網(wǎng)球撿球機的撿球系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種網(wǎng)球撿球機，特別是涉及一種智能網(wǎng)球撿球機的撿球系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]過去，在大型網(wǎng)球比賽中或平時的網(wǎng)球訓練中撿球工作大多有人力完成。為了方便撿球，目前市場上出現(xiàn)了一類手推式網(wǎng)球撿球車。此類撿球車為半自動式，需要操作人員把網(wǎng)球撿球車推到網(wǎng)球附近，然后由撿球車的撿球機構(gòu)完成撿球動作。此類撿球機相對純粹的人工撿球在效率上有一定的提高。
[0003]目前，手推式網(wǎng)球撿球車的不足之處如下:
[0004]a.體積大且重，相對于智能化撿球機比較笨拙。既浪費空間，又影響訓練人員打球(在它撿球的過程中運動員不方便打球)。
[0005]b.需要人工操作，相對于智能化撿球機浪費了不必要的時間與體力。如若配置專門的撿球人員則浪費了人力資源。
[0006]c.只適用于地上球較多的情況，但是地上球多會影響運動員打球。地上球少時則沒有必要用上述撿球車。因此，它的適用環(huán)境較局限。
[0007]d.未實現(xiàn)撿球過程的完全自動化、智能化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明之目的在于提供一種網(wǎng)球撿球機的撿球系統(tǒng)及方法，其通過提供一個智能、完全自動化的網(wǎng)球撿球機，節(jié)省網(wǎng)球訓練中撿球的時間與體力，實現(xiàn)撿球過程的高效、智能化，給網(wǎng)球運動愛好者提供更多便捷，提高網(wǎng)球訓練的效率。
[0009]為達上述及其它目的，本發(fā)明提出一種網(wǎng)球撿球機的撿球系統(tǒng)，包括:
[0010]中央處理器，用來接收紅外測距傳感器的測量數(shù)據(jù)，并根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)向驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)出運動指令；
[0011]視覺系統(tǒng)，至少包括三個紅外線測距傳感器和AD轉(zhuǎn)換電路，用于測量網(wǎng)球的位置與距離；
[0012]驅(qū)動系統(tǒng)，在中央處理單元的驅(qū)動下實現(xiàn)撿球機的行走過程的變速與轉(zhuǎn)彎；
[0013]撿球裝置，由二自由度機械臂和舵機驅(qū)動電路組成，采用二自由度機械臂完成夾球、運球和放球動作。
[0014]進一步地，所述視覺系統(tǒng)至少包括三個紅外線測距傳感器和AD轉(zhuǎn)換電路，其中一個紅外線測距傳感器安裝在撿球機正前方的中間位置，另兩個紅外線測距傳感器安裝在撿球機正前方的兩側(cè)。
[0015]進一步地，中間的紅外線測距傳感器的安裝高度低于網(wǎng)球直徑，左右兩路的紅外線測距傳感器與中間紅外線測距傳感器的高度相同，左右兩路的紅外線測距傳感器之間的間距大于網(wǎng)球直徑。
[0016]進一步地，所述中央處理器通過控制該舵機驅(qū)動電路來控制所述機械臂的舵機。
[0017]為達到上述目的，本發(fā)明還提供一種網(wǎng)球撿球機的撿球方法，包括如下步驟:
[0018]步驟一，當網(wǎng)球在撿球機的撿球范圍時，中間紅外線測距傳感器測量出與網(wǎng)球的距離，并將其進行A/D轉(zhuǎn)換后送至中央處理器；
[0019]步驟二，中央處理器獲得該紅外線測距傳感器的信號，并將其與設(shè)定值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果向驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)出相關(guān)指令；
[0020]步驟三，左右兩路紅外線測距傳感器開始工作，并將檢測結(jié)果進行A/D轉(zhuǎn)換后送至中央處理器；
[0021]步驟四，中央處理器判斷網(wǎng)球是否在撿球機前方偏左或偏右的位置，并根據(jù)判斷結(jié)果對撿球機進行位置調(diào)整，使網(wǎng)球位于撿球機正前方；
[0022]步驟五，當網(wǎng)球在設(shè)定范圍內(nèi)，驅(qū)動撿球裝置進行撿球動作。
[0023]進一步地，在步驟五之前，還包括如下步驟:
[0024]中間紅外線測距傳感器再次測量撿球機與網(wǎng)球的距離，通過微前進或微后退來調(diào)整與網(wǎng)球的距離，直到二者距離在設(shè)定的范圍內(nèi)。
[0025]進一步地，于步驟五中，當網(wǎng)球在設(shè)定范圍內(nèi)，機械臂伸到設(shè)定距離，閉合機械爪抓到網(wǎng)球；抓取網(wǎng)球之后，機械臂縮回到設(shè)定位置，并張開機械爪，網(wǎng)球掉落到容球器中。
[0026]進一步地，于步驟二中，若測得的距離大于設(shè)定上限值，則驅(qū)動撿球機向前行走，若此距離小于設(shè)定下限值，則撿球機驅(qū)動向后行走，直到此距離在設(shè)定的范圍之內(nèi)。
[0027]進一步地，于步驟四中，若左/右紅外線測距傳感器檢測到網(wǎng)球，則驅(qū)動撿球機向右/左轉(zhuǎn)，直到左右紅外線測距傳感器都檢測不到網(wǎng)球。
[0028]進一步地，所述機械臂由兩個機械臂舵機的控制。其中一個舵機控制機械臂的伸縮，另一個控制機械爪的開合，通過控制舵機的旋轉(zhuǎn)角度，控制機械臂的伸縮距離和機械爪的開合程度。
[0029]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種網(wǎng)球撿球機的撿球系統(tǒng)及方法采用紅外線測距技術(shù)實現(xiàn)了智能撿球機的視覺功能，用單片機等微處理器實現(xiàn)了撿球機的行走路線控制，用四個直流電機組成的驅(qū)動系統(tǒng)實現(xiàn)了撿球機的行走及實時位置反饋，用機械手臂實現(xiàn)了撿球機的撿球動作，能夠完成網(wǎng)球的自動撿取工作，可以方便撿拾網(wǎng)球場上散落的網(wