CN109925684A - 一种捡球辅助机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种捡球辅助机器人，包括用于控制车体沿预设路径行进的控制装置；车体，车体的底部设有用于行进的行进装置，车体上设有与动力装置连接以预设方式运动且内部中空的储球室，储球室包括多个均匀设置的夹球件，相邻夹球件距离可调以用于球体穿过夹球件进入至储球室内。应用本发明提供的捡球辅助机器人，车体的底部设有行进装置且车体在控制装置的控制下沿预设路径进行行走，车体上的储球室以预设方式进行运动，相邻夹球件间的距离可调以当夹球件与球体接触时，球体穿过相邻夹球件的缝隙进入至储球室内，完成自动捡球。该装置结构简单，可实现自动化捡球，提高捡球效率。

Description

一种捡球辅助机器人

技术领域

本发明涉及机器人领域，更具体地说，涉及一种捡球辅助机器人。

背景技术

网球是世界第二大球类运动，它能很好的锻炼身体和调节情绪，改革开放以来，随着人们生活水平的不断提高，网球运动作为一项新流行的国际化球类运动，它不但能强身健体，还能锻炼人的思维能力和判断能力，所以它让越来越多的人爱上这项运动，使得我们身边有了越来越多的网球场。但是这项运动在捡球的过程中会消耗运动员大量的体力，因为球场上散落的球多且散乱无章，于是捡网球成了一个繁琐耗时的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种捡球辅助机器人，以解决现有球体运动需要运动员人工捡球，繁琐耗时等问题。

为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：

一种捡球辅助机器人，包括：

用于控制车体沿预设路径行进的控制装置；

所述车体，所述车体的底部设有用于行进的行进装置，所述车体上设有与动力装置连接以预设方式运动且内部中空的储球室，所述储球室包括多个均匀设置的夹球件，相邻所述夹球件距离可调以用于球体穿过所述夹球件进入至所述储球室内。

优选地，所述储球室包括两个相对设置的固定板，任一所述夹球件的两端分别与两个所述固定板转动连接以使所述夹球件能够绕自身轴线转动，所述固定板和所述夹球件间设有弹性件，以使所述夹球件转动后在弹性力的作用下恢复至初始位置。

优选地，所述夹球件具体为夹球板条，所述夹球板条的两端分别设有用于与所述固定板转动连接的转动轴，所述固定板的两端分别设有用于与所述转动轴配合的安装孔；

所述固定板上还设有用于容纳所述弹性件的容纳槽，所述弹性件的两端分别与所述固定板和所述夹球件固定连接。

优选地，所述固定板具体为圆形固定板，所述夹球件沿所述圆形固定板的周向均匀设置以形成圆柱腔体，所述储球室在所述车体上沿其自身轴线转动，所述车体的下方上设有用于对所述夹球件夹球进行让位的圆弧缺口，所述车体的底面设有用于与所述夹球件配合以对球体进行限位支撑的支撑面，所述夹球件、所述支撑面和地面配合以当球体进入至相邻所述夹球件间时进行捡球。

优选地，所述储球室包括沿圆柱腔体的轴面设置、用于球体取出的弧形开口结构，所述弧形开口结构上设有所述夹球件，所述弧形开口结构的开口端与所述储球室卡接固定。

优选地，所述动力装置具体为第一电机，所述固定板的两侧设有用于与所述第一电机连接的轴承和法兰盘；

所述行进装置包括第二电机和设于所述车体的底部的车轮组件，所述车轮组件包括一组万向轮和一组相对设置且与所述第二电机连接的车轮。

优选地，所述夹球件还包括延伸至所述容纳槽中的凸起部，所述弹性件的两端分别与所述容纳槽和所述凸起部粘接固定，所述弹性件具体为弹簧。

优选地，所述车体上还包括与所述控制装置连接、用于对球体进行识别的摄像装置，所述控制装置根据所述摄像装置获取的数据对所述行进装置的行进路径进行规划。

优选地，所述车体包括车体壳和分别对所述固定板进行固定的左腔室和右腔室，所述车体壳上设有用于固定所述摄像装置的固定槽，所述控制装置分别设于所述左腔室和所述右腔室中，所述控制装置包括主控板、蓄电池、稳压元件、陀螺仪和报警组件，所述报警组件当机器人出现异常时进行报警。

