一种机器视觉的网球自动捡球机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种机器视觉的网球自动捡球机器人，包括捡球装置，控制系统，顶部一侧与捡球装置可拆卸连接的集球箱，以及安装在捡球装置上的辅助捡球机械臂；所述控制系统包括设置在捡球装置与集球箱之间的系统壳，设置在系统壳内的主控MCU，设置在系统壳上并与主控MCU相连的供电单元、显示器单元、避障单元和牵引单元，以及设置在捡球装置顶部中间并与主控MCU相连的双目摄像头；所述捡球装置底部设有前车轮，所述集球箱底部设有后车轮。该机器人智能化程度高，设计灵活，操作简单，可有效降低人力成本，实现高效率捡球。

Automatic tennis ball picking robot with machine vision

The invention discloses a machine vision automatic tennis ball picking robot, including ball picking device, control system, and pick up the ball at the top of the ball collecting box device for detachable connection, and auxiliary installation in the ball picking device of ball picking manipulator; the control system comprises a shell is arranged between the ball picking device with the ball collecting box is provided with a main control system in MCU, shell, shell and set up in the system and main controller is connected to the MCU power supply unit, display unit, obstacle avoidance unit and the traction unit is arranged in the middle, and pick up the ball and the top of the device and the host MCU binocular camera connected to the ball picking device; at the bottom of a front wheel, the rear wheels are arranged at the bottom of the ball collecting box. The robot has high intelligence, flexible design and simple operation. It can effectively reduce manpower cost and achieve high efficiency picking.

【技术实现步骤摘要】
一种机器视觉的网球自动捡球机器人
本专利技术涉及机器人领域，具体涉及一种机器视觉的网球自动捡球机器人，。
技术介绍
网球运动作为一项盛行于全世界的球类运动，它运动量可灵活调节，是种很好的有氧运动，并且还可以锻炼思维及反应速度，所以现在打网球的人越来越多。在练习网球时，球场上会散落许多球，每打出一次都会有一个球散落在一个不同的地方，所以捡球成了一个繁琐的问题。现对于网球的捡球问题主要有以下几种方式：1、人工捡球，这是一种较为常用的捡球方式，这种捡球方式就是，耗费人力，每个球场至少安排一人捡球，这样捡球人员工作量较大，且消耗体力较多。2、人工加捡球工具，包括捡球车和捡球器等，如专利号为200320128160.1，专利名称为易于移动及捡球的网球捡球篮；专利号为201620407372.0，专利名称为一种便携筒状网球捡球器；专利号为201520503738.X，专利名称为一种圆筒形网球捡球器等，这类捡球方式虽相较于完全人工捡球提高效率，但还是得人工参加，也是每个球场至少安排一人捡球，这样的人也是人力投入较大。