CN210138420U - 一种自动捡乒乓球机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动捡乒乓球机器人，包括机器人本体、捡球装置、视觉系统、控制系统；所述机器人本体由车身和四个麦克纳姆轮构成；捡球装置由外壳、长螺杆、扇叶、滚珠轴承、马达、皮带、定滑轮、斜坡构成；马达通过皮带与定滑轮相连，定滑轮转动时带动长螺杆转动，长螺杆上的扇叶在转动时可沿斜坡将乒乓球扫入储球装置中；本实用新型利用马达、皮带、定滑轮的传动，带动装有滚珠轴承和扇叶的螺杆平滑转动，再结合视觉系统，实现自动识别、收集乒乓球，整体结构简洁精巧，提高了收集乒乓球的效率。

Description

一种自动捡乒乓球机器人

技术领域

本实用新型涉及一种通过机器视觉实现自动收集乒乓球的机器人，属于机器人技术领域。

背景技术

乒乓球训练场地较为开阔，又因为运动员在训练过程中大量使用乒乓球，导致乒乓球会分散在在场地各处。人工去捡拾乒乓球会浪费大量时间和精力。

目前已经有许多辅助工具可以帮助人们去收集乒乓球，比弯腰去一个个拾取乒乓球效率高很多。但这些工具依然需要依靠人力去收集球，并没有将人从这项枯燥的工作中解放出来。

所以针对这种情况设计一种成本低廉但效果显著的自动捡乒乓球机器人具有重要的意义。

发明内容

为了帮助人去收集球场上散落的乒乓球，节省时间和精力，本实用新型提供了一种自动捡乒乓球机器人，利用滚珠轴承、长螺杆、硬板、软质毛刷等材料组成带有扇叶的滚筒装置，通过马达、皮带、定滑轮的组合带动扇叶转动，当球进入收集范围时，毛刷带动乒乓球沿着斜坡进入储球装置，从而实现自动收集乒乓球的功能。

一种自动捡乒乓球机器人，包括具有行动、储存功能的机器人本体、用于收集乒乓球的捡球装置、用于识别乒乓球的视觉系统、控制机器人行动的控制系统。

所述机器人本体由车体以及四个麦克纳姆轮构成。车体分为上下两层，其中上层用来放置控制系统、马达、锂电池等；车体上下层中间的夹层放置储球装置。四个麦克纳姆轮及其控制电机对称安装于车底盘四周。储球装置为长方体敞口状。

所述视觉系统由视觉传感器及上级微处理器构成。视觉传感器安装在捡球装置外壳顶端，具有较好的视野；采集到车体前方的图像后传输回微处理器进行处理，实现对乒乓球的识别。视觉系统的摄像头组件，由摄像头、底座、支架组成，可以进行180°旋转以及上下俯仰的调整。

所述捡球装置位于车体前端，由外壳、扇叶、长螺杆、滚珠轴承、马达、皮带、定滑轮、斜坡组成。马达提供动力，通过皮带与定滑轮带动长螺杆及扇叶转动，扇叶可卷入乒乓球，并沿斜坡将球扫入位于车体底层的储球装置。外壳可以防止在收集过程中乒乓球从侧面滚动走。扇叶末端有软质毛刷，在接触乒乓球时可以产生形变，既可以避免将球弹开，实现将球卷入的效果，又可以有效防止乒乓球卡在捡球装置中。

所述控制系统由上下两级微处理器构成。两级微处理器均位于车体上层。其中下级微处理器仅负责控制四个麦克纳姆轮的电机，上级微处理器性能较高，与视觉传感器共同完成乒乓球图像识别的功能，并向下级微控制器发送指令进行控制。

与现有技术相比，本实用新型的显著优点为：

1.本实用新型通过视觉系统和捡球装置，可以实现自动识别、收集乒乓球。

2.本实用新型机械结构稳定、易于改装，通过改变尺寸，可以实现对其他小型球类如网球的收集。

3.本实用新型使用了麦克纳姆万向轮，使机器人可更加灵活地在乒乓球场地中行进。

4.本实用新型通过车体上安装的超声波传感器可以实现自主避障。

附图说明

图1本实用新型捡球装置部分正视图；

图2本实用新型捡球装置部分侧视图；

图3本实用新型总体侧视图；

图4本实用新型系统流程图；

图5本实用新型捡乒乓球装置收集球过程；

图中:

1.控制系统电路板 2.马达 3.皮带 4.锂电池 5.螺丝 6.外壳 7.定滑轮 8.六角形螺母 9.长螺杆 10.斜坡 11.视觉传感器 12.麦克纳姆轮 13.储球装置 14.铜螺柱 15.滚珠轴承 16.软质毛刷 17.硬板 18.超声波测距传感器 19-1.上层板 19-2.底盘 20.乒乓球

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做更详尽的解释。

如图1、图2、图3所示，本实用新型的自动捡乒乓球机器人包括机器人本体、捡球装置、控制系统、视觉系统。

如图1所示，机器人本体由上下两层板组合而成；下层底盘19-2装有四个麦克纳姆轮12及其控制电机，可实现360°任意方向移动；底盘19-2与上层板19-1之间的夹层安装有储球装置13；储球装置13为敞口长方体盒装，开口向着车体前端，对被捡球装置收集到的乒乓球进行储存；车体上层板与下层板靠铜螺柱14进行支撑与固定；

