CN108714297A - 一种自主避障的乒乓球捡球机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自主避障的乒乓球捡球机器人,属于机器人技术领域。本发明包括大底板、转向装置、捡球装置、驱动装置、超声波测距装置;本发明所述机器人具有遥控捡球和自主避障的功能,能有效解决人工捡乒乓球时,效率低、工作量大等问题,且避免了在人工捡球的过程中对运动员造成的不必要的干扰。
Description
技术领域
本发明涉及一种自主避障的乒乓球捡球机器人,属于机器人技术领域。
背景技术
在乒乓球室里,训练或者比赛的时候,地面上会有很多出界或者无效的乒乓球,如果人工来捡球,将会造成效率低、工作量大等弊端。因此,如果能有一种捡球机器人应用在乒乓球馆里,能够使工作人员遥控捡球,将可以使人们摆脱一些繁琐的工作,大大减轻人们的劳动强度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:本发明提供一种自主避障的乒乓球捡球机器人,用于解决当前人工捡地面上的乒乓球时,效率低、工作量大这一问题。
本发明技术方案是:一种自主避障的乒乓球捡球机器人,包括大底板26、转向装置33、捡球装置34、驱动装置35、超声波测距装置36;
所述大底板26包括主底板6、转向电机支撑座1、乒乓球防弹回挡板25、齿轮电机支撑座15、卷板轴支撑座12、驱动电机支撑座24、后车轮轴支撑座18;所述转向电机支撑座1固定在主底板6上面的前端,主底板6的四周设有挡板形成一个槽体,中后部位设有一个长方形孔,乒乓球防弹回挡板25固定在长方形孔的四周;齿轮电机支撑座15固定在主底板6上,位于长方形孔的一侧;卷板轴支撑座12位于长方形孔的两侧,固定在主底板6的下面;驱动电机支撑座24固定在主底板6下面的中后部位,后车轮轴支撑座18固定在主底板6下面的后端;
所述转向装置33包括转向电机2、叉架3、螺栓状轴4、螺母5、前轮7;转向电机2固定安装在转向电机支撑座1里,转向电机2的输出轴与叉架3固定连接;螺栓状轴4末端有螺纹,螺纹和螺母5相配合,螺栓状轴4穿过叉架3,一端通过螺母5拧紧固定在叉架3上,前轮7位于叉架3中间,通过轴承套在螺栓状轴4的中间部位;
所述捡球装置34包括挡板8、卷板9、半圆柱导轨壳 10、卷板轴11、小齿轮13、大齿轮14、齿轮电机16;所述挡板8固定安装在半圆柱导轨壳10两侧,卷板9为V型板,固定安装在卷板轴11的中间部位,卷板9位于半圆柱导轨壳10的内部,通过轴承与卷板轴11连接,卷板9和半圆柱导轨壳10位于主底板6的中后部位的长方形孔内,半圆柱导轨壳10的下端与地面之间的距离小于乒乓球半径;小齿轮13固定安装在卷板轴11的一端,卷板轴11的末端通过轴承与卷板轴支撑座12固定;大齿轮14安装在齿轮电机16的输出轴上,大齿轮14与小齿轮13啮合,齿轮电机16安装在齿轮电机支撑座15上,齿轮电机16的底端还固定在大底板26的侧壁上;
所述驱动装置35包括后车轮轴17、主动轮19、从动轮20、大锥齿轮21、小锥齿轮22、驱动电机23;驱动电机23固定安装在驱动电机支撑座24上,小锥齿轮22固定安装在驱动电机23的输出轴上,小锥齿轮22与大锥齿轮21啮合,大锥齿轮21固定安装在后车轮轴17上;后车轮轴17通过轴承固定架在两个对称分布的后车轮轴支撑座18上,主动轮19与后车轮轴17一端固定连接,从动轮20通过轴承与后车轮轴17的另一端固定连接;
所述超声波测距装置36包括小电机支撑座28、小电机29、超声波测距传感器支撑架30、长六角螺母31、超声波测距传感器32;小电机支撑座28固定安装在转向电机支撑座1外侧,小电机29固定安装在小电机支撑座28上,超声波测距传感器支撑架30固定安装在小电机29的输出轴上,超声波测距传感器32通过四个长六角螺母31和螺栓固定安装在超声波测距传感器支撑架30上。
优选的,本发明所述超声波测距传感器支撑架30为“L”形,水平向固定在小电机29的输出轴上,竖直向固定声波测距传感器32。
优选的,本发明所述所述挡板8为柔性材料制成,例如橡胶材料。
优选的,本发明所述卷板9角度的角度为90°~150°。
