本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种铅球比赛服务机器人。
背景技术：
铅球是田径运动的投掷项目之一，它对增强体质，特别是发展躯干和上下肢力量有显著的作用。铅球起源于古代人类用石块猎取禽兽或防御攻击的活动。现代推铅球始于14世纪40年代欧洲炮兵闲暇期间推掷炮弹的游戏和比赛，后逐渐形成体育运动项目。
在铅球的比赛过程中，例如在奥林匹克铅球项目比赛中，铅球裁判员需等待运动员整个运动过程结束，铅球落地之后，查看落地点痕迹测量成绩，人工拾取铅球，然后再进行下一位运动员的比赛，且对铅球的清洗需要在比赛完成后统一进行，这就造成了比赛流程中不必要的比赛时间的浪费，且人工拾取铅球对于裁判员和相关工人的人身安全也有一定影响。
技术实现要素：
本发明的目的在于提出一种铅球比赛服务机器人，以解决人工拾取铅球、清洗铅球带来的耗时长、安全性低的问题。
一种铅球比赛服务机器人，包括收集装置、运动装置、清洗装置、传送装置、检测装置、集球装置、信号识别系统和控制系统，所述信号识别系统用于对抛出的铅球进行捕捉定位，定位完成后，所述控制系统控制所述运动装置运动至铅球的位置，由所述收集装置对铅球进行收集，所述收集装置包括收集仓，所述收集仓内设有电机、气泵装置、连接板、左推球门、右推球门、左挂耳、右挂耳、连接弯杆、第一铰链、导轨块、出球门，所述电机带动所述气泵装置工作，所述连接板安装在所述左推球门上，所述连接板与所述气泵装置连接，所述左推球门和所述右推球门通过第二铰链连接，所述右推球门连接一滚轮，所述收集仓的底部设有滑槽，所述滚轮在所述滑槽上滑动，所述连接弯杆安装在所述收集仓的内侧板上，所述导轨块分别与所述连接弯杆和所述第一铰链连接，所述传送装置包括升降装置和轨道传送装置，所述升降装置和所述轨道传送装置对接，所述升降装置用于对所述收集仓进行升降，所述轨道传送装置用于在所述收集仓升降完成后，将所述收集仓中的铅球传送至所述清洗装置，所述清洗装置用于对铅球进行清洗，所述检测装置用于对清洗完成后的铅球进行检测，所述集球装置用于对检测完成后的铅球进行分类存放，将合格和不合格的铅球进行区分。
根据本发明提出的铅球比赛服务机器人，在使用时，通过信号识别系统对抛出的铅球进行捕捉定位，定位完成后，运动装置运动至铅球的位置，由收集装置对铅球进行收集，收集完成后，通过升降装置对收集仓进行升降，将铅球送至轨道传送装置，再由轨道传送装置将铅球传送至清洗装置，通过清洗装置自动对铅球进行清洗，清洗完成后，通过检测装置对清洗完成后的铅球进行检测，最后通过集球装置对检测完成后的铅球进行分类存放，将合格和不合格的铅球进行区分，实现了无人式的铅球回收、铅球清洗、铅球检测以及铅球分类的服务项目，智能化程度高，减少了不必要的比赛时间的浪费，且避免了人工作业安全性低的问题。
另外，根据本发明提供的铅球比赛服务机器人，还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，所述升降装置包括悬架、左连接杆、右连接杆、左连接套筒、右连接套筒、双螺旋轴、减速箱、齿轮、升降电机，所述左连接杆、所述右连接杆、以及所述双螺旋轴均安装在所述悬架上，所述左连接套筒与所述左连接杆连接，所述右连接套筒与所述右连接杆连接，所述左连接杆与所述左挂耳连接，所述右连接杆与所述右挂耳连接，所述升降电机和所述减速箱分别与所述齿轮连接，所述齿轮安装在所述双螺旋轴上。
进一步地，所述轨道传送装置包括两个平行设置的固定横梁，两个所述固定横梁之间设有移动悬架，两个所述固定横梁通过底部的直立架固定，所述移动悬架连接一机械手，所述机械手用于抓取铅球，所述机械手可在所述移动悬架的轨道中滑动。
进一步地，所述运动装置包括行星架，所述行星架中设有锥齿轮桥、大锥齿轮、小锥齿轮，所述锥齿轮桥与所述大锥齿轮连接，所述大锥齿轮与所述小锥齿轮配合，所述小锥齿轮与传动轴连接，所述小锥齿轮与所述传动轴之间设有法兰盘。
