CN110681132B - 一种羽毛球捡球机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种羽毛球捡球机器人，属于捡拾机器人领域。球桶供给机构固定连接在底盘上方，球桶下端插接在球桶供给机构上、上端位于机头的下方，吸球管下部与底盘中心上的孔固定连接、上端位于机头中心的下方，中心支柱管两端分别位于底盘和机头之间、用于支撑机头，中空的铝型材线槽下端与底盘上方固定连接、上端与铰链固定连接，铰链还与机头铰接，机头可绕铰链的铰链轴转动。优点是结构新颖，采用气动捡球的方式，可大大减少捡球过程对羽毛球的伤害，在气动捡球的过程中可调整好羽毛球姿态，方便后续过程将羽毛球排列好，能使机器人可贮存大量羽毛球，光电接近开关可实现羽毛球计数功能，移动底盘可实现自动捡球功能。

Description

一种羽毛球捡球机器人

技术领域

本发明涉及捡拾机器人领域，特别是涉及一种羽毛球捡球机器人。

背景技术

目前，机器人技术在体育训练领域得到了广泛使用，比如网球捡球发球机和兵乓球捡球发球机，但是羽毛球捡球机器人仍处于市场空白，究其原因，羽毛球外形复杂，羽毛极易受损，大大提高了羽毛球捡球机器人的开发难度。

目前市场上已有的同类产品或专利，沿用了网球捡球机用拨片或钩子捡球的方法，对羽毛球伤害极大，其次，功能不全面，只能把羽毛球捡起来，却不能把它们排列好，且一次能储存的球量太少，除此之外，这些产品或专利仍处于自动化程度低，捡球机需要用手推动的阶段。

发明内容

本发明提供一种羽毛球捡球机器人，以解决目前捡球机器人存在的对羽毛球伤害大、不能把它们排列好、需要用手推动的问题。

本发明采取的技术方案是：包括机头、球桶、底盘、球桶供给机构、铰链、铝型材线槽、中心支柱管和吸球管，其中球桶供给机构固定连接在底盘上方，球桶下端插接在球桶供给机构上、上端位于机头的下方，吸球管下部与底盘中心上的孔固定连接、上端位于机头中心的下方，中心支柱管两端分别位于底盘和机头之间、用于支撑机头，中空的铝型材线槽下端与底盘上方固定连接、上端与铰链固定连接，铰链还与机头铰接，机头可绕铰链的铰链轴转动。

所述机头包括风机支架I、风机支架II、安全网、涵道风机、放球机构球桶I、放球机构球挡、放球机构球桶II、放球机构横杆、步进电机、放球机构中心轴、放球机构锥齿轮I、放球机构锥齿轮II、放球机构轴承座、放球机构放置板和机头外壳，其中风机支架I和风机支架II通过内六角螺钉安装固定在放球机构放置板上，涵道风机通过螺栓安装固定在风机支架I下方，机头外壳通过螺栓安装固定在风机支架I上方，安全网位于机头外壳上方、且与风机支架I上方固定连接，使机头外壳处于安全网和风机支架I之间，安全网下方是涵道风机，放球机构轴承座固定连接在放球机构放置板上，放球机构中心轴通过轴承与放球机构轴承座转动连接，步进电机固定连接在放球机构放置板上，放球机构横杆两端侧面分别与放球机构球桶I、放球机构球桶II外筒壁固定连接，放球机构中心轴上部与放球机构横杆中部下方固定连接，放球机构锥齿轮I与放球机构中心轴固定连接，放球机构锥齿轮II与步进电机电机轴通过紧定螺钉固连，放球机构锥齿轮I和放球机构锥齿轮II啮合，放球机构球挡分别固定连接在放球机构球桶I、放球机构球桶II顶部。

所述底盘的结构是：光电接近开关I、光电接近开关II、集球机构轴承座分别通过螺钉固定在底板上方；光电接近开关II位于底板的边缘，光电接近开关I靠近吸球管，吸球管与光电接近开关I对应处有孔，集球机构摆动中心轴上方与集球机构轴承座转动连接、下方与集球机构集球板固定连接，直流电机通过螺钉固定在底板上，凸轮与直流电机输出轴固定连接，凸轮与集球机构集球板滚动连接，集球机构弹簧一端与集球机构集球板连接、另一端与底板连接；

立式菱形座I、立式菱形座II通过螺钉固定连接在底板下面；球桶供给机构直流电机通过螺栓固定连接在底板下方，球桶供给机构锥齿轮I与球桶供给机构直流电机的电机轴固连，球桶供给机构锥齿轮II与链轮轴II下方固连，链轮轴II与立式菱形座II转动连接，链轮轴II上方与链轮II过盈配合；链轮轴I与立式菱形座I转动连接，链轮轴I上方与链轮I过盈配合；

