本实用新型涉及体育用品领域，具体涉及一种智能捡球小车。
背景技术：
球类运动一直备受人们的追崇，经常进行球类运动可帮助人们保持身心健康，头脑灵活，但是，球类运动中不可忽视的问题就是捡球，捡球过程费时费力且枯燥无味，智能化水平低。
现有的捡球装置大多结构复杂、功能单一，实用性有待提高。孙立功等公开了一种自动捡球智能小车系统，采集的图像传输给单片机进行图像处理，识别球体及其位置和距离，从而控制捡球小车的行驶方向，但是由于捡球累计到一定数量时，需要小车到卸载区卸载，不能自主送回用户身边，且小车捡球的种类单一，功能有待进一步改进和完善。
技术实现要素：
为解决现有问题，本实用新型提供一种智能捡球小车。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
一种智能捡球小车，包括小车本体，小车本体底部安装万向轮，小车本体上设置用于控制万向轮转向的左电机和右电机，小车本体上还设置单片机、无线通信模块、摄像头模块、超声波模块、捡球装置和人体感应模块，捡球装置为由用于粘球的粘性活动板围成的中空结构，捡球装置前端开口且后端内部安装控制球体运动的风机，人体感应模块包括红外热释电传感器和菲涅尔透镜，摄像头模块连接至单片机输入端，单片机输入端通过无线通信模块与客户端进行通信，单片机输出端与左电机、右电机和风机相连并通过风机驱动球体吸附于粘性活动板上，单片机与超声波模块相连进行测距，红外热释电传感器后置接收放大电路再连接单片机进行人体探测。
进一步的，所述小车本体上还设置电机驱动模块，单片机通过电机驱动模块分别与左电机、右电机和风机相连并控制左电机、右电机和风机的转速和转向。
进一步的，所述电机驱动模块包括四路L298N电机驱动，电机驱动模块的EN1引脚、EN2引脚和EN3引脚分别为左电机、右电机和风机的使能端，EN1引脚、EN2引脚和EN3引脚分别连接单片机的PA5引脚、PA6引脚和PA7引脚，通过PA5引脚、PA6引脚和PA7引脚输出PWM信号来控制左电机、右电机和风机的转速，单片机的PB10引脚和PB11引脚连接电机驱动模块的IN5引脚和IN6引脚，用于控制风机的正反转，单片机的PB12引脚、PB13引脚、PB14引脚和PB15引脚作为普通IO接口使用并分别连接电机驱动模块的IN1引脚、IN2引脚、IN3引脚和IN4引脚，IN1引脚和IN2引脚控制左电机的正、反转，IN3引脚和IN4引脚控制右电机的正、反转。
进一步的，所述小车本体顶部且远离捡球装置的一端安装人体感应模块，菲涅尔透镜设置于红外热释电传感器的正前方，接收放大电路的Vi输入端与红外热释电传感器的输出端相连，接收放大电路的输出端连接单片机的PA2引脚。
进一步的，所述红外热释电传感器的型号为HC-SR501，接收放大电路采用OP07双极性运算放大器且包括沿信号流入方向依次设置的第一级放大器和第二级放大器，第一级放大器为反向放大器，第二级放大器为同向放大器。
进一步的，所述捡球装置设置于小车本体底部前端，捡球装置一侧安装摄像头模块，捡球装置上方设置超声波模块，摄像头模块采用CCD摄像头。
进一步的，所述小车本体底部前端安装一个与左电机和右电机均相连的万向轮，小车本体底部后端对称安装两个后轮，通过左电机和右电机驱动万向轮带动两个后轮及小车本体进行左转或右转。
进一步的，所述超声波模块选用HC-SR04+超声波，VCC外接单片机5 V电压，超声波模块的Trig控制端引脚连接单片机的PB0引脚，Echo接收端引脚接单片机的PB1引脚，超声波模块的GND引脚接单片机的GND引脚，超声波模块内置的下载电路SWD-PA13 和SWC-PA14分别接到单片机的PA13引脚和PA14引脚。
进一步的，所述客户端为安卓手机，单片机采用STM32单片机，单片机内置信号处理模块和存储模块，无线通信模块为蓝牙模块，蓝牙模块的Bt_R引脚接单片机的PA9引脚，蓝牙模块的Bt_T引脚接单片机的PA10引脚。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
