一种智能乒乓球捡球机的制作方法

本实用新型属于体育器械技术领域，尤其涉及一种智能乒乓球捡球机。

背景技术：

目前，各高校体育馆或者体育学院都忽视了将球发出后再捡回来的问题，很多训练乒乓球的场所还是采用人工捡球的方法，这样做不仅仅耗费了大量的时间，也消耗了人的体力。我国作为乒乓球大国，乒乓球普及率非常高，研究乒乓球捡球设备同样具有重要意义。因此，通过乒乓球捡球机，在运动员训练时简单方便、轻松地将乒乓球捡起，将会得到越来越广泛的应用。

现有研发的乒乓球捡球机，可以实现对乒乓球的自动识别、自动跟踪和自动捡取，并通过红外线传感器对周围环境实现自动避障功能，但自动识别功能实现难度大，且不能实现自动充电，效率低，成本高。

现有的非智能乒乓球捡球机，需要考虑捡球者的高度设计手拉推架，消耗人力还浪费时间；现有智能乒乓球捡球机，能实现电子智能控制捡球，但就是需要用摄像头获取最大化的视觉信息，通过某种抽象的算法识别乒乓球，不能实现自动充电，不能实现装满报警功能。

现有乒乓球捡球机结构集成复杂，对不同场地的适应能力较差、智能化程度低、稳定性差、准确性低、无法自动充电、无法实时全方位检测训练场乒乓球位置、安装调试复杂。

技术实现要素：

本实用新型为解决公知技术中存在的现有乒乓球捡球机结构集成复杂，对不同场地的适应能力较差、智能化程度低、稳定性差、准确性低、无法自动充电、无法实时全方位检测训练场乒乓球位置、安装调试复杂问题而提供一种结构简单、安装使用方便、提高工作效率的智能乒乓球捡球机。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种智能乒乓球捡球机，该智能乒乓球捡球机包括：

用于对乒乓球训练场内的乒乓球进行自动识别、自动跟踪，生成并输出乒乓球全景视觉成像信号的全景视觉成像装置；

用于对乒乓球训练场周围环境实现自动避障，生成并输出红外巡检信号的红外巡检装置；

与所述全景视觉成像装置及红外巡检装置相连接，用于接收所述全景视觉成像装置输出的乒乓球全景视觉成像信号及所述红外巡检装置输出的红外巡检信号，并输出控制指令的中央处理器；

与所述中央处理器相连接，用于接收所述中央处理器输出的控制指令，对乒乓球训练场进行移动巡逻的移动巡逻装置；

与所述中央处理器相连接，用于接收所述中央处理器输出的控制指令，自动捡取乒乓球训练场内乒乓球的自动捡球装置；

用于对智能乒乓球捡球机进行自动充电的自动充电模块。

进一步，所述全景视觉成像装置包括：超声波传感器、图像传感器、舵机，所述超声波传感器及图像传感器安装在所述舵机的摇臂上，所述超声波传感器及图像传感器与所述中央处理器相连接，所述舵机也与所述中央处理器相连接。

进一步，所述图像传感器采用线性列阵CCD图像传感器。

进一步，所述红外巡检装置包括：第一红外传感器、第二红外传感器、第三红外传感器、第四红外传感器，所述第一红外传感器、第二红外传感器、第三红外传感器及第四红外传感器分别安装在所述智能乒乓球捡球机的边缘转角处，所述第一红外传感器、第二红外传感器、第三红外传感器及第四红外传感器分别与所述中央处理器相连接。

进一步，所述移动巡逻装置包括：移动巡逻处理器、移动巡逻驱动器、移动巡逻电机、移动巡逻轮，所述移动巡逻处理器的输入端与所述中央处理器相连接，所述移动巡逻处理器的输出端与所述移动巡逻驱动器相连接，所述移动巡逻驱动器与所述移动巡逻电机相连接，所述移动巡逻电机与所述移动巡逻轮传动连接。

