移動毽球發球機的發展與應用

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

關鍵詞：毽球發球機；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美的弧線，但是目前專業的毽球陪練員不僅少，而且勞務費昂貴，尋找專業毽球陪練員對于大多數人來說并不可行。

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

根據工作原理，可將發球機分為氣壓式撿球發球機和彈射式毽球發球機等兩類。氣壓式毽球發球機利用電力壓縮空氣，當球進入發球管道時，空氣釋放，以空氣壓力將球彈射出去。彈射式發球機多以間歇運動為基礎，發球方式多位控制彈簧壓縮以控制球拍，球拍擊打球發出。文章所敘述的毽球發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，我們設計的毽球發球機不需要使用特制的毽球，而且構造簡單，保養維護簡單，價格低廉。

1 常見發球機的工作原理

1.1 氣壓式毽球發球機工作原理

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

氣壓式發球機可以控制氣孔朝上，使其垂直向上發球，連續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，連續性好。但是氣壓式發球機以上優點僅限于規則球類，對于不規則球類，氣壓式容易因為氣流不穩定從而發球不穩。從能量角度考慮，氣壓式發球機需要不斷壓縮空氣，需要的動力更大，耗能大，在經濟和能量利用上不占優勢。

1.2 彈射式發球機工作原理

彈射式發球機以間歇運動——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。

因毽球外形不規則，彈射式發球機更像機械臂在模仿人類擊球動作，對于不規則的毽球，彈射式發球機更容易控制發球方向和發球的準確度。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，彈射式發球機擊球力度大，效率更高，同等條件下更節能。

2 產品的設計與應用

2.1 移動式毽球發球機的組成

毽球發球機如圖3所示。該發球機由儲球機構（箱式儲球，毽球屬于不規則形狀球類，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、機架及控制系統組成，電力帶動發球機構。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。發球機構（渦輪傳動與彈簧撥片，圓環式定位預緊機構、導向管和錐形發射器）、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 毽球發球機的總體結構和工作原理

發球過程如下：使用者將毽球收集放在發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。毽球經由分球機構分離將按順序從分球管道中滑出到達發球管道時，發球結構在電磁開關帶動下，已經經過分球機構逐個分離的毽球從分離筒落入指定發球位置，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球機的研究，還是毽球發球機的市場都有巨大的發展空間。文章由現在市場上廣泛可見的乒乓球發球機和網球發球機得來想法，設計了一種毽球發球機。并且針對毽球不同于乒乓球和網球，屬不規則的形狀球類，對于分球和發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，拋棄傳統乒乓球常用的壓縮空氣發球，該發球方式具有發球更穩、發球更準等優勢。對于發球位置和擊球方式做出一番調整，使毽球發球機更符合實際運動的需要。在完成毽球發球機功能的基礎上，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。毽球發球機的發明改進不僅對于專業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。毽球發球機具有操作簡單和控制容易的優點，所以作者相信在不久的將來毽球發球機將會有更加廣闊的發展。