一种移动式斯诺克台球自动收摆机器人的制作方法

本实用新型涉及台球运动相关设备领域，具体涉及一种移动式斯诺克台球自动收摆机器人。

背景技术：

近年来，斯诺克台球在休闲娱乐业越来越受到人们的重视和喜爱，随之而来的是人力成本的提高，由此越来越多用于辅助收球和摆球的智能产品开始走向市场，代替人工进行劳动。但是，现有的智能产品均需依附于台球桌，存在安装繁琐、影响比赛进程的问题，不能完全满足休闲娱乐业完全智能化的需求。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种能够自动收集、自动摆球、可智能移动、可自动充电，带来桌球娱乐业新的享受并节约人工成本的移动式斯诺克台球自动收摆机器人。

本实用新型的技术方案：

一种移动式斯诺克台球自动收摆机器人，该机器人包括外壳63，基座6，设置于基座6上表面的机械爪1、机械臂、升降摆球机构、两个彩球框9、电池 10和单片机7，以及设置于基座6下表面的行走机构8；

所述的基座6包括横向底板、纵向底板和底板箱，纵向底板垂直设置于横向底板的下表面，为行走机构8提供连接点，底板箱设置于横向底板上表面，为手臂底盘30提供支撑；

所述的行走机构8共四个，每个行走机构8包括腿部支撑板51、块A52、块B53、块C54、减震器55、直角连接板56、电机E57、正齿轮B58、锥齿轮C59、正齿轮C60、锥齿轮D66、正齿轮D67、正齿轮E68、麦克纳姆轮61和轮轴65；两个腿部支撑板51平行连接在基座6的纵向底板上，作为行走机构8的支撑框架；块A52固定在基座6的横向底板上，减震器55上端轴穿过块A52，能够相对块A52实现转动；减震器55下端轴两侧分别穿过块B53、块C54，并固定于直角连接板56的上表面；直角连接板56限制固定于两腿部支撑板51之间，直角连接板56上固定侧面轴和电机E57；电机E57的输出轴与正齿轮C60 相连，正齿轮B58与锥齿轮C59固定为一体并套装在侧面轴上，确保正齿轮B58 和正齿轮C60啮合；锥齿轮D66与正齿轮D67通过轴连接，且分别设置于腿部支撑板51内外两侧，其中，锥齿轮D66设置于腿部支撑板51内侧，且锥齿轮 D66与锥齿轮C59啮合；正齿轮D67设置于腿部支撑板51外侧，且与设着于腿部支撑板51外侧的正齿轮E68啮合；麦克纳姆轮61夹于两个腿部支撑板51之间，轮轴65依次穿过一个腿部支撑板51、麦克纳姆轮61、另一个腿部支撑板 51，与正齿轮E68固定，一系列齿轮的转动，能够实现麦克纳姆轮61的转动；

所述机械臂包括手臂底座、大臂4、第二节手臂3和伸缩臂2；大臂4下端通过手臂底座设置于基座6的底板箱上，能够实现对于手臂底座的转动，大臂4 上端与第二节手臂3下端相连，第二节手臂3位于伸缩臂2两侧，伸缩臂2与第二节手臂3之间，一侧通过齿条18与齿轮配合上下运动，另一侧通过滑轨实现上下滑动；

所述的手臂底座包括手臂底盘30、电机D37、正齿轮F38、正齿轮G69、正齿轮H70、正齿轮I71、内齿轮B39、内齿轮支撑架78、内齿轮A31、行星齿轮组32、三角板33、阿基米德蜗轮蜗杆34、柱A35、电机C36、手臂支撑座72 和底座壳81；内齿轮B39固定在基座6的底板箱上；电机D37固定在基座6的横向底板上，且输出端与正齿轮F38相连；正齿轮G69位于正齿轮H70下方，二者相互固定，且与横向底板实现同轴连接；正齿轮I71与横向底板实现轴连接；同时确保正齿轮G69与正齿轮F38相啮合，正齿轮H70与正齿轮I71相啮合，正齿轮I71与内齿轮B39相啮合；手臂底盘30固定于内齿轮B39的上端面；电机D37转动时，带动一系列齿轮组转动，进而实现手臂底盘30的转动；内齿轮支撑架78与手臂支撑座72并排设置于手臂底盘30的上表面，内齿轮支撑架78 侧面固定内齿轮A31，内齿轮A31与行星齿轮组32相啮合；行星齿轮组32外侧通过三角板33与阿基米德蜗轮蜗杆34中的蜗轮连接，其中，三角板33两侧通过轴分别与行星齿轮组32、阿基米德蜗轮蜗杆34固定连接；阿基米德蜗轮蜗杆34中的蜗杆通过柱A35与电机C36的输出端实现轴连接；电机C36由底座壳 81作为支撑，能够跟随手臂底盘30的转动而转动；电机C36带动阿基米德蜗轮蜗杆34转动，从而实现大臂4的摆动，行星齿轮组32来控制减小大臂4的摆动速度，阿基米德蜗轮蜗杆34的自锁功能来控制大臂4摆动的始停；

