本发明涉及一种乒乓球捡球装置及基于该装置的自动拍摄装置。
背景技术：
智能乒乓球发球机的出现、利用计算机进行乒乓球运动轨迹分析等，这一系列的出现都使乒乓球运动员能够得到更好的锻炼，取得更好的成绩。使用专业乒乓球捡球器可以减轻训练人员回收乒乓球的负担，能够减少训练时的无效训练时间，提高运动员的训练效率。
目前也有不少种类的乒乓器捡球器，例如手动捡球器和智能捡球器，智能捡球器能够在运动员打球的同时进行乒乓球的收集，不耽误时间。但是，现有的智能捡球器一种为遥控类，需要人为进行遥控，仍然需要人为干预，另一种是利用摄像头来获取乒乓球的位置然后进行捡拾，但是，摄像头的识别能力有限，捡拾效率并不高。而且，现有的智能捡球器价格比较高，仅能够实现捡球功能，在不进行训练时，就失去了其价值，导致性价比不高。
技术实现要素：
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种乒乓球捡球装置及基于该装置的自动拍摄装置。
第一方面，本发明提供了一种乒乓球捡球装置，包括
机架，所述机架用于安装各部件；
位移机构，所述位移机构安装于所述机架的底部，包括第一驱动电机和与所述第一驱动电机传动连接的纵向行走轮，所述位移机构还包括第二驱动电机和与所述第二驱动电机传动连接的横向行走轮；
捡球机构，所述捡球机构有两套，分别安装于所述机架沿所述纵向行走轮移动方向的前端和后端，所述捡球机构包括
一用于将乒乓球收集的拨球筒，所述拨球筒与所述纵向行走轮的轮轴联动，
和一用于将所述拨球筒收集的乒乓球承接的喂入板，所述喂入板的后端铰接于所述机架上，所述喂入板与所述拨球筒联动；
集球机构，所述集球机构包括安装于所述喂入板下游位置的送球通道、安装于所述送球通道内的螺旋叶片以及位于所述送球通道两端的集球框，所述螺旋叶片转动安装于所述送球通道内，所述螺旋叶片与所述拨球筒联动；
控制机构，所述控制机构包括
一红外线距离传感器，所述红外线距离传感器安装于所述拨球筒的两侧，用于检测所述捡球装置与墙体之间的距离，
一控制主机，所述控制主机的信号输入端与所述红外线距离传感器相连，所述控制主机的信号输出端分别控制连接所述第一驱动电机和所述第二驱动电机；
拍摄机构，所述拍摄机构包括舵机和与所述舵机连接的摄像头，所述舵机与所述控制主机利用控制导线连接；
电源机构，所述电源机构包括可充电电池，所述可充电电池给所需部件供电。
本发明中，作为一种优选的技术方案，所述横向行走轮和所述纵向行走轮行走方向垂直。
本发明中，作为一种优选的技术方案，所述第二驱动电机和所述横向行走轮安装于一升降机构上，所述升降机构与第三驱动电机动力连接，所述第三驱动电机与所述控制主机的信号输出端连接。一般而言，所述升降机构采用容纳所述第二驱动电机的壳体，所述横向行走轮利用轮轴安装于壳体上，并与所述第二驱动电机利用齿轮或者皮带动力连接；所述机架上设置有轨道，所述壳体上开设有与所述轨道相配合的凹槽，所述壳体滑动安装于所述轨道上，同时，所述壳体的侧壁安装有齿条，所述第三驱动电机利用与所示齿条啮合的齿轮，实现与所述壳体传动连接。
本发明中，作为一种优选的技术方案，所述拨球筒的两侧均设置有渐扩式集球板，且所述渐扩式集球板的前端与所述拨球筒齐平。
本发明中，作为一种优选的技术方案，所述拨球筒包括两个圆形的转壁，所述转壁与所述纵向行走轮联动，所述转壁之间设置有一块拨球挡片，且所述拨球挡片处于所述转壁的偏心位置。所述拨球挡片为圆弧形。
本发明中，作为一种优选的技术方案，所述喂入板的前端设置有弧形端板，且所述转壁上设置有与所述弧形端板相配合的拨块，当所述拨球挡片将乒乓球拨入所述喂入板上时，所述拨块拨动向上拨动所述弧形端板，带动所述喂入板的前端向上倾斜。
本发明中，作为一种优选的技术方案，所述机架的两侧均设有竖直滑道，所述集球框的一侧开设有与所述竖直滑道相配合的滑道槽，所述集球框利用所述竖直滑道和滑道槽拆卸式插装于所述机架上；所述送球通道的两端均开设有与所述集球框连通的落球口。
本发明中，作为一种优选的技术方案，所述螺旋叶片的转轴与所述拨球筒的转轴利用齿轮啮合传动。
