網球撿發球機設計

智惠

摘 要：本文介紹了一種集撿球與發球為一體的新型機器網球撿發球機的機械設計部分。該機器上部為發球機，可通過電機調節發出高度，速度和旋向不同的球以供訓練；下部為撿球機，可沿預定軌跡尋找并撿起網球，將其通過傳送帶運送收集。可以減輕網球訓練當中人力以及時間的損耗，具有結構合理緊湊、便于移動、操作簡單、經濟實用的特點。

關鍵詞：網球撿發球機；導軌式帶傳動；可調節發射機構

引言

網球是一項優美而激烈的體育運動，是世界第二大球類，被譽為“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，現在盛行全世界。在我國，越來越多的人走進了網球場，選擇網球作為強身健體，陶冶情操的運動。但是對于一些網球愛好者，特別是專業運動員在進行網球訓練的時候，需要頻繁地撿起散落的網球，而且要想訓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器可廣泛用于各種各類型的網球練習場地，為人們進行網球訓練提供便利和節省時間。

1設計思路

目前市面上所見到的設備主要是單獨的網球發球機，或者單獨的網球撿球機。

網球發球機是靠兩個輪子的相對旋轉時擠壓網球將網球打出，它們在前部都有個出球口，通過出球口可以看見兩個輪子，就是這兩個由電機帶動的輪子通過快速旋轉將球擠壓射出。所區別的是，有的網球發球機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速度可以把球擠出時產生可以調整的上旋或下旋。

網球撿球機的雖然形式較多，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球提升，然后利用網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行網球收集，通過四桿機構曲柄的回轉運動提升收集裝置，同樣依靠網球的重力使其掉落入收集桶中。

本文認為在實際運用中，網球發球機和撿球機分離開來會造成裝置數量多、體積大、攜帶不方便，而且現有的撿球機會發生傷球、卡球、抬升高度不足以及需要經常維護的缺點，鑒于此，本文設計一種兼具網球發球和撿球功能的機器，具有結構合理緊湊、便于移動、操作簡單、經濟實用的特點并對其機械部分加以說明。

2設計方案說明

網球撿發球機主要由撿球機和發球機兩部分構成，發球機在上，撿球機在下。

2.1撿球機部分

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

2.1.1撿球機構-對夾輪

撿球功能的實現，在小車運行的過程中，碰到網球的時候，對夾輪能對接觸的網球夾取，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球尺寸，并能給網球一定的壓力，保證能使球進入對夾輪，為后續的工作提供條件。

2.1.2傳送機構-傳送帶

采用導軌式帶傳動結構，使擋板能隨皮帶一起轉動，保證傳送過程的穩定，在球隨對夾輪運行到撥球機構時，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動力機構以及轉向機構--萬向輪和轉向輪

在小車的車頭以及側面裝有紅外裝置，能夠感知小車與周圍障礙物的位置，避免造成撞車，擦邊的情況的發生。在車身后部裝有電源，電動機為整個機器提供動力以及能源，經濟環保。萬向輪在四個支撐部位，起支撐和位移的作用。能夠實現鎖緊和360度轉動，保證小車的轉動角度。在小車的底部裝有轉向機構，能夠保證小車的轉動和動力來源。通過控制小車底部的轉向機構，實現轉向，具體實例如控制其轉動輪的速度大小，控制轉向輪的角度來實現對小車的方向的控制。

2.1.4傳動機構-皮帶以及輔助裝置

通過電動機帶動皮帶輪轉動，同時實現夾球機構和傳送機構的動力供給。如圖6所示。

2.2發球機部分

發球機部分由通電裝置，網球傳送及發射裝置，以及發射調節裝置三部分構成。將撿球機中球框收滿后，可將球框取出，將球放入發球機的盛球桶內，球會延通道依次進入發球機的傳送及發射裝置中，通過此裝置，可以將網球以同樣間隔一次發射出，并且可以通過發射調節裝置改善發球角度。

2.2.1 發球部分的通電裝置

撿球機部分的機架頂部有滑槽，滑槽內部有電源接通裝置，當發球機部分裝入滑槽時電源接通，發球機部分中送球機構及摩擦輪處的三個電機即可通電，執行其相對應的工作。

2.2.2網球的傳送及發射裝置

網球從發球機球筐落入發球管，銜接處直徑略大于單個網球直徑。發球管中裝有起到送球作用的螺旋機構，螺旋機構保持旋轉，球框下部球口處依次進入單個網球，實現了網球的分離與運輸。當網球經過送球機構的螺旋機作用下，向前移動到摩擦輪處，由于摩擦輪轉向和發球管球前進方向相反，網球在摩擦輪處同時受到螺旋機構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射管。

2.2.3發射調節裝置

摩擦輪共兩個，各帶一個調速電機，故可以被分別控制，利用兩個摩擦輪轉速的不同從而獲得旋向的不同。同時，調節摩擦輪的轉速可以使網球獲得不同的發球速度。發球管前部是高度調節裝置，由調節手輪，雙頭螺柱及支撐板組成，利用手輪調節發球高度的不同，高度調節范圍在0度到30度之間，可以根據訓練的不同要求調整發球高度，當高度確定后，將手輪固定裝置旋緊即可固定發球角度。

3 結語

本文中的網球撿發球機設計能夠同時兼具撿球和發球功能，撿球時可以自動按既定軌跡行走并夾起網球，并傳送收集，可以省去網球實際訓練當中用于撿球的時間。發球時可依照訓練者個人要求調整發球的高度，速度，旋轉方向，節省人力成本同樣可以達到網球接球的訓練的訓練效果。發球部分和撿球部分公用同一個車體，結構合理緊湊，所需材料簡單輕便，車身重量小，便于移動且經濟實用；整個裝置操作簡單，容易上手；為網球訓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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本文系山西省高校科學與技術創新基金項目 2014148號。