一種智能程控撿球傳球機的設(shè)計

陶來華

【摘 要】目前國內(nèi)市場智能程控撿球傳球機零使用。因此設(shè)計了一款新型的智能程控撿球傳球機。主要為了方便于籃球運動員的使用。撿球傳球機由收集裝置、發(fā)球裝置和中央處理器組成，并用活塞連桿裝置作為籃球彈射機構(gòu)。智能程控撿球傳球機能夠完成籃球的收集和發(fā)球，可以避免產(chǎn)生球場上滿是散落的籃球的狀況。自動化程度高，能實現(xiàn)自動收集和發(fā)球，節(jié)省大量人力資源。

【關(guān)鍵詞】智能；撿球；傳球；設(shè)計

1 設(shè)計背景

近年來，隨著運動產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，各國運動員的水平都在不斷提高，這也必須將訓練設(shè)備進行不斷改進，不斷完善，促使運動員更加有效、快捷地進步，特別是籃球運動項目。目前我國的籃球運動發(fā)展受到了一定的阻礙，一定程度上與我們?nèi)梭w的體質(zhì)特征有關(guān)，但也與訓練裝置有一定的關(guān)系。

目前我國籃球訓練基本仍采用傳統(tǒng)的訓練方式，利用人工進行撿球和傳球。此訓練方式不但需要雇傭人工，而且因個體的差異，每次傳出的球力度和方向都不同，無法達到訓練的規(guī)范化和科學性。所以要設(shè)計出價位比較合理，同時擁有收集球、發(fā)球、計算命中率等技能的智能程控撿球傳球機。

2 設(shè)計方案

2.1 撿球裝置

投籃已進籃筐的球?qū)⑼ㄟ^管1收集，沒有進籃筐的球通過外側(cè)的網(wǎng)兜收集。網(wǎng)兜的上沿與下沿都是通過三根圓柱形鐵棒與管1連接。運用三根圓柱形鐵棒首先是為了讓網(wǎng)兜更為穩(wěn)定，同時也盡量不占據(jù)整個平面的面積，使得沒有進框的球都可以被網(wǎng)兜收集。其次運用圓柱形是因為避免棱角將球劃破。管1制作成上大下小是因為投進的球會有一定的偏移，因此口徑采用上大下小利于籃球被收集。撿球裝置如下圖1所示。

2.2 計數(shù)控制裝置

管1末端處安裝的計數(shù)器所計的數(shù)目是指進球的個數(shù)，記為a，直管2處安裝的計數(shù)器所計的數(shù)目是指總共投球的個數(shù)，記為s，命中率m=a/s。計數(shù)控制裝置結(jié)構(gòu)框架如圖2所示。

2.3 發(fā)球裝備

發(fā)球裝置采用了活塞連桿裝置，并且使用渦輪蝸桿減速器匹配使用。通過直管2處安裝的感應器，利用PLC控制技術(shù)，將籃球有序地發(fā)射。我們采用的活塞頂部是凹形的，尺寸與籃球的球面相吻合，目的是使得球面與活塞頂部接觸面盡可能的大，使得彈射力更大。發(fā)球裝置如圖3所示。

2.4 程控系統(tǒng)

微處理器芯片IC1內(nèi)部的振蕩器通過2、3腳與外部的振蕩晶體X組成一個高頻振蕩器，產(chǎn)生高頻振蕩信號。此信號送入定時信號發(fā)生器后產(chǎn)生40KHz的正弦信號和定時脈沖信號。正弦信號送入編碼調(diào)制器作為載波信號；定時脈沖信號送制掃信號發(fā)生器、鍵控輸入編碼器和指令編碼器作為這些電路的時間標準信號。

3 數(shù)據(jù)分析

3.1 活塞連桿彈射力

式中，T為彈射力；V1為籃球加速到x1處時的速度，x1為活塞從一個極限位置到另一個極限位置的距離；ρ為空氣密度；f為籃球與管壁之間的滾動摩擦系數(shù)；θ為直管3與斜管之間的夾角。

3.2 籃球的運動軌跡

根據(jù)計算和試驗，通過matlab建立傳球的運動方程為Y=-0.38X2+2.487X，仿真軌跡如圖4所示。

4 創(chuàng)新點及應用

1）投籃撿球機中的兩個地方安裝有計數(shù)器，因此可以計算投籃命中率。

2）出球口的上下角度可以調(diào)節(jié)，可以適應不同身高的人群使用。

3）出球口的水平角度可以調(diào)節(jié)，可以在球場上任意角度接收球。

4）發(fā)球裝置運用了活塞欄桿機構(gòu)，使得發(fā)球更加穩(wěn)定。

5）動力電池作為助力動力源，無需拉線通電，使投籃撿球機在使用過程中更加便捷。

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[責任編輯：田吉捷]endprint