自动抓乒乓球的小车的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种自动抓乒乓球的小车，本发明通过分析灰度传感器数据获取乒乓球位置信息，自动抓取、存储乒乓球的智能小车，该小车以单片机为控制核心，加上灰度传感器、红外传感器，电机驱动及转向机构，乒乓球抓取及存储机构，形成的具有循迹，避障，识别等功能的自动装置，能自主巡逻找到球的位置并能够实现自动捡球的功能，将可以使人们摆脱一些繁琐的捡球工作、大大减轻人们的劳动强度、提高人们的生活质量。
【专利说明】
自动抓兵兵球的小车
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种自动抓乒乓球的小车。
【背景技术】
[0002]目前，国内针对乒乓球捡球器的大约有三种:第一种，属于简易型，即用不用的饮料瓶制成不弯腰就能捡球的简易捡球器;第二种，属于遥控型，即遥控式机器人捡球器，通过人工遥控操作的方式进行捡球的半智能捡球器;第三种，属于智能型，即智能机器人捡球器，只需人工开启机器人电源后即可主动进行捡球的智能捡球器。目前已有的乒乓球捡球机器人种类较少，且捡球动作的实现主要是通过机械手等机械装置来捡球。消耗成本大，且占地大不够便捷实用。
[0003]现有的技术中，其中一部分需要依靠人力，无法实现自动化;而另一些则是仪器太过复杂，成本过高，维修吃力，不适合于大规模生产与实际应用。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种自动抓乒乓球的小车，能够将机械爪替换为日常可见宝特瓶，节约了成本也环保;同时他降低了人们的劳动强度，提高人们的生活品质。
[0005]为解决上述问题，本发明提供一种自动抓乒乓球的小车，包括:
[0006]转向机构；
[0007]电机驱动模块；
[0008]与所述电机驱动模块连接的直线滑块导轨；
[0009]与所述直线滑块导轨连接的圆筒，用于由直线滑块导轨带动捡起和存储乒乓球；
[0010]单片机，用于根据红外线传感器的消息控制所述转向机构避开障碍物，和根据灰度传感器发送的乒乓球位置信息控制电机驱动模块带动直线滑块导轨，进而带动圆筒进行捡球；
[0011]与所述单片机连接的红外线传感器和灰度传感器，所述红外线传感器，用于在碰到障碍物时，将确认障碍物的消息传递给所述单片机，所述灰度传感器，用于获取乒乓球位置信息并传送给单片机。
[0012]进一步的，在上述自动抓兵兵球的小车中，所述单片机为stm32fl03vct6单片机。
[0013]进一步的，在上述自动抓乒乓球的小车中所述灰度传感器为KXCT灰度传感器。
[0014]进一步的，在上述自动抓乒乓球的小车中，KXCT灰度传感器，共有三个管脚，对应管脚名称接线如下:
[0015](I)VCC:接直流电源+5V;
[0016](2)GND:接直流电源 GND;
[0017](3)SIG:为信号输出端，接控制器检测端口，数字灰度传感器输出只有OV和5V。
[0018]进一步的，在上述自动抓乒乓球的小车中，直线滑块导轨的参数如下:
[0019](I)驱动电压:DC4-6V/500mA，二相四线；
[0020](2)电机直径:Φ 15mm;
[0021](3)电机长度:10mm;
[0022](4)丝杆长度:60mm;
[0023](5)滑块行程:50mm;
[0024](6)丝杆直径:Φ3mm。
[0025]进一步的，在上述自动抓乒乓球的小车中，所述电机驱动模块为L298N电机驱动模块
[0026]进一步的，在上述自动抓乒乓球的小车中，L298N电机驱动模块的参数如下:
[0027](I)驱动芯片:L298N双H桥直流电机驱动芯片；
[0028](2)驱动部分端子供电范围Vs: +5V?+35V ；
[0029]如需要板内取电，则供电范围Vs: +7V?+35V;
[0030](3)驱动部分峰值电流Ιο: 2A;
[0031](4)逻辑部分端子供电范围Vss:+5V?+7V(可板内取电+5V);
[0032](5)逻辑部分工作电流范围:O?36mA。
[0033]进一步的，在上述自动抓乒乓球的小车中，所述圆筒底部设置有锯齿，用于嵌入捡取兵兵球。
[0034]进一步的，在上述自动抓乒乓球的小车中，将确认障碍物的消息传递给所述单片机，包括:向所述单片机传递消息“O”表示有障碍物，向所述单片机传递消息“I”表示无障碍物。
[0035]进一步的，在上述自动抓乒乓球的小车中，所述圆筒为纸质圆筒。
[0036]与现有技术相比，本发明通过分析灰度传感器数据获取乒乓球位置信息，自动抓取、存储乒乓球的智能小车，该小车以单片机为控制核心，加上灰度传感器、红外传感器，电机驱动及转向机构，乒乓球抓取及存储机构，形成的具有循迹，避障，识别等功能的自动装置，能自主巡逻找到球的位置并能够实现自动捡球的功能，将可以使人们摆脱一些繁琐的捡球工作、大大减轻人们的劳动强度、提高人们的生活质量。
