自动捡球机器人及捡球方法技术

本发明专利技术提供一种自动捡球机器人：包括机体外壳和机器人底盘，机体外壳盖设在机器人底盘顶部，机体外壳首端设置有开口，机器人底盘底部设置有驱动轮，机体外壳中设置有摄像头，摄像头伸出机体外壳的首端开口，机体外壳内腔中设置有捡球机构和装筒机构，捡球机构包括收集叶轮、收集滑道以及传送装置；本发明专利技术还提供一种自动捡球机器人的收集羽毛球的方法；本发明专利技术提供的自动捡球机器人，对摄像头获取的图像进行识别与分析，并通过判断图像内是否有球及球的位置来控制机器人的转向和行走；提高了捡球机器人的工作效率。

Automatic Ball Picking Robot and Ball Picking Method

The invention provides an automatic ball picking robot, which comprises a body shell and a robot chassis. The body shell cover is arranged on the top of the robot chassis, an opening is arranged at the head end of the body shell, a driving wheel is arranged at the bottom of the robot chassis, a camera is arranged in the body shell, the camera extends the opening at the head end of the body shell, and a ball picking mechanism and a barrel loading mechanism are arranged in the inner cavity of the body shell. The ball-picking mechanism includes collecting impellers, collecting slides and transmitting devices; the invention also provides a method for collecting Badminton by an automatic ball-picking robot; the automatic ball-picking robot provided by the invention recognizes and analyses the images captured by the camera, and controls the direction and walking of the robot by judging whether there are balls and the position of the balls in the image; and improves the ball-picking robot. Work efficiency.