进一步，所述移动巡逻装置中设置有四个移动巡逻电机及移动巡逻轮。

进一步，所述自动捡球装置包括：吸球器、储球桶，所述储球桶安装在所述吸球器的出球位置；

所述吸球器包括：吸球管、出球管、吸球风扇，所述吸球风扇安装在靠近所述出球管的一侧。

进一步，所述自动充电模块包括：充电接口模块、插座模块，所述充电接口模块与所述插座模块相连接，所述充电接口模块固定在智能乒乓球捡球机上，所述插座模块固定在墙面或地面，当智能乒乓球捡球机检测到电量不足，自动巡航到插座模块位置进行无线充电。

进一步，所述插座模块包括：市电接入模块、有源功率因数校正模块、变频模块、发射线圈，所述市电接入模块的输入端与工频50Hz的市电相连接，所述市电接入模块的输出端与所述有源功率因数校正模块相连接，所述有源功率因数校正模块与所述变频模块相连接，所述变频模块与所述发射线圈相连接；

所述充电接口模块包括：接收线圈、整流模块、蓄电池，所述接收线圈与所述整流模块相连接，所述整流模块与所述蓄电池相连接；

工频50Hz的市电经市电接入模块输入，经有源功率因数校正模块输入至变频电路，经变频电路将工频50Hz的市电转换为更高频率的交流电输出到发射线圈，接收线圈感应到发射线圈中的交流电产生的交变磁场后，接收线圈上会产生相同频率的交变电压，接收线圈与整流电路连接，整流电路将高频的电压转变为直流电后为蓄电池充电。

进一步，开启该智能乒乓球捡球机，全景视觉成像装置检测初始位置前方一定距离内是否有乒乓球；

如果有乒乓球，中央处理器根据全景视觉成像装置反馈的信号数据，启动移动巡逻装置前往乒乓球的位置，并通过自动捡球装置捡球，同时在移动过程中，红外巡检装置对场地周围的障碍物进行检测并进行红外避障，即当智能乒乓球捡球机靠近障碍物时，移动巡逻装置会停下来，然后转弯，绕过障碍物，重新巡逻周围是否有乒乓球；

如果没有乒乓球，则全景视觉成像装置在初始位置开始旋转检测，如果有乒乓球，中央处理器根据全景视觉成像装置反馈的信号数据，启动移动巡逻装置前往乒乓球的位置，并通过自动捡球装置捡球，同时在移动过程中，红外巡检装置对场地周围的障碍物进行检测并进行红外避障，即当智能乒乓球捡球机靠近障碍物时，移动巡逻装置会停下来，然后转弯，绕过障碍物，重新巡逻周围是否有乒乓球。

本实用新型提供的智能乒乓球捡球机，全景视觉成像装置乒乓球训练场内的乒乓球进行自动识别、自动跟踪，生成并输出乒乓球全景视觉成像信号，红外巡检装置对乒乓球训练场周围环境实现自动避障，生成并输出红外巡检信号，中央处理器与全景视觉成像装置及红外巡检装置相连接，用于接收全景视觉成像装置输出的乒乓球全景视觉成像信号及红外巡检装置输出的红外巡检信号，并输出控制指令，移动巡逻装置与中央处理器相连接，用于接收中央处理器输出的控制指令，对乒乓球训练场进行移动巡逻，自动捡球装置与中央处理器相连接，用于接收中央处理器输出的控制指令，自动捡取乒乓球训练场内乒乓球，自动充电模块用于对智能乒乓球捡球机进行自动充电；该智能乒乓球捡球机结构集成简单，对不同场地的适应能力较强、智能化程度高、稳定性强、准确性高、可进行自动充电、可实时全方位检测训练场乒乓球位置、安装调试简单。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的智能乒乓球捡球机的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的智能乒乓球捡球机的控制原理示意图；

图3是本实用新型实施例提供的自动捡球装置的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的自动充电模块的结构框图；

