CN112755480A - 一种全方位移动乒乓球接球机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种全方位移动乒乓球接球机器人，包括：全方位移动机构、副动力驱动机构和接球机构，其特征在于：三个减速机呈等边三角形分布，移动大轮周圈上均布移动小滚轮，且两种轮的轴线相互垂直，通过组合轮的合成运动可实现机器人全方位移动，使机器人以最短距离移动至接球处，通过空心轴减速机的运动，可以调整接球角度，挡板的开关门设计可以防止接完的球洒落，使机器人更加智能化。

Description

一种全方位移动乒乓球接球机器人

技术领域

本发明涉及人工智能技术领域，特别涉及一种全方位移动乒乓球接球机器人。

背景技术

我国是乒乓球大国，该项运动非常普及，乒乓球运动的特点决定了与乒乓球有关的各类机器人有着巨大的市场需求，一旦研制成功并商业化，可以产生巨大的经济社会效益，目前在乒乓球机器人领域，乒乓球发球机即乒乓球发球机器人已经商业化，有众多厂商生产出了各式各样的发球机，但是在练习打乒乓球的过程中经常会遇到把球打飞或者用乒乓球发球机练球时，乒乓球散落一地的情况，捡球和收拾的时候非常麻烦，这时就需要乒乓球接球机器人将打飞的球收集好，避免乒乓球散落一地，减轻练球人员的劳动负担，能够减少训练时的无效训练时间，提高运动员的训练效率，从而降低训练的费用；

常规解决这类问题机器人通常为捡球机器人，如申请号为201520761167.X的中国专利公布了一种《一种智能乒乓球捡拾机器人》，主要包括电动驱动模块、红外探测模块、舵机等，其采用机械手将地上散落的球一个个的放入球框，这种模式效率低下，收拾现场的时间较长，因此需要一种新型的全方位移动乒乓球接球机器人来解决上述问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种全方位移动乒乓球接球机器人，通过移动机构使机器人运动至球的落点附近，接球机构将乒乓球接入接球盒中，从而避免了兵乓球散落一地的问题，实现了快速接球的技术效果。

本发明所使用的技术方案是：一种全方位移动乒乓球接球机器人，其特征在于，包括：全方位移动机构、副动力驱动机构接球机构和控制器；所述全方位移动机构中部安装有副动力驱动机构，全方位移动机构顶部安装有接球机构，所述控制器安装在全方位移动机构上；

所述的全方位移动机构包括：主机架、第一减速机、移动大轮、移动小滚轮、控制系统主机和散热器；三个第一减速机呈等边三角形安装于主机架的三个角附近，主机架制作成三角形形状，在第一减速机的伸出轴上安装移动大轮，在移动大轮周圈均布安装移动小滚轮，移动小滚轮的轴线与移动大轮的轴线相互垂直，通过三个这种组合轮机构的合成运动可以实现机器人沿任意方向全方位的移动；所述控制系统主机安装在主机架内，散热器也安装在主机架内，散热器为控制系统主机散热；

所述的副动力驱动机构包括：动力机构和转动机构；所述动力机构上端与主机架相连接，下端与转动机构相连接；动力机构驱动转动机构转动；

所述的接球机构包括：接球机构架体、带座轴承、空心轴减速机、转动轴、接球盒支架、接球盒、气缸支架、气缸、挡板和海绵垫；

所述接球机构架体固定安装在主机架上，空心轴减速机固定安装在接球机构架体侧面，空心轴减速机的电机轴与转动轴通过联轴器相连接，转动轴另一端通过带座轴承转动安装在主机架上，接球盒支架一端安装在转动轴上，另一端安装在接球盒的底部，气缸支架固定安装在接球盒的两侧，气缸安装在气缸支架上，挡板安装在气缸的伸出杆上，海绵垫安装在挡板上。

进一步的，所述动力机构包括：第二减速机、第三减速机、第一连杆、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮和第六齿轮；