【技术实现步骤摘要】
自动捡球机器人及捡球方法
本专利技术涉及一种自动捡球机器人，尤其涉及一种应用于羽毛球比赛训练场地的自动捡球机器人及捡球方法。
技术介绍
羽毛球练习过程中，多球训练是必要方法。训练时，教练用发球机发球，来使练习者达到熟练某一动作的目的，一般用于初学者的练习或者对某一新技术的巩固性练习，练习起来较为固定，它的特点是练习者可以在没有对手的情况下单独练习，具有趣味性和挑战性。多球训练时，数十个羽毛球散布于训练场的各个角落，收集起来极为不便。通常的办法是，由协助人员一个一个地将羽毛球拾起，然后装于盆筐内，工作强度大且效率极低。市面上没有或极少有对于羽毛球的收集拾取装置，为了弥补市场上这一空白，设计一种可自主行走并捡球，降低捡球者工作强度的同时，提高拾球效率的机器人是十分必要的。因此，需要对现有技术进行改进。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种高效的自动捡球机器人及捡球方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种自动捡球机器人：包括机体外壳和机器人底盘；所述机体外壳盖设在机器人底盘顶部；所述机体外壳首端设置有开口；所述机器人底盘底部设置有驱动轮；所述机体外壳中设置有摄像头，摄像头伸出机体外壳的首端开口；所述机体外壳内腔中设置有捡球机构和装筒机构；所述捡球机构包括收集叶轮、收集滑道以及传送装置；所述收集叶轮设置在机体外壳首端开口，收集滑道与收集叶轮配合使用，收集叶轮位于收集滑道和机体外壳首端开口之间；所述收集滑道上开设有至少两个槽，传送装置位于收集滑道下方；所述传送装置包括平行设置的两个橡胶皮带，所述装筒机构包括分装球筒、推杆以及球筒导向机构；所述分装球筒位于橡胶皮带一端的正下方，分装球筒正下方设置有底盘滑槽；所述分装球筒两侧分别设置有推杆和空球筒所述球筒导向机构包括入筒漏斗、球筒导向盘；所述球筒导向盘上下两侧均设置有弧形缺口；所述空球筒位于球筒导向盘的弧形缺口中；所述入筒漏斗位于球筒导向盘上方。作为对本专利技术自动捡球机器人的改进：所述分装球筒底部底端一侧安装有配重毛刷，分装球筒无球落入时其轴线处于与铅垂线成15°夹角的倾斜状态。作为对本专利技术自动捡球机器人的进一步改进：所述机体外壳顶部设置有开口，入筒漏斗穿过机体外壳顶部开口。作为对本专利技术自动捡球机器人的进一步改进：所述球筒导向盘的弧形缺口上设置有凸起弧面。本专利技术还提供一种自动捡球机器人的收集羽毛球的方法，包括以下步骤：1)、收集叶轮旋转，将位于机体外壳外部的羽毛球带入收集滑道，受重力作用使羽毛球的球头朝下掉落至两根橡胶皮带之间，羽毛球由两根橡胶皮带传送至分装球筒上方，羽毛球自由下落至分装球筒内，2)、当累计四个羽毛球落入分装球筒中时，分装球筒的重心由转轴下方移至上方，从而导致分装球筒向旋转至横躺于滑槽上，推杆伸入分装球筒中将羽毛球推入空球筒中，分装球筒重心回到下方并旋转回原工作位置；3)、球筒导向盘旋转180°，旋转过程中，球筒导向盘下方的装有羽毛球的空球筒由于自身重力滚出；旋转至180°时，球筒导向盘下方新的空球筒到达工作位置，入筒漏斗内的空球筒落入球筒导向盘上方。本专利技术还提供一种自动捡球机器人使用方法，包括以下步骤：1)、通过摄像头取得数字影像，判断取得的数字影像内是否有羽毛球，若有羽毛球则将球的位置算出，执行步骤2)，数字影像内无羽毛球则执行步骤3)；2)、根据影像得到的羽毛球位置，分别作出不同处理：2.1)、若羽毛球在可收集范围内，则开始收集羽毛球；2.2)、若羽毛球不在可收集的范围内，再驱动自动捡球机器人运行到羽毛球位于可收集范围内为止，开始收集羽毛球；3)、自动捡球机器人开始原地自转一定角度，重复步骤1)，直至回转360°数字影像内无羽毛球，则机器人停止工作；作为对本专利技术自动捡球机器人使用方法的改进：2.2)：若影像内发现有球，但是羽毛球不在可收集的范围内，驱动自动捡球机器人向羽毛球移动，在前进的途中遇到障碍物时，则会进入避障碍物模式；先将自动捡球机器人右转30度，再探测是否还有障碍物，还有障碍物则再将自动捡球机器人继续右转30度，直到没有障碍物为止，没有再发现障碍物时结束避障碍物模式；直至羽毛球位于可收集范围内为止；开始收集羽毛球。本专利技术自动捡球机器人及捡球方法的技术优势为：本专利技术提供的自动捡球机器人，利用FPGA模块对摄像头获取的图像进行识别与分析，并通过判断图像内是否有球及球的位置来控制机器人的转向和行走；机体内的捡球机构出球口与装筒机构的进球口通过可自动转向的分装球筒连接，实现羽毛球的收集装筒一体化功能。为保证分装球筒可实现自主转向与复位，需要对分装球筒的重量及转向轴位置进行计算和数据分析，使得只有当四只羽毛球落入分装球筒内时，分装球筒才会开始转向，且当四只羽毛球进入装筒机构时，分装球筒将复位。分装球筒大大简化了对羽毛球的排序及装筒过程，提高了捡球机器人的工作效率。装筒机构包括入筒漏斗和球筒导向机构，只需将空球筒放入入筒漏斗内，机器人开始工作后球筒便会自动进入球筒导向机构，当装满一个球筒后，球筒导向机构转动将球筒排出，节约了大量人力，降低了工作强度。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细说明。图1为本专利技术自动捡球机器人总体结构示意图；图2为图1的内部结构示意图；图3为图2的后视图；图4为图2中收集装置的结构示意图；图5为图1自动捡球机器人的爆炸图；图6为本专利技术的自动捡球机器人工作流程图；图7为图5中装筒机构的结构示意图；图8为图7中分装球筒9未装羽毛球的结构示意图；图9为图7中分装球筒9装满羽毛球的结构示意图；图10为图5中球筒导向盘15的结构示意图；图11为图5中入筒漏斗5的结构示意图；图12为图5中球筒导向盘15和入筒漏斗5配合使用的结构示意图；图13为图5中分装球筒9和推杆14配合使用的结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行进一步描述，但本专利技术的保护范围并不仅限于此。实施例1、自动捡球机器人，如图1-13所示，包括机体外壳1和带有单片机的机器人底盘10。机体外壳1为内部中空的箱体结构，机体外壳1盖设在机器人底盘10顶部。机器人底盘10在四个角安装有四个驱动轮4，机器人底盘10前端设置有提供电能的电源模块，电源模块与各个电机连接，机器人底盘10上具有图像处理系统、多传感器信息数据处理系统以及控制系统；图像处理系统包括摄像头3、云台及数字影像模块；云台为固定摄像头3的支撑设备，用以将摄像头3与机体外壳1连接。数字影像模块为FPGA模块，用于将摄像头3采集到的图像进行数据处理及存储，以判断图像内是否有羽毛球。摄像头3为CMOS摄像头。多传感器信息数据处理系统包括超声波测距模块以及编码器模块，超声波测距模块位于机器人底盘10的前端，编码器模块分为设置在左后轮处的左后轮编码器和设置在右后轮处的右后轮编码器；超声波测距模块用于检测前方是否有障碍物，编码器模块检测机械运动的速度。控制系统包括前轮差速电机、后轮驱动电路和电机，用于控制自动捡球机器人移动。机体外壳1顶部及尾端开有长方形窗口，机体外壳1首端设置有开口。机体外壳1顶部长方形窗口用于放入入筒漏斗5，尾端的长方形窗口用于排出满球筒17。机体外壳1内腔中设有捡球机构和装筒机构，且捡球机构和装筒机构均设置在机器人底盘10顶部。捡球机构包括收集叶轮2、收集滑道本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.自动捡球机器人，其特征在于：包括机体外壳(1)和机器人底盘(10)；所述机体外壳(1)盖设在机器人底盘(10)顶部；所述机体外壳(1)首端设置有开口；所述机器人底盘(10)底部设置有驱动轮(4)；所述机体外壳(1)中设置有摄像头(3)，摄像头(3)伸出机体外壳(1)的首端开口；所述机体外壳(1)内腔中设置有捡球机构和装筒机构；所述捡球机构包括收集叶轮(2)、收集滑道(6)以及传送装置；所述收集叶轮(2)设置在机体外壳(1)首端开口，收集滑道(6)与收集叶轮(2)配合使用，收集叶轮(2)位于收集滑道(6)和机体外壳(1)首端开口之间；所述收集滑道(6)上开设有至少两个槽，传送装置位于收集滑道(6)下方；所述传送装置包括平行设置的两个橡胶皮带(19)，所述装筒机构包括分装球筒(9)、推杆(14)以及球筒导向机构；所述分装球筒(9)位于橡胶皮带(19)一端的正下方，分装球筒(9)正下方设置有底盘滑槽(20)；所述分装球筒(9)两侧分别设置有推杆(14)和空球筒(16)所述球筒导向机构包括入筒漏斗(5)、球筒导向盘(15)；所述球筒导向盘(15)上下两侧均设置有弧形缺口；所述空球筒(16)位于球筒导向盘(15)的弧形缺口中；所述入筒漏斗(5)位于球筒导向盘(15)上方。...

