基于VEXIQ机器人平台的放球机构的制作方法

本实用新型涉及VEXIQ机器人技术领域，具体涉及一种基于VEXIQ机器人平台的放球机构。

背景技术：

VEX机器人大赛又称VEX机器人世界锦标赛(VEX Robotics Competition)，是一项旨在通过推广教育型机器人，拓展中学生和大学生对科学、技术、工程和数学领域兴趣，提高并促进青少年的团队合作精神、领导才能和解决问题的能力的世界级大赛。2016-2017年VEXIQ比赛主题为急速过渡(Crossover)，比赛场地分为橙色得分区和蓝色得分区，两支队伍将在一分钟的时间内将自己场地的六角球运送到对方场地，然后将对方运送过来的球放入到自己场地的篮筐中，篮筐从上至下有三层，最后两台机器人需要停在场地中间的桥上且保持桥的平衡。

由与整个比赛时间仅有一分钟的时间，故要在一分钟的时间内得到更高的分数，故要尽可能的优化机器各部分的机械结构，达到更为高效的目的。由于VEXIQ官方提供的比赛机器效率低下，放球机构无法将球放到最高层篮筐中，而且，且其放球机构的放球速度也较慢。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种基于VEXIQ机器人平台的放球机构，以便于将球放入最高层篮筐中，同时提高放球的速度。

为解决上述技术问题，本实用新型的基于VEXIQ机器人平台的放球机构，包括传动轴，该传动轴贯穿连接在机器人底盘上；驱动装置，该驱动装置包括设置在所述机器人底盘上的马达，该马达的输出轴上连接有主动齿轮，该主动齿轮通过链条与所述传动轴上的从动齿轮连接；两个对称设置在所述从动齿轮两侧的机械铲，所述机械铲包括水平部和竖直部，所述水平部包括两根横臂，两横臂的前端与所述传动轴连接，两横臂的末端之间设有第一连接杆；所述竖直部包括两根纵臂，两纵臂的底部与相应地横臂末端连接，两纵臂的顶部之间设有第二连接杆；两个所述机械铲的外侧均设置有挡球机构，且在两个机械铲的内侧之间设置有分球机构。

本实用新型在放球时，由机器人底盘带动放球机构运动到目标篮筐位置，然后驱动装置工作，使得机械铲以传动轴为轴旋转，从而将机械铲上的球放入目标篮筐中；本实用新型的机械铲包括水平部和竖直部，而竖直部的长度则决定了球是否可以投入最高层篮筐中，以及一次可以完成几个球的投放工作，但是竖直部过长又会导致机械铲重量较大，超出马达的负荷，而比赛中马达的使用数量有规定，因此，本实用新型对机械铲的结构进行了优化，使水平部仅包含两根横臂和第一连接杆，而竖直部仅包含两根纵臂和第二连接杆，纵臂的长度需要满足可以同时放置两个球，在放球时，位于顶部的球可以直接放在最高层篮筐，而位于底部的球则可以放进下一层篮筐中；挡球机构以防止球从机械铲外侧掉落，而分球机构则可以限定球的位置，确保球可以顺利投入篮筐中；由此可见，本实用新型提供的放球机构能将球投放在最高层篮筐中，且可以一次投放四个球，提高了单位时间内放球的数量。

优选地，所述挡球机构与位于机械铲外侧的纵臂连接，所述挡球机构包括依次连接的第一防护板、第二防护板和第三防护板，所述第一防护板的一端连接在所述纵臂的上部，另一端与第二防护板的顶部连接，所述第三防护板的一端连接在所述纵臂的下部，另一端与第二防护板的底部连接，所述第二防护板与所述纵臂平行设置。

优选地，所述横臂的顶部连接有导向杆，该导向杆与所述横臂之间形成30°夹角。在放球过程中，导向杆可以对位于机械铲底部的球起到导向作用，帮助球顺利进入到目标篮筐内，而导向杆和横臂之间的角度和导向杆的长度则可以根据实际的篮筐高度进行选择，保证在放球时，导向杆与目标篮筐位置一致。

优选地，所述分球机构为向下凸出的折线形，包括第一分球杆和第二分球杆，所述第一分球杆的前端通过第三连接杆连接在两机械铲内侧的纵臂之间，所述第二分球杆的末端通过第四连接杆连接在两机械铲内侧的导向杆之间，所述第一分球杆的末端与第二分球杆的前端连接。分球机构起到了分隔两个机械铲的作用，防止球在运动过程中出现左右窜动的情况。

优选地，所述第一分球杆和第二分球杆的连接处，和第二防护板的中部均缠绕有防滑装置。由于机械铲上共有四个球，且ABS塑料表面光滑，摩擦力小，顶部的两个球会很快的倒入最高层篮筐，存在掉落出去的风险，而防滑装置的设置可以增加球与机械铲之间的摩擦力，从而在放球过程中起到减速的作用。

优选地，所述防滑装置为橡皮筋。

优选地，所述主动齿轮的齿数为8，所述从动齿轮的齿数为40。机械铲的竖直部较长，使得机械铲的顶部与马达距离较远，能量损失大，采用8:40的齿数比达到减速增力的效果，减缓机械铲的旋转角速度，从而提高放球的准确率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型的基于VEXIQ机器人平台的放球机构的结构示意图；

