專利名稱：旋轉(zhuǎn)式踢球裝置及包括該裝置的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種踢球裝置，特別是涉及一種旋轉(zhuǎn)式的踢球裝置及包括該 裝置的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在踢球裝置領(lǐng)域中，現(xiàn)有的踢球裝置結(jié)構(gòu)非常煩雜、體積龐大、質(zhì)量重， 或者是踢球力度很小，或者是踢球周期很長?，F(xiàn)有的踢球裝置有例如氣罐 活塞式、電磁式、齒條齒輪(半齒輪)式、絲桿掛扣式、撞擊活頁式，這些 裝置均存在以上所述的某些缺陷氣罐活塞式體積龐大、重量重、成本高、 踢球周期長、踢球次數(shù)少、踢球力量小，并且踢球力量會隨著踢球次數(shù)的增 加而逐漸變得更??；電磁式雖然體積小重量輕，但是要求的電壓高、充電時 間長(踢球周期長)，而且踢球行程短力量??；齒條齒(輪齒輪)式結(jié)構(gòu)復(fù) 雜、體積龐大、重量重、踢球周期長、容易出現(xiàn)卡住故障、成本高；絲桿掛 口式問題同上；撞擊活頁式體積大，踢球力量小。并且上述種種方式不易快 速控制低平球和挑高球的彈射，即使使用也只能用在某些狹窄的專用領(lǐng)域， 不利于推廣。針對中小學(xué)教育和競賽機器人，現(xiàn)在仍然沒有能夠起到實際作 用的踢球裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)體積龐大、重量重、成本 高、踢球周期長、踢球次數(shù)少、踢球力量小等缺陷，提供一種能夠靈活安裝 于很小空間內(nèi)、重量輕、踢球力量大且能夠快速控制低平球或挑高球的旋轉(zhuǎn) 式踢球裝置及包括該裝置的系統(tǒng)。本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的
一種旋轉(zhuǎn)式踢球裝置，其特點在于，其包括 一基座、 一上下滑動機構(gòu)、 一踢球機構(gòu)和一復(fù)位反饋機構(gòu)， 該上下滑動機構(gòu)包括 一第一固定板，與該基座滑動連接；
一第一固定板驅(qū)動單元，固定于該基座上，用于驅(qū)動該第一固定板上下 滑動；
該踢球機構(gòu)包括 一轉(zhuǎn)盤；
一轉(zhuǎn)盤驅(qū)動單元，固定于該第一固定板上； 至少一個踢球棒， 一端設(shè)于該轉(zhuǎn)盤的圓弧側(cè)面上； 該復(fù)位反饋機構(gòu)包括
一彈性橫梁，沿垂直于該轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)平面的方向固定于該第一固定板的上
部；
一踢完檢測傳感器，設(shè)于該彈性橫梁的近反彈側(cè)； 一復(fù)位檢測傳感器，設(shè)于該彈性橫梁的近復(fù)位側(cè)。
較佳地，該第一固定板上設(shè)有多個鉚扣，該基座上設(shè)有供該鉚扣嵌入并 滑動的鉚扣滑槽。
較佳地，該鉚扣排列為平行的兩排，該基座上設(shè)有兩個分別供每排鉚扣 嵌入并滑動的鉚扣滑槽。
較佳地，該上下滑動機構(gòu)還包括一擺臂，該擺臂的一端固定于該第一固 定板驅(qū)動單元的輸出軸上，另一端上固定有一滑動插銷，該第一固定板上設(shè) 有一供該滑動插銷嵌入并滑動的插銷滑槽。
較佳地，該復(fù)位反饋機構(gòu)還包括一彈簧，該彈簧一端固定于該第一固定 板的上部，另一端固定于該轉(zhuǎn)盤上，用于沿復(fù)位方向施力。
較佳地，該踢完檢測傳感器和復(fù)位檢測傳感器均為磁敏或碰觸式傳感器o
較佳地，該旋轉(zhuǎn)式踢球裝置還包括一左右滑動機構(gòu)，該左右滑動機構(gòu)包
括
一固定于該第一固定板上的第二固定板，該第二固定板與基座滑動連
接；
一第二固定板驅(qū)動單元，固定于該基座上，用于驅(qū)動該第二固定板左右 滑動。
較佳地，該旋轉(zhuǎn)式踢球裝置還包括一前后滑動機構(gòu)，該前后滑動機構(gòu)包
括
一固定于該第一固定板上的第三固定板，該第三固定板與基座滑動連
接；
一第三固定板驅(qū)動單元，固定于該基座上，用于驅(qū)動該第三固定板前后 滑動。
一種包括上述旋轉(zhuǎn)式踢球裝置的系統(tǒng)。
本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于本發(fā)明具有成本低、體積小、重量輕、沖
程遠(yuǎn)力量大、踢球周期短、耗能低、能快速控制高低踢球、安裝靈活的顯著 優(yōu)點，利于實用和推廣，可用于各類機械系統(tǒng)、自動化系統(tǒng)、機器人研究和 競賽，尤其是中小學(xué)教育競賽機器人。


