CN209005156U - 一种基于全向轮移动的抓取式篮球拾取机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种基于全向轮移动的抓取式篮球拾取机器人，主要由底盘、机械手、放置篮、机械手抬升装置、放置篮抬升装置、摄像头、驱动装置和上位机系统组成；其中机械手部分包括气缸、滑轨、旋转电机、结构片；底盘由三个电机独立驱动三个全向轮；机械手抬升装置和放置篮抬升装置都安装在底盘上方；放置篮和机械手分别安装在不同的滑杆滑块上；摄像头、驱动装置、抬升装置、旋转电机、气缸均连接在上位机系统，驱动装置则安装在底盘上。本实用新型可实现对篮球的自动拾取和放置，将篮球放在指定的回收框内，帮助篮球运动员在训练中节省体力和时间，双机械手的结构可以提高拾取效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及智能机器人技术领域，尤其是涉及一种基于全向轮移动的抓取式篮球拾取机器人。
背景技术
篮球运动文化已经有一百多年的历史了，现在在我们生活中越来越多的人喜欢这项运动，几乎每个中学和高校都有篮球运动场并开设了相应的篮球教学课程，篮球运动在奥运会也是核心比赛项目。篮球作为一项以进球得分的项目，练习投篮是必不可少的，为了提高练习效率，往往都是球员连续不断的投出篮球，与此同时就面临捡球问题，目前的捡球方式主要采用手工捡球，手工捡球存在消耗体力和时间的问题，提高了篮球训练的效率。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种可以对篮球进行自主识别并将篮球从球场拾取和回收的全自动机器人，帮助篮球运动员在训练中节省体力和时间，提高训练效率。
本实用新型采用的技术方案是：
一种基于全向轮移动的抓取式篮球拾取机器人，主要由底盘、一号机械手、二号机械手、放置篮、一号抬升装置、二号抬升装置、三号抬升装置、设置在底盘上的摄像头、一号气缸、二号气缸、用于驱动机器人移动的驱动装置和用于统筹控制的上位机系统组成；其特征在于：所述放置篮包括二号气缸、阻挡门、框，所述二号气缸固定端与框采用静连接，另一端与阻挡门采用静连接；阻挡门与框采用滑动连接，放置篮通过滑杆滑块滑动连接安装在主体的滑杆上；所述底盘包括三个全向轮和三个电机；所述一号抬升装置包括轴承座、同步带轮、同步带、抬升电机、滑杆、滑杆滑块、滚动轴，轴承座安装在底盘，同步带轮通过滚动轴安装在两个轴承座之间，抬升电机与滚动轴连接，滑杆与滑杆滑块采用动连接，同步带与一号连接件采用静连接；所述二号抬升装置包括轴承座、同步带轮、同步带、抬升电机、滑杆、滑杆滑块、滚动轴，轴承座安装在底盘，同步带轮通过滚动轴安装在两个轴承座之间，抬升电机与滚动轴连接，滑杆与滑杆滑块采用动连接，同步带与放置篮的框采用静连接；
所述一号机械手包括上结构片、中结构片、下结构片、旋转电机、滑轨、一号连接件、二号连接件、一号气缸，一号气缸固定端与滑轨采用静连接，另一端与一号机械手的上结构片、中结构片、下结构片采用静连接，一号连接件与同步带和滑杆滑块采用静连接，二号连接件与滑轨采用静连接，一号连接件与二号连接件采用铰接。
进一步的是，所述底盘中的三个电机绕圆周间隔120°均匀分布，三个全向轮由三个电机分别独立驱动。
进一步的是，所述放置篮中的框底部具有一定的倾斜角度。
进一步的是，所述一号机械手的上结构片和中结构片半径尺寸大小相同，下结构片的半径尺寸与上结构片和中结构片的半径尺寸相比较小。
进一步的是，所述一号机械手在放置过程中通过旋转电机带动，由二号连接件绕一号连接件做旋转运动的角度大于90°。
进一步的是，所述的一号机械手和二号机械手在结构上都相同。
进一步的是，所述一号抬升装置和三号抬升装置结构上都相同。
进一步的是，所述摄像头、一号机械手、二号机械手、驱动装置、一号抬升装置、二号抬升装置、三号抬升装置、旋转电机、一号气缸、二号气缸均连接在上位机系统上。
