自動(dòng)撿網(wǎng)球裝置及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種自動(dòng)撿網(wǎng)球裝置及其控制方法，包括車體、撿球機(jī)構(gòu)、儲(chǔ)球機(jī)構(gòu)、紅外避障系統(tǒng)以及控制機(jī)構(gòu)；所述撿球機(jī)構(gòu)設(shè)置于車體的前半部，所述儲(chǔ)球機(jī)構(gòu)設(shè)置于撿球機(jī)構(gòu)的后方，所述控制機(jī)構(gòu)設(shè)置于儲(chǔ)球機(jī)構(gòu)上，所述紅外避障系統(tǒng)設(shè)置于車體的前端；其中，所述撿球機(jī)構(gòu)設(shè)有相對(duì)于車體做豎直方向和水平方向上運(yùn)動(dòng)的部件；本發(fā)明采用由兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)通過(guò)絲桿傳動(dòng)的撿球裝置、具有兩個(gè)輔助萬(wàn)向輪的車體上安裝有紅外傳感器、控制模塊采用單片機(jī)；紅外傳感器探測(cè)障礙物或網(wǎng)球，通過(guò)單片機(jī)觸發(fā)驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)車輪避障或驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行撿球。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成品低廉、工作高效的特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】自動(dòng)撿網(wǎng)球裝置及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種自動(dòng)撿網(wǎng)球裝置，具體是一種能識(shí)別并避開(kāi)障礙物和探測(cè)并撿取儲(chǔ)存網(wǎng)球的自動(dòng)撿網(wǎng)球裝置及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]越來(lái)越多的人開(kāi)始喜歡上網(wǎng)球這一運(yùn)動(dòng)，但是對(duì)于新手來(lái)說(shuō)，要花很多時(shí)間撿球，而且撿球的過(guò)程會(huì)消耗人們大量的體力精力，沒(méi)有人希望有趣的網(wǎng)球游戲變成枯燥無(wú)聊的撿球。因此研制一臺(tái)智能撿網(wǎng)球機(jī)器人具有很重要的意義。
[0003]目前，傳統(tǒng)的撿網(wǎng)球車體因?yàn)樯婕暗揭曈X(jué)識(shí)別系統(tǒng)需要的成本比較往往比較高，為了克服成本的限制，讓更多的自動(dòng)撿網(wǎng)球裝置能被使用，一種低廉簡(jiǎn)單的自動(dòng)撿網(wǎng)球裝置是需要的。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供了一種自動(dòng)撿網(wǎng)球裝置及其控制方法。
[0005]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種自動(dòng)撿網(wǎng)球裝置，包括車體、撿球機(jī)構(gòu)、儲(chǔ)球機(jī)構(gòu)、紅外避障系統(tǒng)以及控制機(jī)構(gòu)；所述撿球機(jī)構(gòu)設(shè)置于車體的前半部，所述儲(chǔ)球機(jī)構(gòu)設(shè)置于撿球機(jī)構(gòu)的后方，所述控制機(jī)構(gòu)設(shè)置于儲(chǔ)球機(jī)構(gòu)上，所述紅外避障系統(tǒng)設(shè)置于車體的前端；其中，所述撿球機(jī)構(gòu)設(shè)有相對(duì)于車體做豎直方向和水平方向上運(yùn)動(dòng)的部件。
[0007]優(yōu)選地，所述撿球機(jī)構(gòu)包括撿球裝置以及一組對(duì)稱設(shè)置于撿球裝置兩側(cè)的豎直驅(qū)動(dòng)裝置，其中每一組豎直驅(qū)動(dòng)裝置均包括步進(jìn)電機(jī)、彈性聯(lián)軸器和絲杠，所述步進(jìn)電機(jī)通過(guò)彈性聯(lián)軸器與絲杠相連接；所述絲杠與車體相連接；所述撿球裝置通過(guò)絲杠螺母與絲杠相連接，并通過(guò)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，沿絲杠在豎直方向上運(yùn)動(dòng)，從而構(gòu)成撿球機(jī)構(gòu)豎直方向運(yùn)動(dòng)部件；
