一种室内小圆球捡球放球机器人的制作方法

本实用新型属于机器人技术领域，具体涉及一种室内小圆球捡球放球机器人。

背景技术：

在室内小圆球，如乒乓球和室内高尔夫球的训练过程中，球被击打后会散落在场地各处，人工回收效率低，工作强度大，目前捡球机器人的捡球机构主要有滚轮式和机械爪式，滚轮式工作效率高，但体积大，适应性差，无法捡取角落里的球，能捡取的球类单一，卸球困难，而机械爪式体积小，适应性强，能捡取各种死角不同种类的球，但工作效率低，每次捡球都要开合机械爪，并且捡完一个球必须丢到存球装置里才能捡下一个球，同时这些机器人的功能都只局限于捡球，对于如何放球这个同样影响球手训练效率的问题极少涉及。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种室内小圆球捡球放球机器人及其方法，以解决目前捡球机器人适应性差、工作效率低、功能单一的问题，节省捡球放球的工作，大幅提高球手的训练效率。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种室内小圆球捡球放球机器人，包括车架、全向轮、直流减速电机、升降机构、储球器、扣球装置、控制器、超声波传感器、摄像头、电池组、电池盒，所述车架通过三个直流减速电机支架连接三个直流减速电机，每个直流减速电机连接一个全向轮，所述升降机构安装在车架前端上方，所述储球器安装在升降机构的升降架上，所述扣球装置通过圆筒夹持块安装在升降机构的横梁上，所述控制器安装在车架中央，所述三个超声波传感器通过超声波传感器支架安装在车架上方，分别指向前方、左后方、右后方，所述摄像头通过摄像头支架安装在车架前端下方，所述两个电池盒分别安装在车架的左后方和右后方，里面装有电池组。

上述方案中升降机构由升降架、滑轨、滑块、滑块连接器、同步轮、同步带、角码、横梁、直流减速电机组成，两个滑轨分别安装在升降架的左右两边，每个滑轨上各安装一个滑块，每个滑块上安装一个滑块连接器，两个滑块连接器顶部由横梁连接，两个同步轮安装在升降架的内侧，同步带与两个同步轮啮合，直流减速电机与上方的同步轮连接，角码的一端连接滑块连接器，一端连接同步带。

上述方案中扣球装置由圆筒、舵机、舵机支架、舵盘、滑槽片、扣球锁、扣球片、弹簧、扣球环组成，圆筒安装在圆筒夹持块上，舵机通过舵机支架安装在圆筒上，舵盘安装在舵机上，滑槽片安装在舵盘上，扣球锁顶部的圆柱与滑槽片的直槽口相切，扣球环从扣球锁中部延伸出来，扣球片通过两边的耳轴安装在扣球锁底部的槽口里，弹簧两端分别固定在扣球锁底部的槽口顶部与扣球片表面。

优选地，所述储球器前端底部开有和扣球装置的圆筒外径相同的孔，底部具有2°的倾斜度。

优选地，所述圆筒在装下一个高尔夫球后留有1mm的空隙即内径为44mm，圆筒底部开有向内的倒角。

优选地，所述扣球片可绕耳轴旋转0～90°，前端下方带有倒角，扣球片在圆筒内的长度为4.5mm。

优选地，所述滑槽片距离地面的高度为一个高尔夫球的直径即43mm。

本实用新型至少具有以下有益效果：本实用新型相比目前的捡球装置或机器人，只需升降扣球装置即可完成捡球动作，被顶出圆筒的球会自动落入储球器，捡球效率高；具有其他同类机器人不具备的放球功能，自动检测指定放球点，打开扣球锁即可完成放球动作，捡球放球过程完全自动化智能化，球手只需击球，大幅提高球手的训练效率；能捡取各种角落里不同类型的球，适应性强；采用全向轮设计，搭载多传感器，运动灵活，安全度高；收集与储存装置采用分离式设计，电机负载比一体化设计小；扣球片保证球不会掉出，扣球锁保证每次放球只放一颗，可靠性好；储球器顶部为开放式，不存在卸球困难的问题，能做到随取随用；升降机构的升降高度可调，放球高度任意选择。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的俯视图；

图3是本实用新型中扣球装置的结构示意图；

图4是本实用新型中扣球装置无圆筒和舵机支架的结构示意图。

图中：1、全向轮；2、直流减速电机支架；3、第一直流减速电机；4、车架；5、升降架；6、滑块连接器；7、滑块；8、横梁；9、滑轨；10、储球器；11、扣球装置；111、圆筒；112、舵机；113、舵机支架；114、滑槽片；115、舵盘；116、扣球锁；117、弹簧；118、扣球片；119、扣球环；12、同步轮；13、圆筒夹持块；14、同步带；15、第二直流减速电机；16、角码；17、控制器；18、超声波传感器；19、超声波传感器支架；20、摄像头；21、摄像头支架；22、电池组；23、电池盒。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”和“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1、图2所示，这种室内小圆球捡球放球机器人包括车架4、全向轮1、直流减速电机3、升降机构、储球器10、扣球装置11、控制器17、超声波传感器18、摄像头20、电池组22，所述车架4通过三个直流减速电机支架2连接三个第一直流减速电机3，每个第一直流减速电机3连接一个全向轮1，所述升降机构安装在车架4前端上方，所述储球器10安装在升降机构的升降架5上，所述扣球装置11通过圆筒夹持块13安装在升降机构的横梁8上，圆筒111顶部穿过储球器10的底部开孔处，所述控制器17安装在车架4中央，所述三个超声波传感器18通过超声波传感器支架19安装在车架4上方，分别指向前方、左后方、右后方，所述摄像头20通过摄像头支架21安装在车架4前端下方，所述两个电池盒23分别安装在车架4的左后方和右后方，里面装有电池组22。

