CN109847307B - 一种投篮机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种投篮机器人，所述投篮机器人包括：执行机构、驱动机构、控制系统，所述执行机构包括：投篮机器人的投手部、臂部、捡球部、车轮、机架，所述投手部与所述臂部通过所述投手支撑块连接，所述臂部安装在所述机架上，所述捡球部安装在所述机架上，所述车轮安装在所述机架上；所述驱动机构采用电机驱动方式进行驱动，包括：手部投球电机、臂部伸缩电机、臂部调整电机、捡球电机、车轮电机；所述控制系统采用PLC程序实现对所述投篮机器人的控制。本发明的一种投篮机器人是一种多自由度智能投篮机器人，能实现篮球的精准入篮，在保证了成功率的同时也能保证了判断准确、快速捡球、调节方便等优点。

Description

一种投篮机器人

技术领域

本发明涉及智能机器人领域，尤其涉及一种投篮机器人。

背景技术

机器人技术被认为是“当代最高意义的自动化”，智能程度的不断提升是当代机器人发展的一个显著的特征。如今，人类将越来越多的工作交付于机器人来执行完成，因此，在机器人的设计过程中，越来越多的功能被要求和配置在了机器人上。从某种意义上来讲，投篮机器人可以看作是移动机器人与机械手臂结合并且智能运作的代表。

虽然投篮机器人的研究不能够很快对我们平时的生活大有帮助，但是应该明白，各国各个领域对于机器人的研究，都旨在为机器人添加更全面智能的功能，而不再是以前一代机器人所采用的单纯的机械手臂。所以，投篮机器人可以看作是机器人集多种个功能于一身的一种具体体现，是对于智能机器人的一种很直接的尝试。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是摆脱单纯的机械手臂设计，提供一种投篮机器人，本发明有效解决了在投篮机器人比赛过程中需要完成的以下动作：自主完成移动，躲避障碍物，发现和捡取篮球，测定目标距离，调整动力和投篮。

为解决上述技术问题，本发明提供一种投篮机器人，其特征在于，所述投篮机器人包括：执行机构、驱动机构、控制系统，通过所述控制系统实现对所述驱动机构和所述执行机构的控制，实现所述投篮机器人执行捡球与投篮的任务；

所述执行机构包括：投篮机器人的投手部、臂部、捡球部、车轮、机架，所述投手部与所述臂部通过所述投手支撑块连接，所述臂部安装在所述机架上，所述捡球部安装在所述机架上，所述车轮安装在所述机架上；

所述驱动机构采用电机驱动方式进行驱动，包括：手部投球电机、臂部伸缩电机、臂部调整电机、捡球电机、车轮电机，所述手部投球电机安装在所述投手部的投手支撑块上，所述臂部调整电机安装在所述机架的三层板上，所述臂部伸缩电机安装在所述臂部的摆臂连接板上，所述捡球电机安装在所述捡球部的捡球支撑板上，所述车轮电机安装在所述机架的一层板上；

所述控制系统采用PLC程序实现对所述投篮机器人的控制。

作为本发明的进一步改进，所述投篮机器人的投手部包括手部投球电机、手部减速箱、轴承、投手、手部支撑座，所述机架的三层板与所述手部投球电机通过螺栓固定，所述手部投球电机通过手部减速箱减速后驱动所述投手，投手通过轴承与手部支撑座连接，当手部投球电机转动，投手随之转动，将球抛出。

作为本发明的进一步改进，所述投手部的投手采用球形外壳，杆前球壳低，保证捡球部捡到的的球被投手接住；杆后球壳高，保证所述投手部在抛球时有足够的力的提供。

作为本发明的进一步改进，所述投手部通过螺栓固连在投手支撑块上，投手支撑块与所述臂部的丝杠配合，在臂部伸缩电机的转动下，带动丝杠转动，从而进行整个投手部的位置调整。所述投手部的初始位置为投手杆竖直，且处于丝杠的最后段，每次投球调节后回复初始位置。

