一种自动捡球装置的制作方法

本实用新型属于功能性机器人领域，涉及一种自动捡球装置。

背景技术：

在乒乓球的训练过程中，需要不断地接发球来加强肌肉记忆，提高技战术水平。然而，训练完成后，面对一地的乒乓球，如何捡拾起来是一个令人头疼的问题。以往的徒手捡球方式颇耗费体力，且频繁弯腰有受伤的风险。目前，较为普遍的做法是通过集球网和手持式捡球器来完成捡球，依然需要依靠人力完成，效率低下。

技术实现要素：

针对背景技术中提出的乒乓球拾取问题，本实用新型提出一种自动捡球装置。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种自动捡球装置，包括装置本体、控制仓和集球机构，所述装置本体为底部敞开的筒形结构，所述装置本体内侧周向面顶部位置左、右侧各固定一竖向的导向套筒，所述装置本体外侧周向面顶部位置左、右侧各固定一舵机，两舵机的输出轴均穿过所述装置本体并伸入所述装置本体内部，且所述两舵机的输出轴端部均固定有舵机臂；所述装置本体外侧周向面底部位置左、右侧各固定一电机，两电机的输出轴均朝外，且所述两电机的输出轴端部均装有车轮，所述装置本体下缘与地面间的距离大于待捡乒乓球的直径；

所述集球机构包括圆环和两连杆，所述圆环水平设置在所述装置本体内侧底部位置，所述两连杆分别与所述圆环上端面左、右侧垂直固定相连，且所述两连杆各自的顶部分别向上插入对应侧的导向套筒中；所述两连杆上端均垂直设置有凸轴，两舵机臂上均开设有腰形长孔，两凸轴分别插入对应侧舵机臂的腰形长孔中；两舵机驱动所述集球机构向下移动，两凸轴均位于对应侧导向套筒下方，且与对应侧的导向套筒间留有足够的运行间距，当所述集球机构移动至最下端时，所述圆环与地面间的距离小于待捡乒乓球的半径；所述圆环上间隔均匀地固定有若干弹性绳，相邻弹性绳间的间距小于待捡乒乓球的直径；所述集球机构和所述装置本体内腔共同构成一储球仓，所述装置本体前侧设置有用于从所述储球仓中取出乒乓球的仓门；

所述控制仓固定在所述装置本体顶部，所述控制仓前侧固定有用于追踪乒乓球位置的可编程摄像头，所述控制仓前侧位于所述可编程摄像头左、右侧位置各固定一用于测距的红外传感器，所述控制仓内固定有用于控制所述自动捡球装置的单片机，所述可编程摄像头、两红外传感器、两舵机和两电机分别与所述单片机相连；

所述装置本体后侧固定有为所述自动捡球装置供电的电池盒和用于控制供电通断的电源开关。

进一步地，相邻弹性绳间的间距为待捡乒乓球直径的1/2～3/4。

进一步地，弹性绳均处于预张紧状态。

进一步地，电池盒上设置有充电口。

进一步地，仓门通过活页固定在装置本体上。

进一步地，所述单片机的型号为stm32c8t6。

进一步地，所述可编程摄像头的型号为openmv4。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型中，可编程摄像头可识别乒乓球的位置并反馈给单片机，单片机控制两电机，驱使自动捡球装置行进至待捡乒乓球位置。接着，两舵机驱动集球机构落下，待捡乒乓球挤压弹性绳形变，从而，乒乓球可自弹性绳间的间隙进入储球仓中。红外传感器检测自动捡球装置与障碍物间的距离并反馈给单片机，当距离达到设定值时，单片机控制两电机差速转动，使自动捡球装置转向避开障碍物。本实用新型的自动捡球装置结构紧凑，并可自动、高效地捡拾乒乓球。

附图说明

图1为本实用新型的自动捡球装置的结构示意图；

图2为图1的后视图；

图3为装置本体内部结构示意图；

图4为圆环的结构示意图；

图5为控制电路原理图；

附图标记：1-装置本体，2-控制仓，3-可编程摄像头，4-红外传感器，5-舵机，6-电机，7-车轮，8-电池盒，9-仓门，10-电源开关，11-充电口，12-导向套筒，13-舵机臂，14-连杆，15-凸轴，16-圆环，17-弹性绳。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本实用新型的自动捡球装置作进一步地详细说明。

