CN108619683A - 一种拾取多种球类的机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种拾取多种球类的机器人。该系统包括大球收集模块、羽毛球收集模块、中小型球收集模块和移动模块。大球收集模块中,设计了曲柄摇杆结合滑块的组合机构来抓取大球并放至相应区域,降低了电机的安装数量。收集羽毛球模块中,将两个四杆机构相组,实现环形钳夹住球头时的全方位移动。多只羽毛球筒在转盘底槽轮的带动下作间歇旋转,羽毛球叠放满筒后自动换筒。抓取中小型球的模块中,用一个可通过侧面的滑块机构调节离地高度的螺旋状橡胶长方体卷取中小型球,并将球弹到相应存放区中。抓取大球、羽毛球的模块底板下均设有丝杠导轨,使抓取机构能前后自由移动,抓取范围更大、动作更灵活。
Description
技术领域
本发明为一款能捡取多种球类并且自带球类分区储存空间的机器人,在各种球场均可使用,属于机器人结构设计领域。
背景技术
随着生活节奏的加快,人们忙于学习工作的同时,越来越多的人选择通过运动来强身健体和释放压力。球类运动作为现在人们很热衷的一项运动,收球却成为了学校和一些运动场馆员工的任务。根据运动场地调研,目前收球主要是依靠人工完成,在较大的运动场上收球着实费时费力。通过文献调研发现,目前有能够自动捡球的机器人存在,但这种机器人一般只能捡取一种球类,而且几乎没有自带的储存空间。
综上所述,设计一种能捡取多种球类并自带球类分区储存空间的机器人将给人们的生活带来极大的便利,具有广泛的市场应用前景。
发明内容
本机械系统用于将散落在各种球类运动场地上的球进行收集整理,实现对不同类型散落球均可捡拾并分类存放的功能。
一款能捡取多种球类并且自带球类分区储存空间的机器人,其特征在于:包括大球收集模块、羽毛球收集模块、中小型球收集模块和移动模块。
抓取大球的机械爪的运动通过曲柄摇杆和双摇杆机构实现。
抓取羽毛球的机械爪的运动通过两组四连杆机构实现。
机械臂的前后移动可通过丝杠滑轨实现,机械臂的定角度间歇转动可通过蜗轮蜗杆及不完全齿轮实现。
中小型球的收集通过螺旋状橡胶长方体的旋转实现,长方体离地高度通过调整曲柄来改变。
大球收集模块工作时由丝杠滑轨实现结构的整体移动,第一杆(6)、第二杆(7)、第三杆(8)与机架形成曲柄摇杆,第三杆(8)、第四杆(9)、第五杆(10)与机架组成双摇杆,第一电机(11)驱动曲柄杆(6)作圆周运动,使杆(10)按所设计的轨迹运动,从而实现向下抓取大球和向右放置大球到收纳框里的动作。
羽毛球收集模块工作时由丝杠滑轨实现机械臂的整体移动,第二电机(12)分别驱动第六杆(13)、第七杆(14),当第六杆(13)驱动时改变机械爪在四杆机构所在平面内的伸缩,当第七杆(14)驱动时改变机械爪的俯仰角度,驱动第六杆(13)和第七杆(14)共同实现机械爪在平面内的各向移动。
机械爪由曲柄滑块和连杆组成,电机带动曲柄的旋转实现机械爪的张合。通过第三电机(15)驱动蜗杆(16)经涡轮(17)减速后同轴传动给齿轮组(18),再由齿轮组(18)同轴传动给不完全齿轮组(19),实现机械臂的定角度间歇转动。羽毛球存储装置通过电机驱动槽轮间歇机构转动一定角度,实现球筒的自动更换。
中小型球收集模块由曲柄(24)连接第八杆(20),第八杆(20)连接支撑螺旋状橡胶长方体(23)与皮带轮(25)的轴(21)。中小型球收集模块工作时电机开启带动皮带(22)转动,带动前方端螺旋状橡胶长方体(23)的旋转,机器人向球的方向前行,当球接触到橡胶时,球受到力的作用从而从地面上弹起,顺着斜面拨入存储空间。
