一种基于STM32和树莓派的智能网球拾取机器人的制作方法

本发明属于智能控制技术领域，涉及网球拾取的智能控制，尤其是一种基于stm32和树莓派的智能网球拾取机器人。

背景技术：

随着人们的物质生活水平的逐渐提高，网球运动逐渐的走进了人们的日常生活。在体验网球运动的同时，很多网球都会散落在球场周围，弯腰捡起它们是一项十分累人的工作。为了解决这一问题，特此研制了这一款基于stm32和树莓派的智能网球拾取机器人。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种新型机器人，采用stm32和树莓派等低成本芯片以及巧妙的机械设计，解决人工拾取网球这一项费时费力的工作。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案实现的：

一种基于stm32和树莓派的智能网球拾取机器人，所述机器人包括底盘、车轮、容纳箱以及网球收集结构，整体呈正六边形且三个车轮分别夹角120度安装，其特征在于：在机器人的上层设置有网球容纳箱，底层设置有底盘控制层，机器人的网球容纳箱与底盘控制层之间通过一个横向安装的隔板分隔；所述三个车轮均使用全向轮，每个全向轮呈120度夹角分别安装在底盘六边形的周围，在每个车轮上均对应安装有一个空心杯直流伺服电机，由伺服驱动器和stm32控制。

而且，在机器人的底盘控制层的三个空心杯直流伺服电机之间，分别安装有电池、伺服驱动器和stm32主控板；在主控板旁边固装一个蓝牙模块；在底盘四周的车轮之间分别安装有两个超声波避障传感器。

而且，在机器人前部为网球收集结构，由收集前臂，轨道和毛刷组成。收集前臂在收集结构的最前端，其后是上升轨道，在上升轨道的上侧固定安装有毛刷和电机，用于将网球从轨道移动到机器人上侧的网球容纳箱。

而且，摄像头固定安装在网球收集结构的上侧，方便对网球位置的确定。

本发明的优点和积极效果是：

1、该机器人呈正六边形且三个全向轮分别夹角120度安装，从而使机器人实现全向移动且转动半径为零，运动方式更加灵活；所述的蓝牙模块用于与使用者手机进行通讯，实现机器人手自动切换；所述的树莓派通过摄像头检测到网球所在的位置信息，经过数据处理后将位置信息传送给stm32控制器；stm32控制器与蓝牙模块和超声波避障传感器相连，计算车速、转向角，并通过can总线与伺服驱动器进行数据交互，整整个专利设计精巧科学，解决了人工网球拾取费时费力的问题。

2、该机器人的控制器模块采用低成本芯片，在运行过程中可以通过超声波避障传感器检测周围环境，实现自主避障；电池采用12v/10.4ah锂离子电池，在保证负载5kg，运行速度0.5m/s时，可续航10h；通过网球收集结构的收集前臂，可以增大收集范围，收集保证效率；摄像头固定安装在网球收集结构的上侧，方便对网球位置的确定；树莓派采用以haar级联分类器为基础的识别程序，保证机器人识别到正确的目标。

附图说明

图1为本发明机器人的立体结构示意图；

图2为本发明机器人的俯视结构示意图；

图3为本发明机器人的打开箱盖的俯视结构示意图；

图4为本发明机器人的打开箱盖的立体结构示意图；

图5为本发明机器人的网球收集装置立体结构示意图；

图6为本发明的全向轮立体结构放大示意图；

图7为本发明电路控制框图。

具体实施方式

下面结合附图、通过具体实施例对本发明做进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种基于stm32和树莓派的智能网球拾取机器人，所述机器人包括底盘1、车轮2、容纳箱3以及网球收集结构，整体呈正六边形且三个车轮分别夹角120度安装。

本发明的创新点在于：

1、所述机器人的三个车轮均使用全向轮，参见图6，三个车轮分别夹角120度安装在机器人底盘四周，其中每个全向轮的从动小轮轴向零间隙，满足机器人的各种灵活运动；在每个车轮上均对应安装有一个空心杯直流伺服电机11，伺服电机由设置在伺服电机之间的伺服驱动器12和stm32控制器9控制，通过can总线通讯精确地控制每个车轮的速度，从而能实现机器人的全向移动。

2、在stm32主控板旁边固装一个了蓝牙模块13，方便蓝牙模块与stm32主控板连接；在底盘四周的车轮之间分别安装有两个超声波避障传感器5，方便机器人检测四周的环境，并检测到四周障碍物的位置信息，从而实现自主避障；在底盘内还固定有一块树莓派4，它是一种基于linux的微型电脑，通过使用基于机器学习的图像识别程序，识别摄像头6拍摄到的图片中网球的位置，并把位置信息传送给stm32控制器。

所述蓝牙模块，用于stm32控制器与用户手机之间传输数据，可使用户切换到手动操纵模式，使用手机控制机器人的移动。

所述摄像头，固定在网球收集结构的上侧，用于拍摄机器人前方的图像信息，并传送给树莓派，用于图像识别。

3、在收集网球时，首先通过收集前臂8，增大收集范围，提高收集效率。同时，收集到的网球通过被电机带动旋转的毛刷7送上轨道，从而进入网球容纳箱。容纳箱与底盘控制层之间通过一个横向安装的隔板分隔，并通过凹槽固定在网球收集结构上，便于拆卸。