一種全方位移動自動撿球運球輔助訓練機器人的制作方法

本發明屬于球類運動體育器械，特別涉及一種用來提高籃球技術、解放撿球工作人員的訓練籃球技術的自動撿球運球機器人，同時本機器人具有投球功能，可以參加投球比賽。

背景技術：

在大型籃球館里，運動員需要進行大量的投球訓練，在訓練過程中，需要解決兩個問題：1、運球質量的保證。運動員需要配備專門的運球撿球專員，人工運球每次的運球角度運球力度都不會是一致的，這樣每次運動員在投球時會調整自己的投籃動作，這對于運動員來說在訓練過程中每次都是改變的，訓練練習的是一種習慣，一種位姿保持。2、撿籃球。現有的收集已用籃球的設備是籃球輸送器，籃球輸送器只能收集投進籃筐的球，對于沒有投進去的還需要人工撿回籃球車以備重復使用。這對于撿球專員是一項重復性太多的機械式勞動。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種可以自動撿球并能保證運球和發球質量的自動撿球運球輔助訓練機器人。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種全方位移動自動撿球運球輔助訓練機器人，包括五部分：方位移動底盤支架Ⅰ，收球機構Ⅱ，運球機構Ⅲ、擋球機構Ⅳ和發球機構Ⅴ，其中，

底盤支架包括底座1、三個分別由獨立電機2驅動的全向輪3，由三個全向輪3分別固定在三條分支上；三條分支中，有兩條分支的前端分別固定有橫向的收球機構支撐架4，在兩個收球機構支撐架4上分別和固定有豎向的升球機構短支撐架5；在第三個分支上固定有升球機構長支撐架6、發球機構固定框架7和推桿電機安裝橫梁8；

收球機構Ⅱ，在兩個升球機構短支撐架5上分別連接有第一可調側板10和第二可調側板16，在兩個可調側板的前端連接有收球毛刷，收球毛刷包括筒體，在筒體的表面通過壓板14固定有橡膠齒12，筒體的一端通過軸承11安裝在第一可調側板10上，另一端固定在收球電機15的輸出軸上；收球籠子9成V子口，一邊的兩端懸掛在運球籠子17的前端，另一邊的兩端固定在兩個收球機構支撐架4上，收球電機15固定在可調側板16上，通過收球電機帶動收球毛刷的旋轉把球收到收球籠子9；

運球機構Ⅲ，通過運球機構下連接支架21固定連接在升球機構短支撐架5上，通過上連接支架27固定連接在升球機構長支撐架6上；運球機構同步帶22是雙面齒同步帶，運球機構驅動輪29和運球機構從動輪20是帶擋邊同步帶輪，固定在傳送定位板18上，從動輪支撐軸19穿過從動輪軸實現同步帶22的張緊；運球籠子17在運球機構同步帶22正下方,上端固定在球籠固定板34上,下端固定在升球機構長支撐架6的下端；收到收球籠子9中球接觸到同步帶22后，由同步帶22將球卷入運球籠子17中，通過摩擦力的作用，使球傳到擋球機構IV處；

擋球機構Ⅳ，固定連接在球籠固定板34上，是把運球機構III與發球機構V隔離開并用于實現間歇性的發球的一組機構；

發球機構Ⅴ，通過轉軸支撐36與連接角鐵35鉸接，連接角鐵35固定連接到球籠固定板34上，其前端固定有發球機構支撐架42，用來支撐設置在兩側的發球機構同步帶39及同步帶輪，對于每一側，發球機構同步帶39安裝在帶擋邊的發球機構主動輪38和從動輪41上，發球機構從動輪41安裝在過渡聯接軸40上，發球機構主動輪38受發球機構電機48的驅動；推桿電機45的推桿末端聯接發球機構支撐架42，另外一端固定在推桿電機底座46上，推桿電機底座46固定在推桿電機安裝橫梁8上；

發球機構Ⅴ在發球時候，兩條同步帶39的轉向相反,通過調整推桿電機45的行程來調節發球角度。

其中，擋球機構Ⅳ，包括擋球舵機30、擋球桿31和擋球桿輔助支撐桿33，擋球舵機30通過舵盤32將擋球舵機的力傳遞給擋球桿31，通過擋球桿31運動后的不同位置狀態，實現運球機構III與發球機構V的隔開與連通；擋球桿輔助支撐桿33用來分擔部分擋球桿31受到的球的推力；當需要間歇性的發球時，用到擋球機構。