机器人可通过调整皮带下方的曲柄(24)的角度改变螺旋状橡胶长方体(23)的离地高度,从而实现不同直径球类的收集。
本产品主要分为四个模块:机器人前端的中小球收集模块,左侧的大球收集模块,右侧的羽毛球收集模块和移动模块。抓取大球和羽毛球的装置分居机器人左右两侧,互不干扰,也使机器人保持平衡,行进平稳。存储模块位于机器人内部,便于抓取后的放置,也充分利用了空间。
抓取中小球模块采用一个呈螺旋状的橡胶长方体,通过带轮驱动其旋转,在机器人向地面散落的中小球行进的过程中,高速旋转的橡胶长方体碰到中小型球后,由于摩擦力将中小型球卷进机器人内部储存空间。机器人可通过调整皮带下方的曲柄的角度改变螺旋状橡胶长方体的离地高度,从而实现不同直径球类的收集。
抓取大球模块机械臂采用曲柄摇杆机构连接摇杆滑块机构,完成机械爪向下抓取和放置大球的动作。
抓取羽毛球模块在一个可全方位旋转的转台上,转台上装有可实现全方位移动的环形钳,在可灵活抓取各个方向上的球,并且环形钳在抓取羽毛球时避免了对羽毛的直接夹取,实现了对羽毛球羽毛的零损伤。机械爪抓取羽毛球后可调整球头使其向下依次叠放到车内羽毛球筒中,球筒收满下方有间歇机构自动更换新筒。
机器人左右两侧各装有一条丝杠滑道,使大球和羽毛球的抓取限制减小,收集过程更加变通、灵活。
采用以上设计方案,其特点是:
①针对不同球类的特点,运用不同的方法进行收集。可同时收集多种球类,也可在多个场地进行球的收集。
②抓取大球类的装置仅由一个电机驱动,结构设计巧妙。
③可在不损伤羽毛球的情况下进行收集。羽毛球可嵌套叠放,收纳整齐。间歇机构的设计实现了多筒收集的动作,扩大了储存量,节约了换筒时间。
附图说明
图1为整体结构示意图;
图2为大球抓取结构示意图;
图3为羽毛球抓取结构示意图;
图4为机械爪结构示意图;
图5为转向传动机构示意图;
图6为换筒机构示意图;
图7为槽轮机构示意图;
图8为中小型球收集结构(侧视)示意图;
图9为中小型球收集结构(主视)示意图;
图10为底盘结构示意图;
图中:1为大球收集模块,2为羽毛球收集模块,3为中小型球收集模块,4为移动模块,5为丝杠滑轨,6为第一杆,7为第二杆,8为第三杆,9为第四杆,10为第五杆,11为第一电机,12为第二电机,13为第六杆,14为第七杆,15为第三电机,16为蜗杆,17为蜗轮,18为齿轮组,19为不完全齿轮组,20为第八杆,21为轴,22为皮带,23为螺旋状橡胶长方体,24为曲柄,25为皮带轮,26为第四电机,27为齿轮,28为齿条,29为一对齿轮,30为第五电机,31为平行四连杆机构。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明进行详细描述。
如图1所示,整体机构由大球收集模块(1),羽毛球收集模块(2),小球收集模块(3)和移动模块(4)四个部分组成。
大球收集模块工作时由丝杠滑轨(5)实现结构的整体移动,第一杆(6)、第二杆(7)、第三杆(8)与机架形成曲柄摇杆,第三杆(8)、第四杆(9)、第五杆(10)与机架组成双摇杆,第一电机(11)驱动第一杆(6)作圆周运动,使第五杆(10)按所设计的轨迹运动,从而实现向下抓取大球和向右放置大球到矩形收纳框里的动作。
