專利名稱：一種可編程彈射擊發(fā)裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種彈射裝置，尤其涉及一種可編程彈射擊發(fā)裝置。
背景技術：
現(xiàn)有的彈射裝置，一般包括機架、滑塊、儲能彈性元件和復位控制機構，復位控制 機構安裝在機架上，滑塊與復位控制機構相接，儲能彈性元件的一端與滑塊相接，儲能彈性 元件的另一端與機架相接，一般還設有供滑塊滑動的滑動槽或筒體。這種彈射裝置的工作 原理是復位控制機構將滑塊移動到待射位置，同時使儲能彈性元件儲能，并鎖定能量，彈 射時，釋放能量，滑塊受儲能彈性元件的彈力作用，沿滑動槽滑動，并推動被彈射體射出。在 具體應用中，經(jīng)常在滑塊上連接擊發(fā)桿，擊發(fā)桿在滑塊的帶動下將置于外部的被彈射體擊 打出去，完成擊發(fā)動作。上述彈射裝置的儲能彈性元件一般采用彈簧來儲存和釋放能量，可以通過調(diào)節(jié)彈 簧的壓縮程度來控制彈射的力度，從而達到將被彈射體擊打到不同位置距離的目的。然而上述彈射裝置，由于采用的儲能彈性元件一般是彈簧，彈簧經(jīng)多次壓縮之后， 會發(fā)生形變而使彈力變?nèi)?，難以準確控制被彈射體的射程，并且需經(jīng)常更換彈簧；另外，由 于儲能彈性元件和復位控制機構的控制部分大多采用機械的方式，難以通過程序來控制彈 射的時機和力度，所以上述彈射裝置難以應用到機器人上。目前，教育領域開展的有關智能機器人的學習、實踐和競賽活動，主要的教學目標 是使學生掌握智能化技術和自動化控制技術，也就是微電腦及單片機技術的應用。為配合 教學目標，使智能機器人活動的形式內(nèi)容更加豐富多彩，并讓學生能夠直觀地感受智能化 技術和自動化控制技術所帶來的效果，一般除了配備編程平臺和電腦主板等硬件外，還需 配備各種形式的輸入(傳感器)和輸出(執(zhí)行機構)器材設備。由于目前提供給教學用的輸 出設備相當有限，使目前的機器人活動項目，其輸出形式局限于行走、燈光及數(shù)碼顯示、發(fā) 聲、風扇等方面，而學生們喜愛的炮擊和投籃等擊發(fā)類項目，因受硬件的制約而無法開展。 而將上述現(xiàn)有的彈射裝置應用于機器人上，來完成炮擊和投籃等動作，顯然是不可行的。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種可編程彈射擊發(fā)裝置，這種可編程彈 射擊發(fā)裝置能夠應用于智能機器人的學習、實踐和競賽，可通過編寫程序來控制擊發(fā)的時 機和力度，儲能元件經(jīng)久耐用，并且控制精確。采用的技術方案如下—種可編程彈射擊發(fā)裝置，包括機架、筒體、擊發(fā)桿、滑塊和儲能單元，筒體和儲能 單元均安裝在機架上，滑塊處于筒體中，擊發(fā)桿的一端與滑塊連接，其特征是所述儲能單 元包括螺線管、釋能控制單元、儲能電容、儲能控制單元、升壓單元和電源；螺線管繞制在筒 體的外壁上；釋能控制單元、螺線管和儲能電容串聯(lián)成釋能回路，儲能控制單元、升壓單元 和儲能電容串聯(lián)成儲能回路，電源與升壓單元電連接；儲能控制單元設有儲能信號輸入端 口，釋能控制單元設有釋能信號輸入端口 ；所述滑塊由磁性材料制成。