本發明涉及運動訓練器材的技術領域，特別涉及一種用于球類運動訓練的發球裝置。

背景技術：

在體育教育教學過程中，通常將球類運動作為體育教學項目，為了更好的訓練學生的接球技巧，在訓練過程中經常會用到發球機。發球機是球類運動的訓練中普遍使用的輔助器械，為訓練者提供有規律的多球訓練。因此，發球機在學生或運動員的接球技巧的訓練中起著至關重要的作用。

目前，球類運動包括：乒乓球、網球、排球和籃球。而在這些球類運動的訓練中，通常是通過發球機把球送到打球者的手上。但是，現在常用的發球機都是固定式，不能自主移動，或者只是發球部分局部移動，移動范圍小；收球多采用攔球網，體積龐大、笨重，或者只能人工裝填球，使用不靈活。

技術實現要素：

本發明的目的在于，為了解決上述現有的發球機存在的不足，本發明提供了一種用于球類運動訓練的發球裝置，其包括：移動車架，兩個收球子裝置，兩個射球子裝置和一個智能控制模塊；所述移動車架進一步包括：底架和兩個支撐架；所述兩個支撐架安裝在所述底架上；所述底架進一步包括：兩個外側板，兩個內側板，若干短連接桿和若干長連接桿；所述兩個內側板相對放置，所述兩個外側板分別位于所述兩個內側板的外側，且分別與所述內側板相對放置；每個所述長連接桿的兩端分別垂直固定在所述兩個內側板之間，且所述長連接桿水平放置且相互之間平行；每個所述短連接桿分別垂直固定在所述外側板和所述內側板之間，且相互之間平行；在接近地面的一側，在所述內側板和外側板之間，等間距且對稱地分別固定安裝一個萬向輪，一個牽引輪和一個副支撐輪，且三者之間通過同步帶連接；在所述兩個內側板的內側壁上，分別對稱地固定安裝所述收球子裝置、所述射球子裝置，在其中一內側壁上安裝該智能控制模塊；所述射球子裝置位于所述收球子裝置和所述智能控制模塊之間。

萬向輪的軸的兩端分別固定安裝在所述內側板的外壁和所述外側板的內壁上；牽引輪的軸的兩端分別固定安裝在所述內側板的外壁和所述外側板的內壁上；副支撐輪的兩端分別固定安裝在所述內側板的外壁和所述外側板的內壁上。

所述萬向輪和所述副支撐輪的直徑相等，且均大于所述牽引輪的直徑。

在所述內側板的前端，所述移動車架進一步包括：四個第一大功率直流電機，其中，每兩個所述第一大功率直流電機與所述萬向輪連接，且驅動所述萬向輪，通過同步帶同時帶動所述牽引輪和所述副支撐輪轉動。

所述移動車架進一步包括：兩個第一小功率直流電機，且分別與所述支撐架連接，驅動所述支撐架頂起所述移動車架的前端，再通過牽引輪頂起所述移動車架的中部，快速越過障礙物。

所述收球子裝置進一步包括：第一收球排架，第二收球排架，第一齒輪，第二齒輪，連接軸，第一動滑輪，第二動滑輪，第三動滑輪，第四動滑輪和第二小功率直流電機；所述第一收球排架與所述第二收球排架分別固定在所述內側板內壁上，且二者呈上下位置關系且相對放置；所述第一收球排架內側上安裝所述第二小功率直流電機，且與所述第一齒輪連接；所述第一齒輪與所述第二齒輪固定在所述第一收球排架外側的一端，且相互嚙合；所述第一動滑輪與所述第二動滑輪固定在所述第一收球排架的內側壁上，且二者同側并位于同一水平線上；所述第一動滑輪與所述第二齒輪同軸；所述第三動滑輪固定在所述第二收球排架的內側壁上，且與所述第一動滑輪相對并通過連接軸同軸連接；所述第四動滑輪固定在所述第二收球排架的內側壁上，與所述第三動滑輪同側并位于同一水平線上，且通過所述連接軸與所述第二動滑輪同軸連接。所述第一動滑輪與所述第二動滑輪通過乳膠管連接，所述第三動滑輪與所述第四動滑輪通過所述乳膠管連接。