本发明中，作为一种优选的技术方案，所述电源机构还包括太阳能电池板，所述太阳能电池板安装于所述机架的顶部，所述可充电电池与所述太阳能电池板利用导线连接，且所述导线上安装有光感开关；所述电源机构还包括与所述可充电电池连接的充电插口，所述充电插口位于所述机架的一侧。
另一方面，本发明提供了一种基于该乒乓球捡球装置的自动拍摄装置，包括
与所述控制主机通讯连接的通讯模块，所述通讯模块利用GPRS、WiFi接收手机发送的指令，所述控制主机对舵机、第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机做出相应的控制，完成行走和摄像头360度的角度转动；
与所述控制主机通讯连接的语音识别模块，所述语音识别模块能够自动接收并识别语音指令，所述控制主机对舵机、第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机做出相应的控制，完成行走和摄像头360度的角度转动。
本发明中，作为一种优选的技术方案，所述控制主机外接有USB接口，能够利用USB接口作为充电器使用。
本发明中，作为一种优选的技术方案，所述摄像头上安装有照明灯泡，所述照明灯泡利用一开关与所述可充电电池电性连接。
本发明中，作为一种优选的技术方案，所述控制主机连接有MP3解码播放器，且所述MP3解码播放器能够读取所述USB接口的数据。
由于采用以上技术方案，本发明具有以下有益效果：
本发明包括位移机构，所述位移机构安装于所述机架的底部，包括第一驱动电机和与所述第一驱动电机传动连接的纵向行走轮，所述位移机构还包括第二驱动电机和与所述第二驱动电机传动连接的横向行走轮，所述第二驱动电机和所述横向行走轮安装于一升降机构上，所述升降机构与第三驱动电机动力连接，所述第三驱动电机与所述控制主机的信号输出端连接。基于这种结构，本发明能够实现捡球装置的纵向和横向位移，将捡球路径简单化，避免了一般的智能捡球器摄像头获取乒乓球的位置信息不准确的问题。当然，本发明也可以利用摄像头也能够辅助捡球。
本发明的捡球机构有两套，分别安装于所述机架沿所述纵向行走轮移动方向的前端和后端，所述捡球机构包括一用于将乒乓球收集的拨球筒，所述拨球筒与所述纵向行走轮的轮轴联动，和一用于将所述拨球筒收集的乒乓球承接的喂入板，所述喂入板的后端铰接于所述机架上，所述喂入板与所述拨球筒联动，其中，所述拨球筒包括两个圆形的转壁，所述转壁与所述纵向行走轮联动，所述转壁之间设置有一块拨球挡片，且所述拨球挡片处于所述转壁的偏心位置。基于以上结构，本发明将捡球机构动作简单化，利用纵向行走轮的联动直接带动拨球筒转动，节约了一套专用动力设备，降低了成本，同时，同步性更强，无需额外进行控制，利用弧形的拨球挡片实现乒乓球的拨入，提高了效率，而且，在沿着纵向超前方运行时，前端的捡球机构工作，当反方向运行时，后端的捡球机构工作，这样就不像传统的捡球器在转向时容易存在捡球的死角。
本发明的所述拨球筒包括两个圆形的转壁，所述转壁与所述纵向行走轮联动，所述转壁之间设置有一块拨球挡片，且所述拨球挡片处于所述转壁的偏心位置。所述拨球挡片为圆弧形，所述喂入板的前端设置有弧形端板，且所述转壁上设置有与所述弧形端板相配合的拨块，当所述拨球挡片将乒乓球拨入所述喂入板上时，所述拨块拨动向上拨动所述弧形端板，带动所述喂入板的前端向上倾斜。基于这种结构，当拨球挡片将乒乓球拨入所述喂入板上时，喂入板会在拨球筒的带动下出现一个前端上扬的工作状态，喂入板上收集的乒乓球就会进入送球通道内，实现对乒乓球的输送，结构简单，维修成本低，效率较高。
本发明的集球机构包括安装于所述喂入板下游位置的送球通道、安装于所述送球通道内的螺旋叶片以及位于所述送球通道两端的集球框，所述螺旋叶片转动安装于所述送球通道内，所述螺旋叶片与所述拨球筒联动，在所述机架的两侧均设有竖直滑道，所述集球框的一侧开设有与所述竖直滑道相配合的滑道槽，所述集球框利用所述竖直滑道和滑道槽拆卸式插装于所述机架上；所述送球通道的两端均开设有与所述集球框连通的落球口。基于以上结构，本发明能够实现集球框的可拆卸式安装，当一个集球框满了之后，再直接取下，作为训练用球，而装置上直接更换其他的集球框，不耽误训练使用，提高了效率；而且在送球通道两端均设置集球框，当装置朝向某一个方向纵向运行时，球会收集到其中一侧的集球框，而装置反方向纵向运行时，乒乓球会收集到另一侧的集球框内。
