一种投篮机器人及其控制方法技术

本发明专利技术公开一种投篮机器人及其控制方法，涉及投篮机器人机械臂及其控制技术领域，包括电动行走机构、底盘组件、抓手机构、投篮机构和自动控制器，所述抓手机构和投篮机构分别设置在底盘组件上，所述自动控制器用于控制各执行器动作，所述底盘组件设有篮球通道管，所述篮球通道管设置负压装置，所述抓手机构设置在底盘组件的一侧，用于抓取目标篮球至篮球通道管的底部的入口处，负压装置采用负压吸附的方式将目标篮球在篮球通道管输送至投篮机构设置的投篮位。采用负压吸附的方式配合抓手机构将篮球以更高的效率输送至投篮机构设置的投篮位，不需要设计复杂笨重的机械臂，缩短了抓取篮球的时间，续航能力更长，提高了投篮机器人的竞赛能力。的竞赛能力。的竞赛能力。

【技术实现步骤摘要】
一种投篮机器人及其控制方法


[0001]本专利技术涉及投篮机器人机械臂及其控制
，尤其是涉及一种投篮机器人及其控制方法。

技术介绍

[0002]随着科学技术的发展，机器人在工业、服务业及娱乐业有了广泛应用，投篮机器人是机器人竞赛中的重要项目。
[0003]投篮机器人通过系统控制技术，控制机械臂的动作，将篮球托起，投进篮筐内。整个操作过程由自动控制技术进行指挥，并且能够按照标准的投篮姿势进行精准定位。
[0004]投篮机器人主要由移动机构、机械臂、机械抓手、投射机构和控制器组成。
[0005]其中机械臂的底部设置在移动机构上，端部设置抓手机构和投射机构，控制器分别控制各个部件的执行动作，控制器的控制依据一系列传感器的感知数据，例如毫米波雷达传感器和视觉系统，可以完成自主移动，抓取篮球、瞄准篮筐并投射的自动控制。
[0006]公开号为CN210757785U的中国专利公开一种投篮机器人抓手，包括气缸和安装在其下方的三个夹爪，三个所述夹爪可打开或闭合的安装在气缸上，三个所述夹爪的底端内侧壁固定连接有仿形手指板，所述仿形手指板的内侧面为仿形面，且所述仿形手指板的内侧面开设有防滑纹，由于三个夹爪的底端内侧壁均固定连接有仿形手指板，且仿形手指板的内侧面为仿形面，与人类的手掌形状相似，可更好地对篮球进行握紧，且仿形手指板的内侧面开设有防滑纹，可增加摩擦力，进一步增加仿形手指板对篮球地握紧度，使得在投篮机器人对篮球进行投掷时，篮球不易投篮机器人运动的在过程中发生脱落，提高投篮的精准度，提升机器人的展示效果。
[0007]由于主要针对展示用投篮机器人进行类人手的三爪设计，采用气缸来驱动三个夹爪来抓取篮球，将篮球置于投篮机构的设定位置后，投篮机构在控制器的控制下完成投篮。
[0008]然而这种机器人抓手抓取球的动作执行较慢，后续将篮球输送到投篮机构的执行动作也较难实现，这就不能适应竞赛应用场景。

技术实现思路

[0009]为了解决上述投篮机器人快速抓取篮球及控制技术问题，本专利技术提供一种投篮机器人及其控制方法。采用如下的技术方案：一种投篮机器人，包括电动行走机构、底盘组件、抓手机构、投篮机构和自动控制器，所述电动行走机构设置在底盘组件下表面，用于驱动底盘组件移动，所述抓手机构和投篮机构分别设置在底盘组件上，所述自动控制器用于控制各执行器动作，所述底盘组件设有篮球通道管，所述篮球通道管设置负压装置，所述抓手机构设置在底盘组件的一侧，用于抓取目标篮球至篮球通道管的底部的入口处，负压装置采用负压吸附的方式将目标篮球在篮球通道管输送至投篮机构设置的投篮位。
[0010]通过采用上述技术方案，采用负压吸附的方式配合抓手机构将目标篮球以更高的
效率输送至投篮机构设置的投篮位，大大简化了抓取目标篮球并放在投篮机构设置的投篮位的设计需求，不需要设计繁重的机械臂，缩短了抓取篮球的时间需求，提高了投篮机器人的竞赛能力。
[0011]可选的，所述底盘组件包括底盘板和壳体，所述底盘板底部设置电动行走机构，所述壳体安装在底盘板上表面，壳体内部为中空结构，侧面设有篮球入口，顶部设有篮球出口，所述篮球通道管设置在壳体内部，两端分别连接篮球入口和篮球出口。
[0012]可选的，抓手机构包括三指夹爪机构和导向叉装置，所述三指夹爪机构的机座设置在壳体的一侧，并环绕在篮球入口处，其中一对夹爪相对横向设置在底盘组件上，另一个夹爪的爪内侧向下，并位于横向设置一对夹爪的上方，所述导向叉装置设置在壳体设置篮球入口的一侧，并位于篮球入口的下方，用于插入目标篮球的底部，并抬起目标篮球，自动控制器分别控制三指夹爪机构和导向叉装置的执行动作。
[0013]可选的，所述导向叉装置包括电动直线导轨和导向叉，所述电动直线导轨的轨道固定安装在壳体设置篮球入口的一侧表面，所述导向叉的一端安装在电动直线导轨的滑块上，跟随电动直线导轨的滑块上下移动，所述自动控制器控制电动直线导轨的执行动作。
[0014]通过采用上述技术方案，为了实现仅在电动行走机构驱动平移的基础上实现对目标篮球实现抓紧，并挤入到篮球通道管，采用三指夹爪机构和导向叉装置共同实现，当投篮机器人移动到目标篮球附近时，电动直线导轨动作，将导向叉向下移动，再次控制电动行走机构向前移动，完成将导向叉插入目标篮球下方，同时控制电动直线导轨和三指夹爪机构动作，完成目标篮球地抱紧动作，三指夹爪机构再次动作可以完成将目标篮球向篮球通道管挤入的动作需求，控制精准可靠，效率高。
[0015]可选的，篮球通道管的两端的篮球入口和篮球出口处分别设置弹力环，所述弹力环的内径为目标篮球直径的95%
‑
98%，外径为目标篮球直径的102%
‑
105%，弹力环由2mm厚弹力硅胶布制成。
[0016]通过采用上述技术方案，弹力环的设置，内径为目标篮球直径的%
‑
%，在抓手机构将目标篮球向篮球入口处弹力环挤入时，能扣使目标篮球紧贴弹力环，负压装置启动后，就能迅速将目标篮球吸入到篮球通道管，并接着穿过篮球出口处设置的弹力环。
[0017]可选的，投篮机构包括导向管、推球电缸、电控门、电动旋转升降机构、投篮弹道架、投篮气缸、投篮锤和高压气体罐，所述导向管是矩形管，底部和一侧开口，底部对接在篮球通道管的篮球出口处，所述推球电缸设置在导向管未开口一侧的内壁上，用于推动目标篮球从开口一侧滚出导向管，所述电控门设置在导向管侧面的开口处，用于密封导向管，所述电动旋转升降机构设置旋转升降部，底座设置在底盘板上，所述投篮弹道架的一侧为敞口，敞口位于导向管侧面开口下方，当目标篮球滚出导向管时落入投篮弹道架，投篮弹道架设置在电动旋转升降机构的旋转升降部处，且呈倾斜设置，倾斜角度为20
°‑
60
°
，所述投篮气缸设置在投篮弹道架的底部，所述投篮锤设置在投篮气缸的活塞杆端部，用于锤击目标篮球实现投篮动作，所述高压气体罐设置在底盘板上，与投篮气缸气动连接，自动控制器分别与推球电缸、电控门、电动旋转升降机构和投篮气缸控制连接。
