本實用新型屬于機器人領域，具體涉及一種自動撿乒乓球的機器人。

背景技術：

在乒乓球館中的日常訓練過程中，撿取散落在各處的乒乓球對于運動員而言是一件較為消耗體力的工作。而且據(jù)醫(yī)療統(tǒng)計研究，在劇烈運動過程中，頻繁彎腰撿球會增大后期運動受傷的風險。

申請?zhí)枮?01410109219.5的發(fā)明專利公開了一種撿球機，其通過在抽吸管后段設有抽吸艙，將球吸入艙內，在球類運動過程中撿球操作簡便、省時省力，且能夠擦拭球體并抽吸菌塵，減輕了運動人員的工作難度。但是，由于該裝置不能自動在乒乓球館中巡航并發(fā)現(xiàn)球體，因此必須要依賴于人的操作，無法實現(xiàn)自動撿球。申請?zhí)枮?01510229859.4的發(fā)明專利公開了一種網(wǎng)球撿球機的撿球系統(tǒng)，該撿球系統(tǒng)通過中央處理器接收紅外測距傳感器的測量數(shù)據(jù)，并根據(jù)相關數(shù)據(jù)向驅動系統(tǒng)發(fā)出運動指令；然后通過驅動系統(tǒng)，在中央處理單元的驅動下實現(xiàn)撿球機的行走過程的變速與轉彎。而其撿球裝置，由二自由度機械臂和舵機驅動電路組成，采用二自由度機械臂完成夾球、運球和放球動作。該裝置能夠實現(xiàn)自動化撿球，但其機械臂適用于網(wǎng)球，針對乒乓球的撿球效果不佳，容易導致乒乓球因為壓力而凹陷。因此，目前亟待于開發(fā)一種自動撿乒乓球的機器人。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種自動撿乒乓球的機器人，所采用的具體技術方案如下：

自動撿乒乓球的機器人，包括車輛本體、單片機、舵機、電源、擺臂、球框和彈性繩；所述的車輛本體的前端鉸接有擺臂；擺臂頂部固定有圓柱形球框，球框的前端開口，后端封閉，且在開口一側的橫截面上固定有若干條間隔排布的彈性繩，相鄰兩條彈性繩的間距小于待撿乒乓球的直徑；彈性繩所處的橫截面與球框開口所處的端面間距離小于待撿乒乓球半徑的1/2；擺臂底部與舵機的動力輸出軸連接，控制其旋轉角度；舵機與單片機和電源相連。

作為優(yōu)選，所述的車輛本體還設置有紅外傳感器、超聲傳感器和圖像識別模塊，紅外傳感器和超聲傳感器設置于車輛本體的前端，用于在車輛行進過程中檢測與前方物體之間的距離；圖像識別模塊與單片機相連，用于采集前方圖像并進行目標識別。

作為優(yōu)選，所述的彈性繩處于預緊狀態(tài)。

作為優(yōu)選，所述的彈性繩均沿水平方向設置。

作為優(yōu)選，所述的彈性繩的間距為待撿乒乓球直徑的1/2～3/4。

本實用新型通過特殊設計的撿球機構，實現(xiàn)了撿取乒乓球的高效自動化。而且，該機器人結構簡單，成本較低。另外，與紅外傳感器、超聲傳感器和圖像識別模塊進行耦合后，能夠實現(xiàn)在的大范圍的場館中巡航，自動撿球。

附圖說明

圖1為本實用新型中自動撿乒乓球的機器人的結構示意圖；

圖2為本實用新型中擺臂和球框組成的撿球機構示意圖。

圖中：車底座1、紅外傳感器2、超聲傳感器3、單片機4、藍牙模塊5、舵機6、底座7、電源8、擺臂9、球框10、圖像識別模塊11、彈性繩12和乒乓球13。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型做進一步闡述和說明。本實用新型中各個實施方式的技術特征在沒有相互沖突的前提下，均可進行相應組合。

