[发明专利]羽毛球球场训练机器人

说明书

羽毛球球场训练机器人包括捡球系统、收集整理系统、箱内送球系统、弹射发球系统、球拍击打系统。捡球系统由铲球机构、举升机构、翻转机构三部分组成，实现地面上散落的羽毛球的回收，将其收入铲斗内部，并通过举升和翻转动作，进而将铲斗内部的球运送至机器内部。收集整理系统由运球输送带、中间收集筒以及码摞转盘三部分组成，实现羽毛球的回收与有效整理。升降送球系统由整体驱动机构，固定平台机构，终端丝杠驱动机构组成，将目标从底部接收的羽毛球送往顶端并与弹射发球系统结合。弹射发球系统将从底部送来的羽毛球弹射出去，使羽毛球做抛物线运动，被羽毛球拍在抛物线某一点击打到球场另一侧，弹射机构为系统对目标羽毛球击打的执行件。

技术领域

本发明是一种运用于羽毛球场，自动收球并可以和运动员对打训练的机器人，属于机器人结构设计领域。

背景技术

自动化是现在科技研发的一个重要的课题，但是经过市场调研，我们发现，羽毛球运动却缺少相应的自动化训练设备，现在的训练机器人大多只能提供单一的辅助作用，功能不是太全面，严格意义来说，这不该是球场训练机器人应有的状态。为此，为了提高人们体育锻炼的效果和效率，同时满足人机互动的需求，创新性地设计了一款既可以捡球收球，又可以发球的球场羽毛球训练机器人，可以广泛应用于日常生活以及运动员的训练。

发明内容

球场训练机器人是一款面对羽毛球运动员使用而设计的羽毛球捡球及陪练的机器人，它能够实现在球场捡取收集羽毛球并实现与运动员的对打。机器人由捡球系统、收集整理系统、箱内送球系统、弹射发球系统、球拍击打系统组成。可以实现从地面上自动拾球、运球至机箱内整理回收、向外弹射发球再用球拍击打的一系列过程。

捡球系统由铲球机构、举升机构、翻转机构三部分组成。其中铲球机构由铲斗、收集滚筒、驱动电机等组成，该机构的主要作用是通过收集滚筒将地上的羽毛球扫入铲斗内部；举升机构由气缸等组成，该机构的主要作用是通过气缸的举升作用，完成铲斗携球从地面举升至机箱顶部的动作；翻转功能主要由铲斗侧面凸出来的部分与机架滑轨形成的高副结构所实现的。在上升的过程中，通过改变高副的位置，使铲斗在其不同的位置上发生翻转。当到达顶部后，通过顶部一高副机构，铲斗最后一次翻转，将球倒入箱体内部。

收集整理系统由运球输送带、中间收集筒以及码摞转盘三部分组成。输送带机构由锥齿轮、直齿轮、万向联轴器、输送带等组成，该机构的主要作用是使落下的球进入两输送带间并随输送带向前运动，实现球回收的有序化；中间收集机构由卡爪、连杆等组成，该机构的主要作用是使从输送带末端下落的球有序进入到收集筒内，并通过连杆卡爪机构实现羽毛球从筒口的出入；码摞转盘机构由码摞转盘、空间槽轮、皮带轮等部分组成，该机构的主要作用是实现转盘上码摞筒的间歇转动，使从收集筒中落下的球能进入到不同的码摞筒内，实现球的最终整理回收。

箱内送球系统由整体驱动机构，固定平台机构，终端丝杠驱动机构组成。该系统主要是将目标从底部接收的羽毛球送往顶端并与弹射发球系统结合。整体驱动机构中由单独电机提供动力，带动传送由传送带实现对载体的运输。

弹射发球系统由驱动机构与弹射机构的配合实现对球的击打，驱动机构由单独电机提供动力，弹射机构由击针及弹簧等组成，弹簧压缩储能而后释放能量，同时弹簧也起到复位的作用。

球拍击打系统由两套驱动组合提供动力，在底座的上部，通过电机带动球拍沿水平轴实现转动；在底座的下方，通过电机带动一对锥齿轮，使底座包含球拍在内沿竖直轴实现转动，即可以分别使球拍在水平方向和竖直方向转动，因此，在两个单驱动的组合方式下，可以完成球拍多角度变化的动作，实现多方位击打。

球场训练机器人设计有如下几个特点：

1.收集筒内的卡爪机构可以实现两对卡爪相对运动，实现羽毛球下落的可控制性。

2.球拍击打通过两个单驱动的组合，实现多角度发球或击打。

3.行走上使用全向轮，满足机器人需要灵活运动、快速动作的要求。