一种智能乒乓球场清理机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种智能乒乓球场清理机器人。它包括机器人本体、进球口、收纳盒、风扇、CPU处理模块、彩色摄像头、九轴姿态传感器、微波雷达感应传感器模块、测距模块、电机驱动模块、无刷电机控制模块、显示屏、GPS定位模块；所述机器人本体底部安装有行走模块，机器人本体的底部设有进球口，进球口与收纳盒相连，收纳盒的上部设有风扇，收纳盒与风扇之间设有隔网。本发明专利技术采用多传感器采集乒乓球场上物体的综合信息，由CPU处理模块进行识别定位，可以实现对乒乓球场进行全方面、无重复的清理，并且能避开障碍物，降低场馆工作人员劳动成本，提高训练人员的训练效率。

An intelligent robot for cleaning table tennis court

【技术实现步骤摘要】
一种智能乒乓球场清理机器人
本专利技术涉及一种机器人，特别涉及一种自动清理扫乒乓球场的清理机器人。
技术介绍
运动员在乒乓球场捡球和扫拖的日常工作是一种重复性的劳动。目前，在乒乓球场训练的运动员在练球的同时还需要花费时间去拾取大量掉落在球场的乒乓球和扫拖乒乓球场，这对本处于疲态的乒乓球运动员来说，如果有一个球场清理机器人，他们可以利用这部分时间去休息，从而提高训练效率。或者是雇佣专门的清理工来负责乒乓球场的地面的洁净，长远来说，如果有一个球场清理机器人来自动检测清扫乒乓球场，无疑可以减少人力和财力，间接提高乒乓球运动员的训练效率。
技术实现思路
为了解决乒乓球场清理的上述技术问题，本专利技术提供一种自动清扫的智能乒乓球场清理机器人。本专利技术解决上述技术问题的技术方案是：一种自动清扫的智能乒乓球场清理机器人，包括机器人本体、进球口、收纳盒、风扇、CPU处理模块、彩色摄像头、九轴姿态传感器、微波雷达感应传感器模块、超声波模块、电机驱动模块、无刷电机控制模块、显示屏、GPS定位模块。所述彩色摄像头、九轴姿态传感器、微波雷达感应传感器模块、GPS定位模块、超声波模块、全向轮电机驱动模块、无刷电机控制模块、显示屏分别与CPU处理模块相连。其中所述彩色摄像头、九轴姿态传感器、微波雷达感应传感器模块、超声波模块、人体红外模块、GPS定位模块为输入模块，输入信号到CPU处理模块；电机驱动模块、无刷电机控制模块为输出模块，CPU处理模块计算完后输出信号至电机驱动模块、无刷电机控制模块；所述机器人本体底部安装有行走模块，机器人本体的底部设有进球口，进球口与收纳盒相连，收纳盒的上部设有风扇，收纳盒与风扇之间设有隔网。本专利技术的技术效果在于：本专利技术采用彩色摄像头、九轴姿态传感器、微波雷达感应传感器模块、GPS定位模块、超声波模块以及人体红外模块采集乒乓球场上物体的综合信息，由CPU处理模块进行识别定位，并根据识别定位信息驱动行走模块自动清理乒乓球场上的乒乓球，可以节省运动员的时间，提高乒乓球运动员的训练效率。附图说明附图1为本专利技术的控制原理结构图；附图2为本专利技术中主机树莓派3B+的流程图；附图3为本专利技术中从机K60FX512芯片的流程图；附图4为本专利技术的立体图；附图5为本专利技术的主视图；附图6为本专利技术的俯视图；附图7为本专利技术中树莓派3B+BCM2837处理器的电原理图；附图8为本专利技术中树莓派3B+MXL7704电源管理电路原理图；附图9为本专利技术中树莓派3B+其他接口原理图；附图10为本专利技术中K60FX512芯片外围电路原理图；附图11为本专利技术中TB6612FNG电机驱动原理图；附图12本专利技术中为无刷电机控制模块原理图；附图13为本专利技术中人体红外传感器原理图；附图14为本专利技术中BMX055九轴陀螺仪原理图；附图15为本专利技术中GPS模块原理图；附图16为本专利技术中雷达感应传感器模块原理图；附图17为本专利技术中超声波接口原理图；附图18为本专利技术中电源稳压电路原理图；附图19为本专利技术中主从机接口原理图。具体实施方式下面结合附图和实施例对专利技术作进一步的说明。如图1、4、5、6所示，本专利技术包括微波雷达感应传感器模块1、电池2、电路板3、无刷电机风扇4、机器人本体5、收纳盒6、进球口7、带霍尔传感器的电机8、全向轮81、隔网9、彩色摄像头10、九轴姿态传感器、人体红外模块、全向轮电机驱动模块、无刷电机控制模块、显示屏、GPS定位模块、超声波模块、终端处理器以及控制系统处理器。所述彩色摄像头、微波雷达感应传感器模块、电阻屏、超声波模块分别与终端处理器相连，九轴姿态传感器、GPS模块、电机驱动模块、无刷电机控制模块、人体红外模块分别与控制系统处理器相连，终端处理器与控制系统处理器相连。本专利技术中，机器人本体5为圆筒形状，机器人本体5底部周边均匀安装有三个全向轮81，机器人本体5的底部设有进球口7，进球口7与机器人本体5内的收纳盒6相连，收纳盒6的上部设有风扇4，收纳盒6与风扇4之间设有隔网9，电池2、电路板3设置于机器人本体5内下部。