本实用新型的有益效果是：本实用新型利用摄像头进行视觉识别，获取当前地面的篮球数据，将篮球数据传回上位机系统，由上位机系统驱动机器人前往篮球落点并驱动机械手抓取篮球，由抬升装置将机械手抬升至顶部，再由旋转电机使机械手翻转并将篮球放置在自身的放置篮内，其中，当机器人的其中一只机械手在进行抓取、抬升、放置的动作同时，上位机系统将驱动机器人前往另一个篮球落点使用另一只机械手完成同样的动作；另外，在抓取足够数量的篮球时，上位机系统将驱动机器人前往地面回收点，由放置篮抬升装置抬升放置篮并打开阻挡门将篮球放置在地面回收站。因此，本实用新型可以实现对篮球的自动拾取并回收，双机械爪的结构也可以使机器人具有更加高效的拾取和回收效率。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。
图1是本实用新型结构示意图
图2是本实用新型的仰视图
图3是本实用新型放置篮结构示意图
图4是本实用新型机械手及机械手抬升装置结构示意图
图5是本实用新型放置篮及放置篮抬升装置结构示意图
图中：1.一号机械手，2.一号气缸，3.放置篮，4.一号抬升装置，5.驱动装置，6.底盘，7.整体支架，8.二号抬升装置，9.旋转电机，10.滑轨，11.全向轮，12.电机，13.二号气缸，14.阻挡门，15.框，16.上结构片，17.中结构片，18.下结构片，19.轴承座，20.同步带轮，21.同步带，22.抬升电机，23.滑杆，24.滑杆滑块，25.一号连接件，26.二号连接件，27.二号机械手，28.三号抬升装置，29. 滚动轴，30.摄像头。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对实用新型明进行详细说明。
参照图1、图2、图3，本实用新型的一种基于全向轮移动的抓取式篮球拾取机器人主要由底盘6、一号机械手1、二号机械手27、放置篮3、一号抬升装置4、二号抬升装置8、三号抬升装置28、设置在底盘6上的摄像头30、一号气缸2、二号气缸13、用于驱动机器人移动的驱动装置5和用于统筹控制的上位机系统组成；其特征在于：所述放置篮3包括二号气缸13、阻挡门14、框15，其中二号气缸13固定端与框15采用静连接，另一端与阻挡门14采用静连接；阻挡门14与框15采用滑动连接，放置篮3通过滑杆滑块24滑动连接安装在主体的滑杆23上；
具体地，篮球拾取机器人可以使用电池作为电源或者通过有线方式供电。除标准件以外，各类加工件优先选用铝合金作为原材料，铝合金具有质量轻、机械性能高、易加工的特点，十分适用于这种需要灵活运动的机器人，可以使机器人降低能耗和快速移动。另外，机器人所使用到的板类零件均采用碳纤板作为原材料，比如上结构片16、中结构片17、下结构片18、底盘6底板等；放置篮3中的框15底部具有一定的倾斜角度，便于篮球在二号气缸13驱动打开阻挡门14 之后可以直接利用重力滑进回收站。
如图2所示，底盘6中的三个电机12绕圆周间隔120°均匀分布，三个全向轮11由三个电机12分别独立驱动，根据全向轮11的特殊构造，可以在不同差速的配合下，使机器人实现前进、后退、左平移、右平移、任何角度的水平移动，使整个机器人的灵活程度大大提高。
如图1、图4所示，所述一号机械手1包括上结构片16、中结构片17、下结构片18、旋转电机9、滑轨10、一号连接件25、二号连接件26，一号气缸2。一号气缸2固定端与滑轨10静连接，另一端与机械手1的上结构片16、中结构片17、下结构片18静连接，一号气缸2的伸缩带动一号机械手1的结构片相对滑轨滑动使一号机械手1完成闭合和张开的动作；一号连接件25在一号抬升装置4的驱动下做升降运动，旋转电机9安装在一号连接件25上，带动二号连接件26做旋转运动，并且旋转运动的角度要大于90度，才能保证将篮球放置在框 15内；上结构片16和中结构片17的半径尺寸略大于篮球的半径，可以避免对篮球造成损伤；下结构片18的半径尺寸相对上结构片16和中结构片17的半径尺寸较小并且下结构片18的半径尺寸小于篮球的半径尺寸，以便防止篮球从一号机械手1中掉落。一号机械手1和二号机械手27结构都相同，故描述其中的一只。