將若干連接桿垂直安裝在上下對應的所述第一收球排架和所述第二收球排架之間，可支撐固定排架；一組對應的所述第一收球排架和所述第二收球排架與另一組對應的所述第一收球排架和所述第二收球排架之間，即兩個所述收球子裝置之間，形成一個收球通道。

所述第一收球排架的中間開有一矩形孔，所述第二收球排架的中間開有一矩形孔；在所述第一收球排架和所述第二收球排架上均開有若干螺孔。

在所述第一收球排架的內側壁上，安裝一個所述第二小功率直流電機，且與所述第一齒輪連接，用于驅動所述第一齒輪轉動，并依次順序帶動所述第二齒輪、所述第一動滑輪、所述乳膠管和所述第二動滑輪轉動；所述第二齒輪轉動的同時通過所述連接軸帶動所述第三動滑輪、所述乳膠管和所述第四動滑輪轉動。

所述射球子裝置進一步包括：支架，射輪，扇形齒輪，小齒輪，第二大功率直流電機和第三小功率直流電機；所述支架的一側固定在所述內側板的內側壁上，在所述支架的一面上安裝固定所述第二大功率直流電機，在所述支架的另一面上安裝固定所述射輪；所述扇形齒輪安裝固定在所述內側板的外側壁上，且與所述射輪的外圓表面同軸；所述小齒輪與所述扇形齒輪嚙合，所述第三小功率直流電機與所述小齒輪連接。所述第三小功率直流電機驅動所述小齒輪轉動，通過嚙合，帶動所述扇形齒輪的轉動，從而調節所述射輪的傾斜度，即所述射輪的發射角度。

射輪的發射角度在15-90°范圍內調節；所述發射角度是所述射輪與水平面形成的角度。

所述第二大功率直流電機與光電編碼器配合，調節所述射輪的轉速，從而調節所述射輪轉動的速度。

在所述收球通道的前、后端，所述長連接桿上安裝一個監視攝像頭，用于尋找散落在場地上的訓練球以及觀測發球的角度。

所述智能控制模塊進一步包括：三軸陀螺儀，三軸加速傳感器和控制器；所述控制器通過i²c接口，從所述三軸陀螺儀和所述三軸加速傳感器中獲取平衡、加速度等遙感測量，再通過can總線接口對各個位置上的所述第一大功率直流電機、所述第二大功率直流電機、第一小功率直流電機、第二小功率直流電機和第三小功率直流電機進行控制，通過usb接口獲取所述監視攝像頭中的圖像數據。

所述控制器與一個操作遙控器進行無線通訊，一方面對所述移動車架、所述收球子裝置、所述射球子裝置進行遠程遙控、遙調；采用人工手動方式或智能自動方式控制所述發球裝置的移動，收球和定向射球，同時可實時觀測車體移動和球體發射圖像；或通過將自動運行控制程序下載至所述控制器中，在訓練場上自動定位和訓練球的發射角度的定位，自動移動到指定位置收球和射球；另一方面在遇到較大障礙物時，所述控制器發出遙控指令控制兩個所述第一小功率直流電機驅動兩個所述支撐架，向上抬起所述移動車架，再通過所述牽引輪協助所述移車架的中部和前部，快速越過障礙物。

