컴퓨터 제어식 정밀, 다축 물체발사기

컴퓨터 제어식 정밀, 다축 물체발사기{An accurate, multi-axis, computer-controlled object projection machine}

프로야구는 입장료, 방송중계료, 각종 판매활동을 통해 매년 많은 수익을 창출하고 있다. 그러나, 선수에게 고액 연봉을 지불해야 하고 야구장과 훈련시설에 많은 비용을 지출해야 하기때문에, 야구는 비교적 마진이 작은 사업이다. 경기참가와 TV 방송으로부터 소득을 유지 및 증가시키려면, 팬의 관심과 흥미를 크게 유지하는 것이 중요하다. 전문가들에게는 득점이 낮은 투수 위주의 경기가 좋겠지만, 팬들은 대개 안타와 홈런이 비교적 많은 경기에 관심과 흥미가 가장 많다.

프로야구 투수가 던진 야구공을 안타로 치는 것은 프로스포츠 선수의 과제중 가장 어려운 과제라고 본다. 투구된 야구공의 속도는 홈플레이트 부근에서 60-70 mph로부터 90mph까지 변한다. 야구공은 투수의 키와 스탠스 및 투구 형태에 따라 비교적 큰 영역내의 임의의 지점으로부터 릴리스될 수 있다. 투구된 야구공은 수많은 서로 다른 공기역학적 궤도들중 하나를 보일 수 있고, 이런 궤도는 야구공의 병진/회전 운동에 대한 야구공 재봉선의 방향, 야구공의 병진운동에 대한 야구공의 초기속도와 야구공의 회전운동 방향 등에 따라 변한다. 릴리스포인트와 홈플레이트 사이에서 단시간에(약 0.4-0.5초) 야구공이 움직이고, 투구된 야구공의 초기 궤도와 릴리스 포인트를 눈으로 본 뒤에 타자들이 비교적 느리게 반응하며, 투구된 야구공이 그릴 수 있는 수많은 다른 공기역학적인 궤도때문에, 스트라이크존으로 알려진 홈플레이트 위의 큰 공간을 야구공이 통과하는 높이와 방향을 짐작하고 배트를 휘둘러 야구공을 맞추거나, 야구공의 궤도가 스트라이크존을 통과하지 않아 배트를 돌리지 않기로 결정하기까지는 수백만분의 일초이내에 해야만 한다. 적절히 시간을 맞추었다면 홈런이 되었을 스윙 타이밍을 백만분의 5초만 앞당기거나 늦추어도 좌측이나 우측 경기장쪽의 파울볼로 된다. 배트와 야구공 사이의 접촉점이 최적 접촉점에서 약간만 벗어나도 파울볼이나 플라이볼로 된다.

타자의 안타 능력에 따라 팬의 관심이 대단히 크게 변하기 때문에, 그리고 안타를 친다는 것은 인간 능력의 한계에 가까운 손과 눈의 조합된 스킬을 필요로 하기 때문에, 프로야구 투수가 투구한 야구공을 지속적으로 안타치도록 선수들을 훈련시키는 것은 프로야구 훈련프로그램의 중요하고도 어려운 요소이다. 타자들이 안타를 치도록 훈련시키는 효과적인 한가지 방법은 하루 여러시간 동안 타자를 투수에게 노출시키는 것이다. 그러나, 야구공을 높은 속도와 변하는 궤도로 정확히 투구할 능력 역시 보기드문 기술이다. 또, 최고로 능숙하게 야구공을 투구한다는 것은 육체적으로 극히 심한 과제이다. 투수에게 지불되는 높은 연봉과, 투수가 부상 없이 높은 수준으로 야구공을 투구할 수 있는 비교적 기간이 비교적 짧고, 타자를 훈련시키려면 각각의 타자에게 비교적 많은 피칭을 해야만 하기때문에, 타자들을 훈련시키는데 투수를 이용한다는 것은 비현실적이다.

프로야구 투수들을 이용하는 대신, 세미프로나 아마추어 투수를 이용할 수도 있다. 그러나, 세미프로나 아마추어 투수를 이용하는 것도 많은 비용이 소요될 수 있고, 더 중요한 것은 세미프로나 아마추어 투수는 프로투수들이 게임중에 투구하는 속도, 정확도 및 가변 궤도로 야구공을 투구할 수 없다는 것이다. 이런 이유로, 야구팀들은 반복적인 타격연습을 위해 수많은 서로 다른 피칭머신들을 이용해 왔다.

각종 형태의 피칭머신들이 설계, 제조 및 제안되어 왔다. 도 1에 도시된 형태의 피칭머신에서는, 전기모터108)에 의해 회전되는 수직회전축(106)의 케이블(104)에 야구공(102)을 달았다. 야구공은 수평면내에서 원형 궤도를 주행하고, 1회전은 1회 투구를 의미한다. 일반적으로, 이런장치는 야구공의 원형 궤도가 실제 투구된 공의 궤도와 비슷하지 않기때문에 투구된 야구공을 시뮬레이션하기에는 빈약하다.

야구공을 발사하는 다른 장치도 제안되었다. 이런 장치는 타자와 투수의 정상적인 릴리스 포인트 사이의 거리와 대략 같은 거리로 연습중인 타자로부터 떨어져 설치될 수 있다. 공압 추진력, 전자기적 가속력, 스프링 구동식 레버아암 등을 포함해 많은 다른 추진 메커니즘이 이런 발사장치에 사용되었다. 도 1에 도시된 피칭머신보다 훨씬 더 성능이 좋음에도 불구하고, 이런 다른 형태의 피칭머신들도 부적절함이 증명되었다. 대개, 이들 장치는 투수가 던진 것처럼 야구공의 움직임을신뢰성있게 반복할 수 없다. 또, 이들 장치는 대개 상당히 부정확함은 물론, 타자를 부상입힐 위험이 있다. 프로야구 투수라면 각변 2피트의 입방체인 스트라이크존의 정면을 통해 야구공을 규칙적으로 투구할 수 있지만, 피칭머신은 그렇게 정확하게 피칭하지 못한다. 그 결과, 이런 기계를 상대로 한 타격 연습은 투수를 상대하는 것보다 훨씬 주의를 요하고 주저하게 된다. 더 문제인 것은, 이들 피칭머신들이 투수보다 낮은 속도로 야구공을 발사하고 실제 야구공을 투구하지 못한다는 데 있다. 현재 이용되는 피칭머신들은 야구공의 재봉선을 배향할 방법이 없고, 이때문에 야구공의 궤도가 공기역학적 영향에 의해 매우 불규칙해지기 때문에, 실제 야구공의 피칭이 문제인 것이다.

Jugs사를 포함한 수많은 피칭머신 제조업체들에 의해 생산된 것중 성공적인 형태의 피칭머신은 타자를 향해 야구공을 발사하는데는 물론 야구공에 회전 스핀을 주는데 두개의 역회전 고무타이어 휠을 이용한다. 도 2는 Jugs형 피칭머신을 보여준다. 오퍼레이터(202)는 야구공을 기계식 피더(도시 안됨)에 삽입하고, 이 피더를 통해 야구공이 휠(206,208)을 포함하는 두개의 역회전 고무 공압 타이어/휠 조립체들 사이의 좁은 틈새로 굴러들어간다. 역회전 휠들은 3,000 rpm까지 회전한다. 야구공은 이들 휠 사이에 끼인 뒤, 90 mph 이하의 속도로 발사된다. 한쪽 휠에 대해 다른쪽 휠의 스핀을 조절하여 두개의 역회전휠들을 약간 다른 속도로 회전시켜, 두개의 역회전 휠들이 놓이는 평면상에서 야구공을 정회전이나 역회전으로 발사할 수 있다. 또, 도 3에 도시된 바와 같이, 역회전 휠들의 평면을 경사지게 하여 야구공의 궤도를 바꿀 수도 있다. 도 3에서는, 경사진 역회전 휠들을 이용해 야구공에 경사 스핀을 줄 수 있기 때문에, 피칭머신과 타자 사이에서 야구공이 곡선경로를 따른다. 이 Jugs 피칭머신은 여러 다른 축선들을 따라 조정될 수 있다. 예컨대, 피칭된 야구공의 초기 수평궤도를 조정하기 위해 수직축에 대해 메커니즘을 회전시킬 수 있다. 이 조립체를 수평축선을 중심으로 상하로 조정하여 야구공이 그라운드에 대해 피칭되는 각도를 변화시킬 수 있다. 이런 수직/수평 조정은 야구공의 초기 전진 궤도를 설명한다. 역회전 휠들이 각각 별도의 전기모터로 구동되기때문에, 상대회전속도를 조정하여 야구공에 정회전 및 역회전 방향으로 서러 다른 스핀을 줄 수 있다.

이런 피칭머신에 대해 많은 개선이 있었지만, Jugs 피칭머신 역시 투수의 능력에 비해 훨씬 부족하다. 첫째, Jugs 피칭머신은 실제 야구공의 재봉선을 신뢰성 있게 배향할 수 없어 야구공의 공기역학적 궤도를 제어할 수 없기때문에 실제 야구공을 정확히 투구하지 못한다. 대신, 오톨도톨한 플라스틱공을 사용한다. 둘째, 투수에 의해 야구공에 제공될 수 있는 다른 회전운동을 재생할 수 없다. Jugs 머신은 인간이 투구한 야구공을 재생할 만큼 충준한 제어축들을 갖지 못한다. 끝으로, Jugs 머신은 여러 피칭형태에 따른 여러 릴리스 포인트를 포함한 투수의 시각적 영상을 재현하지 못한다. Jugs 머신에서는 역회전 휠 조립체를 승강시켜야만 릴리스포인트를 조정할 수 있고, 이는 조정하는데 시간이 오래 걸린다.

살아있는 투수를 시뮬레이션하기 위해, 많은 업체들이 가장 일반적인 Jugs형 피칭머신을 포함한 각종 형태의 피칭머신으로 투수의 비디오 영상을 투사하려고 하는 시도가 있었다. 도 4는 라이브모션 비디오영상 피칭머신 시스템을 보여준다. 투수(402)의 라이브모션 영상은 스크린(404)에 투사된다. 투수의 영상이 야구공을 릴리스하는 지점에서 야구공이 투사스크린(404)의 작은 릴리스 구멍(406)에서 발사된다. 일반적으로, 이런 시스템은 비교적 조악하게 고안되었고, 투수의 타이밍과 모양을 그대로 재생하지 못한다. 첫째, 전술한 피칭머신들과 마찬가지로, 이들 시스템은 실제 야구공을 발사하지 않고 오톨도톨한 플라스틱 야구공을 발사하므로, 전술한 피칭머신들처럼 실제 야구공의 움직임을 재생할 수 없다. 또, 릴리스 포인트가 스크린에 406으로 고정되어 있지만, 실제 투수들은 투구 형태에 따라 그리고 신체상태에 따라 타자로부터 다양한 거리에서 릴리스-포인트 평면상의 여러 위치에서 야구공을 릴리스한다. 끝으로, 이런 모든 시스템은 투수로부터 타자 사이의 거리인 60 피트 거리보다 투사스크린과 타자사이의 간격이 짧아, 대개 20피트이고 최대 50피트이다. 이런 거리 단축을 보충하기위해, 야구공이 저속으로 투구된다. 그러나, 이런 시스템의 의한 시각적 효과는 정상 속도로 던지는 투수에 의해 그리고 야구공의 공기역학적 운동에 의해 생성되는 시각적 효과와는 매우 다르다.