进一步地，所述清洗装置包括托盘，所述托盘的底部设有涡轮蜗杆，所述托盘的上方设有环形的内槽盖板，所述涡轮蜗杆连接清洗减速箱和清洗电机，所述内槽盖板上设有除尘器、水洗器、擦拭器、烘干器，所述托盘的中间设有传动件，所述传动件与所述涡轮蜗杆连接，所述内槽盖板的内槽和所述传动件的滚子构成间歇传动机构。
进一步地，所述集球装置包括后车车身、连接板、机械臂固定座、机械臂底座、机械臂，所述后车车身的底部安装有轮胎，所述后车车身的四周设有支撑钉，所述支撑钉用于将所述后车车身支撑在地面上，所述连接板连接在所述后车车身上，所述机械臂底座、所述机械臂固定座、所述连接板从上到下依次设置，所述机械臂设于所述机械臂底座上，所述后车车身内设有储存仓，所述机械臂用于抓取所述检测装置检测完成后的铅球，并将铅球放置到所述储存仓中。
进一步地，所述机械臂包括支撑臂、机械臂电机、链接套柱、伸缩后臂、伸缩前臂和机械爪，所述伸缩前臂分别与所述机械爪和所述伸缩后臂连接，所述伸缩后臂和所述机械臂电机分别设于所述链接套柱的两端，所述支撑臂分别与所述链接套柱和所述机械臂底座连接。
进一步地，所述储存仓包括合格区域和不合格区域，所述集球装置内设有后车控制系统，所述后车控制系统用于接收所述检测装置的检测结果信号，并根据所述检测结果信号控制所述机械臂将铅球放入所述合格区域或所述不合格区域。
进一步地，所述后车车身内设有减震装置外壳，所述减震装置外壳内设有减震弹簧和减震套柱，所述减震弹簧套设在所述减震套柱外。
进一步地，所述收集装置、所述运动装置、所述清洗装置、所述传送装置、所述检测装置、所述信号识别系统和所述控制系统均设于前车中，所述集球装置设于后车中，所述前车与所述后车可拆卸连接。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明一实施例的铅球比赛服务机器人的结构示意图；
图2是图1中收集装置的结构示意图；
图3是图1中升降装置的结构示意图；
图4是图1中轨道传送装置的结构示意图；
图5是图1中运动装置的部分结构示意图；
图6是图1中清洗装置的结构示意图；
图7是图1中集球装置的结构示意图；
图8是图7中后车车身的内部结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1至图8，本发明的一实施例提出的铅球比赛服务机器人，包括收集装置10、运动装置20、清洗装置30、传送装置、检测装置、集球装置50、信号识别系统60和控制系统，所述信号识别系统60用于对抛出的铅球进行捕捉定位，定位完成后，所述控制系统控制所述运动装置20运动至铅球的位置，由所述收集装置10对铅球进行收集，本实施例中，控制系统具体采用了plc控制系统，plc通过在电脑上的专用软件编写控制程序，然后通过下载线将程序下载到控制器来实现控制，从而实现各电机的控制。信号识别系统60可以采用摄像头、颜色传感器等，并配合图像分析技术，实现对铅球的捕捉定位，摄像头、颜色传感器可以根据需要安装在机器人外部的壳体上。
所述收集装置10包括收集仓101，所述收集仓101内设有电机102、气泵装置103、连接板104、左推球门105、右推球门106、左挂耳107、右挂耳108、连接弯杆109、第一铰链110、导轨块111、出球门112，所述电机102带动所述气泵装置103工作，所述连接板104安装在所述左推球门105上，所述连接板104与所述气泵装置103连接，所述左推球门105和所述右推球门106通过第二铰链113连接，所述右推球门106连接一滚轮114，所述收集仓101的底部设有滑槽115，所述滚轮114在所述滑槽115上滑动，所述连接弯杆109安装在所述收集仓101的内侧板上，所述导轨块111分别与所述连接弯杆109和所述第一铰链110连接。
所述传送装置包括升降装置41和轨道传送装置42，所述升降装置41和所述轨道传送装置42对接，所述升降装置41用于对所述收集仓101进行升降，所述轨道传送装置42用于在所述收集仓101升降完成后，将所述收集仓101中的铅球传送至所述清洗装置30，所述清洗装置30用于对铅球进行清洗，所述检测装置用于对清洗完成后的铅球进行检测，所述检测装置可以采用工业ct检测仪，或配合摄像头以及图像识别技术，实现多铅球质量的检测。所述集球装置50用于对检测完成后的铅球进行分类存放，将合格和不合格的铅球进行区分。