[0008]所述撿球裝置包括撿球框以及設(shè)置于撿球框上的水平驅(qū)動(dòng)裝置，所述撿球框包括框體以及多根按固定間距縱向布置且兩端固定在框體上的彈性繩；所述水平驅(qū)動(dòng)裝置包括導(dǎo)軌和滑桿，所述導(dǎo)軌為兩根，兩根導(dǎo)軌平行設(shè)置于彈性繩的上方，且固定于框體的左右兩側(cè)邊上，所述滑桿的兩端部分別設(shè)置于兩根導(dǎo)軌的滑槽上；所述滑桿通過(guò)橡皮筋與框架的前側(cè)邊相連接，所述滑桿通過(guò)細(xì)繩與車體相連接，從而構(gòu)成撿球機(jī)構(gòu)水平方向運(yùn)動(dòng)部件。
[0009]優(yōu)選地，所述車體包括底盤、支撐銅柱、兩組支撐架、前擋球板、伸出柱以及驅(qū)動(dòng)車輪；所述儲(chǔ)球機(jī)構(gòu)包括上底盤；其中:
[0010]優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)車輪設(shè)置于底盤的下方，所述底盤通過(guò)支撐銅柱與上底盤固定連接；
[0011]所述每一組支撐架均包括橫梁、立柱以及支撐梁，所述立柱為若干根，若干根立柱垂直連接于橫梁的下方，所述支撐梁呈一定角度與橫梁和立柱固定連接；[0012]所述前擋球板設(shè)置于撿球機(jī)構(gòu)和儲(chǔ)球機(jī)構(gòu)之間，所述伸出柱為兩根，兩根伸出柱平行固定于前擋球板左右兩側(cè)邊的底端上；
[0013]所述撿球機(jī)構(gòu)的步進(jìn)電機(jī)與橫梁相連接；所述立柱的底端與上底盤固定連接；所述紅外避障系統(tǒng)設(shè)置于伸出柱的前端；
[0014]所述撿球機(jī)構(gòu)的細(xì)繩固定于前擋球板上。
[0015]優(yōu)選地，所述儲(chǔ)球機(jī)構(gòu)還包括側(cè)擋板和后擋板，所述側(cè)擋板為兩塊，分別設(shè)置于上底盤的左右兩側(cè)邊上，所述后擋板設(shè)置于上底盤的后側(cè)邊上，所述上底盤、前擋球板、兩塊側(cè)擋板和一塊后擋板形成用于儲(chǔ)球的封閉構(gòu)架；所述控制機(jī)構(gòu)設(shè)置于后擋板上。
[0016]優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)車輪包括兩組左右對(duì)稱設(shè)置的車輪組，其中，每一組車輪組均包括前后設(shè)置的萬(wàn)向輪和驅(qū)動(dòng)輪。
[0017]優(yōu)選地，所述控制系統(tǒng)包括相互連接的控制模塊和驅(qū)動(dòng)模塊，所述控制模塊還與紅外避障系統(tǒng)相連接，所述驅(qū)動(dòng)模塊還與撿球裝置的步進(jìn)電機(jī)以及車體的驅(qū)動(dòng)車輪相連接。
[0018]優(yōu)選地，所述控制系統(tǒng)還包括如下任一個(gè)或任多個(gè)部件:
[0019]-電源，用于與外部電源相連接；
[0020]-電池，用于斷開(kāi)外部電源時(shí)供電；
[0021]-轉(zhuǎn)彎標(biāo)志位，與控制模塊相連接。
[0022]優(yōu)選地，所述紅外避障系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)彎傳感器和測(cè)球傳感器。
[0023]優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)彎傳感器和/或測(cè)球傳感器通過(guò)紅外支撐座與伸出柱固定連接。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種上述自動(dòng)撿網(wǎng)球裝置的控制方法，包括以下步驟:
[0025]步驟1，車體上電，系統(tǒng)初始化，轉(zhuǎn)彎標(biāo)志位賦零值，進(jìn)入撿球循環(huán)程序；
[0026]步驟2，當(dāng)測(cè)球傳感器檢測(cè)到有球，裝置則執(zhí)行步驟3 ;當(dāng)轉(zhuǎn)彎傳感器檢測(cè)到轉(zhuǎn)彎信號(hào)，裝置則執(zhí)行步驟4;
[0027]步驟3，執(zhí)行撿球動(dòng)作，控制模塊控制撿球機(jī)構(gòu)的步進(jìn)電機(jī)，使其下降，小球撿起后，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)撿球裝置上升，網(wǎng)球落入儲(chǔ)球機(jī)構(gòu)，撿球動(dòng)作完成，車體繼續(xù)前行；
[0028]步驟4，控制模塊控制車體執(zhí)行轉(zhuǎn)彎動(dòng)作；
