CN109821204A - 一种集球捡球装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及体育器材设备，具体涉及一种集球捡球装置。包括箱体、捡球装置、操作面板、提手、视觉系统、充电对中机构、集球盒、行走装置；箱体为长方体结构，捡球装置安装在箱体前面，操作面板安装在箱体上面中部，提手安装在箱体上面两侧，视觉系统安装在箱体上面前部，充电对中机构安装在箱体后面，集球盒安装在箱体内部，行走装置安装在箱体下面；行走装置带动集球捡球装置移动，捡球装置将球收集到集球盒内。通过前方带有吸盘的并且柔软的“触手”的旋转，将乒乓球“扫进”集球盒，待乒乓球集满后，拉动集球盒的弹力绳，球就可以倒入场馆乒乓球目标位置，节省了人力和物力。

Description

一种集球捡球装置

技术领域

本发明涉及体育器材设备，具体涉及一种集球捡球装置。

背景技术

乒乓球运动员每日的训练中，小小的白色乒乓球到处乱飞，如果运动员收集地上的散球，会耽误训练，若采用专门的工作人员负责收集球，此项工作劳动量大、劳动效率低，将会造成人力资源的浪费。

市面上现有集球捡球装置主要有以下三种：(1)应用类似于吸尘器原理用抽风式的结构去收集，(2)用类似本专利的滚卷式机构；(3)机械手式的机构抓取小球。

但是现有的集球捡球装置存在以下几个问题：(1)抽风式的捡球机器人需要大功率的电源支持，整个设备复杂、笨重，在设计和维护上需要更多投入，成本较高；(2)滚卷式的捡球，集球效果差，经常出现无法将球带入集球盒的情况；(3)机械手式的机构一次只能抓取一个或者少量的球，效率低而且成本高昂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供了一种集球捡球装置，通过前方带有吸盘的并且柔软的“触手”的旋转，将乒乓球“扫进”集球盒，待乒乓球集满后，拉动集球盒的弹力绳，球就可以倒入场馆乒乓球目标位置，节省了人力和物力。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种集球捡球装置，包括箱体、捡球装置、操作面板、提手、视觉系统、充电对中机构、集球盒、行走装置；箱体为长方体结构，捡球装置安装在箱体前面，操作面板安装在箱体上面中部，提手安装在箱体上面两侧，视觉系统安装在箱体上面前部，充电对中机构安装在箱体后面，集球盒安装在箱体内部，行走装置安装在箱体下面；行走装置带动集球捡球装置移动，捡球装置将球收集到集球盒内。

所述捡球装置包括带吸盘捡球触手、集球电机、联轴器、触手轴、轴承与轴承座；带吸盘捡球触手安装在触手轴上，触手轴与联轴器相连，联轴器与集球电机相连，触手轴安装在轴承上，轴承安装在轴承座上，轴承座安装在箱体前面。

所述带吸盘捡球触手由多个叶片构成，叶片为条状长方形，叶片上交错分布触手与缝隙，触手上设有吸盘，吸盘为圆盘形，内部设有凹陷。

所述充电对中机构包括弹簧与磁力片，磁力片固定在弹簧上。

所述集球盒两侧设有弹力绳。

所述行走装置包括第一驱动轮、第二驱动轮、第一驱动电机、第二驱动电机以及万向轮，第一驱动轮、第二驱动轮与万向轮成等腰三角形排布，第一驱动轮与第一驱动电机相连，第二驱动轮与第二驱动电机相连。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

本发明应用在各种体育馆，乒乓球馆，以及其他乒乓球运动员的训练场地，运动员可以在不耽误训练的情况下拥有足够的乒乓球进行训练。当有乒乓球在地上，集球捡球装置会通过探头发现乒乓球的位置，自动行走靠近乒乓球，通过集球捡球装置前方带有吸盘的并且柔软的“触手”的旋转，将乒乓球“扫进”集球盒，待乒乓球集满后，拉动集球捡球装置箱的弹力绳，球就可以倒入场馆乒乓球目标位置，节省了人力和物力。

附图说明

图1为本发明立体结构示意图；

图2为本发明结构示意主视图；

图3为本发明结构示意俯视图；

图4为本发明捡球装置立体结构爆炸示意图；

图5为本发明带吸盘捡球触手结构示意图；

图6是本发明充电对中机构立体结构示意图；

图7是本发明集球盒立体结构示意图；

图8是本发明行走装置立体结构示意图；

图9是本发明原理框图；

图10是本发明红外传感电路图；

图11是本发明红外距离传感防撞电路图。

图中：1-箱体 2-捡球装置 3-操作面板 4-提手 5-视觉系统 6-充电对中机构 7-集球盒 8-行走装置 21-带吸盘捡球触手 22-集球电机 23-联轴器 24-触手轴25-轴承26-轴承座 211-叶片 212-触手 213-缝隙 214-吸盘 51-红外线扫描器52-红外线距离传感器 61-弹簧 62-磁力片 71-弹力绳 81-第一驱动轮 82-第二驱动轮 83-第一驱动电机84-第二驱动电机 85-万向轮 86-转轴

