CN202822649U - 自动捡球机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种自动捡球机器人。包括吸球装置、移动装置及控制系统，吸球装置包括吸球风扇、吸球管、装球腔，移动装置包括舵机、主动轮，控制系统包括中央处理器、摄像头模块、红外避障器模块,吸球管装设在机器人外壳上，且位于吸球风扇的上端，吸球管的下端设有吸球口，吸球管的上端设有出球口，装球腔设置在出球口的下方，主动轮的转轴与舵机的输出轴连接，主动轮装设在机器人外壳的底部，摄像头模块安装在吸球管所设出球口的上方，红外避障器模块安装在机器人外壳的两侧，摄像头模块及红外避障器模块的信号线与中央处理器的信号输入端连接。本实用新型实现对乒乓球的自动识别和自动捡取，并通过红外线避障器模块对周围环境监测，实现自动避障的功能。

Description

自动捡球机器人

技术领域

本实用新型是一种自动捡球机器人，特别是可以实现对乒乓球的自动识别和自动捡取，并通过红外线传感器对周围环境监测，实现自动避障的功能的自动捡球机器人，属于自动捡球机器人的改造技术。

背景技术

在乒乓球室里，由于训练或者比赛的时候，地面上将会有很多出界或者无效的乒乓球。如果由人工来捡球，将会造成效率低、工作量大等弊端。因此，如果能有一种捡球机器人应用于乒乓球场馆里，且能迅速找到球的位置并能够实现自动捡球的功能，将可以使人们摆脱一些繁琐的工作、大大减轻人们的劳动强度、提高人们的生活质量。目前已有的乒乓球自动捡球机器人种类较少，且捡球动作的实现主要是通过机械手等机械装置来捡球。这些捡球装置多因为机械机构的限制，对于位于墙角处和藏于障碍物之间的乒乓球不能有效捡取，因而只适用于障碍物较少且远离墙壁的乒乓球的捡取。本自动捡球机器人采用风扇产生的吸力来实现捡球，不用直接接触球即可将球捡起，解决了位于角落和障碍物之间的乒乓球的捡球难题。同时，本机器人没有复杂的机械结构，结构简单，且捡球过程中对乒乓无损伤、捡球失误率更低。

发明内容

本实用新型的目的在于考虑上述问题而提供一种结构简单，可靠性高，成本低，易推广的自动捡球机器人。本实用新型设计合理，方便实用。

本实用新型的技术方案是：本实用新型的自动捡球机器人，包括有机器人外壳、吸球装置、移动装置及控制系统，其中吸球装置包括有吸球风扇、吸球管、装球腔，移动装置包括有舵机、主动轮，控制系统包括有中央处理器、摄像头模块、红外避障器模块、电源模块，其中吸球管倾斜装设在机器人外壳上，且位于吸球风扇的上端，吸球管的下端设有吸球口，吸球管的上端设有出球口，装球腔设置在出球口的下方，主动轮的转轴与舵机的输出轴连接，主动轮装设在机器人外壳的底部，控制系统的摄像头模块安装在吸球管所设出球口的上方，摄像头模块的信号线与中央处理器的信号输入端连接；红外避障器模块安装在机器人外壳的左右两侧，红外避障器模块的信号线与中央处理器的信号输入端连接，中央处理器与电源模块连接。

上述中央处理器为ARM9处理器。

上述吸球口为敞口设计，吸球口与地面高度为3mm。

上述出球口安装有一块出球口挡板。

上述装球腔装设在机器人外壳的后部, 机器人外壳的后部设有驱动装球腔自动或手动从机器人外壳后部推出的驱动装置。

上述红外避障器模块的信号线穿过机器人外壳与中央处理器的信号输入端连接。

上述机器人外壳的底部前端或后端装设有两个主动轮，机器人外壳的后端或前端还装设有万向轮，两个主动轮分别由两个舵机驱动，两个舵机的电源线与电源模块连接，两个舵机的信号线与中央处理器连接，能实现机器人的直线行走与转弯的两个舵机的采用差速控制。 

上述出球口挡板为一个能自由活动的轻质弹性胶质片。

上述摄像头模块包括有摄像头、微型舵机、安装架活动板、安装架固定板，安装架固定板通过螺钉固定在吸球管上，安装架活动板固装在安装架固定板上，微型舵机和摄像头均安装在安装架活动板上，带动安装架活动板及其摄像头摆动的微型舵机的信号线与中央处理器连接。

