一种篮球自动发球装置及自动发球方法.pdf

本发明公开了一种篮球自动发球装置及自动发球方法，在篮球通道的篮球出口两端设置一对转轮，且该对转轮之间的距离略小于篮球直径，该对转轮分别由对应的第一电机控制。该对第一电机通过控制单元进行控制；人机交互单元设定多个发球档位，使用者在实际使用中根据需要的发球方向、发球类型，将上述需求输入人机交互单元中，从而控制单元能够根据使用者需求，控制该篮球自动发球装置的发球方向、发球速度。本发明能够模拟运动员的传球方式，可以很好的控制发球速度，飞行速度快，练球效率高。同时本发明还有投篮计数单元，能够有效地统计使用者的投篮数据，并通过触摸屏显示出来，使用者可以准确实时了解自己的投篮情况，从而进行有针对性的练习。

权利要求书
1.  一种篮球自动发球装置，设置在篮球场中篮球筐正下方，其特征在于，该自动发球装置包含：
发射单元（100）；
底座单元（200），设置在所述发射单元（100）底部，并与该发射单元（100）连接；
控制单元（10），分别与所述发射单元（100）、底座单元（200）连接；
计数单元（40），与所述控制单元（10）连接；
人机交互单元（50），与所述控制单元（10）连接。

2.  如权利要求1所述的篮球自动发球装置，其特征在于，所述发射单元（100）包含：
壳体（110）；
篮球通道（120），设置在所述壳体（110）内；
一对转轮（130），设置在所述篮球通道（120）的篮球出口两侧边上；
一对第一电机（30），设置在所述壳体（110）内；每个所述第一电机（30）的输出端与对应的所述转轮（130）连接，该第一电机（30）的输入端与所述控制单元（10）连接。

3.  如权利要求2所述的篮球自动发球装置，其特征在于，所述一对转轮（130）之间的距离小于篮球直径大于0.9倍的篮球直径。

4.  如权利要求2所述的篮球自动发球装置，其特征在于，所述底座单元（200）包含：
底座（210），
主轴（220），设置在所述底座（210）内，并与所述壳体（110）连接；
第一齿轮（230），套置在所述主轴（220）上；
第二电机（20），设置在所述底座（210）内，所述第二电机（20）的输入端与所述控制单元（10）连接；
第二齿轮（240），设置在所述底座（210）内，与所述第一齿轮（230）啮合，并与所述第二电机（20）的输出端连接。

5.  如权利要求4所述的篮球自动发球装置，其特征在于，所述控制单元（10）包含：
可编程控制器（11），所述可编程控制器（11）的输出端与所述第二电机（20）的输入端；
变频器（12），所述变频器（12）输入端与所述可编程控制器（11）的输出端连接，该变频器（12）的输出端分别与一对所述第一电机（30）的输入端连接。

6.  如权利要求5所述的篮球自动发球装置，其特征在于，所述计数单元（40）包含：
第一光电开关，设置在所述篮球通道（120）的篮球出口，与所述可编程控制器（11）连接；
第二光电开关，设置在所述篮球筐上，与所述可编程控制器（11）连接。

7.  如权利要求5所述的篮球自动发球装置，其特征在于，所述人机交互单元（50）与所述可编程控制器（11）连接；该人机交互单元（50）设置并显示发球类型、发球装置旋转方向、显示投篮次数、命中次数、命中率及训练时长。