所述第二减速机和第三减速机固定安装在主机架上，第一连杆转动安装在主机架上；所述第五齿轮安装在第二减速机的伸出轴上，第六齿轮与第五齿轮啮合，第六齿轮与转动机构通过螺栓连接在一起；

所述第一齿轮安装在第三减速机的伸出轴上，所述第三齿轮和第四齿轮与第一齿轮相啮合，第三齿轮和第四齿轮套设在第一连杆上；第四齿轮与第二齿轮相啮合。

进一步的，所述转动机构包括：第一转动架、第二转动架、导轮、第二连杆、第七齿轮、第八齿轮、第九齿轮和第十齿轮；

所述第一转动架安装在第二转动架上，第二转动架安装在导轮上，第二齿轮套设在第二连杆上，第一连杆和第二连杆下端安装有第七齿轮，第七齿轮与第八齿轮相啮合，第八齿轮套设在螺杆上，螺杆一端套设有第九齿轮，第九齿轮与第十齿轮相啮合，螺杆将第十齿轮与导轮相串联。

进一步的，第一减速机为伺服电机，传动精度高，能够使机器人快速准确的移动到合适的接球位置。

由于本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下优点：

（1）本发明移动机构可实现全方位移动，可以迅速移动动乒乓球落点附近，避免转弯等移动方式，可以以最短的距离移动至目标位置；

（2）接球机构可以摆动使得接球盒以最合适的角度接球，接球机构上设有移动挡板，避免已接到的球洒落到地上；

（3）本发明为全自动化接球，提高了工作效率。

附图说明

图1为本发明的整体机构示意图。

图2为本发明的全方位移动机构示意图。

图3、图4为本发明的副动力驱动机构示意图。

图5为本发明的接球机构的示意图。

附图标号：1全方位移动机构；2副动力驱动机构；3接球机构；101主机架；102第一减速机；103移动大轮；104移动小滚轮；105控制系统主机；106散热器；201第二减速机；202第三减速机；203第一连杆；204第一齿轮；205第二齿轮；206第三齿轮；207第四齿轮；208第五齿轮；209第六齿轮；210第一转动架；211第二转动架；212导轮；213第二连杆；214第七齿轮；215第八齿轮；216第九齿轮；217第十齿轮；301接球机构架体；302带座轴承；303空心轴减速机；304转动轴；305接球盒支架；306接球盒；307气缸支架；308气缸；309挡板；310海绵垫。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案做进一步的具体说明。

实施例，如图1、图2、图3、图4、图5所示，一种全方位移动乒乓球接球机器人，包括：全方位移动机构1、副动力驱动机构2接球机构3和控制器；全方位移动机构1中部安装有副动力驱动机构2，全方位移动机构1顶部安装有接球机构3，控制器安装在全方位移动机构1上；控制器包括：摄像头、运动轨迹判断单元等部分，可以直接使用现有的自动接球机的控制器；

全方位移动机构1包括：主机架101、第一减速机102、移动大轮103、移动小滚轮104、控制系统主机105和散热器106；三个第一减速机102呈等边三角形安装于主机架101的三个角附近，主机架101制作成三角形形状，在第一减速机102的伸出轴上安装移动大轮103，在移动大轮103周圈均布安装移动小滚轮104，移动小滚轮104的轴线与移动大轮103的轴线相互垂直，通过三个这种组合轮机构的合成运动可以实现机器人沿任意方向全方位的移动；控制系统主机105安装在主机架101内，散热器106也安装在主机架101内，散热器106为控制系统主机105散热；

第一减速机102为伺服电机，传动精度高，能够使机器人快速准确的移动到合适的接球位置；

副动力驱动机构2包括：动力机构和转动机构；动力机构上端与主机架101相连接，下端与转动机构相连接；动力机构驱动转动机构转动；

接球机构3包括：接球机构架体301、带座轴承302、空心轴减速机303、转动轴304、接球盒支架305、接球盒306、气缸支架307、气缸308、挡板309和海绵垫310；

