一种网球拾取机器人的制作方法

本发明属于网球及器材领域，尤其涉及一种网球拾取机器人。

背景技术：

小型网球比赛或者网球训练中经常出现网球掉落的情况，而捡球这一动作既消耗了不必要的精力，又在一定程度上打破了网球运动的连贯性，使网球运动的乐趣在一定程度上有所降低，其次，网球作为一种贵族运动，其消费人群经济条件相对较好，做自动化机器人市场相对于其他球类(如乒乓球、羽毛球等)更为开阔，对于机器人而言，网球场地平坦且相对简单，方便机器人对网球进行识别，且底盘设计无需复杂，网球因其形状与颜色与其背景对比度高，易于机器人识别和捡取，所以急需一种网球拾取机器人。

技术实现要素：

本发明针对上述的问题，提供了一种网球拾取机器人。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为，本发明提供一种网球拾取机器人，包括底座、车轮、万向轮、智能元件、外壳、拾取装置、清灰装置和限位装置，所述底座的底部两侧均固定安装有车轮，所述底座的底部位于车轮的一侧固定安装有万向轮，所述底座的底部位于万向轮的一侧固定安装有智能元件，所述底座的顶部固定安装外壳，所述外壳的外表面一侧固定安装有拾取装置，所述外壳的顶部位于拾取装置上方固定安装有清灰装置，所述外壳的内部固定安装有限位装置。

作为优选，所述智能元件包括识别装置、位置检测装置、传感器、电缆与管路等构成，且识别装置、位置检测装置和传感器之间均通过电缆电性连接，且电缆的外部套设有管路。

作为优选，所述外壳的内部设置有存储箱，且存储箱的顶部为限位装置，储存箱与拾取装置连通。

作为优选，所述拾取装置包括一号马达，所述外壳的内部固定安装有一号马达，所述一号马达的输出端通过转动件转动连接有转盘，所述转盘的正面固定安装有支撑杆，所述支撑杆之间相对的一面固定安装有拾取滚筒，所述外壳的一侧侧壁位于支撑杆背面固定安装有拾取板，所述拾取板的两侧侧壁均开设有限位槽，所述支撑杆的外表面固定安装有限位件，且支撑杆通过限位件与限位槽滑动连接，所述拾取板与外壳连接处开设有进球孔，所述外壳的外表面位于拾取板的进球孔上方固定安装有挡板。

作为优选，所述清灰装置包括二号马达，所述拾取板的内部位于挡板上方固定安装有二号马达，所述二号马达的输出端通过转动件转动连接有转杆，所述转杆远离二号马达的一端固定安装有线盘，所述拾取板的外表面一侧侧壁固定安装有摄像头，所述摄像头的顶部通过滑动件滑动连接有一号齿条，所述摄像头的外表面一侧侧壁位于一号齿条的下方固定安装有一号齿轮，所述一号齿轮与一号齿条相互结合，所述一号齿轮的正面固定安装有转轴，所述转轴的正面转动连接有防护板，所述防护板的内壁通过滑动件滑动插接有清洁板，所述线盘的外表面固定安装有牵引线，且牵引线远离线盘的一端与一号齿条固定连接，所述一号齿轮的正面固定安装有牵引线，且牵引线远离一号齿轮的一端与清洁板固定连接。

作为优选，所述限位装置包括盖板，所述外壳的顶部通过合页固定安装有盖板，所述盖板的内部通过滑动件滑动插接有轴杆，所述外壳的内部位于轴杆的下方固定安装有压板，所述压板的正面通过滑动件滑动连接有挤压块，所述轴杆的正反两面均通过转动件转动连接有连接杆，且连接杆远离轴杆的一端与挤压块固定连接，连接杆的顶部均固定安装有弹簧，且弹簧远离连接杆的一端与外壳的内壁固定连接，所述压板的底部固定安装有弹簧杆，所述外壳的内部位于弹簧杆的下方固定安装有真空管，所述弹簧杆与真空管滑动连接，所述真空管的内壁位于弹簧杆下方滑动连接有二号齿条，所述外壳的内部位于真空管的一侧固定安装有二号齿轮，所述二号齿条与二号齿轮相互啮合，所述二号齿轮的正面固定安装有辅助杆，所述外壳的内部位于辅助杆一侧固定安装有抬升杆，所述盖板的顶部位于轴杆的一侧固定安装有限位钩。

作为优选，所述车轮的数量为两个，且两个车轮的背面均固定安装有驱动电机。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，

1、本发明，通过设置智能元件，括识别装置、位置检测装置、传感器三者的相互配合，使得识别装置实现数字图像识别技术，而位置检测装置和传感器的相互配合可以得出识别目标(网球)的坐标与距离，能让机器全自主行动，完成收集网球的一系列动作，初步的机器学习与路径规划，创新的滚筒收集网球装置，无线通信技术，超声波精确三点定位。