本实用新型公开了一种智能捡球小车，包括小车本体，小车本体底部安装万向轮，小车本体上设置用于控制万向轮转向的左电机和右电机，小车本体上还设置单片机、无线通信模块、摄像头模块、超声波模块、捡球装置和人体感应模块，捡球装置为由用于粘球的粘性活动板围成的中空结构，捡球装置前端开口且后端内部安装控制球体运动的风机，人体感应模块包括红外热释电传感器和菲涅尔透镜，摄像头模块连接至单片机输入端，单片机输入端通过无线通信模块与客户端进行通信，单片机输出端与左电机、右电机和风机相连并通过风机驱动球体吸附于粘性活动板上，单片机与超声波模块相连进行测距，红外热释电传感器后置接收放大电路再连接单片机进行人体探测。本实用新型提供的智能捡球小车，通过客户端远程控制小车本体的转向并通过捡球装置捡取所寻球体，可实时进行测距和人体探测，可将球体智能送至用户身边，一车多用，结构简单，人机交互性强，应用前景广阔。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型的捡球装置的结构示意图；
图3是本实用新型的原理框图；
图4是本实用新型的接收放大电路的电路图；
图5是本实用新型的工作流程图；
其中，1-小车本体；2-摄像头模块；3-超声波模块；4-捡球装置；5-人体感应模块；6-粘性活动板；7-万向轮；8-后轮；9风机。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型作更进一步的说明。
名称解释：
基于离焦图像的测距原理是根据物体所处位置如果偏离摄像机聚焦平面，就会在像检测器上形成模糊的散焦图像，偏离距离越大，图像的离焦模糊程度也越强，利用这一图像变化特点并结合少量预知参数就可以计算获得物体的距离信息。
如图1-5所示，一种智能捡球小车，包括小车本体1，小车本体1上设置左电机和右电机，小车本体1底部的前端中央位置安装一个与左电机和右电机均相连的万向轮7，底部的后端对称安装两个后轮8，通过左电机和右电机驱动万向轮7带动两个后轮8进行相应的左转或右转，进而使小车本体1进行对应的左转或右转，便于调整小车本体1的行进方向，使其灵活移动，小车本体1上还设置电源模块、单片机、电机驱动模块、无线通信模块、摄像头模块2、超声波模块3、捡球装置4和人体感应模块5，单片机内置信号处理模块和存储模块，存储模块内已预先存储待寻球体的信息，包括待寻球体的种类、颜色、形状和/或大小等信息，用户可根据实际的捡球需求在存储模块内存储需要的信息，供单片机调用，单片机输入端与摄像头模块2相连并通过无线通信模块与客户端进行通信，接收客户端传送的指令并做出对应的响应。
捡球装置4设置于小车本体1的底部前端，捡球装置4为由粘性活动板6围成的中空结构且前端开口，球体通过开口进入捡球装置4内，粘性活动板6用于将球体粘附其上，进而实现捡球，捡球装置4内部且位于后端安装风机9，风机9的大小与捡球装置4的尺寸相适配，风机9的安装位置应适当，风机9与粘附于活动板6上的球体之间具有一定的距离，确保球体能够牢固粘附于粘性活动板6上且不被风机9刮掉。
单片机接收摄像头模块2传送的图像并对其进行分析处理，客户端向单片机传送指令，单片机按指令执行相应的操作，单片机输出端与电机驱动模块相连再分别与左电机、右电机和捡球装置4内的风机9相连，左电机和右电机的转速影响小车本体1进行左转或右转，进而通过左电机和右电机控制小车本体1的运动转向，通过控制风机9的转向将球体黏附于粘性活动板6上，风机9反转时，球体朝向捡球装置4及粘性活动板6运动，实现捡球目的，风机9正转时，球体远离捡球装置4，单片机还与超声波模块3和人体感应模块5相连并分别进行测距和人体探测，单片机根据图像处理结果以及超声波模块3和人体感应模块5的探测结果通过控制左电机和右电机的运转情况实现对小车本体1速度和方向上的指挥。