8.  一种采用篮球自动发球装置的自动发球方法，其特征在于，该自动发球方法包含：
S1，将篮球自动发球装置放置篮球场上篮球筐的正下方；
S2，控制单元（10）的可编程控制器（11）设置变频器（12）的多档输出频率，并将多档发球类型选项显示至人机交互单元（50）上；所述可编程控制器（11）控制第二电机（20）左转或右转，将发球装置旋转方向选项显示至所述人机交互单元（50）上；
S3，通过所述人机交互单元（50）选择篮球自动发球装置的旋转方向，并控制所述可编程控制器（11）根据上述选择带动发射单元（100）转动；
S4，多个篮球通过篮球通道（120）的篮球入口送入所述篮球通道（120）中；
S5，通过所述人机交互单元（50）选择篮球自动发球装置的发球类型，控制所述可编程控制器（11）、变频器（12）根据选择带动所述发射单元（100）的所述一对第一电机（30）工作，将篮球发射；
S6，当篮球从所述篮球通道（120）的篮球出口发射出去时，第一光电开关工作，所述第一光电开关将光电信号送入所述可编程控制器（11）中，该可编程控制器（11）根据获取的所述第一光电开关的光电信号进行计数，并将投篮计数值发送至所述人机交互单元（50）进行显示；
S7，当使用者将篮球投入篮球筐时，第二光电开关工作，所述第二光电开关将光电信号送入所述可编程控制器（11）中，该可编程控制器（11）根据获取的所述第二光电开关的光电信号进行计数，并将命中计数值发送至所述人机交互单元（50）进行显示。

9.  如权利要求8所述的采用篮球自动发球装置的自动发球方法，其特征在于，所述步骤S2包含：
S2.1，所述可编程控制器（11）设置变频器（12）的多档输出频率，包含罚球档输出频率、三分球档输出频率、长两分球档输出频率及短两分球档输出频率；
S2.2，所述人机交互单元（50）显示罚球档选项、三分球档选项、长两分球档选项及短两分球档选项；
S2.3，所述人机交互单元（50）设有停止旋转选项，使用者通过该停止旋转选项控制所述控制单元（10）停止所述第二电机工作。

10.  如权利要求8所述的采用篮球自动发球装置的自动发球方法，其特征在于，所述步骤S5包含：
S5.1，该对第一电机（30）根据获取的所述变频器（12）的转动频率信号，每个所述第一电机（30）带动对应的所述转轮（130）转动；
S5.2，当篮球通过所述篮球通道（120）至篮球出口时，由于该对转轮（130）转动且该对转轮（130）之间的距离小于篮球直径，能够瞬间夹住该篮球并甩出，实现篮球自动发射。