야구사업에서의 이익이 점차 감소되기 때문에, 프로야구 타격력을 향상시킬 필요가 점차 중요해지고 있다. 현재 이용할 수 있는 피칭머신은 투수가 피칭한 야구공의 운동을 거의 그대로 재생하지 못한다. 현재 이용할 수 있는 피칭시스템은 투수의 시각적 외관을 재생할 수 없음은 물론 투구된 야구공의 가변적인 릴리스 포인트와 운동을 재생할 수 없다. 이런 이유로, 피칭된 야구공의 움직임과 궤도는 물론 투수의 외관을 그대로 재생할 수 있는 피칭머신에 대한 필요성이 인식되고 있다. 또, 전술한 여러 이유로, 투구되고 타격되는 물체를 반복적으로 충실히 재생하도록 고안된 물체발사기들이 프로야구 분야는 물론 테니스, 하키, 군사기술분야, 풋볼, 탁구, 배드민턴 등의 여러 스포츠에도 동일하게 요구되고 있다.

본 발명은 피칭머신에 관한 것으로, 구체적으로는 소정의 초기속도, 초기 궤도 및 두가지 회전운동 성분으로 소정의 릴리스 포인트에서 물체를 발사하도록 컴퓨터 시스템으로 제어되는 다축 정밀 물체발사기에 관한 것이다.

도 1은 현재 이용되는 피칭머신의 일 실시예;

도 2는 야구공을 발사하는 다른 장치;

도 3은 Jugs ^TM 피칭머신;

도 4는 라이브모션 비디오 영상 피칭머신시스템;

도 5는 홈플레이트 뒤에서 본 BPM의 사시도;

도 6은 투사스크린 반대쪽의 BPM 뒷쪽에서 본 BPM의 사시도;

도 7은 BPM의 수직 투사스크린의 상세도;

도 8은 BPM의 7개의 기계적 축선을 보여주는 도면;

도 9, 10은 BPM의 메인프레임, X축 프레임 및 Z축 프레임을 보여주는 도면;

도 11A-C는 Z축 캐리지의 롤러와 롤러트랙 메커니즘을 보여주는 도면;

도 12는 수직 투사스크린의 전개도;

도 13은 X축 프레임에 장착된 I축 투사스크린의 정면도;

도 14A-B는 플라이휠의 단면도 및 측단면도;

도 15는 플라이휠 구동조립체의 전개도;

도 16은 플라이휠 하우징 조립체의 전개도;

도 17은 완전히 조립된 플라이휠 하우징 조립체의 사시도;

도 18은 H/J축 조립체의 사시도;

도 19는 완전히 조립되어 후퇴된 위치에서의 H/J축 조립체의 사시도;

도 20은 전기실린더의 신축 아암이 신장되어 있는 H/J축 조립체의 사시도;

도 21은 야구공 그립퍼 조립체의 전개도;

도 22는 H/J축 조립체를 향한 수직 투사스크린 부근에서 본 W축 캐리지의 전개도;

도 23은 수직 투사스크린을 향한 H/J축 조립체 뒤에서 본 W축 캐리지의 부분전개도;

도 24는 Y축 캐리지와 W축 캐리지의 평면도;

도 25는 W축 캐리지가 W축을 중심으로 회전된 상태의 Y축 캐리지와 W축 캐리지의 평면도;

도 26은 Y축 캐리지의 사시도;

도 27은 Y축 캐리지의 평면도;

도 28은 Y축을 중시으로 하향 휘전된 Y축 캐리지의 평면도;

도 29는 Z축 캐리지의 사시도;

도 30은 Y축 캐리지의 단면도;

도 31은 W축 캐리지의 단면도;

도 32, 33은 G축을 중심으로 한 플라이휠 하우징의 회전상태를 보여주는 사시도;

도 34는 BPM의 컴퓨터시스템의 블록도;

도 35는 최고 수준의 BPM 제어프로그램의 플로우차트;

도 36은 "투구" 루틴의 플로우차트;

도 37은 "투구" 루틴에 의해 호출된 계산루틴의 플로우차트;

도 38은 전기서보모터 동작의 시간선을 도시한 도면;

도 39는 "투구" 루틴에 의해 호출된 발사루틴의 플로우차트;

도 40은 야구공 분류스크린의 사시도.

본 발명의 일 실시예는 다축, 서보제어 야구공 피칭머신(BPM; baseball pitching machine)에 관한 것이다. 투수의 전체 동영상이 BPM 전면의 수직 투사스크린에 표시된다. 투수의 동영상은 투수의 위치와 움직임을 시뮬레이션한다. 각종 동영상을 통해 수많은 다른 투수들의 각종 피칭 형태를 시뮬레이션할 수 있다. 야구공이 시뮬레이션된 투수의 손에서 릴리스되는 순간에, 투사스크린을 통해 투사된 영상에서의 릴리스 포인트 위치로부터 타자에 대해 정의된 위치를 향해 물리적인 야구공이 발사된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예의 BPM은 각종 투구형태로 던지는 각종 피처들의 위치와 움직임을 시각적으로 시뮬레이션하고, 시뮬레이션된 투수가 던지는 투구형태를 충실히 재현하는 소정의 초기속도와 궤도로 타자를 향해 야구공을 발사한다.

BPM은 시뮬레이션 투수에 의한 야구공의 릴리스와 시공간적으로 일치하도록 투사스크린의 어느 부분에도 위치할 수 있는 동적인 릴리스 포인트를 특징으로 한다. 동적인 릴리스 포인트는 아주 단시간동안 개방되는 셔터 역할을 하여 야구공이 투사스크린을 통과할 수 있도록 한다. 셔터의 동작은 타자에게 보이지 않는데, 이는 인간의 시각적 인식 한계치 이하인 1/25초 내에 셔터가 동작하기 때문이다.

야구공은 그립퍼 요소로 그립되고 두개의 원통형 역회전 플라이휠 사이로 수평으로 이동된다. 두개의 플라이휠의 원주면은 마찰력으로 야구공을 그립하는 압축성 물질로 코팅된다. 두개의 역회전 플라이휠 사이의 야구공이 그립퍼 요소에 의해 힘을 받아 이들 플라이휠 사이의 수평축 방향으로 홈플레이트를 향해 고속으로 발사될 때 야구공에 순간적으로 역회전 플라이휠들의 회전 모멘트가 부여된다. 야구공의 속도는 각각 전기서보모터로 구동되는 역회전 플라이휠들의 회전속도에 의해 조절된다. 역회전 플라이휠들을 관통해 가로지르는 평면에서의 시계방향이나 반시계방향의 회전스핀은 플라이휠들을 서로 다른 속도로 회전시켜 야구공에 부가될 수 있다. 수직에 대한 스핀 각도는 두개의 플라이휠 사이를 지나는 발사축을 중심으로 플라이휠을 회전시켜 조절될 수 있고, 상기 발사축은 두개의 플라이휠의 중심 사이의 라인에 수직이고 야구공이 초기에 발사되는 두개의 역회전 플라이휠을 가로지르는 평면과 일치한다. 야구공이 플라이휠 사이에서 발사되는 순간에 발사축을 중심으로 한 플라이휠의 회전이 일어나면, 두개의 플라이휠 사이를 지나는 발사축에 직교하는 평면으로 추가 스핀이 야구공에 주어질 수 있다.

플라이휠과 이 플라이휠을 구동하는 서보머터는 투사스크린에 대해 수평수직으로 이동할 수 있는 하나의 조립체에 장착되므로, 투사스크린과 일치되는 평면 영역내의 어떤 지점에도 야구공의 릴리스 포인트를 위치시킬 수 있다. 또, 다른 서보모터로 이 조립체를 구동하여 수평방향의 피봇은 물론 수직방향의 피봇을 중심으로 회전시켜, 투사스크린에 수직이고 야구공의 발사 방향으로 릴리스포인트로부터 투사스크린에서 떨어져 있는 가상의 원추내에 발사축을 배향할 수 있다.

투사스크린의 반사면은 5개의 가요성 시트로 구성된다. 제1 가요성 시트는 역회전 플라이휠이 장착되는 조립체의 좌측에 부착되고, 좌측에 수직장착된 스프링작동식 테이크업 릴에 감긴다. 마찬가지로, 제2 가요성 시트는 플라이휠이 장착된조립체의 우측에 부착되고, 우측에 수직으로 장착된 스프링 작동식 테이크업 릴에 감긴다. 슬롯이나 개구를 갖는 제3 가요성 반사시트는 플라이휠이 장착된 조립체의 하부와 상부에 위치하는 상하 수평 전기서보 작동릴들 사이에 배치되고, 플라이휠이 장착된 조립체와 함께 투사스크린에 대해 수평으로 이동한다. 제3 가요성 시트의 개구를 야구공이 플라이휠들 사이로 발사되는 순간에 발사축과 일치하는 위치로 움직이면, 소형 셔터형 구멍이 투사스크린 표면에 나타나 야구공이 이 구멍을 통과할 수 있다. 제4 가요성 시트는 역회전 플라이휠들이 장착된 조립체 상단에 부착되고, 상단에 수평으로 장착된 스프링 작동식 테이크업 릴에 감긴다. 마찬가지로, 제5 가요성 반사시트는 플라이휠이 장착된 조립체의 하단에 부착되고, 하단에 수평으로 장착된 스프링 작동식 테이크업 릴에 감긴다. 제3 시트의 개구가 플라이휠이 장착된 조립체 상하의 노출된 오픈스페이스 전방으로 이동할 수 없도록 제4, 제5 가요성 시트들은 제3 가요성 시트의 뒤에 배치된다.

두개의 역회전 플라이휠의 속도, 야구공의 릴리스 포인트, 야구공이 투사스크린에서 발사되는 초기방향, 및 발사축에 대해 두개의 플라이휠을 가로지르는 평면의 각도를 전기서보모터의 컴퓨터로 제어 및 조절하여, 강속구, 커브볼, 너클볼, 슬라이더를 포함한 각종 투구 형태의 궤도를 충실히 재생할 수 있다. 또, 투사된 투수의 영상에 각종 투구 형태를 조합하여, 수많은 다른 투수들의 피칭을 시뮬레이션할 수 있다. 끝으로, 스트라이크존을 통과하는 야구공의 궤도를 전기서보모터의 컴퓨터 제어에 의해 야구공이 60피트 거리에서 발사되었을 때 원하는 궤도로 반경2인치내에 정확하게 위치하도록 할 수 있다.