如圖1所示，一種自動撿乒乓球的機器人，包括車輛本體1、單片機4、舵機6、電源8、擺臂9、球框10和彈性繩12。車輛本體1為一輛由電力驅動的微型車，具有底盤和四個車輪，底盤的上方平面可以作為各配置組件的搭載平臺。底盤上靠近前進方向的前端部位，鉸接有兩條擺臂9。如圖2所示，兩條擺臂9頂部固定有用于容納收集的乒乓球的球框10。球框10呈圓柱形，前端開口，后端封閉，且在開口一側的橫截面上固定有若干條彈性繩12。彈性繩可采用橡皮筋或者其他具有彈性的條帶。彈性繩12間隔排布，相互平行，能夠覆蓋整個球框10的橫截面。相鄰兩條彈性繩12的間距需要小于待撿乒乓球的直徑，一般可設置間距為待撿乒乓球直徑的1/2～3/4，該間距下能夠較好地將乒乓球13卡入間隙內。彈性繩12所處的橫截面與球框10開口所處的端面間距離小于待撿乒乓球半徑的1/2，因此當球框10接觸地面時，乒乓球的橫截面最大處能夠進入兩條彈性繩12之間，實現(xiàn)乒乓球的收集。擺臂9底部與舵機6的動力輸出軸連接，控制其旋轉角度；舵機6與單片機4和電源8相連。電源8也作為車輛本體1的車輪行進動力，單片機4同時也控制車輪的運動。

由于乒乓球本身的特點，不能承受較高的壓力，否則會導致其球體凹陷，上述捕捉結構完美地解決了乒乓球的撿取問題。

該機器人的撿球過程為：擺臂9常規(guī)狀態(tài)下，處于垂直方向。需要撿球時，車輛本體1在單片機4的控制下，以朝著乒乓球的方向前進，當靠近乒乓球時，由單片機4控制舵機6旋轉，使擺臂9下放，球框10開口處倒向乒乓球，乒乓球卡入兩條彈性繩12之間，當乒乓球的橫截面最大處通過彈性繩12后，乒乓球便被收集于球框10內。由于乒乓球質量較輕，在后續(xù)的收集過程中也無法突破彈性繩12的阻力重新掉出。為了更好地實現(xiàn)撿球，彈性繩12需要處于預緊狀態(tài)，預緊力不能過大，也不能過小，可以根據(jù)多次試驗結果進行調整。理論上，彈性繩12的方向可以朝任意的徑向設置，但是試驗表面，在擺臂垂直狀態(tài)下，彈性繩12沿水平方向設置是撿球效果最佳的，此時當擺臂下方時，彈性繩方向與車輛行進方向垂直。

上述方案僅能夠實現(xiàn)乒乓球的半自動收集，因為車輛無法自動巡航并定位乒乓球位置，因此可考慮增加圖像識別模塊。在另一實施例中，車輛本體1上還設置有紅外傳感器2、超聲傳感器3和圖像識別模塊11，其均與單片機相連進行數(shù)據(jù)交互。紅外傳感器2和超聲傳感器3設置于車輛本體1的前端，用于在車輛行進過程中檢測與前方物體之間的距離。圖像識別模塊11放置于底座7上，與單片機4相連，以便采集前方圖像并進行目標識別。當圖像識別模塊11檢測到乒乓球的存在時，單片機4驅動車輪朝乒乓球目標方向移動，并在移動過程中通過紅外傳感器2、超聲傳感器3同時檢測距離乒乓球的距離。當靠近球時，自動執(zhí)行撿球動作。使用兩種傳感器的原因是：紅外傳感器速度快精度高，但是對于光線條件敏感。超聲傳感器速度慢精度低，但是不會受到光線條件影響。同時使用兩種傳感器可以相互進行校驗，不會產(chǎn)生較大誤差。當然，行進過程中也需要通過兩個傳感器檢測障礙，只要其中一個檢測到障礙就執(zhí)行避障程序，可以提高避障效率。在本實施例中，單片機4型號為STM32F103ZET6，圖像識別模塊11采用Pixy CMUcam5型號，均為市售產(chǎn)品。當然圖像識別模塊11也可以直接用現(xiàn)有的智能手機代替，通過圖1中的藍牙模塊5與單片機相連，以減少成本。

以上所述的實施例只是本實用新型的一種較佳的方案，然其并非用以限制本實用新型。有關技術領域的普通技術人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型。因此凡采取等同替換或等效變換的方式所獲得的技術方案，均落在本實用新型的保護范圍內。