CN112973048A - 网球捡拾机器人及网球捡拾方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种网球捡拾机器人及网球捡拾方法，所述网球捡拾机器人设置有处理器、驱动装置以及捡拾装置，其中处理器与驱动装置电连接，用于基于路径信息控制驱动装置行进，以使网球机器人抵达网球捡拾点；路径信息是基于网球捡拾点的位置信息或终端发送的驱动指令确定的；处理器与捡拾装置电连接，用于在网球机器人抵达网球捡拾点后，控制捡拾装置捡拾网球。由于路径信息是基于网球捡拾点的位置信息或终端发送的驱动指令确定的，从而使得网球捡拾机器人不依赖图像识别设备进行捡拾，降低了网球捡拾机器人的成本，同时终端可以基于网球场地的实际情况发送驱动指令，使得网球捡拾机器人能够根据网球场地的实际情况灵活调整行驶路径进行捡拾。

Description

网球捡拾机器人及网球捡拾方法

技术领域

本发明涉及智能机器人技术领域，尤其涉及一种网球捡拾机器人及网球捡拾方法。

背景技术

随着经济的发展和科技水平的提高，人们的生活水平也在日益提高，锻炼也日益成为现代人生活的一部分，比如网球运动，因此网球捡拾机器人具有广泛的应用市场和前景。

目前，一部分网球捡拾机器人基于图像识别技术进行网球捡拾，但该方案提高了网球捡拾机器人的成本；另一部分网球捡拾机器人基于固定规划路线进行网球捡拾，但该方案只能在沿着预先规划好的路线进行捡拾网球工作，无法根据网球场地实际情况灵活调整路线进行捡拾。

发明内容

本发明提供一种网球捡拾机器人及网球捡拾方法，用以解决现有技术中网球捡拾机器人成本较高且无法灵活捡拾的缺陷。

本发明提供一种网球捡拾机器人，包括：

处理器、驱动装置以及捡拾装置；

所述处理器与所述驱动装置电连接，用于基于路径信息控制所述驱动装置行进，以使网球机器人抵达网球捡拾点；所述路径信息是基于所述网球捡拾点的位置信息或终端发送的驱动指令确定的；

所述处理器与所述捡拾装置电连接，用于在所述网球机器人抵达所述网球捡拾点后，控制所述捡拾装置捡拾网球。

根据本发明提供的一种网球捡拾机器人，还包括避障模块，所述避障模块与所述处理器电连接，用于将检测到的障碍物信息发送至所述处理器，以使所述处理器基于所述障碍物信息和所述网球捡拾点的位置信息确定所述路径信息。

根据本发明提供的一种网球捡拾机器人，所述避障模块包括超声波传感器。

根据本发明提供的一种网球捡拾机器人，所述处理器包括无线传输模块，所述无线传输模块用于接收所述终端发送的驱动指令，以使所述处理器基于所述驱动指令确定所述路径信息，并基于所述路径信息控制所述驱动装置行进。

根据本发明提供的一种网球捡拾机器人，所述无线传输模块包括蓝牙芯片。

根据本发明提供的一种网球捡拾机器人，还包括定位模块，所述定位模块与所述处理器电连接，用于确定所述网球捡拾点的位置信息，以使所述处理器基于所述网球捡拾点的位置信息确定所述路径信息。