所述控制器通過usb接口獲取所述監視攝像頭中的圖像數據，檢測到有球在地面上，所述發球裝置根據定位，移動到指定位置；所述收球子裝置中，啟動所述第二小功率直流電機，驅動第一齒輪，通過嚙合，帶動所述第二齒輪轉動，由于所述第二齒輪與所述第一動滑輪同軸，因此，同時帶動所述第一動滑輪、所述第二動滑輪轉動；所述第二齒輪轉動的同時，通過所述連接軸，帶動所述第三動滑輪、所述第四動滑輪的轉動。此時，在所述內側板的兩側，分別套在所述第一動滑輪、所述第二動滑輪和所述第三動滑輪、所述第四動滑輪的乳膠管也發生轉動，將訓練球收入所述收球通道中，并傳至所述射球子裝置；此時，在所述內側板的兩側，所述射球子裝置中的所述小齒輪在所述第三小功率直流電機的驅動下開始轉動，由于所述小齒輪與所述扇形齒輪齒合，因此，所述小齒輪轉動的同時，帶動了所述扇形齒輪轉動，從而調整所述射輪的發射角度，再通過所述第二大功率直流電機驅動所述射輪轉動，將訓練球發射出去并傳送至指定位置或傳給訓練員或學生，達到訓練學生或訓練員的接球能力的目的。

本發明的優點在于：本發明的發球裝置能實現自主移動，移動范圍廣，可實現收球和發球全自動，大大提高了收球和發球的效率，靈活簡便，大大降低了成本；另外，本發明采用萬向輪自主移動，增加了發球裝置移動的靈活性，使發球裝置自主移動和到達任意的訓練場地作業位置；利用支撐架和牽引輪，提高發球裝置越過障礙物能力；收球子裝置采用乳膠管作為傳輸帶，減少對訓練球的磨損；射球裝置角度和速度自動可調，致使發出球多樣性，提高射球的精準度，實現全方位各個角度的發射；裝置體積小型化；通過智能控制模塊，提升收球和射球過程的智能化。

附圖說明

圖1是本發明的一種用于球類運動訓練的發球裝置的結構示意圖；

圖2是圖1的本發明的一種用于球類運動訓練的發球裝置的俯視圖；

圖3是本發明的一種用于球類運動訓練的發球裝置的收球子裝置的局部放大圖；

圖4是本發明的一種用于球類運動訓練的發球裝置的射球子裝置的局部放大圖；

圖5是本發明的一種用于球類運動訓練的發球裝置的智能控制模塊的結構示意圖；

1、外側板2、內側板3、長連接桿

4、短連接桿5、支撐架6、萬向輪

7、同步帶8、牽引輪9、副支撐輪

10、監視攝像頭11、第一大功率直流電機12、第一小功率直流電機

13、第一收球排架14、第二收球排架15、第一齒輪

16、第二齒輪17、第一動滑輪18、第二動滑輪

19、第三動滑輪20、第四動滑輪21、連接桿

22、連接軸23、乳膠管24、第二小功率直流電機

25、射輪26、扇形齒輪27、支架

28、第二大功率直流電機29、第三小功率直流電機30、小齒輪

31、三軸陀螺儀32、三軸加速傳感器33、控制器

34、智能控制模塊

具體實施方式

以下結合附圖對本發明作進一步的詳細說明。

如圖1和2所示，本發明提供了一種用于球類運動訓練的發球裝置，其包括：移動車架，兩個收球子裝置，兩個射球子裝置和一個智能控制模塊34；所述移動車架進一步包括：底架和兩個支撐架5；所述兩個支撐架5安裝在所述底架上；所述底架進一步包括：兩個外側板1，兩個內側板2，16個短連接桿4和3個長連接桿3；如圖1所示，所述兩個內側板2左、右相對放置，所述兩個外側板1分別位于所述兩個內側板2的外側，且分別與所述內側板2相對放置；如圖2所示，其中一個所述長連接桿3的兩端分別垂直固定在所述兩個內側板2的上端部的內側壁之間，另外兩個所述長連接桿3的兩端垂直固定在所述兩個內側板2的下端部的內側壁之間，且所述3個長連接桿3水平放置且相互之間平行；如圖2所示，其中每4個所述短連接桿4分別垂直固定在所述外側板1和所述內側板2的上、下兩端之間，且所述短連接桿4之間相互平行；如圖1所示，在接近地面的一側，在所述內側板2和所述外側板1之間，等間距且對稱地分別固定安裝一個萬向輪6，一個牽引輪8和一個副支撐輪9，且三者之間通過同步帶7連接；在所述兩個內側板2的內側壁上，分別對稱地固定安裝所述收球子裝置和所述射球子裝置；如圖1所示，在左側的所述內側板2的內側壁上，固定安裝所述智能控制模塊34，且所述射球子裝置位于所述收球子裝置和所述智能控制模塊34之間。