[0029]步驟5,裝置重復(fù)步驟3和步驟4,直到完成撿球程序。
[0030]優(yōu)選地，步驟4包括如下步驟:
[0031]步驟4.1，控制模塊控制轉(zhuǎn)彎標(biāo)志位自加，然后判斷轉(zhuǎn)彎標(biāo)志位的奇偶性；如果轉(zhuǎn)彎標(biāo)志位為奇數(shù)，則執(zhí)行步驟4.2，如果轉(zhuǎn)彎標(biāo)志位為偶數(shù)，則執(zhí)行步驟4.3 ；
[0032]步驟4.2，當(dāng)轉(zhuǎn)彎標(biāo)志位為奇數(shù)時(shí)，裝置左轉(zhuǎn)，車體左側(cè)輪停轉(zhuǎn)，車體轉(zhuǎn)過(guò)180度后
再直走；
[0033]步驟4.3，當(dāng)轉(zhuǎn)彎標(biāo)志位為偶數(shù)時(shí)，裝置右轉(zhuǎn)，車體右側(cè)輪停轉(zhuǎn)，車體轉(zhuǎn)過(guò)180度后
再直走。
[0034]本發(fā)明提供的自動(dòng)撿網(wǎng)球裝置，采用由兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)通過(guò)絲桿傳動(dòng)的撿球裝置、具有兩個(gè)輔助萬(wàn)向輪的車體上安裝有紅外傳感器、控制模塊采用單片機(jī)；紅外傳感器探測(cè)障礙物或網(wǎng)球，信號(hào)傳遞給單片機(jī)后，單片機(jī)觸發(fā)驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)車輪避障或驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行撿球。[0035]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成品低廉、工作高效的特點(diǎn)。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0036]通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0037]圖1為本發(fā)明自動(dòng)撿網(wǎng)球裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖2為本發(fā)明自動(dòng)撿網(wǎng)球裝置正視圖；
[0039]圖3為本發(fā)明自動(dòng)撿網(wǎng)球裝置側(cè)視圖；
[0040]圖4為本發(fā)明自動(dòng)撿網(wǎng)球裝置后視圖；
[0041]圖5為本發(fā)明自動(dòng)撿網(wǎng)球裝置控制系統(tǒng)示意圖；
[0042]圖6為本發(fā)明自動(dòng)撿網(wǎng)球裝置控制流程圖；
[0043]圖7為本發(fā)明自動(dòng)撿網(wǎng)球裝置動(dòng)作流程圖。
[0044]圖中:I為底盤,2為上底盤,3為支撐銅柱,4為電機(jī)座,5為車輪電機(jī),6為聯(lián)軸器，7為車輪，8為萬(wàn)向輪為,9為側(cè)擋板,10為后擋板,11為第一 L形鉸片，12為立柱,13為橫梁，14為支撐梁，15為步進(jìn)電機(jī),16為彈性聯(lián)軸器,17為絲杠，18為絲杠螺母,19為撿球裝置，20為滑桿，21為橡皮筋，22為細(xì)繩，23為導(dǎo)軌，24為第二 L形鉸片，25為伸出柱，26為紅外傳感器，27為紅外支撐座，28為前擋球板，29為驅(qū)動(dòng)模塊，30為控制模塊，31為電池，32為電源，33為L(zhǎng)ED顯示屏，34為彈性繩。
【具體實(shí)施方式】
[0045]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0046]請(qǐng)同時(shí)參閱圖1至圖5。
[0047]跟據(jù)本實(shí)施例的一個(gè)方面，提供了一種自動(dòng)撿網(wǎng)球裝置，包括車體、撿球機(jī)構(gòu)、儲(chǔ)球機(jī)構(gòu)、紅外避障系統(tǒng)以及控制機(jī)構(gòu)；所述撿球機(jī)構(gòu)設(shè)置于車體的前半部，所述儲(chǔ)球機(jī)構(gòu)設(shè)置于撿球機(jī)構(gòu)的后方，所述控制機(jī)構(gòu)設(shè)置于儲(chǔ)球機(jī)構(gòu)上，所述紅外避障系統(tǒng)設(shè)置于車體的前端；其中，所述撿球機(jī)構(gòu)設(shè)有相對(duì)于車體做豎直方向和水平方向上運(yùn)動(dòng)的部件。
