一种滑槽式重力补偿发球云台

1.本实用新型属于发球设备领域，更具体地，涉及一种滑槽式重力补偿发球云台。


背景技术：

2.为了实现上下可调整出球俯仰角度、任意前后或左右落点变化、可发任意上下左右旋球、各种侧上侧下混合旋球，发球机构需具有三个自由度，即三个可调节的旋转轴：俯仰轴pitch、偏航轴yaw和翻滚轴roll。发球机的供球方式主要有上供球、下供球以及应用不多的半下供球。
3.上供球无供球链路，设计简单，但是，相比于下供球而言，由于其pitch 轴、yaw轴旋转都会带动球仓运动，导致球仓只能做的很小，储球量大大减少，而且其拨球盘平面角度随发球云台而变，云台重心与质量会因为球仓内球的数量变化而不停改变，使得各个轴上的转动惯量很大而且不断变化，增大控制难度，控制效果不佳。这也是下供球的优势所在，但是，由于下供球需要将球仓内部球送至发射机构，为了避免管道在云台移动时发生长度的改变，其供球链必须通过各个自由度的轴线，故其供球链设计长且复杂，留在链路内的球不能发射出去，难以清理，浪费严重。因此，设计一种供球链路简单、能够解决因pitch轴承载力矩过大电机发热而控制效果不佳问题的发球云台具有重要意义。


