一种基于视觉模块的拾球机器人制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于视觉模块的拾球机器人，包括底座、移动机构、抓取机构、储球筐、主控模块、视觉模块、传感器模块和电源模块，视觉模块为Open MV视觉模块，视觉模块通过uart接口与主控模块连接；移动机构包括电机驱动器、电机和驱动轮，底座的底部四周分别设有驱动轮，电机通过电机驱动器与主控模块相连；抓取机构设于底座前侧上部，抓取机构通过主控模块控制；传感器模块包括与主控模块相连的超声波模块、红外对管、OLED显示屏及漫反射光电传感器。本实用新型专利技术可应用于各种球类训练场景中，能快速定位且移动到球前进行自动拾球，并且能够实时显示拾取球的个数，节省大量的人工拾球时间，改善训练效果，提升训练效率。提升训练效率。提升训练效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于视觉模块的拾球机器人


[0001]本技术涉及球类运动训练领域，具体是涉及一种基于视觉模块的拾球机器人。
技术背景
[0002]越来越多的人参与到体育活动中来。球类运动（乒乓球、羽毛球、网球）是以球作为基础的运动或游戏，深受人们喜爱，流行程度非常高，但在训练场景中，大量的训练必然带来繁重的拾球工作，单单依靠人力来拾球，必然会浪费运动员的运动时间，如果聘请专门拾球的工作人员，又会增加场馆的运营成本，而且如果不及时将散落在地的球拾起，还容易引发运动员不慎踩球摔倒等隐患，为此人们设计了拾球机器人。
[0003]现有技术中申请号为：CN202021331156.5，专利名称为：拾球机器人系统，包括： 控制单元、拾取单元、避障单元、驱动单元、视觉单元、惯性测量单元、电源单元、其中，所述视觉单元被配置为包括通过USB和/或网口与控制单元通信连接的激光雷达、工业相机或摄像头；所述惯性测量单元被配置为包括陀螺仪和加速计。其通过在系统中设置与相机相配合的激光雷达，实现对球体的精准定位与最优路径规划，通过在驱动单元上设置惯性测量单元，对机器人当前的姿态进行获取，进而可以在行进前对机器人的位姿进行校正，基于校正后的机器人的位姿重新创建地图，能有效提高建立地图的精度，进而保证行进过程中能不断的对机器人进行修正，保证行进的精准度。
[0004]虽然该拾球机器人系统能够实现精准拾球，但该拾球机器人系统还存在如下问题：1、该拾球机器人系统的视觉单元采用多个工业相机和激光雷达，成本较高，尺寸大；2、其驱动单元采用只能进行单一轴向运动的驱动轮，影响了机器人运动的灵活性；3、其拾取单元采用两个拾取机械臂，虽提高了拾取速度，但其成本、占用空间和结构复杂度也相应提高；4、其计数功能只体现计数功能，不具备显示功能，不能让使用者直观的了解储球数量，综上所述，对于目前现有技术来说，拾球机器人还具有一定的改进空间。

