智能移动捡球机器人制造技术

本发明专利技术提供了一种新型智能移动捡球机器人，即在一个能自由移动的小车上安装一个机械臂，在小车的前方装有摄像头，通过其检测到小球的位置，从而引导小车向球的方向运动，在到达预设捡球位置时，停止小车的同时驱动机械臂，捡起小球，并把小球放在车上的球篮内，然后继续寻找下一小球，重复以上描述动作，起到球场上“球童”的作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种智能移动捡球机器人，能够通摄像头自行寻找小球并将其 捡起，实现了系统的智能化。技术背景随着生活水平的提高，人们越来越重视通过运动来锻炼身体。目前在很多 城市的公共体育场地都会设有诸如兵乓球、羽毛球、网球之类的球类运动项目， 一旦这些球被打到很远的地方，人们就不想去捡球，感觉跑很远去捡一个球影 响了运动的兴致，也比较麻烦，这种情况在号称贵族运动的高尔夫球场那就更 为常见，往往一杆将球击得偏离目标杆位甚远，跑去捡一个球，既浪费了时间， 又浪费了精力，如果不去捡球，又白白浪费了资源，所以在很多高尔夫球场都 雇有专门的捡球人员。
技术实现思路
本专利技术的目的是设计一种智能移动捡球机器人，通过摄像头自行找到球的 位置，并能够将其捡起，这样大大节省了人力物力，提高了运动的质量，同时 也能成为球场上一道亮丽的风景线。按照本专利技术提供的技术方案，在小车底盘的下面有前轮与后轮，在底盘上 设置用于控制前轮方向的控制机构及摄像头与控制核心，根据控制核心转化摄 像头采集的信息，通过控制机构来及时改变小车的行进方向；通过安装于底盘 后端的驱动电机带动后轮转动，为机器人提供运动动力；在小车上还安装有机 械臂和用来盛放待捡球的篮筐，机械臂在控制核心的控制下负责捡目标球，并 将目标球放在筐篮内；摄像头对小车前方的目标球进行扫描， 一旦检测到目标 球，通过控制核心控制小车自动向目标球的方向运动；所有的信息处理及智能 控制通过输入控制核心的程序来实现。机械臂包括第一机械臂及用于驱动第一机械臂的第一电动机、第二机械臂 及用于驱动第二机械臂的第二电动机、机械手指及用于驱动机械手指的第三电 动机；当小车运动到距球预设位置时，停止驱动电机，同时机械臂开始工作，首 先第二电动机工作，使第二机械臂下降，带动机械手指移动至目标球的位置后 停止工作；之后第三电动机工作，使机械手指由张开到闭合，将目标球捡起后 停止工作；然后，第二电动机再次工作，抬高第二机械臂，使机械手指被抬高 至高于篮框的高度后停止工作；接着第一电动机工作，使第一机械臂平行旋转 至机械手指位于篮框的正上方后停止工作；之后第二电动机再次工作，使机械 手指下降至篮框内后停止工作；然后第三电动机工作，使机械手指张开，将球 放入篮框内；再依次是第二电动机工作，使第二机械臂抬高至机械手指位于篮 框的上方，第一电动机工作，使第一机械臂水平回转，至此整个捡球过程结束。摄像头对小车前方的目标球进行扫描时，扫描角度为120°，扫描距离为数 十米。在小车的车体上装有四个轮子，前两个轮子控制小车的前进方向，后两个 轮子起驱动作用。小车上装有一个机械臂和一个筐篮，在小车的前方装有摄像 头。小车移动时，摄像头会对前方呈120°、数十米内进行检测， 一旦检测到目 标，小车的前两轮通过方向舵机自动调整方向，从而引导小车向目标方向移动， 在距离目标预定捡球位置时，通过程序使驱动电机停止工作，同时驱动车上机 械臂，从前半部分下放开始，经过夹球，抬升，向后转180°后，再经过下放、 松球，实现将球捡起并放到篮筐的目的，然后机械臂再回到初始位置，为下一 次捡球做好准备，然后系统继续搜寻下一目标，重复以上描述过程。在小车向 目标移动的过程中，如果检测到新的目标，小车会智能的做一个判断，选择最 近的小球并向其行进，从而达到最优解。 附图说明图l是小车上的机械臂的结构示意图。 图2是小车方向控制舵机和驱动电机模块的示意图。 图3是图2的A-A视图。 图4是小车底盘的示意图。具体实施方式如图所示在小车底盘10的下面有前轮11与后轮7，在底盘10上设置用于控制前轮方向的控制机构12及摄像头15与控制核心14，根据控制核心14转 化摄像头采集的信息，通过控制机构12来及时改变小车的行进方向；通过安装 于底盘10后端的驱动电机8带动后轮7转动，为机器人提供运动动力；在小车 上还安装有机械臂和用来盛放待捡球的篮筐13，机械臂在控制核心14的控制下 负责捡目标球，并将目标球放在筐篮13内；摄像头15对小车前方的目标球进 行扫描， 一旦检测到目标球，通过控制核心14控制小车自动向目标球的方向运 动；所有的信息处理及智能控制通过输入控制核心14的程序来实现。