根据本发明提供的一种网球捡拾机器人，所述驱动装置包括电源模块和至少两个驱动轮，所述电源模块用于为所述驱动装置提供电源。

根据本发明提供的一种网球捡拾机器人，所述捡拾装置为直筒网状结构。

根据本发明提供的一种网球捡拾机器人，所述处理器为微控制器芯片。

本发明还提供一种基于如上所述的网球捡拾机器人的网球捡拾方法，包括：

基于路径信息控制驱动装置行进，以使网球机器人抵达网球捡拾点；所述路径信息是基于所述网球捡拾点的位置信息或终端发送的驱动指令确定的；

在所述网球机器人抵达所述网球捡拾点后，控制所述捡拾装置捡拾网球。

本发明提供的网球捡拾机器人及网球捡拾方法，处理器基于路径信息控制驱动装置行进，以使网球机器人抵达网球捡拾点，并在网球机器人抵达网球捡拾点后，控制捡拾装置捡拾网球，由于路径信息是基于网球捡拾点的位置信息或终端发送的驱动指令确定的，从而使得网球捡拾机器人既可以基于网球捡拾点的位置信息预先规划行驶路径，也可以基于终端发送的驱动指令确定行驶路径，相较于传统方法，本发明实施例不依赖图像识别设备进行捡拾，降低了网球捡拾机器人的成本，同时终端可以基于网球场地的实际情况发送驱动指令，使得网球捡拾机器人能够根据网球场地的实际情况灵活调整行驶路径进行捡拾。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明提供的网球捡拾机器人装置的结构示意图；

图2是本发明提供的终端操作界面示意图；

图3是本发明提供的蓝牙串口接收数据示意图；

图4是本发明提供的捡拾装置的结构示意图；

图5是本发明提供的网球捡拾机器人系统的结构示意图；

图6是本发明提供的网球捡拾方法的流程示意图；

附图标记：

110：处理器；120：驱动装置；130：捡拾装置；140：避障模块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。

随着经济的发展和科技水平的提高，人们的生活水平也在日益提高，锻炼也日益成为现代人生活的一部分，比如网球运动，因此网球捡拾机器人具有广泛的应用市场和前景。

目前，一部分网球捡拾机器人基于图像识别技术进行网球捡拾，但该方案需要在网球捡拾机器人上配置相应的图像识别设备，会提高网球捡拾机器人的成本；另一部分网球捡拾机器人基于固定规划路线进行网球捡拾，但该方案只能在沿着预先规划好的路线进行捡拾网球工作，若网球场地调整，则无法灵活调整路线进行捡拾。由于网球捡拾机器人属于一种需要面向大众化的体育运动的使用工具，因此需要提供一种实用性较强且成本较低的网球捡拾机器人。

对此，本发明提供一种网球捡拾机器人。图1是本发明提供的网球捡拾机器人的结构示意图，如图1所示，网球捡拾机器人包括处理器110、驱动装置120以及捡拾装置130；其中，处理器110可以是由单片机芯片组成的微控制器，用于基于路径信息控制驱动装置120行进，以使网球机器人抵达网球捡拾点，并在网球机器人抵达网球捡拾点后，控制捡拾装置130捡拾网球。驱动装置120基于处理器110的控制指令行进，捡拾装置130则在网球机器人抵达网球捡拾点后，进行网球捡拾。

需要说明的是，路径信息是基于网球捡拾点的位置信息或终端发送的驱动指令确定的，即可以理解为本发明实施例既可以基于网球捡拾点的位置信息预先规划行驶路径，使得驱动装置120按照该行驶路径行进，也可以基于终端发送的驱动指令确定行驶路径，使得驱动装置120按照该行驶路径行进。相较于传统方法，本发明实施例不依赖图像识别设备进行捡拾，降低了网球捡拾机器人的成本，同时终端可以基于网球场地的实际情况发送驱动指令，使得网球捡拾机器人能够根据网球场地的实际情况灵活调整行驶路径进行捡拾。

本发明实施例提供的网球捡拾机器人，处理器基于路径信息控制驱动装置行进，以使网球机器人抵达网球捡拾点，并在网球机器人抵达网球捡拾点后，控制捡拾装置捡拾网球，由于路径信息是基于网球捡拾点的位置信息或终端发送的驱动指令确定的，从而使得网球捡拾机器人既可以基于网球捡拾点的位置信息预先规划行驶路径，也可以基于终端发送的驱动指令确定行驶路径，相较于传统方法，本发明实施例不依赖图像识别设备进行捡拾，降低了网球捡拾机器人的成本，同时终端可以基于网球场地的实际情况发送驱动指令，使得网球捡拾机器人能够根据网球场地的实际情况灵活调整行驶路径进行捡拾。

基于上述实施例，网球捡拾机器人还包括避障模块140，避障模块140与处理器110电连接，用于将检测到的障碍物信息发送至处理器110，以使处理器110基于障碍物信息和网球捡拾点的位置信息确定路径信息。