优选的,本发明所述叉架3为U型结构,转向电机2的输出轴与U型结构的顶端固定连接;螺栓状轴4穿过U型结构的两个侧面,前轮7位于U型结构的中间。
本发明的工作过程是:
驱动电机23的输出轴转动,使得固定在转动端的小锥齿轮22转动,由于小锥齿轮22与大锥齿轮21啮合,使得大锥齿轮21转动;由于大锥齿轮21与后车轮轴17固定安装,使得后车轮轴17转动;由于后车轮轴17与主动轮19紧固配合,使得主动轮19转动;由于后车轮轴17与从动轮20通过轴承安装在一起,使得从动轮20随着运动方向的改变而具有适宜的转速;通过上述过程,实现该机器人的行进的驱动。
转向电机2的输出轴转动,使得固定在转动端的叉架3转动,由于叉架3与前轮7通过螺母5、螺栓状轴4、轴承固定,使得前轮7的方向随着叉架3的转动而改变;通过上述过程,实现该机器人的转向。
小电机29工作,其输出轴不停地左右转动,由于超声波测距传感器支撑架30固定安装在小电机29的输出轴上,带动超声波测距传感器支撑架30不停地左右摆动,进而,固定在超声波测距传感器支撑架30上的超声波测距传感器32不停地左右摆动,不断探测前方有没有障碍物,如果有障碍物,可将信号传输至主控板,主控板控制转向电机2工作,进而转向;通过上述过程,实现该机器人的自主避障。
齿轮电机16转动,使得大齿轮14转动,与大齿轮14啮合的小齿轮13转动,由于小齿轮13与卷板轴11固定安装在一起,从而使得卷板轴11转动,从而带动卷板9转动;机器人在前进过程中,乒乓球27进入卷板9,卷板9顺时针转动,乒乓球27被卷板9推动,由于惯性以及卷板9角度的特殊设定,乒乓球27跨过乒乓球防弹回挡板25,进入到大底板26上,即乒乓球盛放处;通过上述过程,实现该机器人的捡球功能。
本发明的有益效果是:
(1)能够遥控,使得工作人员在不进入乒乓球场地的情况下捡拾乒乓球;
(2)能够代替人类劳动,大大减少了工人的劳动工作量;
(3)效率高,捡球快,且避免了在人工捡球的过程中对运动员造成的不必要的干扰。
(4)可自主避障,极大地降低了机器人本身撞墙的危险或者撞人的危险。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图;
图2是本发明整体细节结构示意图;
图3是本发明的底面结构示意图;
图4是本发明的前轮处结构示意图;
图5是本发明的捡球部位的机构示意图;
图6是本发明的后车轮处(锥齿轮啮合处放大)的示意图。
图1-6中各标号:1-转向电机支撑座,2-转向电机,3-叉架,4-螺栓状轴,5-螺母,6-主底板,7-前轮,8-挡板,9-卷板,10-半圆柱导轨壳,11-卷板轴,12-卷板轴支撑座,13-小齿轮,14-大齿轮,15-齿轮电机支撑座,16-齿轮电机,17-后车轮轴,18-后车轮轴支撑座,19-主动轮,20-从动轮,21-大锥齿轮,22-小锥齿轮,23-驱动电机,24-驱动电机支撑座,25-乒乓球防弹回挡板,26-大底板,27-乒乓球,28-小电机支撑座,29-小电机,30-超声波测距传感器支撑架,31-长六角螺母,32-超声波测距传感器,33-转向装置,34-捡球装置,35-驱动装置,36-超声波测距装置。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例,对本发明作进一步说明,但是本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1:如图1-6所示,一种自主避障的乒乓球捡球机器人,包括大底板26、转向装置33、捡球装置34、驱动装置35、超声波测距装置36;
所述大底板26包括主底板6、转向电机支撑座1、乒乓球防弹回挡板25、齿轮电机支撑座15、卷板轴支撑座12、驱动电机支撑座24、后车轮轴支撑座18;所述转向电机支撑座1固定在主底板6上面的前端,主底板6的四周设有挡板形成一个槽体,中后部位设有一个长方形孔,乒乓球防弹回挡板25固定在长方形孔的四周;齿轮电机支撑座15固定在主底板6上,位于长方形孔的一侧;卷板轴支撑座12位于长方形孔的两侧,固定在主底板6的下面;驱动电机支撑座24固定在主底板6下面的中后部位,后车轮轴支撑座18固定在主底板6下面的后端。
所述转向装置33包括转向电机2、叉架3、螺栓状轴4、螺母5、前轮7;转向电机2固定安装在转向电机支撑座1里,转向电机2的输出轴与叉架3固定连接;螺栓状轴4末端有螺纹,螺纹和螺母5相配合,螺栓状轴4穿过叉架3,一端通过螺母5拧紧固定在叉架3上,前轮7位于叉架3中间,通过轴承套在螺栓状轴4的中间部位;所述叉架3为U型结构,转向电机2的输出轴与U型结构的顶端固定连接;螺栓状轴4穿过U型结构的两个侧面,前轮7位于U型结构的中间。
所述捡球装置34包括挡板8、卷板9、半圆柱导轨壳 10、卷板轴11、小齿轮13、大齿轮14、齿轮电机16;所述挡板8固定安装在半圆柱导轨壳10两侧,卷板9为V型板,固定安装在卷板轴11的中间部位,卷板9位于半圆柱导轨壳10的内部,通过轴承与卷板轴11连接,卷板9和半圆柱导轨壳10位于主底板6的中后部位的长方形孔内,半圆柱导轨壳10的下端接近地面;小齿轮13固定安装在卷板轴11的一端,卷板轴11的末端通过轴承与卷板轴支撑座12固定;大齿轮14安装在齿轮电机16的输出轴上,同时大齿轮14与小齿轮13啮合,齿轮电机16安装在齿轮电机支撑座15上,同时,齿轮电机16的底端还固定在大底板26的侧壁上。
所述驱动装置35包括后车轮轴17、主动轮19、从动轮20、大锥齿轮21、小锥齿轮22、驱动电机23;驱动电机23固定安装在驱动电机支撑座24上,小锥齿轮22固定安装在驱动电机23的输出轴上,小锥齿轮22与大锥齿轮21啮合,大锥齿轮21固定安装在后车轮轴17上;后车轮轴17通过轴承固定架在两个对称分布的后车轮轴支撑座18上,主动轮19与后车轮轴17一端固定连接,从动轮20通过轴承与后车轮轴17的另一端固定连接。
所述超声波测距装置36包括小电机支撑座28、小电机29、超声波测距传感器支撑架30、长六角螺母31、超声波测距传感器32;小电机支撑座28固定安装在转向电机支撑座1外侧,小电机29固定安装在小电机支撑座28上,超声波测距传感器支撑架30固定安装在小电机29的输出轴上,超声波测距传感器32通过四个长六角螺母31和螺栓固定安装在超声波测距传感器支撑架30上;所述挡板8为橡胶材料制成,所述卷板9角度的角度约为150度。
作为本发明的另一个优选实施例,所述超声波测距传感器支撑架30为“L”形,水平向固定在小电机29的输出轴上,竖直向固定声波测距传感器32;所述卷板9角度的角度为约为130度。
下面结合具体工作过程对本发明进一步详细说明:
本实施例的工作过程是:驱动电机23的输出轴转动,使得固定在转动端的小锥齿轮22转动,由于小锥齿轮22与大锥齿轮21啮合,使得大锥齿轮21转动;由于大锥齿轮21与后车轮轴17固定安装,使得后车轮轴17转动;由于后车轮轴17与主动轮19紧固配合,使得主动轮19转动;由于后车轮轴17与从动轮20通过轴承安装在一起,使得从动轮20随着运动的方向的改变而具有适宜的转速。通过上述过程,实现该机器人的行进的驱动;转向电机2的输出轴转动,使得固定在转动端的叉架3转动,由于叉架3与前轮7通过螺母5、螺栓状轴4、轴承固定,使得前轮7的方向随着叉架3的转动而改变。通过上述过程,实现该机器人的转向;小电机29工作,其输出轴不停地左右转动,由于超声波测距传感器支撑架30固定安装在小电机29的输出轴上,带动超声波测距传感器支撑架30不停地左右摆动,进而,固定在超声波测距传感器支撑架30上的超声波测距传感器32不停地左右摆动,不断探测前方有没有障碍物,如果有障碍物,可将信号传输至主控板,主控板控制转向电机2工作,进而转向;通过上述过程,实现该机器人的自主避障;齿轮电机16转动,使得大齿轮14转动,与大齿轮14啮合的小齿轮13转动,由于小齿轮13与卷板轴11固定安装在一起,从而使得卷板轴11转动,从而带动卷板9转动。机器人在前进过程中,乒乓球27进入卷板9,卷板9顺时针转动,乒乓球27被卷板9推动,由于惯性以及卷板9角度的特殊设定,乒乓球27跨过乒乓球防弹回挡板25,进入到大底板26上,即乒乓球盛放处。通过上述过程,实现该机器人的捡球功能。
上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施例,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化,比如可以捡其他形状的物体。