【技术特征摘要】
1.自动捡球机器人，其特征在于：包括机体外壳(1)和机器人底盘(10)；所述机体外壳(1)盖设在机器人底盘(10)顶部；所述机体外壳(1)首端设置有开口；所述机器人底盘(10)底部设置有驱动轮(4)；所述机体外壳(1)中设置有摄像头(3)，摄像头(3)伸出机体外壳(1)的首端开口；所述机体外壳(1)内腔中设置有捡球机构和装筒机构；所述捡球机构包括收集叶轮(2)、收集滑道(6)以及传送装置；所述收集叶轮(2)设置在机体外壳(1)首端开口，收集滑道(6)与收集叶轮(2)配合使用，收集叶轮(2)位于收集滑道(6)和机体外壳(1)首端开口之间；所述收集滑道(6)上开设有至少两个槽，传送装置位于收集滑道(6)下方；所述传送装置包括平行设置的两个橡胶皮带(19)，所述装筒机构包括分装球筒(9)、推杆(14)以及球筒导向机构；所述分装球筒(9)位于橡胶皮带(19)一端的正下方，分装球筒(9)正下方设置有底盘滑槽(20)；所述分装球筒(9)两侧分别设置有推杆(14)和空球筒(16)所述球筒导向机构包括入筒漏斗(5)、球筒导向盘(15)；所述球筒导向盘(15)上下两侧均设置有弧形缺口；所述空球筒(16)位于球筒导向盘(15)的弧形缺口中；所述入筒漏斗(5)位于球筒导向盘(15)上方。2.根据权利要求1所述的自动捡球机器人，其特征在于：所述分装球筒(9)底部底端一侧安装有配重毛刷，分装球筒(9)无球落入时其轴线处于与铅垂线成15°夹角的倾斜状态。3.根据权利要求2所述的自动捡球机器人，其特征在于：所述机体外壳(1)顶部设置有开口，入筒漏斗(5)穿过机体外壳(1)顶部开口。4.根据权利要求3所述的自动捡球机器人，其特征在于：所述球筒导向盘(15)的弧形缺口上设置有凸起弧面。5.利用权利要求1-4所述的自动捡球机器人的收集羽毛球的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)、收集叶轮(2)旋转，将位于机体外壳(1)外部的羽...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐爱群，谷子良，余杰，王仁源，
申请(专利权)人：浙江科技学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33