一种网球自动回收机器人制造技术

本实用新型专利技术针对网球爱好者及运动员在训练过程中会使用大量的球不断击打练习，将网球打出落在网球场地上，然后回收网球时消耗大量的体力和时间的问题，提供了一种网球自动回收机器人，分为驱动机构、捡球机构和网球识别跟踪控制系统三部分，利用类似于扫地机器人的原理，基于单片机实现网球场散落的网球的纯自动化回收，大幅节省了人力和捡球时间。

A robot for tennis automatic recovery

【技术实现步骤摘要】
一种网球自动回收机器人
本技术涉及机械工程、智能化等领域，具体涉及一种网球自动回收机器人。
技术介绍
网球爱好者及运动员在训练过程中会使用大量的球不断击打练习，将网球打出落在网球场地上，然而网球场地本身面积较大，捡球需要消耗大量的体力和时间不利于运动员的训练工作。目前市场上出现了一类手推式网球捡球车。此类捡球车为半自动式，需要有人操作。人把捡球车推到需要捡起的球前，然后捡球车把球拨入车中。此类捡球机相对纯粹的人工捡球在效率上有一定的提高。但是，这种半自动的网球捡球工具仍有不足之处。它体积大且重，相对于智能化捡球机比较笨拙。既浪费空间，又影响训练人员打球，因为在它捡球的过程中运动员不方便打球。还需要人工操作，相对于智能化捡球机浪费了不必要的时间与体力。于是捡球机器人的实现捡球过程的完全自动化、智能化是市场的需要和发展趋势。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种可实现纯自动化捡球的机器人，其具体采用的技术方案如下：一种网球自动回收机器人，分为驱动机构、捡球机构和网球识别跟踪控制系统三部分；所述驱动机构由摆轮3、变速器5、电机一6和驱动轮7构成，其中变速器5、电机一6和驱动轮7构成的集成组件共两套，电机一6与变速器5连接、变速器5通过轴与驱动轮7连接，并将电机一6的动力传递给驱动轮7，两套集成组件分别位于机器人两侧，通过螺栓与机器人箱体连接装配在一起，为机器人运动提供动力，摆轮3连接于机器人尾部，与机器人两侧的两驱动轮7构成三角支撑，同时通过摆动避免运动干涉；所述捡球机构由箱体4、电机二8、弹簧滚筒10、悬臂9和储球仓11构成；弹簧滚筒10安装在箱体4前部，通过两台电机二8同步驱动，两台电机二8设置于弹簧滚筒10的两侧，弹簧滚筒10下边缘与地面的距离略小于网球的直径，箱体4在驱动机构的推动下前进，通过前部的悬臂9将球引导到弹簧滚筒的下端，使网球进入弹簧滚筒10与地面形成的狭窄空间内，然后通过弹簧滚筒的转动将球挤压滚动进入箱体4后部空间构成的储球仓11中。弹簧滚筒10本身具有弹性变形的能力，可随着球滚入发生自适应变形，使捡球过程更加柔性，降低冲击力，有助于机器人的稳定运行。当没有球滚入储球仓11时，弹簧滚筒10位于储球仓11一侧形成的圆柱面阻止网球滚出；所述网球识别跟踪控制系统包括摄像头1和控制箱2，控制箱由电池、图像采集卡和单片机组成，摄像头1的支架下方设置为圆盘形，直接焊接在箱体4的壳体顶部或者在圆盘上开设螺栓孔从而将摄像头1与箱体4通过螺栓可拆卸的连接在一起，摄像头1始终面向机器人的正前方，实现视频采集，并将视频实时输入到采集卡内，然后利用单片机对其采集的视频采用轮廓(圆形)和颜色特证(绿色)识别的方法进行图形处理识别网球在图形中的位置，然后通过控制驱动机构到达网球的位置将其回收。本技术的优点在于：利用类似于扫地机器人的原理，基于单片机实现网球场散落的网球的纯自动化回收，大幅节省了人力和捡球时间。附图说明图1本技术总体机构布局示意图一；图2本技术总体机构布局示意图二；图3本技术总体机构布局示意图三；图4本技术总体机构布局示意图四；图5本技术弹簧滚筒结构示意图；图中：1摄像头、2控制箱、3摆轮、4箱体、5变速器、6电机一、7驱动轮、8电机二、9悬臂、10弹簧滚筒、11储球仓。具体实施方式以下结合附图实施例对本技术作进一步详细描述。以下由特定的具体实施例说明本技术的实施方法，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点及功效。参阅附图，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的位置限定用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本技术可实施的范畴。如图所示，图1-4是本技术总体机构布局示意图，图5是本技术弹簧滚筒结构示意图，本技术的网球自动回收机器人，分为驱动机构、捡球机构和网球识别跟踪控制系统三部分；所述驱动机构由摆轮3、变速器5、电机一6和驱动轮7构成，其中变速器5、电机一6和驱动轮7构成的集成组件共两套，电机一6与变速器5连接、变速器5通过轴与驱动轮7连接，并将电机一6的动力传递给驱动轮7，两套集成组件分别位于机器人两侧，通过螺栓与机器人箱体连接装配在一起，为机器人运动提供动力，摆轮3连接于机器人尾部，与机器人两侧的两驱动轮7构成三角支撑，同时通过摆动避免运动干涉；所述捡球机构由箱体4、电机二8、弹簧滚筒10、悬臂9和储球仓11构成；弹簧滚筒10安装在箱体4前部，通过两台电机二8同步驱动，两台电机二8设置于弹簧滚筒10的两侧，弹簧滚筒10下边缘与地面的距离略小于网球的直径，箱体4在驱动机构的推动下前进，通过前部的悬臂9将球引导到弹簧滚筒的下端，使网球进入弹簧滚筒10与地面形成的狭窄空间内，然后通过弹簧滚筒的转动将球挤压滚动进入箱体4后部空间构成的储球仓11中。