[0008]螺線管是由導線均勻繞成的圓筒形線圈，其長度遠大于其直徑，直流電通過導線 時產(chǎn)生磁場。儲能電容一般選用耐高壓的滌綸電容；升壓單元為常用的變壓電路，將輸入端的 低電壓變換為高電壓并在輸出端輸出；滑塊一般采用磁性較強的磁性材料制成，如鋁鎳鈷、 釤鈷、鐵氧體、釹鐵硼等。在釋能控制單元的釋能信號輸入端口輸入控制信號，使釋能控制單元、螺線管和 儲能電容所構成的釋能回路接通或斷開，接通時儲能電容放電；在儲能控制單元的儲能信 號輸入端口輸入控制信號，使儲能控制單元、儲能電容和升壓單元構成的儲能回路接通或 斷開，接通時升壓單元對儲能電容充電，并通過控制接通的時間來控制充電的時間；將釋能 信號輸入端口和儲能信號輸入端口連接處理器，對處理器進行編程，通過改變程序，實現(xiàn)對 釋能信號輸入端口和儲能信號輸入端口的可編程控制，應用于機器人時，將釋能信號輸入 端口和儲能信號輸入端口連接機器人的主控處理器。充電時(即儲能過程)，從儲能信號輸入端口輸入開始儲能的控制信號，釋能控制 單元保持斷開電路，儲能控制單元接通電路，使儲能控制單元、儲能電容和升壓單元構成回 路，升壓單元對儲能電容充電，當儲能電容達到充電要求時，從儲能信號輸入端口輸入結束 儲能的控制信號，儲能控制單元斷開電路；放電時(即釋能過程)，從釋能信號輸入端口輸 入開始釋能控制信號，儲能控制單元保持斷開電路，釋能控制單元接通電路，使儲能控制單 元、螺線管和儲能電容所構成回路，儲能電容釋放電能，放電完畢，從釋能信號輸入端口輸 入結束釋能控制信號，釋能控制單元斷開電路；儲能電容釋放電能時，螺線管產(chǎn)生磁場，滑 塊在磁場的作用下，在筒體內(nèi)運動，并推動擊發(fā)桿伸出將被彈射體擊發(fā)出去；滑塊可在自身 重力或另設的復位機構作用下回復到原來位置。采用電磁驅(qū)動原理，通過施加于螺線管的電流產(chǎn)生的磁場，驅(qū)動滑塊帶動擊發(fā)桿， 將被彈射體擊發(fā)向預定目標。通過程序指令控制儲能電容的充電時間達到控制儲能電容所 儲存的電量，也就控制了其擊發(fā)力度和發(fā)射距離；同樣，由程序指令控制儲能電容向螺線管 釋放電流的時刻，從而控制裝置擊發(fā)的時機。將該可編程彈射擊發(fā)裝置安裝于機器人的上身或手部時，可使機器人實現(xiàn)投籃、 炮擊等動作；將該可編程彈射擊發(fā)裝置安裝于機器人的足部時，配合機器人的行走，可使機 器人實現(xiàn)踢球動作。為達到準確復位的目的，作為本實用新型的優(yōu)選方案，其特征是還包括復位彈 簧，復位彈簧的一端與滑塊連接，復位彈簧的另一端與筒體連接。滑塊在磁場作用下克服復 位彈簧的拉力或推力滑動前進；復位時，滑塊在復位彈簧的推力或拉力的作用下回復到原 來位置；通過復位彈簧使滑塊復位，確保復位精確。通常情況下，復位彈簧的彈力遠小于磁 場對滑塊的作用力。為達到自動供應被彈射體的目的，作為本實用新型的優(yōu)選方案，其特征是還包括 儲彈倉、擋板和限位板；儲彈倉安裝在機架上，儲彈倉的出彈口與擊發(fā)桿的末端位置相應； 擋板設于儲彈倉的出彈口下方；限位板設于儲彈倉的出彈口靠近擊發(fā)桿末端的一側，限位 板上設有與擊發(fā)桿直徑相應的通孔。通過設置儲彈倉，擊發(fā)桿將擋板上的被彈射體擊發(fā)出 去后，儲彈倉自動向擋板補充另一個被彈射體，擋板和定位板使從儲彈倉落下的被彈射體 定位。