作为本发明的进一步改进，所述投篮机器人的臂部包括臂部调整电机、调整联轴器、斜齿轮、轴、键、斜齿轮轴、支撑座、臂部调整轴承、套环、摆臂连接板、臂部伸缩电机、伸缩联轴器、丝杠、臂部伸缩轴承，当所述臂部调整电机转动时，驱动所述调整联轴器和轴转动，在键的传动作用和支撑座与臂部调整轴承的支撑作用下，斜齿轮转动，从而带动所述斜齿轮轴转动，由于所述斜齿轮轴与所述套环固连，所述套环与所述摆臂连接板固定，臂部也就随之转动。当所述臂部伸缩电机转动时，驱动所述伸缩联轴器和丝杠转动，从而使投手支撑块进行微小位移，达到调节臂部有效长度的目的。

作为本发明的进一步改进，所述捡球部包括捡球爪、捡球支架、捡球支撑板、捡球轴承、减速箱、捡球电机，所述捡球爪初始位置与捡球支架几近重合。捡球时，捡球爪捡到球后，在捡球电机的作用下开始转动，直至转动与捡球支架成钝角，球在重力作用下沿捡球爪落入投手，捡球动作完成，回复初始位置。

作为本发明的进一步改进，所述投篮机器人的所述车轮包括车轮电机、车轮联轴器、车轮轴、车轮键、车轮轴承、车轮架、全向轮。所述车轮电机通过所述车轮联轴器、车轮轴、车轮键驱动所述车轮，并由所述车轮轴承与所述车轮架固定于所述机架上。

作为本发明的进一步改进，所述车轮的全向轮由小轮和轮架配合而成，所述小轮呈鼓形，所述轮架由正八边形切除而成，小轮和轮架在侧面的配合中是一个完整的圆形样子，使车轮转动过程保持平稳。

作为本发明的进一步改进，所述车轮共三组，三组车轮呈对称角度通过螺栓固定在所述机架的一层板上，以保证投篮机器人整体的稳定性。

作为本发明的进一步改进，所述投篮机器人的所述机架包括一层板、二层板、三层板、前支柱杆、后支柱杆、直角连接块。所述一层板的前后两端分别和所述前支柱杆(两根)与所述后支柱杆(两根)相连接固定，一层板的主要作用是安装固定车轮。在所述一层板上方隔一段距离，利用所述直角连接块安装固定所述二层板，二层板的具体作用是在其上部安置负责投篮机器人智能化的电路板等。在所述二层板上方一定的距离处，利用所述直角连接块安装固定所述三层板，三层板的主要作用是固定臂部和捡球部等。

本发明所达到的有益效果：本发明采用的上述技术方案，发明的一种投篮机器人，通过合理的结构设计，实现自主完成移动，躲避障碍物，发现和捡取篮球，测定目标距离，调整动力和投篮，在控制系统的控制下依次完成部捡球、臂部伸缩、臂部转动、投手部投篮的动作要求；实现投篮机器人的智能化和自动化，保证了准确投篮，调节方便等优点。

附图说明

图1为本发明整体结构一侧示意图；

图2为本发明整体结构另一侧示意图；

图3为本发明臂部一侧示意图；

图4为本发明臂部另一侧示意图；

图5为本发明车轮示意图。

图中各主要附图标记的含义为：

10-投手部、11-手部投球电机、12-手部减速箱、13-轴承、14-投手、15-手部支撑座、16-投手支撑块、20-臂部、21-臂部调整电机、22-臂部伸缩电机、211-调整联轴器、212-斜齿轮、213-轴、214-键、215-斜齿轮轴、216-支撑座、217-臂部调整轴承、218-套环、219-摆臂连接板、221-伸缩联轴器、222-丝杠、223-臂部伸缩轴承、30-捡球部、31-捡球电机、32-减速箱、33-捡球爪、34-捡球支架、35-捡球支撑板、36-捡球轴承、40-车轮、41-车轮电机、42-车轮联轴器、43-车轮轴、44-车轮键、45-车轮轴承、46-车轮架、47-全向轮、50-机架、51-一层板、52-二层板、53-三层板、54-前支柱杆、55-后支柱杆、56-直角连接块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1、2和3所示，本发明包括：执行机构、驱动机构、控制系统，通过所述控制系统实现对所述驱动机构和所述执行机构的控制，实现所述投篮机器人执行捡球与投篮的任务。所述执行机构包括：投篮机器人的投手部10、臂部20、捡球部30、车轮40、机架50，所述投手部10与所述臂部20通过所述投手支撑块16连接，所述臂部20安装在所述机架50上，所述捡球部30安装在所述机架50上，所述车轮40安装在所述机架50上；所述驱动机构采用电机驱动方式进行驱动，包括：手部投球电机11、臂部调整电机21、臂部伸缩电机22、捡球电机31、车轮电机41，所述手部投球电机11安装在所述投手部10的投手支撑块16上，所述臂部调整电机21安装在所述机架的三层板53上，所述臂部伸缩电机22安装在所述臂部的摆臂连接板219上，所述捡球电机31安装在所述捡球部30的捡球支撑板35上，所述车轮电机41安装在所述机架50的一层板51上；所述控制系统采用PLC程序实现对所述投篮机器人的控制。

