一种自动轻质球状物拾捡装置.pdf

1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201510884724.1 (22)申请日 2015.12.03 A63B 47/02(2006.01) A63B 69/38(2006.01) (71)申请人 湘潭大学 地址 411105 湖南省湘潭市雨湖区羊牯塘湘 潭大学机械工程学院 (72)发明人 龚曙光 贺亚明 廖宇梨 欧阳邦 (54) 发明名称 一种自动轻质球状物拾捡装置 (57) 摘要 一种自动轻质球状物拾捡装置， 它属于一种 体育运动辅助器材。它主要是解决现有拾捡装置 难以适宜大型训练场地、 或捡球效率比较差、 且结 构复杂、 成本高等技术问题。其技术方案要点是 ： 它包

2、括车体 (2)、 滚筒 (1)、 导球管道 (9)、 集球箱 (8)、 滚筒收放机构 (7) 和控制装置 (6)， 在车体 (2) 上安装有行走系统、 转向系统以及控制装置 (6)， 控制装置 (6) 分别与行走系统、 转向系统和 起幅系统相连接 ； 安装在车体 (2) 上的滚筒收放 机构 (7) 与双摇杆机构相连接用于驱动收放滚筒 (1)， 安装在车体 (2) 上的集球箱 (8) 采用导球管 道 (9) 与滚筒 (1) 相连通。它主要是应用于大型 训练场地或比赛场所等。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书5页 附图4页

3、CN 105363180 A 2016.03.02 CN 105363180 A 1/2 页 2 1.一种自动轻质球状物拾捡装置， 其特征是 ： 它包括车体(2)、 滚筒(1)、 导球管道(9)、 集球箱 (8)、 滚筒收放机构 (7) 和控制装置 (6)， 在车体 (2) 上安装有行走系统、 转向系统以 及控制装置 (6)， 控制装置 (6) 分别与行走系统、 转向系统和起幅系统相连接 ； 安装在车体 (2) 一端的滚筒 (1) 采用双摇杆机构与车体 (2) 的两侧相连接， 安装在车体 (2) 上的滚筒 收放机构 (7) 与双摇杆机构相连接用于驱动收放滚筒 (1)， 安装在车体 (2) 上的

4、集球箱 (8) 采用导球管道 (9) 与滚筒 (1) 相连通 ； 导球管道 (9) 为可伸缩管道、 且与集球箱 (8) 相连接 的一端的高度小于与滚筒 (1) 相连接这一端的高度 ； 所述滚筒 (1) 包括内锥台体 (13)、 弹 力条 (14)、 左挡板 (12)、 右挡板 (15)、 外端盖 (10) 和滚轴 (16) ； 内锥台体 (13) 包括空心圆 锥台体 (18) 和 3 片以上沿圆锥台体外周轴向均匀分布的叶片 (17)， 每片叶片 (17) 分别沿 轴向固设在空心圆锥台体 (18) 的外周上， 叶片 (17) 为直角梯形状， 相邻叶片 (17) 与圆锥 台体外表面之间形成集球槽

5、； 滚轴 (16) 穿过内锥台体 (13) 的一端与右挡板 (15) 相连接， 滚轴 (16) 的另一端再穿过左挡板 (12) 与左外端盖 (10) 相连接， 在滚轴 (16) 与左外端盖 (10) 的连接处设置轴端盖 (11) ； 内锥台体 (13)、 右挡板 (15) 和左挡板 (12) 成活动配合安 装在滚轴 (16) 上、 且可绕滚轴 (16) 转动， 左外端盖 (10) 成固定配合安装在滚轴 (16) 的外 端 ； 在左挡板 (12) 的左挡板主体 (19) 上沿周向设置有与每个集球槽位置相对应的左挡板 出球口 (20) ； 在左外端盖 (10) 的上部对应周向分布的左挡板出球口 (