圖1為本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)式踢球裝置的分解結(jié)構(gòu)圖。
圖2為本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)式踢球裝置踢挑高球時的工作狀態(tài)示意圖。 圖3為本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)式踢球裝置踢低平球時的工作狀態(tài)示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實施例，以詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)式踢球裝置能夠在機器人直徑為18cm或22cm、重量在 2.5KG以內(nèi)，而球直徑在7cm到9cm、重量在150G以內(nèi)的足球賽機器人上 得到廣泛的實際應(yīng)用。
如圖1所示，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)式踢球裝置主要包括 一基座10、 一上下滑 動機構(gòu)、 一踢球機構(gòu)和一復(fù)位反饋機構(gòu)?；?0固定于系統(tǒng)，例如機器人 等。
如圖1-3所示，該上下滑動機構(gòu)包括一第一固定板4和一第一固定板驅(qū) 動單元，在本實施例中該第一固定板驅(qū)動單元為一伺服電機7。該第一固定 板4與基座10之間為滑動連接，該滑動連接部分的具體結(jié)構(gòu)為該第一固 定板4上設(shè)有多個鉚扣6，而該基座10上設(shè)有供該鉚扣6嵌入并滑動的鉚扣 滑槽5，其中在本實施例中， 一共設(shè)置了四個鉚扣，排列為相互平行且豎直 的兩排，相應(yīng)地該基座上的鉚扣滑槽也設(shè)計為豎直的兩個，以供每一排鉚扣 在鉚扣滑槽中上下滑動。伺服電機7，固定于該基座10上，用于驅(qū)動該第一 固定板4及其上的其它部件通過上述鉚扣及鉚扣滑槽的連接結(jié)構(gòu)相對于基座 IO—同上下滑動，該驅(qū)動部分的具體結(jié)構(gòu)為 一擺臂8， 一端固定于該伺服 電機7的旋轉(zhuǎn)盤式輸出軸上，另一端上固定有一滑動插銷9，而相應(yīng)地該第 一固定板4上設(shè)有一供該滑動插銷9嵌入并滑動的插銷滑槽14，且該插銷滑 槽14為水平方向。當(dāng)伺服電機7的輸出軸旋轉(zhuǎn)時，通過擺臂8使滑動插銷9 在插銷滑槽14中滑動，以對整個第一固定板4施加上下滑動的驅(qū)動力，使 得第一固定板4按照需要快速上下滑動，從而控制踢球機構(gòu)的離地距離，這 就實現(xiàn)了對踢球位置的高低控制，進(jìn)而實現(xiàn)低平球或挑高球式的踢球過程。
仍如圖l-3所示，該踢球機構(gòu)為本發(fā)明的重點部分，其包括 一轉(zhuǎn)盤驅(qū) 動單元，在本實施例中為一減速電機3，固定于該第一固定板4上； 一轉(zhuǎn)盤 2，固定于該減速電機3的輸出軸上；至少一個踢球棒l， 一端設(shè)于該轉(zhuǎn)盤2 的圓弧側(cè)面上的安裝孔中，其中該踢球棒l的具體數(shù)量可以根據(jù)不同的踢球 需求來確定，在本實施例中，選擇踢球棒1的數(shù)量為兩個，且相互平行，即踢球雙棒。每一次踢球動作開始前，兩個踢球棒1都處于上一次踢球結(jié)束后
的復(fù)位完成位置，即下文中將要描述的彈性橫梁11的復(fù)位側(cè)。當(dāng)減速電機3 運轉(zhuǎn)時，帶動轉(zhuǎn)盤2旋轉(zhuǎn)，而固定于轉(zhuǎn)盤2上的兩個踢球棒1便隨之從復(fù)位 完成位置開始高速大扭力旋轉(zhuǎn)，在長沖程旋轉(zhuǎn)后大力快速擊球完成踢球動 作。其中雙棒的設(shè)計用于控制擊球的精正度，即，平行對稱的雙棒在擊球時 同時觸擊球面，使得球飛出的軌跡線精確地位于雙棒所確定的平面的垂直面 上，也就是說，球飛出的軌跡線所在的平面與轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)平面精確平行，這 就實現(xiàn)了踢球精正度的控制。另外，減速電機3在第一固定板4上的安裝位 置也是可以通過固定點處的滑槽結(jié)構(gòu)在使用前加以調(diào)節(jié)的。