上述电源模块连接有电源指示灯，电源模块采用锂电池；上述中央处理器的输出端还连接有蜂鸣器。

本实用新型由于采用包括有机器人外壳、吸球装置、移动装置及控制系统的结构， 捡球机器人捡球的过程首先是采用摄像头来探测乒乓球所在的位置，并通过控制系统驱动舵机使机器人向球靠近，最后通过启动吸球风扇将乒乓球送进一个吸球管，并使乒乓球由出球口掉落、存放于捡球机器人的装球腔中。本实用新型是一种设计巧妙、性能优良的自动捡球机器人，具有结构简单、可靠性高等优点，可应用于乒乓球馆及乒乓球训练场的乒乓球捡球。

附图说明

图1为本实用新型自动捡球机器人的整体结构示意图。

图2为本实用新型自动捡球机器人的内部结构示意图。

图3为本实用新型吸球装置的结构示意图。

图4为本实用新型摄像头模块的结构示意图。

其中:1、吸球管；2、机器人外壳； 3、万向轮；4、红外避障器模块；5、摄像头模块；6、吸球风扇；7、装球腔；8、锂电池 ；9、舵机；10、主动轮；11、中央处理器；12、电源模块；13、出球口挡板；14、出球口；15、吸球口；16、微型舵机；17、摄像头；18、安装架活动板；19、安装架固定板。

具体实施方式

实施例：

本实用新型的结构示意图如图1、2、3、4所示，本实用新型的自动捡球机器人，包括有机器人外壳2、吸球装置、移动装置及控制系统，其中吸球装置包括有吸球风扇6、吸球管1、装球腔7，移动装置包括有舵机9、主动轮10，控制系统包括有中央处理器11、摄像头模块5、红外避障器模块4、电源模块12，其中吸球管1倾斜装设在机器人外壳2上，且位于吸球风扇6的上端，吸球管1的下端设有吸球口15，吸球管1的上端设有出球口14，装球腔7设置在出球口14的下方，主动轮10的转轴与舵机9的输出轴连接，主动轮10装设在机器人外壳2的底部，控制系统的摄像头模块5安装在吸球管1所设出球口15的上方，摄像头模块5的信号线与中央处理器11的信号输入端连接；红外避障器模块4安装在机器人外壳2的左右两侧，红外避障器模块4的信号线与中央处理器11的信号输入端连接，中央处理器11与电源模块12连接。

上述中央处理器11为ARM9处理器。

上述吸球口15为敞口设计，吸球口15与地面高度为3mm。由于吸球口15是敞口设计，位于吸球口15附近的乒乓球都能够被顺利吸起。

本实施例中，上述出球口14安装有一块出球口挡板13。

本实施例中，上述装球腔7装设在机器人外壳2的后部, 机器人外壳2的后部设有驱动装球腔7自动或手动从机器人外壳2后部推出的驱动装置。

本实施例中，上述红外避障器模块4的信号线穿过机器人外壳2与中央处理器11的信号输入端连接。

本实施例中，上述机器人外壳2的底部前端或后端装设有两个主动轮10，机器人外壳2的后端或前端还装设有万向轮3，两个主动轮10分别由两个舵机9驱动，两个舵机9的电源线与电源模块12连接，两个舵机9的信号线与中央处理器11连接，能实现机器人的直线行走与转弯的两个舵机9的采用差速控制。 

本实施例中，上述出球口挡板13为一个能自由活动的轻质弹性胶质片。当吸球风扇6启动时，吸球管出球口处的出球口挡板13将在负压作用下被吸起，并将出球口14封住，从而增强了吸球管1内的负压程度，确保乒乓球能够被顺利吸起。当乒乓球被成功吸起后，中央处理器11再次发送指令控制吸球风扇6停止，出球口挡板13将在重力作用下自动打开，从而使乒乓球通过出球口14顺利落进装球腔7。

本实施例中，上述摄像头模块5包括有摄像头17、微型舵机16、安装架活动板18、安装架固定板19，安装架固定板19通过螺钉固定在吸球管1上，安装架活动板18固装在安装架固定板19上，微型舵机16和摄像头17均安装在安装架活动板18上，带动安装架活动板18及其摄像头17摆动的微型舵机16的信号线与中央处理器11连接。