如图1、图2、图3所示，捡球装置安装于车体的前端。外壳6的作用是固定扇叶装置，同时防止进入捡球装置的乒乓球从侧面滚动走；外壳6通过螺丝5固定在车体前端；外壳两侧中心对称分布两嵌入滚珠轴承15的小孔，一长螺杆9穿过其中；长螺杆右端穿过定滑轮7，两端通过六角形螺母8固定；外壳6底部固定有由硬质薄片制成的斜坡10，斜坡的顶端通过螺丝固定在车体的下层板19-2上；长螺杆9位于外壳内部的部分上固定有一片硬板17，硬板上下两端粘有软质毛刷16，这是捡球装置中主要起作用的部分；位于车体上层板19-1的锂电池4向马达2供电，马达通过皮带3带动定滑轮7转动，定滑轮7带动长螺杆9转动，由于有滚珠轴承15的存在，长螺杆可以平滑地带动固定在其上的硬板17、软质毛刷16转动。

如图5所示，乒乓球20进入捡球装置的收集范围后，由软质毛刷16带动乒乓球向斜坡10运动；乒乓球运动到斜坡10上后，继续被扇叶推动，沿斜坡向上滚动，直至滚动到斜坡顶部，到达车体下层板19-2；由于惯性的原因，乒乓球会继续滚动，从而进入储球装置13，完成收集过程。

如图4所示，工作时，机器人通电启动后，马达2开始转动，通过皮带3与定滑轮7带动长螺杆9与扇叶转动，同时视觉传感器11搜索视野内的乒乓球；识别出乒乓球后，将信号传输给控制系统1，控制系统向控制麦克纳姆轮的电机发出指令，控制车体向着目标乒乓球前进，直至乒乓球进入捡球装置的外壳6内部；若中途超声波测距传感器探测到前方障碍物距离小于预设值，就停止前进并倒车一段距离；乒乓球进入软质毛刷16的转动范围内后，被软质毛刷16带动，沿斜坡10滚动至车体的下层板19-2，进入储球槽13，完成收集过程。完成本次收集动作后，若视觉传感器11视野范围内没有其它乒乓球，就向控制系统1发出信号，控制系统1控制电机，使麦克纳姆轮12带动机器人顺时针原地转动，直至视觉传感器11再次检测到乒乓球；若转动360°后视觉传感器11没有检测到视野内有乒乓球，那么就认定机器人周围没有需要收集的乒乓球，完成本次收集任务。

Claims (7)

1.一种自动捡乒乓球机器人，其特征在于由机器人本体、视觉系统、捡球装置、控制系统组成；

所述机器人本体由车体以及四个麦克纳姆轮构成；车体分为上下两层，其中上层用来放置控制系统、马达、锂电池；车体上下层中间的夹层放置储球装置；

所述视觉系统由视觉传感器及上级微处理器构成；视觉传感器安装在捡球装置外壳顶端；采集到车体前方的图像后传输回微处理器进行处理，实现对乒乓球的识别；

所述捡球装置位于车体前端，由外壳、扇叶、长螺杆、滚珠轴承、马达、皮带、定滑轮、斜坡组成；马达提供动力，通过皮带与定滑轮带动长螺杆及扇叶转动，扇叶可卷入乒乓球，并沿斜坡将球扫入位于车体底层的储球装置；

所述控制系统由上下两级微处理器构成；两级微处理器均位于车体上层；其中下级微处理器仅负责控制四个麦克纳姆轮的电机，上级微处理器与视觉传感器共同完成乒乓球图像识别的功能，并向下级微控制器发送指令进行控制。

2.根据权利要求1所述的自动捡乒乓球机器人，其特征在于所述外壳通过螺丝固定在车体前端，用于固定扇叶装置，同时防止进入捡球装置的乒乓球从侧面滚动走。

3.根据权利要求1所述的自动捡乒乓球机器人，其特征在于所述外壳两侧中心对称分布两嵌入滚珠轴承的小孔，一长螺杆穿过其中，长螺杆右端穿过定滑轮，两端通过六角形螺母固定；采用只固定一个滚珠轴承、另一个滚珠轴承可以小范围活动的方式安装。

4.根据权利要求1所述的自动捡乒乓球机器人，其特征在于所述储球装置为敞口长方体盒装，开口向着车体前端，对被捡球装置收集到的乒乓球进行储存。

5.根据权利要求1所述的自动捡乒乓球机器人，其特征在于所述扇叶末端装有软质毛刷，在接触乒乓球时可以产生形变，用于避免将球弹开，防止乒乓球卡死装置。

6.根据权利要求1所述的自动捡乒乓球机器人，其特征在于所述四个麦克纳姆轮，可实现360°任意方向移动。

7.根据权利要求1所述的自动捡乒乓球机器人，其特征在于所述视觉系统的摄像头组件，由摄像头、底座、支架组成，可以进行180°旋转以及上下俯仰的调整。

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