具体地，在网球捡拾机器人行驶至网球捡拾点的路径中，可能存在障碍物，为了能够避开障碍物，本发明实施例设置避障模块140，用于检测网球捡拾机器人在行驶过程中的障碍物信息(如障碍物与网球机器人的相对位置信息等)，从而使得处理器110能够根据障碍物信息以及网球捡拾点的位置信息确定网球捡拾机器人的行驶路径即路径信息。其中，避障模块140可以包括雷达，也可以包括超声传感器，本发明实施例对此不作具体限定。

基于上述任一实施例，避障模块140包括超声波传感器。

具体地，避障模块140可以采用HC-SR04超声波传感器，并结合数码管和蜂鸣器，将超声波传感器测得的距离显示在数码管上，精度可以达到厘米级别并显示一位小数。超声波传感器在检测到距离小于预设值(如15厘米)的时候，开发板的蜂鸣器会发出声音。可以理解的是，本发明实施例可以设定超声波传感器声音传播速度为340m/s，电源电压为12V。

基于上述任一实施例，处理器110包括无线传输模块，无线传输模块用于接收终端发送的驱动指令，以使处理器110基于驱动指令确定路径信息，并基于路径信息控制驱动装置120行进。

具体地，无线传输模块可以与终端(如手机、平板等电子设备)实现无线连接，从而在面对复杂的网球场地环境或者网球场地临时变更时，用户可以根据网球场地的实际情况，通过终端发送驱动指令，使得处理器110可以基于驱动指定获取路径信息，并控制驱动装置120行进，进而可以避免根据预设的行驶路径无法准确进行捡拾的问题。

如图2所示，在终端可以显示操作界面，其中手动模式表示用户可以通过在界面上选择前、后、左、右、停等向无线传输模块发送驱动指令，以使处理器110控制驱动装置120行进，从而在面对复杂的网球场地环境或者网球场地临时变更时，可以通过手动模式灵活调整网球捡拾机器人的行驶路径。自动模式表示处理器110根据网球捡拾点的位置信息自动生成行驶路径，并且处理器110根据行驶路径控制驱动装置120行进，而不依赖于用户操作。

基于上述任一实施例，无线传输模块包括蓝牙芯片。

具体地，本发明实施例中的无线传输模块可以采用HC-05蓝牙芯片，HC-05蓝牙芯片波特率为4800Hz，串口波特率同样设置为4800Hz。通过终端(如手机端APP)的操作向HC-05蓝牙芯片发送驱动指令，如手动模式a、自动模式b、加速c、减速d、向前e、向后f、向左g、向右h、停止发送i等。通过串口调试软件可以接收到相应的数据。在手机端使用RobotController软件时，点击相应按键会有振动返回。自动模式和手动模式的震动反馈时间要比点击其他按键的时间长一些，点击同一种模式震动将不再产生，也不会重复向处理器发送驱动指令，表示目前的模式就是不会产生震动的那一个，以减少处理器工作量。另外，利用蓝牙控制模块设计代码，可以通过手机端软件进行控制LED的状态，通过点击按钮，可以让LED灯闪烁或者停止闪烁。

此外，如图3所示，还可对蓝牙芯片的蓝牙通讯模块进行测试。蓝牙通信模块通过手机端APP的操作向HC-05蓝牙芯片发送驱动指令数据，如手动模式a、自动模式b、加速c、减速d、向前e、向后f、向左g、向右h、停止发送i等，并通过串口调试软件可以接收到相应的驱动指令数据，以测试网球捡拾机器人是否能够正常工作。

其中，网球捡拾机器人可以基于如下方案进行系统测试：

首先，网球捡拾机器人进行蓝牙连接，将网球捡拾机器人连接12V直流电源，通上电之后打开手机蓝牙控制软件RobotController。手机蓝牙与机器人身上的HC-05蓝牙芯片连接完成之后，HC-05蓝牙芯片会每秒连闪两次，此时，可以进行蓝牙控制了。