如圖2所示，萬向輪6的軸的左、右兩端分別固定安裝在所述內側板2的外側壁和所述外側板1的內側壁上；牽引輪8的軸的左、右兩端分別固定安裝在所述內側板2的外側壁和所述外側板1的內側壁上；副支撐輪9的左、右兩端分別固定安裝在所述內側板2的外側壁和所述外側板1的內側壁上。

如圖2所示，所述萬向輪6和所述副支撐輪9的直徑相等，且均大于所述牽引輪8的直徑。

如圖2所示，所述內側板2的上端，所述移動車架的左、右兩側，分別安裝兩個第一大功率直流電機11，其中，每兩個所述第一大功率直流電機11與所述萬向輪6連接，且能驅動所述萬向輪，通過同步帶7同時帶動所述牽引輪8和所述副支撐輪9轉動。

如圖1和2所示，在所述移動車架的左、右兩側，分別安裝一個第一小功率直流電機12，且分別與所述支撐架5連接，驅動所述支撐架5頂起所述移動車架子裝置的前端，再通過牽引輪8頂起所述移動車架子裝置的中部，快速越過障礙物。

如圖1所示，所示外側板1上開設若干圓孔和不規則形狀的孔。

如圖1所示，在所述前、后端的長連接桿上分別安裝一個監視攝像頭10，用于尋找散落在場地上的訓練球以及觀測發球的發射角度。

如圖3和4所示，所述收球子裝置進一步包括：第一收球排架13，第二收球排架14，第一齒輪15，第二齒輪16，第一動滑輪17，第二動滑輪18，第三動滑輪19，第四動滑輪20和連接軸22；如圖3所示，在所述內側板2的右內側壁上，所述第一收球排架13與所述第二收球排架14分別固定在所述內側板2上，且二者呈上下位置關系且相對放置；所述第一齒輪15與所述第二齒輪16固定在所述第一收球排架13外側的前端，且相互嚙合；如圖3和4所示，所述第一動滑輪17與所述第二動滑輪18固定在所述第一收球排架13的內側壁上，且二者同側并位于同一水平線上；所述第一動滑輪17與所述第二齒輪16同軸；所述第三動滑輪19固定在所述第二收球排架14的內側壁上，且與所述第一動滑輪17相對并通過所述連接軸22同軸連接；所述第四動滑輪20固定在所述第二收球排架14的內側壁上，且與所述第二動滑輪18相對并通過所述連接軸22同軸連接。

所述第一動滑輪17與所述第二動滑輪18通過所述乳膠管23連接，所述第三動滑輪19與所述第四動滑輪20通過所述乳膠管23連接。

所述第一收球排架13的中間開有一矩形孔，所述第二收球排架14的中間開有一矩形孔；在所述第一收球排架13和所述第二收球排架14上均開有若干螺孔。

將4個連接桿21垂直安裝在上下對應的所述第一收球排架13和所述第二收球排架14的之間，可支撐、固定所述第一收球排架13和所述第二收球排架14；一組對應的所述第一收球排架13和所述第二收球排架14與另一組對應的所述第一收球排架13和所述第二收球排架14之間，即兩個所述收球子裝置之間，形成一個收球通道。

如圖3和圖4所示，在所述第一收球排架13的內側壁上，安裝一個所述第二小功率直流電機24，且與所述第一齒輪15連接，用于驅動所述第一齒輪15轉動，并依次順序帶動所述第二齒輪16、所述第一動滑輪17、乳膠管和所述第二動滑輪18；所述第二齒輪16轉動的同時，通過所述連接軸22順序帶動所述第三動滑輪19、乳膠管和所述第四動滑輪20的轉動。