본 발명의 물체발사기의 어떤 요소들을 변경하면, 테니스볼 서빙머신, 군사용 무기투척기, 풋볼 패싱머신 등 다른 스포츠의 시뮬레이터를 생산할 수도 있다. 본 발명의 물체발사기는 산업적 시뮬레이터, 시험장치, 대량 컨베이어 생산장치로도 사용될 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 타격연습용 야구공 피칭머신(BPM; baseball pitching machine)이다. 도 5는 홈플레이트 뒷쪽에서 본 피칭머신의 사시도이다. 투수(502)의 풀모션 비디오 영상은 BPM(506)의 전면을 이루는 수직 투사스크린(504)에 투사된다. 투수(502)의 영상은 비디오 이미지 프로젝터(508)로부터 투사스크린(504)으로 투사된다. 야구공의 영상이 투수(502)의 투사영상의 손에서 릴리스됨에 따라, 동적으로 재배치될 수 있는 셔터(510)가 순간적으로 개방되어 실제 야구공이 홈플레이트(514) 위의 공간(512)내의 한 지점을 향해 BPM(506)로부터 발사된다. BPM(506)은 내부의 여러 기계요소들을 컴퓨터 제어 다축 전기서보모터로 제어하여, 야구공의 초기속도와 초기궤도를 정밀하게 정의함은 물론 야구공에 여러가지 회전 스핀성분들을 부여하여 스크린(504)에 표시된 투수의 투구동작을 시뮬레이션할 수 있다. 예컨대, BPM은 강속구 투구, 슬라이더 투구, 커브볼 투구, 너클볼 투구는 물룬 각종 복잡한 혼합 투구동작들을 시뮬레이션할 수 있다. 또, BPM은 홈플레이트(514) 위의 공간(512)내의 선택된 지점에 야구공을 정확히 맞추도록 조정될 수 있다.

도 6은 BPM의 뒷쪽에서 본 BPM의 사시도이다. 도 6에서 볼 수 있는 피칭머신의 주요 구성은: (1) 사각박스의 가장자리에 90。로 위치하는 두개의 부재들로 구성되는 메인프레임(602); (2) 메인프레임(602)의 상부 수평부재(610)와 하부 수평부재(612)에 롤러 시스템(도시 안됨)를 통해 상단 수평 지지체(606)와 하단 수평 지지체(608)가 부착되어 수직 투사스크린(504)의 평면을 가로질러 수평으로 움직일 수 있는 직사각형 X-축 프레임(604); (3) X-축 프레임의 수평부재들(618,620)에 롤러 시스템(도시 안됨)을 통해 고정되어 X-축 프레임내의 수직방향으로 움직일 수 있는 Z-축 캐리지(616); 및 Z-축 캐리지(616)에 내장된 다수의 야구공-투사 및 초기 궤도 결정요소들(622)이다. X-축 프레임(604)의 수평위치와 Z-축 프레임(616)의 수직 위치에 의해 수직 투사스크린(504) 표면에 대한 야구공의 릴리스 포인트의 데카르트 좌표(x,z)가 결정된다.

도 7은 BPM의 수직 투사스크린의 상세도이다.

수직 투사스크린(504)은 가요성 반사시트(704,706,708)를 포함한 5개의 별도의 가요성 반사시트로 구성된다(5개의 반사시트중 두개는 도 7에 도시되어 있지 않으나 도 12에는 도시되어 있음). 좌측 시트(704)는 X-축 프레임(604)에 수직으로 부착되고 BPM의 표면을 가로질러 수직 스프링 부하식 테이크업/공급릴(710)까지 이어져 있다. 우측 시트(706)은 X-축 프레임(604)에 수직으로 부착되고 BPM의 표면을가로질러 수직 스프링 부하식 테이크업/공급릴(712)까지 이어진다. 상부 시트(도시 안됨)는 X-축 프레임에 수평으로 부착되고, BPM의 표면 상단 사이를 수직으로 뻗어 Z-축 캐리지의 상단에 수평으로 장착된 스프링부하식 테이크업/공급릴(716)까지 이어진다. 하부 시트(도시 안됨)는 X-축 프레임에 수평으로 부착되고, BPM의 표면 하단 사이를 수직으로 뻗어 Z-축 캐리지의 하단에 수평으로 장착된 스프링부하식 테이크업/공급릴(718)까지 이어진다. 이상 4개의 스프링부하식 테이크업/공급릴들은 밀워키 소재 Milwaukee Protective Covers사에서 부품번호 70-3-PN-11로 판매하는 릴이다. 동일한 형태의 릴을 다른 제조업체로부터 구입해도 된다. 릴 내부의 다수의 내부스프링에 의해 시트에 28.4파운드의 밴드 인장력이 생겨 사용자에게 부드럽고 평평한 외관을 제공한다.

X-축 프레임(604)이 BPM의 표면을 가로질러 좌측으로 수평 이동하면, 좌측 테이크업/공급릴(710)은 가요성 시트(704)를 좌측으로 감고, 이와 동시에 우측 테이크업/공급릴(712)은 가요성 시트(706)를 우측으로 푼다. 반대로, X-축 프레임(604)이 BPM의 표면을 가로질러 우측으로 수평 이동하면, 좌측 테이크업/공급릴(710)은 가요성 시트(704)를 풀고 우측 테이크업/공급릴(712)은 가요성 시트(706)를 감는다. Z-축 캐리지가 X-축 프레임을 따라 위로 이동하면, 상단 테이크업/공급릴이 가요성 시트를 윗쪽으로 감고, 그와 동시에 하단 테이크업/공급릴은 가요성 시트를 하단쪽으로 푼다. 반대로, Z-축 캐리지가 X-축 프레임을 따라 하강하면, 상단 테이크업/공급릴이 가요성 시트를 풀고, 하단 테이크업/공급릴은 가요성 시트를 감는다. 세번째 가요성 반사시트(708)는 이 시트의 상하 운동을 위해 수평으로 장착된 두개의 모터제어 테이크업/공급릴(716,718) 사이에 부착된다. 제3 가요성 반사시트는 도 7에 도시된 상하단 가요성 시트들 위에서 이 시트들을 가린다. 5개의 가요성 반사시트들 모두 세계적인 탄성중합체나 텍스타일 제조업체들로부터 구입할 수 있는 다음 재료중의 하나 또는 그 이상으로 구성되고, 그 두께는 0.016∼0.032인치이다.

- 천이 삽입된 Neoprene(등록상표임)

- EDPM(ethylene propylene diene monomer)

- Hypalon(등록상표)

- SBR(styrene butadiene rubber)

- White Nitrile(등록상표) FDA 시트(식품급 Neoprene와 고무코팅된 폴리아미드 Nitrile를 합친것임)

- Viton(등록상표소서 플루오로 탄성중합체임)

- 플루오로실리콘

- 고무나 테프론으로 코팅 또는 함침된 천

두개의 수평한 서보모터 제어식 테이크업/공급릴(716,718)과 제3 가요성 시트(708)는 I-축을 구성한다. 제3 가요성 시트(708)는 야구공이 발사되는 릴리스 포인트(722) 위를 신속히 지나갈 수 있는 라운드진 슬롯형 개구(720)를 갖는다. 따라서, 릴리스 포인트(722)를 가로질러 서보모터 제어식 테이크업/공급릴(716,718)에 의해 제어되는 개구(720)의 움직임에 의해 야구공이 릴리스포인트(722)를 통해 발사되는 잠깐의 기간동안 릴리스포인트를 노출시키는 셔터가 제공된다. 한편, 이 개구(720)는 Z-축 캐리지(604)에 부착된 불투명 반사면위로, 또는 상하단 가요성 시트들중의 하나 위로 릴리스포인트 위나 아래에 위치하여, 일정 거리에서 볼 때 전체 수직 투사스크린(504)이 일정한 색상을 띠고 균일하게 반사되도록 한다. 바람직한 실시예에서는, 두개의 I-축 전기서보모터들이 주종관계로 전자적으로 결합된다.

BPM은 타자가 경기하는 야구경기의 환경을 가능한한 정확하게 시뮬레이션하도록 고안된다. 이를 위해, 하루의 여러 시간대에서 각종 야구장에 특유한 군중함성이나 기타 소리를 포함하여 타자가 접할 수 있는 음향환경을 재생하도록 오디오 스피커를 BPM에 부착할 수 있다. 예컨대, 시뮬레이션에 현장감과 즉시성을 추가하기 위해 타자 이름의 어나운스먼트 등을 재생할 수도 있다. 또, 수직 투사스크린에 투사된 투수의 영상의 색상을 가능한한 BPM 뒤의 배경색상에 가깝게 시뮬레이션하여 BPM이 설치되는 세트와 BPM을 조화시키거나, 역으로, 현장에서의 실제 투수 모습에 가깝게 타자에게 나타나도록 한다.

도 8은 BPM의 7개의 축을 보여준다. 도 8에서, Z-축 캐리지(616)에 부착된 발사/궤도 결정요소들과 함께 Z축 캐리지(616)는 수직 투사스크린(도시 안됨) 뒤에서 본 것이다. Y축 캐리지(804)는 Y-축 캐리지(도시 안됨) 밑의 두개의 핀(806)(그중 하나는 도시 안됨)과 기어/서보모터 인터페이스를 통해 Z-축 캐리지(616)에 장착된다. 직사각형 전면부재(810)에 부착된 직사각형 베이스부재(808)를 포함한 Y-축 캐리지(804)는 서보모터의 제어하에 두개의 핀(806)의 중앙을 수평으로 관통하는 가상의 Y-축을 중심으로 피봇한다. 가상의 Y-축을 중심으로 한 Y-축 캐리지의 회전은 BPM에서 발사된 야구공의 초기 궤적의 상승 성분을 결정한다. 즉, W-축에대한 W-축 캐리지의 위치는 BPM에서 나오는 야구공의 초기 궤도를 설명하는 가상선인 투사축에 대한 투사스크린(504)의 수직면에 직교하는 수평면에서의 편차각을 형성한다. 따라서, 가상의 Y-축에 대한 Y-축 캐리지의 회전위치와 가상의 W-축에 대한 W-축 캐리지의 회전 위치가 야구공의 초기 궤도를 결정짓는데, 이는 야구공이 수직 투사스크린을 통해 투사되거나, 또는 수직 투사스크린에 대한 플라이휠 하우징 조립체의 방향으로 투사되기 때문이다.