优选地，所述动力装置具体为气缸，所述储球室在所述气缸的带动下上下移动以使所述夹球件与球体接触进行捡球。

本发明提供的捡球辅助机器人，包括用于控制车体沿预设路径行进的控制装置；车体，车体的底部设有用于行进的行进装置，车体上设有与动力装置连接以预设方式运动且内部中空的储球室，储球室包括多个均匀设置的夹球件，相邻夹球件距离可调以用于球体穿过夹球件进入至储球室内。

应用本发明提供的捡球辅助机器人，车体的底部设有行进装置且车体在控制装置的控制下沿预设路径进行行走，车体上的储球室以预设方式进行运动，相邻夹球件间的距离可调以当夹球件与球体接触时，球体穿过相邻夹球件的缝隙进入至储球室内，完成自动捡球。该装置结构简单，可实现自动化捡球，提高捡球效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的捡球辅助机器人的结构示意图；

图2为图1的爆炸结构示意图；

图3为本发明实施例提供的储球室的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的储球室的局部放大结构示意图。

附图中标记如下：

车体1、摄像装置2、车轮3、万向轮4、储球室5、法兰盘6、双目摄像头7、第一电机8、第二电机9、弧形开口结构10、夹球件11、安装孔12、固定板13、容纳槽14、弹性件15。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种捡球辅助机器人，以解决现有球体运动需要运动员人工捡球，繁琐耗时等问题。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图4，图1为本发明实施例提供的捡球辅助机器人的结构示意图；图2为图1的爆炸结构示意图；图3为本发明实施例提供的储球室的结构示意图；图4为本发明实施例提供的储球室的局部放大结构示意图。

在一种具体的实施方式中，本发明提供的捡球辅助机器人，包括用于控制车体1沿预设路径行进的控制装置；车体1，车体1的底部设有用于行进的行进装置，车体1上设有与动力装置连接以预设方式运动且内部中空的储球室5，储球室5包括多个均匀设置的夹球件11，相邻夹球件11距离可调以用于球体穿过夹球件11进入至储球室5内。

行进装置可具体为履带链条或车轮，储球室5优选为矩形腔体或圆柱形腔体等，以便于设置，可以理解的是，储球室5上设有可开合的室门，在球体收集完成后可通过打开室门进行球体的取出。储球室5的外壁由多个均匀设置的夹球件11组成，相邻的夹球件11间距离可调，以当夹球件11与球体接触挤压时球体能够穿过相邻夹球件11间的缝隙，进入至储球室5内，如通过在夹球件11的两端设置弹性件15实现，或者直接将夹球件11设置为弹簧，当球体通过相邻夹球件11时，弹簧受挤压向外侧扩张，相邻的夹球件11间的距离增大，此时球体进入至储球室5，再球体进入储球室5后，弹簧在弹性力的作用下收缩，使得相邻的夹球件11间距离恢复至初始距离，弹簧的刚性和强度应满足在储球室5满载情况下球体不会通过相邻的夹球件11间的缝隙漏出，此种设置方式需对弹簧的弹性系数进行选择，可根据实际需要进行设置。

在一种实施例中，动力装置可具体为气缸，储球室5在气缸的带动下上下运动，当夹球件11向下运动与球体接触时，相邻夹球件11间距离变化以使得球体进入至储球室5内，完成捡球动作。

应用本发明提供的捡球辅助机器人，车体1的底部设有行进装置且车体1在控制装置的控制下沿预设路径进行行走，车体1上的储球室5以预设方式进行运动，相邻夹球件11间的距离可调以当夹球件11与球体接触时，球体穿过相邻夹球件11的缝隙进入至储球室5内，完成自动捡球。该装置结构简单，可实现自动化捡球，提高捡球效率。