如圖4所示，所述射球子裝置進一步包括：射輪25，扇形齒輪26，支架27，第二大功率直流電機28，第三小功率直流電機29和小齒輪30；如圖4所示，在所述內側板2的右內側壁上，所述支架27的右端固定在其上；所述支架27的內側，安裝固定所述第二大功率直流電機28，在所述支架27的外側，安裝固定所述射輪25，即所述支架27位于所述第二大功率直流電機28和所述射輪25之間；所述扇形齒輪26安裝固定在所述內側板2和所述外側板1之間，且位于所述內側板2的外側壁上，且其與所述射輪25的外圓表面同軸；如圖1所示，在所述扇形齒輪26的一側安裝所述小齒輪30，且所述扇形齒輪26與所述小齒輪30嚙合；所述第三小功率直流電機29與所述小齒輪30連接；所述第三小功率直流電機29驅動所述小齒輪30，同時帶動所述扇形齒輪26轉動，則改變所述射輪25的發射角度。

如圖4所示，所述發射角度是所述射輪25與水平面形成的角度，所述發射角度在15-90°范圍內調節。

所述第二大功率直流電機28與光電編碼器配合，調節所述射輪25的轉速，從而調節所述射輪轉動的速度。

如圖1和5所示，所述智能控制模塊34進一步包括：三軸陀螺儀31，三軸加速傳感器32和控制器33；所述控制器33通過i²c接口，從所述三軸陀螺儀31和所述三軸加速傳感器32中獲取平衡、加速度等遙感測量，再通過can總線接口對各個位置上的第一大功率直流電機11、第二大功率直流電機28、第一小功率直流電機12、第二小功率直流電機24和第三小功率直流電機29進行控制，通過usb接口獲取所述監視攝像頭10中的圖像數據。

所述控制器33與一操作遙控器進行無線通訊，一方面對所述移動車架、所述收球子裝置、所述射球子裝置進行遠程遙控、遙調；采用人工手動方式控制所述發球裝置的移動，收球和定向射球，同時可實時觀測車體移動和訓練球發射圖像；或通過將自動運行控制程序下載至所述控制器中，在訓練場上自動定位和訓練球的發射角度的定位，自動移動到指定位置收球和射球；另一方面在遇到較大障礙物時，所述控制器33發出遙控指令控制所述第一小功率直流電機12，驅動兩個所述支撐架5，向上抬起所述移動車架，再通過所述牽引輪8協助所述移車架的中部和前部，快速越過障礙物。

所述控制器33通過usb接口獲取所述監視攝像頭10中的圖像數據，檢測到有球在地面上，所述發球裝置根據定位，移動到指定位置；所述收球子裝置中，啟動所述第二小功率直流電機24，驅動第一齒輪15，通過嚙合，帶動所述第二齒輪16轉動，同時帶動所述第一動滑輪17、所述第二動滑輪18轉動，所述第二齒輪16轉動同時通過連接軸20帶動所述第三動滑輪19、所述第四動滑輪20轉動，此時分別套在所述第一動滑輪17、所述第二動滑輪18的所述乳膠管23和所述第三動滑輪19、所述第四動滑輪20的所述乳膠管23也同時發生轉動，將訓練球收入所述收球通道中，并傳至所述射球子裝置；此時所述射球子裝置中的所述小齒輪30在所述第三小功率直流電機29的驅動下開始轉動，同時帶動所述扇形齒輪26轉動，從而調整所述射輪25的發射角度，再通過所述第二大功率直流電機28驅動所述射輪25轉動，將訓練球發射出去或傳送給訓練員或學生，達到訓練學生或訓練員的接球能力的目的。

在本實施例中，本發明的發球裝置適用于發射籃球、排球和足球等較大的球類；在其他具體實施中，本發明的發球裝置可通過更改收球通道的尺寸，來發射乒乓球等較小的球類。

最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制。盡管參照實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，都不脫離本發明技術方案的精神和范圍，其均。