[0018]通过采用上述技术方案，负压装置将目标篮球吸附穿过篮球出口处设置的弹力环后进入到导向管，开启电控门，启动推球电缸，将目标篮球推入到投篮弹道架中，这时就完成了目标篮球输送到投篮位的要求，后续可以控制电动旋转升降机构启动，将投篮弹道架
升起，并旋转，使投篮弹道架朝向篮球筐方向，控制投篮气缸启动，驱动投篮锤将目标篮球投出。
[0019]可选的，负压装置是直流真空泵，负压装置的抽气口与导向管连通，用于为导向管和篮球通道管内部空间提供负压。
[0020]可选的，所述负压装置的出气口通过气动充气阀与高压气体罐的充气口连接。
[0021]通过采用上述技术方案，直流真空泵可以直接采用投篮机器人自带的电池组进行供电，抽出的气体还可以通过气动充气阀为高压气体罐补充高高压气体，在电池组续航足够的情况下，可以大大提高高压气体罐的续航力能力，能使投篮机器人完成更多次本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种投篮机器人，包括电动行走机构（1）、底盘组件（2）、抓手机构、投篮机构和自动控制器（6），所述电动行走机构（1）设置在底盘组件（2）下表面，用于驱动底盘组件（2）移动，所述抓手机构和投篮机构分别设置在底盘组件（2）上，所述自动控制器（6）用于控制各执行器动作，其特征在于：所述底盘组件（2）设有篮球通道管（8），所述篮球通道管（8）设置负压装置（5），所述抓手机构设置在底盘组件（2）的一侧，用于抓取目标篮球（100）至篮球通道管（8）的底部的入口处，负压装置（5）采用负压吸附的方式将目标篮球（100）在篮球通道管（8）输送至投篮机构设置的投篮位。2.根据权利要求1所述的一种投篮机器人，其特征在于：所述底盘组件（2）包括底盘板（21）和壳体（22），所述底盘板（21）底部设置电动行走机构（1），所述壳体（22）安装在底盘板（21）上表面，壳体（22）内部为中空结构，侧面设有篮球入口，顶部设有篮球出口，所述篮球通道管（8）设置在壳体（22）内部，两端分别连接篮球入口和篮球出口。3.根据权利要求2所述的一种投篮机器人，其特征在于：抓手机构包括三指夹爪机构（31）和导向叉装置（32），所述三指夹爪机构（31）的机座设置在壳体（22）的一侧，并环绕在篮球入口处，其中一对夹爪相对横向设置在底盘组件（2）上，另一个夹爪的爪内侧向下，并位于横向设置一对夹爪的上方，所述导向叉装置（32）设置在壳体（22）设置篮球入口的一侧，并位于篮球入口的下方，用于插入目标篮球（100）的底部，并抬起目标篮球（100），自动控制器（6）分别控制三指夹爪机构（31）和导向叉装置（32）的执行动作。4.根据权利要求3所述的一种投篮机器人，其特征在于：所述导向叉装置（32）包括电动直线导轨（321）和导向叉（322），所述电动直线导轨（321）的轨道固定安装在壳体（22）设置篮球入口的一侧表面，所述导向叉（322）的一端安装在电动直线导轨（321）的滑块上，跟随电动直线导轨（321）的滑块上下移动，所述自动控制器（6）控制电动直线导轨（321）的执行动作。5.根据权利要求4所述的一种投篮机器人，其特征在于：篮球通道管（8）的两端的篮球入口和篮球出口处分别设置弹力环（211），所述弹力环（211）的内径为目标篮球（100）直径的95%
‑
98%，外径为目标篮球（100）直径的102%
‑
105%，弹力环（211）由2mm厚弹力硅胶布制成。6.根据权利要求5所述的一种投篮机器人，其特征在于：投篮机构包括导向管（42）、推球电缸（43）、电控门（49）、电动旋转升降机构（44）、投篮弹道架（45）、投篮气缸（46）、投篮锤（47）和高压气体罐（48），所述导向管（42）是矩形管，底部和一侧开口，底部对接在篮球通道管（8）的篮球出口处，所述推球电缸（43）设置在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张哲，
申请(专利权)人：北京建筑大学，
类型：发明
国别省市：