6、20) 的位置处设置导 球管接口， 导球管接口与接球管接口装置 (21) 相连接。 2.根据权利要求 1 所述自动轻质球状物拾捡装置， 其特征是 ： 在左挡板 (12) 与右挡板 (15) 之间的外周沿轴向均匀分布设置弹力条 (14)。 3.根据权利要求 2 所述自动轻质球状物拾捡装置， 其特征是 ： 设置在左挡板 (12) 和右 挡板 (15) 外缘的弹力条 (14) 之间的距离根据球状物的大小进行调整， 弹力条 (14) 的间距 约为所拾捡球状物直径的五分之三。 4.根据权利要求 1 或 2 所述自动轻质球状物拾捡装置， 其特征是 ： 空心圆锥台体 (18) 和叶片 (17) 采用整体注塑

7、形成 ； 圆锥台体 (18) 的斜度为 10 15， 成直角梯形的叶片 (17) 斜边的角度与圆锥台体 (18) 的斜度一致， 使内锥台体 (13) 的整体外轮廓为一个类似 圆柱形， 且内锥台体 (13) 外轮廓与弹力条 (14) 之间的距离约为所拾捡球状物直径的五分 之二。 5.根据权利要求 1 所述自动轻质球状物拾捡装置， 其特征是 ： 导球管道 (9) 包括接球 管接口装置(21)、 第一套管(22)、 第二套管(23)和集球箱接口装置(24)， 第一套管(22)和 第二套管 (23) 相互成活动配合形成伸缩连接， 第一套管 (22) 和第二套管 (23) 的一端分别 与接球管接口装置

8、(21) 和集球箱接口装置 (24) 相连接。 6.根据权利要求 1 所述自动轻质球状物拾捡装置， 其特征是 ： 行走系统包括车轮、 行走 传动装置和驱动电机 (4)， 转向系统包括转向机构及转向驱动电机 (3)， 起幅系统包括双摇 杆机构、 滚筒收放机构 (7) 和起幅电机 (5) ； 车体 (2) 上分别设置的动力装置包括与转向机 构相连接的转向驱动电机 (3)、 与行走传动装置相连接的驱动电机 (4) 以及与滚筒收放机 构 (7) 相配合连接的起幅电机 (5)。 7.根据权利要求 1 所述自动轻质球状物拾捡装置， 其特征是 ： 左挡板 (12) 和右挡板 (15) 分别与内锥台体 (13

9、) 的空心圆锥台体 (18) 相固定连， 左挡板 (12) 和右挡板 (15) 采 用轴键与滚轴 (16) 相连。 权 利 要 求 书 CN 105363180 A 2 2/2 页 3 8.根据权利要求 1 所述自动轻质球状物拾捡装置， 其特征是 ： 集球箱 (8) 上装有重量 报警装置， 该报警装置采用行程开关和弹簧相结合， 当集球箱 (8) 所收集球状物的重量达 到一定程度时， 集球箱 (8) 底部的活动底板便会触发行程开关的常开触点闭合， 使单片机 输出矩形波驱动蜂鸣器发出报警声， 表示集球箱 (8) 内收集的球状物已达到额定量。 9.根据权利要求 1 所述自动轻质球状物拾捡装置， 其特

10、征是 ： 在车体 (2) 上设置有报 警装置和遥控接收装置， 控制装置 (6) 分别与报警装置和遥控接收装置相配合联接， 以实 现报警及遥控功能。 10.根据权利要求 1 所述自动轻质球状物拾捡装置， 其特征是 ： 滚筒 (1) 与车体 (2) 连 接采用的双摇杆收放机构共有 4 个旋转副 A、 B、 C、 D， 其中 AB 摇杆作为原动件 ； 通过遥控器 远程控制， 使电机驱动摇杆 AB， 进而推动摇杆 CD 动作， 以实现滚筒 (1) 的自动升降 ； 驱动双 摇杆机构的驱动轴与其对应电机通过减速器连接， 且在减速器内有一个不完全齿轮机构。 权 利 要 求 书 CN 105363180 A

11、3 1/5 页 4 一种自动轻质球状物拾捡装置 技术领域 0001 本发明涉及一种体育运动辅助器材， 特别是一种用于拾捡轻质球状物的自动拾捡 装置。 背景技术 0002 在今天这个物质生活丰富且高速发展的社会中， 各种球类运动日益流行， 与之 对应的球类训练及娱乐活动快速增加， 训练场地捡球的繁琐度及人力成本愈加受到重 视。为了拾捡球的方便， 目前市场上出现了一些球体拾捡装置， 但现有的拾捡装置基本上 是手持型或者手推式的， 这虽然使拾球者免受弯腰之苦， 但是长时间手持拾捡装置或者手 推捡球车会使工作人员感觉手臂酸软和腰酸背痛， 且不适合大型场地。现有技术方案也 有智能或者半智能的自动拾捡装置