4[0016]為了達到能夠調(diào)整擊發(fā)角度的目的，作為本實用新型進一步的優(yōu)選方案，所述擋 板上設有導向槽，擋板可轉(zhuǎn)動安裝在機架上或與限位板可轉(zhuǎn)動連接。通過調(diào)節(jié)擋板的角度， 使被彈射體在擊發(fā)桿的作用下，沿導向槽射出，使被彈射體以相應的角度射出，可以控制被 彈射體射出時的初速度和射出角度。為達到更好的控制釋能的目的，作為本實用新型的優(yōu)選方案，所述釋能控制單元 包括釋能場效應管，釋能場效應管的源極與儲能電容電連接，釋能場效應管的漏極與螺線 管的一端電連接，釋能場效應管的柵極與釋能信號輸入端口電連接。釋能控制單元實際上 是電路中的一個可控開關。釋能控制單元也可以包括電磁控制開關，電磁控制開關的控制 信號輸入端與釋能信號輸入端口電連接，另外兩端分別與儲能電容和螺線管電連接；釋能 控制單元也可以包括晶體三極管，晶體三極管的基極與釋能信號輸入端口電連接，晶體三 極管的集電極與儲能電容電連接，晶體三極管的發(fā)射極與螺線管的一端電連接。為達到更好的控制儲能的目的，作為本實用新型的優(yōu)選方案，所述儲能控制單元 包括儲能場效應管，儲能場效應管的源極與升壓單元電連接，儲能場效應管的漏極通過限 流電阻與螺線管的另一端電連接，儲能場效應管的柵極與儲能信號輸入端口電連接。儲能 控制單元實際上是電路中的一個可控開關。儲能控制單元也可以包括電磁控制開關，電磁 控制開關的控制信號輸入端與儲能信號輸入端口電連接，另外兩端分別與儲能電容和升壓 單元電連接；儲能控制單元也可以包括晶體三極管，晶體三極管的基極與儲能信號輸入端 口電連接，晶體三極管的集電極與升壓單元電連接，晶體三極管的發(fā)射極與儲能電容電連 接。通過設置包括螺線管、釋能控制單元、儲能電容、儲能控制單元、升壓單元和電源 這樣的儲能單元，而滑塊采用磁性材料制成；儲能控制單元、升壓單元和儲能電容所構成的 儲能回路為儲能電容充電，儲存能量；釋能控制單元、螺線管和儲能電容所構成的釋能回 路，在放電時釋放能量，使螺線管產(chǎn)生磁場，從而推動磁性滑塊運動，實現(xiàn)擊發(fā)動作。這樣的 結構不用通過壓縮彈簧，不存在因彈簧彈性變差而需更換儲能元件的問題，儲能元件經(jīng)久 耐用；通過電磁驅(qū)動的方式來完成擊發(fā)動作，主要部件均為電子元件，因而能夠通過編寫程 序來控制的能量儲存和釋放，從而控制了擊發(fā)的力度和時機，并且控制精確，適用于智能機 器人的學習、實踐和競賽。

圖1是本實用新型優(yōu)選實施方式的結構示意圖圖2是本實用新型優(yōu)選實施方式中儲能單元的電路原理圖
具體實施方式
