一种组合式羽毛球捡球理球机器人的制作方法

本发明涉及自动化控制技术领域，更为具体地，涉及一种组合式羽毛球捡球理球机器人。

背景技术：

羽毛球运动作为盛行于全世界的球类运动，运动量可灵活调节，是很好的有氧运动，并且还可以锻炼思维及反应速度，所以现在喜欢这三种运动的人越来越多。但在练习打球时，为了节省比赛或训练时间，提高练习效率，多采用羽毛球发球机极大地方便了人们练习羽毛球。但是现有羽毛球发球机多为多角度发球，羽毛球发出后散落于运动场的各个角落，往往比赛完毕或训练完毕后需要专人对球实施回收，不仅浪费体力，而且捡球的效率低。

而且，目前应用最广泛的机械臂卡夹或高压空气喷射等发球方式的羽毛球发球机，多采用储球筒进行储球，而现有的羽毛球捡球机器多是将羽毛球直接收集到收集箱内，被收集的羽毛球再次使用时，需要人工将羽毛球从收集箱内捡出，然后再将捡出的羽毛球放入羽毛球发球机的储球筒，羽毛球捡球机与羽毛球发球机之间的衔接效率较低，增加了时间和人工成本；少数羽毛球捡球机采用机械手臂捡拾并将羽毛球放入筒形收集器中，虽然能够保证羽毛球收集时层叠和规整度的要求，提升羽毛球捡拾机与羽毛球发球机使用时的衔接效率，但是机械手臂结构复杂，且识别待捡拾羽毛球后通过机械手逐个捡拾羽毛球的捡球效率低。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术存在的问题，提供了一种组合式羽毛球捡球理球机器人，采用组合式的储球装置能够快速拆装并与羽毛球发球机的衔接效果高，结构简单，通用性强。

本发明要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种组合式羽毛球捡球理球机器人，包括机架、机罩、捡拾装置、动力组件和储球装置，所述捡拾装置的两侧设有球体捕捉摄像头，所述机罩的内部设有理球装置和分选装置，所述理球装置包括提升器、分流筒和落球滑道，所述提升器设在捡拾装置和分流筒之间，提升器包括环形传送带和安装在其上的多排梳齿，所述分流筒的顶部中间设有倒v型分流板，所述落球滑道置于分流筒的底部且在所述倒v型分流板的两侧，落球滑道整体呈勺型且滑道开口面积从滑道的拐点处逐渐减小，所述分选装置包括球体筛选摄像头、凸轮组和多个夹球机构，所述多个夹球机构依次连接形成轴向循环转动的环形结构，所述环形结构设于落球滑道与储球装置之间，所述球体筛选摄像头设在所述环形结构的正上方且处于落球滑道和凸轮组之间，所述夹球机构包括座体、弧形卡爪、y型顶杆和复位弹簧，所述弧形卡爪对称铰接在座体上，弧形卡爪的端部开有弧形滑槽，所述y型顶杆的一端为y型开口，销轴穿过y型顶杆的y型开口及安装在其内部的所述弧形滑槽，使弧形卡爪铰接在y型顶杆的y型开口内，所述y型顶杆的另一端穿过座体与所述凸轮组接触配合，所述复位弹簧设于y型顶杆与座体之间，所述储球装置包括储球筒、废球箱和快拆转盘，所述快拆转盘包括盘体、t型锁紧块和张紧弹簧，所述盘体上沿圆周方向均布有四个凸台，所述凸台与盘体之间交错设有多个t型锁紧块，所述t型锁紧块上套设有张紧弹簧，所述储球筒套装在所述凸台上，所述t型锁紧块通过张紧弹簧将储球筒卡设在所述凸台上，所述储球筒的侧部开设有通槽，所述通槽内可拆卸地安装有u型卡板，所述快拆转盘与机架之间设有间歇运动机构，所述间歇运动机构的每次间歇转动均将快拆转盘上相邻的储球筒转到球体筛选摄像头的正下方，快拆转盘的底部设有转盘圆周方向运动的导轮。