所述大臂4的下端通过轴连接在位于旋转机构上部的手臂支撑座72中间，其上端通过齿轮箱28与第二节手臂支撑板24下端相连，电机B29输出端与齿轮箱28轴连接；

所述第二节手臂3包括第二节手臂支撑板24、滑轨B27和第二节手臂外壳 80；第二节手臂3内部以第二节手臂支撑板24作骨架支撑；滑轨B27设置于第二节手臂外壳80内侧，与设置于伸缩臂外壳79的外侧的滑轨A26相配合，完成伸缩臂2的上下滑动；

所述伸缩臂2包括伸缩臂支撑板17、伸缩臂外壳79、滑轨A26、齿条18、电机A19、锥齿轮A20、轴A21、锥齿轮B22和正齿轮A23、轴B83和正齿轮J82；伸缩臂2内部以伸缩臂支撑板17作骨架支撑，电机A19固定在两个伸缩臂支撑板17内侧，且输出端与锥齿轮A20轴连接；轴A21、轴B83的两端分别固定在垂直于伸缩臂支撑板17的伸缩臂外壳79内表面上，且轴A21套设相互固定的锥齿轮B22和正齿轮A23，轴B83套设正齿轮J82，正齿轮J82位于伸缩臂支撑板17的下方，确保锥齿轮A20与锥齿轮B22啮合，正齿轮A23与正齿轮J82啮合；齿条18固定安装在第二节手臂外壳80的内侧，正齿轮J82与齿条18啮合；电机A19驱动一系列齿轮的转动，进而带动正齿轮J82在齿条18上滑动，带动伸缩臂2的直线运动；

所述机械爪1通过关节箱25与伸缩臂2轴连接；机械爪包括手指13、连接板12、固定座73、齿轮保护箱74、螺母15、螺杆14、齿轮组A75、吸盘保护套76、固定板77、真空吸盘16和机械爪摄像头11；手指13下部通过轴与固定座73相连，固定座73下端连接齿轮保护箱74；手指13中下部转折处通过轴与连接板12的一端相连，连接板12的另一端通过轴与螺母15相连；螺母15套设在螺杆14上，螺杆14下端通过轴与齿轮保护箱74内部的齿轮组A75相连，齿轮组A75由电机驱使，带动螺杆14转动，进而使螺母15沿螺杆14上下移动；螺母15上端固定吸盘保护套76，吸盘保护套76内部设有固定板77，固定板77 上设置机械爪摄像头11和3个真空吸盘16，机械爪摄像头11位于固定板77 的中心，3个真空吸盘16呈正三角形分布于机械爪摄像头11的外围；

所述升降摆球机构包括升降台和三角框推出机构；

所述升降台包括气缸41、交叉杆40、支撑杆62、下底42和上顶43；交叉杆40为z字型结构，每一对交叉杆40通过圆柱销连在一起，构成交叉杆组，一对交叉杆组之间通过支撑杆62相连，每对交叉杆组上下通过圆柱销堆叠，根据升降台伸缩的高度，决定交叉杆组的个数；最上方的交叉杆组与最下方的交叉杆组分别通过轴限制在上顶43和下底42侧边的限位槽内；气缸41与下底42 侧边的限位槽相连，驱使交叉杆组的伸长和收缩；

所述三角框推出机构包括三角框支撑板46、内置三角框49、漏斗44、带有孔的固定块45、丝杆电机A47和丝杆电机B48；三角框支撑板46包括上板、下板和支柱，上板和下板之间通过支柱相连；三角框支撑板46的上板固定于上顶 43的上表面，三角框支撑板46上板上表面设置通孔，用于放置漏斗44，三角框支撑板46上板的下表面两侧端分别固定带有螺纹通孔的固定块45；三角框支撑板46的上板与下板之间设有内置三角框49，内置三角框49上固定滑出板，滑出板远离内置三角框49的两端固定带有螺纹通孔的固定块45，丝杆电机A47 与丝杆电机B48中的丝杆分别依次穿过三角框支撑板46上板的下表面两侧端的固定块45和滑出板远离内置三角框49的两端的固定块45，实现将丝杆电机的转动转化为内置三角框49的直线运动；内置三角框49为无底三角框，内部附有海绵，对内部的台球起防滑紧固作用；

