网球捡发球机设计

智惠

摘 要：本文介绍了一种集捡球与发球为一体的新型机器网球捡发球机的机械设计部分。该机器上部为发球机，可通过电机调节发出高度，速度和旋向不同的球以供训练；下部为捡球机，可沿预定轨迹寻找并捡起网球，将其通过传送带运送收集。可以减轻网球训练当中人力以及时间的损耗，具有结构合理紧凑、便于移动、操作简单、经济实用的特点。

关键词：网球捡发球机；导轨式带传动；可调节发射机构

引言

网球是一项优美而激烈的体育运动，是世界第二大球类，被誉为“贵族运动”。其孕育在法国，诞生在英国，开始普及和形成高潮在美国，现在盛行全世界。在我国，越来越多的人走进了网球场，选择网球作为强身健体，陶冶情操的运动。但是对于一些网球爱好者，特别是专业运动员在进行网球训练的时候，需要频繁地捡起散落的网球，而且要想训练球技还需要专人来辅助，这样耗时耗力。具有高效全自动捡球功能的机器可广泛用于各种各类型的网球练习场地，为人们进行网球训练提供便利和节省时间。

1设计思路

目前市面上所见到的设备主要是单独的网球发球机，或者单独的网球捡球机。

网球发球机是靠两个轮子的相对旋转时挤压网球将网球打出，它们在前部都有个出球口，通过出球口可以看见两个轮子，就是这两个由电机带动的轮子通过快速旋转将球挤压射出。所区别的是，有的网球发球机这两个轮子是左右并排的，有的是上下并排的，左右并排特点是极其便携。上下并排这种带来的好处是球是通过上下两个轮子的不同的旋转速度可以把球挤出时产生可以调整的上旋或下旋。

网球捡球机的虽然形式较多，但原理分两大类，一类通过挡板收球，运用挡板或带齿的橡胶带轮与斜的缝隙将网球提升，然后利用网球重力自动滚入到收球筒中；另一类则是通过类似橡皮筋来进行网球收集，通过四杆机构曲柄的回转运动提升收集装置，同样依靠网球的重力使其掉落入收集桶中。

本文认为在实际运用中，网球发球机和捡球机分离开来会造成装置数量多、体积大、携带不方便，而且现有的捡球机会发生伤球、卡球、抬升高度不足以及需要经常维护的缺点，鉴于此，本文设计一种兼具网球发球和捡球功能的机器，具有结构合理紧凑、便于移动、操作简单、经济实用的特点并对其机械部分加以说明。

2设计方案说明

网球捡发球机主要由捡球机和发球机两部分构成，发球机在上，捡球机在下。

2.1捡球机部分

捡球机主要由对夹轮、传送带、挡爪、球拨、球框以及转向轮构成，对夹轮经过网球所在的地面时将网球夹住，对夹轮的按车行方向的反向旋转到球拨位置，球拨将网球顶出对夹轮，将球推入挡爪，由皮带带动挡爪沿预定轨道运行，提升到最高处时，球会自然从挡爪掉落进入球框中。

2.1.1捡球机构-对夹轮

捡球功能的实现，在小车运行的过程中，碰到网球的时候，对夹轮能对接触的网球夹取，对夹轮是套在中心轴上的一组圆盘，中间由橡皮、塑胶材料制成的轴套，可以保持对夹轮的间距在基本接近网球尺寸，并能给网球一定的压力，保证能使球进入对夹轮，为后续的工作提供条件。

2.1.2传送机构-传送带

采用导轨式带传动结构，使挡板能随皮带一起转动，保证传送过程的稳定，在球随对夹轮运行到拨球机构时，受到拨球板的挤压作用将球从对夹轮中拨出，掉落到与传送带相交接的板上，传送带继而将球传送到球框中，完成整个捡球过程。

2.1.3动力机构以及转向机构--万向轮和转向轮

在小车的车头以及侧面装有红外装置，能够感知小车与周围障碍物的位置，避免造成撞车，擦边的情况的发生。在车身后部装有电源，电动机为整个机器提供动力以及能源，经济环保。万向轮在四个支撑部位，起支撑和位移的作用。能够实现锁紧和360度转动，保证小车的转动角度。在小车的底部装有转向机构，能够保证小車的转动和动力来源。通过控制小车底部的转向机构，实现转向，具体实例如控制其转动轮的速度大小，控制转向轮的角度来实现对小车的方向的控制。

2.1.4传动机构-皮带以及辅助装置

通过电动机带动皮带轮转动，同时实现夹球机构和传送机构的动力供给。如图6所示。

2.2发球机部分

发球机部分由通电装置，网球传送及发射装置，以及发射调节装置三部分构成。将捡球机中球框收满后，可将球框取出，将球放入发球机的盛球桶内，球会延通道依次进入发球机的传送及发射装置中，通过此装置，可以将网球以同样间隔一次发射出，并且可以通过发射调节装置改善发球角度。

2.2.1 发球部分的通电装置

捡球机部分的机架顶部有滑槽，滑槽内部有电源接通装置，当发球机部分装入滑槽时电源接通，发球机部分中送球机构及摩擦轮处的三个电机即可通电，执行其相对应的工作。

2.2.2网球的传送及发射装置

网球从发球机球筐落入发球管，衔接处直径略大于单个网球直径。发球管中装有起到送球作用的螺旋机构，螺旋机构保持旋转，球框下部球口处依次进入单个网球，实现了网球的分离与运输。当网球经过送球机构的螺旋机作用下，向前移动到摩擦轮处，由于摩擦轮转向和发球管球前进方向相反，网球在摩擦轮处同时受到螺旋机构施加的向前的力和摩擦轮的挤压作用，在两者的作用下以一定的速度弹射出发射管。

2.2.3发射调节装置

摩擦轮共两个，各带一个调速电机，故可以被分别控制，利用两个摩擦轮转速的不同从而获得旋向的不同。同时，调节摩擦轮的转速可以使网球获得不同的发球速度。发球管前部是高度调节装置，由调节手轮，双头螺柱及支撑板组成，利用手轮调节发球高度的不同，高度调节范围在0度到30度之间，可以根据训练的不同要求调整发球高度，当高度确定后，将手轮固定装置旋紧即可固定发球角度。

3 结语

本文中的网球捡发球机设计能够同时兼具捡球和发球功能，捡球时可以自动按既定轨迹行走并夹起网球，并传送收集，可以省去网球实际训练当中用于捡球的时间。发球时可依照训练者个人要求调整发球的高度，速度，旋转方向，节省人力成本同样可以达到网球接球的训练的训练效果。发球部分和捡球部分公用同一个车体，结构合理紧凑，所需材料简单轻便，车身重量小，便于移动且经济实用；整个装置操作简单，容易上手；为网球训练者省去了时间以及人力物力的浪费，提供了极大的便利。

参考文献：

[1]韩良等.智能网球车[P].中国专利，201020216316.1.

[2]吴华丽.集发球捡拾于一体的网球训练机[P].中国专利，201520889528.9.

[3]吕腾飞，陆丽，何炳林，等.智能网球捡球机的研制[J].电子世界，2013，35（12）：68-69.

[4]韩春明，吴丝琴.排球发球机的工业设计研究[J].科技与企业，2012，21（04）：222-222.

[5]吴华丽.网球发球捡拾一体机[P].中国专利，201520889627.7.

[6]李长春，吴燕鹏，李国平，等.一种训练用的网球发球机[P].CN201394334.

本文系山西省高校科学与技术创新基金项目 2014148号。