具体的，储球室5包括两个相对设置的固定板13，任一夹球件11的两端分别与两个固定板13转动连接以使夹球件11能够绕自身轴线转动，由此设置以实现相邻夹球件11间的距离可调，固定板13和夹球件11间设有弹性件15，以使夹球件11转动后在弹性力的作用下恢复至初始位置。弹性件15优选为弹簧，弹性件15的两端分别与固定板13和夹球件11固定，如焊接或粘接等，弹簧设置在夹球件11朝内转动的一侧，球体通过夹球件11时夹球件11向内转动压缩弹簧、球体通过时夹球件11在弹性力的作用下恢复至初始位置。固定板13可为矩形板或圆形板，其具体的形状自行选择，均在本发明的保护范围内。

进一步地，夹球件11具体为夹球板条，夹球板条的两端分别设有用于与固定板13转动连接的转动轴，转动轴优选为与夹球板条一体式设置，固定板13的两端分别设有用于与转动轴配合的安装孔12；固定板13上还设有用于容纳弹性件15的容纳槽14，弹性件15的两端分别与固定板13和夹球件11固定连接。安装孔12优选为圆形通孔，容纳槽14优选为矩形槽、弧形槽或梯形槽，对其具体形状不作限定。弹性件15的两端优选为与固定板13和夹球件11焊接或粘接，在一种实施例中，夹球件11具体为夹球板条，夹球板条的宽度为16mm，长度为350mm，相邻两个夹球件11之间在弹性件15压缩后的最大直线距离为75mm，约为网球直径的1.14倍，当然此处仅为一种优选的实施方案，在其他实施例中，可根据球体的种类不同设置相邻夹球件11的最大直线距离。

更进一步地，固定板13具体为圆形固定板13，夹球件11沿圆形固定板13的周向均匀设置以形成圆柱腔体，储球室5在车体1上沿其自身轴线转动，夹球件11在圆形固定板13的周向均匀设置，以形成圆柱腔体，储球室5能够在车体1上沿自身轴线转动，如通过与电机连接实现转动，车体1的下方上设有用于对夹球件11夹球进行让位的圆弧缺口，车体1的底面设有用于与夹球件11配合以对球体进行限位支撑的支撑面，夹球件11、支撑面和地面配合以当球体进入至相邻夹球件11间时进行捡球。圆弧缺口的圆心角优选为90度，以充分对夹球件11进行让位，圆弧缺口设置在靠近地面的一侧，使得夹球件11能够与地面上的球体接触，同时在车体1的底面上设置有支撑面，以当球体经过时，支撑面对球体的移动进行限位，同时与夹球件11配合夹住球体使其能够进入至两个夹球件11之间，当然，在其他实施例中，当储球室5与地面之间的距离合适时，也可以不设置支撑面，通过地面和夹球件11间的挤压力实现球体的捡起，如储球室5的表面与地面之间的距离等于球体的半径，由此设置，当球体经过时储球室5持续转动，球体在其带动下向储球室5的下方移动，同时夹球件11与球体间挤压力不断增大，当球体到达储球室5的表面的最低点时、此时挤压力最大，使得球体进入至储球室5内。当然，在其他实施例中，只要能够保证球体在与夹球件11接触时能够挤压至储球室5内即可，对是否设置支撑面、储球室5的表面与地面之间的距离不作限定，只要能够达到相同的技术效果即可。

在上述各实施例的基础上，储球室5包括沿圆柱腔体的轴面设置、用于球体取出的弧形开口结构10，弧形开口结构10上设有夹球件11，弧形开口结构10的开口端与储球室5卡接固定。弧形开口结构10的一端与储球室5铰接，开口端与储球室5通过锁扣或卡接固定，如在弧形开口结构10上设置卡扣，在储球室5上设置卡槽的形式，当然，在其他实施例中，可自行设置弧形开口结构10与储球室5的固定方式，车体1上设有用于对弧形开口结构10让位的缺口部，以便于弧形开口结构10的打开，对缺口部的具体形式不作限定。