[0048]進(jìn)一步地，所述撿球機(jī)構(gòu)包括撿球裝置以及一組對(duì)稱設(shè)置于撿球裝置兩側(cè)的豎直驅(qū)動(dòng)裝置，其中每一組豎直驅(qū)動(dòng)裝置均包括步進(jìn)電機(jī)、彈性聯(lián)軸器和絲杠，所述步進(jìn)電機(jī)通過(guò)彈性聯(lián)軸器與絲杠相連接；所述絲杠與車體相連接；所述撿球裝置通過(guò)絲杠螺母與絲杠相連接，并通過(guò)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，沿絲杠在豎直方向上運(yùn)動(dòng)，從而構(gòu)成撿球機(jī)構(gòu)豎直方向運(yùn)動(dòng)部件；
[0049]所述撿球裝置包括撿球框以及設(shè)置于撿球框上的水平驅(qū)動(dòng)裝置，所述撿球框包括框體以及多根按固定間距縱向布置且兩端固定在框體上的彈性繩；所述水平驅(qū)動(dòng)裝置包括導(dǎo)軌和滑桿，所述導(dǎo)軌為兩根，兩根導(dǎo)軌平行設(shè)置于彈性繩的上方，且固定于框體的左右兩側(cè)邊上，所述滑桿的兩端部分別設(shè)置于兩根導(dǎo)軌的滑槽上；所述滑桿通過(guò)橡皮筋與框架的前側(cè)邊相連接，所述滑桿通過(guò)細(xì)繩與車體相連接，從而構(gòu)成撿球機(jī)構(gòu)水平方向運(yùn)動(dòng)部件。[0050]進(jìn)一步地，所述車體包括底盤、支撐銅柱、兩組支撐架、前擋球板、伸出柱以及驅(qū)動(dòng)車輪；所述儲(chǔ)球機(jī)構(gòu)包括上底盤；其中:
[0051]進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)車輪設(shè)置于底盤的下方，所述底盤通過(guò)支撐銅柱與上底盤固定連接；
[0052]所述每一組支撐架均包括橫梁、立柱以及支撐梁，所述立柱為若干根，若干根立柱垂直連接于橫梁的下方，所述支撐梁呈一定角度與橫梁和立柱固定連接；
[0053]所述前擋球板設(shè)置于撿球機(jī)構(gòu)和儲(chǔ)球機(jī)構(gòu)之間，所述伸出柱為兩根，兩根伸出柱平行固定于前擋球板左右兩側(cè)邊的底端上；
[0054]所述撿球機(jī)構(gòu)的步進(jìn)電機(jī)與橫梁相連接；所述立柱的底端與上底盤固定連接；所述紅外避障系統(tǒng)設(shè)置于伸出柱的前端；
[0055]所述撿球機(jī)構(gòu)的細(xì)繩固定于前擋球板上。
[0056]進(jìn)一步地，所述儲(chǔ)球機(jī)構(gòu)還包括側(cè)擋板和后擋板，所述側(cè)擋板為兩塊，分別設(shè)置于上底盤的左右兩側(cè)邊上，所述后擋板設(shè)置于上底盤的后側(cè)邊上，所述上底盤、前擋球板、兩塊側(cè)擋板和一塊后擋板形成用于儲(chǔ)球的封閉構(gòu)架；所述控制機(jī)構(gòu)設(shè)置于后擋板上。
[0057]進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)車輪包括兩組左右對(duì)稱設(shè)置的車輪組，其中，每一組車輪組均包括前后設(shè)置的萬(wàn)向輪和驅(qū)動(dòng)輪。
[0058]進(jìn)一步地，所述控制系統(tǒng)包括相互連接的控制模塊和驅(qū)動(dòng)模塊，所述控制模塊還與紅外避障系統(tǒng)相連接，所述驅(qū)動(dòng)模塊還與撿球裝置的步進(jìn)電機(jī)以及車體的驅(qū)動(dòng)車輪相連接。
[0059]進(jìn)一步地，所述控制系統(tǒng)還包括如下任一個(gè)或任多個(gè)部件:
[0060]-電源，用于與外部電源相連接；
[0061]-電池，用于斷開(kāi)外部電源時(shí)供電；
[0062]-轉(zhuǎn)彎標(biāo)志位，與控制模塊相連接。
[0063]進(jìn)一步地，所述紅外避障系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)彎傳感器和測(cè)球傳感器。
[0064]進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)彎傳感器和/或測(cè)球傳感器通過(guò)紅外支撐座與伸出柱固定連接。
[0065]具體為，
[0066]如圖1所示，車體底盤采用2mm厚的合金板I作為第一層承重板，承重板直接與兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪相連，并且采用兩個(gè)萬(wàn)向輪作為導(dǎo)向輪。第一層承重板除作為車體整體的承重外，還用于放置電源等較重的元件。由于第一層承重板要承載整個(gè)車體的重量，所以在選擇材料的時(shí)候，要充分考慮材料的強(qiáng)度和硬度。