Claims (5)
1.一种自主避障的乒乓球捡球机器人,其特征在于:包括大底板(26)、转向装置(33)、捡球装置(34)、驱动装置(35)、超声波测距装置(36);
所述大底板(26)包括主底板(6)、转向电机支撑座(1)、乒乓球防弹回挡板(25)、齿轮电机支撑座(15)、卷板轴支撑座(12)、驱动电机支撑座(24)、后车轮轴支撑座(18);所述转向电机支撑座(1)固定在主底板(6)上面的前端,主底板(6)的四周设有挡板形成一个槽体,中后部位设有一个长方形孔,乒乓球防弹回挡板(25)固定在长方形孔的四周;齿轮电机支撑座(15)固定在主底板(6)上,位于长方形孔的一侧;卷板轴支撑座(12)位于长方形孔的两侧,固定在主底板(6)的下面;驱动电机支撑座(24)固定在主底板(6)下面的中后部位,后车轮轴支撑座(18)固定在主底板(6)下面的后端;
所述转向装置(33)包括转向电机(2)、叉架(3)、螺栓状轴(4)、螺母(5)、前轮(7);转向电机(2)固定安装在转向电机支撑座(1)里,转向电机(2)的输出轴与叉架(3)固定连接;螺栓状轴(4)末端有螺纹,螺纹和螺母(5)相配合,螺栓状轴(4)穿过叉架(3),一端通过螺母(5)拧紧固定在叉架(3)上,前轮(7)位于叉架(3)中间,通过轴承套在螺栓状轴(4)的中间部位;
所述捡球装置(34)包括挡板(8)、卷板(9)、半圆柱导轨壳( 10)、卷板轴(11)、小齿轮(13)、大齿轮(14)、齿轮电机(16);所述挡板(8)固定安装在半圆柱导轨壳(10)两侧,卷板(9)为V型板,固定安装在卷板轴(11)的中间部位,卷板(9)位于半圆柱导轨壳(10)的内部,通过轴承与卷板轴(11)连接,卷板(9)和半圆柱导轨壳(10)位于主底板(6)的中后部位的长方形孔内,半圆柱导轨壳(10)的下端与地面之间的距离小于乒乓球半径;小齿轮(13)固定安装在卷板轴(11)的一端,卷板轴(11)的末端通过轴承与卷板轴支撑座(12)固定;大齿轮(14)安装在齿轮电机(16)的输出轴上,大齿轮(14)与小齿轮(13)啮合,齿轮电机(16)安装在齿轮电机支撑座(15)上,齿轮电机(16)的底端还固定在大底板(26)的侧壁上;
所述驱动装置(35)包括后车轮轴(17)、主动轮(19)、从动轮(20)、大锥齿轮(21)、小锥齿轮(22)、驱动电机(23);驱动电机(23)固定安装在驱动电机支撑座(24)上,小锥齿轮(22)固定安装在驱动电机(23)的输出轴上,小锥齿轮(22)与大锥齿轮(21)啮合,大锥齿轮(21)固定安装在后车轮轴(17)上;后车轮轴(17)通过轴承固定架在两个对称分布的后车轮轴支撑座(18)上,主动轮(19)与后车轮轴(17)一端固定连接,从动轮(20)通过轴承与后车轮轴(17)的另一端固定连接;
所述超声波测距装置(36)包括小电机支撑座(28)、小电机(29)、超声波测距传感器支撑架(30)、长六角螺母(31)、超声波测距传感器(32);小电机支撑座(28)固定安装在转向电机支撑座(1)外侧,小电机(29)固定安装在小电机支撑座(28)上,超声波测距传感器支撑架(30)固定安装在小电机(29)的输出轴上,超声波测距传感器(32)通过四个长六角螺母(31)和螺栓固定安装在超声波测距传感器支撑架(30)上。
2.根据权利要求1所述自主避障的乒乓球捡球机器人,其特征在于:超声波测距传感器支撑架(30)为“L”形,水平向固定在小电机(29)的输出轴上,竖直向固定声波测距传感器(32)。
3.根据权利要求1所述自主避障的乒乓球捡球机器人,其特征在于:所述挡板(8)为柔性材料制成。
4.根据权利要求1所述自主避障的乒乓球捡球机器人,其特征在于:卷板(9)角的角度为90°~150°。
5.根据权利要求1所述自主避障的乒乓球捡球机器人,其特征在于:叉架(3)为U型结构,转向电机(2)的输出轴与U型结构的顶端固定连接;螺栓状轴(4)穿过U型结构的两个侧面,前轮(7)位于U型结构的中间。
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