优选地，所述凸轮组包括完整球释放凸轮和破损球释放凸轮，所述完整球释放凸轮和破损球释放凸轮均与y型顶杆接触配合，完整球释放凸轮通过舵机安装在机架上，完整球释放凸轮设在破损球释放凸轮和落球滑道之间，夹球机构经过完整球释放凸轮时，完整球释放凸轮的远休止端推动y型顶杆使弧形卡爪张开，复位弹簧推动y型顶杆使弧形卡爪在完整球释放凸轮的其他轮廓段处于闭合状态；经过完整球释放凸轮的夹球机构沿着固定在机架上的破损球释放凸轮的轮廓曲线移动，由破损球释放凸轮的远休止端移动至破损球释放凸轮的近休止端，移动至破损球释放凸轮的远休止端时处于闭合状态的弧形卡爪张开。

优选地，所述机罩的内部设有挡板，所述挡板将提升器与机罩之间所形成的空腔分隔成两个空腔。

优选地，所述捡拾装置为圆筒形，捡拾装置包括筒体、转轴、耙齿和进球推板，所述筒体固设在机架的前端，筒体的下侧部设有进球口，所述进球口的两侧对称设有呈v形开口的进球推板，筒体的上侧部设有出球口，筒体的内部设有转轴，所述转轴上沿轴向环形均布有多个耙齿，筒体的中部设有隔板，所述隔板将筒体的进球口与出球口之间形成的流道间隔成两个流道，所述两个流道分别与提升器和机罩之间的两个空腔对接。

优选地，所述落球滑道沿滑道流动方向上开设有多个条形栅孔，所述条形栅孔的下方设有风机。

优选地，所述提升器与捡拾装置、提升器与分流箱的衔接处均设有与提升器的梳齿交错配合的梳齿过渡板。

优选地，所述动力组件包括水平转向盘、转向电机、行走电机和麦克纳姆轮，所述水平转向盘铰接在机架的底部，所述转向电机与水平转向盘齿轮连接，所述水平转向盘上固设有与麦克纳姆轮连接的行走电机。

优选地，羽毛球智能捡球理球机器人还包括中央控制处理器、超声波传感器、红外传感器、蓝牙和wifi信号接收器，所述超声波传感器和红外传感器安装在机架的四周，所述超声波传感器、红外传感器、球体捕捉摄像头、球体筛选摄像头、蓝牙和wifi信号接收器均与中央控制处理电连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)独立可拆卸的储球筒和废球箱，不仅能够分离废球和循环使用的羽毛球，而且所述储球筒能够与羽毛球发球机上的储球筒进行更换，通用性强，配套使用时衔接效率高。

(2)采用由多个夹球机构组成循环转动的环形夹球机构组合体，能够连续地分选羽毛球且结构紧凑，节约整机的占用空间。

(3)利用设置在提升器和捡拾装置的梳齿结构以及提升器与捡拾装置、提升器与分流箱的衔接处的交错梳齿结构，能够提升羽毛球的搬运效率，有效地避免羽毛球在搬运过程中卡塞。

(4)采用球体捕捉视觉组件和全角度转向的动力组件，能够快速地识别待捡拾羽毛球及调整相应的行进方向和角度，提升羽毛球的捡拾效率。

(5)采用双通道分流式捡拾装置，能够将捡拾到的羽毛球进行分流，同时提升器能有效防止羽毛球在捡拾装置处堆积，并借助分流箱进行分流后的预整理，再通过勺型的落球滑道和风机，使羽毛球逐个滑向分选装置进行分选，整个分流和整理工作效率高，且结构简单、可靠性高。