说明书一种篮球自动发球装置及自动发球方法
技术领域
本发明涉及篮球训练发球装置，具体涉及一种篮球自动发球装置及自动发球方法。
背景技术
投篮是篮球运动中最基本的环节，是篮球运动得分的主要手段。对于一个职业球员来说，练习投篮是必不可少的环节。据统计，一个职业篮球运动员每天要进行500到1000一次投篮训练。按常规的训练方法，必须由双人练习，一个人传球，一个人投篮。而利用自动发球机进行训练，只需要一个人就可以完成训练，这无疑节省了人力，也提高了训练效率。
目前国内外的篮球自动发球机种类非常少，国内没有市售的成熟产品。国外现有的几款产品都是弹射式发球机或抛射式发球机。现有的发球机只能进行简易的三分球训练，不能变换档位调节传球距离，这不利于球员的全方位投篮训练。并且现有的发球机没有计数功能，也没有配备显示屏，不能够实时反映出球员的投篮水准。
发明内容
本发明的目的在于提供一种篮球自动发球装置及自动发球方法，通过在篮球通道的篮球出口两端设置一对转轮，且该对转轮之间的距离略小于篮球直径，该对转轮分别由对应的第一电机控制。该对第一电机通过控制单元进行控制；人机交互单元设定多个发球档位，使用者在实际使用中根据需要的发球方向、发球类型，将上述需求输入人机交互单元中，从而控制单元能够根据使用者需求，控制该篮球自动发球装置的发球方向、发球速度。本发明能够模拟运动员的传球方式，可以很好的控制发球速度，且篮球飞行弧度小，飞行速度快，练球效率高。同时本发明还有投篮计数单元，能够有效地统计使用者的投篮数据，并通过触摸屏显示出来，使用者可以准确实时了解自己的投篮情况，从而进行有针对性的练习。本发明更好地模拟了使用者发球的特点，且本发明还可以根据需要调整不同的档位，确保使用者能够得到全方位的练习。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种篮球自动发球装置，设置在篮球场中篮球筐正下方，其特点是，该自动发球装置包含：
发射单元；
底座单元，与所述发射单元连接；
控制单元，分别与所述发射单元、底座单元连接；
计数单元，与所述控制单元连接；
人机交互单元，与所述控制单元连接。
优选地，所述发射单元包含：
壳体，
篮球通道，设置在所述壳体内；
一对转轮，设置在所述篮球通道的篮球出口两侧边上；
一对第一电机，设置在所述壳体内；每个所述第一电机的输出端与对应的所述转轮连接，该第一电机的输入端与所述控制单元连接。
优选地，所述一对转轮之间的距离小于篮球直径大于0.9倍的篮球直径。
优选地，所述底座单元包含：
底座，
主轴，设置在所述底座内，并与所述壳体连接；
第一齿轮，套置在所述主轴上；
第二电机，设置在所述底座内，所述第二电机的输入端与所述控制单元10连接；
第二齿轮，设置在所述底座内，与所述第一齿轮啮合，并与所述第二电机的输出端连接。
优选地，所述控制单元包含：
可编程控制器，所述可编程控制器的输出端与所述第二电机的输入端；
变频器，所述变频器输入端与所述可编程控制器的输出端连接，该变频器的输出端分别与一对所述第一电机的输入端连接。
优选地，所述计数单元包含：
第一光电开关，设置在所述篮球通道的篮球出口，与所述可编程控制器连接；
第二光电开关，设置在所述篮球筐上，与所述可编程控制器连接。
优选地，所述人机交互单元与所述可编程控制器连接；该人机交互单元能够设置发球类型、发球装置旋转方向、显示投篮次数、命中次数、命中率及训练时长。
一种采用篮球自动发球装置的自动发球方法，其特点是，该自动发球方法包含：
S1，将篮球自动发球装置放置篮球场上篮球筐的正下方；
S2，控制单元的可编程控制器设置变频器的多档输出频率，并将多档发球类型选项显示至人机交互单元上；所述可编程控制器控制第二电机左转或右转，并将发球装置旋转方向选项显示至所述人机交互单元上；
S3，通过所述人机交互单元选择篮球自动发球装置的旋转方向，所述可编程控制器根据选择带动发射单元转动；
S4，多个篮球通过篮球通道的篮球入口送入所述篮球通道中；
S5，通过所述人机交互单元选择篮球自动发球装置的发球类型，所述可编程控制器、变频器根据选择带动所述发射单元的一对所述第一电机工作，将篮球发射；
S6，当篮球从所述篮球通道的篮球出口发射出去时，第一光电开关工作，所述第一光电开关将光电信号送入所述可编程控制器中，该可编程控制器根据获取的所述第一光电开关的光电信号进行计数，并将投篮计数值发送至所述人机交互单元进行显示；