具體的踢球狀態(tài)如圖2和圖3所示。圖2為挑高球的踢球狀態(tài)。此時， 伺服電機7驅(qū)動第一固定板4上的踢球機構(gòu)降低高度，使得兩個踢球棒1能 夠從較低的角度向外觸擊球體，從而踢出挑高球。而圖3為低平球的踢球狀 態(tài)。此時，伺服電機7驅(qū)動第一固定板4上的踢球機構(gòu)提升高度，使得兩個 踢球棒1能夠從較高的角度向外觸擊球體，從而踢出低平球。
仍如圖l-3所示，該復(fù)位反饋機構(gòu)包括 一彈性橫梁ll，沿垂直于轉(zhuǎn)盤 旋轉(zhuǎn)平面的方向固定于該第一固定板4的上部； 一踢完檢測傳感器12，為磁 敏或觸碰式傳感器，設(shè)于該彈性橫梁11的近反彈側(cè)； 一復(fù)位檢測傳感器13， 也為磁敏或觸碰式傳感器，設(shè)于該彈性橫梁11的近復(fù)位側(cè)；還可包括一小 扭力彈簧，該彈簧一端固定于該第一固定板4的上部，另一端固定于該轉(zhuǎn)盤 2上，用于沿復(fù)位方向施力。該復(fù)位反饋機構(gòu)的作用如下兩個踢球棒l在 完成踢球動作后繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)至臨近彈性橫梁11的反彈側(cè)時，位于彈 性橫梁11的近反彈側(cè)的踢完檢測傳感器12會檢測確認(rèn)兩個踢球棒1已完成 此次擊球，從而卸掉此次的踢球驅(qū)動力以節(jié)約電力能源，并且這還可以保障 整個裝置不會因受力過大而受損；接著，失去驅(qū)動力的兩個踢球棒l仍會繼 續(xù)旋轉(zhuǎn)，直至旋轉(zhuǎn)至彈性橫梁11處被其反彈，這便實現(xiàn)了對此次踢球后的 雙棒的復(fù)位反推，有助于大大縮短踢球周期；在兩個踢球棒1反彈旋轉(zhuǎn)的過程中，減速電機3反向驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，并且該復(fù)位反饋機構(gòu)還能通過反拉小扭力 彈簧，回拉踢完球后失去驅(qū)動力的兩個踢球棒l以進(jìn)一步加快復(fù)位，縮短踢
球周期；最后，當(dāng)兩個踢球棒1回轉(zhuǎn)至臨近彈性橫梁11的復(fù)位側(cè)時，位于 彈性橫梁11的近復(fù)位側(cè)的復(fù)位檢測傳感器13會檢測確認(rèn)兩個踢球棒己經(jīng)完 成此次快速復(fù)位，為下一次踢球做好準(zhǔn)備。
本發(fā)明并不局限于僅包含上下滑動機構(gòu)的設(shè)計，還可將上述上下滑動機 構(gòu)衍生擴展為包括上下、左右、前后滑動機構(gòu)的立體滑動機構(gòu)，從而完成對 踢球的高低、遠(yuǎn)近、左右角度的控制。該左右滑動機構(gòu)可以包括例如，一 固定于第一固定板4上的第二固定板，與基座10滑動連接； 一第二固定板 驅(qū)動單元，固定于該基座10上，用于驅(qū)動該第二固定板左右滑動。該前后 滑動機構(gòu)可以包括例如， 一固定于第一固定板4上的第三固定板，與基座 IO滑動連接； 一第三固定板驅(qū)動單元，固定于該基座10上，用于驅(qū)動該第 三固定板前后滑動；其中，這里的第二和第三固定板驅(qū)動單元均可為一伺服 電機。
綜上所述，本發(fā)明具有低成本，體積小，重量輕，沖程遠(yuǎn)，力量大，踢 球周期短，耗能低，能快速控制高低踢球，安裝靈活的顯著優(yōu)點。在實用和 推廣方面有顯著進(jìn)步?？捎糜诟黝悪C械系統(tǒng)，自動化系統(tǒng)，機器人研究和競 賽，尤其是中小學(xué)教育競賽機器人。
雖然以上描述了本發(fā)明的具體實施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理 解，這些僅是舉例說明，在不背離本發(fā)明的原理和實質(zhì)的前提下，可以對這 些實施方式做出多種變更或修改。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍由所附權(quán)利要求 書限定。
權(quán)利要求
1、一種旋轉(zhuǎn)式踢球裝置，其特征在于，其包括一基座、一上下滑動機構(gòu)、一踢球機構(gòu)和一復(fù)位反饋機構(gòu)，該上下滑動機構(gòu)包括一第一固定板，與該基座滑動連接；一第一固定板驅(qū)動單元，固定于該基座上，用于驅(qū)動該第一固定板上下滑動；該踢球機構(gòu)包括一轉(zhuǎn)盤；一轉(zhuǎn)盤驅(qū)動單元，固定于該第一固定板上；至少一個踢球棒，一端設(shè)于該轉(zhuǎn)盤的圓弧側(cè)面上；該復(fù)位反饋機構(gòu)包括一彈性橫梁，沿垂直于該轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)平面的方向固定于該第一固定板的上部；一踢完檢測傳感器，設(shè)于該彈性橫梁的近反彈側(cè)；一復(fù)位檢測傳感器，設(shè)于該彈性橫梁的近復(fù)位側(cè)。