本发明的控制机构包括一红外线距离传感器，所述红外线距离传感器安装于所述拨球筒的两侧，用于检测所述捡球装置与墙体之间的距离，一控制主机，所述控制主机的信号输入端与所述红外线距离传感器相连，所述控制主机的信号输出端分别控制连接所述第一驱动电机和所述第二驱动电机。基于以上结构，本发明能够在红外线距离传感器检测到捡球装置与墙体之间的距离达到设定值以后，控制第二驱动电机电机运行，带动横向行走轮进行横行位移，位移设定值(一个机器身位)后，再控制第一驱动电机运行，实现捡球装置的纵向往复移动，从而实现了捡球路径的设置；而且，由于设置的路径非常固定，运动员在训练时，也能够非常方便的避让，避免与捡球装置相碰；当然，本发明的摄像头也能够获取图像信息，以确保该捡球装置不与物体相撞。
本发明提供的基于该乒乓球捡球装置的自动拍摄装置，包括与所述控制主机通讯连接的通讯模块，所述通讯模块利用GPRS、WiFi接收手机发送的指令，所述控制主机对舵机、第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机做出相应的控制，完成行走和摄像头360度的角度转动；与所述控制主机通讯连接的语音识别模块，所述语音识别模块能够自动接收并识别语音指令，所述控制主机对舵机、第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机做出相应的控制，完成行走和摄像头360度的角度转动。基于这种结构，使用者可以采用手机、语音对该装置发出指令，从而控制装置的运动和摄像头的旋转，实现方便的拍摄，尤其是，在乒乓球训练时，可以拍下运动员的动作，以方便进行纠正，如果利用传统的摄像机，不但需要增加额外成本，而且拍摄时角度难以调整，而采用本发明的自动拍摄装置就能够实现了拍摄装置的方便运动、调整，也使得整个装置功能更加多样化。同时，本发明也集成了充电器、照明灯、MP3播放等功能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明升降机构的结构示意图；
图3为本发明捡球状态的结构示意图；
图4为本发明收球状态的结构示意图；
图5为本发明集球机构的结构示意图；
图6为本发明喂入板的结构示意图；
图7为弧形端板的结构示意图；
图8为实施例二的原理示意图；
附图标记：1-机架；2-纵向行走轮；3-横向行走轮；4-拨球筒；401-转壁； 402-拨球挡片；403-拨块；拨块403；5-喂入板；6-送球通道；7-螺旋叶片；8-集球框；9-摄像头；10-壳体；11-齿条；12-齿轮；13-控制主机；14-通讯模块；15-语音识别模块；16-红外线距离传感器；17-手机；18-舵机；19-USB接口；20-MP3解码播放器；21-滑销；22-弧形轨道；23-太阳能电池板。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种乒乓球捡球装置，包括机架1、位移机构、捡球机构、集球机构、控制机构、拍摄机构和电源机构，其中机架1用于安装以上各部件，本领域技术人员可以根据需要选择机架1的具体形状，例如本实施例中，选择机架1为正方体框架、外部包围有外壳的形式。位移机构安装于机架1的底部，包括第一驱动电机和与第一驱动电机传动连接的纵向行走轮2，第一驱动电机和纵向行走轮2可以选用常见的驱动轴形式连接，在此不做赘述，纵向行走轮 2用来实现纵向行走，在对乒乓球进行收集时，纵向行走轮2工作，驱动装置纵向行走实现捡球；当捡球装置纵向移动至一定位置后，需要进行横向移动，以收集下一路径的乒乓球，因此，本发明中，位移机构还包括第二驱动电机和与第二驱动电机传动连接的横向行走轮3，第二驱动电机和横向行走轮3同样选用常见的驱动轴形式连接，也不做赘述。