專利名稱：智能移動撿球機器人的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種智能移動撿球機器人，能夠通攝像頭自行尋找小球并將其 撿起，實現(xiàn)了系統(tǒng)的智能化。
技術背景隨著生活水平的提高，人們越來越重視通過運動來鍛煉身體。目前在很多 城市的公共體育場地都會設有諸如兵乓球、羽毛球、網(wǎng)球之類的球類運動項目， 一旦這些球被打到很遠的地方，人們就不想去撿球，感覺跑很遠去撿一個球影 響了運動的興致，也比較麻煩，這種情況在號稱貴族運動的高爾夫球場那就更 為常見，往往一桿將球擊得偏離目標桿位甚遠，跑去撿一個球，既浪費了時間， 又浪費了精力，如果不去撿球，又白白浪費了資源，所以在很多高爾夫球場都 雇有專門的撿球人員。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是設計一種智能移動撿球機器人，通過攝像頭自行找到球的 位置，并能夠?qū)⑵鋼炱?，這樣大大節(jié)省了人力物力，提高了運動的質(zhì)量，同時 也能成為球場上一道亮麗的風景線。按照本發(fā)明提供的技術方案，在小車底盤的下面有前輪與后輪，在底盤上 設置用于控制前輪方向的控制機構及攝像頭與控制核心，根據(jù)控制核心轉化攝 像頭采集的信息，通過控制機構來及時改變小車的行進方向；通過安裝于底盤 后端的驅(qū)動電機帶動后輪轉動，為機器人提供運動動力；在小車上還安裝有機 械臂和用來盛放待撿球的籃筐，機械臂在控制核心的控制下負責撿目標球，并 將目標球放在筐籃內(nèi)；攝像頭對小車前方的目標球進行掃描， 一旦檢測到目標 球，通過控制核心控制小車自動向目標球的方向運動；所有的信息處理及智能 控制通過輸入控制核心的程序來實現(xiàn)。機械臂包括第一機械臂及用于驅(qū)動第一機械臂的第一電動機、第二機械臂 及用于驅(qū)動第二機械臂的第二電動機、機械手指及用于驅(qū)動機械手指的第三電 動機；當小車運動到距球預設位置時，停止驅(qū)動電機，同時機械臂開始工作，首 先第二電動機工作，使第二機械臂下降，帶動機械手指移動至目標球的位置后 停止工作；之后第三電動機工作，使機械手指由張開到閉合，將目標球撿起后 停止工作；然后，第二電動機再次工作，抬高第二機械臂，使機械手指被抬高 至高于籃框的高度后停止工作；接著第一電動機工作，使第一機械臂平行旋轉 至機械手指位于籃框的正上方后停止工作；之后第二電動機再次工作，使機械 手指下降至籃框內(nèi)后停止工作；然后第三電動機工作，使機械手指張開，將球 放入籃框內(nèi)；再依次是第二電動機工作，使第二機械臂抬高至機械手指位于籃 框的上方，第一電動機工作，使第一機械臂水平回轉，至此整個撿球過程結束。
攝像頭對小車前方的目標球進行掃描時，掃描角度為120°，掃描距離為數(shù) 十米。在小車的車體上裝有四個輪子，前兩個輪子控制小車的前進方向，后兩個 輪子起驅(qū)動作用。小車上裝有一個機械臂和一個筐籃，在小車的前方裝有攝像 頭。小車移動時，攝像頭會對前方呈120°、數(shù)十米內(nèi)進行檢測， 一旦檢測到目 標，小車的前兩輪通過方向舵機自動調(diào)整方向，從而引導小車向目標方向移動， 在距離目標預定撿球位置時，通過程序使驅(qū)動電機停止工作，同時驅(qū)動車上機 械臂，從前半部分下放開始，經(jīng)過夾球，抬升，向后轉180°后，再經(jīng)過下放、 松球，實現(xiàn)將球撿起并放到籃筐的目的，然后機械臂再回到初始位置，為下一 次撿球做好準備，然后系統(tǒng)繼續(xù)搜尋下一目標，重復以上描述過程。在小車向 目標移動的過程中，如果檢測到新的目標，小車會智能的做一個判斷，選擇最 近的小球并向其行進，從而達到最優(yōu)解。


圖l是小車上的機械臂的結構示意圖。 圖2是小車方向控制舵機和驅(qū)動電機模塊的示意圖。 圖3是圖2的A-A視圖。 圖4是小車底盤的示意圖。
具體實施方式
如圖所示在小車底盤10的下面有前輪11與后輪7，在底盤10上設置用于控制前輪方向的控制機構12及攝像頭15與控制核心14，根據(jù)控制核心14轉 化攝像頭采集的信息，通過控制機構12來及時改變小車的行進方向；通過安裝 于底盤10后端的驅(qū)動電機8帶動后輪7轉動，為機器人提供運動動力；在小車 上還安裝有機械臂和用來盛放待撿球的籃筐13，機械臂在控制核心14的控制下 負責撿目標球，并將目標球放在筐籃13內(nèi)；攝像頭15對小車前方的目標球進 行掃描， 一旦檢測到目標球，通過控制核心14控制小車自動向目標球的方向運 動；所有的信息處理及智能控制通過輸入控制核心14的程序來實現(xiàn)。