야구공(824)은 전기 실린더(830)의 아암(828)에 장착된 그립퍼 요소(826)에 고정된다. 전기실린더(830)의 아암(828)은 아암의 종축선에 해당하는 가상의 H-축을 따라 선형으로 신축될 수 있다. 전기실린더(830)는 전기 서보모터(836)의 축에 장착된 기어(834)와 맞물린 수평 기어(832)에 장착된다. 따라서, 전기실린더는 기어(832)의 중심을 관통하는 가상의 J-축을 중심으로 수평면상에서 회전할 수 있어, 도 8에 도시된 전기실린더(830)의 위치로부터 먼쪽으로 회전하여 야구공을 그립퍼 요소(826)에 쉽게 로딩할 수 있음은 물론, 도 8에 도시된 전기실린더의 위치로 역회전하여 야구공을 표적을 향해 발사할 준비를 할 수 있다.

전기실린더(830)의 신장에 의해 두개의 역회전 플라이휠(838,840) 사이에 야구공을 공급하면 야구공이 발사된다. 야구공은 플라이휠들의 원주면에 접착된 압착성 원주벨트에 마찰로 조여지고 G-축이라고 불리우는 발사축을 따라 고속으로 발사된다. 이들 플라이휠은 두개의 수평 전기서보모터들(842,844)의 동력축에 결합된 축에 직결된다. 각각의 축은 플라이휠 하우징(850)의 양측면에 부착된 두개의 베어링 마운트(846,848)(도시 안됨)에 장착된다. 가상의 E-축은 상부 전기서보모터 축을 관통하는 대칭선과 일치되는 축이고, 가상의 F-축은 하부 전기서보모터 축을 관통하는 대칭선과 일치하는 축이다. 그립퍼 요소(826) 및 플라이휠(838,840)와 함께 플라이휠 하우징(850)은 서보모터(852)에 의해 G-축을 중심으로 회전할 수 있다.

도 6-8을 참조하여 설명된 각종 축의 요약을 표 1로 정리한다.

표 1의 첫번째 칸에는 각종 BPM 축의 명칭, 두번째 칸에는 각 축의 요약, 세번째 칸에는 피칭머신 부품의 운동 형태, 네번째 칸에는 축의 운동이 BPM에서 야구공이 릴리스되는 동안 발생하는지의 여부, 다섯번째 칸에는 축에 대한 운동이 발사된 야구공에 에너지를 더해주는지의 여부가 기재되어 있다. X, Z-축들은 투사스크린의 수직면에 대한 릴리스 포인트의 위치를 결정한다. Y, W축들은 발사된 야구공의 초기 궤도를 결정한다. 네개의 축(X,Z,Y,W) 모두 야구공이 BPM에서 릴리스될 순간에 정지되어 야구공에 아무 에너지도 제공하지 않는다. 재로딩축(J) 역시 야구공이 BPM에서 발사된 순간에 정지되어 야구공에 에너지를 주지 않는다. J축에 대한 운동때문에 그립퍼 요소에 야구공을 로딩할 수 있고 역회전 플라이휠에 야구공을 공급한다. I축은 야구공이 발사되는 개구를 포함하는 투사스크린의 좁은 수직부의운동에 일치한다. 이 개구는 야구공이 릴리스됨에 따라 발사지점을 가로질러 움직여, 투사스크린내에 순간적인 셔터를 형성한다. 따라서, I-축에 따른 투사스크린 요소의 운동은 투구된 야구공에 에너지를 제공하지 않는다. H-축은 역회전 플라이휠로 야구공을 공급하는 실린더의 종축선에 일치한다. H-축을 따른 야구공의 선형운동의 에너지의 일부는 발사된 야구공으로 전달된다. 플라이휠 하우징은 G-축을 중심으로 회전하여, 두개의 플라이휠의 중심을 가로지르는 평면을 회전시킨다. BPM의 일 실시예에서는, G-축을 중심으로 한 플라이휠 하우징의 회전은 야구공의 릴리스 이전에만 발생하므로, 투구된 야구공에 아무 에너지도 제공하지 않는다. BPM의 다른 실시예에서, 역회전 플라이휠에 야구공이 이송될 때 플라이휠 하우징이 G축을 중심으로 회전하여 G축에 수직으로 야구공의 회전 스핀을 제공하여 투구된 야구공에 에너지를 제공할 수도 있다. 이런 회전성분은 어떤 투구 동작으로 야구공을 투구할 때 투수의 팔의 움직임을 시뮬레이션하는데 이용될 수 있다. E축과 F축은 상하 플라이휠의 회전축에 대응한다. 야구공에 제공되는 플라이휠의 모멘트는 BPM에서 야구공을 발사하기 위한 주요 에너지원이다. 야구공이 BPM에서 떠나는 속도는 두개의 플라이휠의 회전속도에 의해 직접 제어된다. 따라서, E, F축을 중심으로 한 플라이휠의 운동은 투구된 야구공에 에너지를 제공한다. 또, 두개의 플라이휠의 중심을 관통하고 두개의 플라이휠을 가로지르는 평면상에서의 시계방향이나 반시계방향 스핀은 두개의 플라이휠에 속도차를 둠으로써 야구공에 제공될 수 있다. 표 1에는 여러개의 BPM 축에 대한 BPM의 주요 구성요소들의 움직임은 물론 BPM에서 야구공이 발사하는데 대한 이들의 에너지 기여도가 요약되어 있다.

BPM의 각각의 축에 대한 운동은 전기 서보모터에 의해 발생하고, I축의 경우, 두개의 전기서보모터에 의해 발생한다. BPM의 일 실시예에서는 Parker-Hannifin사의 서보모터를 이용했다. E, F 축에 대해서는 SM-233BR-N 모터를 이용했고, W-축에 대해서는 SM-231BBE-NTQN 모터를 사용했으며, Y, J, I, G 축에 대해서는 SM-NO923KR-NMSB 모터를 사용했다. 전기 서보모터의 다른 공급처로는, 뉴욕주 로체스터시에 소재하는 Ormec Systems사; 뉴욕주 태리타운에 소재하는 Hitachi America사; 및 애리조나주 포트 스미스에 소재하는 Baldor Electric사가 있다.

도 9, 10은 BPM의 메인프레임, X축 프레임 및 Z축 캐리지를 보여준다. 도 9에서, X축 프레임(602)은 투사스크린의 좌측을 향해 위치하고, 도 10에서는 X축 프레임(602)이 투사스크린의 우측에 위치한다(좌측, 우측은 도 5, 7에 도시된 바와 같이 BPM의 전면에서 보았을 때를 기준으로 한다). 마찬가지로, Z축 캐리지(616)는 도 9에서는 X축 프레임(602)의 중앙을 향해 위치하지만 도 10에서는 X축 프레임의 상단을 향해 위치한다. 따라서, 도 9, 10은 X축 프레임에 따른 Z축 캐리지의 상하 운동을 보여준다. 메인프레임은 수직부재들(906-909), 4개의 기다란 수평부재들(910,612,912,610), 두개의 짧은 상부 수직부재들(914,915) 및 두개의 짧은 베이스부재들(916,917)로 구성된다. 도 9, 10에 도시된 바와 같이, 수직의 기다란 수평 및 상부 짧은 수평 부재들(906-910,612,912,610,914-915)은 4인치 사각 강관을 소정 길이로 용접한 것이다. 바람직한 실시예에서, 메인프레임과 X축 프레임의 수평부재(612)와 수직부재(620)의 내측면에 장착된 벨트구동/리드스크류 구동 선형운동시스템에 의해 X, Z축 운동들이 제어된다. 두경우 모두, 캐나다 피츠버그에 소재하는 Bishop-Wisecarver사의 Dual Vee Lo Pro Linear Motion Systems를 이용한다. X축 벨트구동 선형운동시스템인 Lo Pro 부품번호 3CSBG3DH100S는 수직으로 장착된 전기서보모터(1006)에 의해 구동되고, Z축 리드스크루 구동 선형운동시스템인 Lo Pro 부품번호 #SCSLSD 역시 수직으로 장착된 전기서보모터(1008)에 의해 구동된다. X, Y축을 구동하는데 뉴욕주 포트 워싱톤의 Thomson Saginaw사의 선형운동시스템을 이용할 수도 있다. X축 프레임(602)은 두개의 수직 부재(620,618)와 두개의 수평부재들(608,606)을 도 9에서처럼 용접하여 직사각형 프레임을 형성한 것이다. 수직/수평부재들(620,618,608,921,606)은 4인치 사각 강관을 소정길이로 가공한 것이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 반사각형 구조체들은 둘다 2인치 사각 강관을 3개 용접한 것이다. 상부 반사각형 구조체(924)는 X축 수평부재(606)의 윗면에 용접되고, 하부 반사각형 구조체(926)은 하부 X축 수평부재(608)의 밑면에 용접된다. Z축 캐리지(616)의 투사스크린측에는 평판(928)이 부착된다. 이 평판에는 야구공이 통과하는 개구(720)이 형성된다. X축 프레임은 메인프레임의 수평부재들(612,610)의 내측면에 고정된 선형 롤러트랙들(932,934)에 맞물려 구르는 롤러쌍(도시안됨)에 의해 메인프레임의 수평부재들(612,610)에 장착되고, 이들 롤러쌍은 X축 프레임(608,606)의 수평부재들의 투사스크린측에 고정된다. 마찬가지로, Z축 캐리지(616)는 X축 프레임의 수직부재들(620,618)의 내측면에 고정된 수직 롤러트랙들(1014,1016)에 맞물려 구르는 롤러쌍에 의해 X축 프레임에 장착되고, 이들 롤러쌍은 Z축 캐리지(616)의 일측면의 수직 부재에 부착된 두개의 앵글 브래킷 부재들(1010,1012)의 투사스크린측에 부착된다. 이들 롤러와 롤러트랙에 대해서는뒤에 자세히 설명한다.

Z축 리드스크류 구동식 선형운동시스템의 과부하를 방지하기 위해 Z축 캐리지의 현수질량을 상쇄하도록 X축 프레임에 카운터-밸런스 메커니즘을 추가할 수도 있다. 카운터-밸런스 메커니즘은 메인프레임의 후방 상단 수평부재의 내측면상의 수동 선형롤러트랙을 포함할 수 있고, 이 트랙을 따라 X축 프레임의 연장부가 움직인다. X축 프레임 연장부는 X축 프레임의 상단 수평부재의 내측에 직각으로 장착된다. 메인프레임의 후방 상단 수평부재에 인접한 X축 프레임 연장부로부터 현수된 카운터 웨이트는 X축 프레임 연장부에 장착된 와이어와 풀리를 통해 Z축 캐리지에 부착된다.

도 11A-C는 Z축 캐리지의 롤러와 롤러트랙 메커니즘을 보여준다. 도 11A는 메인프레임(602)과 Z축 캐리지(616)를 BPM 위에서 수직으로 본 단면도이고, 도 11B는 도 11A의 원형 표시부의 확대도이며, 도 11C는 도 11B의 원형 표시부의 확대도이다. 도 11C에서, 두개의 Z축 롤러들(1106,1108)은 각각 Z축 캐리지의 앵글부재(1012)에 부착된 축(1110,1112)에 장착된다. 앵글부재(1012)는 X축 캐리지의 수직부재(1116)와 수평부재(1118)에 고정된다. 롤러들은 X축 프레임의 수직부재(618)에 고정된 선형 트랙(1124)을 따라 구른다. X축 프레임 롤러(1124)는 축(1126)을 통해 X축 프레임에 부착되고, 메인프레임의 수평부재(610)의 내연부에 부착된 롤러트랙(934)의 상연부를 따라 구른다.