图5是本实用新型实施例提供的智能乒乓球捡球机的工作原理示意图。

图中：1、全景视觉成像装置；1-1、超声波传感器；1-2、图像传感器；1-3、舵机；2、红外巡检装置；2-1、第一红外传感器；2-2、第二红外传感器；2-3、第三红外传感器；2-4、第四红外传感器；3、中央处理器；4、移动巡逻装置；4-1、移动巡逻处理器；4-2、移动巡逻驱动器；4-3、移动巡逻电机；4-4、移动巡逻轮；5、自动捡球装置；5-1、吸球器；5-1-1、吸球管；5-1-2、出球管；5-1-3、吸球风扇；5-2、储球桶；6、自动充电模块；6-1、充电接口模块；6-1-1、接收线圈；6-1-2、整流模块；6-1-3、蓄电池；6-2、插座模块；6-2-1、市电接入模块；6-2-2、有源功率因数校正模块；6-2-3、变频模块；6-2-4、发射线圈。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的

技术实现要素：
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：本实用新型所用到的模块或单元都属于已知模块或单元，在购买模块或单元时，已经安装有软件。本实用新型不存在软件或方法的创新。

请参阅图1和图2：

一种智能乒乓球捡球机，该智能乒乓球捡球机包括：

用于对乒乓球训练场内的乒乓球进行自动识别、自动跟踪，生成并输出乒乓球全景视觉成像信号的全景视觉成像装置1；

用于对乒乓球训练场周围环境实现自动避障，生成并输出红外巡检信号的红外巡检装置2；

与全景视觉成像装置1及红外巡检装置2相连接，用于接收全景视觉成像装置1输出的乒乓球全景视觉成像信号及红外巡检装置2输出的红外巡检信号，并输出控制指令的中央处理器3；

与中央处理器3相连接，用于接收中央处理器3输出的控制指令，对乒乓球训练场进行移动巡逻的移动巡逻装置4；

与中央处理器3相连接，用于接收中央处理器3输出的控制指令，自动捡取乒乓球训练场内乒乓球的自动捡球装5；

用于对智能乒乓球捡球机进行自动充电的自动充电模块6。

在本实用新型实施例中，全景视觉成像装置1包括：超声波传感器1-1、图像传感器1-2、舵机1-3，超声波传感器1-1及图像传感器1-2安装在舵机1-3的摇臂上，超声波传感器1-1及图像传感器1-2与中央处理器3相连接，舵机1-3也与中央处理器3相连接。

在本实用新型实施例中，图像传感器1-2采用线性列阵CCD图像传感器。

在本实用新型实施例中，红外巡检装置2包括：第一红外传感器2-1、第二红外传感器2-2、第三红外传感器2-3、第四红外传感器2-4，第一红外传感器2-1、第二红外传感器2-2、第三红外传感器2-3及第四红外传感器2-4分别安装在智能乒乓球捡球机的边缘转角处，第一红外传感器2-1、第二红外传感器2-2、第三红外传感器2-3及第四红外传感器2-4分别与中央处理器3相连接。

在本实用新型实施例中，移动巡逻装置4包括：移动巡逻处理器4-1、移动巡逻驱动器4-2、移动巡逻电机4-3、移动巡逻轮4-4，移动巡逻处理器4-1的输入端与中央处理器3相连接，移动巡逻处理器4-1的输出端与移动巡逻驱动器4-2相连接，移动巡逻驱动器4-2与移动巡逻电机4-3相连接，移动巡逻电机4-3与移动巡逻轮4-4传动连接。

在本实用新型实施例中，移动巡逻装置4中设置有四个移动巡逻电机4-3及移动巡逻轮4-4。

如图3所示，在本实用新型实施例中，自动捡球装5包括：吸球器5-1、储球桶5-2，储球桶5-2安装在吸球器5-1的出球位置。

在本实用新型实施例中，吸球器5-1包括：吸球管5-1-1、出球管5-1-2、吸球风扇5-1-3，吸球风扇5-1-3安装在靠近出球管5-1-2的一侧。

如图4所示，在本实用新型实施例中，自动充电模块6包括：充电接口模块6-1、插座模块6-2，充电接口模块6-1与插座模块6-2相连接，充电接口模块6-1固定在智能乒乓球捡球机上，插座模块6-2固定在墙面或地面，当智能乒乓球捡球机检测到电量不足，自动巡航到插座模块6-2位置进行无线充电。

