移動毽球發(fā)球機的發(fā)展與應用

摘 要：毽球是一種時尚的運動，然而目前毽球發(fā)球機的發(fā)展卻不盡人意。文章設計了一款新型移動毽球發(fā)球機，能滿足不同使用者的訓練要求，該發(fā)球機分為分球結構、發(fā)球結構、水平（俯仰）角度改變機構、機架及控制系統(tǒng)組成，電力帶動發(fā)球機構，并對本毽球發(fā)球機的組成和工作原理進行了簡單敘述。文章最后對目前毽球發(fā)球機市場所存在的問題以及未來市場的發(fā)展趨勢做出了大膽的猜想與預測。

關鍵詞：毽球發(fā)球機；組成；工作原理；特點；應用

引言

毽球，一種時尚的體育運動，廣泛地流行在廣場公園中，處處可見毽球運動愛好者們將漂亮的毽球踢出優(yōu)美的弧線，但是目前專業(yè)的毽球陪練員不僅少，而且勞務費昂貴，尋找專業(yè)毽球陪練員對于大多數(shù)人來說并不可行。

我們從目前市場上常見的乒乓球發(fā)球機等得到啟發(fā)，欲發(fā)明設計一款輕便實用的毽球發(fā)球機，本發(fā)明結構簡單合理新穎操作簡便，對于工作環(huán)境要求較低，不僅在專業(yè)賽事中可以推廣使用替代專業(yè)的毽球陪練員，提高訓練效果，而且對于大眾也十分實用。

根據(jù)工作原理，可將發(fā)球機分為氣壓式撿球發(fā)球機和彈射式毽球發(fā)球機等兩類。氣壓式毽球發(fā)球機利用電力壓縮空氣，當球進入發(fā)球管道時，空氣釋放，以空氣壓力將球彈射出去。彈射式發(fā)球機多以間歇運動為基礎，發(fā)球方式多位控制彈簧壓縮以控制球拍，球拍擊打球發(fā)出。文章所敘述的毽球發(fā)球機即是基于后者原理設計。

通過仔細觀察了毽球的構造和材料，我們設計的毽球發(fā)球機不需要使用特制的毽球，而且構造簡單，保養(yǎng)維護簡單，價格低廉。

1 常見發(fā)球機的工作原理

1.1 氣壓式毽球發(fā)球機工作原理

如圖1所示為氣壓式毽球發(fā)球機，空氣壓縮機將空氣壓縮在鋼瓶內，當球進入發(fā)球管時，壓縮空氣釋放，停留在發(fā)球管口的球被空氣彈射出去。

氣壓式發(fā)球機可以控制氣孔朝上，使其垂直向上發(fā)球，連續(xù)不斷的氣流可以使求懸停在空中，練習者能夠精準的擊球，而且不易卡球，連續(xù)性好。但是氣壓式發(fā)球機以上優(yōu)點僅限于規(guī)則球類，對于不規(guī)則球類，氣壓式容易因為氣流不穩(wěn)定從而發(fā)球不穩(wěn)。從能量角度考慮，氣壓式發(fā)球機需要不斷壓縮空氣，需要的動力更大，耗能大，在經(jīng)濟和能量利用上不占優(yōu)勢。

1.2 彈射式發(fā)球機工作原理

彈射式發(fā)球機以間歇運動——不完全齒輪（如圖2）機構為基礎，電力帶動主動輪轉動，當主動輪作連續(xù)轉動時，從動輪作間歇運動，從動輪與齒條相連將齒輪的圓周運動轉換為直線運動，從而能夠壓縮彈簧產生形變帶動球拍將球擊打出去。

因毽球外形不規(guī)則，彈射式發(fā)球機更像機械臂在模仿人類擊球動作，對于不規(guī)則的毽球，彈射式發(fā)球機更容易控制發(fā)球方向和發(fā)球的準確度。因為毽球底部毽墊多為金屬和塑料混合組成，質量較大，對于重量較大的毽球，彈射式發(fā)球機擊球力度大，效率更高，同等條件下更節(jié)能。