具体实施方式

实施例：

下面结合附图对本发明的具体实施方式进一步说明：

如图1-3所示，一种集球捡球装置，包括箱体1、捡球装置2、操作面板3、提手4、视觉系统5、充电对中机构6、集球盒7、行走装置8。

箱体1为长方体结构，捡球装置2安装在箱体1前面，操作面板3安装在箱体1上面中部，提手4安装在箱体1上面两侧，红外线测距离器5安装在箱体1上面前部，充电对中机构6安装在箱体1后面，集球盒7安装在箱体1内部，行走装置8安装在箱体1下面；行走装置8带动集球捡球装置移动，捡球装置2将球收集到集球盒7内。

视觉系统5包括红外线扫描51与距离传感器52。

如图4-5所示，捡球装置2包括带吸盘捡球触手21、集球电机22、联轴器23、触手轴24、轴承25与轴承座26。带吸盘捡球触手21安装在触手轴24上，触手轴24与联轴器23相连，联轴器23与集球电机22相连，触手轴24安装在轴承25上，轴承25安装在轴承座26上，轴承座26安装在箱体1前面。

带吸盘捡球触手21采用软硅胶材料制作，由多个叶片211构成，叶片211为条状长方形，叶片上交错分布触手212与缝隙213，触手上设有吸盘214，吸盘214为圆盘形，内部设有凹陷。

如图6所示，充电对中机构6包括弹簧61与磁力片62，磁力片62固定在弹簧61上。

如图7所示，集球盒7两侧设有弹力绳71。

如图2、图8所示，行走装置8包括第一驱动轮81、第二驱动轮82、第一驱动电机83、第二驱动电机84以及万向轮85，第一驱动轮81、第二驱动轮82与万向轮85成等腰三角形排布，第一驱动轮81安装在转轴86上，转轴86通过联轴器与第一驱动电机83相连，第二驱动轮82安装在转轴86上，转轴86通过联轴器与第二驱动电机84相连。

如图9-11所示，本发明的控制器分别与无线充电系统装置、无线通信系统、行走装置8、红外线测距器5、捡球装置2相连接，用于控制集球捡球装置的所有部件。

手机操作：用户在智能手机上安装有智能手机控制系统，本发明使用智能手机控制系统分别与无线充电系统装置、无线通信系统、行走装置8、视觉系统5、捡球装置2相连接。本发明利用移动无线通信技术，进行手机面板操作，向集球捡球装置发出移动、集球、充电等指令，实时监控工作过程。

通过手机上安装定制的应用软件，向用户提供操作界面，可用于向集球捡球装置发送工作模式指令，包括工作模式、集球画面、系统设置。集球捡球机器人根据工具工作模式命令进行集球工作。第一步，在集球捡球机器人，移动机构驱动机器人运动，进行集球捡球工作；视觉系统5通过红外线扫描51与距离传感器52，随时记录装置集球捡球的路线，系统绘制出工作区域，模拟三维图像，并制定有效集球捡球路线，将视频进行整合，通过无线通信装置，反馈到手机上，供用户进行集球捡球路径参考。

充电：目前，机器人都是通过金属片接触的方式进行充电，这种充电方式需要将金属片暴露在外部，具有安全隐患，另外，机器人需要对准金属片，具有定位的难度。本发明通过无线充电方式进行充电，无线充电装置系统是本发明进行现有技术，充电柱弹性连接，附有磁力片62，解决了传统金属片接触充电过程难定位的问题。用户在家中安装一个无线充电的充电桩，充电桩上安装辅助充电的磁力片62。这样，当集球捡球装置按照指令行走在充电桩附近位置时，无需精确对准金属片，弹性磁力片N\S极引导及作业，自动吸引、自动定位和对中充电桩进行充电。

工作模式是向用户提供集球捡球装置工作选择方式。用户在操作界面上选择工作模式后，界面上将列出所有预定义和自定义工作模式。用户可选择预定义的工作模式，例如直线行走集球，沿S型路线集球，沿口字型路线集球。在用户选择了具体的工作模式后，智能手机控制系统亦将通过无线通信向集球捡球机器人发出工作模式指令，控制系统接收到指令后，根据该系统指令，将集球捡球装置设定为相应的工作模式。