(6)采用凸轮组配合弧形卡爪的分球装置，能够利用凸轮平滑的轮廓曲线使弧形卡爪平稳的张开或闭合，避免弧形卡爪的运动波动对羽毛球球体造成损害及防止弧形卡爪卡住羽毛球，而且弧形卡爪的端部设有用来铰接y型顶杆的弧形滑槽，采用y型顶杆铰接及弧形滑槽的结构使弧形卡爪具有一定的容错性，便于调整弧形卡爪的张开开度或闭合后的口径。

(7)使用球体筛选视觉组件对羽毛球的破损程度进行判定，将弧形卡爪夹取的符合标准的羽毛球通过凸轮组的完整球释放凸轮进行释放至储球筒；将弧形卡爪夹取的不符合标准的羽毛球通过凸轮组的破损球释放凸轮进行释放至废球箱，使羽毛球分选功能，且自动化程度较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明所述的组合式羽毛球捡球理球机器人的内部结构示意图。

图2为本发明所述的储球筒结构示意图。

图3为本发明所述的储球筒结构俯视图。

图4为本发明所述的快拆装盘的俯视图。

图5为本发明所述的快拆装盘的b-b剖视图。

图6为本发明所述的废球箱的正视图。

图7为本发明所述的组合式羽毛球捡球理球机器人的整体结构示意图。

图8为本发明的机罩结构剖视图。

图9为本发明所述的组合式羽毛球捡球理球机器人的俯视图。

图10为本发明的a-a截面剖视图。

图11为本发明所述的组合式羽毛球捡球理球机器人的内部结构俯视图。

图12为本发明所述的组合式羽毛球捡球理球机器人的内部结构右视图。

图13为本发明的夹球机构的结构示意图。

图中标记：1-机罩，2-捡拾装置，3-动力组件，4-储球装置，401-储球筒，402-废球箱，403-快拆转盘，4031-盘体，4032-t型锁紧块，4033-张紧弹簧，5-理球装置，501-提升器，502-分流筒，503-落球滑道，6-分选装置，601-球体筛选摄像头，602-凸轮组，603-夹球机构，6031-座体，6032-弧形卡爪，6033-y型顶杆，6034-复位弹簧，7-中央控制处理器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图7、图8和图9所示，一种组合式羽毛球捡球理球机器人，包括机架、机罩1、捡拾装置2、动力组件3和储球装置4，所述机架有铝型材拼接组成，机架的外部套设有机罩1，机架的前部设有捡拾装置2，捡拾装置2的底部安装有行走轮，所述行走轮能够对捡拾装置2起到支撑的作用，捡拾装置2的两侧设有球体捕捉摄像头，可以通过球体捕捉摄像头捕捉待捡拾羽毛球的位置信息(羽毛球中心位置的x和坐标，羽毛球的宽度、高度)，并将获取的信息发送到中央控制处理器7，通过计算识别得到羽毛球的面积，同时通过超声波传感器和红外传感器搜集羽毛球智能捡球理球机器人与羽毛球的距离数据，进行比对，当羽毛球球面积和距离数据达到设定值便通过中央控制处理器7将规划好的行走指令传递给动力组件3，由动力组件3执行行走指令。机架的四周还安装有超声波传感器和红外传感器，通过超声波传感器和红外传感器也能够感知羽毛球智能捡球理球机器人与障碍物之间的距离，并将数据传送给中央控制处理器7，中央控制处理器7及时将处理结果发送给动力组件3，动力组件3执行避障指令，中央控制处理7还连接有蓝牙模块和wifi信号接收器，通过蓝牙模块和wifi信号接收器实现远程对中央控制处理7的遥控操作。所述动力组件3包括水平转向盘、转向电机、行走电机和麦克纳姆轮，所述水平转向盘铰接在机架的底部，所述转向电机与水平转向盘齿轮连接，所述水平转向盘上固设有与麦克纳姆轮连接的行走电机，通过动力组件3可以实现羽毛球智能捡球理球机器人360°转向行走。