两个万向轮分别连接在底板下方后边两侧，两个驱动轮组件分别连接在底板下方前边两侧，其中驱动轮组件的移动直流电机通过螺栓固定安装在移动电机支架上，移动轴轴承座和移动电机支架通过螺栓固定安装在底板上，移动电机支架在移动轴轴承座和底板之间，轮子与移动轴过盈配合，直齿圆柱齿轮I与移动轴固连，直齿圆柱齿轮II与移动直流电机的电机轴固连，直齿圆柱齿轮I与直齿圆柱齿轮II啮合；

所述球桶供给机构包括外侧链条导轨、滚子链条、内部链条导轨、链轮I、链轮II和圆柱销，其中链条与外侧链条导轨、内部链条导轨以及底板之间的摩擦均为滚动摩擦，链轮II为主动轮，链轮I为从动轮，滚子链条的链节板上有孔，球桶底部有孔，圆柱销下部与滚子链条的链节板上的孔过盈配合，上方与球桶底部的孔间隙配合。

所述放球机构球挡仿照羽毛球外形。

本发明的优点是结构新颖，所涉及的羽毛球捡球机器人，采用气动捡球的方式，可大大减少捡球过程对羽毛球的伤害，同时，由于羽毛球的特殊气动外形，在气动捡球的过程中可调整好羽毛球姿态，方便后续过程将羽毛球排列好；本发明中的球桶供给机构，可大大提高羽毛球捡球机器人的空间利用率，能在相同的体积内放入尽可能多的球桶，使得机器人可贮存大量羽毛球。吸球管管口的光电接近开关可实现羽毛球计数功能，移动底盘可实现行走和捡球功能。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的后视结构示意图，其中全部羽毛球球桶均被移除；

图3是本发明机头的结构示意图，其中机头外壳被移除；

图4是本发明集球机构、吸球机构以及放球机构的结构示意图；

图5是本发明球桶供给机构和球桶的结构示意图；

图6是本发明球桶供给机构的俯视图；

图7是本发明球桶供给机构的结构示意图；

图8是本发明底盘和吸球管的结构示意图；

图9是本发明底盘的仰视图；

图10是本发明球挡的立体图。

具体实施方式

以下结合附图,对本发明的技术特征做进一步说明,应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。应当指出的是,对本领域的技术人员来说,在不脱离本发明技术构思的前提下,还可以做出若干变形和改动,这些都属于本发明的保护范围。

如图1、图2所示，包括机头1、球桶2、底盘3、球桶供给机构4、铰链5、铝型材线槽6、中心支柱管7和吸球管8，其中球桶供给机构4固定连接在底盘3上方，球桶2下端插接在球桶供给机构4上、上端位于机头1的下方，吸球管8下部与底盘3中心上的孔固定连接、上端位于机头1中心的下方，中心支柱管7两端分别位于底盘3和机头1之间、用于支撑机头1，中空的铝型材线槽6下端与底盘3上方固定连接、上端与铰链5固定连接，铰链5还与机头1铰接，机头1可绕铰链5的铰链轴转动，当机头1上翻时，便可抽出球桶2，其中铝型材线槽6为中空，电线可穿过铝型材线槽6的中空部分，将机头1内部的控制系统与底盘3的各电机连接起来，

如图1、2、3所示，机头1包括风机支架I101、风机支架II102、安全网103、涵道风机104、放球机构球桶I105、放球机构球挡106、放球机构球桶II107、放球机构横杆108、步进电机109、放球机构中心轴110、放球机构锥齿轮I111、放球机构锥齿轮II112、放球机构轴承座113、放球机构放置板114和机头外壳115，其中风机支架I101和风机支架II102通过内六角螺钉安装固定在放球机构放置板114上，涵道风机104通过螺栓安装固定在风机支架I101下方，机头外壳115通过螺栓安装固定在风机支架I101上方，安全网103位于机头外壳上方、且与风机支架I101上方固定连接，使机头外壳处于安全网103和风机支架I101之间，安全网103下方是涵道风机104，用于防止异物落入涵道风机104，放球机构轴承座113固定连接在放球机构放置板114上，放球机构中心轴110通过轴承与放球机构轴承座113转动连接，放球机构轴承座113用于保持放球机构中心轴110相对于放球机构放置板114水平面的垂直度，步进电机109固定连接在放球机构放置板114上，放球机构横杆108两端侧面分别与放球机构球桶I105、放球机构球桶II107外筒壁固定连接，放球机构中心轴110上部与放球机构横杆108中部下方固定连接，使得放球机构中心轴110的力矩可以传递到放球机构横杆108；放球机构锥齿轮I111与放球机构中心轴110固定连接，使得力矩可以经由放球机构锥齿轮I111传递到放球机构横杆108，放球机构锥齿轮II112与步进电机109电机轴通过紧定螺钉固连，放球机构锥齿轮I111和放球机构锥齿轮II112啮合，当步进电机109电机轴转动时，力矩通过放球机构锥齿轮I111和放球机构锥齿轮II112的配合，传递到放球机构中心轴110上，从而带动放球机构球桶I105、放球机构球挡106以及放球机构球桶II107绕放球机构中心轴110转动，放球机构球挡106分别固定连接在放球机构球桶I105、放球机构球桶II107顶部。