本实施例中，上述电源模块12连接有电源指示灯，电源模块12采用锂电池8；上述中央处理器11的输出端还连接有蜂鸣器。

本实用新型的工作原理如下：当启动捡球机器人时，中央处理器11给摄像头模块5发送指令，开启摄像头。摄像头模块5将实时检测捡球机器人前方乒乓球的位置，并向中央处理器11发送采集到的图像信息数据；中央处理器11通过算法提取乒乓球的位置坐标，并通过路径规划算法给舵机9发送指令，控制捡球机器人移动到乒乓球前方。当捡球机器人移动到与乒乓球的距离小于设定值时，中央处理器11将发送指令控制吸球风扇6启动，从而将乒乓球吸进吸球管1，并将乒乓球存放于装球腔7中，实现捡球目的。当捡球机器人在移动过程中，红外避障器模块4探测到机器人前方有障碍物、且机器人与障碍物距离小于一定值时，红外避障器模块4发送信号给中央处理器11，再经由中央处理器11执行避障程序，输出信号控制舵机9执行相应的避障运动。

当摄像头模块5检测不到捡球机器人前方有乒乓球时，中央处理器11则会发送指令给舵机9，控制捡球机器人向左持续转动，直至检测到现场有乒乓球，才控制机器人执行捡球动作。当捡球机器人持续转动一周仍然未能找到乒乓球时，中央处理器11控制微型舵机16转动一定角度，使摄像头模块5具有更远的视野，并继续执行以上捡球动作。当摄像头模块5具有最远视野仍然未能找到乒乓球时，或者装球腔7中的乒乓球存满时，中央处理器11将控制蜂鸣器报警，通知工作人员捡球结束。

Claims (10)

1.一种自动捡球机器人，其特征在于包括有机器人外壳(2)、吸球装置、移动装置及控制系统，其中吸球装置包括有吸球风扇(6)、吸球管(1)、装球腔(7)，移动装置包括有舵机(9)、主动轮(10)，控制系统包括有中央处理器(11)、摄像头模块(5)、红外避障器模块(4)、电源模块(12)，其中吸球管(1)倾斜装设在机器人外壳(2)上，且位于吸球风扇(6)的上端，吸球管(1)的下端设有吸球口(15)，吸球管(1)的上端设有出球口(14)，装球腔(7)设置在出球口(14)的下方，主动轮(10)的转轴与舵机(9)的输出轴连接，主动轮(10)装设在机器人外壳(2)的底部，控制系统的摄像头模块(5)安装在吸球管(1)所设出球口(15)的上方，摄像头模块(5)的信号线与中央处理器(11)的信号输入端连接；红外避障器模块(4)安装在机器人外壳(2)的左右两侧，红外避障器模块(4)的信号线与中央处理器(11)的信号输入端连接，中央处理器(11)与电源模块(12)连接。

2.根据权利要求1所述的自动捡球机器人，其特征在于上述中央处理器(11)为ARM9处理器。

3.根据权利要求1所述的自动捡球机器人，其特征在于上述吸球口(15)为敞口设计，吸球口(15)与地面高度为3mm。

4.根据权利要求1所述的自动捡球机器人，其特征在于上述出球口(14)安装有一块出球口挡板(13)。

5.根据权利要求1所述的自动捡球机器人，其特征在于上述装球腔(7) 装设在机器人外壳(2)的后部, 机器人外壳(2)的后部设有驱动装球腔(7)自动或手动从机器人外壳(2)后部推出的驱动装置。

6.根据权利要求1所述的自动捡球机器人，其特征在于上述红外避障器模块(4)的信号线穿过机器人外壳（2）与中央处理器(11)的信号输入端连接。

7.根据权利要求1所述的自动捡球机器人，其特征在于上述机器人外壳(2)的底部前端或后端装设有两个主动轮(10)，机器人外壳（2）的后端或前端还装设有万向轮(3)，两个主动轮(10)分别由两个舵机(9)驱动，两个舵机(9)的电源线与电源模块(12)连接，两个舵机(9)的信号线与中央处理器(11)连接，能实现机器人的直线行走与转弯的两个舵机(9)的采用差速控制。

8.根据权利要求1所述的自动捡球机器人，其特征在于上述出球口挡板(13)为一个能自由活动的轻质弹性胶质片。

9.根据权利要求1所述的自动捡球机器人，其特征在于上述摄像头模块（5）包括有摄像头（17）、微型舵机（16）、安装架活动板（18）、安装架固定板（19），安装架固定板（19）通过螺钉固定在吸球管(1)上，安装架活动板（18）固装在安装架固定板（19）上，微型舵机（16）和摄像头（17）均安装在安装架活动板（18）上，带动安装架活动板（18）及其摄像头（17）摆动的微型舵机（16）的信号线与中央处理器(11)连接。

10.根据权利要求1所述的自动捡球机器人，其特征在于上述电源模块(12)连接有电源指示灯，电源模块(12)采用锂电池(8)；上述中央处理器(11)的输出端还连接有蜂鸣器。

Images