在本实用新型实施例中，插座模块6-2包括：市电接入模块6-2-1、有源功率因数校正模块6-2-2、变频模块6-2-3、发射线圈6-2-4，市电接入模块6-2-1的输入端与工频50Hz的市电相连接，市电接入模块6-2-1的输出端与有源功率因数校正模块6-2-2相连接，有源功率因数校正模块6-2-2与变频模块6-2-3相连接，变频模块6-2-3与发射线圈6-2-4相连接；

充电接口模块6-1包括：接收线圈6-1-1、整流模块6-1-2、蓄电池6-1-3，接收线圈6-1-1与整流模块6-1-2相连接，整流模块6-1-2与蓄电池6-1-3相连接；

工频50Hz的市电经市电接入模块6-2-1输入，经有源功率因数校正模块6-2-2输入至变频电路，经变频电路6-2-3将工频50Hz的市电转换为更高频率的交流电输出到发射线圈6-2-4，接收线圈6-1-1感应到发射线圈6-2-4中的交流电产生的交变磁场后，接收线圈6-1-1上会产生相同频率的交变电压，接收线圈6-1-1与整流电路6-1-2连接，整流电路6-1-2将高频的电压转变为直流电后为蓄电池6-1-3充电。

如图5所示，在本实用新型实施例中，开启该智能乒乓球捡球机，全景视觉成像装置1检测初始位置前方一定距离内是否有乒乓球；

如果有乒乓球，中央处理器3根据全景视觉成像装置1反馈的信号数据，启动移动巡逻装置4前往乒乓球的位置，并通过自动捡球装置5捡球，同时在移动过程中，红外巡检装置2对场地周围的障碍物进行检测并进行红外避障，即当智能乒乓球捡球机靠近障碍物时，移动巡逻装置4会停下来，然后转弯，绕过障碍物，重新巡逻周围是否有乒乓球；

如果没有乒乓球，则全景视觉成像装置1在初始位置开始旋转检测，如果有乒乓球，中央处理器3根据全景视觉成像装置1反馈的信号数据，启动移动巡逻装置4前往乒乓球的位置，并通过自动捡球装置5捡球，同时在移动过程中，红外巡检装置2对场地周围的障碍物进行检测并进行红外避障，即当智能乒乓球捡球机靠近障碍物时，移动巡逻装置4会停下来，然后转弯，绕过障碍物，重新巡逻周围是否有乒乓球。

自动捡球装5由吸球器5-1和储球桶5-2构成，超声波传感器1-1和图像传感器1-2通过舵机1-3摇臂由下面的舵机1-3来转动，捡球过程一目了然。

全景视觉成像装置1采用基于颜色和目标特征的图像处理算法，线性列阵CCD图像传感器除了可以测量物体一维尺寸外，还可以用于检测物体的形状、面积等参数，以实现对物体的形状识别和轮廓尺寸检验。

本实用新型的有益效果在于：结构集成简单，尤其是利用了吸尘器原理摆脱了以往机械的吸球结构设计，对不同场地的适应能力得到增强，智能化程度高，稳定性好，准确性高；可以自动充电以及实时全方位检测训练场乒乓球位置；安装调试方便。

本实用新型实施例提供的智能乒乓球捡球机，全景视觉成像装置1乒乓球训练场内的乒乓球进行自动识别、自动跟踪，生成并输出乒乓球全景视觉成像信号，红外巡检装置2对乒乓球训练场周围环境实现自动避障，生成并输出红外巡检信号，中央处理器3与全景视觉成像装置1及红外巡检装置2相连接，用于接收全景视觉成像装置1输出的乒乓球全景视觉成像信号及红外巡检装置2输出的红外巡检信号，并输出控制指令，移动巡逻装置4与中央处理器3相连接，用于接收中央处理器3输出的控制指令，对乒乓球训练场进行移动巡逻，自动捡球装5与中央处理器3相连接，用于接收中央处理器3输出的控制指令，自动捡取乒乓球训练场内乒乓球，自动充电模块6用于对智能乒乓球捡球机进行自动充电；该智能乒乓球捡球机结构集成简单，对不同场地的适应能力较强、智能化程度高、稳定性强、准确性高、可进行自动充电、可实时全方位检测训练场乒乓球位置、安装调试简单。

以上所述仅是对本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。