本专利技术中树莓派作为主机，即控制系统处理器，用于处理各个传感器反馈回来的信号，把运动控制信号传递给从机K60芯片；所述K60芯片作为从机，即终端处理器，进行实时控制，接收从主机传送过来的数据信号，控制机器人运动、拾取乒乓球、清扫乒乓球场。采用LM7805作为5V稳压芯片为各个模块提供稳定的工作电压。同时3.3V稳压采用TPS7333、LP2985-3V3、RT9193-33、HT7133-1这四个稳压芯片将LM7805稳压出来的5V稳压至3.3V，分别为K60芯片、姿态传感器、GPS模块、人体红外传感器供电。球场清理机器人主机树莓派3B+程序流程图如附图2所示。如附图2所示，当树莓派3B+初始化成功之后，可以通过3.5寸电阻屏对球场清理机器人的参数和工作模式进行设置。当球场清理机器人启动标志位为1的时候，球场清理机器人开始启动进行工作。于是，树莓派开始进行图像采集，利用OpenCV算法对采集得到的图像进行处理，先进行去噪、灰度化、二值化等图像预处理，再利用随机Hough检测圆形算法对场内多个小球进行识别、定位，获得球场清理机器人与乒乓球之间的偏差E1。树莓派3B+利用引出的IO口采集微波雷达感应传感器模块感应得到的数据，建立雷达SLAM图，该传感器检测范围为与天线平行（方位）方向的检测角度为72°，与天线垂直（俯仰）方向的检测角度为36°。与此同时，树莓派3B+通过引脚读取四个超声波在四个方位采集得到的数据，然后树莓派利用采集得到的数据对雷达建立的雷达图进行补偿融合，就可以得到比较准确的雷达图数据了。树莓派再对雷达图数据进行处理，获得寻迹偏差E2，接下来就对偏差E1、E2进行融合得到最终的偏差E，此偏差用来避障和对乒乓寻迹。通过树莓派3B+的USB串口与K60芯片进行串口通信，然后将偏差E和其他参数发送给K60芯片。程序循环执行，对球场的乒乓球和障碍物进行识别。球场清理机器人从机K60FX512芯片程序流程图如附图3所示。如附图3所示，当K60初始化完成后，K60开始与树莓派进行串口通信。K60利用IIC接口与BMX055九轴姿态传感器进行通讯，获得球场清理机器人的姿态数据。同时K60通过串口通信读取GPS上的星历信息，提取其中有效的数据。将姿态数据与GPS数据进行卡尔曼滤波融合，建立准确的空间坐标系（惯导）进行定位，对机器人的运动进行导航，利用这些数据可对机器人的路径进行路径优化，提高工作效率。利用数据算法对各项数据进行综合处理，然后K60芯片控制TB6612FNG电机驱动模块对车模运动进行控制，控制无刷电机的开关，就可以实现机器人无重复的清扫了。当球场清理机器人扫描到乒乓球时，树莓派通过串口通信将乒乓球位置信息传送给K60芯片，于是K60通过此信息控制运动控制模块实现对小球的寻迹及吸取。通过人体红外传感器可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能乒乓球场清理机器人，其特征在于，包括机器人本体、进球口、收纳盒、风扇、CPU处理模块、彩色摄像头、九轴姿态传感器、微波雷达感应传感器模块、测距模块、电机驱动模块、无刷电机控制模块、显示屏、GPS定位模块，所述彩色摄像头、九轴姿态传感器、微波雷达感应传感器模块、测距模块、GPS定位模块、电机驱动模块、无刷电机控制模块、显示屏分别与CPU处理模块相连，所述彩色摄像头、测距模块、九轴姿态传感器、微波雷达感应传感器模块、GPS定位模块的输出信号送到CPU处理模块，CPU处理模块的输送信号分别送到电机驱动模块、无刷电机控制模块；所述机器人本体底部安装有行走模块，机器人本体的底部设有进球口，进球口与收纳盒相连，收纳盒的上部设有风扇，收纳盒与风扇之间设有隔网。/n

【技术特征摘要】
1.一种智能乒乓球场清理机器人，其特征在于，包括机器人本体、进球口、收纳盒、风扇、CPU处理模块、彩色摄像头、九轴姿态传感器、微波雷达感应传感器模块、测距模块、电机驱动模块、无刷电机控制模块、显示屏、GPS定位模块，所述彩色摄像头、九轴姿态传感器、微波雷达感应传感器模块、测距模块、GPS定位模块、电机驱动模块、无刷电机控制模块、显示屏分别与CPU处理模块相连，所述彩色摄像头、测距模块、九轴姿态传感器、微波雷达感应传感器模块、GPS定位模块的输出信号送到CPU处理模块，CPU处理模块的输送信号分别送到电机驱动模块、无刷电机控制模块；所述机器人本体底部安装有行走模块，机器人本体的底部设有进球口，进球口与收纳盒相连，收纳盒的上部设有风扇，收纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢明，李江男，何先科，文勇权，谷振宗，张胥卓，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43