如图4所示，其中放球机构球桶I105处于接球位置，羽毛球通过吸球管8进入放球机构球桶I105后，由放球机构球挡106接住，当放球机构球桶I105装满三个球时，放球机构球桶I105、放球机构球挡106以及放球机构球桶II107绕放球机构中心轴110转动180度，然后放球机构球桶II107进入接球位置，放球机构球桶I105中的球落入球桶2。

如图8、图9所示，所述底盘3的结构是：光电接近开关I307、光电接近开关II308、集球机构轴承座306分别通过螺钉固定在底板324上方；光电接近开关II308位于底板324的边缘，光电接近开关I307靠近吸球管8，吸球管8与光电接近开关I307对应处有孔，光电接近开关I307用于实现羽毛球计数功能；集球机构摆动中心轴301上方与集球机构轴承座306转动连接、下方与集球机构集球板302固定连接，集球机构轴承座306用于保持集球机构摆动中心轴301相对于底板324水平面的垂直度，直流电机303通过螺钉固定在底板324上，凸轮322与直流电机303输出轴固定连接，直流电机303用于驱动凸轮322，凸轮322与集球机构集球板302滚动连接，集球机构弹簧322一端与集球机构集球板302连接、另一端与底板324连接；

立式菱形座I310、立式菱形座II314通过螺钉固定连接在底板324下面；球桶供给机构直流电机311通过螺栓固定连接在底板324下方，球桶供给机构锥齿轮I312与球桶供给机构直流电机311的电机轴固连，球桶供给机构锥齿轮II313与链轮轴II304下方固连，链轮轴II304与立式菱形座II314转动连接，链轮轴II304上方与链轮II405过盈配合；链轮轴I305与立式菱形座I310转动连接，链轮轴I305上方与链轮I404过盈配合，球桶供给机构直流电机311可驱动链轮II405，使得滚子链条402移动，并带动球桶2的移动；

两个万向轮309分别连接在底板324下方后边两侧，两个驱动轮组件分别连接在底板324下方前边两侧，其中驱动轮组件的移动直流电机321通过螺栓固定安装在移动电机支架320上，移动轴轴承座318和移动电机支架320通过螺栓固定安装在底板324上，移动电机支架320在移动轴轴承座318和底板324之间，轮子316与移动轴317过盈配合，直齿圆柱齿轮I319与移动轴317固连，直齿圆柱齿轮II315与移动直流电机321的电机轴固连，直齿圆柱齿轮I319与直齿圆柱齿轮II315啮合；移动直流电机321可驱动轮子316，左右两个驱动轮组件可实现机器人的前进、后退和转向；

集球机构集球板302将机器人前进方向的球集中到吸球管8进球口处，为了提高集球机构的集球效果，同时也为了解决羽毛球在集球机构卡住的问题，集球机构集球板302由集球机构凸轮321推动，由集球机构弹簧322拉动，绕集球机构摆动中心轴301往复快速摆动。

如图5、图6、图7所示，球桶供给机构4包括外侧链条导轨401、滚子链条402、内部链条导轨403、链轮I404、链轮II405和圆柱销406，其中链条402与外侧链条导轨401、内部链条导轨403以及底板3之间的摩擦均为滚动摩擦，链轮II405为主动轮，链轮I404为从动轮，滚子链条402的链节板上有孔，球桶2底部有孔，圆柱销406下部与滚子链条402的链节板上的孔过盈配合，上方与球桶2底部的孔间隙配合，使球桶2可轻松抽出，抽出后圆柱销406仍通过过盈配合与链节板固连。因此，滚子链条402的移动可带动插在其上面的球桶2移动，使得装满的球桶移出接球位置，空的球桶移入接球位置。光电接近开关II308可对球桶的位置进行检测，从而实现球桶位置的闭环控制。

如图10所示，放球机构球挡106仿照羽毛球外形设计出来，目的在于羽毛球进入放球机构球桶I105或放球机构球桶II107、并由放球机构球挡106接住后，能够排列整齐。