2、 如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式踢球裝置，其特征在于，該第一固定板 上設(shè)有多個鉚扣，該基座上設(shè)有供該鉚扣嵌入并滑動的鉚扣滑槽。
3、 如權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)式踢球裝置，其特征在于，該鉚扣排列為 平行的兩排，該基座上設(shè)有兩個分別供每排鉚扣嵌入并滑動的鉚扣滑槽。
4、 如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式踢球裝置，其特征在于，該上下滑動機 構(gòu)還包括一擺臂，該擺臂的一端固定于該第一固定板驅(qū)動單元的輸出軸上， 另一端上固定有一滑動插銷，該第一固定板上設(shè)有一供該滑動插銷嵌入并滑 動的插銷滑槽。
5、 如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式踢球裝置，其特征在于，該復(fù)位反饋機 構(gòu)還包括一彈簧，該彈簧一端固定于該第一固定板的上部，另一端固定于該轉(zhuǎn)盤上，用于沿復(fù)位方向施力。
6、 如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式踢球裝置，其特征在于，該踢完檢測傳 感器和復(fù)位檢測傳感器均為磁敏或碰觸式傳感器。
7、 如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式踢球裝置，其特征在于，該第一固定板 驅(qū)動單元為一伺服電機。
8、 如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式踢球裝置，其特征在于，該轉(zhuǎn)盤驅(qū)動單 元為一減速電機。
9、 如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式踢球裝置，其特征在于，其還包括一左右滑動機構(gòu)，該左右滑動機構(gòu)包括一固定于該第一固定板上的第二固定板，該第二固定板與基座滑動連接；一第二固定板驅(qū)動單元，固定于該基座上，用于驅(qū)動該第二固定板左右 滑動。
10、 如權(quán)利要求1或9所述的旋轉(zhuǎn)式踢球裝置，其特征在于，其還包括 一前后滑動機構(gòu)，該前后滑動機構(gòu)包括一固定于該第一固定板上的第三固定板，該第三固定板與基座滑動連接；一第三固定板驅(qū)動單元，固定于該基座上，用于驅(qū)動該第三固定板前后 滑動。
11、 一種包括如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式踢球裝置的系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種旋轉(zhuǎn)式踢球裝置及包括該裝置的系統(tǒng)，該裝置包括一基座、一上下滑動機構(gòu)、一踢球機構(gòu)和一復(fù)位反饋機構(gòu)，該上下滑動機構(gòu)包括一第一固定板，與該基座滑動連接；一第一固定板驅(qū)動單元，固定于該基座上，用于驅(qū)動該第一固定板上下滑動；該踢球機構(gòu)包括一轉(zhuǎn)盤；一轉(zhuǎn)盤驅(qū)動單元，固定于該第一固定板上；至少一個踢球棒，一端設(shè)于該轉(zhuǎn)盤的圓弧側(cè)面上；該復(fù)位反饋機構(gòu)包括一彈性橫梁，沿垂直于該轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)平面的方向固定于該第一固定板的上部；一踢完檢測傳感器，設(shè)于該彈性橫梁的近反彈側(cè)；一復(fù)位檢測傳感器，設(shè)于該彈性橫梁的近復(fù)位側(cè)。本發(fā)明成本低、體積小、重量輕、沖程遠(yuǎn)力量大、踢球周期短、耗能低且安裝靈活。
文檔編號A63H13/00GK101543680SQ200910045660
公開日2009年9月30日 申請日期2009年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月21日
發(fā)明者王慧明 申請人:上海廣茂達(dá)伙伴機器人有限公司