2、本发明，通过设置拾取装置，增大与网球之间的摩擦力，使得网球通过拾取板进入储存箱的内部，同时增加挡板，使得挡板进行限位，使得网球更快更加精准的进入储存箱的内部，提高机器人的工作效率，通过设置清灰装置，对摄像头自动进行清洁，使得降低了工作人员的劳动强度，避免了工作人员擦拭，降低工作速率，达到了使得该机器人可以持续工作的效果，通过设置限位装置，避免了网球来回在外壳的内部往复跳动，影响机器人的移动，提高机器人拾取网球的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1提供的结构示意图；

图2为实施例1提供的图1中a处放大图；

图3为实施例1提供的图1中b处放大图。

以上各图中，1、底座；2、车轮；3、万向轮；4、智能元件；5、外壳；6、拾取装置；61、一号马达；62、转盘；63、支撑杆；64、拾取滚筒；65、拾取板；66、限位槽；67、挡板；7、清灰装置；71、二号马达；72、转杆；73、线盘；74、摄像头；75、一号齿条；76、一号齿轮；77、转轴；78、防护板；79、清洁板；8、限位装置；81、盖板；82、轴杆；83、挤压块；84、弹簧；85、压板；86、弹簧杆；87、真空管；88、二号齿条；89、二号齿轮；810、辅助杆；811、抬升杆；812、限位钩。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。

实施例1，如图1所示，本发明提供了一种网球拾取机器人，包括底座1、车轮2、万向轮3、智能元件4、外壳5、拾取装置6、清灰装置7和限位装置8，底座1的底部两侧均固定安装有车轮2，底座1的底部位于车轮2的一侧固定安装有万向轮3，底座1的底部位于万向轮3的一侧固定安装有智能元件4，底座1的顶部固定安装外壳5，外壳5的内部设置有存储箱，且存储箱的顶部为限位装置8，储存箱与拾取装置6连通，外壳5的外表面一侧固定安装有拾取装置6，外壳5的顶部位于拾取装置6上方固定安装有清灰装置7，外壳5的内部固定安装有限位装置8。

如图1所示，优选的，车轮2的数量为两个，且两个车轮2的背面均固定安装有驱动电机，在机器人的两侧在相对应位置各安装一个相同的电机，分别驱动两个车轮2，并且实现差动驱动，机器人的两个轮子以相等的速度和相同的方向转动时，可以实现机器人的向前和向后的运动；当左轮停转或者反转时，可以实现机器人的左转向，当右轮停转或者反转时，可实现机器人的右转向，当两轮以相同速率地正转或者反向转动时，机器人将会原地转向，从而实现机器人的原地左转或者原地右转，综上，设计的整个机器人总共需要三个轮子，装在前面的两个车轮2是驱动轮，起到驱动的作用，并且两轮独立驱动。装在后面一个轮是万向轮3，起到导向的作用，设计时尽可能使机器人的质心高度降低以使底盘更加稳定，同时应让质心靠向行动轮与万向轮3中间区域中部，以防止机器人加速或减速时有可能出现的前俯后仰。

下面具体说一下其智能元件4、拾取装置6、清灰装置7和限位装置8的具体设置和作用。

如图1所示，智能元件4包括识别装置、位置检测装置、传感器、电缆与管路等构成，且识别装置、位置检测装置和传感器之间均通过电缆电性连接，且电缆的外部套设有管路，识别装置采用的识别系统达到了对原始数据进行特征提取，并转换为容易处理的数据格式，代入主流框架，多重分类之后使用集成算法进行模型融合，可以采取目前最为流行和热门的卷积神经网络进行逐步调整参数，当然在对球定位时也可以对整个场地进行区域划分，然后逐步迭代出可接受的预测范围，而位置检测装置是以树莓派平台为控制核心，调用opencv库，首先通过对云台和usb摄像头74的控制获取视频信号；然后通过svm分类器算法识别出视频中的网球，并根据质心计算出其与系统的相对位置；最后将视频信号中抽象出的位置信息传递给机械运动控制终端，控制小车将网球球捡起，并送到指定位置，提高了拾取网球的效率，减轻工作人员的负担，主要通过数字图像识别目标，拟用到超声波测距仪作为辅助，传感器是使用nrf2401无线收发器和超声波测距模块，实现网球场的精确定位，设置三个超声波接收节点，确定机器人位置，如图采用三点定位的方法，机器人向节点发出定位公告，然后节点收到公告开始计时，同时机器人发出超声波，节点收到机器人的超声波的时候截止计时，通过时间差计算距离，同理可得出三个节点与机器人的距离，通过算法得出机器人的坐标。

