一种智能网球机器人的制作方法

本发明属于机器人领域，具体涉及一种智能网球机器人。

背景技术：

目前尚无全自动捡球机器人，现有辅助捡球器械只能一定程度上辅助用户捡球；现有发球机器人用户操控体验性差，缺乏智能性，且无法与捡球机器人配合运作；目前缺乏一个能够全自动同时完成网球场捡球、发球动作的机器人。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种智能网球机器人，能够通过预先设定好的规划实现自主捡球、发球，且其可靠性强、效率高。

实施本发明的具体方案如下：

一种智能网球机器人，该机器人包括运动底盘机构、支架、捡球机构、发球机构、摄像头以及储球筐；运动底盘模块包括运动底盘、车轮、驱动机构和控制器；捡球机构包括传送带、减速电机和传送机架；发球机构包括发球电机、摩擦轮和发球管道；其中，传送机架的顶端设有出球槽，传送机架的底端设有进球槽，摄像头固定在运动底盘上，驱动机构和控制器均布置在运动底盘上，驱动机构与车轮连接，运动底盘的支撑架均与捡球机构的传送机架、发球机构的发球管道和储球筐固联；传送带和减速电机均固定在传送机架上，减速电机与传送带连接；摩擦轮内置在发球管道上，并由固定在发球管道上的发球电机驱动，储球筐的出球口与发球管道的进球口固联，储球筐的进球口与传送机架的出球槽对接；其中，发球电机、减速电机、驱动机构、摄像头均与控制器连接，摄像头将捕获到的图像传输到控制器，当需要捡球时，控制器接收图像并对其处理后发送运动指令控制驱动机构驱动车轮运动到球的位置，控制器依据球的位置发送对准指令控制减速电机驱动传送机架的进球槽对准球，并同时发送捡球指令驱动机构驱动车轮继续运动直到球完全进入进球槽，控制器发送控制指令控制减速电机驱动传送带运动，传送带将位于传送机架的进球槽的球传送到顶端并通过传送机架的出球槽送入储球筐；摄像头将捕获的图像传输到控制器，控制器通过图像判断球场球的数量，当需要发球时，控制器发送发射指令控制发球电机驱动摩擦轮旋转并将储球筐的球发射出去。

进一步地，所述球为网球、乒乓球或羽毛球。

进一步地，运动底盘采用铝合金或碳纤维材料制造。

进一步地，车轮为麦克纳姆轮或万向轮。

进一步地，减速电机为步进电机、直流有刷减速电机或交流无刷减速电机。

进一步地，传送机架采用亚克力材料。

有益效果：

1、本发明智能化使得用户操控体验性好，智能性高，且发球与捡球合成一体化机器人，使得给人们生活带来了极大的便利。

2、本发明通过预先设定好的规划实现了自主捡球、发球，且其可靠性强、效率高。

3、本发明研制的机器人能够准确、稳定、全自动地捡起、发射网球供练习者击打，且该机器人提供远程控制功能，使用者可以通过网页监视网球识别状况并手动介入控制，对使用者带了全新一体化智能全方位体验。

附图说明

图1为本发明的外观立体图；

图2为本发明的传送机架三视图；

图3为本发明的球筐及发球管道三视图。

图4为本发明的45度正视图。

其中，1-运动底盘机构,2-捡球机构,3-发球机构,4-储球筐。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种本发明提供了一种智能网球机器人，该机器人包括运动底盘机构1、支架、捡球机构2、发球机构3、摄像头以及储球筐4；运动底盘模块1包括运动底盘、车轮、驱动机构和控制器；捡球机构2包括传送带、减速电机和传送机架；发球机构3包括发球电机、摩擦轮和发球管道；其中，传送机架的顶端设有出球槽，传送机架的底端设有进球槽，摄像头固定在运动底盘上，驱动机构和控制器均布置在运动底盘上，驱动机构与车轮连接，运动底盘的支撑架均与捡球机构2的传送机架、发球机构3的发球管道和储球筐4固联；传送带和减速电机均固定在传送机架上，减速电机与传送带连接；摩擦轮内置在发球管道上，并由固定在发球管道上的发球电机驱动，储球筐4的出球口与发球管道的进球口固联，储球筐4的进球口与传送机架的出球槽对接；其中，发球电机、减速电机、驱动机构、摄像头均与控制器连接，摄像头将捕获到的图像传输到控制器，当需要捡球时，控制器接收图像并对其处理后发送运动指令控制驱动机构驱动车轮运动到球的位置，控制器依据球的位置发送对准指令控制减速电机驱动传送机架的进球槽对准球，并同时发送捡球指令驱动机构驱动车轮继续运动直到球完全进入进球槽，控制器发送控制指令控制减速电机驱动传送带运动，传送带将位于传送机架的进球槽的球传送到顶端并通过传送机架的出球槽送入储球筐4；摄像头将捕获的图像传输到控制器，控制器通过图像判断球场球的数量，当需要发球时，控制器发送发射指令控制发球电机驱动摩擦轮旋转并将储球筐4的球发射出去。