如图1、图7-图12所示，机罩1的内部设有理球装置5和分选装置6，所述理球装置5包括提升器501、分流筒502和落球滑道503，所述提升器501设在捡拾装置2和分流筒502之间，所述机罩1的内部设有挡板，所述挡板将提升器501与机罩1之间所形成的空腔分隔成两个空腔。捡拾装置2整体为圆筒形，捡拾装置2包括筒体、转轴、耙齿、进球推板、过渡齿板和支撑轮，所述筒体固设在机架的前端，筒体的下侧部设有进球口，所述进球口的两侧对称设有呈v形开口的进球推板，筒体的上侧部设有出球口，筒体的内部设有转轴，所述转轴上沿轴向环形均布有多个耙齿，筒体的中部设有隔板，所述隔板将筒体的进球口与出球口之间形成的流道间隔成两个流道，所述两个流道分别与提升器501和机罩1之间的两个空腔对接。羽毛球通过捡拾装置2旋转的耙齿带入到捡拾装置2的筒体内，羽毛球被筒体内的两个流道分流，以防止整理球体时发生堵塞，增加羽毛球在捡球理球机器人内移动的有序性。提升器501包括环形传送带和安装在其上的多排梳齿，所述分流筒502的顶部中间设有倒v型分流板，被提升到高处的羽毛球通过倒v型分流板再次分流下落，下落至分流筒502的底部且在所述倒v型分流板两侧的落球滑道503内，落球滑道503整体呈勺型且滑道开口面积从滑道的拐点处逐渐减小，羽毛球经过滑道的拐点处有挤压塑性的作用，为了增加羽毛球滑出滑道的流畅性，将落球滑道503沿滑道流动方向上开设有多个条形栅孔，所述条形栅孔的下方设有风机，利用风机向上吹的气流使羽毛球轻轻贴着落球滑道503滑出，进一步为了减少各运动组件衔接过程中发生羽毛球卡塞的现象，在所述提升器501与捡拾装置2、提升器501与分流箱502的衔接处均设有与提升器501的梳齿交错配合的梳齿过渡板。

