轻质小球拾取收集装置的制作方法

本发明涉及的是一种自动控制领域的技术，具体是一种轻质小球拾取收集装置。

背景技术：

对于一类质量轻、体积小、弹性大的小球，较容易散落在狭小的空间角落和位置上，尤其在大量小球散落情形下通过人工的方式拾取收集小球费时费力。

现有的捡球自动化工具通过抽气、摩擦轮、拨片等方式帮助人拾取掉在平地上的小球，但较少考虑落于狭小地形、死角或盲区的轻质小球的拾取收集方法，自动化拾取设备通常体积较大或效率较低，且制作成本高。

技术实现要素：

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种轻质小球拾取收集装置，通过拾取框上三面弹性绳的弹性拾取地面轻质小球，再通过拾取框上的倾斜导向板，轻质小球即可在重力作用下自动收集至收集框，可以实现在不添加多余末端执行器驱动的情况下拾取地面尤其各面四角附近的轻质小球，且提高了轻质小球拾取、收集的效率。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括：拾取机构、收集机构、运动机构和控制系统，其中：收集机构设置于运动机构上，拾取机构与运动机构活动连接，控制系统设置于运动机构上并传输控制指令给运动机构。

所述的拾取机构包括：弹性绳、拾取框、漏球板、导向侧板和导向中板，其中：弹性绳设置于拾取框上，漏球板设置于拾取框底部并与运动机构相连，导向中板设置于拾取框内中心，导向侧板设置于拾取框内两侧。

所述的拾取框包括：依次间隔90°相连的侧围板和安装板以构成三面开孔的长方体结构，其中：弹性绳两端设置于安装板上，导向侧板设置于安装板一侧。

所述的收集机构包括：由镂空板和实心板依次90°间隔相连组成的收集框，其中：收集框设置于运动机构上。

所述的运动机构包括：底盘和设置于底盘上的主动轮、驱动电机、机械臂和支架，其中：底盘与收集机构相连并设置于其下，主动轮与驱动电机相连并设置于底盘两侧，支架对称设置于底盘上与收集机构相对另一侧，机械臂两端分别与拾取机构和支架相连。

所述的机械臂上设有用于与拾取机构相连的减震弹性结构。

所述的底盘的各个角上设有万向牛眼轮。

所述的控制系统包括：设置于运动机构上的电源模块、通信模块、信号处理模块和电机模块，其中：电源模块分别与通信模块、信号处理模块和电机模块相连，通信模块与信号处理模块相连用以传输控制信号，信号处理模块与电机模块相连用以传输控制指令，电机模块与运动机构相连用以输出转矩。

技术效果

本发明通过创新设计的收集框以及内部的引导结构，只需要通过一个驱动电机即可使被拾取的轻质小球靠重力作用滚向收集框，避免添加多余驱动装置，高效便捷。相比人工操作工具拾取小球，本发明通过控制小车，更适合在狭小空间、人工操作死角甚至复杂工况下的开机操作拾取并收集小球。

附图说明

图1为本发明收集轻质小球状态时的结构示意图；

图2为本发明拾取轻质小球状态时的结构示意图；

图3为本发明轻质小球拾取机构与机械臂通过减震弹簧连接的结构示意图；

图4为本发明轻质小球拾取机构的弹性绳-导向板拾取框的结构示意图；

图5为本发明的控制系统示意图；

图6为实施例中轻质小球拾取收集小车在角落处拾取轻质小球的示意图。

图中：拾取机构1、收集机构2、运动机构3、弹性绳4、安装板5、侧围板6、漏球板7、导向侧板8、导向中板9、镂空板10、实心板11、底盘12、主动轮13、驱动电机14、万向牛眼轮15、机械臂16、支架17、减震弹簧18、角铝连接件19、轻质小球20、控制系统21、拾取框22、收集框23、电源模块24、通信模块25、信号处理模块26、电机模块27。

具体实施方式

如图1所示，为本实施例涉及的一种轻质小球拾取收集装置，其中包含：拾取机构1、收集机构2、运动机构3和控制系统21，其中：收集机构2通过角铝连接件19设置于运动机构1上，拾取机构1通过角铝连接件19与运动机构3活动连接，控制系统21设置于运动机构3上并传输控制指令给运动机构3。其整体尺寸为400mm×380mm×360mm，拾取机构1的尺寸为380mm×280mm×200mm.

