一种智能网球拾取机器人及其控制方法技术

一种智能网球拾取机器人及其控制方法，该机器人包括传动机构，抓取机构，行走机构，扭盘机构、供能机构、识别系统和定位择路系统，传动机构与抓取机构相连接，用于网球的抓取，行走机构和扭盘机构用于机器人的移动，识别系统和定位择路系统用于网球的扫描定位。本发明专利技术的智能网球拾取机器人提高了网球爱好者和运动员的练球效率，在网球比赛和训练过程中，省时省力，还可以添加相应的人机交互，具有识别精度高，拾取效率高，结构简单和高度智能的优点。

Intelligent tennis picking robot and control method thereof

An intelligent tennis picking robot and its control method, the robot comprises a transmission mechanism, grasping mechanism, walking mechanism, torsion wheel mechanism, supply mechanism, identification system and location routing system, connected to the transmission mechanism and the grasping mechanism for tennis, crawling, running mechanism and torsional plate mechanism used for robot movement recognition the positioning system and routing system for scanning and positioning of tennis. The intelligent tennis picking robot of the invention improves the efficiency of practicing tennis enthusiasts and athletes in tennis match, and the training process, saving time and labor, can also add the corresponding man-machine interaction, has high recognition precision, picking efficiency is high, the advantages of simple structure and high intelligence.

