一种多功能捡球机器人制造技术

本发明专利技术涉及一种多功能捡球机器人，包括底盘、驱动电机、车轮、主控板、三自由度捡球机构、视觉识别模块、红外循迹模块、前斗收集模块，车轮安装于底盘的两侧，驱动电机用于驱动车轮转动；红外循迹模块、前斗收集模块安装于底盘的前端，红外循迹模块与主控板信号连接，用于控制机器人沿轨迹行走；前斗收集模块用于收集球；视觉识别模块与主控板信号连接，用于视觉识别球的位置；其中，三自由度捡球机构用于实现捡球。本发明专利技术的多功能捡球机器人，提升了捡球的效率和准确度。球的效率和准确度。球的效率和准确度。

【技术实现步骤摘要】
一种多功能捡球机器人


[0001]本专利技术属于捡球机器人领域，具体涉及一种多功能捡球机器人。

技术介绍

[0002]随着时代和科技的不断发展，智能化不断应用于人们的各项日常生活中。在平时的体育运动中，尤其是人们在进行网球、乒乓球、羽毛球等球类运动时，频繁地弯腰捡球在消耗体力的同时会占用很多时间，既让人们感觉到不方便，又会给人们带来不好的运动体验。尤其是在运动员训练的场地，经常会在训练完由人工一个一个地拣取地上的球，或者是使用一些简单的工具，但在这种情况下捡球会带来很大的工作量，同时捡球效率也会很低。
[0003]为了减轻捡球给人们带来的各种不便利，目前通常采用传统的捡球机用于捡球，但这种机器的体积大、结构复杂、成本高、工作效率低，需要人工操作，而且往往会把球类以外的其他杂物捡进来。
[0004]因此，为了减轻人们捡球时的工作量，节省捡球所用的时间，让人们进行体育运动的时候有更好的运动体验，提高捡球时的工作效率、节省体力和劳动力成本，已经成为了重要的研究方向。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种多功能捡球机器人。
[0006]为达到以上专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种多功能捡球机器人，包括底盘、驱动电机、车轮、主控板、三自由度捡球机构、视觉识别模块、红外循迹模块、前斗收集模块，车轮安装于底盘的两侧，驱动电机用于驱动车轮转动；红外循迹模块、前斗收集模块安装于底盘的前端，红外循迹模块与主控板信号连接，用于控制机器人沿轨迹行走；前斗收集模块用于收集球；视觉识别模块与主控板信号连接，用于视觉识别球的位置；
[0008]其中，三自由度捡球机构包括安装于底盘上的旋转底座、立柱、转动杆、记忆金属件、中空转动杆、升降控制舵机、弹性套环、弹性套环开口控制舵机，立柱安装于旋转底座上，升降控制舵机和弹性套环开口控制舵机分别安装于立柱的中部和顶部，转动杆的一端安装于弹性套环开口控制舵机以控制转动杆转动，转动杆的另一端通过记忆金属件贯穿中空转动杆至与弹性套环的收紧端连接，弹性套环的收紧端贯穿金属环，金属环设于中空转动杆；通过弹性套环开口控制舵机控制转动杆转动，以控制弹性套环收紧；升降控制舵机控制中空转动杆转动，以控制弹性套环的升降；升降控制舵机和弹性套环开口控制舵机与主控板信号连接。
[0009]作为优选方案，所述前斗收集模块通过转动轴与升降舵机连接，升降舵机安装于底盘的前端；通过升降舵机控制转动轴转动，联动前斗收集模块升降。
[0010]作为优选方案，所述前斗收集模块包括两侧板和前挡板，两侧板相对的一端分别
通过转动轴安装于升降舵机和底盘上，两侧板相对的另一端分别与前挡板的两侧转动连接；两侧板与前挡板、底盘之间围成收纳空间，用于收集球；
[0011]两侧板对应于前挡板的前侧分别设有限位凸起，用于对前档板向收纳空间之外的转动限位。
[0012]作为优选方案，所述视觉识别模块为CSI摄像头，相应地，主控板集成树莓派Zero模块；CSI摄像头通过CSI数据线与树莓派Zero模块连接。
[0013]作为优选方案，所述红外循迹模块具有多路红外传感器，相应地，主控板集成有STM32F407主控模块；红外传感器、树莓派Zero模块与STM32F407主控模块信号连接。
[0014]作为优选方案，所述旋转底座通过架空层安装于底盘之上，架空层内用于安装主控板。
[0015]作为优选方案，所述旋转底座包括基座、旋转控制舵机和旋转座，底座安装于架空层上，旋转控制舵机安装于底座上，用于控制旋转座旋转；旋转座与基座同轴分布；旋转控制舵机与主控板信号连接。
[0016]作为优选方案，所述车轮有四个，每个车轮配置一个驱动电机。
[0017]作为优选方案，所述驱动电机为流星型直流电机。
[0018]作为优选方案，所述转动杆和中空转动杆为碳纤维材质。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0020]本专利技术的多功能捡球机器人，采用红外循迹模块可以让机器人在球场边缘线内循迹作直线运动，视觉识别模块用于获取要捡的球所处的方向及位置，套环的收放与旋转均由相应的舵机控制，弹性套环的弹性特点，使得可实现对不同形状大小球类的捡取；另外，前斗收集模块用于收集球；提升了捡球效率。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的一种多功能捡球机器人的结构示意图；
[0022]图2为本专利技术的一种多功能捡球机器人的控制机构的系统框图；
[0023]图3为本专利技术的一种多功能捡球机器人的电机驱动模块的电路原理图；
[0024]图4为本专利技术的一种多功能捡球机器人的红外循迹模块的电路原理图；
[0025]图5为本专利技术的一种多功能捡球机器人循迹的程序框图；
[0026]图6为本专利技术的一种多功能捡球机器人的底盘串级PID控制的原理框图；
[0027]图7为本专利技术的一种多功能捡球机器人采用机器视觉识别球类的原理框图。
[0028]图中：弹性套环
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1、金属环
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2、转动杆
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3、立柱
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4、CSI摄像头