S7，当使用者将篮球投入篮球筐时，第二光电开关工作，所述第二光电开关将光电信号送入所述可编程控制器中，该可编程控制器根据获取的所述第二光电开关的光电信号进行计数，并将命中计数值发送至所述人机交互单元进行显示。
优选地，所述步骤S2包含：
S2.1，所述可编程控制器设置变频器的多档输出频率，包含罚球档输出频率、三分球档输出频率、长两分球档输出频率及短两分球档输出频率；
S2.2，所述人机交互单元分别设置罚球档选项、三分球档选项、长两分球档选项及短两分球档选项；
S2.3，所述人机交互单元设有停止旋转选项，使用者通过该停止旋转选项控制控制单元停止所述第二电机工作。
优选地，所述步骤S5包含：
S5.1，该对第一电机根据获取的所述变频器的转动频率信号，每个所述第一电机带动对应的所述转轮转动；
S5.2，当篮球通过所述篮球通道至篮球出口时，由于该对转轮转动且该对转轮之间的距离小于篮球直径，能够瞬间夹住该篮球并甩出，实现篮球自动发射。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
本发明提供的一种篮球自动发球装置及自动发球方法，能够准确的模拟现场发球动作，能够全方位的进行多种类型的投篮练习。本发明提供的篮球自动发球装置能够有效地控制发球速度，飞行速度快，练球效率高，同时本发明还包含计数单元，能够统计使用者的投篮数据，并且针对上述投篮数据进行针对性练习。
附图说明
图1为本发明一种篮球自动发球装置的实施例示意图之一。
图2为本发明一种篮球自动发球装置的整体结构示意图。
图3为本发明一种篮球自动发球装置的部分结构示意图之一。
图4为本发明一种篮球自动发球装置的部分结构示意图之二。
图5为本发明一种篮球自动发球装置的人机交互单元界面示意图。
图6为本发明一种篮球自动发球装置的部分结构示意图之三。
具体实施方式
以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
如图1、图2所示，一种篮球自动发球装置，设置在篮球场中篮球筐正下方位置L2处，该自动发球装置包含：发射单元100、底座单元200、控制单元10、计数单元40及人机交互单元50。
其中，底座单元200与发射单元100连接；控制单元10分别与发射单元100、底座单元200、计数单元40、人机交互单元50连接。
如图2所示，发射单元100包含：壳体110、篮球通道120、一对转轮130及一对第一电机30。
其中，篮球通道120设置在壳体110内。一对转轮130设置在篮球通道120的篮球出口两侧边上。一对第一电机30设置在壳体110内，每个第一电机30的输出端与对应的转轮130连接，该第一电机30的输入端与控制单元10连接。
本发明中，如图3所示，一对转轮130之间的距离略小于篮球直径。该对转轮130之间的距离小于篮球直径，大于0.9倍的篮球直径。
如图2所示，底座单元200包含：底座210、主轴220、第一齿轮230、第二电机20及第二齿轮240。
其中，主轴220设置在底座210内，并与壳体110连接。第一齿轮230套置在主轴220上。第二电机20设置在底座210内，第二电机20的输入端与控制单元10连接。第二齿轮240设置在底座210内，与第一齿轮230啮合，并与第二电机20的输出端连接。
如图4所示，控制单元10包含：可编程控制器11、变频器12。其中，可编程控制器11的输出端与第二电机20的输入端。变频器12输入端与可编程控制器11的输出端连接，该变频器12的输出端分别与一对第一电机30的输入端连接。
本实施例中，采用型号为SIMATIC S7-1200的PLC用作可编程控制器11；采用型号为SIMATIC G120的变频器用作变频器12；一对第一电机30、第二电机20均为异步电机。
计数单元40包含：第一光电开关、第二光电开关。第一光电开关设置在篮球通道120的篮球出口，与可编程控制器11连接。第二光电开关设置在篮球筐上，与可编程控制器11连接。
本实施例中，第一光电开关、第二光电开关的型号均为欧姆龙E3S-5E4。
人机交互单元50与可编程控制器11连接；该人机交互单元50能够设置发球类型、发球装置旋转方向、显示投篮次数、命中次数、命中率及训练时长。
本实施例中，采用型号为SIMATIC TP900的触摸显示屏作为人机交互单元50。