机械臂包括第一机械臂2及用于驱动第一机械臂2的第一电动机1、第二机 械臂4及用于驱动第二机械臂4的第二电动机3、机械手指6及用于驱动机械手 指6的第三电动机5;当小车运动到距球预设位置时，停止驱动电机8，同时机械臂开始工作，首 先第二电动机3工作，使第二机械臂4下降，带动机械手指6移动至目标球的 位置后停止工作；之后第三电动机5工作，使机械手指6由张开到闭合，将目 标球捡起后停止工作；然后，第二电动机3再次工作，抬高第二机械臂4，使机 械手指6被抬高至高于篮框13的高度后停止工作；接着第一电动机l工作，使 第一机械臂2平行旋转至机械手指6位于篮框13的正上方后停止工作；之后第 二电动机3再次工作，使机械手指6下降至篮框13内后停止工作；然后第三电 动机5工作，使机械手指6张开，将球放入篮框13内；再依次是第二电动机3 工作，使第二机械臂4抬高至机械手指6位于篮框13的上方，第一电动机1工 作，使第一机械臂2水平回转，至此整个捡球过程结束。摄像头15对小车前方的目标球进行扫描时，可以对扫描角度为120°，扫描 距离为数十米的扇形区域进行扫描。附图所示的小车共有4个轮子，能使小车平稳的在地面上行驶，到达目的 地时，车上的机械臂就能自动下放捡球。在图1中，机械臂由三个电动机控制其运动。第一电动机1控制第一机械 臂2的转动，第二电动机3控制第二机械臂4的下放和抬升，第三电动机5负 责机械手指6的张开与闭合，用于将目标球捡起并放到车上的篮框13内。在图2中，小车的前轮11分别通过两个支杆连接在控制机构(即方向舵机) 上，通过控制核心14输出的PWM波控制方向舵机，通过方向舵机的转动来控 制支杆，从而达到控制小车前轮ll的运动，达到小车自由转向的目的。小车后 轮7的轴上装有一个大齿轮，它与驱动电机8上的小齿轮相连，整个系统运动 就是由这个驱动电机8控制，所有电动机的能量均由小车上的电池提供，驱动 电机8转动通过小齿轮带动大齿轮转动，从而驱动小车前进。在图3中，可以看到小车中部有一个控制核心，本专利技术中使用的控制核心 14选用的是飞思卡尔公司的MC9S12DG128单片机，小车的整个智能过程都是 由控制核心14自行控制的，如果要对车子的某些功能进行改进，其实物部分无 需变动，只需适当对程序做一些相应的改动就可以了，很方便，也很经济。权利要求1、一种智能移动捡球机器人，其特征是在小车底盘(10)的下面有前轮(11)与后轮(7)，在底盘(10)上设置用于控制前轮方向的控制机构(12)及摄像头(15)与控制核心(14)，根据控制核心(14)转化摄像头采集的信息，通过控制机构(12)来及时改变小车的行进方向；通过安装于底盘(10)后端的驱动电机(8)带动后轮(7)转动，为机器人提供运动动力；在小车上还安装有机械臂和用来盛放待捡球的篮筐(13)，机械臂在控制核心(14)的控制下负责捡目标球，并将目标球放在筐篮(13)内；摄像头(15)对小车前方的目标球进行扫描，一旦检测到目标球，通过控制核本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能移动捡球机器人，其特征是：在小车底盘（１０）的下面有前轮（１１）与后轮（７），在底盘（１０）上设置用于控制前轮方向的控制机构（１２）及摄像头（１５）与控制核心（１４），根据控制核心（１４）转化摄像头采集的信息，通过控制机构（１２）来及时改变小车的行进方向；通过安装于底盘（１０）后端的驱动电机（８）带动后轮（７）转动，为机器人提供运动动力；在小车上还安装有机械臂和用来盛放待捡球的篮筐（１３），机械臂在控制核心（１４）的控制下负责捡目标球，并将目标球放在筐篮（１３）内；摄像头（１５）对小车前方的目标球进行扫描，一旦检测到目标球，通过控制核心（１４）控制小车自动向目标球的方向运动；所有的信息处理及智能控制通过输入控制核心（１４）的程序来实现。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴定会，陈晨，史鹏飞，董强，马先喜，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]