捡球装置4一侧安装摄像头模块2，摄像头模块2采用 CCD摄像头，用于实时采集小车本体1在行进过程中的图像并传送至单片机，单片机接收并对其进行图像分析和处理，单片机不断调用存储模块内的信息并与处理得到的图像结果进行比对和匹配，具体过程为：信号处理模块对摄像头模块采集的图像进行图像特征提取，用于获取图像中出现的球体数目、种类、颜色、形状或大小等属性信息，信号处理模块将处理结果与预先存储的待寻球体的信息进行比对，通过信号处理模块判断摄像头模块2采集的图像中是否存在与待寻球体信息一致的球体，从而判断是否探测到所需球体。
捡球装置4上方设置超声波模块3，超声波模块3用于探测小车本体1与用户之间的距离并传送至单片机进行分析和处理，超声波模块3选用HC-SR04+超声波，VCC外接单片机5 V电压，超声波模块3的Trig控制端引脚连接单片机的PB0引脚，Echo接收端引脚接单片机的PB1引脚，超声波模块3的GND引脚接单片机的GND引脚，超声波模块3内置的下载电路SWD-PA13 和SWC-PA14分别接到单片机的PA13引脚和PA14引脚。
小车本体1顶部且远离捡球装置4的一端安装人体感应模块5，人体感应模块5包括红外热释电传感器和菲涅尔透镜，红外热释电传感器后置接收放大电路，用于进行人体探测，判断是否探测到用户，红外热释电传感器的探测距离在7 m左右，为了提高红外热释电传感器的探测灵敏度以增大探测距离，在红外热释电传感器的正前方装设一个菲涅尔透镜，红外热释电传感器的型号为HC-SR501，该传感器的探头内部有探测元件，该元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出信号并作为如图4的接收放大电路的输入信号Vi，即接收放大电路的Vi输入端接红外热释电传感器的输出引脚，使得红外热释电传感器接收到的微弱信号放大，经过接收放大电路放大的输出信号Vo传给单片机的PA2引脚，这样就可以满足探测较远距离的用户的行动，提高探测率，接收放大电路主要选用OP07双极性运算放大器，该放大器具有输入偏置电流低和开环增益高的特点，沿信号流入方向在接收放大电路中依次设OP1第一级放大器和OP2第二级放大器，OP1第一级放大器的输出电压为Vo1，OP1第一级放大器正极接地，产生虚短，OP1第一级放大器的输入输出电流大小不变，OP1第一级放大器是反向放大器，OP2第二级放大器是同向放大器，输入输出电流不变，通过OP1第一级放大器和OP2第二级放大器的信号放大作用可将信号放大70分贝以上。
单片机采用STM32单片机，存储模块内已预先存储预设距离阀值和预设用户距离阀值，单片机不断调用存储模块内的距离阀值并与对应的实际距离值进行数值比对，做出对应的响应，电机驱动模块包括四路L298N电机驱动，电机驱动模块的EN1引脚、EN2引脚和EN3引脚分别为左电机、右电机和风机9的使能端，EN1引脚、EN2引脚和EN3引脚分别连接单片机的PA5引脚、PA6引脚和PA7引脚，通过PA5引脚、PA6引脚和PA7引脚输出PWM信号来控制左电机、右电机和风机9的转速，PWM信号由单片机内部进行设置产生，单片机的PB10引脚和PB11引脚连接电机驱动模块的IN5引脚和IN6引脚，用于控制风机9的正反转，在本实用新型中，风机9反转时即可驱动球体吸附于粘性活性板6上，实现捡球效果，单片机的PB12引脚、PB13引脚、PB14引脚和PB15引脚作为普通IO接口使用并分别连接电机驱动模块的IN1引脚、IN2引脚、IN3引脚和IN4引脚，其中IN1引脚和IN2引脚控制左电机的正、反转，IN3引脚和IN4引脚控制右电机的正、反转，本实用新型还可使风机9正转时驱动球体进行吸附，用户可根据实际需求进行灵活选择。