本發明有益效果在于：在設計理念方面采用模塊化設計思路使得結構簡單緊湊。便于裝配、拆卸維護。從收球模塊到運球模塊到發球模塊，都采用了單向往復循環設計理念，機械效率高。在功能方面，適用面大，可以拾取足球、排球、籃球等。

附圖說明

圖1為全方位移動自動撿球運球機器人整體結構圖

圖2為全方位移動自動撿球運球機器人底盤整體機構圖

圖3為全方位移動自動撿球運球機器人收球機構整體圖

圖4為全方位移動自動撿球運球機器人運球機構整體圖

圖5為全方位移動自動撿球運球機器人擋球機構整體圖

圖6為全方位移動自動撿球運球機器人發球機構整體圖

圖7為全方位移動自動撿球運球機器人工作狀態圖

圖1至圖7中：1、底座；2、全向輪電機；3、全向輪；4、收球機構支撐架；5、升球機構短支撐架；6、升球機構長支撐架；7、發球機構固定框架；8、推桿電機安裝橫梁；9、收球籠子；10、可調側板；11、軸承；12、橡膠齒；13、收球毛刷焊接件；14、壓板；15、收球毛刷電機；16、可調側板；17、運球籠子；18、傳送定位板；19、從動輪支撐軸；20、運球機構從動輪；21、運球機構下連接支架；22、運球機構同步帶；23、張緊輪；24、支撐輪軸；25、張緊輪側板；26、支撐塊；27、運球機構上連接支架；28、運球機構電機；29、運球機構驅動輪；30、擋球舵機；31、擋球桿；32、舵盤；33、擋球桿輔助支撐桿34、球籠固定板；35、連接角鐵36、轉軸支撐37、電機固定板38、發球機構驅動輪39、發球機構同步帶40、過渡聯接軸41、發球機構從動輪42、發球機構支撐架43、導向長圓管44、推桿電機連接板45、推桿電機46、推桿電機底座47、導向短圓管48、發球機構電機。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明實施方式進一步的詳細說明：

圖1為本發明的全方位移動自動撿球運球機器人整體結構圖，整個自動撿球運球輔助訓練機器人由五部分構成全方位移動底盤Ⅰ，收球機構Ⅱ，運球機構Ⅲ、擋球機構Ⅳ和發球機構Ⅴ。

機器人在遙控指揮下全方位底盤(結構如圖2)可以在平面內平移、原地旋轉，以不同轉彎半徑轉動、斜線行走。機器人底盤支架由多條方鋼管焊接而成，底座1為相互呈120°的三條分支，在底座1上又焊接有用來聯接其他功能模塊的方管，從而構成底盤支架。由電機2驅動的三個全向輪3分別固定在三條分支上。3個全向輪將各個電機的轉動轉化為可以帶動底盤Ⅰ在任意方向的運動，從而實現機器人在地面內任意方向的移動。當相鄰的兩個電機驅動與之聯接的全向輪向相反的方向轉動時，機器人在地面上可以實現直線移動。當目標物在機器人側面時，不需要控制轉彎來拾取，機器人可以橫向移動。當三個電機同時驅動全向輪向同一個方向轉動時機器人實現原地轉彎。

在兩條分支的前端分別固定有橫向的收球機構支撐架4和固定在其上的豎向的升球機構短支撐架5。

收球機構如圖3，在升球機構短支撐架5上通過螺栓安裝有上下可調的兩個側板10和16。收球毛刷包括筒體，在筒體的表面焊接有用來固定橡膠齒12的壓板14，筒體的一端通過軸承11安裝在可調側板10上，另一端固定在收球電機15的輸出軸上。收球籠子9成V子口，一邊的兩端懸掛在運球籠子17的前端，另一邊的兩端固定在兩個收球機構支撐架4上。收球電機15固定在可調側板16上，機器人可以把散落在地上的球，通過收球電機15使得收球毛刷14高速旋轉，橡膠齒與球接觸，毛刷會迅速牽引球進入收球籠子9。