具体的，所述升降装置41包括悬架411、左连接杆412、右连接杆413、左连接套筒414、右连接套筒415、双螺旋轴416、减速箱417、齿轮418、升降电机419，所述左连接杆412、所述右连接杆413、以及所述双螺旋轴416均安装在所述悬架411上，所述左连接套筒414与所述左连接杆412连接，所述右连接套筒415与所述右连接杆413连接，所述左连接杆412与所述左挂耳107连接，所述右连接杆413与所述右挂耳108连接，所述升降电机419和所述减速箱417分别与所述齿轮418连接，所述齿轮418安装在所述双螺旋轴416上。
所述轨道传送装置42包括两个平行设置的固定横梁421，两个所述固定横梁421之间设有移动悬架422，两个所述固定横梁421通过底部的直立架423固定，所述移动悬架422连接一机械手424，所述机械手424用于抓取铅球，所述机械手424可在所述移动悬架422的轨道中滑动。
当机器人到达铅球上方时，升降装置41通过左连接杆412和右连接杆413与收集装置10的左挂耳107和右挂耳108、连接，从而将收集仓101降至铅球地面上方，这时收集装置10开始工作，首先右边的出球门112是闭合状态，电机102开始运转，左边的气泵装置103通过连接板104推动左推球门105，左推球门105通过第二铰链113带动右推球门106，右推球门106一端与滚轮114连接，滚轮114在滑槽115上滑行，从而将铅球“铲入”收集仓101内。当铅球完全进入收集仓101内，气泵装置103中推杆达到极限长度，此时左、右推球门完全展开，与箱体上表面平行。然后，升降装置41开始动作，完成提升过程，收集仓101达到指定位置后，连接弯杆109开始向上抬升，导轨块111通过第一铰链110与收集仓101连接，导轨块111可自由转动，出球门112内侧的凸条与导轨块111嵌套，两者可发生相对滑动，出球门112下端与连接杆相连，从而出球门112被缓缓抬起，直至与箱体上表面平行。此时铅球往出球门112打开的方向出去，进入清洗装置30。使用气泵充分利用了体积小巧、噪音低、功耗小，免维护、可24小时连续运转。最重要的是，因为是干式、无油的，不需要真空泵油或润滑油，所以不会污染工作介质，而且经济实惠。
升降装置41主要用于前期的收球，采用了减速器和双螺旋进给机构，升降电机419转动，减速箱417将动力传递给双螺旋轴416，双螺旋轴416开始转动，带动左、右连接套筒向双螺旋轴416中心位置靠近，此时与左、右连接套筒相连的左、右连接杆带动收集仓完成收集仓的下降动作，反之完成上升动作。
轨道传送装置42主要应用于清洗装置30中，机械手424可以在移动悬架422移动，移动悬架422又可以在固定横梁421上移动，移动灵活。在推杆推出铅球至指定位置后，轨道上的机械手424抓起铅球，行走至清洗槽的上方。轨道是整个机构运行的载体，形式采用单轨吊顶，形状类似“工”字，工字中间的单轨可以自由活动，节省了清洁装置30的空间，避免了铅球会与清洗装置的碰撞，完成了一个对铅球传送的过程。清洗完成后，机械臂在轨道上滑动至检测部分上方将铅球放至检测装置。
所述运动装置20包括行星架201，所述行星架201中设有锥齿轮桥202、大锥齿轮203、小锥齿轮204，所述锥齿轮桥202与所述大锥齿轮203连接，所述大锥齿轮203与所述小锥齿轮204配合，所述小锥齿轮204与传动轴205连接，所述小锥齿轮204与所述传动轴205之间设有法兰盘206。运动装置20采用行星减速器，用于机器人的行走以及转弯，该行星减速器体积小、重量轻，承载能力高，使用寿命长、运转平稳，噪声低，具有功率分流、多齿啮合独用的特性。