以下結合附圖和本實用新型的優(yōu)選實施方式做進一步的說明。如圖1和圖2所示，這種可編程彈射擊發(fā)裝置，包括機架1、筒體2、擊發(fā)桿3、滑塊 4和儲能單元，筒體2安裝在機架1上，滑塊4處于筒體2中，擊發(fā)桿3的一端與滑塊4連 接；儲能單元包括螺線管5、釋能控制單元6、儲能電容7、儲能控制單元8、升壓單元9和電 源10 ；螺線管5繞制在筒體2的外壁上；釋能控制單元6、螺線管5和儲能電容7串聯(lián)成釋 能回路，儲能控制單元8、升壓單元9和儲能電容7串聯(lián)成儲能回路，電源10與升壓單元9電連接；儲能控制單元8設有儲能信號輸入端口 11，釋能控制單元6設有釋能信號輸入端 口 12;滑塊4由磁性材料制成。這種可編程彈射擊發(fā)裝置還包括復位彈簧13，復位彈簧13的一端與滑塊4連接， 復位彈簧13的另一端與筒體2連接。這種可編程彈射擊發(fā)裝置還包括儲彈倉14、擋板15和限位板16 ；儲彈倉14安裝 在機架1上，儲彈倉14的出彈口與擊發(fā)桿3的末端位置相應；擋板15設于儲彈倉14的出 彈口下方；限位板16設于儲彈倉14的出彈口靠近擊發(fā)桿末3端的一側，限位板16上設有 與擊發(fā)桿3直徑相應的通孔。擋板上15設有導向槽，擋板15可轉(zhuǎn)動安裝在機架1上。釋能控制單元6包括釋能場效應管17，釋能場效應管17的源極與儲能電容7電連 接，釋能場效應管17的漏極與螺線管5的一端電連接，釋能場效應管17的柵極通過三極管 A3、A4及電阻R13所組成的放大電路與釋能信號輸入端口 12電連接。儲能控制單元8包括儲能場效應管18，儲能場效應管18的源極與升壓單元電連 接，儲能場效應管18的漏極通過限流電阻與螺線管5的另一端電連接，儲能場效應管18的 柵極通過三極管A2及電阻R4所組成的放大電路與儲能信號輸入端口 11電連接。升壓單元9包括直流電壓轉(zhuǎn)換芯片Al和電感Ll，構成電壓放大電路，并通過整流 二極管Dl整流后，為儲能電容7充電。
以下結合附圖進一步簡述本實用新型的工作原理。充電時(即儲能過程)，從儲能信號輸入端口 11輸入開始儲能控制信號，釋能場效 應管17保持斷開電路，儲能場效應管18接通電路，使儲能場效應管18、儲能電容7和升壓 單元9構成儲能回路，升壓單元9對儲能電容7充電，當儲能電容7達到充電要求時，從儲 能信號輸入端口 11輸入結束儲能控制信號，儲能場效應管18斷開電路；放電時(即釋能過 程)，從釋能信號輸入端口 12輸入開始釋能控制信號，儲能場效應管18保持斷開電路，釋能 場效應管17接通電路，使釋能場效應管17、螺線管5和儲能電容7構成釋能回路，儲能電容 7釋放電能，放電完畢，從釋能信號輸入端口 12輸入結束釋能控制信號，釋能場效應管17 斷開電路；儲能電容7釋放電能時，螺線管5產(chǎn)生磁場，滑塊4在磁場的作用下克服復位彈 簧13的彈力在筒體2內(nèi)運動，并推動擊發(fā)桿3伸出，將儲彈倉14出口上的被彈射體沿著擋 板15所傾斜的角度擊發(fā)出去，隨后滑塊4在復位彈簧13的彈力作用下回復到原來位置；彈 射體被擊發(fā)出去后，儲彈倉14向出口處自動補充另一個被彈射體。在其它實施方式中，釋能控制單元也可以包括電磁控制開關，電磁控制開關的控 制信號輸入端與釋能信號輸入端口電連接，另外兩端分別與儲能電容和螺線管電連接。釋 能控制單元也可以包括晶體三極管，晶體三極管的基極與釋能信號輸入端口電連接，晶體 三極管的集電極與儲能電容電連接，晶體三極管的發(fā)射極與螺線管的一端電連接。在其它實施方式中，儲能控制單元也可以包括電磁控制開關，電磁控制開關的控 制信號輸入端與儲能信號輸入端口電連接，另外兩端分別與儲能電容和升壓單元電連接。 儲能控制單元也可以包括晶體三極管，晶體三極管的基極與儲能信號輸入端口電連接，晶 體三極管的集電極與升壓單元電連接，晶體三極管的發(fā)射極與儲能電容電連接。在其它實施方式中，擋板與限位板可轉(zhuǎn)動連接。