도 12는 BPM의 수직 투사스크린의 전개도이다. 수직 투사스크린은 Z축 캐리지 평판(928), 우측 가요성 반사스크린(706), 좌측 가요성 반사스크린(704), I축수직 가요성스크린(708), 상단 가요성 반사시트(1207) 및 하단 가요성 반사시트(1208)로 구성된다. 평판(928)은 Z축 캐리지의 전면에 직접 장착된다. 우측 가요성 반사스크린(706)은 수직 테이크업/공급릴(712)에서 신축되고 중실 강봉(1212)에 고정된다. 마찬가지로, 좌측 가요성 반사스크린(704)도 수직 테이크업/공급릴(710)에서 신축되고 수직 강봉(1216)에 부착된다. 우측 수직 강봉(1212)의 상단부는 X축 프레임의 상부 반사각 지지부재(924)의 투사스크린측에 용접되고, 하단부는 X축 프레임의 하부 반사각 지지부재(926)의 투사스크린측에 용접된다. 마찬가지로, 좌측 수직 강봉(1216)의 상하단부들은 각각 상부 및 하부 반사각 지지부재들(924,926)의 투사스크린측에 용접된다. 상단 가요성 반사스크린(1207)은 수평 테이크업/공급릴(1221)로부터 신축되고 중실 강봉(122)에 고정된다. 마찬가지로, 하단 가요성 반사스크린(1208)은 수평 테이크업/공급릴(1223)로부터 신축되고 수직 강봉(1224)에 부착된다. 수직강봉(1222)은 X축 프레임의 상부 반사각 지지부재(1218)의 투사스크린측에 용접되고, 수직 강봉(1224)은 X축 프레임의 하부 반사각 지지부재(926)의 투사스크린측에 용접된다. 이들 수평 테이크업/공급릴(1221,1223)은 각각 Z축 캐리지의 상하단에 장착된다. I축 가요성 스크린은 두개의 서보모터 구동식 테이크업/공급릴(716,718) 사이로 연장된다. 상부 서보모터 구동식 테이크업/공급릴(716)은 상부 X축 프레임 반사각 지지부재(924)에 장착되고, 하부 서보모터 구동식 테이크업/공급릴(718)은 하부 X축 반사각 지지부재(926)에 장착된다.

도 13은 X축 프레임에 장착된 I축 투사스크린의 정면도이다. I축투사스크린(708)의 라운드된 슬롯(720)은 투사스크린에 순간적인 셔터나 개구를 제공하기 위해 Z축 캐리지 평판(928)의 개구(722) 위를 신속히 이동한다. BPM의 어떤 경우에는, 적색, 황색 및 녹색등(1310,1312,1314)을 각각 개구(722)의 상부나 하부에 설치하여, BPM에 의해 야구공이 불시에 릴리스되었을 때 이를 타자에게 경고할 수도 있다. X축 프레임을 메인프레임의 수평 롤러트랙들에 장착하기 위한 8개의 롤러들중 7개(1315-1319,1124,1321)를 도 13에 도시한다.

도 14A-B는 BPM에서 야구공의 에너지를 전달하는데 이용되는 플라이휠의 단면도 및 측단면도이다. 플라이휠은 6,000 rpm의 회전속도에서도 신뢰성 있고 안전하게 회전하도록 356-T6 알루미늄 합금으로 주조된다. 이 플라이휠은 캐나다 상레인드로 소재의 Industrial Caster & Wheel Company에서 제조되어 부품번호 12X3으로 시중에서 판매되고 있다. 다른 제조원은 워싱턴주 켄트시에 소재하는 Caster Technology사이고 그 제품번호는 022-743이다. 플라이휠의 크기가 도 14B에 도시되어 있다. 플라이휠의 알루미늄 주조부(1402,1404)는 중심에서 반경 5인치이다. 알루미늄 주조부의 외주면(1406,1408)에 40A-45A의 듀로미터 측정값으로 표현되는 압축율을 갖는 폴리우레탄 연속벨트(1410,1412)가 접착된다. 이 연속 폴리우레탄 벨트(1414,1418)의 외면은 양측으로부터 중심을 향해 위로 경사지고, 그 중심에 반원형 홈이 형성되어 있다. 플라이휠의 알루미늄 주조부는 도 14A의 평면도에서 1428로 표시된 중심구멍(1426)을 둘러싸는 (도 14A의 평면도에서 1424로 표시된) 볼록한 허브(1420,1422)를 포함하고, 상기 중심구멍을 통해 플라이휠이 구동축에 장착된다. 얇은 내부 디스크(1430,1432)(도 14A에 1434로 표시되어 있음)는 중앙허브(1420,1422)로부터 플라이휠의 알루미늄 주조부의 외측 원통형 림(1436,1438)(도 14A에 1440으로 표시)까지 뻗어 있다. 연속 폴리우레탄 벨트(1410,1412)(도 14A에 1442로 표시)는 플라이휠 알루미늄 주조부의 외측 원주면에 접착된다.

도 15는 플라이휠 구동조립체의 전개도이다. 플라이휠은 축(1502)에 장착된다. 전기 서보모터(1504)에 의해 플라이휠이 회전된다. 플라이휠의 서보모터측에서, 축(1502)은 키 없는 테이퍼형 콜릿 커플링(1503), 플랜지 베어링(1506), 장착판(1508) 및 모터 마운트(1510)을 관통하여 서보모터의 동력축에 축을 결합하는 가요성 벨로우즈 커플링(1512)에 연결된다. 플라이휠의 서보모터 반대측에서, 축은 키 없는 테이퍼형 콜릿커플링(1514)과 플랜지 베어링(1516)을 통과하고, 이 베어링은 장착판(1518)에 장착된다. 플라이휠 하우징(도 8의 850)의 벽은 플라이휠 하우징 조립체에서 플랜지베어링(1506,1516)과 장착판(1508,1518) 사이를 통과한다. 두개의 키없는 테이퍼형 콜릿커플링들(1503,1514)은 필라델피아 맨하임 소재의 Fenner Drives사의 맨하임 분사에서 Trantorque 부품번호 6202115로 공급된다. 가요성 벨로우즈 커플링(1512)은 일리노이 웨스트몬트 소재의 Rimtec사에서 Gerwah Zero Backlash Coupling 부품번호 DKN45/41로 판매된다.

도 16은 플라이휠 하우징 조립체의 전개도이다. 플라이휠 하우징 조립체는 E축 플라이휠 조립체(1602), F축 플라이휠 조립체(1604), 두개의 선형 가이드(1606,1608), 플라이휠 하우징(850), G축 전기서보모터(852), 케이블 트레이(1614), 더블링 타입 기어식 턴테이블 베어링(1616)을 포함한다. E축 조립체(1602)와 F축 조립체(1604)는 장착판(1618,1620,1622,1624)을 통해 플라이휠하우징(850)에 내장된다. 플라이휠(840,838)은 플라이휠 하우징(850) 내부에 위치하고, 장착판들(1618,1620,1622,1624)은 플라이휠 하우징의 외면에 볼트로 고정되며 마모를 보상하도록 수직방향으로 조정될 수 있다. 이 조정은 플라이휠 하우징(850)에 뚫린 구멍들과 일치하는 장착판들(1618,1620,1622,1624)의 슬롯 구멍들을 이용해 이루어지는데, 이들 슬롯의 길이는 조정을 할 수 있는 이동거리를 형성한다. 플라이휠 축(1630,1632)은 서보모터의 측면 장착판들(1618,1622)을 관통하고 플라이휠 하우징의 사각 개구들(1634,1636)을 관통한다. 두개의 플라이휠 사이의 플라이휠 하우징의 내측면에는 측면 가이드(1606,1608)가 수평으로 고정되어 야구공 그립퍼 요소(도 8의 826)를 안내하는 역할을 한다. 케이블 트레이(1614)는 플라이휠 하우징(850)에 용접된 두개의 수직 장착 브래킷들(1638,1640)에 볼트로 고정된다. 케이블 트레이(1614)의 공동(1642)내에 동력전송케이블을 감아 플라이휠 하우징이 G축을 중심으로 회전하는동안 케이블의 신축을 용이하게 한다. 더블링 기어형 턴테이블 베어링(1616)의 내부링은 케이블 트레이(1614)의 외면에 볼트로 고정되고, 이 베어링(1616)의 외부 링은 서보모터(852)의 동력축에 직결된 기어(1645)와 맞물린다. 따라서, 베어링(1616)은 서보모터 동력축의 회전운동을 플라이휠 하우징 조립체의 G축을 중심으로한 회전으로 변환하는 역할을 한다. 턴테이블 베어링(1616)의 외부 링 역시 W축 캐리지(도 8의 812)에 볼트로 고정된다. 서보모터(852)는 장착 브래킷(1644)를 통해 케이블 트레이(1614)에 볼트로 고정되고, 서보모터의 동력축은 케이블 트레이(1614)의 개구(1646)를 통해 연장된다.

도 17은 완전히 조립된 플라이휠 하우징 조립체를 보여준다. G축을 중심으로회전력을 발생시키는 전기 서보모터의 동력축에 고정된 소기어(1645)는 케이블 트레이(1614)에 고정된 이중링 기어식 턴테이블 베어링(1616)의 외부 기어링에 맞물린다. 케이블 트레이(1614)는 플라이휠 조립체들(1602,1604)이 내장되어 있는 플라이휠 하우징(850)에 볼트로 고정된다. 이 턴테이블 베어링은 미시건주 머스케곤 소재의 Kaydon Bearing사에서 부품번호 MTE-145로 공급하는 것을 이용한다.

도 18, 29, 20은 H/J축 조립체를 보여준다. H/J축 조립체는 수직 지지부재(1802), 앵글 지지부재(1804), J축 기판(1806), J축 전기서보모터(836), J축 회전력 변환기어(832), H축 전기실린더(830), 고정가이드(1814), 및 야구공 그립퍼 조립체(826)를 포함한다. 수직 지지부재(1802)는 수평 브래킷(1818)과 앵글 지지부재(1804)에 용접된 1인치 사각 강관이다. 앵글 지지부재(1804)는 서로간은 물론 브래킷 판(1820)과 J축 기판(1806)에 용접된 3개의 2인치 사각강관을 포함한다(도 18 참조). J축 전기서보모터(836)는 J축 기판(1806)의 바닥면에 볼트로 고정되고, 이 모터(836)의 동력축은 J축 기판(1806)의 개구를 통해 연장되어 동력축 기어(834)에 닿는다. 동력축 기어(834)는 J축 기판(1806)에서 위로 연장하는 축에 장착되고 H축 전기실린더(830)에 볼트로 고정된 J축 회전력 변환기어(832)와 맞물린다. 그립퍼 조립체(826)는 신속 분리 커플러(824)를 통해 전기실린더(830)의 신축 아암에 고정된다. 야구공 그립퍼 조립체(826)는 신축성 전기실린더 아암에 의해 수평으로 이동하면서 고정가이드(1814)를 타고 움직인다. 고정가이드(1814)는 야구공 그립퍼 조립체(826)의 우측 슬롯(1826)에 삽입된다.

