本发明专利技术提供了一种智能化的乒乓球自动收集机器人，所述设备包括机体框架、驱动装置、控制系统、感知装置、拾球装置、运球装置、储球装置、排球装置。机体框架用于安装设备其余装置，驱动装置为轮式驱动，为机器人提供运动能力，感知装置用于感知环境信息与乒乓球信息，为机器自主运行提供决策依据。其中拾球、运球、储球、排球装置紧密结合，实现乒乓球拾取、存储与投放的完整流程。投放的完整流程。投放的完整流程。
【技术实现步骤摘要】
一种智能化的乒乓球自动收集机器人
[0001]本专利技术属于体育运动器材领域，涉及智能化的乒乓球自动收集机器人。
技术介绍
[0002]在乒乓球训练过程当中，为了提高专业技能，运动员需要使用大量乒乓球进行发球对打练习，完成训练之后场馆中将有大量乒乓球滚落地面。现有的拾取方式是人工使用捡球网、捡球筒进行拾取，拾取过程需要花费运动员大量时间和精力。设计乒乓球自动收集方案，将乒乓球识别、拾取以及投放过程一体化自动实现，将为乒乓球运动员提供极大的便利。
[0003]从技术层面看，当前智能感知、智能决策、智能控制等技术研究在国内外已有了较大的发展，已进入工程化、实用化阶段。结合相机、激光雷达等多传感器的机器人自主导航定位SLAM技术已成功应用于家用扫地机器人上，并且能够自主适应复杂环境执行任务，结合深度学习模型的计算机图像检测技术已以高于人类的准确率通过诸多测试。基于此，利用SLAM技术辅助机器人执行自主导航、路径规划任务，高效绘制室内地图，智能分析和规划捡球路径，采用深度学习模型算法检测识别乒乓球，设计一种结构简单，易于控制的乒乓球捡球机器人以有效解决自动收集乒乓球的难题。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是提供一种智能化的乒乓球自动收集机器人，其特点在于不需要人为干预，可自动完成乒乓球收集。
[0005]另一目的是，提供一种乒乓球收集方案，该方案可通过卷球轮实现对乒乓球的收集，而且可实现对角落中、桌角缝乒乓球的抓取。
[0006]另一目的是，提供一种乒乓球运输方案，该方案通过设计专用的球仓传输带，实现对乒乓球的运输与存储。
[0007]另一目的是，提供一种乒乓球目标定位方案，该方案通过融合激光雷达与双目相机视觉信息，实现检测识别并定位乒乓球目标位置。
[0008]对于本领域技术人员而言明显的是这些及其他目的是通过根据所附权利要求所述的智能化乒乓球自动收集机器人来实现的。
附图说明
[0009]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。
[0010]附图中图1是本专利技术所述一种智能化的乒乓球自动收集机器人的结构示意图。
[0011]附图中图2是本专利技术所述一种智能化的乒乓球自动收集机器人的部分结构示意图。
[0012]附图中图3是本专利技术所述一种智能化的乒乓球自动收集机器人的部分结构示意
图。
[0013]附图中图4是本专利技术所述一种智能化的乒乓球自动收集机器人的机械臂示意图。
[0014]附图中图5是本专利技术所述一种智能化的乒乓球自动收集机器人的运球装置内部示意图。
[0015]附图标记说明：1底板、2机械爪、3卷球轮、300卷球轮固定架、4运球装置、5储球装置、6左支撑杆、7右支撑杆、8中层板、9夹层板、10锂电池、11控制主板、12左固定支撑杆、13右固定支撑杆、14卷轮斜坡、15轴承、16联轴法兰、17导球通道、18支撑板、19直流减速电机、20舵机、201固定板、202旋转框、203上方隔板、204后方隔板、21上层板、22围板、23激光雷达平台、24激光雷达、25运球通道、26电机、27旋转轮、28球仓传输带、29排球孔、30挡球板、31挡球臂、32左驱动轮、33右驱动轮、34直流减速电机、35联轴器、36固定舵机、37法兰、38机械大臂、39开关电源电路、40舵机、41舵机法兰、42小臂、43舵机、44舵机臂。
具体实施方式
[0016]为了使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图对本专利技术进行详细描述，但本专利技术的保护范围并不限于所述内容。
[0017]参照提及到的附图，根据本专利技术的设备总体上由附图1指示，本专利技术提供一种智能化的乒乓球自动收集机器人，该设备通过机械臂及其末端的可夹取机械爪2抓取乒乓球，并经卷球轮3卷取进入导球通道25，进一步，运球装置4将乒乓球输送至球体储球装置5。
[0018]本专利技术实施例中，底板1的边侧左右对称固定有左支撑杆6、右支撑杆7，支撑杆的顶部固定有中层板8，底板中部依次安装有卷球轮固定架300、锂电池10、控制主板11，控制主板11两侧固定支撑杆12、13。底板前方的卷球轮固定架300下方固定有卷轮斜坡14，卷轮斜坡14与卷球轮轮爪轨迹保持吻合。卷球轮固定架300两侧均开有小孔，分别用于安装轴承15、连接联轴法兰16。卷球轮固定架300左侧固定有导球通道17，导球通道17由固定在底板1上的支撑板18支撑，导球通道17与运球通道25相接。卷球轮3右侧通过联轴法兰16连接直流减速电机19。