所述的拾取机构1包括：弹性绳4、拾取框22、漏球板7、导向侧板8和导向中板9，其中：弹性绳4设置于拾取框22上，漏球板7设置于拾取框22底部，导向中板9设置于拾取框22内中心，导向侧板8设置于拾取框22内两侧。

所述的拾取框22包括：依次间隔90°相连的侧围板6和安装板5，其中：弹性绳4两端设置于安装板5上，导向侧板8设置于安装板5一侧。

所述的收集机构2包括：由镂空板10和实心板11依次90°间隔相连组成的收集框23，其中：收集框23设置于底盘12上。收集机构的整体尺寸为120mm×120mm×200mm

所述的运动机构3包括：长400mm，宽380mm的底盘12和设置于底盘12上的主动轮13、驱动电机14、机械臂16和支架17，其中：主动轮13与驱动电机14相连并设置于底盘12两侧，支架17对称设置于底盘12上与收集框23相对另一侧，机械臂16两端分别与拾取框22和支架17相连。其中支架17与机械臂16通过光轴铰接，驱动电机14通过与光轴链条传动，控制机械臂16绕光轴旋转。

所述的机械臂16上设有用于与漏球板7相连的减震弹簧18。

所述的底盘12的四个角上设有万向牛眼轮15。

所述的控制系统21包括：设置于底盘12上的电源模块24、通信模块25、信号处理模块26和电机模块27，其中：电源模块24分别与通信模块25、信号处理模块26和电机模块27相连，通信模块25与信号处理模块26相连用以传输控制信号，信号处理模块26与电机模块27相连用以传输控制指令，电机模块27与主动轮13和机械臂16相连用以输出转矩。要控制小车，接通电源模块25，通过通信模块25接收来自遥控器的指令，经过信号处理模块26将信号转化为高低电平输出，电机模块27接收到输出后控制驱动电机14转动。

如图1所示，发出控制信号，通过驱动电机14带动机械臂16使拾取机构1靠近收集机构2，此时机械臂16与水平呈180°角。拾取框22里的轻质小球在导向侧板8和导向中板9的作用下从漏球板7的漏球口滚进收集框23中，实现轻质小球的收集。

如图2所示，发出控制信号，将小车驱动至小球前方，此时小球与底盘12前沿约200mm距离，停住小车，通过驱动电机14带动机械臂16使拾取机构1旋转至本装置前端地面一侧，此时机械臂16与水平呈0°角，向落在此区域的轻质小球施加压力，安装在安装板5上的弹性绳4利用弹力将轻质小球收进拾取框22中。

如图6所示，轻质小球20落于一高度为50cm的垂直角落，驱动电机14带动机械臂16使拾取框22举至一定高度，再通过驱动电机14带动主动轮13进行移动，再使拾取框22下降拾取轻质小球，拾取机构1贴紧地面时，控制主动轮13前进贴紧墙面，使角落贴边的轻质小球收进拾取框22中。

经过具体实际实验，将30颗轻质小球随机丢至限高50cm的垂直角落，控制本装置拾取和收集轻质小球，记录单次最高拾取轻质小球个数n和收集全部轻质小球所需时间t，重复实验10次，得出单次最高拾取轻质小球个数n＝17，平均收集全部轻质小球所需时间104.7s。从实验可以看出，本发明体积较小，适合狭窄地形，且可以将角落轻质小球全部收集，且拾取效率高。

本装置通过拾取框的独特结构设计，使得被拾取的小球在拾取框中只经过带动拾取框的机械臂的翻转即可靠小球自身重力汇聚收集至收集框，更适合在狭小空间、人工操作死角甚至复杂工况下的操作。

上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。