摘 要：毽球是一種時(shí)尚的運(yùn)動(dòng)，然而目前毽球發(fā)球機(jī)的發(fā)展卻不盡人意。文章設(shè)計(jì)了一款新型移動(dòng)毽球發(fā)球機(jī)，能滿足不同使用者的訓(xùn)練要求，該發(fā)球機(jī)分為分球結(jié)構(gòu)、發(fā)球結(jié)構(gòu)、水平（俯仰）角度改變機(jī)構(gòu)、機(jī)架及控制系統(tǒng)組成，電力帶動(dòng)發(fā)球機(jī)構(gòu)，并對(duì)本毽球發(fā)球機(jī)的組成和工作原理進(jìn)行了簡(jiǎn)單敘述。文章最后對(duì)目前毽球發(fā)球機(jī)市場(chǎng)所存在的問題以及未來市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)做出了大膽的猜想與預(yù)測(cè)。

關(guān)鍵詞：毽球發(fā)球機(jī)；組成；工作原理；特點(diǎn)；應(yīng)用

引言

毽球，一種時(shí)尚的體育運(yùn)動(dòng)，廣泛地流行在廣場(chǎng)公園中，處處可見毽球運(yùn)動(dòng)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(wù)費(fèi)昂貴，尋找專業(yè)毽球陪練員對(duì)于大多數(shù)人來說并不可行。

我們從目前市場(chǎng)上常見的乒乓球發(fā)球機(jī)等得到啟發(fā)，欲發(fā)明設(shè)計(jì)一款輕便實(shí)用的毽球發(fā)球機(jī)，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理新穎操作簡(jiǎn)便，對(duì)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(xùn)練效果，而且對(duì)于大眾也十分實(shí)用。

根據(jù)工作原理，可將發(fā)球機(jī)分為氣壓式撿球發(fā)球機(jī)和彈射式毽球發(fā)球機(jī)等兩類。氣壓式毽球發(fā)球機(jī)利用電力壓縮空氣，當(dāng)球進(jìn)入發(fā)球管道時(shí)，空氣釋放，以空氣壓力將球彈射出去。彈射式發(fā)球機(jī)多以間歇運(yùn)動(dòng)為基礎(chǔ)，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(jī)即是基于后者原理設(shè)計(jì)。

通過仔細(xì)觀察了毽球的構(gòu)造和材料，我們?cè)O(shè)計(jì)的毽球發(fā)球機(jī)不需要使用特制的毽球，而且構(gòu)造簡(jiǎn)單，保養(yǎng)維護(hù)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉。

1 常見發(fā)球機(jī)的工作原理

1.1 氣壓式毽球發(fā)球機(jī)工作原理

如圖1所示為氣壓式毽球發(fā)球機(jī)，空氣壓縮機(jī)將空氣壓縮在鋼瓶?jī)?nèi)，當(dāng)球進(jìn)入發(fā)球管時(shí)，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(jī)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(xí)者能夠精準(zhǔn)的擊球，而且不易卡球，連續(xù)性好。但是氣壓式發(fā)球機(jī)以上優(yōu)點(diǎn)僅限于規(guī)則球類，對(duì)于不規(guī)則球類，氣壓式容易因?yàn)闅饬鞑环€(wěn)定從而發(fā)球不穩(wěn)。從能量角度考慮，氣壓式發(fā)球機(jī)需要不斷壓縮空氣，需要的動(dòng)力更大，耗能大，在經(jīng)濟(jì)和能量利用上不占優(yōu)勢(shì)。

1.2 彈射式發(fā)球機(jī)工作原理

彈射式發(fā)球機(jī)以間歇運(yùn)動(dòng)——不完全齒輪（如圖2）機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)，電力帶動(dòng)主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)主動(dòng)輪作連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)輪作間歇運(yùn)動(dòng)，從動(dòng)輪與齒條相連將齒輪的圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，從而能夠壓縮彈簧產(chǎn)生形變帶動(dòng)球拍將球擊打出去。

因毽球外形不規(guī)則，彈射式發(fā)球機(jī)更像機(jī)械臂在模仿人類擊球動(dòng)作，對(duì)于不規(guī)則的毽球，彈射式發(fā)球機(jī)更容易控制發(fā)球方向和發(fā)球的準(zhǔn)確度。因?yàn)殡η虻撞侩|多為金屬和塑料混合組成，質(zhì)量較大，對(duì)于重量較大的毽球，彈射式發(fā)球機(jī)擊球力度大，效率更高，同等條件下更節(jié)能。