电源模块为小车本体1及其上的各电模块供电，左电机、右电机和风机9的工作电压均为12V，电机驱动模块内置以LM2596芯片为核心的降压电路，用于将12V电压降压至5V，超声波模块3、红外热释电传感器和通信模块可在5V电压下正常工作，单片机内置以AMS1113-3.3芯片为核心的降压电路，用于将5V电压降到3.3V，使得单片机最小系统在3.3V电压下正常工作。
无线通信模块为蓝牙模块，客户端为安卓手机，蓝牙模块的Bt_R引脚接单片机的PA9引脚，蓝牙模块的Bt_T引脚接单片机的PA10引脚，VCC接5V电压。
本实用新型的工作原理：
根据用户的实际需求控制小车本体1通过捡球装置4进行捡球并将球体送至用户身边，用户在安卓手机上通过无线通信模块发送指令至单片机，单片机接收该指令并做出对应的响应，用户可通过安卓手机选择捡取不同种类的球体，通过单片机控制小车本体1捡拾对应的球体，球体种类不限定，通用性强，只需通过安卓手机传送捡取何种球体的信息指令至单片机，用户在安卓手机上通过无线通信模块发送待寻球体信息并传送至存储模块进行保存，便于单片机调用，在行进过程中，小车本体1上的摄像头模块2进行实时图像采集并传送至单片机，通过单片机的信号处理模块对摄像头模块2采集的图像进行图像特征提取分析和处理，获取图像中出现的球体数目、种类、颜色、形状或大小等属性信息，信号处理模块将其与预先存储的待寻球体的信息进行比对，进而判断摄像头模块2采集的图像中是否存在与待寻球体信息一致的球体，若没有找到所需球体，说明所寻球体不在小车本体1当前行驶的方向或者被障碍物遮挡，用户可在安卓手机上通过无线通信模块发送左电机或右电机的转速指令至单片机，单片机接收并通过电机驱动模块驱动左电机或右电机按对应的转速指令转动，从而控制小车本体1的左电机或右电机带动小车本体1进行左或右转弯及行进，在行进过程中，通过摄像头模块2继续拍摄图像再传送至信号处理模块进行图像处理和信息比对，重复上述步骤直到在采集的图像中找到所需球体，待找到所需球体后通过客户端和单片机控制小车本体1继续前进，摄像头模块2继续采集图像并传送至单片机进行处理，当球体所处的位置偏离CCD摄像头的聚焦平面时就会形成模糊的散焦图像，偏离距离越大，图像越模糊，单片机根据离焦测距法计算得到小车本体1与所寻球体之间的实际距离，若实际距离低于预设距离阀值时，单片机通过电机驱动模块控制左电机和右电机停止运行，进而使小车本体1停止前进，此时，单片机驱动捡球装置4执行捡球指令，通过电机驱动模块控制风机9反转，单片机通过输出PWM信号控制风机9的转速并将所需球体吸取至粘性活动板6上，完成捡球，风机9的转速不同产生对球体不同的吸附力，待捡球完成，单片机驱动人体感应模块5工作，通过红外热释电传感器进行人体探测，若探测到人体，红外热释电传感器传送已探测到用户信号至单片机，单片机接收并驱动超声波模块3进行测距，获取人体与小车本体1之间的实际距离值并传送至信号处理模块进行处理，当人体与小车本体1之间的实际距离值小于固存于存储模块内的预设用户距离阀值时，单片机控制小车本体1停止，左、右电机的转速为零，便于将所需球体送到用户身边，当人体与小车本体1之间的实际距离值大于预设用户距离阀值时，小车本体1继续前进至实际距离低于预设用户距离阀值，重复上述步骤，将球体送至用户身边，若红外热释电传感器未探测到人体信号，则说明前方有障碍物遮挡或者小车本体1的行驶方向上无人，单片机接收红外热释电传感器传送的未检测到用户信号，超声波模块不测距，通过单片机驱动小车本体1继续行进，通过红外热释电传感器继续探测人体所在位置，重复上述步骤，直至探测到人体并将所寻球体送至用户身边，在小车本体1的运行过程中，用户均可通过客户端远程调控小车本体1做出不同的响应，实时调整小车本体1的车速、车向和风机9的正反转，智能控制小车本体1快速、精准找到所需球体并运送至用户身边，用户将球体由粘性活动板6上取下即可，人机交互性强。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。