技术实现要素：

4.针对现有技术的缺陷和改进需求，本实用新型提供了一种滑槽式重力补偿发球云台，其目的在于解决因俯仰转轴所承载的力矩过大而导致控制效果不佳的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供了一种滑槽式重力补偿发球云台，包括：发球单元，包括依次延伸连接的球仓、滑槽供球链路、限位机构和摩擦发射机构，所述球仓与云台机架固定连接；重力补偿单元，包括连接机构和弹簧，所述弹簧的一端连接所述云台机架，所述弹簧的另一端通过所述连接机构连接所述发球单元；其中，所述弹簧用于为所述发球单元提供弹力，且所述弹力与所述发球单元重力的合力与所述发球单元的延伸方向一致。
6.更进一步地，还包括俯仰转轴和偏航转轴；所述俯仰转轴和所述偏航转轴均与所述发球单元，用于在电机驱动下带动所述摩擦发射机构分别做俯仰转动和偏航转动；所述偏航转轴旋转时，带动所述球仓旋转；所述俯仰转轴旋转时，所述球仓保持不动。
7.更进一步地，所述限位机构包括两个对称设置的u型轴承，用于对所述滑槽供球链路中的球进行单发限位，使得所述滑槽供球链路中的球逐个到达所述摩擦发射机构的发射管中心。
8.更进一步地，所述球仓中设置有拨球机构，所述拨球机构为中心拨盘，所述球仓中的球与所述中心拨盘的拨叉成切线接触。
9.更进一步地，所述球仓的顶部倾斜向外扩展。
10.总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：滑槽式重力补偿发球云台采用半下供球设计，球仓随着偏航转轴 yaw旋转而不随俯仰转轴
pitch旋转，可以通过调整重心的方式平衡yaw轴的转动惯量，利用重力补偿单元为发球单元提供弹力，根据静力平衡和相似三角形原理，可以在转动行程内任意角度完全平衡发球云台pitch轴重力矩，实现重力补偿，得到结构合理、响应迅速、落点精确、成本低廉的小型发球云台，从而解决因pitch轴承载力矩过大电机发热而控制效果不佳的问题。
附图说明
11.图1为本实用新型实施例提供的滑槽式重力补偿发球云台的整体结构示意图；
12.图2为本实用新型实施例提供的滑槽式重力补偿发球云台的侧上视示意图；
13.图3为本实用新型实施例提供的滑槽式重力补偿发球云台中发球单元和重力补偿单元的连接示意图；
14.图4为本实用新型实施例提供的滑槽式重力补偿发球云台中重力补偿单元的结构示意图。
15.在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或者结构，其中：
16.1为发球单元，11为球仓，12为滑槽供球链路，13为限位机构，14为摩擦发射机构，15为拨球机构，2为重力补偿单元，21为连接机构，22为弹簧，3为俯仰转轴，4为偏航转轴。
具体实施方式
17.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
18.在本实用新型中，本实用新型及附图中的术语“第一”、“第二”等 (如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
19.图1为本实用新型实施例提供的滑槽式重力补偿发球云台的整体结构示意图。参阅图1，结合图2-图4，对本实施例中滑槽式重力补偿发球云台进行详细说明。
20.参阅图1和图2，滑槽式重力补偿发球云台包括发球单元1和重力补偿单元2。发球单元1包括依次延伸连接的球仓11、滑槽供球链路12、限位机构13和摩擦发射机构14，球仓11与云台机架固定连接。重力补偿单元 2包括连接机构21和弹簧22，弹簧22的一端连接云台机架，弹簧22的另一端通过连接机构21连接发球单元1。弹簧22用于为发球单元1提供弹力，且弹力与发球单元1重力的合力与发球单元1的延伸方向一致。
21.本实施例中，通过重力补偿单元2为发球单元1提供弹力，根据静力平衡和相似三角形原理，可以在转动行程内任意角度完全平衡发球云台 pitch轴重力矩，实现重力补偿，得到结构合理、响应迅速、落点精确、成本低廉的小型发球云台。进一步地，可以在各个转轴处加装法兰轴承，以减小阻力对重力补偿的影响。
22.滑槽式重力补偿发球云台还包括俯仰转轴3和偏航转轴4。俯仰转轴3 和偏航转轴4均与发球单元1，用于在电机驱动下带动摩擦发射机构14分别做俯仰转动和偏航转动。偏航转轴4旋转时，带动球仓11旋转；俯仰转轴3旋转时，球仓11保持不动。优选地，俯仰转轴3和偏航转轴4例如均采用6020电机直接驱动。
23.鉴于上供球和下供球的各种缺点，本实施例中，滑槽式重力补偿发球云台采用半
下供球设计，即球仓随着偏航转轴yaw旋转而不随俯仰转轴 pitch旋转。由此，可以通过调整重心的方式平衡yaw轴的转动惯量，利用重力补偿单元2提供的弹力来平衡pitch轴重力矩，从而解决因pitch轴承载力矩过大电机发热而控制效果不佳的问题。
24.限位机构13包括两个对称设置的u型轴承，用于对滑槽供球链路12 中的球进行单发限位，使得滑槽供球链路12中的球逐个到达摩擦发射机构 14的发射管中心，提高发球精度。
25.球仓11中设置有拨球机构15。拨球机构15为中心拨盘，球仓11中的球与中心拨盘的拨叉成切线接触。优选地，可以在中心拨盘的出口处安装轴承，以防止卡球。球仓11与云台下机架固定连接，其顶部倾斜向外扩展以保证储球量。
26.优选地，可以通过两个2006电机驱动摩擦发射机构14，带动摩擦轮旋转将球挤出。2006电机体积小、质量轻且控制效果好。摩擦轮例如采用6010 铝芯和聚氨酯包胶，在保证将球挤出发射的同时减小对球的损伤破坏。滑槽供球链路12可以在固定缩短链路的同时，保证摩擦发射机构14随pitch 轴转动。
27.参阅图3，发球单元1主要包括：1个pla材料打印的管道固定件、2 个pla材料打印的管道轴承约束件、2块玻纤板雕刻的管道支撑件、2块玻纤板雕刻的管道侧约束件、2个pla材料打印的滑槽连接件、2个3*20的双头卡簧销轴、2个4*13*6的u型轴承、2个摩擦轮、1个由光敏树脂打印的摩擦管。
28.管道固定件、管道轴承约束件、管道支撑件、管道侧约束件均有两个 3mm的空位，可采用螺钉进行固定形成管道以供球体的运输；管道部分通过子母螺钉与滑槽连接件连接，使得滑槽连接件能够以此为转轴进行一定范围内的转动，滑槽连接件通过3*20双头卡簧销轴与光敏树脂打印的摩擦管进行连接，在双头卡簧销轴和摩擦管凹槽的共同作用下，使得pitch轴角度变化时滑槽连接件能够在一定角度内进行转动，保证了球体能够顺利通过管道进入发球机构；两个u型轴承通过塞打螺钉与摩擦管进行固定，起到了限位开关的作用，在球体运输时能够顺利通过，同时防止在未打开发球开关时球体进入发球机构。
29.参阅图4，重力补偿单元2包括4个pla打印的固定角码、1个双头螺柱m4*70、2个m4防松螺母、8个法兰轴承4*7*2+0.6、2个20mm尼龙柱、1个m4活结螺丝、1根6*4*100铝管、1个pla打印的弹簧固定座、2个d4*m3*6塞打螺栓、1根0.8*9*100弹簧、1个pla打印的弹簧固定端、1个m5*6螺丝。
30.每个角码上留有两个孔，两个角码分别通过m3螺栓与yaw轴机架、电机固定板固连，各转轴处需将法兰轴承嵌入角码打印件中减小转动阻力，铝管两端需攻m5螺纹，分别与活结螺丝、m5*6螺丝螺纹配合，弹簧套在铝管上，两端分别被弹簧固定端、弹簧固定座约束，其中弹簧固定座通过塞打螺栓与其中一个角码连接，由于轴承作用二者可相对转动。安装并将角码固定后，整个重力补偿机构仅剩一个自由度，当pitch轴做俯仰运动时，通过活结螺丝、铝管带动弹簧固定端沿弹簧固定座内圆轴线移动，当pitch 轴角度减小时，弹簧固定端远离弹簧固定座，弹簧伸长，pitch轴角度增大时，弹簧压缩。
31.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。