如图1、3所示，本发明所述投篮机器人的投手部10包括手部投球电机11、手部减速箱12、轴承13、投手14、手部支撑座15，所述机架50的三层板53与所述手部投球电机11通过螺栓固定，所述手部投球电机11通过手部减速箱12减速后驱动所述投手，投手14通过轴承13与手部支撑座15连接，当手部投球电机11转动，投手随之转动，将球抛出。

如图1、3所示，本发明所述投手部10的投手14采用球形外壳，杆前球壳低，保证捡球部30捡到的的球被投手14接住；杆后球壳高，保证所述投手部10在抛球时有足够的力的提供。

如图1、3所示，本发明所述投手部10通过螺栓固连在投手支撑块16上，所述投手支撑块板16与所述臂部20的丝杠222配合，在臂部伸缩电机22的转动下，带动丝杠222转动，从而进行整个投手部10的位置调整。所述投手部10的初始位置为投手杆竖直，且处于丝杠222的最后段，每次投球调节后回复初始位置。

如图1、3和4所示，本发明所述投篮机器人的臂部20包括臂部调整电机21、调整联轴器211、斜齿轮212、轴213、键214、斜齿轮轴215、支撑座216、臂部调整轴承217、套环218、摆臂连接板219、臂部伸缩电机22、伸缩联轴器221、丝杠222、臂部伸缩轴承223，当所述臂部调整电机21转动时，驱动所述调整联轴器211和轴213转动，在键214的传动作用和支撑座216与臂部调整轴承217的支撑作用下，斜齿轮212转动，从而带动所述斜齿轮轴215转动，由于所述斜齿轮轴215与所述套环218固连，所述套环218与所述摆臂连接板219固定，臂部20也就随之转动。当所述臂部伸缩电机22转动时，驱动所述伸缩联轴器221和丝杠222转动，从而使投手支撑块16进行微小位移，达到调节臂部20有效长度的目的。

如图1、2所示，本发明所述捡球部30包括捡球电机31、减速箱32、捡球爪33、捡球支架34、捡球支撑板35、捡球轴承36，所述捡球爪33初始位置与捡球支架34几近重合。捡球时，捡球爪33捡到球后，在捡球电机31的作用下开始转动，直至转动与捡球支架34成钝角，球在重力作用下沿捡球爪33落入投手14，捡球动作完成，回复初始位置。

如图1、5所示，本发明所述投篮机器人的所述车轮40包括车轮电机41、车轮联轴器42、车轮轴43、车轮键44、车轮轴承45、车轮架46、全向轮47。所述车轮电机41通过所述车轮联轴器42、车轮轴43、车轮键44驱动所述车轮40，并由所述车轮轴承45与所述车轮架46固定于所述机架50上。

如图1、5所示，本发明所述车轮40的全向轮47由小轮和轮架配合而成，所述小轮呈鼓形，所述轮架由正八边形切除而成，小轮和轮架在侧面的配合中是一个完整的圆形样子，使车轮40转动过程保持平稳。