在一种实施例中，动力装置具体为第一电机8，固定板13的两侧设有用于与第一电机8连接的轴承和法兰盘6；

行进装置包括设于车体1的底部的车轮组件和第二电机9，车轮组件包括一组万向轮4和一组相对设置且与第二电机9连接的车轮3。

车体1的两侧分别设置有左腔室和右腔室，固定板13的中心处各固定法兰盘6，法兰盘6的柱端穿过一个轴承，轴承固定在车体1壳左右两端的轴承孔中，左腔室和右腔室分别设有端盖，固定板13上的法兰盘6穿过轴承后与第一电机8连接，电机与控制装置连接，在控制装置的带动下带动储球室5转动，第一电机8优选为RE35电机。

行进装置包括车轮组件和与其连接的第二电机9，车轮组件包括与第二电机9连接的车轮3，作为主动轮，以及作为从动轮的万向轮4，优选为车轮3和万向轮4沿一条直线相对设置，车轮3的个数为两个，分别与两个第二电机9连接，万向轮4的个数也设置为两个与车轮3对应，在其他实施例中，可根据车体1的大小设置车轮组件的个数，其通过二轮差速方法控制行进装置的移动和转向，使得机器人的运动简单高效。

在一种实施例中，夹球件11还包括延伸至容纳槽14中的凸起部，弹性件15的两端分别与容纳槽14和凸起部粘接固定，弹性件15具体为弹簧。由此设置，以便于弹性件15分别与夹球件11和固定板13连接，凸起部延伸至容纳槽14中，凸起部和容纳槽14间设置弹性件15，以使得夹球件11能够绕自身轴线转动，各个弹性件15及容纳槽14设置的方向一致，如均在夹球件11的左侧或右侧设置。

在上述各实施例的基础上，车体1上还包括与控制装置连接、用于对球体进行识别的摄像装置2，控制装置根据摄像装置2获取的数据对行进装置的行进路径进行规划。摄像装置2优选为设置在车体1的前方以便于对前方球体进行观测，摄像装置2包括双目相机、相机外壳和连接件组成，双目摄像头7为ZED STEREO CAMERA双目立体相机，摄像装置2安装在车体1的正前方的固定槽中。其通过识别球体，通过计算球体在机器人自身坐标系下的坐标和机器人避障，摄像装置2采集数据后经控制装置处理后规划处最佳路径来控制机器人的运动。

具体的，车体1包括车体1壳和分别对固定板13进行固定的左腔室和右腔室，车体1壳上设有用于固定摄像装置2的固定槽，控制装置分别设于左腔室和右腔室中，以保护控制系统且减少排线，控制装置由直流蓄电池供电，通过稳压元件保护控制板，控制板为STM32F4单片机。控制装置包括主控板、蓄电池、稳压元件、陀螺仪和报警组件，报警组件为蜂鸣器，报警组件当机器人出现异常时进行报警，机器人暂停工作同时蜂鸣器发出警报以提示相关人员及时作出保护措施，陀螺仪用来调整机器人行进过程中的姿态。

在一种具体的实施例中，其工作流程为：打开电源开关，通过双目摄像头7采集数据，识别网球并进行规划行驶路径，由控制板控制移动装置行进，形式过程中随时通过摄像头进行避障规划，实时优化捡球路径，当机器人移动至靠近网球时，进行捡球，机器人获取网球的坐标后，开始规划最佳路径，并按此路径前行，但网球碰到捡球装置的夹球件11时，控制板控制储球室5电机转动，同时机器人继续前行一定距离，通过电机驱动车轮3前进的同时储球室5的第一电机8驱动储球室5转动、再结合夹球件11弹簧和车体1壳底部的支撑面共同挤压推动网球进入可进不可出的储球室5内，完成捡球。