所述外壳63的表面两侧对称安装有两个前置摄像头5，且前方固定比分板 64；

所述的彩球框9有六个直径为50mm—55mm、深18mm-22mm的洞。

本实用新型的有益效果：

(1)本实用新型采用两套球思路：彩球框内有一套彩球，有彩球落入洞中 (桌上还有红球存在)时，机械爪直接从彩球框中拿出相应颜色的彩球，放在台球桌相应位置，然后再去拿取之前掉落进洞的彩球补放在彩球框里。从而节省了从台球桌洞中取出彩球的时间。

(2)本实用新型占地面积小，并且在使用过程中能够主动避开选手和其他障碍物，并且在机器人电量小于百分之三十时后可自动充电。解决了传统人工摆球劳动力消耗大的问题，且摆球效率更高、摆球位置精度高、实用性强，适用于斯诺克比赛等场合，具有一定的应用价值。

附图说明

图1是机器人带有外壳时的整体结构的正等轴测图。

图2是机器人去掉外壳后内部结构的正等轴测图。

图3是机器人行走机构的正等轴测图。

图4是机器人行走机构的正视图。

图5是机器人升降台及三角框推出机构的正等轴测图。

图6是机器人三角框推出机构去掉三角框支撑板上板后的侧视图。

图7是机器人底座实现旋转去掉手臂底盘后的正等轴测图。

图8是机器人底座实现旋转带有底座壳的正等轴测图。

图9是机器人实现大臂摆动行星齿轮与蜗轮蜗杆机构去掉底座壳的正等轴测图。

图10是机器人实现大臂摆动行星齿轮去掉底座壳的正等轴测图。

图11是机器人第二节手臂与大臂连接具体结构的正等轴测图。

图12是机器人第二节手臂与伸缩臂连接具体结构的正等轴测图。

图13是伸缩臂伸缩具体结构正等轴测图。

图14是机械手爪的具体结构的正等轴测图。

图15是机器人比赛后收球一系列过程的程序框图。

图16是机器人比赛后收球一系列过程的流程图。

图17是机器人运用两套球思路的程序框图。

图18是机器人运用两套球思路的流程图。

图中：1机械爪；2伸缩臂；3第二节手臂；4大臂；5前置摄像头；6基座；7 单片机；8行走机构；9彩球框；10电池；11机械爪摄像头；12连接板；13手指；14螺杆；15螺母；16真空吸盘；17伸缩臂支撑板；18齿条；19电机A； 20锥齿轮A；21轴A；22锥齿轮B；23正齿轮A；24第二节手臂支撑板；25 关节箱；26滑轨A；27滑轨B；28齿轮箱；29电机B；30手臂底盘；31内齿轮A；32行星齿轮组；33三角板；34阿基米德蜗轮蜗杆；35柱A；36电机C； 37电机D；38正齿轮F；39内齿轮B；40交叉杆；41气缸；42下底；43上顶； 44漏斗；45带有螺纹通孔的固定块；46三角框支撑板；47丝杆电机A；48丝杆电机B；49内置三角框；50海绵；51腿部支撑板；52块A；53块B；54块 C；55减震器；56直角连接板；57电机E；58正齿轮B；59锥齿轮C；60正齿轮C；61麦克纳姆轮；62支撑杆；63外壳；64比分板；65轮轴；66锥齿轮D； 67正齿轮D；68正齿轮E；69正齿轮G；70正齿轮H；71正齿轮I；72手臂支撑座；73固定座；74齿轮保护箱；75齿轮组A；76吸盘保护套；77固定板； 78内齿轮支撑架；79伸缩臂外壳；80第二节手臂外壳；81底座壳；82正齿轮 J；83轴B。

具体实施方式

下面将结合具体实施例和附图对本实用新型的技术方案进行进一步的说明。

实施例1：机器人的行走

电机E57启动，带动正齿轮C60转动，正齿轮C60带动正齿轮B58转动，从而带动锥齿轮C59、锥齿轮D66、正齿轮D67、正齿轮E68转动，其中锥齿轮C59、锥齿轮D66实现了电机E57传递速度方向的改变；正齿轮E68带动轮轴65实现麦克纳姆轮61的旋转。