如图1、2所示，本发明所述车轮40共三组，三组车轮呈对称角度通过螺栓固定在所述机架50的一层板上，以保证投篮机器人整体的稳定性。

如图1、2所示，本发明所述投篮机器人的所述机架50包括一层板51、二层板52、三层板53、前支柱杆54、后支柱杆55、直角连接块56。所述一层板51的前后两端分别和所述前支柱杆54(两根)与所述后支柱杆(55两根)相连接固定，一层板51的主要作用是安装固定车轮40。在所述一层板51上方隔一段距离，利用所述直角连接块56安装固定所述二层板52，二层板52的具体作用是在其上部安置负责投篮机器人智能化的电路板等。在所述二层板52上方一定的距离处，利用所述直角连接块56安装固定所述三层板53，三层板53的主要作用是固定臂部20和捡球部30等。

需要说明的是，在本文中，诸如一和二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应该本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种投篮机器人，其特征在于，所述投篮机器人包括：执行机构、驱动机构、控制系统，通过所述控制系统实现对所述驱动机构和所述执行机构的控制，实现所述投篮机器人执行捡球与投篮的任务；

所述执行机构包括：投篮机器人的投手部、臂部、捡球部、车轮、机架，所述投手部与所述臂部通过投手支撑块连接，所述臂部安装在所述机架上，所述捡球部安装在所述机架上，所述车轮安装在所述机架上；

所述投篮机器人的所述机架包括一层板、二层板、三层板、前支柱杆、后支柱杆、直角连接块，所述一层板的前后两端分别和所述前支柱杆与所述后支柱杆相连接固定，在所述一层板上方隔一段距离，利用所述直角连接块安装固定所述二层板，在所述二层板上方一定的距离处，利用所述直角连接块安装固定所述三层板；

所述驱动机构采用电机驱动方式进行驱动，包括：手部投球电机、臂部伸缩电机、臂部调整电机、捡球电机、车轮电机，所述手部投球电机安装在所述投手部的投手支撑块上，所述臂部调整电机安装在所述机架的三层板上，所述臂部伸缩电机安装在所述臂部的摆臂连接板上，所述捡球电机安装在所述捡球部的捡球支撑板上，所述车轮电机安装在所述机架的一层板上；

所述控制系统采用PLC程序实现对所述投篮机器人的控制；

所述投篮机器人的投手部包括手部投球电机、手部减速箱、轴承、投手、手部支撑座，所述手部投球电机通过所述减速箱与所述投手连接，所述手部支撑座通过所述轴承支撑所述投手；

所述投手部的投手采用球形外壳，杆前球壳低，杆后球壳高；

所述投篮机器人的臂部包括臂部调整电机、调整联轴器、斜齿轮、轴、键、斜齿轮轴、支撑座、臂部调整轴承、套环、摆臂连接板、臂部伸缩电机、伸缩联轴器、丝杠、臂部伸缩轴承，所述臂部调整电机通过所述调整联轴器、轴、键与所述斜齿轮相连，所述斜齿轮带动所述斜齿轮轴、套环、摆臂连接板实现调整臂部的作用，所述臂部伸缩电机安装在所述摆臂连接板上，并通过伸缩联轴器带动丝杠，实现伸缩臂部的作用；

所述臂部通过所述投手支撑块利用丝杠传动与所述投手部相连接；

所述捡球部包括捡球爪、捡球支架、捡球支撑板、捡球轴承、减速箱、捡球电机，所述捡球爪通过捡球轴承连接所述捡球支架，并由所述捡球电机通过所述减速箱减速后驱动；捡球爪捡到球后，在捡球电机的作用下开始转动，直至转动与捡球支架成钝角，球在重力作用下沿捡球爪落入投手；

所述投篮机器人的所述车轮包括车轮电机、车轮联轴器、车轮轴、车轮键、车轮轴承、车轮架、全向轮，所述车轮电机通过所述车轮联轴器、车轮轴、车轮键驱动所述车轮，并由所述车轮轴承与所述车轮架固定于所述机架上；

所述投手部的初始位置为投手杆竖直。

2.根据权利要求1所述的一种投篮机器人，其特征在于：所述车轮的全向轮由小轮和轮架配合而成，所述小轮呈鼓形，所述轮架由正八边形切除而成，小轮和轮架在侧面的配合中是一个完整的圆形样子，使车轮转动过程保持平稳。

3.根据权利要求2所述的一种投篮机器人，其特征在于：所述车轮共三组，三组车轮呈对称角度通过螺栓固定在所述机架的一层板上，以保证投篮机器人整体的稳定性。