機械臂包括第一機械臂2及用于驅(qū)動第一機械臂2的第一電動機1、第二機 械臂4及用于驅(qū)動第二機械臂4的第二電動機3、機械手指6及用于驅(qū)動機械手 指6的第三電動機5;當小車運動到距球預設位置時，停止驅(qū)動電機8，同時機械臂開始工作，首 先第二電動機3工作，使第二機械臂4下降，帶動機械手指6移動至目標球的 位置后停止工作；之后第三電動機5工作，使機械手指6由張開到閉合，將目 標球撿起后停止工作；然后，第二電動機3再次工作，抬高第二機械臂4，使機 械手指6被抬高至高于籃框13的高度后停止工作；接著第一電動機l工作，使 第一機械臂2平行旋轉至機械手指6位于籃框13的正上方后停止工作；之后第 二電動機3再次工作，使機械手指6下降至籃框13內(nèi)后停止工作；然后第三電 動機5工作，使機械手指6張開，將球放入籃框13內(nèi)；再依次是第二電動機3 工作，使第二機械臂4抬高至機械手指6位于籃框13的上方，第一電動機1工 作，使第一機械臂2水平回轉，至此整個撿球過程結束。攝像頭15對小車前方的目標球進行掃描時，可以對掃描角度為120°，掃描 距離為數(shù)十米的扇形區(qū)域進行掃描。附圖所示的小車共有4個輪子，能使小車平穩(wěn)的在地面上行駛，到達目的 地時，車上的機械臂就能自動下放撿球。在圖1中，機械臂由三個電動機控制其運動。第一電動機1控制第一機械 臂2的轉動，第二電動機3控制第二機械臂4的下放和抬升，第三電動機5負 責機械手指6的張開與閉合，用于將目標球撿起并放到車上的籃框13內(nèi)。在圖2中，小車的前輪11分別通過兩個支桿連接在控制機構(即方向舵機) 上，通過控制核心14輸出的PWM波控制方向舵機，通過方向舵機的轉動來控 制支桿，從而達到控制小車前輪ll的運動，達到小車自由轉向的目的。小車后 輪7的軸上裝有一個大齒輪，它與驅(qū)動電機8上的小齒輪相連，整個系統(tǒng)運動 就是由這個驅(qū)動電機8控制，所有電動機的能量均由小車上的電池提供，驅(qū)動 電機8轉動通過小齒輪帶動大齒輪轉動，從而驅(qū)動小車前進。在圖3中，可以看到小車中部有一個控制核心，本發(fā)明中使用的控制核心 14選用的是飛思卡爾公司的MC9S12DG128單片機，小車的整個智能過程都是 由控制核心14自行控制的，如果要對車子的某些功能進行改進，其實物部分無 需變動，只需適當對程序做一些相應的改動就可以了，很方便，也很經(jīng)濟。
權利要求
1、一種智能移動撿球機器人，其特征是在小車底盤(10)的下面有前輪(11)與后輪(7)，在底盤(10)上設置用于控制前輪方向的控制機構(12)及攝像頭(15)與控制核心(14)，根據(jù)控制核心(14)轉化攝像頭采集的信息，通過控制機構(12)來及時改變小車的行進方向；通過安裝于底盤(10)后端的驅(qū)動電機(8)帶動后輪(7)轉動，為機器人提供運動動力；在小車上還安裝有機械臂和用來盛放待撿球的籃筐(13)，機械臂在控制核心(14)的控制下負責撿目標球，并將目標球放在筐籃(13)內(nèi)；攝像頭(15)對小車前方的目標球進行掃描，一旦檢測到目標球，通過控制核心(14)控制小車自動向目標球的方向運動；所有的信息處理及智能控制通過輸入控制核心(14)的程序來實現(xiàn)。
2、 如權利要求1所述的智能移動撿球機器人，其特征是機械臂包括第一 機械臂(2)及用于驅(qū)動第一機械臂(2)的第一電動機(1)、第二機械臂(4) 及用于驅(qū)動第二機械臂(4)的第二電動機(3)、機械手指(6)及用于驅(qū)動機 械手指(6)的第三電動機(5);當小車運動到距球預設位置時，停止驅(qū)動電機(8)，同時機械臂開始工作， 首先第二電動機(3)工作，使第二機械臂(4)下降，帶動機械手指(6)移動 至目標球的位置后停止工作；之后第三電動機(5)工作，使機械手指(6)由 張開到閉合，將目標球撿起后停止工作；然后，第二電動機(3)再次工作，抬 高第二機械臂(4)，使機械手指(6)被抬高至高于籃框(13)的高度后停止工 作；接著第一電動機(1)工作，使第一機械臂(2)平行旋轉至機械手指(6) 位于籃框(13)的正上方后停止工作；之后第二電動機(3)再次工作，使機械 手指(6)下降至籃框(13)內(nèi)后停止工作；然后第三電動機(5)工作，使機 械手指(6)張開，將球放入籃框(13)內(nèi)；再依次是第二電動機(3)工作， 使第二機械臂(4)抬高至機械手指(6)位于籃框(13)的上方，第一電動機 (1)工作，使第一機械臂(2)水平回轉，至此整個撿球過程結束。
3、 如權利要求1所述的智能移動撿球機器人，其特征是攝像頭(15)對 小車前方的目標球進行掃描時，掃描角度為120。，掃描距離為數(shù)十米。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種新型智能移動撿球機器人，即在一個能自由移動的小車上安裝一個機械臂，在小車的前方裝有攝像頭，通過其檢測到小球的位置，從而引導小車向球的方向運動，在到達預設撿球位置時，停止小車的同時驅(qū)動機械臂，撿起小球，并把小球放在車上的球籃內(nèi)，然后繼續(xù)尋找下一小球，重復以上描述動作，起到球場上“球童”的作用。
文檔編號B25J5/00GK101161425SQ200710190398
公開日2008年4月16日 申請日期2007年11月27日 優(yōu)先權日2007年11月27日
發(fā)明者史鵬飛, 吳定會, 強 董, 晨 陳, 馬先喜 申請人:江南大學