權利要求一種可編程彈射擊發(fā)裝置，包括機架、筒體、擊發(fā)桿、滑塊和儲能單元，筒體和儲能單元均安裝在機架上，滑塊處于筒體中，擊發(fā)桿的一端與滑塊連接，其特征是所述儲能單元包括螺線管、釋能控制單元、儲能電容、儲能控制單元、升壓單元和電源；螺線管繞制在筒體的外壁上；釋能控制單元、螺線管和儲能電容串聯(lián)成釋能回路，儲能控制單元、升壓單元和儲能電容串聯(lián)成儲能回路，電源與升壓單元電連接；儲能控制單元設有儲能信號輸入端口，釋能控制單元設有釋能信號輸入端口；所述滑塊由磁性材料制成。
2.如權利要求1所述的可編程彈射擊發(fā)裝置，其特征是還包括復位彈簧，復位彈簧的 一端與滑塊連接，復位彈簧的另一端與筒體連接。
3.如權利要求1所述的可編程彈射擊發(fā)裝置，其特征是還包括儲彈倉、擋板和限位 板；儲彈倉安裝在機架上，儲彈倉的出彈口與擊發(fā)桿的末端位置相應；擋板設于儲彈倉的 出彈口下方；限位板設于儲彈倉的出彈口靠近擊發(fā)桿末端的一側，限位板上設有與擊發(fā)桿 直徑相應的通孔。
4.如權利要求3所述的可編程彈射擊發(fā)裝置，其特征是所述擋板上設有導向槽，擋板 可轉(zhuǎn)動安裝在機架上或與限位板可轉(zhuǎn)動連接。
5.如權利要求1所述的可編程彈射擊發(fā)裝置，其特征是所述釋能控制單元包括釋能 場效應管，釋能場效應管的源極與儲能電容電連接，釋能場效應管的漏極與螺線管的一端 電連接，釋能場效應管的柵極與釋能信號輸入端口電連接。
6.如權利要求1所述的可編程彈射擊發(fā)裝置，其特征是所述儲能控制單元包括儲能 場效應管，儲能場效應管的源極與升壓單元電連接，儲能場效應管的漏極通過限流電阻與 螺線管的另一端電連接，儲能場效應管的柵極與儲能信號輸入端口電連接。
專利摘要本實用新型涉及一種可編程彈射擊發(fā)裝置，包括機架、筒體、擊發(fā)桿、滑塊和儲能單元，筒體和儲能單元均安裝在機架上，滑塊處于筒體中，擊發(fā)桿的一端與滑塊連接，滑塊采用磁性材料制成；儲能單元包括螺線管、釋能控制單元、儲能電容、儲能控制單元、升壓單元和電源；儲能控制單元、升壓單元和儲能電容構成的儲能回路為儲能電容充電，儲存能量；釋能控制單元、螺線管和儲能電容所構成的釋能回路，在放電時釋放能量，使螺線管產(chǎn)生磁場，推動磁性滑塊運動，實現(xiàn)擊發(fā)動作。這樣的結構使儲能元件經(jīng)久耐用；通過電磁驅(qū)動的方式來完成擊發(fā)動作，因而能夠通過編寫程序來控制能量的儲存和釋放，適用于智能機器人的學習、實踐和競賽。
文檔編號G09B19/00GK201698618SQ20102024493
公開日2011年1月5日 申請日期2010年6月26日 優(yōu)先權日2010年6月26日
發(fā)明者莊明暉, 楊小莉 申請人:汕頭市快暢計算機有限公司