12、， 如 2013 年中国国家知识产权局授权公告的专利号为 CN103143149A 专利提供了一种网球自动捡球装置， 该装置虽然具有节省人力、 自动捡球的 优点， 但此捡球装置采用轮辐捡球， 捡球效率低， 且其增加了一带轮提升机构， 增加能耗， 整 机结构也比较复杂， 制造成本较高。 发明内容 0003 本发明创造主要是针对背景技术中存在的手持型和手推式拾捡装置难以适宜大 型训练场地和球量较多的地方， 以及智能拾捡装置比较单一且捡球效率比较差、 且结构复 杂、 成本高等技术问题， 本发明的目的是提供一种适用于各类轻质球状物的自动拾捡装置、 不仅捡球数量较多、 捡球效率较高， 而且方便可控， 具

13、有较大的灵活性， 可实现自动化、 智能 化的自动轻质球状物拾捡装置。 0004 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 ： 它包括车体 2、 滚筒 1、 导球管道 9、 集球箱 8、 滚筒收放机构 7 和控制装置 6， 在车体 2 上安装有行走系统、 转向系统以及控制装 置6， 控制装置6分别与行走系统、 转向系统和起幅系统相连接 ； 安装在车体2一端的滚筒1 采用双摇杆机构与车体 2 的两侧相连接， 安装在车体 2 上的滚筒收放机构 7 与双摇杆机构 相连接用于驱动收放滚筒 1， 安装在车体 2 上的集球箱 8 之间采用导球管道 9 与滚筒 1 相 连通 ； 导球管道9为可伸缩管道、 且与集

14、球箱8相连接的一端的高度小于与滚筒1相连接这 一端的高度 ； 所述滚筒 1 包括内锥台体 13、 弹力条 14、 左挡板 12、 右挡板 15、 外端盖 10 和 滚轴 16 ； 内锥台体 13 包括空心圆锥台体 18 和 3 片以上沿圆锥台体外周轴向均匀分布的叶 片 17， 每片叶片 17 分别沿轴向固设在空心圆锥台体 18 的外周上， 叶片 17 为直角梯形状， 相邻叶片 17 与圆锥台体外表面之间成形集球槽 ； 滚轴 16 穿过内锥台体 13 的一端与右挡 板 15 相连接， 滚轴 16 的另一端再穿过左挡板 12 与左外端盖 10 相连接， 在滚轴 16 与左外 端盖 10 的连接处设

15、置轴端盖 11 ； 内锥台体 13、 右挡板 15 和左挡板 12 成活动配合安装在滚 轴 16 上、 且可绕滚轴 16 转动， 左外端盖 10 成固定配合安装在滚轴 16 的外端 ； 在左挡板 12 的左挡板主体 19 上沿周向设置有与每个集球槽位置相对应的左挡板出球口 20 ； 在左外端 盖 10 的上部对应周向分布的左挡板出球口 20 的位置处设置导球管接口， 导球管接口与接 说 明 书 CN 105363180 A 4 2/5 页 5 球管接口装置 21 相连接。 0005 本发明的左挡板 12 与右挡板 15 之间的外周沿轴向均匀分布设置弹力条 14。 0006 本发明的左挡板 12

16、 和右挡板 15 外缘的弹力条 14 之间的距离根据球状物的大小 进行调整， 弹力条 14 的间距约为所拾捡球状物直径的五分之三。 0007 本发明的空心圆锥台体 18 和叶片 17 采用整体注塑成形 ； 圆锥台体 18 的斜度为 10 15， 成直角梯形的叶片 17 斜边的角度与圆锥台体 18 的斜度一致， 使内锥台体 13 的整体外轮廓为一个类似圆柱形， 且内锥台体 13 外轮廓与弹力条 14 之间的距离约为所拾 捡球状物直径的五分之二。 0008 本发明的导球管道 9 包括接球管接口装置 21、 第一套管 22、 第二套管 23 和集球箱 接口装置 24， 第一套管 22 和第二套管 2