所述清洗装置30包括托盘301，所述托盘301的底部设有涡轮蜗杆302，所述托盘301的上方设有环形的内槽盖板303，所述涡轮蜗杆302连接清洗减速箱304和清洗电机305，所述内槽盖板303上设有除尘器306、水洗器307、擦拭器308、烘干器309，所述托盘301的中间设有传动件310，所述传动件310与所述涡轮蜗杆302连接，所述内槽盖板303的内槽和所述传动件310的滚子3101构成间歇传动机构。具体的，所述除尘器306、水洗器307、擦拭器308、烘干器309均匀分布在所述内槽盖板303上。
清洗装置30位于机器人内的中心，当清洗电机305转动时，动力通过减速箱传递给蜗轮蜗杆装置，涡轮转动带动上方的传动件310转动，由内槽盖板303的内槽和传动件310的滚子3101共同构成间歇传动机构，实现内槽盖板303的间歇运转。当内槽盖板303开始第一个周期停转，除尘器306对铅球进行除尘；然后内槽盖板303开始进行周期运转，到第二个周期停转时，水洗器307对铅球进行水洗；以此类推，到第三个周期停转时，擦拭器308对铅球进行擦拭；到第四个周期停转时，烘干器39对铅球进行烘干。采用间歇机构，外形尺寸小，机械效率高，并且能够平稳、间歇地进行转动，可对铅球进行全面的清洗，清洗的步骤分别为除尘、水洗、擦拭、烘干。
所述集球装置50包括后车车身501、连接板502、机械臂固定座503、机械臂底座504、机械臂，所述后车车身501的底部安装有轮胎506，所述后车车身501的四周设有支撑钉507，所述支撑钉507用于将所述后车车身501支撑在地面上，所述连接板502连接在所述后车车身501上，所述机械臂底座504、所述机械臂固定座503、所述连接板502从上到下依次设置，所述机械臂设于所述机械臂底座504上，所述后车车身501内设有储存仓508，所述机械臂用于抓取所述检测装置检测完成后的铅球，并将铅球放置到所述储存仓508中。
所述机械臂包括支撑臂5051、机械臂电机5052、链接套柱5053、伸缩后臂5054、伸缩前臂5055和机械爪5056，所述伸缩前臂5055分别与所述机械爪5056和所述伸缩后臂5054连接，所述伸缩后臂5054和所述机械臂5056电机分别设于所述链接套柱5053的两端，所述支撑臂5051分别与所述链接套柱5053和所述机械臂底座504连接。
所述储存仓508包括合格区域和不合格区域，所述集球装置50内设有后车控制系统，所述后车控制系统用于接收所述检测装置的检测结果信号，并根据所述检测结果信号控制所述机械臂将铅球放入所述合格区域或所述不合格区域。
所述后车车身501内设有减震装置外壳509，所述减震装置外壳509内设有减震弹簧510和减震套柱511，所述减震弹簧510套设在所述减震套柱511外。
本实施例中，所述收集装置10、所述运动装置20、所述清洗装置30、所述传送装置、所述检测装置、所述信号识别系统60和所述控制系统均设于前车100中，所述集球装置50设于后车200中，所述前车100与所述后车200可拆卸连接，在实施时，只需要前车100运动，后车200固定在原地，由前车100将铅球捡起、清洗并检测，然后前车100回到后车200旁，再对铅球进行分类放置。具体的，当前车100将铅球收集回来时，前车100的检测装置检测铅球是否合格并传输信号给后车200，后车200智能系统判别，合格球放于储存仓合格区域，不合格球放于储存仓不合格的区域(区域可以由颜色区分)。
根据本实施例提出的铅球比赛服务机器人，在使用时，通过信号识别系统对抛出的铅球进行捕捉定位，定位完成后，运动装置运动至铅球的位置，由收集装置对铅球进行收集，收集完成后，通过升降装置对收集仓进行升降，将铅球送至轨道传送装置，再由轨道传送装置将铅球传送至清洗装置，通过清洗装置自动对铅球进行清洗，清洗完成后，通过检测装置对清洗完成后的铅球进行检测，最后通过集球装置对检测完成后的铅球进行分类存放，将合格和不合格的铅球进行区分，实现了无人式的铅球回收、铅球清洗、铅球检测以及铅球分类的服务项目，智能化程度高，减少了不必要的比赛时间的浪费，且避免了人工作业安全性低的问题。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。