应用于网球击球训练时自动捡起网球并发出网球。该机器人能够准确、稳定、全自动地捡起、发射网球供练习者击打。该机器人提供远程控制功能，使用者可以通过网页监视网球识别状况并手动介入控制。

运动底盘由铝合金相互固定组合而成，具有稳定、坚固耐用的特点。底盘使用四个麦克纳姆轮。通过控制四个麦克纳姆轮的旋转方向，可以实现底盘在所有方向的平移以及旋转。左前右后和右前左后分别顺时针和逆时针旋转时，可实现左右平移。所有轮同一方向旋转可前后移动。左侧右侧分别顺时针和逆时针旋转可向左或向右原地旋转。三种运动方式组合起来可实现所有方向上的运动，具有较高灵活性。

捡球机构为橡胶材质的传送带，由两个直流有刷减速电机驱动。该传送带倾斜着安装在机器人左侧(前视)。传送带安装在传送机架上，传送机架作为球的上升通道。传送带一端贴近地面，一段贴近储球筐4。在捡球时，机器人移动至网球附近，使得传送机架贴近地面的一端靠近网球。传送带开始旋转，将网球拨进传送机架，并使网球上升至传送机架另一端。网球随即从传送机架上端滑入储球筐4，完成一次捡球。

发球机构安装在储球筐4下部。一个截面为正方形的弯曲的发球管道与储球筐4下部连接。发球管的出射管呈45度向上弯曲。在发球管道前部两侧的侧板上有长方形孔，嵌有摩擦轮，摩擦轮与两个高速电机向连，高速电机固定在发球管道外侧。网球从球筐进入发球管道，经过高速旋转的摩擦轮，获得动能，从发球管道开口射出。通过调节两摩擦轮的转速实现发球力度、角度、方向以及旋转的控制。

储球筐4为一漏斗形的亚克力材质筐，由两根连接在底盘上的铝材支撑，保证其可容纳大量网球而不摇晃或倾倒。储球筐4后部与捡球机构的传送机架连接，下部与发球管道连接。

工作时，机器人通过控制器处理摄像头捕获的图像自动找到网球位置，并控制驱动机构驱动车轮运动到网球附近，将传送机架的进球槽对准网球，然后机器人继续前进，使得网球进入传送机架，同时传送带开始运转，网球被传送带上的挡板拨进传送机架。由于传送机架下部及两侧封闭，网球不会从传送机架出去。网球经由传送机架上升至传送带上端，沿传送机架末端的坡道进入储球筐4。

当需要发球时，网球从储球筐4进入发球管道。网球进入发球管道后，沿管道行进至发球摩擦轮附近。由于向前滚动的惯性，网球与高速旋转的摩擦轮上下轮发生接触。在摩擦力的作用下，网球被吸入上下摩擦轮中间的空隙中。由于空隙的宽度略小于网球的直径，被挤压变形的网球与摩擦轮之间的摩擦力大大增加。在摩擦轮的高速转动下，网球获得较大的速度，从摩擦轮中间飞出。通过控制摩擦轮的转动与停止可以控制网球发射的频率；控制两摩擦轮的转动速度可实现控制网球的发球距离、旋转和方向。两摩擦轮一同高速旋转，可增大发球距离；一同低速旋转，可减小发球距离。两摩擦轮差速旋转，可控制发球方向

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。