【技术实现步骤摘要】
一种智能网球拾取机器人及其控制方法
本专利技术涉及机器人领域，尤其涉及一种对于球类，可实现智能拾取的机器人。
技术介绍
随着社会经济的发展与人民生活水平的提高，人们对于健康越来越重视。而网球近些年来在国内迅速发展，作为一项颇受欢迎的体育项目，对于身体素质的锻炼有极大的帮助。但是网球是一项极为消耗体力的运动，因此许多练习网球的人都会携带多个网球，以避免拾取的麻烦，然而这就导致在运动一段时间后，球场上满是网球。这不仅妨碍锻炼的人发球接球，影响锻炼时的乐趣，而且因为满地网球，锻炼者极有可能在移动中误踩网球而导致跌倒，更有甚者可能会受到较大的身体伤害。我国现有网球场约85475个，网球运动人口864万，且运动人口数量每年以10％～12％的速度增长。在网球比赛或训练时，一般通过人工方法捡球，工作效率低，工作人员的劳动强度大。目前专门从事网球拾取的球童数量较少，多为网球场临时雇佣或志愿者，没有专门应用在网球拾取上的机器人。因此，如何能有效省力或不耗精力的将网球收集规整起来就成为亟待解决的问题。为了解决该问题，现有技术中涉及有自动捡网球的机器人，如图1所示，自动捡网球机器人100包括设于所述机器人底部的行走机构10、设置在所述行走机构10顶部的机身20、设置在所述机身20前侧的机械臂30、用于识别行走路线和搜寻网球的超声波装置40和控制机器人运动的控制器组50。所述行走机构10包括设置在所述机身20底部的支座11、固定在支座11底部的直行电机12和平移电机13、以及被所述直行电机12驱动的多个直行滑轮14和被所述平移电机13驱动的多个平移滑轮15。所述机械臂30可以与所述机身20可旋转地连接，并可以在所述机械臂30内设置驱动所述机械臂30旋转的旋转电机，所述超声波装置40包括设置在所述机身20的顶部设置并用于发射和接收超声波的第一超声波单元41和设置所述机械臂30端部并用于发射和接收超声波的第二超声波单元42，所述第一超声波单元41和所述第二超声波单元42分别与所述控制器组50电连接设置。所述控制器组50包括设置在所述机身20内部的第一控制器51、设置在所述机械臂30的第二控制器52和与所述超声波装置40电连接设置的第三控制器53，所述第二控制器52和所述第三控制器53分别与所述第一控制器51电连接设置。当所述自动捡网球机器人100工作时，所述第一超声波单元41发射并接收反馈回来的超声波对全场进行扫描，并将反馈信息发送至所述第一控制器51，从而确定在网球场上散落的网球的位置；所述第一控制器51并根据所述位置信息控制所述行走机构10的直行电机12和平移电机13启动，从而朝向网球移动；而且，所述第一控制器51将所述位置信息发送至所述第三控制器53，所述第三控制器53控制所述第二超声波单元42发射并接收反馈回来的超声波对行进方向上的网球进行扫描，并将反馈信息发送至所述第三控制器53，从而确定在行进方向上的网球的位置。当所述自动捡网球机器人100到达网球所在位置后，所述第一控制器51发送控制信息至所述第二控制器52，所述第二控制器52控制所述旋转电机驱动所述机械臂30旋转至相对应的网球位置，并拾起网球，从而完成一次网球的拾取过程。现有技术基本实现了自动捡网球的功能，但还存在一些缺陷，如智能识别能力不足，其采用超声波对网球进行识别，当网球数量较多，分布位置处还存在水瓶、衣物等其它杂物时，没法准确的识别；同时对于大的障碍物，也无法准确的绕行，对机器人造成损坏；同时，其行走机构采用直行电机和平移电机分别驱动对应的滑轮，结构复杂，且灵活性差，速度慢，拾取效率低，因此，需要提供一种网球识别精度高，拾取效率高且结构简单且更加智能的网球智能拾取机器人。
技术实现思路
本专利技术为了要解决上述现有技术中存在的不足，提供一种智能网球拾取机器人及其控制方法，具有识别精度高，拾取效率高，结构简单和高度智能的优点。为了解决上述问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种智能网球拾取机器人，包括机身外壳、传动机构，抓取机构，行走机构，扭盘机构，供能机构，识别系统和定位择路系统；其中，所述传动机构包括设置在机身外壳两侧，依次连接的机械臂连接板、机械臂底座支撑、机械大臂轴套、机械臂大臂、机械臂连接夹板、机械臂中臂、机械臂中臂电机；所述抓取机构包括依次连接的机械爪主体、机械爪电机、机械爪第一连接件、机械爪第二连接件、机械爪手指、机械爪轴套，实现抓取、丢放动作，所述抓取机构与传动机构连接；所述行走机构包括麦克纳姆轮；所述扭盘机构设置在机身外壳下部，包括行走盘和行走盘电机；所述供能机构为机器人提供动力，所述识别系统包括安装在机器人头部的Pixy视觉传感器和超声波传感器；所述定位择路系统包括设置在机身外壳内的单片机；其中，所述Pixy视觉传感器依靠颜色识别判别是否为目标物，通过所述超声波传感器对捕捉到的目标物与本机器人的距离进行实时测距，对目标物定位，然后输出相应电信号到所述单片机，由所述单片机处理所接收信号，并给抓取机构和行走机构以及扭盘机构输入信号，做出相应的运动。所述机器人头部的控制机制为顺逆往复旋转运动，所述头部旋转角度为300°的范围内往复旋转，保证平行于地面有全方位的视野扫描，且不必动用底盘运动部分来弥补视野范围的狭窄。所述机身外壳为容纳目标物体的空间，形状为圆柱形，所述机身外壳内部用一倾斜板分割空间，一部分空间来放置电源和余有接线空间，另一部分容纳网球，达到使网球自动滑到出球口位置的目的，出球口为手动舱门，通过一与所述机身外壳相契合的舱门实现。所述麦克纳姆轮可以实现正向行驶、逆向行驶、原地变向、定圆弧转弯等运动。所述机身壳体上还设置有语音识别系统，可根据使用者的语音指令完成对应的动作。该机器人使用同一个电源和同一个控制机构。还包括一种智能网球拾取机器人的控制方法，具体如下：一种智能网球拾取机器人的控制方法：步骤101：所述机器人启动后，头部按预设动作在300°范围内做往复旋转运动，带动Pixy视觉传感器扫描周围环境，搜寻目标物；步骤102：搜寻到目标物后，则通过超声波传感器对捕捉到的目标物与本机器人的距离进行实时测距，对目标物定位；步骤103：在对目标物初步定位完成后，则由单片机控制底部行走盘电机带动麦克纳姆轮进行运动，使机器人向目标物运动，实现目标物的拾取和投舱；其中，所述步骤102中，当目标物散落数量较多时，Pixy视觉传感器视野内的所有目标物测距数据进行对比，将采用最短距离拾取原则进行选择，按目标物距机器人的距离的大小按顺序拾取目标物。所述目标物的拾取和投舱步骤包括：步骤104：当到达目标物的拾取位置后，机械臂执行预设的编程动作，将机械爪送至目标物的抓取位置；步骤105：机械爪到达抓取位置后，机械爪电机带动机械爪中间轴，实现机械爪的抓取动作；步骤106：当机械爪完成抓取动作后，机械臂同样执行预设好的运动过程，将机械爪送至入球口；步骤107：当机械爪到达入球口位置后，机械爪电机反向启动，释放机械爪中间轴，实现机械爪的投放动作。在现有技术的基础上，本专利技术的智能网球拾取机器人提高了网球爱好者和运动员的练球效率，在网球比赛和训练过程中，省时省力，还可以添加相应的人机交互，具有良好的发展前景。附图说明图1是本专利技术
技术介绍
的结构示意图；图2是本专利技术智能网球拾本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能网球拾取机器人，其特征在于，包括机身外壳、传动机构，抓取机构，行走机构，扭盘机构，供能机构，识别系统和定位择路系统；其中，所述传动机构包括设置在机身外壳两侧，依次连接的机械臂连接板、机械臂底座支撑、机械大臂轴套、机械臂大臂、机械臂连接夹板、机械臂中臂、机械臂中臂电机；所述抓取机构包括依次连接的机械爪主体、机械爪电机、机械爪第一连接件、机械爪第二连接件、机械爪手指、机械爪轴套，实现抓取、丢放动作，所述抓取机构与传动机构连接；所述行走机构包括麦克纳姆轮；所述扭盘机构设置在机身外壳下部，包括行走盘和行走盘电机；所述供能机构为机器人提供动力，所述识别系统包括安装在机器人头部的Pixy视觉传感器和超声波传感器；所述定位择路系统包括设置在机身外壳内的单片机；其中，所述Pixy视觉传感器依靠颜色识别判别是否为目标物，通过所述超声波传感器对捕捉到的目标物与本机器人的距离进行实时测距，对目标物定位，然后输出相应电信号到所述单片机，由所述单片机处理所接收信号，并给抓取机构和行走机构以及扭盘机构输入信号，做出相应的运动。