[0067]車體底盤采用2mm厚的合金板作為第一層承重板，承重板直接與兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪相連，并且采用兩個(gè)萬(wàn)向輪作為導(dǎo)向輪。第一層承重板除作為車體整體的承重外，還用于放置電源等較重的元件。由于第一層承重板要承載整個(gè)車體的重量，所以在選擇材料的時(shí)候，要充分考慮材料的強(qiáng)度和硬度。在車體的車身設(shè)計(jì)中，從整體看主要包括兩部分:一部分是儲(chǔ)球機(jī)構(gòu)，另一部分是撿球機(jī)構(gòu)。儲(chǔ)球機(jī)構(gòu)，作為車體的主體部分，是以一塊方形的3mm厚亞克力板為底板，通過(guò)四個(gè)銅柱和第一層承重板連接。在方形板的四周固定有Imm厚的亞克力板作為側(cè)板，撿到的網(wǎng)球就儲(chǔ)存在由方形板和三個(gè)側(cè)板形成的封閉構(gòu)架中。此外，這塊方形的亞克力板還是車體的第二層承重板，除用于儲(chǔ)球外，在亞克力板后的面還固定著各個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、單片機(jī)以及各種連接線。而車體的撿球機(jī)構(gòu)主要以鋁合金支架為主，固定在第二層承重板上。在第二層承重板的兩側(cè)有用L型腳架和螺栓連接的鋁合金支柱，兩側(cè)支架成對(duì)稱分布，分別用于固定絲杠電機(jī)。在方形板的前面有一塊由L形腳架固結(jié)的擋板，用于固定傳感器支架。擋板的左右兩邊各固定有一個(gè)支架，分別用于固定轉(zhuǎn)彎傳感器和測(cè)球傳感器。在整個(gè)車體車身設(shè)計(jì)過(guò)程中，綜合各方面的因素，最后決定采用鋁合金支架作為車身設(shè)計(jì)主體，這樣設(shè)計(jì)不僅減輕了車體整體的重量，減輕了電機(jī)負(fù)擔(dān)，而且拆卸方便，能夠比較方便的進(jìn)行維修。在材料的選擇上也是盡量選擇重量較輕而強(qiáng)度相對(duì)較大的亞克力板，并且根據(jù)用途不同，選取不同厚度的亞克力板，以節(jié)約成本。
[0068]在車體的車身設(shè)計(jì)中，從整體看主要包括兩部分:一部分是儲(chǔ)球機(jī)構(gòu)，另一部分是撿球機(jī)構(gòu)。儲(chǔ)球機(jī)構(gòu)，作為車體的主體部分，是以一塊方形的3_厚亞克力板2為底板，通過(guò)四個(gè)銅柱3和第一層承重板連接。在方形板的四周固定有Imm厚的亞克力板9作為側(cè)板，撿到的網(wǎng)球就儲(chǔ)存在由方形板和三個(gè)側(cè)板形成的封閉構(gòu)架中。此外，這塊方形的亞克力板還是車體的第二層承重板，除用于儲(chǔ)球外，在亞克力板后的面還固定著各個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、單片機(jī)以及各種連接線。
[0069]兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)15分別安裝在橫梁13上，橫梁13與通過(guò)L形鉸片11固定連接在上底盤2上的立柱12，及支承梁14構(gòu)成穩(wěn)定的三角形桁架結(jié)構(gòu)。步進(jìn)電機(jī)15通過(guò)彈性聯(lián)軸器16與絲桿17相連接，且步進(jìn)電機(jī)15與驅(qū)動(dòng)模塊29電連接。兩根絲桿17分別穿過(guò)固定在長(zhǎng)方形的撿球裝置19兩側(cè)的絲桿螺母18，可將絲桿17的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為撿球裝置的19的上下運(yùn)動(dòng)。撿球裝置19內(nèi)安裝有呈固定間距向布置的彈性繩34。撿球裝置19的兩內(nèi)側(cè)，安裝有一對(duì)導(dǎo)軌23，其與彈性繩34平行且位于彈性繩陣列上方。導(dǎo)軌23內(nèi)安裝可沿其做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的滑桿20，滑桿20的前端兩側(cè)均連接有橡皮筋21，橡皮筋的另一端固定在撿球裝置19的前端框架上；滑桿20的后端兩側(cè)均連接有細(xì)繩22，細(xì)繩的另一端固定在前擋球板28上。當(dāng)撿球裝置19由絲桿17帶動(dòng)往上運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于細(xì)繩22 —端被固定，滑桿20將被細(xì)繩22牽引，在導(dǎo)軌23中由前往后運(yùn)動(dòng)，用于將撿到的球撥到位于撿球裝置19后方的儲(chǔ)球筐中，且此時(shí)橡皮筋21處于被拉伸狀態(tài)。