運球機構如圖4，通過運球機構連接支架21、27用螺栓聯接固定在升球機構短支撐架5和升球機構長支撐架6上。運球機構同步帶22是雙面齒同步帶，運球機構驅動輪29和運球機構從動輪20是帶擋邊同步帶輪，固定在傳送定位板18上，從動輪支撐軸19穿過從動輪軸實現同步帶的張緊。張緊輪23增大了同步帶的張緊力。運球籠子17在運球機構同步帶22正下方,上端固定在球籠固定板34上,下端固定在升球機構長支撐架6的下端。通過收球機構把球收到收球籠子9中，這時橡膠齒12會從球后側頂住球，給球一個與同步帶22接觸的力，當球接觸到同步帶22，由同步帶22將球卷入運球籠子17中，通過摩擦力的作用，使球傳到擋球機構IV處。運球同步帶22在運球驅動帶輪29，從動輪20的傳動下將球壓在運球籠子17下方，運球同步帶22與球的相互擠壓、摩擦，克服球的重力快速上傳。

擋球機構如圖5，是安裝在球籠固定板34上的，用來把運球機構III與發球機構V隔離開的一組機構。擋球舵機30安裝在球籠固定板34上，通過舵盤32將擋球舵機的力傳遞給擋球桿31，通過擋球桿31運動后的不同位置狀態，實現運球機構III與發球機構V的隔開與連通。擋球桿輔助支撐桿33是用來輔助支撐擋球桿31的，由于運球機構III給球一個通過球籠固定板34的推力，當擋球桿運動到擋球的位置時，擋球桿輔助支撐桿33可以分擔部分擋球桿31受到的球的推力，從而減少擋球桿31和擋球舵機30的負載。擋球桿輔助支撐桿33通過螺栓聯接在球籠固定板34上。

當球被傳輸至球籠固定板34處，擋球桿31將球擋住，球與運球同步帶摩擦，球在運球籠子17內原地打轉。當下一個球再次拾起傳送上來時，排隊在下方。依次類推，直至整個籠子排滿，運球機構電機28停止轉動，收球毛刷電機15停止轉動。

擋球機構的作用是當需要間歇性的發球時，就需要用到擋球機構。當球是連續性的發射，那么此時擋球機構的擋球桿31應該是打開的。如果需要間歇性的發球，那么此時擋球機構的擋球桿31會間歇性的打開或者關閉。

發球機構如圖6，通過轉軸支撐36與連接角鐵35鉸接，連接角鐵35通過螺栓聯接到球籠固定板34上。兩側的發球機構同步帶39安裝在帶擋邊同步帶輪38、41上，發球機構從動輪41安裝在過渡聯接軸40上，發球機構主動輪38安裝在發球機構電機48上。過渡聯接軸40通過螺栓聯接在發球機構電機固定板37上。兩側電機固定板37通過螺栓聯接安裝在發球機構支撐架42上。推桿電機45的推桿末端聯接發球機構支撐架42，另外一端固定在推桿電機底座46上，推桿電機底座46固定在推桿電機安裝橫梁8上。

發球機構工作原理：發球機構是由兩條高速運轉的同步帶組成，轉速可同時達到3000r/min，且兩同步帶的轉向相反。當球進入發球機構導軌支架上時，通過自身的重力作用下滾動。球一旦接觸到兩同步帶，會瞬間被卷入皮帶中，且球瞬間加速到與同步帶同速，直至把球射出去。

機器人在遙控指揮下可以移動到指定位置，也可以停止在拾最后一個球的位置，通過調整推桿電機45的行程來調節想要的發球的角度，調整好后，推桿電機45停止移動。啟動電機48，當電機達到想要的速度時，啟動擋球舵機30，通過舵盤32驅動擋球桿31，擋球桿逆時針轉動，退出至極限位置，使擋球桿31不再阻擋球通過球籠固定板34。此時啟動運球機構電機28，運球機構驅動輪29驅動運球機構同步帶22，運球機構同步帶帶動球到達導向短圓管47上，高速旋轉的發球機構驅動輪38驅動發球機構同步帶39.使得球瞬間加速，球到達導向長圓管43上，發球機構同步帶繼續使球加速，最后脫離發球機構同步帶射向預想的位置。