2 產品的設計與應用

2.1 移動式毽球發(fā)球機的組成

毽球發(fā)球機如圖3所示。該發(fā)球機由儲球機構（箱式儲球，毽球屬于不規(guī)則形狀球類，所以收集的毽球將暫時儲存在箱式儲球箱中。）、分球機構（擋板夾分球機構）、發(fā)球機構（渦輪傳動與彈簧撥片）、水平（俯仰）角度改變機構、機架及控制系統(tǒng)組成，電力帶動發(fā)球機構。分球機構采用梯形擋板設計（梯形擋板隔離毽球，電磁鐵控制彈簧牽引擋板運動）以分離毽球并控制毽球逐個下滑的速度。發(fā)球機構（渦輪傳動與彈簧撥片，圓環(huán)式定位預緊機構、導向管和錐形發(fā)射器）、機位調整機構（俯仰機構和左右方向改變機構）和滑輪機構。

2.2 毽球發(fā)球機的總體結構和工作原理

發(fā)球過程如下：使用者將毽球收集放在發(fā)球機頂端箱式儲球機構中，箱式儲球箱傾斜成一定角度，利用重力方便毽球順利進入分球機構，分球機構是直徑只允許一個毽球通過的管道。儲球機構底部與分球管道相連，毽球經(jīng)過分球管道的梯形擋板夾，梯形擋板夾有電磁控制彈簧伸縮牽引擋板夾閉合開啟，從而將毽球分離，并且在此過程中控制每個毽球下落之間的時間間隔。毽球經(jīng)由分球機構分離將按順序從分球管道中滑出到達發(fā)球管道時，發(fā)球結構在電磁開關帶動下，已經(jīng)經(jīng)過分球機構逐個分離的毽球從分離筒落入指定發(fā)球位置，壓縮彈簧在齒輪條的驅動下被壓縮，達到預定行程后，在不完全齒輪的作用下，齒條自動脫離電機齒輪，與壓縮彈簧聯(lián)結在一起的球拍將球擊打出去，待第二個毽球落下到指定擊打位置，機器啟動后整個由單片機控制重復循環(huán)上述動作。

3 結束語

毽球作為一種時尚的運動，廣泛存在于我們身邊。而目前無論是對于毽球發(fā)球機的研究，還是毽球發(fā)球機的市場都有巨大的發(fā)展空間。文章由現(xiàn)在市場上廣泛可見的乒乓球發(fā)球機和網(wǎng)球發(fā)球機得來想法，設計了一種毽球發(fā)球機。并且針對毽球不同于乒乓球和網(wǎng)球，屬不規(guī)則的形狀球類，對于分球和發(fā)球結構進行了針對性設計，獨特地設計了梯形擋板夾先分離毽球再控制毽球滑落位置。在發(fā)球結構中針對毽球在受重力落下和毽球實際運動中的運動規(guī)律和運動曲線軌跡，并且針對毽球比較重量較大的特征，拋棄傳統(tǒng)乒乓球常用的壓縮空氣發(fā)球，該發(fā)球方式具有發(fā)球更穩(wěn)、發(fā)球更準等優(yōu)勢。對于發(fā)球位置和擊球方式做出一番調整，使毽球發(fā)球機更符合實際運動的需要。在完成毽球發(fā)球機功能的基礎上，對總體設計進行了相應的理論分析，修改刪除不必要結構，使其結構盡可能簡單且方便控制，并且便于人們攜帶。

近年來，毽球一款簡單輕便的運動在民間更加流行。毽球發(fā)球機的發(fā)明改進不僅對于專業(yè)運動員來說是一個福音，對于普通的運動愛好者來說更是一項新的福利。毽球發(fā)球機具有操作簡單和控制容易的優(yōu)點，所以作者相信在不久的將來毽球發(fā)球機將會有更加廣闊的發(fā)展。