17、3 相互成活动配合成形伸缩连接， 第一套管 22 和第 二套管 23 的一端分别与接球管接口装置 21 和集球箱接口装置 24 相连接， 并能够绕接球管 接口装置 21 和集球箱接口装置 24 自由旋转 ； 导球管道与左外端盖出球口相连的首端接口 为天圆地方结构， 且圆的直径和导球管道的内径约大于所拾捡球状物的直径， 在拾捡球状 物时， 导球管道的斜度为 10左右。 0009 本发明的行走系统包括车轮、 行走传动装置和驱动电机 4， 转向系统包括转向机构 及转向驱动电机3， 起幅系统包括双摇杆机构、 滚筒收放机构7和起幅电机5 ； 车体2上分别 设置的动力装置包括与转向机构相连接的转向驱动电机

18、 3、 与行走传动装置相连接的驱动 电机 4 以及与滚筒收放机构 7 相配合连接的起幅电机 5。 0010 本发明的左挡板12和右挡板15分别与内锥台体13的空心圆锥台体18相固定连， 左挡板 12 和右挡板 15 采用轴键与滚轴 16 相连。 0011 本发明的集球箱 8 上装有重量报警装置， 该报警装置采用行程开关和弹簧相结 合， 当集球箱8所收集球状物的重量达到一定程度时， 集球箱8底部的活动底板便会触发行 程开关的常开触点闭合， 使单片机输出矩形波驱动蜂鸣器发出报警声， 表示集球箱 8 内收 集的球状物已达到额定量。 0012 本发明的车体 2 上设置有报警装置和遥控接收装置或设置感应

19、传感器， 控制装置 6 分别与报警装置和遥控接收装置相配合联接， 以实现报警及遥控功能， 通过遥控装置的远 程操控即可实现该轻质球状物拾捡装置的前行、 倒退和转向以及滚筒的上下升降。 0013 本发明的滚筒 1 与车体 2 连接采用的双摇杆收放机构共有 4 个旋转副 A、 B、 C、 D， 其中 AB 摇杆作为原动件 ； 通过遥控器远程控制， 使电机驱动摇杆 AB， 进而推动摇杆 CD 动 作， 以实现滚筒 1 的自动升降 ； 驱动双摇杆机构的驱动轴与其对应电机通过减速器连接， 且 在减速器内有一个不完全齿轮机构。 0014 本发明的有益效果是 ： 第一， 相对于手持型的拾捡装置可以减少人员配

20、置和减少 工作人员的手臂酸痛， 适用于大型训练场地 ； 第二， 相对于目前的手推式和智能拾捡装置能 适用的范围更广， 拾捡效率更高， 目标定位更准确， 且操控的弹性更大 ； 第三， 充分利用弹性 条的弹性特征和球状物自身的重力， 设置有一定斜度的内锥台体和导球管道， 巧妙地实现 了自动拾捡球的功能， 并且一定程度上节省了能耗。它主要是应用于大型训练场地或比赛 场所等。 附图说明 说 明 书 CN 105363180 A 5 3/5 页 6 0015 图 1 为本发明的结构示意图。 0016 图 2 为滚筒结构收放原理简图。 0017 图 3 为图 1 的滚筒结构示意图。 0018 图 4 为图

21、 1 的滚筒结构分解图。 0019 图 5 为图 3 的滚筒内锥体示意图。 0020 图 6 为图 3 的滚筒左挡板示意图。 0021 图 7 为图 1 的导球管道分解示意图。 0022 图中 ： 滚筒 (1)， 车体 (2)， 转向驱动电机 (3)， 驱动电机 (4)， 起幅电机 (5)， 控制 装置 (6)， 滚筒收放机构 (7)， 集球箱 (8)， 导球管道 (9) ； 左外端盖 (10)， 轴端盖 (11)， 左挡 板 (12)， 内锥台体 (13)， 弹力条 (14)， 右挡板 (15)， 滚轴 (16) ； 叶片 (17)， 空心圆锥台体 (18) ； 左挡板主体 (19)， 左挡