【附图说明】
[0037]图1是本发明一实施例的自动抓乒乓球的小车的模块图。
【具体实施方式】
[0038]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0039]如图1所示，本发明提供一种自动抓乒乓球的小车，包括:
[0040]转向机构I;
[0041 ]电机驱动模块2;
[0042]与所述电机驱动模块2连接的直线滑块导轨3;
[0043]与所述直线滑块导轨连接的圆筒4，用于由直线滑块导轨带动捡起和存储乒乓球；
[0044]单片机5，用于根据红外线传感器6的消息控制转向机构避开障碍物，和根据灰度传感器7发送的乒乓球位置信息控制电机驱动模块2带动直线滑块导轨3，进而带动圆筒4进行捡球；
[0045]与所述单片机5连接的红外线传感器6和灰度传感器7，所述红外线传感器6，用于在碰到障碍物时，将确认障碍物的消息传递给所述单片机5，协调单片机完成避障动作，所述灰度传感器7，用于获取乒乓球位置信息并传送给单片机5。在此，在乒乓球房里，由于训练或者比赛的时候，地面上将散落着很多出界或者无效的乒乓球。如果全依靠人工来捡球，将会造成效率低、工作量大、增加运动负荷等弊端。因此，如果能有一种智能捡球机器应用于乒乓球场馆里，能自主巡逻找到球的位置并能够实现自动捡球的功能，将可以使人们摆脱一些繁琐的捡球工作、大大减轻人们的劳动强度、提高人们的生活质量。且现在所拥有的三种乒乓球捡球机器人，第一、二种使用繁琐，而第三种成本过高，那么有没有办法将两者进行结合呢?于是在这个问题的引导下，研究了本发明，能通过分析灰度传感器数据获取乒乓球位置信息，自动抓取、存储乒乓球的智能小车，该小车以单片机为控制核心，加上灰度传感器、红外传感器，电机驱动及转向机构，乒乓球抓取及存储机构，形成的具有循迹，避障，识别等功能的自动装置，能自主巡逻找到球的位置并能够实现自动捡球的功能，将可以使人们摆脱一些繁琐的捡球工作、大大减轻人们的劳动强度、提高人们的生活质量。本发明以单片机为核心，由灰度传感器、红外线传感器、电源、小型马达、发光二级管等组成外部电路，运用合适的硬件和软件开发，本发明使用日常常见生活废品，能够支持环保工作，节能减排。
[0046]优选的，所述单片机5为stm32fl03vct6单片机。采用STM32F103vct6增强型系列作为小车的核心，STM32F103vct6增强型系列使用高性能的ARM Cortex_M3 32位的RISC内核，工作频率为72MHz，内置高速存储器(最高可达512K字节的闪存和64K字节的SRAM)，具有丰富的增强型I/O端口和连接到两条高性能外设总线的外设(Advanced Peripheral Bus，APBKSTM32F103VX系列都至少包含2个12位的ADC、1个高级定时器、3个通用16位定时器(具有PWM输出功能)，还包含标准和先进的通信接口: 2个12C( SMBus/PMBus)、2个SPI同步串行接口(18兆位/秒)、3个USART异步串行接口(4.5兆位/秒的)、I个USB全速接口和一个CAN(2.0B)接口，I/O翻转速度可达18MHz，还包含标准和先进的通信接口，这使得程序调制非常便捷。
[0047]通过红外传感器6作为机器人的触觉。在一定范围内，倘若有障碍物，红外线碰到障碍物会被反射，则会在传感器的接收头里，随之检测到信号，做出相应的反应，确认障碍物，将此消息传递给单片机，协调小车完成一个避障动作。优选的，将确认障碍物的消息传递给所述单片机，包括:向所述单片机传递消息“O”表示有障碍物，向所述单片机传递消息“I”表示无障碍物。
[0048]优选的，所述灰度传感器7为KXCT灰度传感器。具体的，KXCT灰度传感器作为机器人的视觉，通过读取前方物体的颜色来确认前方是否存在乒乓球并决定是否采取捡球指令。
[0049]优选的，KXCT灰度传感器7，共有三个管脚，对应管脚名称接线如下:
[0050](I)VCC:接直流电源+5V;
[0051 ] (2)GND:接直流电源 GND;
[0052](3)SIG:为信号输出端，接控制器检测端口，数字灰度传感器输出只有OV和5V。
[0053]优选的，所述圆筒4为纸质圆筒，节约成本且环保。
[0054]优选的，直线滑块导轨3的参数如下:
[0055](I)驱动电压:DC4-6V/500mA，二相四线；
[0056](2)电机直径:Φ 15mm;
[0057](3)电机长度:10mm;
[0058](4)丝杆长度:60mm;
[0059](5)滑块行程:50mm;
[0060](6)丝杆直径:Φ3mm。
[0061 ]优选的，所述电机驱动模块2为L298N电机驱动模块，L298N电机驱动模块、直线滑块导轨以及圆筒组合成小车的捡球装置。当收到捡球命令时，L298N驱动直线滑块导轨进而带动圆筒扣住乒乓球，将其捡起并存储在圆筒中。
[0062]优选的，L298N电机驱动模块的参数如下:
[0063](I)驱动芯片:L298N双H桥直流电机驱动芯片；
[0064](2)驱动部分端子供电范围Vs:+5V?+35V;
[0065]如需要板内取电，则供电范围Vs:+7V?+35V;
[0066](3)驱动部分峰值电流Ιο: 2A;
[0067](4)逻辑部分端子供电范围Vss:+5V?+7 V (可板内取电+5V);
[0068](5)逻辑部分工作电流范围:0?36mA。
[0069]本发明的工作原理如下:
[0070](I)根据输入的程序，单片机控制小车在乒乓球馆场地内来回巡逻；
[0071](2)利用红外线传感器组成的避障功能模块进行简单避障功能；
[0072](3)使用灰度传感器为核心的识别功能模块进行简单的对于乒乓球的识别功能，在执行巡逻期间，由灰度传感器识别是否为乒乓球，若是则由直线滑块导轨带动圆筒捡起乒乓球并存储于圆筒内；
[0073](4)直线滑块导轨可执行圆筒的升降过程，从而可以实现捡球功能；
[0074](5)利用圆筒作为储存乒乓球的容器，优选的，圆筒4底部加上锯齿来嵌入捡取乒乓球，圆筒本身利用直线滑块导轨与电机驱动模块相连。
[0075]综上所述，本发明能通过分析灰度传感器数据获取乒乓球位置信息，自动抓取、存储乒乓球的智能小车。该小车以单片机为控制核心，加上灰度传感器、红外传感器，电机驱动及转向机构，乒乓球抓取及存储机构，形成的自动装置，采用直线滑块导轨及圆筒的组合方式代替机械手臂，大大降低了机械上的成本以及技术上的难度，并且提高了捡球时的命中率。其次，本技术方案中的小车价格低廉，占地面积小，行动灵活，因此不会有占地面积大，限制他人的行动的问题。最后作为一款智能捡球器，它不同于依靠人力的简易捡球器，而是可以自主进行捡球以此降低人工成本和劳动强度，并实现捡球自动化。
[0076]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0077]专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0078]显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种自动抓乒乓球的小车，其特征在于，包括: 转向机构； 电机驱动模块； 与所述电机驱动模块连接的直线滑块导轨； 与所述直线滑块导轨连接的圆筒，用于由直线滑块导轨带动捡起和存储乒乓球； 单片机，用于根据红外线传感器的消息控制所述转向机构避开障碍物，和根据灰度传感器发送的乒乓球位置信息控制电机驱动模块带动直线滑块导轨，进而带动圆筒进行捡球； 与所述单片机连接的红外线传感器和灰度传感器，所述红外线传感器，用于在碰到障碍物时，将确认障碍物的消息传递给所述单片机，所述灰度传感器，用于获取乒乓球位置信息并传送给单片机。2.如权利要求1所述的自动抓乒乓球的小车，其特征在于，所述单片机为stm32f 103vct6 单片机。3.如权利要求1所述的自动抓乒乓球的小车，其特征在于，所述灰度传感器为KXCT灰度传感器。4.如权利要求3所述的自动抓乒乓球的小车，其特征在于，KXCT灰度传感器，共有三个管脚，对应管脚名称接线如下: (1)丫0::接直流电源+5￥; (2)GND:接直流电源GND; (3)SIG:为信号输出端，接控制器检测端口，数字灰度传感器输出只有OV和5V。5.如权利要求1所述的自动抓乒乓球的小车，其特征在于，直线滑块导轨的参数如下: (1)驱动电压:DC4_6V/500mA，二相四线； (2)电机直径:Φ15mm； (3)电机长度:10mm; (4)丝杆长度:60mm； (5)滑块行程:50mm; (6)丝杆直径:Φ3_。6.如权利要求1所述的自动抓乒乓球的小车，其特征在于，所述电机驱动模块为L298N电机驱动模块。7.如权利要求6所述的自动抓乒乓球的小车，其特征在于，L298N电机驱动模块的参数如下: (1)驱动芯片:L298N双H桥直流电机驱动芯片； (2)驱动部分端子供电范围Vs:+5V?+35V; 如需要板内取电，则供电范围Vs:+7V?+35V; (3)驱动部分峰值电流Ιο:2A; (4)逻辑部分端子供电范围Vss:+5V?+7V (可板内取电+5V); (5)逻辑部分工作电流范围:0?36mA。8.如权利要求1所述的自动抓乒乓球的小车，其特征在于，所述圆筒底部设置有锯齿，用于嵌入捡取乒乓球。9.如权利要求1所述的自动抓乒乓球的小车，其特征在于，将确认障碍物的消息传递给所述单片机，包括:向所述单片机传递消息“O”表示有障碍物，向所述单片机传递消息“I”表示无障碍物。10.如权利要求1所述的自动抓乒乓球的小车，其特征在于，所述圆筒为纸质圆筒。
【文档编号】A63B47/02GK105879334SQ201610482067
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年6月27日
【发明人】陆昕韡, 谷芳, 胥飞
【申请人】上海电机学院