【技术特征摘要】
1.一种智能网球拾取机器人，其特征在于，包括机身外壳、传动机构，抓取机构，行走机构，扭盘机构，供能机构，识别系统和定位择路系统；其中，所述传动机构包括设置在机身外壳两侧，依次连接的机械臂连接板、机械臂底座支撑、机械大臂轴套、机械臂大臂、机械臂连接夹板、机械臂中臂、机械臂中臂电机；所述抓取机构包括依次连接的机械爪主体、机械爪电机、机械爪第一连接件、机械爪第二连接件、机械爪手指、机械爪轴套，实现抓取、丢放动作，所述抓取机构与传动机构连接；所述行走机构包括麦克纳姆轮；所述扭盘机构设置在机身外壳下部，包括行走盘和行走盘电机；所述供能机构为机器人提供动力，所述识别系统包括安装在机器人头部的Pixy视觉传感器和超声波传感器；所述定位择路系统包括设置在机身外壳内的单片机；其中，所述Pixy视觉传感器依靠颜色识别判别是否为目标物，通过所述超声波传感器对捕捉到的目标物与本机器人的距离进行实时测距，对目标物定位，然后输出相应电信号到所述单片机，由所述单片机处理所接收信号，并给抓取机构和行走机构以及扭盘机构输入信号，做出相应的运动。2.根据权利要求1所述的智能网球拾取机器人，其特征在于，所述机器人头部的控制机制为顺逆往复旋转运动，所述头部旋转角度为300°的范围内往复旋转。3.根据权利要求1所述的智能网球拾取机器人，其特征在于，所述机身外壳为容纳目标物体的空间，形状为圆柱形，所述机身外壳内部用一倾斜板分割空间，一部分空间来放置电源和余有接线空间，另一部分容纳网球，达到使网球自动滑到出球口位置的目的，出球口为手动舱门，通过一与所述机身外壳相契合的舱门实现。4.根据权利要求1所述的智能网球拾取机器人...

【专利技术属性】
技术研发人员：应振根，杨小军，隋裕召，刘钊武，赵科南，王振飞，周城，
申请(专利权)人：衢州学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33