本发明机器人由于采用气动吸球，具有对羽毛球伤害较低的特点。球桶供给机构的创新性设计可大大提高机器人内部的空间利用率。除此之外，机器人可自动行走，提高了羽毛球捡球机器人的自动化程度。

以上对本发明的具体实施措施进行了描述,需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形和修改,这并不影响本发明的实质内容。

Claims (3)

1.一种羽毛球捡球机器人，其特征在于：包括机头、球桶、底盘、球桶供给机构、铰链、铝型材线槽、中心支柱管和吸球管，其中球桶供给机构固定连接在底盘上方，球桶下端插接在球桶供给机构上、上端位于机头的下方，吸球管下部与底盘中心上的孔固定连接、上端位于机头中心的下方，中心支柱管两端分别位于底盘和机头之间、用于支撑机头，中空的铝型材线槽下端与底盘上方固定连接、上端与铰链固定连接，铰链还与机头铰接，机头可绕铰链的铰链轴转动，其中：

所述机头包括风机支架I、风机支架II、安全网、涵道风机、放球机构球桶I、放球机构球挡、放球机构球桶II、放球机构横杆、步进电机、放球机构中心轴、放球机构锥齿轮I、放球机构锥齿轮II、放球机构轴承座、放球机构放置板和机头外壳，其中风机支架I和风机支架II通过内六角螺钉安装固定在放球机构放置板上，涵道风机通过螺栓安装固定在风机支架I下方，机头外壳通过螺栓安装固定在风机支架I上方，安全网位于机头外壳上方、且与风机支架I上方固定连接，使机头外壳处于安全网和风机支架I之间，安全网下方是涵道风机，放球机构轴承座固定连接在放球机构放置板上，放球机构中心轴通过轴承与放球机构轴承座转动连接，步进电机固定连接在放球机构放置板上，放球机构横杆两端侧面分别与放球机构球桶I、放球机构球桶II外筒壁固定连接，放球机构中心轴上部与放球机构横杆中部下方固定连接，放球机构锥齿轮I与放球机构中心轴固定连接，放球机构锥齿轮II与步进电机电机轴通过紧定螺钉固连，放球机构锥齿轮I和放球机构锥齿轮II啮合，放球机构球挡分别固定连接在放球机构球桶I、放球机构球桶II顶部；

所述放球机构球挡仿照羽毛球外形。

2.根据权利要求1所述的一种羽毛球捡球机器人，其特征在于：所述底盘的结构是：光电接近开关I、光电接近开关II、集球机构轴承座分别通过螺钉固定在底板上方；光电接近开关II位于底板的边缘，光电接近开关I靠近吸球管，吸球管与光电接近开关I对应处有孔，集球机构摆动中心轴上方与集球机构轴承座转动连接、下方与集球机构集球板固定连接，直流电机通过螺钉固定在底板上，凸轮与直流电机输出轴固定连接，凸轮与集球机构集球板滚动连接，集球机构弹簧一端与集球机构集球板连接、另一端与底板连接；

立式菱形座I、立式菱形座II通过螺钉固定连接在底板下面；球桶供给机构直流电机通过螺栓固定连接在底板下方，球桶供给机构锥齿轮I与球桶供给机构直流电机的电机轴固连，球桶供给机构锥齿轮II与链轮轴II下方固连，链轮轴II与立式菱形座II转动连接，链轮轴II上方与链轮II过盈配合；链轮轴I与立式菱形座I转动连接，链轮轴I上方与链轮I过盈配合；

两个万向轮分别连接在底板下方后边两侧，两个驱动轮组件分别连接在底板下方前边两侧，其中驱动轮组件的移动直流电机通过螺栓固定安装在移动电机支架上，移动轴轴承座和移动电机支架通过螺栓固定安装在底板上，移动电机支架在移动轴轴承座和底板之间，轮子与移动轴过盈配合，直齿圆柱齿轮I与移动轴固连，直齿圆柱齿轮II与移动直流电机的电机轴固连，直齿圆柱齿轮I与直齿圆柱齿轮II啮合。

3.根据权利要求1所述的一种羽毛球捡球机器人，其特征在于：所述球桶供给机构包括外侧链条导轨、滚子链条、内部链条导轨、链轮I、链轮II和圆柱销，其中链条与外侧链条导轨、内部链条导轨以及底板之间的摩擦均为滚动摩擦，链轮II为主动轮，链轮I为从动轮，滚子链条的链节板上有孔，球桶底部有孔，圆柱销下部与滚子链条的链节板上的孔过盈配合，上方与球桶底部的孔间隙配合。

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