[0019]卷球轮3上方分别为由支撑杆6、7固定的中层板8与夹层板9，中层板8用于安装执行机构驱动电路（图中未显出）。夹层板9上方安装相机平台，相机平台由相机固定板201与旋转框202组成，舵机20分别带动固定板201与旋转框202转动。相机平台上方隔板203、后方隔板204、上层板21与围板22共同形成储球装置5。左支撑杆6与围板22固定上方激光雷达平台23，该平台上设有激光雷达24。
[0020]激光雷达平台23后方为运球装置4，运球装置4从底板1延伸至围板22顶部，运球装置4内部为运球通道25，球仓传输带28位于运球通道25中，运球通道25入口连接导球通道17，出口位于储球装置5顶部。运球通道25一侧上方设有电机26，电机26通过带动旋转轮27转动，带动球仓传输带28传送球体。相机平台，围板22右侧前方有比球体直径稍大的排球孔29，排球孔29前方设有一定弧度的挡球板30，由挡球臂31固定于上层板21底部。
[0021]进一步，底板1的两侧后方底部均安装有一个驱动轮32、33，通过直流减速电机34、联轴器35与底板1相连。底板1右侧前方固定舵机36，通过其法兰37带动机械大臂38运动，大臂38下方为开关电源电路39。大臂38端部通过舵机40与舵机法兰41连接小臂42，小臂42端
部安装舵机43，通过舵机臂44与机械爪2连接，机械爪2用于拾取角落不易直接卷取的球体。
[0022]具体的，本专利技术在使用时，通过融合激光雷达24与双目相机视觉信息，基于多传感器融合SLAM技术，机器人进行地图定位与自主导航，采用优化的识别乒乓球神经网络模型，识别乒乓球在图像中的位置，结合激光SLAM建图数据，定位拾取乒乓球目标。
[0023]具体的，依据乒乓球定位目标，机器人逐渐向球体移动，并且使机器前方的卷球轮3接近球体，球体在由电机驱动卷球轮3的转动下沿卷轮斜坡14进入卷球轮3中，之后通过导球通道17进入运球通道25中球仓传输带28，并在电机带动下由球仓传输带28运至储球装置5，球仓传输带28继续运转等待下一次传输。
[0024]具体的，乒乓球处于角落难以通过卷球轮3直接卷取时，通过机械臂与机械爪2对乒乓球进行抓取，并将其投放于卷球轮3前方进行卷取。利用传感器融合信息，定位机器人方位、乒乓球方位，规划机械臂的运动状态，运用机械臂运动学与逆运动学原理，解算机械本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种智能化的乒乓球自动收集机器人，所述设备包括机体框架、驱动装置、控制系统、感知装置、拾球装置、运球装置、储球装置、排球装置。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述机器设备机体框架由底板(1)、中层板(8)、夹层板(9)、上层板(21)以及固定在底板(1)上的支撑杆(6)、(7)构成。其中，所述底板(1)中心偏后两侧对称安装驱动装置，所述驱动装置由直流电机(34)、联轴器(35)及驱动轮(32)、(33)构成。所述控制系统位于底板(1)中心，所述拾球装置安装于底板(1)前方以及右侧，所述中层板(8)用于放置驱动电路，所述夹层板(9)用于安装感知装置的双目相机平台，所述感知装置包括相机与激光雷达(24)，所述上层板(21)与围板(22)构成储球装置(5)，所述排球装置位于储球装置(5)右侧前方，所述运球装置位于机体框架左侧，由底板(1)延伸至所述储球装置(5)顶部。3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述驱动装置位于底板(1)中心偏后两侧，所述装置为差速移动装置，包括直流减速电机(34)、联轴器(35)与驱动轮(32)、(33)。4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述控制系统为高性能嵌入式主板，设计专用的接口用于连接执行机构、感知设备，包括电机、舵机、相机、激光雷达(24)等等。5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述感知装置包括相机与激光雷达(24)，其中，所述相机安装于相机平台，其特征在于，所述相机平台具备俯仰角、偏航角两个转动自由度，所述激光雷达(23)位于所述储球装置(5)的顶层。6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述拾球装置包括两部分，其一为位于机体右侧的抓取机械臂，所述抓取机械臂由机械大臂(38)、小臂(42)、机械爪(44)及其驱动舵机(43)构...
【专利技术属性】
技术研发人员：秦穆琦，曾成，凌茜，梁立新，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：
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