22、板出球口 (20) ； 接球管接口装置 (21)、 第一套管 (22)、 第二套 管 (23)、 集球箱接口装置 (24)。 具体实施方式 0023 下面结合附图， 对本发明的功能实现所采取的技术方案的实施方式作进一步说 明 ： 0024 实施例 1. 本发明包括车体 2、 滚筒 1、 导球管道 9、 集球箱 8、 滚筒收放机构 7 和控 制装置 6， 在车体 2 上安装有行走系统、 转向系统以及控制装置 6， 控制装置 6 主要包括蓄电 池、 控制电路板等， 并分别与行走系统、 转向系统和起幅系统中的驱动电机和控制设备相连 接 ； 安装在车体 2 一端的滚筒 1 采用双摇杆机构与车体 2 的

23、两侧相连接， 安装在车体 2 上的 滚筒收放机构 7 与双摇杆机构相连接用于驱动收放滚筒 1， 安装在车体 2 上的集球箱 8 之 间采用导球管道 9 与滚筒 1 相连通 ； 导球管道 9 为可伸缩管道、 且与集球箱 8 相连接的一端 的高度大于与滚筒1相连接这一端的高度 ； 所述滚筒1包括内锥台体13、 弹力条14、 左挡板 12、 右挡板 15、 外端盖 10 和滚轴 16 ； 内锥台体 13 包括空心圆锥台体 18 和 3 片以上沿圆锥 台体外周轴向均匀分布的叶片 17， 每片叶片 17 分别沿轴向固设在空心圆锥台体 18 的外周 上， 叶片17为直角梯形状， 相邻叶片17与圆锥台体外表

24、面之间成形集球槽 ； 滚轴16穿过内 锥台体 13 的一端与右挡板 15 相连接， 滚轴 16 的另一端再穿过左挡板 12 与左外端盖 10 相 连接， 在滚轴 16 与左外端盖 10 的连接处设置轴端盖 11 ； 内锥台体 13、 右挡板 15 和左挡板 12 成活动配合安装在滚轴 16 上、 且可绕滚轴 16 转动， 左外端盖 10 成固定配合安装在滚轴 16 的外端 ； 在左挡板 12 的左挡板主体 19 上沿周向设置有与每个集球槽位置相对应的左挡 板出球口 20 ； 在左外端盖 10 的上部对应周向公布的左挡板出球口 20 的位置处设置导球管 接口， 导球管接口与接球管接口装置21相连

25、接， 即每个集球槽出球口与左挡板12出球槽口 完全吻合， 出球口大小依所拾捡目标球体的大小而定， 而左外端盖 10 只在垂直方向的上端 开有一个同样规格的出球口。随着滚筒 1 向前滚动， 球体在滚筒 1 侧压作用下嵌入到集球 槽内且随滚筒1一起滚动， 当球体到达滚筒1最上端时， 球体利用自身重力滚到集球槽中圆 锥台体的小端位置， 然后在滚筒 1 滚动至左挡板 12 对应出球口和左外端盖 10 上的出球口 相重合的时候， 球体再依次经左挡板出球口 20 和左外端盖 10 出球口进入导球管道 9， 并最 终汇于集球箱 8， 从而实现对球体的自动拾捡。参考图 1 至图 7。 0025 实施例 2.

26、本发明的左挡板 12 与右挡板 15 之间的外周沿轴向均匀分布设置弹力 说 明 书 CN 105363180 A 6 4/5 页 7 条 14， 以方便捡拾球状物。随着滚筒 1 向前滚动， 当滚筒 1 轧上球体时， 球体在滚筒 1 的侧 压作用下嵌入 2 条弹力条 14 之间而进到集球槽内， 达到第一步将球体从地面捡入滚筒 1 的 目的， 同时弹力条 14 的弹力作用使球体不会因重力作用而轻易掉出滚筒 1。参考图 1 至图 7， 其余同上述实施例。 0026 实施例 3. 本发明的所述左挡板 12 和右挡板 15 外缘的弹力条 14 之间的距离可根 据球状物的大小进行调整， 弹力条 14 的间