升降机构由升降架5、滑轨9、滑块7、滑块连接器6、同步轮12、同步带14、角码16、横梁8、直流减速电机15组成，两个滑轨9分别安装在升降架5的左右两边，每个滑轨9上各安装一个滑块7，每个滑块7上安装一个滑块连接器6，两个滑块连接器6顶部由横梁8连接，两个同步轮12安装在升降架5的内侧，同步带14与两个同步轮12啮合，直流减速电机15与上方的同步轮12连接，角码16的一端连接滑块连接器6，一端连接同步带14。

如图3、图4所示，扣球装置11由圆筒111、舵机112、舵机支架113、舵盘115、滑槽片114、扣球锁116、扣球片118、弹簧117、扣球环119组成，圆筒111安装在圆筒夹持块13上，舵机112通过舵机支架113安装在圆筒111上，舵盘115安装在舵机112上，滑槽片114安装在舵盘115上，扣球锁116顶部的圆柱与滑槽片114的直槽口相切，扣球环119从扣球锁116中部延伸出来，扣球片118通过两边的耳轴安装在扣球锁116底部的槽口里，弹簧117两端分别固定在扣球锁116底部的槽口顶部与扣球片118表面。

本实施例中，所述储球器10前端底部开有和扣球装置11的圆筒111外径相同的孔，底部具有2°的倾斜度。

本实施例中，所述圆筒111在装下一个高尔夫球后留有1mm的空隙即内径为44mm，圆筒111底部开有向内的倒角。

本实施例中，所述扣球片118可绕耳轴旋转0～90°，前端下方带有倒角，扣球片118在圆筒111内的长度为4.5mm。

本实施例中，所述滑槽片114距离地面的高度为一个高尔夫球的直径即43mm。

采用本实用新型所述室内小圆球捡球放球机器人的捡球方法，包括以下步骤：

步骤1，扣球装置11通过升降机构提升到65mm的高度，摄像头20对环境进行检测并将信息传递给控制器17，控制器17中的微处理器计算出球相对机器人的方位与距离；

步骤2，控制器17根据三轮全向移动机器人的运动学方程驱动直流减速电机3，令机器人朝向距离最近的球移动；

步骤3，当扣球装置11移动到球上方时，直流减速电机15带动同步轮12使扣球装置11下降直到碰到地面，在下降过程中，扣球片118首先被球逐渐顶起并绕转动轴旋转，弹簧117被压缩，如果此时圆筒111内已装满球，则最上面的球会被推出圆筒111并落入储球器10中，当球完全进入圆筒111时，扣球片118不再被顶住，同时在弹簧117的作用下恢复初始状态；

步骤4，直流减速电机15带动同步轮12使扣球装置11上升，此时球会被扣球片118的顶部抵住而无法下落，当扣球装置11被再次提升到65mm的高度时，捡球动作完成。

采用本实用新型所述室内小圆球捡球放球机器人的放球方法，包括以下步骤：

步骤1，扣球装置11通过升降机构提升到65mm的高度，机器人顺时针旋转，当指定放球点出现在摄像头20视野的中央时停止旋转，控制器17中的微处理器计算出指定放球点距离机器人的距离；

步骤2，控制器根据三轮全向移动机器人的运动学方程驱动直流减速电机3，令机器人朝向指定放球点移动；

步骤3，当扣球装置11移动到指定放球点上方时，直流减速电机15带动同步轮12使扣球装置11下降直到碰到地面，此时圆筒111顶部与储球器10底部平齐，由于储球器10底部具有2°的倾斜度，因此储球器10内的球会滚落进圆筒111内并被扣球片118挡住；

步骤4，舵机112顺时针旋转15°(从上往下看)，通过滑槽片114引导扣球锁116向圆筒111外移动，在此过程中，扣球片118会向圆筒111外移动，而扣球环119的末端会向圆筒111内移动，因此当最底端的球落出圆筒111时倒数第二颗球会被扣球环119抵住；

步骤5，直流减速电机15带动同步轮12使扣球装置11上升，当扣球装置11被再次提升到65mm的高度时，舵机112逆时针旋转回初始位置并带动扣球锁116向圆筒111内移动，在此过程中，扣球片118会向圆筒111内移动，而扣球环119的末端会向圆筒111外移动，此时倒数第二颗球不再被扣球环119抵住而下落，并被扣球片118的顶部抵住，放球动作完成。

以上对本实用新型实施例所提供的一种室内小圆球捡球放球机器人及其方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。