CN218833514U 有效 球体回收机器人
技术领域 [0001]本实用新型涉及机器人,尤其涉及一种球体回收机器人。 背景技术 [0002]当下,球类运动场中(包括但不限于:乒乓球、高尔夫、网球、棒球、曲棍球等),用球的回收主要依靠人工回收、手搬肩抗,费时费力。而目前绝大部分的球类运动场中没有机器人,用球的回收、运输都是由人工手动进行的,需要先将用球回收至装球框中,再由人工运输至摆放区。这种完全人工的回收方式在操作过程中,就有可能发生回收遗漏、放错等问题,导致人工出错率增加以及人工成本的增加。 实用新型内容 [0003]本实用新型要解决的技术问题在于,针对现有技术的缺陷,提供一种球体回收机器人。 [0004]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种球体回收机器人,包括移动本体、设置在所述移动本体上的球体回收机构、分别与所述移动本体及球体回收机构连接的控制系统; [0005]所述控制系统包括图像识别模块和无线通信模块,所述控制系统通过所述无线通信模块接收控制指令,所述无线通信模块包括5G通信单元和/或wifi通信单元; [0006]所述控制系统通过所述图像识别模块识别运动场的球体,再控制所述球体回收机构收集所述球体,并控制所述移动本体沿规划路径移动至目标位置,完成对所述球体的回收。 [0007]优选地,所述移动本体包括本体,设置在所述本体底部的万向轮,与所述万向轮连接并驱动所述万向轮转动的第一驱动电机。 [0008]优选地,所述球体回收机构包括竖直设置在所述移动本体一侧的导轨、相互平行地设置在所述导轨上的机械臂、驱动所述机械臂沿所述导轨方向作升降运动的第二驱动电机。 [0009]优选地,所述机械臂包括柱状支撑臂以及用于抓取所述球体的夹持部,所述夹持部可拆卸地连接于所述支撑臂。 [0010]优选地,所述夹持部上设有对应所述球体外表面形状的凹槽; [0011]所述凹槽的表面设有用于所述凹槽与所述球体外表面防滑接触的弹性固定件。 [0012]优选地,所述球体回收机构包括第三驱动电机和舵机,所述第三驱动电机连接所述支撑臂并驱动所述支撑臂沿水平方向作开合运动,所述舵机连接所述支撑臂并驱动所述支撑臂转动。 [0013]优选地,所述球体回收机构还包括设置在所述移动本体上的集球部件;所述集球部件包括集球箱、朝向所述集球箱的导向部件,所述球体经所述导向部件进入所述集球箱内。 [0014]优选地,所述控制系统还包括设置在所述移动本体上的运动控制传感器,所述运动控制传感器与所述控制系统通讯连接,用于获取外界环境信息以生成所述规划路径,并规避所述规划路径上的障碍物; [0015]所述运动控制传感器包括红外传感器和/或超声波传感器。 [0016]优选地,所述运动控制传感器还包括设置在所述移动本体上的陀螺仪,所述陀螺仪用于监测所述移动本体的运动姿态信息并传递给所述控制系统。 [0017]优选地,所述图像识别模块包括设置在所述移动本体上的数字摄像机,所述数字摄像机与所述控制系统连接,并配合所述控制系统识别出所述球体。 [0018]本实用新型至少具有以下有益效果:本实用新型的球体回收机器人利用其控制系统通过无线通信模块接收控制指令,控制系统通过图像识别模块识别运动场的球体,可收集球体并移动至目标位置完成对球体的回收,同时控制系统可以同时具备wifi通信和5G通信功能,可方便快捷地接收控制指令。相比人工回收及搬运球体,本实用新型的球体回收机器人能够大批量、连续性地回收运动场用球,代替人工进行操作,大幅度地降低了人工成本,实现运动场球体高效率回收。 附图说明 [0019]下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明,附图中: [0020]图1是本实用新型一实施例的球体回收机器人结构示意图; [0021]图2是本实用新型一实施例的球体回收机器人俯视图; [0022]图3是本实用新型一实施例的球体回收机器人仰视图。 具体实施方式 [0023]为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。 [0024]图1-3示出了本实用新型一实施例的球体回收机器人,包括移动本体1、设置在移动本体1上的球体回收机构、分别与移动本体1及球体回收机构连接的控制系统(未图示)。 [0025]控制系统包括图像识别模块和无线通信模块,控制系统通过无线通信模块接收控制指令。无线通信模块包括5G通信单元和/或wifi通信单元。控制系统通过图像识别模块识别运动场的球体,再控制球体回收机构收集球体,并控制移动本体1沿规划路径移动至目标位置,完成对球体的回收。 [0026]具体地,控制系统中可存储用于识别不同球类的计算机程序,可通过手机等远程终端下发回收某种具体球类的控制指令,该控制指令经无线通信模块传输至控制系统,控制系统通过图像识别模块识别对应的球体,再控制球体回收机构收集球体,并控制移动本体1沿规划路径移动至对应球体的放置区,由工作人员将收集的球体一次性回收。或者,控制系统控制球体回收机构将收集的球体一次性倒出。 [0027]控制系统在本实施例中包括主控器,主控器可支持labview开发环境进行编程。labview程序开发环境,类似于C语言和BASIC开发环境,但是labview与其他计算机语言的显著区别是:其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码,而labview使用的是图形化编辑语言G编写程序,产生的程序是框图的形式,框图的形式区别于代码的形式,可以非常方便直观地编制各种控制机器人的程序。同时labview针对NI myRIO上的各种I/O接口提供经过优化设计的现成驱动函数,方便快速调用控制球体回收机器人所需的相关函数,有利于球体回收机器人的维护和操作。当然,在其他实施例中,控制系统也可以包含其他具有运算能力、可调用计算机程序的处理器、MCU等。 [0028]参阅图1-3示出的本实用新型一实施例的球体回收机器人,移动本体1包括本体,设置在本体底部的万向轮10,与万向轮10连接并驱动万向轮10转动的第一驱动电机11。 [0029]具体地,为保证移动本体1移动时的稳定,在本实施例中设置三个万向轮10,在每个万向轮10处设置一个与其相连的第一驱动电机11,可实现精确控制移动本体1的行进方向和行进速度。当然,在其他实施例中,考虑球体回收机器人的尺寸大小或其他实际应用需求等的不同,万向轮10的数量也可以为三个以上,与其适配的第一驱动电机11也可以根据万向轮10的设置数量、设置方位等进行相应数量上和位置上的调整,不应视为认定为对本实用新型保护范围的限制。 [0030]球体回收机构包竖直设置在移动本体1一侧的导轨20、相互平行地设置在导轨20上的机械臂21、驱动机械臂21沿导轨20方向作升降运动的第二驱动电机22。 [0031]在本实施例中,为实现机械臂21沿导轨20方向作升降运动,在第二驱动电机22和机械臂21之间设置有用于传递动力的链传动机构。链传动机构包括与第二驱动电机22相连的齿轮23、与齿轮23相连的链轮组、以及设置在链轮组上的链条24。链轮组可包括第一链轮25和第二链轮26。 [0032]具体地,如图1-3所示,本实施例中,第二驱动电机22设置在相对于移动本体1的前进方向的后方一侧,导轨20设置在相对于移动本体1前进方向的前方一侧。导轨20与移动本体1连接处设有垂直于第二链轮26并与第二链轮26啮合的转向齿轮(未图示)。通过互相垂直的啮合方式改变齿轮传动的方向。第二驱动电机22输出的转矩经齿轮23、第一链轮25、链条24、第二链轮26传动至转向齿轮。在导轨20内设有传动丝杆(未图示),转向齿轮连接于传动丝杆的一端,机械臂21通过螺母套接在传动丝杆的相对另一端,从而通过传动丝杆的转动带动机械臂21沿导轨20方向作直线升降运动。或者,也可通过设置其他机构如曲柄滑块机构,气缸活塞机构等实现将第二驱动电机22输出的转矩转换成可供机械臂21沿导轨20方向作直线升降运动的动力。 [0033]进一步地,机械臂21包括柱状支撑臂210以及用于抓取球体的夹持部211,夹持部211可拆卸地连接于支撑臂210。夹持部211在本实施例中为两个间隔一段距离相互平行设置的叉条。 [0034]进一步地,为适应待回收的球体的外表面形状,夹持部211上设有对应球体外表面形状的凹槽212。 [0035]凹槽212的表面设有用于凹槽212与球体外表面防滑接触的弹性固定件(未图示)。弹性固定件可以是橡胶、海绵等材料,可增加凹槽212与球体外表面的接触面积,增大摩擦力,防止夹持部211抓取球体时发生球体滑落的现象。 [0036]进一步地,球体回收机构还包括第三驱动电机(未图示)和舵机27,第三驱动电机连接支撑臂210并驱动支撑臂210沿水平方向作开合运动,舵机连接支撑臂210并驱动支撑臂210转动。第三驱动电机和舵机27配合可以驱动机械臂21进行不同角度下的开合运动,以此适应收集不同尺寸大小的球体或不同位置的球体。 [0037]具体地,可在机械臂21与导轨20之间可设置一个横向导轨28,支撑臂210连接在横向导轨28上,支撑臂210可与横向导轨28滑动配合,因夹持部211连接于支撑臂210,因此启动第三驱动电机可以驱动夹持部211在水平方向上做开合运动,从而实现夹持部211可抓取对应的球体。 [0038]夹持部211抓取球体后,为实现将球体进行集中回收,球体回收机构还包括设置在移动本体1上的集球部件;集球部件包括集球箱31、朝向集球箱31的导向部件30,球体经导向部件30进入集球箱31内。参阅图1-3,导向部件30包括一端固定在移动本体1上的支撑杆300,与支撑杆300的另一端连接的筒状导向件301,导向件301呈一定角度倾斜并朝向集球箱31,球体经导向件301的倾斜趋势依靠自身重力的分力落入集球箱31。导向件301与支撑杆300连接的一端可以是可拆卸的,以在适应回收不同尺寸形状的球体时可更换导向件301。或者,在另一些实施例中,导向件301也可以为半开放式的瓦状导向件,球体沿瓦状导向件的弧面进入集球箱31。具体可根据待回收的球体形状、大小等情况,对导向件的形状、大小、设置位置等进行相应调整,只要能满足将夹持部211抓取的球体导向集球箱31内实现球体的集中收集即可。 [0039]为实现对控制系统对移动本体1移动路径的控制,控制系统还包括设置在移动本体1上的运动控制传感器,运动控制传感器与控制系统通讯连接,用于获取外界环境信息以生成规划路径,并规避规划路径上的障碍物; [0040]运动控制传感器包括红外传感器和/或超声波传感器。 [0041]具体地,红外传感器可用于测量移动本体1本身与测量点之间的距离,例如位于待命区的移动本体1本身至目标球场的距离、位于球场的移动本体1本身至球体放置区的距离等。控制系统接收该距离数值,可用于计算移动本体1的合理行进速度等运动参数。超声波传感器可实时发送超声波与周围环境交互形成反射波,控制系统接收反射波的信号,可检测移动本体1周围是否存在障碍物,从而可根据环境情况实时调整移动本体1的规划路线,避开周围障碍物以及应对突发情况。 [0042]具体地,在本实施例中设置三个红外传感器,两个超声波传感器。其中,第一红外传感器40和第二红外传感器41分别设置在移动本体1上靠近万向轮10的位置;第三红外传感器42设置在两个万向轮之间。超声波传感器(未图示)设置在相对于移动本体1前进方向的后方处。在其他实施例中,红外传感器也可用于避障,超声波传感器也可用于测量移动本体1本身至货架区的距离等。根据具体使用需求等,两者也可相互配合或替换使用。 [0043]运动控制传感器还包括设置在移动本体1上的陀螺仪43,陀螺仪43用于监测移动本体1的运动姿态信息并传递给控制系统。陀螺仪43作为角运动传感器,可实时监测移动本体1相对于初始位置的角度偏移,该角度偏移数值用于控制系统中相应的计算机程序算法,可以在移动本体1位置偏移初始位置时进行修正补偿,从而对移动本体1的移动进行纠偏控制,提升其移动的稳定性和行进的灵活性。 [0044]图像识别模块包括设置在移动本体1上的数字摄像机5,数字摄像机5与控制系统连接,并配合控制系统识别出球体。 [0045]数字摄像机5在本实施例中为CCD摄像头,CCD摄像头中的CCD传感器采集画面像素大小为1280*720,可实时采集物体图像传递至控制系统,控制系统调用球体识别程序,即可识别出球体。具体地,可通过在球体图像中提取球类物体的特征点,建立可识别球体的机器学习训练模型,从而获得包括可识别球体算法的球体识别程序。图像识别算法在人工智能领域现有技术中已有诸多公开的基础原理,本领域技术人员结合本实用新型公开的技术方案可容易理解球体识别功能的实现。 [0046]进一步地,如图所示,移动本体1上可设置有摄像机支架6,数字摄像机5连接于摄像机支架6。同时,为了使数字摄像机5具有较大的图像采集范围,可以在摄像机支架6上设置摄像机舵机7,可用于控制摄像机支架6的转动。为了实现更大范围的转动,本实施例中设置两个摄像机舵机,可以使数字摄像机5具有较大的活动范围,从而可以采集位于不同方位的物体图像信息。在其他一些实施例中,摄像机舵机的数量也可以根据具体情况进行相应调整。 [0047]进一步地,移动本体1上还可以设置一显示屏8,显示屏8可实时显示数字摄像机5扫描到球体的信息。具体地,数字摄像机5采集物体图像传递至控制系统,控制系统调用球体识别程序可识别出球体,并输出相应的数字信号至显示屏8,显示屏8示出对应球体的信息如球体种类等。 [0048]以上仅为本实用新型的一些具体实施例,并非因此限制本实用新型的专利范围,凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
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