接球机构架体301固定安装在主机架101上，空心轴减速机303固定安装在接球机构架体301侧面，空心轴减速机303的电机轴与转动轴304通过联轴器相连接，转动轴304另一端通过带座轴承302转动安装在主机架101上，接球盒支架305一端安装在转动轴304上，另一端安装在接球盒306的底部，气缸支架307固定安装在接球盒306的两侧，气缸308安装在气缸支架307上，挡板309安装在气缸308的伸出杆上，海绵垫310安装在挡板309上；

三个第一减速机102呈等边三角形安装在主机架101的三个角上，第一减速机102转动带动移动大轮103转动，这种组合轮既可以绕大轮轴线作主动滚动，又可以绕小滚轮轴线作从动滚动，由于小滚轮的轴线与大轮的轴线垂直，小滚轮滚动起来的滚动摩擦力可以忽略不计，小滚轮所受摩擦力的方向基本以大轮前进方向一致，三个组合轮的合成运动可实现平面内任意方向的移动；

空心轴减速机303工作带动转动轴304转动从而带动接球盒支架305摆动，最终实现接球盒306的接球角度的调整，当乒乓球向机器人飞来时，气缸308伸出，使两个挡板309闭合，完成“关门”动作，乒乓球落到挡板上的海绵垫310上，此时气缸308收缩，两个挡板309分开，完成“开门”动作，使乒乓球落入接球盒306中，然后气缸308伸出，挡板309闭合，完成“关门”动作，防止接球盒306中的乒乓球洒落到地上，如此循环往复不断的完成接球动作。

本发明实施例的一个可选实施方式中，除与上述实施例相同的结构外，动力机构包括：第二减速机201、第三减速机202、第一连杆203、第一齿轮204、第二齿轮205、第三齿轮206、第四齿轮207、第五齿轮208和第六齿轮209；

第二减速机201和第三减速机202固定安装在主机架101上，第一连杆203转动安装在主机架101上；第五齿轮208安装在第二减速机201的伸出轴上，第六齿轮209与第五齿轮208啮合，第六齿轮209与转动机构通过螺栓连接在一起；

第一齿轮204安装在第三减速机202的伸出轴上，第三齿轮206和第四齿轮207与第一齿轮204相啮合，第三齿轮206和第四齿轮207套设在第一连杆203上；第四齿轮207与第二齿轮205相啮合；

转动机构包括：第一转动架210、第二转动架211、导轮212、第二连杆213、第七齿轮214、第八齿轮215、第九齿轮216和第十齿轮217；

第一转动架210安装在第二转动架211上，第二转动架211安装在导轮212上，第二齿轮205套设在第二连杆213上，第一连杆203和第二连杆213下端安装有第七齿轮214，第七齿轮214与第八齿轮215相啮合，第八齿轮215套设在螺杆上，螺杆一端套设有第九齿轮216，第九齿轮216与第十齿轮217相啮合，螺杆将第十齿轮217与导轮212相串联；

第二减速机201运动带动第五齿轮208转动，与其啮合的第六齿轮209随之转动，从而带动第六齿轮209以下的部分实现转动，即第二减速机201主要是为了实现机构的转向，第三减速机202运动时带动第一齿轮204转动，与其啮合的第三齿轮206和第四齿轮207随之转动，带动第一连杆203转动，第四齿轮207转动的同时带动与其啮合的第二齿轮205转动，从而带动第二连杆213转动，第一连杆203和第二连杆213转动带动第七齿轮214转动，与其啮合的第八齿轮215也跟着转动，穿过第八齿轮215中心的螺杆也随之转动，从而带动螺杆上的第九齿轮216转动，第九齿轮216转动带动与其啮合的第十齿轮217转动，由于螺杆将第十齿轮217与导轮212串联在一起，所以第十齿轮217转动也将带动导轮212转动。

在上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员能够在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受上面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、 “前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种全方位移动乒乓球接球机器人，其特征在于，包括：全方位移动机构（1）、副动力驱动机构（2）接球机构（3）和控制器；所述全方位移动机构（1）中部安装有副动力驱动机构（2），全方位移动机构（1）顶部安装有接球机构（3），所述控制器安装在全方位移动机构（1）上；