捡球结束后，运动员可随意转动储球室5，当转动储球室5至弧形开口结构10向上时，运动员施力向上拉出弧形开口结构10的活动锁扣一端，即可打开，网球可从储球室5取出。

该装置可一次收取多个球体，捡球效率高，储球室5储球容量大，通过调节第一电机8和第二电机9的转速可以实现快递高效的捡球至储球室5内，该装置兼容性高，在大部分场地均可适用，智能化程度高，自主能力强。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第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。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种捡球辅助机器人，其特征在于，包括：

用于控制车体沿预设路径行进的控制装置；

所述车体，所述车体的底部设有用于行进的行进装置，所述车体上设有与动力装置连接以预设方式运动且内部中空的储球室，所述储球室包括多个均匀设置的夹球件，相邻所述夹球件距离可调以用于球体穿过所述夹球件进入至所述储球室内。

2.根据权利要求1所述的捡球辅助机器人，其特征在于，所述储球室包括两个相对设置的固定板，任一所述夹球件的两端分别与两个所述固定板转动连接以使所述夹球件能够绕自身轴线转动，所述固定板和所述夹球件间设有弹性件，以使所述夹球件转动后在弹性力的作用下恢复至初始位置。

3.根据权利要求2所述的捡球辅助机器人，其特征在于，所述夹球件具体为夹球板条，所述夹球板条的两端分别设有用于与所述固定板转动连接的转动轴，所述固定板的两端分别设有用于与所述转动轴配合的安装孔；

所述固定板上还设有用于容纳所述弹性件的容纳槽，所述弹性件的两端分别与所述固定板和所述夹球件固定连接。

4.根据权利要求3所述的捡球辅助机器人，其特征在于，所述固定板具体为圆形固定板，所述夹球件沿所述圆形固定板的周向均匀设置以形成圆柱腔体，所述储球室在所述车体上沿其自身轴线转动，所述车体的下方上设有用于对所述夹球件夹球进行让位的圆弧缺口，所述车体的底面设有用于与所述夹球件配合以对球体进行限位支撑的支撑面，所述夹球件、所述支撑面和地面配合以当球体进入至相邻所述夹球件间时进行捡球。

5.根据权利要求1所述的捡球辅助机器人，其特征在于，所述储球室包括沿圆柱腔体的轴面设置、用于球体取出的弧形开口结构，所述弧形开口结构上设有所述夹球件，所述弧形开口结构的开口端与所述储球室卡接固定。

6.根据权利要求2所述的捡球辅助机器人，其特征在于，所述动力装置具体为第一电机，所述固定板的两侧设有用于与所述第一电机连接的轴承和法兰盘；

所述行进装置包括第二电机和设于所述车体的底部的车轮组件，所述车轮组件包括一组万向轮和一组相对设置且与所述第二电机连接的车轮。

7.根据权利要求3所述的捡球辅助机器人，其特征在于，所述夹球件还包括延伸至所述容纳槽中的凸起部，所述弹性件的两端分别与所述容纳槽和所述凸起部粘接固定，所述弹性件具体为弹簧。

8.根据权利要求1-6任一项所述的捡球辅助机器人，其特征在于，所述车体上还包括与所述控制装置连接、用于对球体进行识别的摄像装置，所述控制装置根据所述摄像装置获取的数据对所述行进装置的行进路径进行规划。

9.根据权利要求8所述的捡球辅助机器人，其特征在于，所述车体包括车体壳和分别对所述固定板进行固定的左腔室和右腔室，所述车体壳上设有用于固定所述摄像装置的固定槽，所述控制装置分别设于所述左腔室和所述右腔室中，所述控制装置包括主控板、蓄电池、稳压元件、陀螺仪和报警组件，所述报警组件当机器人出现异常时进行报警。

10.根据权利要求1所述的捡球辅助机器人，其特征在于，所述动力装置具体为气缸，所述储球室在所述气缸的带动下上下移动以使所述夹球件与球体接触进行捡球。