[發明專利]一種乒乓球智能撿取機器人及其控制方法

在審

• 申請號: 201910807199.1
• 申請日: 2019-08-29
• 公開（公告）號: CN110412992A
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 劉秀杰;祝長生;徐瑞銀;王安航;李世鈺;劉志起;徐樂瑤;丁可浩;許崇洋
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 濟南譽豐專利代理事務所(普通合伙企業) 37240
• 代理人: 于洪偉

1.一種乒乓球智能撿取機器人，其特征在于，包含有撿取裝置（1）、視覺定位裝置（2）、智能控制裝置（3）、避障裝置（4）、電源裝置和底座（6），所述撿取裝置（1）和視覺定位裝置（2）分別設置于底座（6）的一側及上部，所述智能控制裝置（3）和電源裝置設置于底座（6）內部，

所述底座（6）整體設置為空心圓柱形，其一側垂直方向設置圓弧形凹槽，所述底座（6）左右兩側分別設置行走輪（63），每個行走輪（63）連接直流電機（62），左右兩個所述直流電機（62）設置于底座（6）內；

所述撿取裝置（1）包含有底部均勻平行設置若干彈性繩的撿取桶（11），所述撿取桶（11）部分容置于底座（6）側面的圓弧形凹槽內，所述撿取桶（11）通過定位機構與圓弧形凹槽連接達到橫向位置限定，所述底座（6）上設置有霍爾傳感器（65），其觸頭設置于撿取桶（11）側面上的對應位置，所述撿取桶（11）與底座（6）接觸的側面上設置有齒條（12），與設置于底座（6）上的齒輪及電動機（61）形成齒輪-齒條傳動裝置，驅動所述撿取桶（11）在底座（6）內上下運動；

所述視覺定位裝置（2）設置為由交叉擺放的兩個攝像頭（22）形成的雙目立體視覺定位結構通過支架（21）固定于底座（6）上；

所述避障裝置（4）包含有三個超聲波傳感器（41），分別設置于撿取桶（11）及左右兩個行走輪（62）的正前方；

所述智能控制裝置（3）設置為由主控單片機（31）和電機驅動芯片（32）組成，所述主控單片機（31）通過H型雙極性可逆PWM驅動控制電路與電機驅動芯片（32）連接，所述電機驅動芯片（32）分別與兩個直流電機（62）連接；

所述視覺定位裝置（2）的兩個攝像頭（22）、避障裝置（4）的超聲波傳感器（41）、霍爾傳感器（65）分別通過信號線與主控單片機（31）的輸入端連接，所述底座（6）上的齒輪及電動機（61）通過信號線與主控單片機（31）的輸出端連接；

所述電源裝置設置為采用12V的蓄電池分別連接三個穩壓芯片，分別獲得12V、5V、3.3V電壓，為裝置內用電部件供電。

2.根據權利要求1所述的一種乒乓球智能撿取機器人，其特征在于，若干所述彈性繩的間隙略小于乒乓球的直徑。

3.根據權利要求1所述的一種乒乓球智能撿取機器人，其特征在于，所述主控單片機（31）采用STM32F103芯片，所述驅動芯片采用L298N。

4.根據權利要求1所述的一種乒乓球智能撿取機器人，其特征在于，所述撿取桶（11）的定位機構包含有雙平行定位軌道（13）和底座安裝支架（66），所述底座安裝支架（66）固定設置于底座（6）的圓弧形凹槽上方，所述雙平行定位軌道（13）對稱設置于撿取桶（11）的兩側與圓弧形凹槽邊緣對應的位置，安裝后所述底座安裝支架（66）的豎直方向邊緣內側凸起部容置于雙平行定位軌道（13）內。

5.根據權利要求1所述的一種乒乓球智能撿取機器人，其特征在于，所述底座（6）后部設置萬向輪（64）。

6.如權利要求1所述的一種乒乓球智能撿取機器人的控制方法，其特征在于，通過如下步驟實現：

S1：利用視覺定位裝置（2）的雙目視覺定位系統獲取兵乓球的空間位置，將位置信息發送至主控單片機（31）；

S2：所述主控單片機（31）通過控制電機驅動芯片（32）控制兩個直流電機（62）分別驅動左右兩個行走輪（63），使整個設備移動至目標位置；

S3：所述主控單片機（31）控制齒輪及電動機（61）啟動，撿取桶（11）由初始位置做下降運動，彈性繩與乒乓球接觸，中間空隙發生形變，乒乓球通過空隙進入撿取桶（11）內實現順利撿取，彈性繩恢復初始狀態，此時觸發霍爾傳感器（65）,信號傳遞給主控單片機（31），所述主控單片機（31）控制齒輪及電動機（61）反轉,從而驅動撿取桶（11）做上升運動至初始位置,為下一次的撿取做準備；

S4：運行過程中，所述超聲波傳感器（41）實時監測周圍環境，發現障礙物后測算與障礙物之間的距離，將信息發送至主控單片機（31），所述主控單片機（31）控制電機驅動芯片（32）及兩個直流電機（62）實現自動避障。