在使用RobotController软件进行控制时，可以选择网球捡拾机器人的模式：自动模式和手动模式。网球捡拾机器人在通上电之后进行的是自动模式，可以忽略蓝牙是否连接。在距离障碍物15厘米的时候会在原地向右转，直到前方15厘米之内没有障碍物为止，然后继续向前行走。点击手动模式之后，网球捡拾机器人会按照手机软件的指令进行相应的动作，包括变速、转向、停止等，其中手动模式时不再使用超声波传感器。

基于上述任一实施例，还包括定位模块，定位模块与处理器110电连接，用于确定网球捡拾点的位置信息，以使处理器110基于网球捡拾点的位置信息确定路径信息。

具体地，定位模块可以采用视觉传感器识别网球并确定网球捡拾点的位置信息，也可以采用摄像头识别网球并确定网球捡拾点的位置信息。在确定网球捡拾点的位置信息之后，定位模块将该位置信息发送至处理器110，使得处理器110可以基于网球捡拾点的位置信息确定路径信息。其中，处理器110中可以预存路径算法，如基于局部规划的PRM路径规划算法，也可以是用户提前根据网球捡拾点的位置信息预先规划行驶路径，确定路径信息，本发明实施例对此不作具体限定。

基于上述任一实施例，驱动装置120包括电源模块和至少两个驱动轮，电源模块用于为驱动装置提供电源。

具体地，驱动装置120包括电源模块和至少两个驱动轮，电源模块用于为驱动装置提供电源，可以采用L298N驱动电机，将L298N驱动电机连接上12V电池输入电源，5V输出电源，且电池电源与处理器共地。电源接上之后，驱动轮开始转动，大约隔2秒钟左右会改变行进的方向。此外，由于驱动轮在低于一定转速时会因为自身负载而不能行进，因此本发明实施例可以设置驱动轮的最低转速为145r/min，即当驱动轮的速度为最低时，网球捡拾机器人不会再降低行驶速度，从而保证网球捡拾机器人能够正常行进。

基于上述任一实施例，捡拾装置130为直筒网状结构。

具体地，如图4所示，捡拾装置140采用直筒网状式的结构，捡拾装置140包括两个捡球器底板，两个底板之间有若干根弹力绳，其可以利用装置的自身重力将网球压入其中，然后利用处理器110通过驱动电机控制网球捡拾机器人整体的行进方向。捡拾装置140通过连接装置与处理器110连接。

需要说明的是，本发明实施例还可以通过改变捡拾装置130的结构来完成其它的捡拾工作，如扫地、拆弹、排雷等。

基于上述任一实施例，处理器110为微控制器芯片。

具体地，本发明实施例中的处理器110可以采用STC89C51微控制器，是基于8位微控制器处理芯片STC89C51RC的系统，其最大时钟工作频率为80MHz，并且4KBytes闪存只读程序存储器可以重复擦除和写入1000次。该硬件与标准MCS-51命令系统和80C51引脚结构兼容。有27/23个通用I/O端口，2个外部中断，2个定时器中断和1个串行端口中断，拥有成熟的编程方案以及可以方便的安装其他硬件。

基于上述任一实施例，如图5所示，本发明还提供一种网球捡拾机器人系统，该系统可以分为网球捡拾机器人和手机终端。网球捡拾机器人的动作可以根据处理器如单片机的程序自行控制，L298N驱动电机用于驱动马达以控制机器人的移动路径，而超声波传感器则用于提供前方障碍信息。手机终端通过手机软件控制机器人的动作。其中，网球捡拾机器人与手机终端的通信是通过蓝牙来完成的。

基于上述任一实施例，如图6所示，本发明还提供一种基于如上所述的网球捡拾机器人的网球捡拾方法，该方法包括如下步骤：

步骤610、基于路径信息控制驱动装置行进，以使网球机器人抵达网球捡拾点；路径信息是基于网球捡拾点的位置信息或终端发送的驱动指令确定的；

步骤620、在网球机器人抵达网球捡拾点后，控制捡拾装置捡拾网球。

具体地，网球捡拾机器人包括处理器、驱动装置以及捡拾装置130；其中，处理器用于基于路径信息控制驱动装置行进，以使网球机器人抵达网球捡拾点，并在网球机器人抵达网球捡拾点后，控制捡拾装置捡拾网球。驱动装置基于处理器的控制指令行进，捡拾装置则在网球机器人抵达网球捡拾点后，进行网球捡拾。

