陶 申請人:大連理工大學(xué)