但是，发明人在试验中发现，横向行走轮3和纵向行走轮2行走方向垂直，纵向行走轮2和横向行走轮3会发生干扰，经过反复试验，发明人设计了如下的结构(如图2所示)：第二驱动电机和横向行走轮3安装于一升降机构上，升降机构与第三驱动电机动力连接，第三驱动电机与控制主机的信号输出端连接。本实施例中，升降机构采用容纳第二驱动电机的壳体10，横向行走轮3利用轮轴安装于壳体10上，并与第二驱动电机利用齿轮12或者皮带动力连接；机架1上设置有轨道，壳体10上开设有与轨道相配合的凹槽，壳体10滑动安装于轨道上，同时，壳体10的侧壁安装有齿条11，第三驱动电机利用与齿条11啮合的齿轮12，实现与壳体10传动连接。这样，本发明能够实现捡球装置的纵向和横向位移，将捡球路径简单化，避免了一般的智能捡球器摄像头获取乒乓球的位置信息不准确的问题。
本发明的捡球机构设置为两套，分别安装于机架1沿纵向行走轮2移动方向的前端和后端，也就是说，捡球装置在朝向前方运行时，前端的捡球机构工作，实现捡球，而捡球装置在朝向后方运行时，后端的捡球机构工作，此处，前端和后端主要是为了明确捡球机构位于机架1沿纵向行走轮2移动方向的两个端部。更具体的来讲，捡球机构包括一用于将乒乓球收集的拨球筒4和一用于将拨球筒4收集的乒乓球承接的喂入板5，拨球筒4与纵向行走轮2的轮轴联动，其中，拨球筒4包括两个圆形的转壁401，转壁401与纵向行走轮2联动，联动的具体结构可以采用常规的齿轮或者皮带传动，在此不做赘述，两个转壁401之间设置有一块拨球挡片402，且拨球挡片402处于转壁401的偏心位置，拨球挡片402为圆弧形，在转壁401转动时，拨球挡片402也会随之转动，形成一拨轮形式，将乒乓球可以向前进的反方向拨动，而使乒乓球恰好进入喂入板5上，喂入板5的后端铰接于机架1上，且与送球通道6的边沿能够平滑过渡，使得乒乓球从喂入板5可以顺利的落入到送球通道6内，喂入板5 与拨球筒4联动，更详细的说，喂入板5的前端设置有弧形端板，且转壁401 上设置有与弧形端板相配合的拨块403，当拨球挡片402将乒乓球拨入喂入板5 上时，拨块403拨动向上拨动弧形端板，带动喂入板5的前端向上倾斜，从而使得乒乓球沿着喂入板5滚入送球通道6内，弧形端板的结构如图7所示，为一向上弯曲的弧形板，采用该弧形端板不但可以有效的暂存乒乓球，而且能够方便拨块与喂入板5的接触和脱离，减少了两者的磨损，使得喂入板5的前端下落时能够沿着弧形端板底面缓慢下落。本发明将捡球机构动作简单化，利用纵向行走轮的联动直接带动拨球筒转动，节约了一套专用动力设备，降低了成本，同时，同步性更强，无需额外进行控制，利用弧形的拨球挡片实现乒乓球的拨入，提高了效率，而且，在沿着纵向超前方运行时，前端的捡球机构工作，当反方向运行时，后端的捡球机构工作，这样就不像传统的捡球器在转向时容易存在捡球的死角。如图3所示，为本发明捡球动作时的状态图，此时，拨球挡片402将乒乓球向后拨动，而喂入板5并未受到拨块的拨动，也就是前端是向下倾斜的，乒乓球能够被顺利的拨动至喂入板5上；如图4所示，为本发明收球状态的示意图，此时，拨球挡片402已经将乒乓球顺利的拨动至喂入板5 上，与球脱离的瞬间，拨块403也转动至与喂入板5前端的弧形端板接触的位置，拨块随着转壁继续转动，从而拨动弧形端板，带动喂入板5的前端向上倾斜，乒乓球沿着喂入板5向后滚动，落入滚入送球通道6内，而拨块随着转壁继续转动，拨块脱离喂入板5前端的弧形端板时，喂入板5在自身的重力作用下前端下落，恢复至捡球时的状态。周而复始，完成捡球动作。同理，另外一套捡球机构也是如此工作。如图6所示，为了进一步保证结构稳定性，同时也避免喂入板5下落时容易损坏，因此在机架的两侧设置了喂入板5的弧形轨道 22，喂入板5的两侧分别利用一滑销21安装在弧形轨道22中，起到稳定结构，同时也起到一定的缓冲作用。在拨球筒4的两侧可以设置有渐扩式集球板，附图中未示出该结构。