需要说明的是，路径信息是基于网球捡拾点的位置信息或终端发送的驱动指令确定的，即可以理解为本发明实施例既可以基于网球捡拾点的位置信息预先规划行驶路径，使得驱动装置按照该行驶路径行进，也可以基于终端发送的驱动指令确定行驶路径，使得驱动装置按照该行驶路径行进。相较于传统方法，本发明实施例不依赖图像识别设备进行捡拾，降低了网球捡拾机器人的成本，同时终端可以基于网球场地的实际情况发送驱动指令，使得网球捡拾机器人能够根据网球场地的实际情况灵活调整行驶路径进行捡拾。

本发明实施例提供的网球捡拾方法，处理器基于路径信息控制驱动装置行进，以使网球机器人抵达网球捡拾点，并在网球机器人抵达网球捡拾点后，控制捡拾装置捡拾网球，由于路径信息是基于网球捡拾点的位置信息或终端发送的驱动指令确定的，从而使得网球捡拾机器人既可以基于网球捡拾点的位置信息预先规划行驶路径，也可以基于终端发送的驱动指令确定行驶路径，相较于传统方法，本发明实施例不依赖图像识别设备进行捡拾，降低了网球捡拾机器人的成本，同时终端可以基于网球场地的实际情况发送驱动指令，使得网球捡拾机器人能够根据网球场地的实际情况灵活调整行驶路径进行捡拾。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种网球捡拾机器人，其特征在于，包括：

处理器、驱动装置以及捡拾装置；

所述处理器与所述驱动装置电连接，用于基于路径信息控制所述驱动装置行进，以使网球机器人抵达网球捡拾点；所述路径信息是基于所述网球捡拾点的位置信息或终端发送的驱动指令确定的；

所述处理器与所述捡拾装置电连接，用于在所述网球机器人抵达所述网球捡拾点后，控制所述捡拾装置捡拾网球。

2.根据权利要求1所述的网球捡拾机器人，其特征在于，还包括避障模块，所述避障模块与所述处理器电连接，用于将检测到的障碍物信息发送至所述处理器，以使所述处理器基于所述障碍物信息和所述网球捡拾点的位置信息确定所述路径信息。

3.根据权利要求2所述的网球捡拾机器人，其特征在于，所述避障模块包括超声波传感器。

4.根据权利要求1所述的网球捡拾机器人，其特征在于，所述处理器包括无线传输模块，所述无线传输模块用于接收所述终端发送的驱动指令，以使所述处理器基于所述驱动指令确定所述路径信息，并基于所述路径信息控制所述驱动装置行进。

5.根据权利要求4所述的网球捡拾机器人，其特征在于，所述无线传输模块包括蓝牙芯片。

6.根据权利要求1至5任一项所述的网球捡拾机器人，其特征在于，还包括定位模块，所述定位模块与所述处理器电连接，用于确定所述网球捡拾点的位置信息，以使所述处理器基于所述网球捡拾点的位置信息确定所述路径信息。

7.根据权利要求1至5任一项所述的网球捡拾机器人，其特征在于，所述驱动装置包括电源模块和至少两个驱动轮，所述电源模块用于为所述驱动装置提供电源。

8.根据权利要求1至5任一项所述的网球捡拾机器人，其特征在于，所述捡拾装置为直筒网状结构。

9.根据权利要求1至5任一项所述的网球捡拾机器人，其特征在于，所述处理器为微控制器芯片。

10.一种基于权利要求1至9任一项所述的网球捡拾机器人的网球捡拾方法，其特征在于，包括：

基于路径信息控制驱动装置行进，以使网球机器人抵达网球捡拾点；所述路径信息是基于所述网球捡拾点的位置信息或终端发送的驱动指令确定的；

在所述网球机器人抵达所述网球捡拾点后，控制所述捡拾装置捡拾网球。

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