图2为本实用新型的位于左侧的机械铲的结构示意图；

图3为本实用新型的位于右侧的机械铲的结构示意图；

图4为本实用新型的分球机构的结构示意图。

附图标记：

1-传动轴；2-支撑梁；3-从动齿轮；4-机械铲；

41-水平部；42-竖直部；43-挡球机构；44-分球机构；45-防滑装置；

411-横臂；412-第一连接杆；413-导向杆；421-纵臂；422-第二连接杆；431-第一防护板；432-第二防护板；433-第三防护板；441-第一分球杆；442-第二分球杆；443-第三连接杆；444-第四连接杆。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1、图2、图3和图4所示，本实施例提供的基于VEXIQ机器人平台的放球机构，包括传动轴1，该传动轴1贯穿连接在机器人底盘上，机器人底盘具有移动和转向的功能，其结构较为复杂，本实施例没有对机器人底盘进行改进，只是在底盘上设置了四根支撑梁2，传动轴1贯穿连接在四根支撑梁2的顶部，实现了放球机构和底盘的连接；驱动装置，该驱动装置包括设置在机器人底盘上的马达(图中未示出)，该马达的输出轴上连接有主动齿轮(图中未示出)，该主动齿轮通过链条与传动轴1上的从动齿轮3连接，该从动齿轮3设置在位于中部的两根支撑梁2之间；两个对称设置在从动齿轮3两侧的机械铲4，所述机械铲4包括水平部41和竖直部42，所述水平部41包括两根横臂411，两横臂411的前端与所述传动轴1连接，两横臂411的末端之间设有第一连接杆412；所述竖直部42包括两根纵臂421，两纵臂421的底部与相应地横臂411末端连接，两纵臂421的顶部之间设有第二连接杆422。

本实施例中，纵臂421的长度略大于两个球叠加在一起的高度，即保证每个机械铲4可以同时放下两个球，从而在放球时，位于顶部的球可以直接放在最高层篮筐，而位于底部的球则可以放进下一层篮筐中；在加高机械铲4的高度后，增加了马达驱动机械铲的难度，因此，本实施例对机械铲4进行了结构优化，使其主体部分只包括两横臂411、两纵臂421、第一连接杆412和第二连接杆422，以降低马达的负荷，同时，将主动齿轮的齿数设计为8，从动齿轮的齿数设计为40，以达到减速增力的效果。

为了增加放球的成功率，本实施例在上述横臂411的顶部连接有导向杆413，该导向杆413与横臂411之间形成30°夹角，在放球过程中，导向杆413可以对位于机械铲4底部的球起到导向作用，帮助球顺利进入到目标篮筐内；实际上，导向杆413和横臂411之间的角度和导向杆413的长度可以根据实际的篮筐高度进行选择，保证在放球时，导向杆与目标篮筐位置一致。

为了限定球在机械铲4上的位置，本实施例在两个机械铲4的外侧均设置挡球机构43，且在两个机械铲4的内侧之间设置分球机构44。

其中，挡球机构43与位于机械铲4外侧的纵臂421连接，包括依次连接的第一防护板431、第二防护板432和第三防护板433，第一防护板431的一端连接在纵臂421的上部，另一端与第二防护板432的顶部连接，第三防护板433的一端连接在纵臂421的下部，另一端与第二防护板432的底部连接，第二防护板432与纵臂421平行设置。如图2所示为位于左侧的机械铲结构图，那么其挡球机构43位于其左侧，而图3为围殴爱右侧的机械铲的机构图，相应地，其挡球机构43位于其右侧，即从机器人整体来看，挡球机构43位于放球机构的两侧。

分球机构44程向下凸出的折线形，包括第一分球杆441和第二分球杆442，所述第一分球杆441的前端通过第三连接杆443连接在两机械铲4内侧的纵臂421之间，所述第二分球杆442的末端通过第四连接杆444连接在两机械铲4内侧的导向杆413之间，第一分球杆441的末端与第二分球杆442的前端连接，分球机构44起到了分隔两个机械铲4的作用，防止球在运动过程中出现左右窜动的情况。

进一步地，在上述第一分球杆441和第二分球杆442的连接处，和第二防护板432的中部均缠绕有防滑装置45，该防滑装置在本实施例中优选为橡皮筋。由于机械铲上共有四个球，且机械铲4为ABS塑料结构，其表面光滑，摩擦力小，顶部的两个球会很快的倒入最高层篮筐，存在掉落出去的风险，而防滑装置45的设置可以增加球与机械铲4之间的摩擦力，从而在放球过程中起到减速的作用。

需要说明的是，本实施例提供的基于VEXIQ机器人平台的放球机构，是为机器人比赛而改进设计的，整个放球机构的搭建均采用原有的零件进行组装，而本实施例只是对放球机构的整体结构进行了概括性的描述，事实上，一根纵臂421可以由多根不同长度的梁零件组装而成，而具体采用哪些零件、零件之间如何连接不是本申请的核心，本领域的技术人员根据本实施例的文字描述，并结合附图，应当可以搭建出满足要求的放球机构。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。