如图1-图6、图10-图13所示，分选装置6包括球体筛选摄像头601、凸轮组602和多个夹球机构603，球体筛选摄像头601在使用前，先利用相机采集羽毛球图像，接着利用计算机软件对图像进行预处理，设定破损羽毛球图像的边界条件，然后再利用球体筛选摄像头601对破损羽毛球识别，并将破损羽毛球的识别结果传输给中央控制处理器7，中央控制处理器7再将工作信号发送至凸轮组602，由凸轮组602执行相应的动作。所述多个夹球机构603依次连接形成轴向循环转动的环形结构，所述环形结构设于落球滑道503与储球装置4之间，所述球体筛选摄像头601设在所述环形结构的正上方且处于落球滑道503和凸轮组602之间，所述夹球机构603包括座体6031、弧形卡爪6032、y型顶杆6033和复位弹簧6034，所述弧形卡爪6032对称铰接在座体6031上，弧形卡爪6032的端部开有弧形滑槽，所述y型顶杆6033的一端为y型开口，销轴穿过y型顶杆6033的y型开口及安装在其内部的所述弧形滑槽，使弧形卡爪6032铰接在y型顶杆6033的y型开口内，所述y型顶杆6033的另一端穿过座体6031与所述凸轮组602接触配合，所述复位弹簧6034设于y型顶杆6033与座体6031之间。所述凸轮组602包括完整球释放凸轮和破损球释放凸轮，所述完整球释放凸轮和破损球释放凸轮均与y型顶杆6033接触配合，完整球释放凸轮通过舵机安装在机架上，完整球释放凸轮设在破损球释放凸轮和落球滑道503之间，夹球机构603经过完整球释放凸轮时，完整球释放凸轮的远休止端推动y型顶杆6033使弧形卡爪6032张开，复位弹簧6034推动y型顶杆6033使弧形卡爪6032在完整球释放凸轮的其他轮廓段处于闭合状态；经过完整球释放凸轮的夹球机构603沿着固定在机架上的破损球释放凸轮的轮廓曲线移动，由破损球释放凸轮的远休止端移动至破损球释放凸轮的近休止端，移动至破损球释放凸轮的远休止端时处于闭合状态的弧形卡爪6032张开。所述储球装置4包括储球筒401、废球箱402和快拆转盘403，储球筒401的结构尺寸与羽毛球发球机的发球筒的结构尺寸一致，所述快拆转盘403包括盘体4031、t型锁紧块4032和张紧弹簧4033，所述盘体4031上沿圆周方向均布有四个凸台，所述凸台与盘体4031之间交错设有多个t型锁紧块4032，所述t型锁紧块4032上套设有张紧弹簧4033，所述储球筒401套装在所述凸台上，所述t型锁紧块4032通过张紧弹簧4033将储球筒401卡设在所述凸台上，为了提升t型锁紧块4032的锁紧效果，可将t型锁紧块4032的端面做成弧形，所述弧形的尺寸以储球筒401的直径相同，从而增大t型锁紧块4032与储球筒401之间的接触面积，加强锁紧效果。所述储球筒401的侧部开设有通槽，所述通槽内可拆卸地安装有u型卡板，所述u型卡板包括左右对称的两个抱箍，所述两个抱箍的一端铰接，另一端设有卡扣或螺栓安装孔，进行锁紧，所述抱箍的中部设有空心凸起，所述空心凸起能够插入储球筒401的侧部通槽，对其内部的羽毛球进行限位。所述快拆转盘403与机架之间设有间歇运动机构，所述间歇运动机构的每次间歇转动均将快拆转盘403上相邻的储球筒401转到球体筛选摄像头601的正下方，快拆转盘403的底部设有转盘圆周方向运动的导轮，通过该导轮能够在降低摩擦损耗的同时保证快拆转盘403上储球筒401转动平稳，所述废球箱402的两侧设有滑道结构和弧形悬臂，所述滑道结构包括耳型滑道和滚珠组件，所述耳型滑道固定在机架上，耳型滑道的内部固定有滚珠组件，所述弧形悬臂插装在耳型滑道内，同时与滚珠组件接触配合。

工作时，球体捕捉摄像头捕捉到羽毛球后，将位置信息传送至中央控制处理器7，中央控制处理器7将规划好的线路行走指令传递给动力组件3，通过动力组件3行走至待拾取羽毛球处，羽毛球经过捡拾装置2再经过理球装置5的落球滑道503和风机的整理，下落至处于闭合状态的弧形卡爪6032内，装夹了羽毛球的夹球机构603轴向循环转动，当夹球机构603运动至球体筛选摄像头601的下方、储球装置4的上方时，球体筛选摄像头601将羽毛球裙部的图像信息传输至中央控制处理器7，进行判定该羽毛球是否能继续使用。当判定能继续使用，则完整球释放凸轮在舵机的带动下开始转动，完整球释放凸轮的远休止端推动y型顶杆6033使弧形卡爪6032张开，所述弧形卡爪6032内装取的羽毛球下落至储球筒401内。当判定羽毛球不能继续使用时，完整球释放凸轮不转动，装夹有破损超标的羽毛球的弧形卡爪6032不开启，并移动至破损球释放凸轮处，由于破损球释放凸轮始终静止不动，故在破损球释放凸轮处弧形卡爪6032是被动开启，y型顶杆6033贴着破损球释放凸轮轮廓曲线运动(从破损球释放凸轮的近休止端到破损球释放凸轮的远休止端)，在到破损球释放凸轮的远休止端之前，弧形卡爪6032处于闭合状态，在远休止端，y型顶杆6033被完全顶起，弧形卡爪6032张开，破损超标的羽毛球下落至废球箱402内，从而完成羽毛球的拾取，整理及分选。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。