[发明专利]基于摩擦轮的捡乒乓球机器人

权利要求书

1.一种基于摩擦轮的捡乒乓球机器人，其特征在于：机器人包括具有用于移动的运动机构、存储乒乓球的存储机构、收集乒乓球的捡球机构、电源装置、电池盒、可拆卸外壳、可拆卸电路板、控制整个机器人的控制系统、地图建模系统和视觉识别系统；所述运动机构由安装于机器人底盘18上的四组减速电机15和麦克纳姆轮5及其控制器组成，底盘18采用的是强度高的玻璃纤维板材，可以有效增强机器人的承重抗压能力。在底盘18上固定有线槽20，以便将电机的电线收束于线槽20中；

所述储球机构，由储球盒底座4和储球盒3组成，在储球盒底座4上设置了两个弹性装置，在弹性装置的上端各设置了一个突起；相应的，在储球盒3两侧设计有两个凹槽，安装储球盒3时，储球盒底座4上弹性装置的突起会嵌合到储球盒3的凹槽，从而起到固定储球盒3的目的，当乒乓球收集满时可以方便地将储球盒提出，倾倒乒乓球至指定位置；

所述收集乒乓球机构由无刷电机8、摩擦轮9、聚拢装置7和电调组成；所述聚拢装置7由两个“V”字形状的零件构成，当机器人前进时，聚拢装置7会把路径上的乒乓球聚集到机器人的中间；其主要工作原理为由电调驱动两个无刷电机8向相反的方向转动，安装于无刷电机8上的摩擦轮9具有一定弹性；当乒乓球被聚拢装置7聚拢到两个摩擦轮9中心位置时，通过摩擦轮9一定的形变，挤压乒乓球，使其具有向上的速度，从而可以沿着斜面10进入乒乓球储存机构中；

所述电源装置采用12V的锂电池分别给主处理器电路板13、协处理器电路板21以及收集装置的无刷电机8供电；

所述电池盒19下侧设计了弹性装置，当锂电池放进电池盒19时会因弹性装置而被夹紧从而固定电池；电池盒19位于底盘18下侧使用铜柱22进行固定；

所述可拆卸外壳2的可拆卸功能通过固定在外壳2两端的滑块与固定于机器人底盘18上的导轨支架实现，这样即可通过滑轨滑块将外壳固定或拆下；

所述可拆卸电路板主要由上下两块电路板21、可拆卸平板23、铜柱22、电路板保护壳构成；电路板分别固定在可拆卸的平板23的上下两侧，主处理器电路板13固定在可拆卸的平板23上侧，协处理器电路板21固定在可拆卸的平板24下侧；上侧电路板由铜柱22安装固定，下面的电路板加装了电路保护壳保护电路板防止损坏；

所述机器人控制系统由两部分组成，分别为主要负责控制底层运动的协处理器系统和负责复杂运算任务的主处理器系统，共同驱动机器人向正确的方向运动；

所述地图建模系统是采用激光雷达传感器1采集机器人周围的环境信息，将采集到的信息传递给主处理器，由主处理器根据这些信息建立机器人周边的地图模型；

所述视觉识别系统是采用深度摄像头24作为图像采集传感器；深度摄像头24拍摄机器人前方的图像，主处理器根据返回的图像信息识别图中是否存在乒乓球，如果图像中不存在乒乓球，则控制机器人进行自主导航、寻找乒乓球；如果图像中存在乒乓球，则将乒乓球的位置信息、距离信息发送到主控制器进行复杂计算，从而驱动机器人向着乒乓球的方向前进进而收集到乒乓球。

2.如权利要求1所述的一种基于摩擦轮的捡乒乓球机器人，其特征在于：所述乒乓球收集盒使用底座扣合的固定方式，便于安装、拆卸；机器人的外壳2采用双滑轨方式固定；电路板一端通过螺丝固定，另一端扣合方式固定；电池盒19通过螺丝固定于底盘下方，且电池盒19下侧设计有弹性装置，可以夹紧电池防止机器人行进时电池脱落。

3.如权利要求1所述的一种基于摩擦轮的捡乒乓球机器人，其特征在于：所述电池盒19和可拆卸外壳2采用3D打印技术制造。

4.如权利要求1所述的一种基于摩擦轮的捡乒乓球机器人，其特征在于：所述电路保护壳上有数个洞，用于收束机器人底部繁杂的电路线。

5.如权利要求1-4所述的一种基于摩擦轮的捡乒乓球机器人，其特征在于：工作时，首先对场地进行建模并将所建模型储存在存储器中，建模完毕后摩擦轮电机启动，视觉识别模块启动，机器人开始寻找乒乓球；通过聚拢装置7将乒乓球送入摩擦轮中心后，由捡球机构将乒乓球送进储球盒3，完成了收集工作。