如图4所示，为本发明一种篮球自动发球装置的控制系统，其中控制单元10的可编程控制器11分别与计数单元40、人机交互单元50、变频器12以及第二电机20连接，一对第一电机30分别与变频器12连接。
一种采用篮球自动发球装置的自动发球方法，该自动发球方法包含：
S1，将篮球自动发球装置放置篮球场上篮球筐的正下方。
如图1所示，篮球自动发球装置设置在篮球筐的正下方位置L2处的篮球场上。在实际篮球比赛中距离篮球筐不超过3.5m处，均为短距离两分球发球位置；距离篮球筐3.5m-5m处，均为长距离两分球发球位置；距离篮球筐6.5m处，均为三分球发球处。在正对着篮球自动发球装置的位置L1处为篮球罚篮位置。
S2，控制单元10的可编程控制器11设置变频器12的多档输出频率，并将多档发球类型选项显示至人机交互单元50上；可编程控制器11控制第二电机20左转或右转，并将发球装置旋转方向选项显示至人机交互单元50上。该步骤S2包含：
S2.1，可编程控制器11设置变频器12的多档输出频率，包含罚球档输出频率、三分球档输出频率、长两分球档输出频率及短两分球档输出频率。
如图6所示，可编程控制器11与变频器12连接，本发明中仅需要四档输出频率，因此只需要变频器12的两点开关量输入信号，就可以调节四段转速。本装置为了应对各种场地的要求，变频器接了三点开关量输入信号，预留了4段转速以备需要时用。
S2.2，如图5所示，人机交互单元50分别显示罚球档选项、三分球档选项、长两分球档选项及短两分球档选项。
S2.3，人机交互单元50设有停止旋转选项，使用者通过该停止旋转选项控制控制单元10停止第二电机工作。
S3，通过人机交互单元50选择篮球自动发球装置的旋转方向，可编程控制器11根据选择带动发射单元100转动。
如图5所示，本发明中，使用者通过人机交互单元50选择“左转”或“右转”，从而触发可编程控制器11控制第二电机20工作，带动第二齿轮240、第一齿轮230转动，从而带动篮球自动发球装置的发射单元100进行左转或右转。当使用者认为转动角度达到预定位置时，使用者控制人机交互单元50的停止旋转选项，控制可编程控制器11停止第二电机20工作。
如图1所述，本发明中，发射单元100可以进行0°-180°旋转。
S4，多个篮球通过篮球通道120的篮球入口送入篮球通道120中。
S5，通过人机交互单元50选择篮球自动发球装置的发球类型，可编程控制器11、变频器12根据选择带动发射单元100的一对第一电机30工作，将篮球发射。该步骤S5包含：
S5.1，该对第一电机30根据获取的变频器12的转动频率信号，每个第一电机30带动对应的转轮130转动。
本发明中，使用者根据实际训练需要，利用人机交互单元50选择罚球档选项、三分球档选项、长两分球档选项及短两分球档中的任意一档，可编程控制器11根据使用者的实际选择，控制变频器12对该对第一电机30进行频率输出控制，该对第一电机30获取变频器12的信号后工作，并带动对应的一对转轮130转动。
S5.2，当篮球通过篮球通道120至篮球出口时，由于该对转轮130转动且该对转轮130之间的距离小于篮球直径，能够瞬间夹住该篮球并甩出，实现篮球自动发射。
本发明中，由于该对转轮130之间的距离略小于篮球直径，当篮球处于篮球通道120至篮球出口时，由于该对转轮130转速较快，能够瞬间夹住该篮球并甩出，实现篮球自动发射。
S6，当篮球从篮球通道120的篮球出口发射出去时，第一光电开关工作，第一光电开关将光电信号送入可编程控制器11中，该可编程控制器11根据获取的第一光电开关的光电信号进行计数，并将投篮计数值发送至人机交互单元50进行显示。
S7，当使用者将篮球投入篮球筐时，第二光电开关工作，第二光电开关将光电信号送入可编程控制器11中，该可编程控制器11根据获取的第二光电开关的光电信号进行计数，并将命中计数值发送至人机交互单元50进行显示。
本发明中，当使用者未将篮球投入篮球筐时，第二光电开关不工作，则可编程控制器11停止命中计数。可编程控制器11实时根据投篮计数值、命中计数值计算出命中率，并在人机交互单元50显示投篮次数、命中次数及命中率。人机交互单元50同时能够显示从篮球自动发球装置开始工作起的训练时长。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。