技术实现思路

[0005]基于此，本技术的目的在于克服现有技术不足，提供一种基于视觉模块的拾球机器人及其三自由度机器人。
[0006]为了实现技术的目的，技术采用的技术方案为：
[0007]一种基于视觉模块的拾球机器人，包括底座、移动机构、抓取机构、储球筐、主控模块、视觉模块、传感器模块和电源模块，其中：
[0008]主控模块和电源模块分别设于底座内；
[0009]电源模块用于为拾球机器人供电；
[0010]视觉模块安装在底座的前端面，视觉模块为Open MV视觉模块，视觉模块通过uart接口与主控模块连接；
[0011]移动机构包括电机驱动器、电机和驱动轮，底座的底部四周分别设有驱动轮，各驱
动轮分别通过一台电机驱动，电机通过电机驱动器与主控模块相连；
[0012]抓取机构设于底座前侧上部，抓取机构通过主控模块控制；
[0013]传感器模块包括与主控模块相连的超声波模块、红外对管、OLED显示屏及漫反射光电传感器，超声波模块固定在视觉模块的下方，用于测量目标物与机器人的距离；红外对管设于底座的前端面，用于检测机器人前方是否有障碍物；OLED显示屏固定在储球筐外侧，用于显示储球数量，漫反射光电传感器固定在储球筐侧面边缘，用于检测是否有球进入储球筐；储球筐设于底座的后侧。
[0014]进一步，所述抓取机构为三自由度机械手臂，包括第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂、第一关节舵机、第二关节舵机、第三关节舵机和机械爪，第一关节舵机用于控制第一机械臂和第二机械臂的相对偏转角度，第二关节舵机用于控制第二机械臂和第三机械臂的相对偏转角度，第三关节舵机用于控制机械爪的开合，机械爪用于夹持球；第一关节舵机、第二关节舵机及第三关节舵机分别通过杜邦线与主控模块相连。
[0015]进一步，第一关节舵机和第二关节舵机的型号均为DS3115，第三关节舵机的型号为MG335。
[0016]进一步，所述红外对管有四个，其中两个红外对管对应探测拾球机器人的正前方，另外两个红外对管分别对应探测拾球机器人的左前方和右前方。
[0017]进一步，所述主控模块为单片机，单片机的型号为STM32F407ZGT6。
[0018]进一步，所述电机的型号为520型直流有刷电机。
[0019]进一步，所述电机驱动器的型号为TB6612FNG。
[0020]进一步，所述驱动轮为麦克纳姆轮。
[0021]进一步，所述机械爪的夹持面上设有海绵垫。
有益效果
[0022]1、本技术可应用于各种球类训练场景中，能快速定位且移动到球前进行自动拾球，并且能够实时显示拾取球的个数，节省大量的人工拾球时间，改善训练效果，提升训练效率；
[0023]2、利用Open MV视觉模块和超声波模块测的距离数据进行对比去精确定位球位置，从而实现更加准确、可靠的检测、定位和控制；
[0024]3、三自由度机械手臂对球进行拾取，外观较为简洁，能够对位于墙角处或藏于障碍物之间的球进行拾取，避免了以往技术存在拾球不彻底，拾球不准确等问题，降低了机构的复杂程度和机器人的重量，同时保证了拾球的准确度；
[0025]4、本技术选用超声波模块、红外对管、视觉模块来获取周边环境信息，同时确保了机器人自主判断能力和完成高精度拾球的工作能力；相比于CN202021331156.5，具有成本低、功耗低、小型化和易用性等优点；
[0026]5、本技术驱动轮选用麦克纳姆轮，可以实现包括平移、旋转、斜向行驶等，提高了拾球机器人运动的灵活性；
[0027]6、通过设置OLED显示屏，能够便于使用者实时查看储球筐内球的个数。
附图说明
[0028]图1为本技术较佳实施例的结构示意图；
[0029]图2为本技术较佳实施例的系统框架图；
[0030]图中：储球筐1，OLED显示屏2，漫反射光电传感器3，底座4，电机驱动器5，驱动轮6，电机7，红外对管8，超声波模块9，视觉模块10，主控模块11，第一机械臂12，第二机械臂13，第三机械臂14，第一关节舵机15，第二关节舵机16，第三关节舵机17，机械爪18。
实施方式
[0031]本技术通过下面的实施案例可以对本技术做进一步的描述，然而，本技术的范围并不限于下述实施例：要理解的是，本文所描述的实施例仅通过说明的方式公开，本技术不打算将其范围限于下列描述中所述或在图中说明的部件的构造和布置细节。此外，在描述优选实施例时，为了清晰起见，将采用特定的术语。应该理解的是，每个特定术语包括所有以类似方式操作以实现类似目的的技术等价物。
[0032]实施例1：参阅图1和图2所示的，一种基于视觉模块的拾球机器人，包括底座4、移动机构、抓取机构、储球筐1、主控模块11、视觉模块10、传感器模块和电源模块，其中：主控模块11选用STM32F407ZGT6单片机；主控模块11和电源模块分别设于底座4内；电源模块用于为拾球机器人供电；视觉模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于视觉模块的拾球机器人，其特征在于，包括底座（4）、移动机构、抓取机构、储球筐（1）、主控模块（11）、视觉模块（10）、传感器模块和电源模块，其中：主控模块（11）和电源模块分别设于底座（4）内；电源模块用于为拾球机器人供电；视觉模块（10）安装在底座（4）的前端面，视觉模块（10）为Open MV视觉模块，视觉模块（10）通过uart接口与主控模块（11）连接；移动机构包括电机驱动器（5）、电机（7）和驱动轮（6），底座（4）的底部四周分别设有驱动轮（6），各驱动轮（6）分别通过一台电机（7）驱动，电机（7）通过电机驱动器（5）与主控模块（11）相连；抓取机构设于底座（4）前侧上部，抓取机构通过主控模块（11）控制；传感器模块包括与主控模块（11）相连的超声波模块（9）、红外对管（8）、OLED显示屏（2）及漫反射光电传感器（3），超声波模块（9）固定在视觉模块（10）的下方，用于测量目标物与机器人的距离；红外对管（8）设于底座（4）的前端面，用于检测机器人前方是否有障碍物；OLED显示屏（2）固定在储球筐（1）外侧，用于显示储球数量，漫反射光电传感器（3）固定在储球筐（1）侧面边缘，用于检测是否有球进入储球筐（1）；储球筐（1）设于底座（4）的后侧。2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述抓取机构为三自由度机械手臂，包括第一机械臂（12）、第二机械臂（13）、第三机械臂（14）、...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘源杰，李浩华，李梓维，武文昊，祝志芳，
申请(专利权)人：南昌工程学院，
类型：新型
国别省市：