3、自主捡网球机器人，如专利号为200810183233.4，专利名称为自主捡球机器人；及专利号为201520990978.7，专利名称为一种可远程遥控的网球捡球器等，此类捡球方式要么效率较低，智能性较差；要么需对整个训练场建立复杂监控系统再配合捡球，包括上位机，捡球系统，数据采集系统等，这类捡球方式本身成本较高，具对场地有局限性，只能在固定场使用。因此，针对当前网球捡球效率不高、人力成本较大以及现有捡球工具缺乏等问题，需要设计出使用方便，成本较低，智能化高，适合多种网球场的捡球工具。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述技术问题，提供一种机器视觉的网球自动捡球机器人，该机器人智能化程度高，设计灵活，操作简单，可有效降低人力成本，实现高效率捡球。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种机器视觉的网球自动捡球机器人，包括捡球装置，控制系统，顶部一侧与捡球装置可拆卸连接的集球箱，以及安装在捡球装置上的辅助捡球机械臂；所述控制系统包括设置在捡球装置与集球箱之间的系统壳，设置在系统壳内的主控MCU，设置在系统壳上并与主控MCU相连的供电单元、显示器单元、避障单元和牵引单元，以及设置在捡球装置顶部中间并与主控MCU相连的双目摄像头；所述捡球装置底部设有前车轮，所述集球箱底部设有后车轮。具体的说，所述捡球装置包括壳体，设置在壳体内的传送带式捡球结构；所述捡球结构包括位于上方的主动齿轮Z和位于下方的从动齿轮W，链接在齿轮Z和齿轮W外、并可在齿轮Z的带动下转动的运球带，以及水平方向垂直设置在运球带上的多个捡球叶轮；所述齿轮Z和齿轮W相互平行、且齿轮Z和齿轮W的连线与地面呈45～70°角；所述相邻两个捡球叶轮之间的间距为网球直径的1.2～1.5倍；所述齿轮Z与牵引单元相连、并可在牵引单元带动下自转；所述壳体整体结构与捡球结构相匹配、且壳体与捡球结构之间的间距小于网球直径；所述壳体下端设有与地面垂直的进球口，所述进球口两侧设有挡球板，进球口上边沿到齿轮W的连线垂直于运球带；所述壳体上端、与集球箱相接处设有出球口，所述出球口下边沿到齿轮Z的连线垂直与运球带。具体的说，所述辅助捡球机械臂包括一端设置在捡球装置壳体侧面的连接臂，以及连接臂另一端上依次连接的至少两节活动臂，设置在连接臂与捡球装置连接处、可实现垂直地面180°转动的第一舵机，以及设置在连接臂与活动臂连接处和相邻活动臂连接处、可实现720°转动的第二舵机；所述第一舵机和每个第二舵机均与主控MCU相连。更具体的说，所述供电单元包括电压转换器，与电压转换器相连的充放电保护电路，与充放电保护电路模块相连的蓄电池；所述电压转换器的输入端接有直流电源和太阳能电池板；所述电压转换器和蓄电池还均与主控MCU相连。进一步的，所述牵引单元包括设置在系统壳底部并与主控MCU相连的牵引电机，设置在牵引电机一侧并可在牵引电机带动下做自转运动的齿轮A，设置在齿轮A上方并与齿轮A啮合的齿轮B；所述牵引电机与前车轮相连、并可带动前车轮转动；所述齿轮B与齿轮Z链条连接、并可带动齿轮Z做自转运动。进一步的，所述显示器单元包括设置在系统壳上并与主控MCU相连的触摸显示屏，所述触摸显示屏上还设有与主控MCU相连的电源开关键和运动速度调节键。更进一步的，所述避障单元包括均与主控MCU相连的障碍物传感器和转动电机，所述障碍物传感器设置在捡球装置壳体前方，所述转动电机设置在系统壳内并与前车轮相连。优选的，所述集球箱包括底盘和箱体，所述底盘为与箱体底部相匹配的凹槽形结构，所述后车轮设置在底盘下方，所述箱体底部放置在底盘的凹槽内、且顶部一侧与捡球装置壳体可拆卸连接。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术使用了视觉图像处理的方式来进行网球检测，能够有目标性的运动到有网球地点实施捡球，且在一些狭小角落可使用辅助捡球机械臂进行捡球。(2)本专利技术机器人的运动速度和捡球速度可根据球场散落的网球进行速度调节，并且，还可通过障碍物传感器清楚直观地感应运行路径上是否存在障碍物，并可通过转动电机带动前轮转动，以避开障碍物，智能化程度高。(3)本专利技术机器人捡放球方式灵活，采用联动运球带，捡球叶轮捡球的方式对网球损害较小。(4)本专利技术的联动运球带可加长，而加长运球带可增加运球高度，进而可通过增加集球箱的高度的方式来增加箱体容纳网球的数量，且箱体可独立自由取放比较灵活方便。附图说明图1为本专利技术的主视图。