视觉系统5：机器人集球过程中，视觉系统5通过红外扫描51及距离传感器52收集前进路况情况。视觉系统5根据该路况信息，绘制出工作区域或三维图像，制定有效集球路线。所有参数包括工作区域和三维图像，通过无线通讯装置反馈到智能手机控制系统中，当用户选择集球画面时，可以观看到这些参数，以供用户进行判断是否需要在规定区域进行工作。用户可以使用智能手机控制系统自定义集球机器人的工作模式，首先，智能手机控制系统，以需要获得集球捡球转岗至工作区域的平面图，该平面图可以由用户事先输入，也可以由智能手机控制系统，根据视觉系统所绘制的工作区或三维图像，自行绘制平面图之后，用户可以使用智能手机对该平面图进行编辑和修改，包括充电柱的位置，球集中的位置，边缘的位置，禁止进入的区域。

智能手机控制系统，在有了所说的平面图后，用户就可以在自定义工作模式中指定装置的集球方式，例如可以在智能手机上的平面图中画出一个集球路线，根据该路线进行集球，也可以在平面图上画出一个集球区域，指令机器人对该区域进行集球，智能手机控制系统，在用户完成自定义工作模式后，将平面图和用户定义的集球方式，通过无线通信发送给控制系统，核心控制系统，根据控制机器人进行集球。机器人还有一个和视觉系统相匹配的定位系统，该定位系统在集球捡球装置通过视觉系统获得工作区域或三维图像后，通过和所述平面图的比较，集球机器人可以确定自己的平面图位置，或者充电桩位置、或者禁止进入的区域，从而集球机器人自动寻找路线，进行工作。

模式：通过智能手机，可控制集球捡球装置的工作模式，根据不同的工作环境，调节设定不同的工作模式，调节集球捡球装置的工作，提高准确度，避免重复工作，提升工作效率。手机可以远距离控制，方便快捷。通过机器人视觉系统，视觉系统又包含红外线扫描和距离传感器。可以在集球过程中实时记录集球的过程路线。绘制出工作区和三维图像，并将视频信息整合反馈到手机上，用户通过手机反馈信息的模拟地图，制定新的工作命令，实现人机交互。

本发明的工作过程为：打开控制操作面板3的按钮，接通电路，智能手机配合设定控制路径，在乒乓球训练场馆内反复或按照一定路线行走，如碰到墙壁或其他障碍物，会自行转弯。带吸盘捡球触手21采用软硅胶材料制作，碰触到乒乓球时，自然下搭，类似我们的手指，其上面设置有吸盘214，吸盘214呈圆形，内部凹陷，可以牢牢抓住乒乓球。接通电源后，触手轴24旋转，带动带吸盘捡球触手21的旋转，将地面上的乒乓球通过吸盘214，将乒乓球收进集球盒7内，来完成收集乒乓球的工作。

可视系统采用红外线扫描51和激光距离传感器52智能识别，会侦测到乒乓球，按照一定路线靠近自动拾取，智能手机控制，不需要人为。完成集球捡球工作后，装置行至目标位置，工作人员按下控制面板3的按钮，断开电源，双手握持提手4，将装置拿起，倾斜位，扣拉位于机器人两侧的弹力绳71，乒乓球自动倒出。设置一个弹性磁力片62，装置靠近无线充电桩时，弹性磁力片62吸引力对中，避免了位置不好掌握的缺点。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种集球捡球装置，其特征在于：包括箱体、捡球装置、操作面板、提手、视觉系统、充电对中机构、集球盒、行走装置；箱体为长方体结构，捡球装置安装在箱体前面，操作面板安装在箱体上面中部，提手安装在箱体上面两侧，视觉系统安装在箱体上面前部，充电对中机构安装在箱体后面，集球盒安装在箱体内部，行走装置安装在箱体下面；行走装置带动集球捡球装置移动，捡球装置将球收集到集球盒内。

2.根据权利要求1所述的一种集球捡球装置，其特征在于：所述捡球装置包括带吸盘捡球触手、集球电机、联轴器、触手轴、轴承与轴承座；带吸盘捡球触手安装在触手轴上，触手轴与联轴器相连，联轴器与集球电机相连，触手轴安装在轴承上，轴承安装在轴承座上，轴承座安装在箱体前面。

3.根据权利要求2所述的一种集球捡球装置，其特征在于：所述带吸盘捡球触手由多个叶片构成，叶片为条状长方形，叶片上交错分布触手与缝隙，触手上设有吸盘，吸盘为圆盘形，内部设有凹陷。

4.根据权利要求1所述的一种集球捡球装置，其特征在于：所述充电对中机构包括弹簧与磁力片，磁力片固定在弹簧上。

5.根据权利要求1所述的一种集球捡球装置，其特征在于：所述集球盒两侧设有弹力绳。

6.根据权利要求1所述的一种集球捡球装置，其特征在于：所述行走装置包括第一驱动轮、第二驱动轮、第一驱动电机、第二驱动电机以及万向轮，第一驱动轮、第二驱动轮与万向轮成等腰三角形排布，第一驱动轮与第一驱动电机相连，第二驱动轮与第二驱动电机相连。