机器人的腿部由四个腿部行走机构8组成，可以分别通过改变电机E57的转动方向从而分别改变麦克纳姆轮61的正反转来实现机器人的正向移动，反向移动，左右移动，左右转弯与原地旋转。前置摄像头5可以在机器人行走时帮助机器人避开障碍。

实施例2：机器人的抓球

在比赛开始前，对除红球以外的彩球进行抓取并放在相应的位子上，实现摆球功能；在比赛过程中，若除红球以外的彩球掉入网中，机器人对彩球框9 中的相应的彩球抓取并放在台球桌相应的位子上，同时落入网中除红球以外的彩球进行抓取并放回彩球框9，实现比赛期间节约时间的辅助功能；在比赛结束后，机器人对台球桌上以及落入网中的所有球进行抓取，将红球放入三角框，将彩球放入彩球框8，实现收球功能。

以在比赛结束后收球为例：比赛结束后，通过固定在吸盘固定板77上面的机械爪摄像头11来实现对台球颜色的识别，从而使机器人准确将彩球放入彩球框9中，红球放入内置三角框49中。机器人将通过电机D37带动正齿轮F38、正齿轮G69、正齿轮H70、正齿轮I71一系列齿轮的转动从而带动内齿轮和固定在内齿轮上的手臂底盘30进行旋转，至旋转到相应的角度；电机C36柱A35 从而带动阿基米德蜗轮蜗杆34转动，其中阿基米德蜗轮蜗杆34中的蜗轮带动三角板33旋转，进一步，三角板33上的轴带动行星齿轮组32旋转从而带动大臂4的摆动，行星齿轮组32具有减速的作用，而阿基米德蜗轮蜗杆34可以实现自锁，使大臂4的摆动位置进行固定；第二节手臂3通过电机B29带动齿轮箱28而带动其摆动；伸缩臂2通过电机A19带动锥齿轮A20，锥齿轮B22转动，进一步地，带动正齿轮A23、正齿轮J82转动，其中正齿轮J82与固定安装在第二节手臂外壳80的内侧的齿条18啮合；电机A19驱动一系列齿轮的转动，进而带动正齿轮J82在齿条18上滑动，从而带动伸缩臂2及机械爪1沿着齿条18 伸出与缩回；伸缩臂2旁的滑轨A26和第二节手臂3旁的滑轨B27稳定辅助伸缩臂2的伸出与缩回。通过大臂4，第二节手臂3的摆动和伸缩臂2伸缩可以使机器人手臂达到台球桌上面的任一角落与台球桌下网内的任一角落。

机械爪1以电机为动力源带动齿轮组A75转动，从而带动螺杆14旋转，螺杆14与螺母15将旋转运动转化为直线运动，通过由连接板12与机械爪1组成的四杆机构实现机械爪1的抓紧与松开。机械爪1是实现对球的精确定位，机械爪1内部的真空吸盘16通过真空发生器实现对所抓取的球在爪内进行固定。

通过手臂旋转构，手臂伸缩和机械爪1实现机器人在比赛前，比赛中，比赛后对相应球的抓取。

实施例3：三角框摆球

在比赛结束后，机械爪1将抓取的红球通过漏斗44放入内置三角框49内。红球依次滚落在内置三角框49内部排列成正三角形。进一步地，内置三角框49 内壁附有的海绵50对红球起紧固防滑的作用。

比赛前，机器人通过行走机构8走到台球桌桌宽的一侧的正中间；气缸41 驱动剪叉式升降台上升；上升到与台球桌同高时，丝杆电机A47、丝杆电机B48 驱动丝杆转动，丝杆通过带有螺纹的固定块45将旋转运动化为直线运动使三角框推出，使红球摆放到正确位子。

实施例4：两套球思路

在比赛过程中，有除红球以外的彩球落入网中，机器人机械爪摄像头11迅速识别，将准备好的放在一个彩球框9上的相应彩球放在台球桌相应的位子上，使比赛继续进行；进一步地，机器人随后再取回落入网中的彩球。从而节省比赛时间。

实施例5：自动充电

机器人在感应电源不到百分之三十的情况下，会自动去充电。

实施例6：电路控制

单片机7对电路即机器人各个动作的完成进行控制。