當(dāng)撿球裝置19由絲桿17帶動(dòng)向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，滑桿20將在被拉伸的橡皮筋21的作用下復(fù)位，回到撿球裝置19的前端。撿球裝置19的撿球原理是:撿球裝置19的初始位置位于絲桿17最頂端，當(dāng)其下方有網(wǎng)球時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器29控制絲桿按某一方向旋轉(zhuǎn)，撿球裝置19由絲桿帶動(dòng)往下運(yùn)動(dòng)；安裝與撿球裝置19內(nèi)的彈性繩34陣列與網(wǎng)球相接觸，在絲桿17向下的驅(qū)動(dòng)力與網(wǎng)球的接觸力的共同作用下，與網(wǎng)球相接觸的彈性繩34將被撐開(kāi)，此時(shí)撿球裝置19繼續(xù)往下運(yùn)動(dòng)，由于彈性繩34與網(wǎng)球的接觸面積將隨著撿球裝置19的下移而變小，彈性繩34在自身彈力作用下回復(fù)原狀，此時(shí)網(wǎng)球便進(jìn)到撿球裝置19內(nèi)部，即撿球動(dòng)作完成；當(dāng)撿球裝置19向下運(yùn)動(dòng)到最底部時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器29控制步進(jìn)電機(jī)15反轉(zhuǎn)，絲桿17帶動(dòng)撿球裝置19向上運(yùn)動(dòng)，且滑桿20也在細(xì)繩22的牽引下由前往后運(yùn)動(dòng)，當(dāng)撿球裝置19向上運(yùn)動(dòng)至絲桿17頂端時(shí)，滑桿20運(yùn)動(dòng)至撿球裝置19最后端，網(wǎng)球?qū)⒈煌迫雰?chǔ)球筐中，且電機(jī)驅(qū)動(dòng)器29停止驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
[0070]控制系統(tǒng)包括控制器MCU(微控制器)和紅外傳感器，其中控制器MCU為51單片機(jī)，紅外傳感器用于檢測(cè)是否有球及撿球車是否到達(dá)球場(chǎng)邊界?？刂颇K根據(jù)傳感器的信號(hào)及自身的路徑設(shè)計(jì)判斷是否執(zhí)行撿球工作或拐彎動(dòng)作?？刂颇K的輸出直接連接步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)。其中車體的行走需要兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，車體轉(zhuǎn)彎通過(guò)使其中一輪停轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)；撿球機(jī)構(gòu)通過(guò)兩個(gè)絲桿電機(jī)實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)動(dòng)?？刂颇K通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和啟停。
[0071]請(qǐng)同時(shí)參閱圖6和圖7。
[0072]根據(jù)本實(shí)施例的另一個(gè)方面提供了一種上述自動(dòng)撿網(wǎng)球裝置的控制方法，包括以下步驟:
[0073]步驟1，車體上電，系統(tǒng)初始化，轉(zhuǎn)彎標(biāo)志位賦零值，進(jìn)入撿球循環(huán)程序；
[0074]步驟2，當(dāng)測(cè)球傳感器檢測(cè)到有球，裝置則執(zhí)行步驟3 ;當(dāng)轉(zhuǎn)彎傳感器檢測(cè)到轉(zhuǎn)彎信號(hào)，裝置則執(zhí)行步驟4;
[0075]步驟3，執(zhí)行撿球動(dòng)作，控制模塊控制撿球機(jī)構(gòu)的步進(jìn)電機(jī)，使其下降，小球撿起后，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)撿球裝置上升，網(wǎng)球落入儲(chǔ)球機(jī)構(gòu)，撿球動(dòng)作完成，車體繼續(xù)前行；
[0076]步驟4，控制模塊控制車體執(zhí)行轉(zhuǎn)彎動(dòng)作；
[0077]步驟5,裝置重復(fù)步驟3和步驟4,直到完成撿球程序。
[0078]優(yōu)選地，步驟4包括如下步驟:
[0079]步驟4.1，控制模塊控制轉(zhuǎn)彎標(biāo)志位自加，然后判斷轉(zhuǎn)彎標(biāo)志位的奇偶性；如果轉(zhuǎn)彎標(biāo)志位為奇數(shù)，則執(zhí)行步驟4.2，如果轉(zhuǎn)彎標(biāo)志位為偶數(shù)，則執(zhí)行步驟4.3 ；
[0080]步驟4.2，當(dāng)轉(zhuǎn)彎標(biāo)志位為奇數(shù)時(shí)，裝置左轉(zhuǎn)，車體左側(cè)輪停轉(zhuǎn)，車體轉(zhuǎn)過(guò)180度后
再直走；
[0081]步驟4.3，當(dāng)轉(zhuǎn)彎標(biāo)志位為偶數(shù)時(shí)，裝置右轉(zhuǎn)，車體右側(cè)輪停轉(zhuǎn)，車體轉(zhuǎn)過(guò)180度后
再直走。
[0082]以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種自動(dòng)撿網(wǎng)球裝置，其特征在于，包括車體、撿球機(jī)構(gòu)、儲(chǔ)球機(jī)構(gòu)、紅外避障系統(tǒng)以及控制機(jī)構(gòu)；所述撿球機(jī)構(gòu)設(shè)置于車體的前半部，所述儲(chǔ)球機(jī)構(gòu)設(shè)置于撿球機(jī)構(gòu)的后方，所述控制機(jī)構(gòu)設(shè)置于儲(chǔ)球機(jī)構(gòu)上，所述紅外避障系統(tǒng)設(shè)置于車體的前端；其中，所述撿球機(jī)構(gòu)設(shè)有相對(duì)于車體做豎直方向和水平方向上運(yùn)動(dòng)的部件；
所述撿球機(jī)構(gòu)包括撿球裝置以及一組對(duì)稱設(shè)置于撿球裝置兩側(cè)的豎直驅(qū)動(dòng)裝置，其中每一組豎直驅(qū)動(dòng)裝置均包括步進(jìn)電機(jī)、彈性聯(lián)軸器和絲杠，所述步進(jìn)電機(jī)通過(guò)彈性聯(lián)軸器與絲杠相連接；所述絲杠與車體相連接；所述撿球裝置通過(guò)絲杠螺母與絲杠相連接，并通過(guò)步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，沿絲杠在豎直方向上運(yùn)動(dòng)，從而構(gòu)成撿球機(jī)構(gòu)豎直方向運(yùn)動(dòng)部件；所述撿球裝置包括撿球框以及設(shè)置于撿球框上的水平驅(qū)動(dòng)裝置，所述撿球框包括框體以及多根按固定間距縱向布置且兩端固定在框體上的彈性繩；所述水平驅(qū)動(dòng)裝置包括導(dǎo)軌和滑桿，所述導(dǎo)軌為兩根，兩根導(dǎo)軌平行設(shè)置于彈性繩的上方，且固定于框體的左右兩側(cè)邊上，所述滑桿的兩端部分別設(shè)置于兩根導(dǎo)軌的滑槽上；所述滑桿通過(guò)橡皮筋與框架的前側(cè)邊相連接，所述滑桿通過(guò)細(xì)繩與車體相連接，從而構(gòu)成撿球機(jī)構(gòu)水平方向運(yùn)動(dòng)部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)撿網(wǎng)球裝置，其特征在于，所述車體包括底盤、支撐銅柱、兩組支撐架、前擋球板、伸出柱以及驅(qū)動(dòng)車輪；所述儲(chǔ)球機(jī)構(gòu)包括上底盤；其中: 所述驅(qū)動(dòng)車輪設(shè)置于底盤的下方，所述底盤通過(guò)支撐銅柱與上底盤固定連接； 所述每一組支撐架均包括橫梁、立柱以及支撐梁，所述立柱為若干根，若干根立柱垂直連接于橫梁的下方，所述支撐梁呈一定角度與橫梁和立柱固定連接； 所述前擋球板設(shè)置于撿球機(jī)構(gòu)和儲(chǔ)球機(jī)構(gòu)之間，所述伸出柱為兩根，兩根伸出柱平行固定于前擋球板左右兩側(cè)邊的底端上； 所述撿球機(jī)構(gòu)的步進(jìn)電機(jī)與橫梁相連接；所述立柱的底端與上底盤固定連接；所述紅外避障系統(tǒng)設(shè)置于伸出柱的前端； 所述撿球機(jī)構(gòu)的細(xì)繩固定于前擋球板上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自動(dòng)撿網(wǎng)球裝置，其特征在于，所述儲(chǔ)球機(jī)構(gòu)還包括側(cè)擋板和后擋板，所述側(cè)擋板為兩塊，分別設(shè)置于上底盤的左右兩側(cè)邊上，所述后擋板設(shè)置于上底盤的后側(cè)邊上，所述上底盤、前擋球板、兩塊側(cè)擋板和一塊后擋板形成用于儲(chǔ)球的封閉構(gòu)架；所述控制機(jī)構(gòu)設(shè)置于后擋板上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自動(dòng)撿網(wǎng)球裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)車輪包括兩組左右對(duì)稱設(shè)置的車輪組，其中，每一組車輪組均包括前后設(shè)置的萬(wàn)向輪和驅(qū)動(dòng)輪。