如图4所示，所述用于抬升一号机械手1的一号抬升装置4包括轴承座19、同步带轮20、同步带21、抬升电机22、滑杆23、滑杆滑块24、滚动轴29。其中，轴承座19安装在底盘6，同步带轮20安装在滚动轴29上，滚动轴29安装在两个轴承座19之间，抬升电机22与滚动轴29连接，抬升电机22转动时带动滚动轴29在轴承座19的支撑下转动，进而带动同步带轮20转动，同步带21上一点与一号连接件25静连接，一号连接件25与滑杆滑块24静连接，一号连接件25和二号连接件26铰接，滑杆23与滑杆滑块24采用动连接，同步带可通过一号连接件25和二号连接件26带动机械手1顺着滑杆23上下移动。由于用于抬升一号机械手1的一号抬升装置4和用于抬升二号机械手27的三号抬升装置28结构和作用都相同，故描述其中一个。
如图4，一号机械手1在放置过程中通过旋转电机9带动，一号机械手1在二号连接件26带动下绕一号连接件25做旋转运动的角度大于90°，可以使篮球更加顺利地放入放置篮3。
如图5所示，所述用于抬升放置篮3的二号抬升装置8包括轴承座19、同步带轮20、同步带21、抬升电机22、滑杆23、滑杆滑块24、滚动轴29。其中，轴承座19安装在底盘6上，同步带轮20安装在滚动轴29上，滚动轴29安装在两个轴承座19之间，抬升电机22与滚动轴29连接，抬升电机22转动时带动滚动轴29在轴承座19的支撑下转动，进而带动同步带轮20转动，同步带21上一点与框15静连接，滑杆23与滑杆滑块24动连接，滑杆滑块24与框15静连接，同步带可带动放置篮顺着滑杆上下移动。
拾取过程：当设置在底盘上的摄像头30捕捉到地面有篮球时，将地面篮球数据传送至上位机系统，进一步由上位机系统驱动机器人前往篮球点，在行进过程中一号气缸2活塞杆收缩使一号机械手1保持张开状态，当机器人到达篮球落点后一号气缸2活塞杆伸出，一号机械手1收缩抓住篮球，并在抓取后立刻启动抬升电机22，带动同步带21使一号机械手1抬升至最高点，然后启动旋转电机 9使一号机械手1旋转，将篮球放置在放置篮3的框15内；另外，如果在场内检测到还有其余篮球的时候，机器人在一号机械手1抓取住篮球之后便前往另一个篮球落点，在行经过程中同时进行抬升一号机械手1和回收的动作，在到达第二个落点以后，由二号机械手27完成下一次的拾取和回收动作，由于一号机械手1和二号机械手27结构相同、一号抬升装置4和三号抬升装置28结构相同，且完成动作都是一样，故此处描述其中一次动作；两只机械手无缝隙交替完成拾取和回收大大提高了拾取效率。
当拾取的篮球装满以后，机器人前往回收站，由二号抬升装置8将放置篮3 抬升到最高处，然后有二号气缸13驱动打开放置篮3的阻挡门14，将框15内的篮球放回回收站；其中，放置篮3的框15底部有斜度，这个斜度可以使篮球不需要其他动力就可以滚进回收站。
本实施例中的上位机系统优先选用计算机。
以上内容对本实用新型的较佳实施例和基本原理做了详细论述，但本实用新型并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员应该了解在不违背本实用新型精神的前提下还会有各种等同变形和替换，这些等同变形和替换都落入要求保护的本实用新型范围内。
Claims (8)
1.一种基于全向轮移动的抓取式篮球拾取机器人，主要由底盘(6)、一号机械手(1)、二号机械手(27)、放置篮(3)、一号抬升装置(4)、二号抬升装置(8)、三号抬升装置(28)、设置在底盘(6)底部的摄像头(30)、一号气缸(2)、二号气缸(13)、用于驱动机器人移动的驱动装置(5)和用于统筹控制的上位机系统组成；其特征在于：所述放置篮(3)包括二号气缸(13)、阻挡门(14)、框(15)，所述二号气缸(13)固定端与框(15)采用静连接，另一端与阻挡门(14)采用静连接；阻挡门(14)与框(15)采用滑动连接，放置篮(3)通过滑杆滑块(24)滑动连接安装在主体的滑杆(23)上；所述底盘(6)包括三个全向轮(11)和三个电机(12)；所述一号抬升装置(4)包括轴承座(19)、同步带轮(20)、同步带(21)、抬升电机(22)、滑杆(23)、滑杆滑块(24)、滚动轴(29)，轴承座(19)安装在