其整个智能元件4的达到的效果为，通过设置智能元件4，通过括识别装置、位置检测装置、传感器三者的相互配合，使得识别装置实现数字图像识别技术，而位置检测装置和传感器的相互配合可以得出识别目标(网球)的坐标与距离，能让机器全自主行动，完成收集网球的一系列动作，初步的机器学习与路径规划，创新的滚筒收集网球装置，无线通信技术，超声波精确三点定位。

如图1所示，拾取装置6包括一号马达61，外壳5的内部固定安装有一号马达61，一号马达61的输出端通过转动件转动连接有转盘62，转盘62的正面固定安装有支撑杆63，支撑杆63之间相对的一面固定安装有拾取滚筒64，外壳5的一侧侧壁位于支撑杆63背面固定安装有拾取板65，拾取板65的两侧侧壁均开设有限位槽66，支撑杆63的外表面固定安装有限位件，且支撑杆63通过限位件与限位槽66滑动连接，拾取板65与外壳5连接处开设有进球孔，外壳5的外表面位于拾取板65的进球孔上方固定安装有挡板67，设置该该挡板67的效果时，使得网球进入外壳5的进球孔处，通过挡板67限位和自身的弹力效果，使得网球更快的进入外壳5的内部。

其整个拾取装置6的达到的效果为，通过拾取装置6，一号马达61启动，一号马达61带动转盘62转动，转盘62带动支撑杆63运动，同时通过限位槽66和限位件的相互配合，使得拾取滚筒64转动，而拾取滚筒64通过增大与网球之间的摩擦力，使得网球通过拾取板65进入储存箱的内部，同时增加挡板67，使得挡板67进行限位，使得网球更快更加精准的进入储存箱的内部。

如图2所示，清灰装置7包括二号马达71，拾取板65的内部位于挡板67上方固定安装有二号马达71，二号马达71的输出端通过转动件转动连接有转杆72，转杆72远离二号马达71的一端固定安装有线盘73，拾取板65的外表面一侧侧壁固定安装有摄像头74，摄像头74的顶部通过滑动件滑动连接有一号齿条75，摄像头74的外表面一侧侧壁位于一号齿条75的下方固定安装有一号齿轮76，一号齿轮76与一号齿条75相互结合，一号齿轮76的正面固定安装有转轴77，转轴77的正面转动连接有防护板78，防护板78的内壁通过滑动件滑动插接有清洁板79，线盘73的外表面固定安装有牵引线，且牵引线远离线盘73的一端与一号齿条75固定连接，一号齿轮76的正面固定安装有牵引线，且牵引线远离一号齿轮76的一端与清洁板79固定连接。

其整个清灰装置7的达到的效果为，启动二号电机，二号电机转动并带动转杆72转动，转杆72带动线盘73转动，线盘73通过牵引线带动一号齿条75移动，一号齿条75与一号齿轮76相互啮合，一号齿轮76带动转轴77转动，使得转轴77带动防护板78转动，同时齿轮带动清洁板79运动，使得清洁板79随着防护板78的转动而清洁摄像头74，通过对摄像头74自动进行清洁，使得降低了工作人员的劳动强度，避免了工作人员擦拭，降低工作速率，达到了使得该机器人可以持续工作的效果。

如图3所示，限位装置8包括盖板81，外壳5的顶部通过合页固定安装有盖板81，盖板81的内部通过滑动件滑动插接有轴杆82，外壳5的内部位于轴杆82的下方固定安装有压板85，压板85的正面通过滑动件滑动连接有挤压块83，轴杆82的正反两面均通过转动件转动连接有连接杆，且连接杆远离轴杆82的一端与挤压块83固定连接，连接杆的顶部均固定安装有弹簧84，且弹簧84远离连接杆的一端与外壳5的内壁固定连接，压板85的底部固定安装有弹簧杆86，外壳5的内部位于弹簧杆86的下方固定安装有真空管87，弹簧杆86与真空管87滑动连接，真空管87的内壁位于弹簧杆86下方滑动连接有二号齿条88，外壳5的内部位于真空管87的一侧固定安装有二号齿轮89，二号齿条88与二号齿轮89相互啮合，二号齿轮89的正面固定安装有辅助杆810，外壳5的内部位于辅助杆810一侧固定安装有抬升杆811，盖板81的顶部位于轴杆82的一侧固定安装有限位钩812。

其整个限位装置8的达到的效果为，通过设置限位装置8，当网球进入外壳5的内部时，通过按压轴杆82，使得轴杆82通过连接杆带动挤压块83移动，挤压块83进行挤压压板85，使得对网球进行限位，同时网球自动的弹力使得底部震动，通过弹簧杆86挤压真空管87，真空管87内部压强的变化，使得辅助杆810进行挤压抬升杆811，达到进行卸力和缓冲的效果，避免了网球来回在外壳5的内部往复跳动，影响机器人的移动，提高机器人拾取网球的稳定性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。