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5、套环开口控制舵机
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6、转动杆
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7、总部升降控制舵机
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8、记忆金属件
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9、金属板
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10、螺丝柱
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11、主控板
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12、底盘
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13、金属外壳
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14、车轮
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15、直流电机
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16、螺丝柱
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17、转动轴
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18、前斗收集模块
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19、转动轴
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20、挡板
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21、活页
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22、红外循迹模块
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23、螺丝柱
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24、前斗收集模块升降舵机
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25、旋转底座
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26、STM32F407主控单元
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27、树莓派Zero
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28、惯性测量单元
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29。
具体实施方式
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例，下面将对照附图说明本专利技术的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来
讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
[0030]如图1所示，本专利技术实施例的多功能捡球机器人，以STM32F407主控单元(即单片机)27为控制核心，树莓派Zero 28为视觉驱动单元，整体包括机器人底盘13、三自由度捡球机构、视觉识别单元；
[0031]其中，机器人底盘13呈矩形，安装有控制核心部件：红外循迹模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多功能捡球机器人，包括底盘、驱动电机、车轮、主控板、三自由度捡球机构、视觉识别模块、红外循迹模块、前斗收集模块，车轮安装于底盘的两侧，驱动电机用于驱动车轮转动；红外循迹模块、前斗收集模块安装于底盘的前端，红外循迹模块与主控板信号连接，用于控制机器人沿轨迹行走；前斗收集模块用于收集球；视觉识别模块与主控板信号连接，用于视觉识别球的位置；其中，三自由度捡球机构包括安装于底盘上的旋转底座、立柱、转动杆、记忆金属件、中空转动杆、升降控制舵机、弹性套环、弹性套环开口控制舵机，立柱安装于旋转底座上，升降控制舵机和弹性套环开口控制舵机分别安装于立柱的中部和顶部，转动杆的一端安装于弹性套环开口控制舵机以控制转动杆转动，转动杆的另一端通过记忆金属件贯穿中空转动杆至与弹性套环的收紧端连接，弹性套环的收紧端贯穿金属环，金属环设于中空转动杆；通过弹性套环开口控制舵机控制转动杆转动，以控制弹性套环收紧；升降控制舵机控制中空转动杆转动，以控制弹性套环的升降；升降控制舵机和弹性套环开口控制舵机与主控板信号连接。2.根据权利要求1所述的一种多功能捡球机器人，其特征在于，所述前斗收集模块通过转动轴与升降舵机连接，升降舵机安装于底盘的前端；通过升降舵机控制转动轴转动，联动前斗收集模块升降。3.根据权利要求2所述的一种多功能捡球机器人，其特征在于，所述前斗收集模块包括两侧板和前挡板，两侧板相对的一端分别通过转动轴安装于升降舵机和...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玉民，余善恩，杨成忠，陈建科，童啸龙，夏存军，孙莹伊，曹捞捞，周雨彤，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：