羽毛球收集模块工作时由丝杠滑轨(5)实现机械臂的整体移动,第二电机(12)分别驱动第六杆(13)、第七杆(14),当第六杆(13)驱动时主要改变机械爪在四杆机构所在平面内的伸缩(0到0.45米),当第七杆(14)驱动时主要改变机械爪的俯仰角度(0到50°),两者可共同实现机械爪在平面内的各向移动。机械爪由曲柄滑块和连杆组成,电机带动曲柄的旋转实现机械爪的张合。通过第三电机(15)驱动蜗杆(16)经蜗轮(17)减速后同轴传动给齿轮组(18),再由齿轮组(18)同轴传动给不完全齿轮组(19),实现机械臂的定角度间歇转动。羽毛球存储装置通过电机驱动槽轮间歇机构转动一定角度,实现球筒的自动更换。
中小型球收集模块由曲柄(24)连接第八杆(20),第八杆(20)连接支撑螺旋状橡胶长方体(23)与皮带轮(25)的轴(21)。中小型球收集模块工作时电机开启带动皮带(22)转动,带动前方端螺旋状橡胶长方体(23)的旋转,机器人向球的方向前行,当球接触到橡胶时,球受到力的作用从而从地面上弹起,顺着斜面拨入存储空间。机器人可通过调整皮带下方的曲柄(24)的角度改变螺旋状橡胶长方体(23)的离地高度,从而实现不同直径球类的收集。
机器人采用四轮结构,其前轮是一个平行四连杆机构(31),当机器人需要转向时,第四电机(26)驱动齿轮(27)转动,齿轮与齿条(28)啮合,实现齿条的左右移动,进而实现轮子的转向。后轮由一对齿轮(29)将第五电机(30)输出的动力传递给轮子,驱动轮子运转。
Claims (5)
1.一种拾取多种球类的机器人,其特征在于:包括大球收集模块、羽毛球收集模块、中小型球收集模块和移动模块;
抓取大球的机械爪的运动通过曲柄摇杆和双摇杆机构实现;
抓取羽毛球的机械爪的运动通过两组四连杆机构实现;
机械臂的前后移动通过丝杠滑轨实现,机械臂的定角度间歇转动通过蜗轮蜗杆及不完全齿轮实现;
中小型球的收集通过螺旋状橡胶长方体的旋转实现,长方体离地高度通过调整曲柄来改变。
2.根据权利要求1所述的机器人,其特征在于:大球收集模块工作时由丝杠滑轨实现结构的整体移动,第一杆(6)、第二杆(7)、第三杆(8)与机架形成曲柄摇杆,第三杆(8)、第四杆(9)、第五杆(10)与机架组成双摇杆,第一电机(11)驱动曲柄杆(6)作圆周运动,使杆(10)按所设计的轨迹运动,从而实现向下抓取大球和向右放置大球到收纳框里的动作。
3.根据权利要求1所述的机器人,其特征在于:羽毛球收集模块工作时由丝杠滑轨实现机械臂的整体移动,第二电机(12)分别驱动第六杆(13)、第七杆(14),当第六杆(13)驱动时改变机械爪在四杆机构所在平面内的伸缩,当第七杆(14)驱动时改变机械爪的俯仰角度,驱动第六杆(13)和第七杆(14)共同实现机械爪在平面内的各向移动;
机械爪由曲柄滑块和连杆组成,电机带动曲柄的旋转实现机械爪的张合;通过第三电机(15)驱动蜗杆(16)经涡轮(17)减速后同轴传动给齿轮组(18),再由齿轮组(18)同轴传动给不完全齿轮组(19),实现机械臂的定角度间歇转动;羽毛球存储装置通过电机驱动槽轮间歇机构转动一定角度,实现球筒的自动更换。
4.根据权利要求1所述的机器人,其特征在于:中小型球收集模块由曲柄(24)连接第八杆(20),第八杆(20)连接支撑螺旋状橡胶长方体(23)与皮带轮(25)的轴(21);中小型球收集模块工作时电机开启带动皮带(22)转动,带动前方端螺旋状橡胶长方体(23)的旋转,机器人向球的方向前行,当球接触到橡胶时,球受到力的作用从而从地面上弹起,顺着斜面拨入存储空间。
5.根据权利要求1所述的机器人,其特征在于:机器人通过调整皮带下方的曲柄(24)的角度改变螺旋状橡胶长方体(23)的离地高度,从而实现不同直径球类的收集。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20181009 |