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的自動(dòng)撿網(wǎng)球裝置，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括相互連接的控制模塊和驅(qū)動(dòng)模塊，所述控制模塊還與紅外避障系統(tǒng)相連接，所述驅(qū)動(dòng)模塊還與撿球裝置的步進(jìn)電機(jī)以及車體的驅(qū)動(dòng)車輪相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自動(dòng)撿網(wǎng)球裝置，其特征在于，所述控制系統(tǒng)還包括如下任一個(gè)或任多個(gè)部件: -電源，用于與外部電源相連接； -電池，用于斷開(kāi)外部電源時(shí)供電； -轉(zhuǎn)彎標(biāo)志位，與控制模塊相連接； -LED顯示屏，與控制模塊相連接，用于顯示撿球數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自動(dòng)撿網(wǎng)球裝置，其特征在于，所述紅外避障系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)彎傳感器和測(cè)球傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的自動(dòng)撿網(wǎng)球裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)彎傳感器和/或測(cè)球傳感器通過(guò)紅外支撐座與伸出柱固定連接。
9.一種權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的自動(dòng)撿網(wǎng)球裝置的控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1，車體上電，系統(tǒng)初始化，轉(zhuǎn)彎標(biāo)志位賦零值，進(jìn)入撿球循環(huán)程序； 步驟2，當(dāng)測(cè)球傳感器檢測(cè)到有球，裝置則執(zhí)行步驟3 ;當(dāng)轉(zhuǎn)彎傳感器檢測(cè)到轉(zhuǎn)彎信號(hào)，裝置則執(zhí)行步驟4 ； 步驟3，執(zhí)行撿球動(dòng)作，控制模塊控制撿球機(jī)構(gòu)的步進(jìn)電機(jī)，使其下降，小球撿起后，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)撿球裝置上升，網(wǎng)球落入儲(chǔ)球機(jī)構(gòu)，撿球動(dòng)作完成，車體繼續(xù)前行； 步驟4，控制模塊控制車體執(zhí)行轉(zhuǎn)彎動(dòng)作； 步驟5，裝置重復(fù)步驟3和步驟4，直到完成撿球程序。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制方法，其特征在于，步驟4包括如下步驟: 步驟4.1，控制模塊控 制轉(zhuǎn)彎標(biāo)志位自加，然后判斷轉(zhuǎn)彎標(biāo)志位的奇偶性；如果轉(zhuǎn)彎標(biāo)志位為奇數(shù)，則執(zhí)行步驟4.2，如果轉(zhuǎn)彎標(biāo)志位為偶數(shù)，則執(zhí)行步驟4.3 ； 步驟4.2，當(dāng)轉(zhuǎn)彎標(biāo)志位為奇數(shù)時(shí)，裝置左轉(zhuǎn)，車體左側(cè)輪停轉(zhuǎn)，車體轉(zhuǎn)過(guò)180度后再直走; 步驟4.3，當(dāng)轉(zhuǎn)彎標(biāo)志位為偶數(shù)時(shí)，裝置右轉(zhuǎn)，車體右側(cè)輪停轉(zhuǎn)，車體轉(zhuǎn)過(guò)180度后再直走。
【文檔編號(hào)】G05D1/02GK103736260SQ201310416069
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月12日
【發(fā)明者】莫錦秋, 徐凱, 司索, 劉文紅, 陳偉聰, 陳斌 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)