如图5所示，集球机构包括安装于喂入板5下游位置的送球通道6、安装于送球通道6内的螺旋叶片7以及位于送球通道6两端的集球框8，螺旋叶片7 转动安装于送球通道6内，螺旋叶片7与拨球筒4联动，更详细的来讲，螺旋叶片7的转轴与拨球筒4的转轴利用齿轮12啮合传动，机架1的两侧均设有竖直滑道，集球框8的一侧开设有与竖直滑道相配合的滑道槽，集球框8利用竖直滑道和滑道槽拆卸式插装于机架1上，集球框8可以采用T型，能够容纳更多的乒乓球，附图中为了更清楚的表示，仅仅示意出一个长方体框体，送球通道6的两端均开设有与集球框8连通的落球口。这样就能够实现集球框的可拆卸式安装，当一个集球框满了之后，再直接取下，作为训练用球，而装置上直接更换其他的集球框，不耽误训练使用，提高了效率；而且在送球通道两端均设置集球框，当装置朝向某一个方向纵向运行时，球会收集到其中一侧的集球框，而装置反方向纵向运行时，螺旋叶片7的转轴与拨球筒4的转轴利用齿轮 12啮合传动，螺旋叶片7也会逆向转动，乒乓球会收集到另一侧的集球框内。
本发明的控制机构包括一红外线距离传感器16和一控制主机13，其中，红外线距离传感器安装于拨球筒4的两侧，用于检测捡球装置与墙体之间的距离，控制主机13的信号输入端与红外线距离传感器16相连，控制主机的信号输出端分别控制连接第一驱动电机和第二驱动电机。本发明能够在红外线距离传感器检测到捡球装置与墙体之间的距离达到设定值以后，控制第二驱动电机电机运行，带动横向行走轮进行横行位移，位移设定值(一个机器身位)后，再控制第一驱动电机运行，实现捡球装置的纵向往复移动，从而实现了捡球路径的设置，控制主机13内的程序本领域技术人员可以根据需要进行设定；而且，由于设置的路径非常固定，运动员在训练时，也能够非常方便的避让，避免与捡球装置相碰；当然，本发明的摄像头也能够获取图像信息，以确保该捡球装置不与物体相撞。本发明的拍摄机构包括舵机和与舵机连接的摄像头9，舵机与控制主机利用控制导线连接；摄像头9上安装有照明灯泡，照明灯泡利用一开关与可充电电池电性连接。电源机构包括可充电电池(图中未示出)，可充电电池给所需部件供电，电源机构还包括太阳能电池板23，太阳能电池板23安装于机架1的顶部，可充电电池与太阳能电池板利用导线连接，且导线上安装有光感开关，光感开关在光照情况下，可以开启，使得太阳能电池板23为可充电电池充电，当然，可充电电池还会设置有电源管理模块，防止过充；电源机构还包括与可充电电池连接的充电插口，充电插口位于机架1的一侧，利用充电插口可以实现220V的市电充电。
实施例二
一种基于该乒乓球捡球装置的自动拍摄装置，如图8所示，包括如实施例一所述的乒乓球捡球装置，还包括与控制主机13通讯连接的通讯模块14和与控制主机通讯连接的语音识别模块15，通讯模块14利用GPRS天线、WiFi天线接收手机17发送的指令，控制主机13对舵机18、第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机做出相应的控制，完成行走和摄像头9的360度角度转动；语音识别模块15能够自动接收并识别语音指令，控制主机对舵机18、第一驱动电机、第二驱动电机、第三驱动电机做出相应的控制，完成行走和摄像头9 的360度角度转动。另外，控制主机外接有USB接口19，能够利用USB接口19 作为充电器使用。控制主机12连接有MP3解码播放器20，且MP3解码播放器能够读取USB接口的数据。使用者可以采用手机、语音对该装置发出指令，从而控制装置的运动和摄像头的旋转，实现方便的拍摄，尤其是，在乒乓球训练时，可以拍下运动员的动作，以方便进行纠正，如果利用传统的摄像机，不但需要增加额外成本，而且拍摄时角度难以调整，而采用本发明的自动拍摄装置就能够实现了拍摄装置的方便运动、调整，也使得整个装置功能更加多样化。同时，本发明也集成了充电器、照明灯、MP3播放等功能。
最后应说明的是：以上各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。