图2为本专利技术的俯视图。图3为本专利技术的左视图。图4为本专利技术的工作状态示意图。其中，附图标记对应的名称为：1-系统壳，2-双目摄像头，3-前车轮，4-后车轮，5-壳体，6-齿轮Z，7-齿轮W，8-运球带，9-捡球叶轮，10-进球口，11-挡球板，12-出球口，13-连接臂，14-活动臂，15-第一舵机，16-第二舵机，17-箱体，18-牵引电机，19-齿轮A，20-齿轮B，21-触摸显示屏，22-电源开关键，23-运动速度调节键，24-障碍物传感器，25-底盘。具体实施方式下面结合附图说明和实施例对本专利技术作进一步说明，本专利技术的方式包括但不仅限于以下实施例。本实施例主要是为了解决当前网球捡球效率不高、人力成本较大以及现有捡球工具缺乏的问题，提供的一种机器视觉的网球自动捡球机器人，该机器人具有使用方便、制作简单、成本较低、智能化程度较高、捡球效率高的特点。如图1～图4所示，一种机器视觉的网球自动捡球机器人，包括捡球装置，辅助捡球机械臂，控制系统和集球箱。所述捡球装置包括壳体5和设置在壳体内捡球结构。如图1和图4所示，所述捡球结构整体呈倾斜设置，为了使网球能够更好的被捡球结构传送至集球箱，该捡球结构整体与地面呈45～70°夹角。所述捡球结构包括位于上方的主动齿轮Z6和位于下方的从动齿轮W7，链接在齿轮Z和齿轮W外的运球带8，以及设置在运球带上的多个捡球叶轮9；其中，当齿轮Z6做自转运动时可带动运球带8转动，而随着运球带8转动，齿轮W7也会随之做自转运动，整体形成类似传送带的结构，即齿轮Z和齿轮W的连线与地面也呈45～70°夹角；此外，捡球叶轮9均是从水平方向上垂直于运球带8设置的，且每相邻两个捡球叶轮9之间的间距为网球直本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机器视觉的网球自动捡球机器人，其特征在于，包括捡球装置，控制系统，顶部一侧与捡球装置可拆卸连接的集球箱，以及安装在捡球装置上的辅助捡球机械臂；所述控制系统包括设置在捡球装置与集球箱之间的系统壳(1)，设置在系统壳内的主控MCU，设置在系统壳上并与主控MCU相连的供电单元、显示器单元、避障单元和牵引单元，以及设置在捡球装置顶部中间并与主控MCU相连的双目摄像头(2)；所述捡球装置底部设有前车轮(3)，所述集球箱底部设有后车轮(4)。

【技术特征摘要】
1.一种机器视觉的网球自动捡球机器人，其特征在于，包括捡球装置，控制系统，顶部一侧与捡球装置可拆卸连接的集球箱，以及安装在捡球装置上的辅助捡球机械臂；所述控制系统包括设置在捡球装置与集球箱之间的系统壳(1)，设置在系统壳内的主控MCU，设置在系统壳上并与主控MCU相连的供电单元、显示器单元、避障单元和牵引单元，以及设置在捡球装置顶部中间并与主控MCU相连的双目摄像头(2)；所述捡球装置底部设有前车轮(3)，所述集球箱底部设有后车轮(4)。2.根据权利要求1所述的一种机器视觉的网球自动捡球机器人，其特征在于，所述捡球装置包括壳体(5)，设置在壳体内的传送带式捡球结构；所述捡球结构包括位于上方的主动齿轮Z(6)和位于下方的从动齿轮W(7)，链接在齿轮Z和齿轮W外、并可在齿轮Z的带动下转动的运球带(8)，以及水平方向垂直设置在运球带上的多个捡球叶轮(9)；所述齿轮Z和齿轮W相互平行、且齿轮Z和齿轮W的连线与地面呈45～70°角；所述相邻两个捡球叶轮(9)之间的间距为网球直径的1.2～1.5倍；所述齿轮Z(6)与牵引单元相连、并可在牵引单元带动下自转；所述壳体(5)整体结构与捡球结构相匹配、且壳体与捡球结构之间的间距小于网球直径；所述壳体下端设有与地面垂直的进球口(10)，所述进球口两侧设有挡球板(11)，进球口上边沿到齿轮W(7)的连线垂直于运球带(8)；所述壳体上端、与集球箱相接处设有出球口(12)，所述出球口下边沿到齿轮Z的连线垂直与运球带。3.根据权利要求2所述的一种机器视觉的网球自动捡球机器人，其特征在于，所述辅助捡球机械臂包括一端设置在捡球装置壳体侧面的连接臂(13)，以及连接臂另一端上依次连接的至少两节活动臂(14)，设置在连接臂与捡球装置连接处、可实现垂直地面180°转动的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明哲，赵成强，蒋鑫，庹先国，成毅，王磊，杨剑波，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：四川,51