所述的全方位移动机构（1）包括：主机架（101）、第一减速机（102）、移动大轮（103）、移动小滚轮（104）、控制系统主机（105）和散热器（106）；三个第一减速机（102）呈等边三角形安装于主机架（101）的三个角附近，主机架（101）制作成三角形形状，在第一减速机（102）的伸出轴上安装移动大轮（103），在移动大轮（103）周圈均布安装移动小滚轮（104），移动小滚轮（104）的轴线与移动大轮（103）的轴线相互垂直，通过三个这种组合轮机构的合成运动可以实现机器人沿任意方向全方位的移动；所述控制系统主机（105）安装在主机架（101）内，散热器（106）也安装在主机架（101）内，散热器（106）为控制系统主机（105）散热；

所述的副动力驱动机构（2）包括：动力机构和转动机构；所述动力机构上端与主机架（101）相连接，下端与转动机构相连接；动力机构驱动转动机构转动；

所述的接球机构（3）包括：接球机构架体（301）、带座轴承（302）、空心轴减速机（303）、转动轴（304）、接球盒支架（305）、接球盒（306）、气缸支架（307）、气缸（308）、挡板（309）和海绵垫（310）；

所述接球机构架体（301）固定安装在主机架（101）上，空心轴减速机（303）固定安装在接球机构架体（301）侧面，空心轴减速机（303）的电机轴与转动轴（304）通过联轴器相连接，转动轴（304）另一端通过带座轴承（302）转动安装在主机架（101）上，接球盒支架（305）一端安装在转动轴（304）上，另一端安装在接球盒（306）的底部，气缸支架（307）固定安装在接球盒（306）的两侧，气缸（308）安装在气缸支架（307）上，挡板（309）安装在气缸（308）的伸出杆上，海绵垫（310）安装在挡板（309）上。

2.根据权利要求1所述的一种全方位移动乒乓球接球机器人，其特征在于，所述动力机构包括：第二减速机（201）、第三减速机（202）、第一连杆（203）、第一齿轮（204）、第二齿轮（205）、第三齿轮（206）、第四齿轮（207）、第五齿轮（208）和第六齿轮（209）；

所述第二减速机（201）和第三减速机（202）固定安装在主机架（101）上，第一连杆（203）转动安装在主机架（101）上；所述第五齿轮（208）安装在第二减速机（201）的伸出轴上，第六齿轮（209）与第五齿轮（208）啮合，第六齿轮（209）与转动机构通过螺栓连接在一起；

所述第一齿轮（204）安装在第三减速机（202）的伸出轴上，所述第三齿轮（206）和第四齿轮（207）与第一齿轮（204）相啮合，第三齿轮（206）和第四齿轮（207）套设在第一连杆（203）上；第四齿轮（207）与第二齿轮（205）相啮合。

3.根据权利要求2所述的一种全方位移动乒乓球接球机器人，其特征在于，所述转动机构包括：第一转动架（210）、第二转动架（211）、导轮（212）、第二连杆（213）、第七齿轮（214）、第八齿轮（215）、第九齿轮（216）和第十齿轮（217）；

所述第一转动架（210）安装在第二转动架（2111）上，第二转动架（211）安装在导轮（212）上，第二齿轮（205）套设在第二连杆（213）上，第一连杆（203）和第二连杆（213）下端安装有第七齿轮（214），第七齿轮（214）与第八齿轮（215）相啮合，第八齿轮（215）套设在螺杆上，螺杆一端套设有第九齿轮（216），第九齿轮（216）与第十齿轮（217）相啮合，螺杆将第十齿轮（217）与导轮（212）相串联。

4.根据权利要求1-3任意一项权利要求所述的一种全方位移动乒乓球接球机器人，其特征在于：第一减速机（102）为伺服电机，传动精度高，能够使机器人快速准确的移动到合适的接球位置。

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