[发明专利]一种乒乓球智能捡取机器人及其控制方法

权利要求书

1.一种乒乓球智能捡取机器人，其特征在于，包含有捡取装置（1）、视觉定位装置（2）、智能控制装置（3）、避障装置（4）、电源装置和底座（6），所述捡取装置（1）和视觉定位装置（2）分别设置于底座（6）的一侧及上部，所述智能控制装置（3）和电源装置设置于底座（6）内部，

所述底座（6）整体设置为空心圆柱形，其一侧垂直方向设置圆弧形凹槽，所述底座（6）左右两侧分别设置行走轮（63），每个行走轮（63）连接直流电机（62），左右两个所述直流电机（62）设置于底座（6）内；

所述捡取装置（1）包含有底部均匀平行设置若干弹性绳的捡取桶（11），所述捡取桶（11）部分容置于底座（6）侧面的圆弧形凹槽内，所述捡取桶（11）通过定位机构与圆弧形凹槽连接达到横向位置限定，所述底座（6）上设置有霍尔传感器（65），其触头设置于捡取桶（11）侧面上的对应位置，所述捡取桶（11）与底座（6）接触的侧面上设置有齿条（12），与设置于底座（6）上的齿轮及电动机（61）形成齿轮-齿条传动装置，驱动所述捡取桶（11）在底座（6）内上下运动；

所述视觉定位装置（2）设置为由交叉摆放的两个摄像头（22）形成的双目立体视觉定位结构通过支架（21）固定于底座（6）上；

所述避障装置（4）包含有三个超声波传感器（41），分别设置于捡取桶（11）及左右两个行走轮（62）的正前方；

所述智能控制装置（3）设置为由主控单片机（31）和电机驱动芯片（32）组成，所述主控单片机（31）通过H型双极性可逆PWM驱动控制电路与电机驱动芯片（32）连接，所述电机驱动芯片（32）分别与两个直流电机（62）连接；

所述视觉定位装置（2）的两个摄像头（22）、避障装置（4）的超声波传感器（41）、霍尔传感器（65）分别通过信号线与主控单片机（31）的输入端连接，所述底座（6）上的齿轮及电动机（61）通过信号线与主控单片机（31）的输出端连接；

所述电源装置设置为采用12V的蓄电池分别连接三个稳压芯片，分别获得12V、5V、3.3V电压，为装置内用电部件供电。

2.根据权利要求1所述的一种乒乓球智能捡取机器人，其特征在于，若干所述弹性绳的间隙略小于乒乓球的直径。

3.根据权利要求1所述的一种乒乓球智能捡取机器人，其特征在于，所述主控单片机（31）采用STM32F103芯片，所述驱动芯片采用L298N。

4.根据权利要求1所述的一种乒乓球智能捡取机器人，其特征在于，所述捡取桶（11）的定位机构包含有双平行定位轨道（13）和底座安装支架（66），所述底座安装支架（66）固定设置于底座（6）的圆弧形凹槽上方，所述双平行定位轨道（13）对称设置于捡取桶（11）的两侧与圆弧形凹槽边缘对应的位置，安装后所述底座安装支架（66）的竖直方向边缘内侧凸起部容置于双平行定位轨道（13）内。

5.根据权利要求1所述的一种乒乓球智能捡取机器人，其特征在于，所述底座（6）后部设置万向轮（64）。

6.如权利要求1所述的一种乒乓球智能捡取机器人的控制方法，其特征在于，通过如下步骤实现：

S1：利用视觉定位装置（2）的双目视觉定位系统获取兵乓球的空间位置，将位置信息发送至主控单片机（31）；

S2：所述主控单片机（31）通过控制电机驱动芯片（32）控制两个直流电机（62）分别驱动左右两个行走轮（63），使整个设备移动至目标位置；

S3：所述主控单片机（31）控制齿轮及电动机（61）启动，捡取桶（11）由初始位置做下降运动，弹性绳与乒乓球接触，中间空隙发生形变，乒乓球通过空隙进入捡取桶（11）内实现顺利捡取，弹性绳恢复初始状态，此时触发霍尔传感器（65）,信号传递给主控单片机（31），所述主控单片机（31）控制齿轮及电动机（61）反转,从而驱动捡取桶（11）做上升运动至初始位置,为下一次的捡取做准备；

S4：运行过程中，所述超声波传感器（41）实时监测周围环境，发现障碍物后测算与障碍物之间的距离，将信息发送至主控单片机（31），所述主控单片机（31）控制电机驱动芯片（32）及两个直流电机（62）实现自动避障。