弹簧滚筒10本身具有弹性变形的能力，可随着球滚入发生自适应变形，使捡球过程更加柔性，降低冲击力，有助于机器人的稳定运行。当没有球滚入储球仓11时，弹簧滚筒10位于储球仓11一侧形成的圆柱面阻止网球滚出；所述网球识别跟踪控制系统包括摄像头1和控制箱2，控制箱由电池、图像采集卡和单片机组成，摄像头1安装在箱体4的顶部，始终面向机器人的正前方，实现视频采集，并将视频实时输入到采集卡内，然后利用单片机对其采集的视频采用轮廓(圆形)和颜色特证(绿色)识别的方法进行图形处理识别网球在图形中的位置，然后通过控制驱动机构到达网球的位置将其回收。结合附图1-5对本技术网球回收机器人工作过程介绍如下：当训练过程中大量的网球掉落在场地中时，将机器人放入需要作业对应的网球场地里，并启动摄像头1和相应控制箱2内的电子设备。单片机首先控制电机二8驱动弹簧滚筒10开始转动，然后控制两台电机一6用方向相反角速度相同的转速工作，此时驱动轮相互逆向旋转，使机器人原地旋转；安装在机器人顶部的摄像头1可对周围的空间进行360度图像采集；由摄像头1和采集卡构成的视频采集系统将采集的数字视频信号通过串口输入STM32单片机内,由视频采集程序采用相应的函数接口来进行对数据的实时处理；然后对摄像头采集到的视频数据进行预处理,包括图像的平滑及增强,去噪处理,通过采用轮廓(圆形)和颜色特证(绿色)识别的方法进行图形处理识别网球在图形中的位置，然后图像分割获取运动的网球目标，对已经提取的运动网球目标进行检测分析,计算出动态网球目标在图像中的中心坐标。经过运动目标投影后的判别,系统在检测出运动目标坐标后,结合机器人的驱动机构控制两个电机一6的转速进而控制两个驱动轮7的运动速度，使摄像头1锁定目标,控制摄像头1的焦距缩放，左右方向的转动,实现对运动目标的跟踪从而使机器人运动到网球所在位置。最后，箱体4在驱动机构的推动下前进，通过前本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种网球自动回收机器人，其特征在于，分为驱动机构、捡球机构和网球识别跟踪控制系统三部分；所述驱动机构由摆轮(3)、变速器(5)、电机一(6)和驱动轮(7)构成，其中变速器(5)、电机一(6)和驱动轮(7)构成的集成组件共两套，电机一(6)与变速器(5)连接、变速器(5)通过轴与驱动轮(7)连接，并将电机一(6)的动力传递给驱动轮(7)，两套集成组件分别位于机器人两侧，通过螺栓与机器人箱体连接装配在一起，为机器人运动提供动力，摆轮(3)连接于机器人尾部，与机器人两侧的两驱动轮(7)构成三角支撑，同时通过摆动避免运动干涉；所述捡球机构由箱体(4)、电机二(8)、弹簧滚筒(10)、悬臂(9)和储球仓(11)构成；弹簧滚筒(10)安装在箱体(4)前部，通过两台电机二(8)同步驱动，两台电机二(8)设置于弹簧滚筒(10)的两侧，弹簧滚筒(10)下边缘与地面的距离略小于网球的直径，悬臂(9)位于箱体(4)的前部，将网球引导进入弹簧滚筒(10)与地面形成的狭窄空间内，箱体(4)后部空间构成的储球仓(11)；所述网球识别跟踪控制系统包括摄像头(1)和控制箱(2)，控制箱(2)由电池、图像采集卡和单片机组成，摄像头(1)连接在箱体(4)的壳体顶部，始终面向机器人的正前方，实现视频采集，并将视频实时输入到采集卡内，然后利用单片机对其采集的视频采用轮廓和颜色特征识别的方法进行图形处理识别网球在图形中的位置，然后通过控制驱动机构到达网球的位置将其回收；所述轮廓特征包括圆形，所述颜色特征包括绿色。...

【技术特征摘要】
1.一种网球自动回收机器人，其特征在于，分为驱动机构、捡球机构和网球识别跟踪控制系统三部分；所述驱动机构由摆轮(3)、变速器(5)、电机一(6)和驱动轮(7)构成，其中变速器(5)、电机一(6)和驱动轮(7)构成的集成组件共两套，电机一(6)与变速器(5)连接、变速器(5)通过轴与驱动轮(7)连接，并将电机一(6)的动力传递给驱动轮(7)，两套集成组件分别位于机器人两侧，通过螺栓与机器人箱体连接装配在一起，为机器人运动提供动力，摆轮(3)连接于机器人尾部，与机器人两侧的两驱动轮(7)构成三角支撑，同时通过摆动避免运动干涉；所述捡球机构由箱体(4)、电机二(8)、弹簧滚筒(10)、悬臂(9)和储球仓(11)构成；弹簧滚筒(10)安装在箱体(4)前部，通过两台电机二(8)同步驱动，两台电...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡铭涵，胡晓丽，孙立言，
申请(专利权)人：北京开方科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11