2 產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

2.1 移動(dòng)式毽球發(fā)球機(jī)的組成

毽球發(fā)球機(jī)如圖3所示。該發(fā)球機(jī)由儲(chǔ)球機(jī)構(gòu)（箱式儲(chǔ)球，毽球?qū)儆诓灰?guī)則形狀球類，所以收集的毽球?qū)簳r(shí)儲(chǔ)存在箱式儲(chǔ)球箱中。）、分球機(jī)構(gòu)（擋板夾分球機(jī)構(gòu)）、發(fā)球機(jī)構(gòu)（渦輪傳動(dòng)與彈簧撥片）、水平（俯仰）角度改變機(jī)構(gòu)、機(jī)架及控制系統(tǒng)組成，電力帶動(dòng)發(fā)球機(jī)構(gòu)。分球機(jī)構(gòu)采用梯形擋板設(shè)計(jì)（梯形擋板隔離毽球，電磁鐵控制彈簧牽引擋板運(yùn)動(dòng)）以分離毽球并控制毽球逐個(gè)下滑的速度。發(fā)球機(jī)構(gòu)（渦輪傳動(dòng)與彈簧撥片，圓環(huán)式定位預(yù)緊機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向管和錐形發(fā)射器）、機(jī)位調(diào)整機(jī)構(gòu)（俯仰機(jī)構(gòu)和左右方向改變機(jī)構(gòu)）和滑輪機(jī)構(gòu)。

2.2 毽球發(fā)球機(jī)的總體結(jié)構(gòu)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(jī)頂端箱式儲(chǔ)球機(jī)構(gòu)中，箱式儲(chǔ)球箱傾斜成一定角度，利用重力方便毽球順利進(jìn)入分球機(jī)構(gòu)，分球機(jī)構(gòu)是直徑只允許一個(gè)毽球通過的管道。儲(chǔ)球機(jī)構(gòu)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(gè)毽球下落之間的時(shí)間間隔。毽球經(jīng)由分球機(jī)構(gòu)分離將按順序從分球管道中滑出到達(dá)發(fā)球管道時(shí)，發(fā)球結(jié)構(gòu)在電磁開關(guān)帶動(dòng)下，已經(jīng)經(jīng)過分球機(jī)構(gòu)逐個(gè)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(qū)動(dòng)下被壓縮，達(dá)到預(yù)定行程后，在不完全齒輪的作用下，齒條自動(dòng)脫離電機(jī)齒輪，與壓縮彈簧聯(lián)結(jié)在一起的球拍將球擊打出去，待第二個(gè)毽球落下到指定擊打位置，機(jī)器啟動(dòng)后整個(gè)由單片機(jī)控制重復(fù)循環(huán)上述動(dòng)作。

3 結(jié)束語

毽球作為一種時(shí)尚的運(yùn)動(dòng)，廣泛存在于我們身邊。而目前無論是對(duì)于毽球發(fā)球機(jī)的研究，還是毽球發(fā)球機(jī)的市場(chǎng)都有巨大的發(fā)展空間。文章由現(xiàn)在市場(chǎng)上廣泛可見的乒乓球發(fā)球機(jī)和網(wǎng)球發(fā)球機(jī)得來想法，設(shè)計(jì)了一種毽球發(fā)球機(jī)。并且針對(duì)毽球不同于乒乓球和網(wǎng)球，屬不規(guī)則的形狀球類，對(duì)于分球和發(fā)球結(jié)構(gòu)進(jìn)行了針對(duì)性設(shè)計(jì)，獨(dú)特地設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)中針對(duì)毽球在受重力落下和毽球?qū)嶋H運(yùn)動(dòng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和運(yùn)動(dòng)曲線軌跡，并且針對(duì)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(zhǔn)等優(yōu)勢(shì)。對(duì)于發(fā)球位置和擊球方式做出一番調(diào)整，使毽球發(fā)球機(jī)更符合實(shí)際運(yùn)動(dòng)的需要。在完成毽球發(fā)球機(jī)功能的基礎(chǔ)上，對(duì)總體設(shè)計(jì)進(jìn)行了相應(yīng)的理論分析，修改刪除不必要結(jié)構(gòu)，使其結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單且方便控制，并且便于人們攜帶。

近年來，毽球一款簡(jiǎn)單輕便的運(yùn)動(dòng)在民間更加流行。毽球發(fā)球機(jī)的發(fā)明改進(jìn)不僅對(duì)于專業(yè)運(yùn)動(dòng)員來說是一個(gè)福音，對(duì)于普通的運(yùn)動(dòng)愛好者來說更是一項(xiàng)新的福利。毽球發(fā)球機(jī)具有操作簡(jiǎn)單和控制容易的優(yōu)點(diǎn)，所以作者相信在不久的將來毽球發(fā)球機(jī)將會(huì)有更加廣闊的發(fā)展。