如图1和图2所示的自动捡球装置，包括装置本体1、控制仓2和集球机构。装置本体1为底部敞开的筒形结构，装置本体1内侧周向面顶部位置左、右侧各固定一竖向的导向套筒12，装置本体1外侧周向面顶部位置左、右侧各固定一舵机5，两舵机5的输出轴均穿过装置本体1并伸入装置本体1内部，且两舵机5的输出轴端部均固定有舵机臂13。装置本体1外侧周向面底部位置左、右侧各固定一电机6，两电机6的输出轴均朝外，且两电机6的输出轴端部均装有车轮7，装置本体1下缘与地面间的距离大于待捡乒乓球的直径。

参见图3和图4，集球机构包括圆环16和两连杆14，圆环16水平设置在装置本体1内侧底部位置，两连杆14分别与圆环16上端面左、右侧垂直固定相连，且两连杆14各自的顶部分别向上插入对应侧的导向套筒12中。两连杆14上端均垂直设置有凸轴15，两舵机臂13上均开设有腰形长孔，两凸轴15分别插入对应侧舵机臂13的腰形长孔中。两舵机5驱动集球机构向下移动，两凸轴15均位于对应侧导向套筒12下方，且与对应侧的导向套筒12间留有足够的运行间距，当集球机构移动至最下端时，圆环16与地面间的距离小于待捡乒乓球的半径。圆环16上间隔均匀地固定有若干弹性绳17，相邻弹性绳17间的间距小于待捡乒乓球的直径。集球机构和装置本体1内腔共同构成一储球仓，装置本体1前侧设置有用于从所述储球仓中取出乒乓球的仓门9，具体地，仓门9通过活页固定在装置本体1上。

控制仓2固定在装置本体1顶部，控制仓2前侧固定有用于追踪乒乓球位置的可编程摄像头3，控制仓2前侧位于可编程摄像头3左、右侧位置各固定一用于测距的红外传感器4，控制仓2内固定有用于控制自动捡球装置的单片机，可编程摄像头3、两红外传感器4、两舵机5和两电机6分别与单片机相连。装置本体1后侧固定有为自动捡球装置供电的电池盒8和用于控制供电通断的电源开关10。此外，电池盒8上设置有充电口11，方便充电，省去更换电池的麻烦。

本实施例中，相邻弹性绳17间的间距为待捡乒乓球直径的1/2～3/4，弹性绳17均处于预张紧状态。单片机的型号为stm32c8t6，可编程摄像头3的型号为openmv4。控制电路引脚连接方式参见图5(图5中，1号电机和2号电机对应于两电机6，1号舵机和2号舵机对应于两舵机5)。

本实用新型的自动捡球装置的工作原理在于：

可编程摄像头3中注入开源的颜色识别程序，用于通过颜色追踪乒乓球，图像实时反馈至单片机，通过目标图像的大小确定是否到达位置，相对于建模再确定三维坐标来说，减少了运算量，提升了处理速度。

使用时，首先按下电源开关10，自动捡球装置旋转一周，带动可编程摄像头3旋转一周寻找目标(旋转通过单片机控制两电机6，一个工作，一个不工作实现)。目标位置确定后，单片机控制两电机6转动，使自动捡球装置前往目标位置，前进过程中，两个车轮7通过单片机控制，保持自动捡球装置平衡，两个车轮7转弯方便灵活。过程中，红外传感器4实时测距，当距离障碍物的距离达到设定值时，单片机控制两电机6差速转动，实现转向，以避开障碍物。

到达目标位置时，单片机驱动两舵机5，带动两舵机臂13向下转动(初始时，两舵机臂13呈水平状态)，连杆14上的凸轴15沿着舵机臂13上的腰形长孔移动。由于连杆14顶端插在导向套筒12内，从而连杆14向下移动。两舵机5驱使整个集球机构向下移动，圆环16向下运动的同时，弹性绳17接触到乒乓球并发生形变，直到相邻弹性绳17间的距离形变到大于待捡乒乓球的直径，弹性绳17给予待捡乒乓球一个向上的挤压力，使待捡乒乓球被挤进储球仓中。

需要指出，本实用新型中注入可编程摄像头3中的颜色识别程序和注入单片机中的控制程序均是现有的，本领域人员根据其现有知识及实现的功能，可获取或编写出相应的程序。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所述技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。