도 19는 완전히 조립되어 후퇴 위치에 있는 H/J축 조립체의 사시도이다. 도20은 완전히 조립된 H/J축 조립체의 전기실린더의 신축 아암이 완전히 신장된 상태의 사시도이다. 전술한 바와 같이, 야구공 그립퍼 조립체(826)는 전기실린더의 신축 아암이 후퇴할 때 고정가이드(1814)를 타고 움직인다. 도 20에서, 전기실린더(828)의 신축 아암이 신장되면, 야구공 그립퍼 조립체(826)가 자유롭게 H축을 중심으로 회전할 수 있어, 플라이휠 하우징(850)이 G축을 중심으로 회전할 수 있다. 플라이휠 하우징(도 16의 850)의 내부까지 신장되면, 야구공 그립퍼 조립체(826)가 고정 가이드(도 16의 1606, 1608)를 타고 움직인다.

도 21은 야구공 그립퍼 조립체의 전개도이다.야구공 그립퍼 조립체는 상판(2102), 하판(2104), 신속분리 커플러(2106)의 돌출부, 좌우측 그립퍼 핑거들(2108,2110), 그립퍼 스프링(2112), 장방형 간격부재(2114) 및 두개의 삼각형 간격부재(2116,2118)를 포함한다. 야구공(824)은 상하판(2102,2104)에 평행한 평면에서 레버 운동에 의해 외측으로 회전한 뒤 그립퍼 스프링(2112)의 인장력에 의해 다시 야구공에 맞닿는 두개의 그립퍼 핑거들(2108,2110) 사이로 밀려들어가고, 야구공(824)과 그립퍼 핑거들(2108,2110) 사이의 접점이 핑거 정점(2122)(다른 핑거 정점은 상판(2102)에 가려 보이지 않음)을 통과한다. 야구공(824)의 재봉선의 배향을 쉽게 하기 위해 상판(2102)에 타이밍 마크들(2124,2126)을 새긴다.

도 22-24는 W축 캐리지를 보여준다. 도 22는 H/J축 조립체를 향한 수직 투사사크린 부근에서 본 W축 캐리지의 전개도이다. W축 캐리지는 W축 기판(2202), W축 수직판(2204), 두개의 W축 회전핀(1814,2208), H/J축 조립체(2210) 및 플라이휠 하우징(850)을 포함한다. W축 기판(2202)은 평평한 기판부와 이 기판부의 짧은 변을직각으로 구부려 형성된 수직면(2214)으로 구성된다. W축 고정부 기어(816)는 W축 기판(2202)의 수직면(2214)에 볼트로 고정된다. 플라이휠 하우징(850)은 W축 수직판(2204)와 더블링 기어식 턴테이블 베어링(1616)의 외부 기어링에 고정된다. 플라이휠 하우징(850)에서 발사된 야구공은 수직 판(2204)의 개구(2218)를 통과한다. W축 캐리지는 수직 판(2204)에서 수평으로 연장하는 삼각판(2226,2228)의 꼭지점 부근의 구멍(2222,2224)에 삽입되는 회전핀(1814,2208)을 통해 Y축 캐리지에 결합된다. 도 23은 수직 투사스크린을 향해 바라본 H/J축 조립체의 뒤에서 본 W축 캐리지의 일부 전개도이다. 도 24는 W축 캐리지의 평면도이고, 도 25는 W축 캐리지가 회전핀(1814)을 중심으로 회전한 상태의 평면도이다.

도 26은 Y축 캐리지를 보여준다. Y축 캐리지는 수직프레임(810), 수평프레임(804), 기판(2606), Y축 캐리지 고정기어 연장부(2608), W축 캐리지(812), W축 전기서보모터(820) 및 W축 회전핀(814,2208)을 포함한다. 도 26에 도시된 바와 같이, Y축 수직프레임(810)은 2인치 사각 강관 4개를 서로 용접한 사각형 프레임으로서, 수평 크로스부재(2616)를 갖는다. Y축 캐리지의 수평프레임(804)은 수평 크로스부재(2616)에 용접된다. Y축 삼각 플랜지들(2618)(하부 삼각 플랜지는 도시되지 않았음)은 Y축 수직프레임(810)의 구멍(2620,2622)에 조립된다. W축 캐리지는 W축 회전핀(814,2208)에 의해 Y축 캐리지에 회전 가능하게 조립된다. W축 캐리지는 W축 고정부 기어(816)를 통한 W축 동력축 기어(818)의 회전에 의해 회전된다. 개량된 실시예에서는, Y축 캐리지 기판(2206)로부터 W축 캐리지 기판(도 22의 2202)의 수직 분리를 방지하기 위해 W축 캐리지 기판의 한쪽에 구속요소로서 두개의 볼 트랜스퍼들을 설치할 수도 있다. 하부 볼 트랜스퍼는 Y축 기판(2606)에 부착하고 상부 볼 트랜스퍼는 Y축 캐리지에 부착된 볼 트랜스퍼 지지부재(도시 안됨)에 장착한다. 두개의 볼 트랜스퍼에 의해, W축 고정부 기어(816)가 계속해서 W축 동력축 기어(818)에 맞물리게 된다. Y축 캐리지는 우측 삼각판(2628)과 좌측 삼각판(도 26에서는 가려져 보이지 않음)을 통해 Z축 캐리지에 회전 가능하게 연결된다. Y축 전기서보모터(도시 안됨)의 회전운동을 Y축 고정기어 연장부(2608)에 고정된 Y축 고정부 기어(도시 안됨)에 전달함으로써, Y축 캐리지는 Y축을 중심으로 회전된다. 도 26에 도시된 바와 같이, Y축 수평프레임은 2인치 사각 강관 4개를 용접한 것이고, 여기에 Y축 캐리지 기판(2606)이 용접된다. W축 전기서보모터(820)는 Y축 기판(2606)에 고정되고, W축 전기서보모터의 동력축은 Y축 기판(2606)의 개구(2630)를 통과한다. 두개의 앵글 브래킷들(2632,2634)은 Y축 캐리지 기판(2606)에 고정되어 W축 조립체의 과도한 각운동과 과도 이동을 제한하는 전기 리미트스위치를 지지한다. 동일한 두개의 스위치 세트를 Y축 고정부 기어 둘레에 설치하여 Y축을 중심으로 한 Y축 캐리지의 이동을 제한한다. 이들 스위치로는 통상 Omron사의 부품번호 Z15GQ22-B7-K로 구입할 수 있는 것이 이용된다. 각각 고정부 기어의 좌우측에 위치하는 이들 스위치가 작동되면, W 또는 Y축에 대한 각각의 구동모터들이 정지한다. 어떤 이유로, 소프트웨어적인 한계를 초과하는 명령을 받으면, Y캐리지상의 두개의 리미트 스위치와 W 캐리지상의 두개의 리미트 스위치는 별도의 동력원을 구비한 다른 안전정지부를 역할을 한다. 이들 리미트 스위치는 수백분의 일초내에 캐리지 조립체를 정지시킬 수 있다. 이렇게 하면, 와일드피칭이나 타자를 때릴 가능성이 극히 낮아진다. 기계적인 리미트 스위치의 다른 예로는 전기적인 근접 센서를 이용할 수 있는바, 이런 센서로는 New Line사의 부품번호 5B275가 있다.

도 27,28은 Y축 캐리지의 Y축에 대한 회전을 보여준다. 도 27은 Y축 캐리지가 수평위치에 있는 상태이고, 도 28은 Y축을 중심으로 Y축 캐리지가 하향 회전한 상태이다. Y축 고정부 기어(2702)는 Y축 서보모터(도시 안됨)의 동력축에 직결된 기어(2704)와 맞물린다. Y축 서보모터의 회전은 Y축 고정부 기어(2702)를 통해 변환되어 Y축을 중심으로 한 Y축 캐리지의 회전을 제어한다.

도 29는 Z축 캐리지를 보여준다. Z축 캐리지는 Y축 캐리지(804), Z축 프레임(616), Z축 평판(928), Y축 전기서보모터(2908) 및 Y축 전기서보모터 마운트(2910)를 포함한다. Z축 프레임(616)은 2인치 사각강관 12개를 서로 용접하여 새장 구조로 형성된다. Z축 평판(928)은 Z축 프레임에 부착된다. Z축 평판(928)은 수직 투사스크린의 가요성 스크린과 같은 색조와 반사율을 갖는 반사형 전면을 갖는다. 이 평판(928)은 야구공이 통과하는 구멍(722)을 가질 뿐만 아니라, 어떤 경우에는 야구공이 발사되었음을 타자에게 경고하는 경고등 역할을 하는 3개의 등(2914-2916)을 포함할 수도 있다. Y축 전기서보모터 마운트(2910)는 서보모터(2908)의 동력축이 관통하는 구멍(2918)을 갖는 앵글 브래킷을 포함한다. Y축 전기서보모터(2908)는 모터 마운트(2910)에 고정되고, 이 마운트는 Z축 프레임(616)에 고정된다. Y축 캐리지는 Z축 프레임의 구멍들(2924,2926)과 Y축 삼각판(2628)(우측 삼각판은 가려져 있음)을 관통하는 Y축 회전핀(2920,806)에 의해Z축 프레임에 회전 가능하게 장착된다.

도 30, 31은 BPM에서 발사되도록 역회전 플라이휠로 야구공을 삽입하는 상태를 보여준다. 도 30에는 Y축 캐리지의 단면도가 도시되어 있다. 야구공 그립퍼 요소(826)에 부착된 야구공(824)은 H축 실린더(830)에 의해 역회전 플라이휠(838,840)에 일부 삽입된다. 도 31은 BPM 위로부터 W축을 내려다본 W축 캐리지의 단면도이다. 야구공(824)은 H축 실린더(830)에 의해 역회전 플라이휠 안으로 완전히 삽입된다.

도 32, 33은 G축에 대한 플라이휠 하우징의 회전상태를 보여준다. 도 32에서, 플라이휠 하우징(850)은 G축에 대해 수직으로 위치하고, 도 33에서는 G축 전기서보모터(852)에 의해 생긴 회전운동에 의해 G축에 대해 반시계 방향으로 회전되어 있다.