27、距为所拾捡球状物直径约为五分之三， 通过设置 合适的间距， 使捡拾球状物时， 更加方便和自如， 也可使拾捡物不至轻易掉出。参考图 1 至 图 7， 其余同上述实施例。 0027 实施例4.本发明的空心圆锥台体18和叶片17可以采用整体注塑成形 ； 圆锥台体 18 的斜度为 10 15， 成直角梯形的叶片 17 斜边的角度与圆锥台体 18 的斜度一致， 使 内锥台体 13 的整体外轮廓为一个类似圆柱形， 且内锥台体 13 外轮廓与弹力条 14 之间的距 离为所拾捡球状物直径的五分之二， 参考图 1 至图 7， 其余同上述实施例。 0028 实施例5.本发明的导球管道9包括接球管接口装置21、 第

28、一套管22、 第二套管23 和集球箱接口装置24， 第一套管22和第二套管23相互成活动配合成形伸缩连接， 第一套管 22 和第二套管 23 的一端分别与接球管接口装置 21 和集球箱接口装置 24 相连接并能够绕 接球管接口装置 21 和集球箱接口装置 24 自由旋转 ； 导球管道与左外端盖出球口相连的首 端接口为天圆地方结构， 且圆的直径和导球管道的内径约大于所拾捡球状物的直径， 在拾 捡球状物时， 导球管道的斜度为 10左右， 以方便球状物利用自身重力导球管道内壁滑落 到集球箱内。参考图 1 至图 7， 其余同上述实施例。 0029 实施例 6. 本发明的行走系统包括车轮、 行走传动装置

29、和驱动电机 4， 转向系统包 括转向机构及转向驱动电机3， 起幅系统包括双摇杆机构、 滚筒收放机构7和起幅电机5 ； 车 体 2 上分别设置的动力装置包括与转向机构相连接的转向驱动电机 3、 与行走传动装置相 连接的驱动电机 4 以及与滚筒收放机构 7 相配合连接的起幅电机 5， 参考图 1 至图 7， 其余 同上述实施例。 0030 实施例7.本发明的左挡板12和右挡板15分别与内锥台体13的空心圆锥台体18 相固定连， 左挡板 12 和右挡板 15 采用轴键与滚轴 16 相连， 参考图 1 至图 7， 其余同上述实 施例。 0031 实施例8.本发明的集球箱8上装有重量报警装置， 该报警装

30、置采用行程开关和弹 簧相结合， 当集球箱8所收集球状物的重量达到一定程度时， 集球箱8底部的活动底板便会 触发行程开关的常开触点闭合， 使单片机输出矩形波驱动蜂鸣器发出报警声， 表示集球箱 8 内收集的球状物已达到额定量， 参考图 1 至图 7， 其余同上述实施例。 0032 实施例9.本发明的车体2上设置有报警装置和遥控接收装置或设置感应传感器， 控制装置 6 分别与报警装置和遥控接收装置相配合联接， 以实现报警及遥控功能， 通过遥 控装置的远程操控即可实现该轻质球状物拾捡装置的前行、 倒退和转向以及滚筒的上下升 降， 从而节省大量的人员配置。也可通过设置感应传感器， 自动感知球状物的存在，

31、 而进行 自动寻球和捡拾。参考图 1 至图 7， 其余同上述实施例。 0033 实施例 10. 本发明的滚筒 1 与车体 2 连接采用的双摇杆收放机构共有 4 个旋转副 A、 B、 C、 D， 其中 AB 摇杆作为原动件 ； 通过遥控器远程控制， 使电机驱动摇杆 AB， 进而推动摇 杆 CD 动作， 以实现滚筒 1 的自动升降 ； 驱动双摇杆机构的驱动轴与其对应电机通过减速器 说 明 书 CN 105363180 A 7 5/5 页 8 连接， 且在减速器内有一个不完全齿轮机构， 参考图 1 至图 7， 其余同上述实施例。 0034 以上所述， 对于本领域的普通技术人员来说， 可以根据本发明创造的技术方案和 技术构思做出其他各种相应的改变和变形， 而所有这些改变和变形都应属于本发明创造的 保护范围。 说 明 书 CN 105363180 A 8 1/4 页 9 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 105363180 A 9 2/4 页 10 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 105363180 A 10 3/4 页 11 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 105363180 A 11 4/4 页 12 图 7 说 明 书 附 图 CN 105363180 A 12