底盘(6)上，同步带轮(20)通过滚动轴(29)安装在两个轴承座(19)之间，抬升电机(22)与滚动轴(29)连接，滑杆(23)与滑杆滑块(24)采用动连接，同步带(21)与一号连接件(25)采用静连接；所述二号抬升装置(8)包括轴承座(19)、同步带轮(20)、同步带(21)、抬升电机(22)、滑杆(23)、滑杆滑块(24)、滚动轴(29)，轴承座(19)安装在底盘(6)，同步带轮(20)通过滚动轴(29)安装在两个轴承座(19)之间，抬升电机(22)与滚动轴(29)连接，滑杆(23)与滑杆滑块(24)采用动连接，同步带(21)与放置篮(3)的框(15)采用静连接；
所述一号机械手(1)包括上结构片(16)、中结构片(17)、下结构片(18)、旋转电机(9)、滑轨(10)、一号连接件(25)、二号连接件(26)、一号气缸(2)，一号气缸(2)固定端与滑轨(10)采用静连接，另一端与一号机械手(1)的上结构片(16)、中结构片(17)、下结构片(18)采用静连接，一号连接件(25)与同步带(21)和滑杆滑块(24)采用静连接，二号连接件(26)与滑轨(10)采用静连接，一号连接件(25)与二号连接件(26)采用铰接。
2.根据权利要求1所述的一种基于全向轮移动的抓取式篮球拾取机器人，其特征在于：所述底盘(6)中的三个电机(12)绕圆周间隔120°均匀分布，三个全向轮(11)由三个电机(12)分别独立驱动。
3.根据权利要求1所述的一种基于全向轮移动的抓取式篮球拾取机器人，其特征在于：所述放置篮(3)中的框(15)底部具有一定的倾斜角度。
4.根据权利要求1所述的一种基于全向轮移动的抓取式篮球拾取机器人，其特征在于：所述一号机械手(1)的上结构片(16)和中结构片(17)半径尺寸大小相同，下结构片(18)的半径尺寸与上结构片(16)和中结构片(17)的半径尺寸相比较小。
5.根据权利要求1所述的一种基于全向轮移动的抓取式篮球拾取机器人，其特征在于：所述一号机械手(1)在放置过程中通过旋转电机(9)带动，一号机械手(1)在二号连接件(26)带动下绕一号连接件(25)做旋转运动的角度大于90°。
6.根据权利要求1所述的一种基于全向轮移动的抓取式篮球拾取机器人，其特征在于：所述的一号机械手(1)和二号机械手(27)在结构上都相同。
7.根据权利要求1所述的一种基于全向轮移动的抓取式篮球拾取机器人，其特征在于：所述一号抬升装置(4)和三号抬升装置(28)结构上都相同。
8.根据权利要求1所述的一种基于全向轮移动的抓取式篮球拾取机器人，其特征在于：所述摄像头(30)、一号机械手(1)、二号机械手(27)、驱动装置(5)、一号抬升装置(4)、二号抬升装置(8)、三号抬升装置(28)、旋转电机(9)、一号气缸(2)、二号气缸(13)均连接在上位机系统上。
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Cited By (1)
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| CN110270071A (zh) * | 2019-06-27 | 2019-09-24 | 长春工业大学 | 一种仿雷达式全方位服务篮球球员的智能陪练机器人 |
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Cited By (2)
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| CN110270071A (zh) * | 2019-06-27 | 2019-09-24 | 长春工业大学 | 一种仿雷达式全方位服务篮球球员的智能陪练机器人 |
| CN110270071B (zh) * | 2019-06-27 | 2020-10-16 | 长春工业大学 | 一种仿雷达式全方位服务篮球球员的智能陪练机器人 |
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