도 34는 BPM의 전기 및 컴퓨터 제어상태를 보여준다. BPM은 PC(3402)에서 운용되는 소프트웨어 프로그램에 의해 제어된다. PC(3402)는 스프트웨어의 인자들을 전기서보모터의 회전으로 번역하는 논리를 포함한 움직임 제어카드들(3404,3406)을 포함한다. 움직임 제어카드는 서보 증포기들(3408-3417)에 의해 증폭되는 제어신호들을 생성하고, 이들 증폭기들은 운동제어카드(3404,3406)의 신호들을 증폭하여 각종 전기서보모터들(842,844,820,2908,830,852,716,836)을 제어한다. 서보 증폭기(3408-3417)의 전압신호들에 의해 서보모터(842,844,820,2908,830,852,716,836)가 특정 기간동안 특정 회전속도로 가속 및 회전된다. PC(3402)에서 운용되는 소프트웨어 루틴은 BPM으로부터 발사되는야구공의 초기 속도 등의 고차원 명세를 각종 서보모터의 회전으로 번역한다. PC(3402)에서 운용되는 소프트웨어 프로그램에 의해 그래픽 유저 인터페이스(GUI)가 시각적 표시장치(3426)에 표시된다. PC, 시각적 표시장치 및 서보 증폭기들은 전원(3427)에서 전력을 받는다.

표 2에는 E, F 플라이횔 회전속도로 야구공의 발사속도를 번역하는데 사용되는 중간값들을 보여준다.

원하는 야구공 속도는 첫번째 칸에 mph(mile per hour) 단위로 표시되고, 원하는 야구공의 회전스핀은 두번째 칸에 rpm 단위로 표시되며, E, F 플라이휠의 회전속도는 세번째 내지 여덟번째 칸에 각각 rad/s(초당 라디안), rpm, cnt/s(초당 카운트)로 표시되어 있다.

밑의 표 3은 특정 투구를 설명하는데 필요한 데이타베이스 기록의 필드를 리스트한 것이다.

데이타 기록에서의 각각의 필드는, 첫번째 칸은 필드명, 두번째 칸은 필드에 저장된 데이타 타입, 세번째 칸은 필드의 내용에 대한 간단한 설명이다. 투구에 관련된 정보를 저장하는데는 여러가지 방법이 있다. 표 3에 리스트된 데이타필드는 투구 데이타를 저장하기 위한 특별한 방법을 보여주는 여러 가능한 데이타 방법중 하나를 보여준다. 표 3에 표시된 데이타에서, BPM에서 발사된 야구공의 초기 속도, 플라이휠 평면에서의 야구공의 회전율, 메이저 스핀, G축 운동에 의해 야구공에 생기는 회전율 또는 마이너 스핀을 포함해 특수한 투구에 관련된 여러가지 고차원 인자들이 설명되어 있다. 이들 고차원 인자에는 홈플레이트 위의 표적내의 표적점의 좌표와 BPM의 X, Y축에 대한 야구공의 릴리스포인트의 좌표도 포함된다. 또, 수직 투사스크린에 영상이 투사된 투구의 명칭이나 투수의 이름은 수직 투사스크린에 투사될 비디오 파일의 경로명과 함께 문자열 데이타 필드에 저장된다. 끝으로, 표 3에 기재된 데이타 기록은 W, Y축을 위한 앵글 세팅들을 포함하는데, 이들 앵글 세팅들은 상하 플라이휠의 회전율과 G축의 초기 앵글세팅과 함께 저장된다. 모터 제어를 위한 회전율과 개시 시간의 계산을 촉진하기 위해, 오버스핀이나 언더스핀을 필요로 하느냐의 여부에 따라, 그리고 지적된 마이너 스핀의 경우에 G축에 대한 회전율에 따라 W, Y 축 각도들을 전기 서보모터 제어인자들로 번역하여 메이저 스핀회전율을 상부나 하부 플라이휠에 추가될 차동 회전율로 번역하는데 보조 데이타베이스 표 그룹을 더 이용할 수도 있다. 보조 데이타베이스 표는 야구공의 릴리스 이전이나 릴리스중에 BPM내의 전기적 서보모터들을 제어하는데 필요한 추가 데이타나 인자들 어떤 것도 저장하는데 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 각각 다른 투구동작에 대한 상세한 전기적 서보모터 제어인자들이 저장되어 있으므로, 이들 전기적 서보모터가 직접 투구동작을 실행하는데 거의 또는 전혀 계산이 불필요하다. 한편, 표 3에 기재된 데이타 기록 등의 데이타 기록에 저장된 데이타로부터 서보모터 제어인자들을 분석적으로 계산할 수도 있다.

도 35-39는 BPM을 제어하는 프로그램들에 대한 설명이다. BPM을 동작시키는 코치나 트레이너에게 그래픽 유저 인터페이스(GUI)를 제공하기 위해, 또 코치나 트레이너가 선택한 특수한 투구동작을 실행하는데 협조하도록 BPM내의 각종 전기적 서보모터들의 직접 동작시키기 위해 PC(도 34의 3402)에서 상기 프로그램들을 실행한다.

도 35는 상위레벨 BPM 프로그램을 설명하는 플로우 차트이다. 단계 3502에서, BPM이 시동되어 시스템을 동작시키기 시작한다. BPM이 시동되면, 야구공이 릴리스되어 Z축 캐리지 평판을 통과할 수 있는 지점까지 셔터가 I축을 통해 구동된다. 또, 나머지 축들을 제어하는 전기 서보모터들이 초기 위치로 구동될 수 있고,플라이휠은 초기 속도까지 가속될 수 있다. 단계 3504에서, BPM을 동작시키는 코치나 트레이너에게 사용자 인터페이스가 모니터로 표시된다. 이 표시에 의해 코치나 트레이너는 많은 명령어들중 BPM을 동작시키는 명령어를 선택할 수 있다. 단계 3506에서, BPM 제어프로그램은 코치나 트레이너가 3504 단계에서 표시된 GUI를 조작하여 그 다음 실행 명령어를 선택하기를 기다린다. 단계 3508의 BPM 제어프로그램에 의해 검출된대로, 코치나 트레이너가 BPM이 중단되어야 한다고 지시하면, 프로그램은 단계 3510에서 모든 전기서보모터들을 중지시키고 단계 3512로 되돌아간다. 한편, 단계 3514의 BPM 제어프로그램으로 검출된 바와 같이, 코치나 트레이너가 투구 명령어를 선택하면, BPM 제어프로그램은 단계 3516에서 "투구" 루틴을 호출하여 야구공을 투구하도록 한다. "투구" 루틴은 뒤에 자세히 설명한다. 단계 3518에서 BPM 제어프로그램에 의해 검출된 바와 같이, 코치나 트레이너는 여러 다른 정보나 유지보수 명령어들중 어떤 것도 선택할 수 있고, 이들 명령어들은 단계 3520의 정보 및 유지보수 명령 루틴을 호출해 BPM 제어프로그램에 의해 실행된다. 이들 정보 및 유지보수 명령어들은 현재의 응용범위를 넘어서는 것이다. 이들 명령어들에는 통계분석을 위한 데이타 수집, 테스팅 및 측정 루틴들, 및 BPM의 성능을 향상시키는 각종 다른 기능들이 포함된다. 이들 정보 및 유지보수 루틴들은 후속 특허출원에 속하는 것이다. 끝으로, 코치나 트레이너가 수동 모드로 BPM을 동작시키고자 하면, 단계 3522의 BPM 제어프로그램에 의해 검출된 바와 같이, BPM 제어프로그램이 단계 3524에서 "수동 모드" 루틴을 호출하여 코치나 트레이너로 하여금 각종 전기서보모터들 전체의 세팅과 야구공의 초기 발사를 수동으로 선택하도록 한다. 또, 수동모드에서 선택된 세팅들은, 뒤에 재생될 수 있도록 데이타 기록에 저장된다. 수동모드 류틴에 대해서는 더이상 자세히 설명하지 않는다.

도 36은 "투구" 루틴에 대한 플로우차트이다. 단계 3602에서, "투구" 루틴은 코치나 트레이너로 하여금 특수한 투구를 선택하도록 한다. 이를 위해서는 몇개의 다른 GUI라도 이용할 수 있다. 예컨대, 강속구, 슬라이더, 커브볼 등의 기존의 공지된 투구 리스트를 코치나 트레이너에게 제공할 수도 있고, 야구공이 발사될 초기속도와 지점을 선택하기 위한 보조 메뉴가 제공될 수도 있다. 단계 3604에서, "투구" 루틴은 표 3에 표시된 데이타와 같은 투구 데이타베이스로부터 적절한 항목을 탐색하여 전기서보모터들을 구동시킬 준비를 하고 수직 투사스크린에 투수의 영상을 표시할 준비를 한다. 단계 3606에서, "투구" 루틴은 단계 3604에서 탐색된 데이타베이스 기록에 표시된 비디오 영상파일을 검색하고 비디오 영상파일을 투사할 준비를 한다. 단계 3608에서, "투구" 루틴은 계산 루틴을 호출하여 전기서보모터 제어를 위한 타임 시퀀스를 계산한다. 단계 3610에서, "투구" 루틴은 투사 루틴을 호출하여 단계 3608에서 밝혀진 타임시퀀스를 실행한다. 단계 3612에서, "투구" 루틴은 클린업 루틴을 호출하여 그 다음 투구를 위해 BPM을 부분적으로 재초기화한다. 재초기화는 셔터가 그 다음 동작을 대기하는 위치까지 I축 제어를 통해 셔터를 복귀시키는 것을 포함하고, H축을 따라 그립퍼 조립체를 후퇴시켜 야구공을 로딩시키는 것을 포함한다. 단계 3614에서, "투구" 루틴은 코치나 트레이너로 하여금 다음 투구 명령을 하도록 한다. 코치나 트레이너가 BPM에서 야구공을 더 발사시키길 원하면, 단계 3616에서 "투구" 루틴에 의해 검색된바와 같이, 단계 3601로 되돌아간다, 그렇지 않으면, "투구" 루틴으로 되돌아간다.

도 37에, 단계 3608의 "투구" 루틴에 의해 호출된 계산루틴이 플로우차트로 도시되어 있다. 단계 3702, 3704, 3706은 단계 3604의 "투구" 루틴에 의해 검색된 데이타베이스 기록내의 각종 필드에 의해 표시된 대로 전기 서보모터들 각각을 구동하기 위해 운동제어카드(도 34의 3406, 3408)로의 타임 출력들을 계산루틴에 의해 계산하는 루프를 형성한다. 예컨대, 검색된 데이타 기록에 의해 릴리스 포인트의 X축 위치가 수직 투사스크린의 좌측변에서 90㎝에 위치해야 한다고 지적되면, 릴리스 포인트의 현재 위치와 X축을 따른 릴리스 포인트의 원하는 위치 사이의 간격과 모터의 속도와 총 동작시간을 계산루틴을 통해 계산하여, X축 프레임을 X축을 따라 원하는 릴리스 포인트 위치까지 구동시킨다. 단계 3708, 3710, 3712는 단계 3604에서 "투구" 루틴에 의해 검색된 데이타베이스 기록으로부터 직접, 또는 야구공의 발사를 위해 지적된 초기속도와 메이저 스핀에 따른 분석적이나 반경험적 계산에 의해 상하 플라이휠의 회전속도를 결정하는 루프를 구성한다. 단계 3714에서, 계산루틴은 시간선에 따른 서보모터의 동작 결정시간을 집합한다. 도 38은 이런 시간선을 도시한 것이고, 이에 대해서는 아래에 설명한다. 끝으로, 계산루틴은 단계 3716에서 복귀한다.

도 38은 전기서보모터 동작 시간선을 보여준다. 편의상 시간선을 그래프로 보여준다. BPM의 바람직한 실시예에서, 시간선은 상승 타임시퀀스가 기록된 전기서보모터 제어동작들의 리스트로서 PC(도 34의 3402)의 메모리에 기억된다. 도 38에서, 야구공은 제로 시점(3802)에서 BPM에 의해 발사된다. 야구공의 릴리스 이전에발생하는 모터 제어동작들은 도 38에 0부터 좌측의 음의 시간에 표시되어 야구공의 릴리스 시간(3802) 이전에 실행되고, 야구공의 릴리스 이후에 발생하는 모터 동작들은 제로시간(3802) 우측에 표시되어 있다. 이 실시예에서, 투수의 영상은 야구공이 발사되기 15초 전인 3804 지점부터 시작해 야구공이 릴리스된 후 2초인 3806 지점까지 투사된다. 상하 플라이휠들은 야구공의 릴리스 전 4초 지점(3608,3610)부터 점진적으로 속도가 증가되거나 감소된다. 야구공이 릴리스된 직후, 상하 플라이휠의 점진적인 회전속도의 증가나 감소는 3612 및 3614 지점에서 중단되어, 공회전 상태로 돌아가거나 다음 투구의 준비를 위한 등속회전상태로 유지된다. 마찬가지로, 다른 BPM 서보모터들의 동작에 대한 시간은, X축에 대한 X축 프레임의 운동을 위해 X축 서보모터의 제어를 표시하는 선분(3616) 등과 같은 다른 수평 선분으로 표시한다. 투구를 위해 사이드스핀이 지적되면, G축 전기서보모터가 특정 초기지점 3618까지 먼저 제어된 뒤, 야구공의 릴리스 직전에 원하는 사이드스핀의 방향인 3620으로 G축을 중심으로 회전하도록 작동된다.

도 39는 단계 3610의 "투구" 루틴에 의해 호출된 발사루틴의 플로우차트이다. 단계 3902에서, 야구공을 그립퍼 요소에 적재할 수 있는 위치로 H축 조립체를 회전시키도록 J축 전기서보모터를 구동시키기 위해 발사루틴은 입력들을 움직임제어카드(도 34의 3406, 3408)로 전송한다. 단계 3904에서, 발사루틴은 야구공이 적재되었음을 표시하기를 기다린다. 이 표시는 코치나 트레이너에 의해 GUI에 입력될 수도 있고, 또는 그립퍼 조립체내의 야구공의 존재를 검출하는 전기기계적 센서를 그립퍼 메커니즘이 포함할 수도 있다. 단계 3906에서, 발사루틴은 J축 전기서보모터를 제어하여 H축 조립체를 G축에 일치시켜 야구공의 발사를 준비한다. 어떤 경우에는, 기계적 매거진으로부터 야구공을 자동으로 적재할 수도 있다. 이 경우, H축을 통한 그립퍼 조립체의 신축과 매거진의 위치를 제어하여 야구공을 매거진에서 기계적으로 배출하기 위해 다른 제어단계들을 가동시킬 수도 있다. 단계 3908-3912는, 발사루틴이 도 37의 단계 3714의 계산루틴에 의해 준비된 시간선으로부터 각각의 이벤트를 순서대로 선택하고 각각의 선택된 이벤트를 실행하는 루프를 구성한다. 각각의 선택된 이벤트에 대해, 이벤트가 모터 시동명령인지 또는 점진적인 모터 제어명령인지의 여부를 발사루틴은 단계 3909에서 결정한다. 이렇게 될 경우, 단계 3910에서, 발사루틴은 적절한 제어입력을 움직임제어카드(도 34의 3406 또는 3408)로 보내 시간선 이벤트로 표시된 바와 같이 전기서보모터를 제어한다. 한편, 단계 3911에서, 발사루틴은 적절한 제어입력을 움직임제어카드(도 34의 3406 또는 3408)로 보내 이 이벤트에서 지시된 전기서보모터를 제어하여, 상하부 플라이휠의 경우 그 동작을 중단시키거나, 같은 속도로 회전시키거나 공회전 상태로 복귀시킨다. 단계 3912에서, 발사루틴은 시간선에 리스트된 다른 이벤트가 있는지의 여부를 결정한다. 만약 있다면, 단계 3912에서 검출된대로, 단계 3908로 복귀한다. 만약 없다면, 발사루틴이 종료한다.

현재 이용가능한 야구공 피칭머신에서는, BPM에서 야구공을 발사하기 전은 물론 발사중에 야구공의 재봉선 방향을 제어할 수 없다. 그러나, 본 발명의 BPM에서는 그립퍼 요소와 그립퍼 요소의 배향마크(도 21의 2124, 2126)를 통해 야구공을 동일한 재봉선 방향으로 반복발사할 수 있어, 재봉선 방향을 제어할 수 있다. 이런재봉선 방향의 제어는 각각의 야구공에 따라 차이가 큰데, 이는 제조공정에서 사용되는 재료의 차이뿐만 아니라 제조공정의 결과의 차이로 인한 것이고, 그 결과 야구공이 동일한 재봉선 방향과 동일한 BPM 제어인자로 발사될 때에도 궤도가 달라지게 된다. 이런 차이에는 중량, 원주, 재봉선 높이, 실밥 및 야구공의 표면 재질의 차이도 포함된다. BPM을 이용하면, 각각의 야구공을 반복 발사하여 테스트하여 하나의 데이타베이스에 각각의 야구공의 각종 수정인자들을 저장할 수 있고, 발사될 야구공에 대해 이 데이타베이스에서 검색된 수정인자에 따라 BPM의 성분들을 미세하게 동조할 수 있다. 그러나, 이런 각각의 야구공의 처리는 가능하기는 하지만 필히 많은 시간이 소요된다.

야구공들을 개별적으로 측정하지 않고, 야구공 분류스크린을 이용한 야구공 분류법을 이용하여 동일한 재봉선 방향 및 BPM 제어인자들의 세팅하에 분류스크린상의 동일 위치로 발사될 야구공들을 비슷한 특징을 갖는 그룹으로 분류할 수 있다. 도 40은 야구공 분류스크린을 보여준다. 이 분류스크린은 2개의 수평 베이스부재(4004,4006)에 수직으로 장착된 사각 프레임(4002)을 포함한다. 이 사각프레임(4002)에 와이어, 나일론줄 등의 인장력을 갖는 선형재료들을 엮어서 야구공의 단면적보다 약간 큰 사각 셀(4010)을 갖는 그리드(4008)를 형성한다. 각각의 셀에는, 셀(4016,4018)에 부착된 양말형 그물(4012,4014)와 같은 그물을 부착한다. 도 40의 분류스크린의 나머지 셀에 부착되는 양말형 그물은 설명의 편의상 생략했다.

큰 그룹의 야구공들은 재봉선 방향과 BPM 제어인자들을 동일하게 세팅하여분류스크린의 중앙셀(4020)을 향해 한번에 하나씩 발사된다. 야구공들은 그리드(4008)를 통과하고 야구공이 통과하는 셀에 부착된 그물에 걸린다. 야구공들은 이런식으로 특정 그물에 모이는 더작은 그룹으로 물리적으로 분리된다. 각각의 더 작은 야구공 그룹에는 수정 인자 세트가 할당되고 데이타베이스에 저장된다. 뒤에, 이들 수정인자들은 검색될 수 있고 특정 투구동작을 위한 BPM 제어인자들에 적용되어 각각 다른 소규모 그룹의 야구공들에 BPM 제어인자들을 동조시킬 수 있다. 예컨대, 그물(4014)에 모인 소규모 그룹의 야구공들에는 테스트중에 야구공을 발사하는데 사용되는 BPM 제어인자 세팅에 인가될 수정인자들이 할당되고, 이 수정인자들은 결국 중앙셀(4020)을 통과하지 않고 그물(4014)에 모인 야구공들에 사용된다. 뒤에, 타격연습을 할 때, 이 수정인자들을 이용해 BPM 제어인자들을 조절하여, 테스트중에 그물(4014)에 모인 소규모 그룹의 야구공들을 스트라이크 존의 원하는 위치로 정확히 발사할 수 있다.

비록 본 발명은 특정 실시예의 견지에서 설명되었지만, 본 발명은 이들 실시예에만 한정된 것은 아니다. 본 발명의 사상내에서의 변경은 당업자에게는 자명할 것이다. 에컨대, 도면에 도시되고 앞의 설명에 기재된 것과는 다른 여러가지 조립체들에 부품들을 장착하고 부착하는 방법과 다른 많은 형태의 부품들을 이용할 수도 있다. BPM과 사용자 사이의 인터페이스로서 다른 GUI를 이용할 수도 있다. 투구 시퀀스를 미리 선택하여, 사용자의 간섭 없이 모든 투구 시퀀스를 자동으로 동작시킬 수도 있다. 야구공을 투구하기 위해 BPM의 전기서보모터들을 제어하는데 이용되는 소프트웨어에는 거의 제한이 없다. 테니스볼 서빙머신, 군사용 무기투척 시뮬레이터, 풋볼 패싱머신 등 발사기를 시뮬레이션하는데 비디오 영상을 이용하고 물리적 물체를 재생가능하고 의미있는 궤도로 발사하기 위한 변형된 물체발사요소들을 이용하는 기타 모든 형태의 시뮬레이터에 맞도록 본 발명의 BPM을 쉽게 변경할 수도 있다. 이 BPM은 표준 시퀀스로 투구하는데 이용하여 표준 폼으로 유망한 신인들을 발굴하는데 이용될 수도 있다. BPM에 대한 타자의 능력의 관점에서 보면, BPM의 PC 요소로 인해 상세한 정보를 수집하여 BPM을 동작시키는 코치나 트레이너에게 제공할 수 있다. 이런 상세한 정보로 인해, 선수 신상, 훈련스케쥴 등의 평가 및 훈련 방법을 개선할 수 있다. BPM의 신속한 자동측정을 위해 레이저 타게팅 및 측정시스템을 BPM에 추가할 수도 있다. 압축율과 표면특성이 다른 플라이휠에 다른 형태의 벨트를 부착하는 등, BPM의 요소들을 형성하는데 다른 재료를 이용할 수도 있다.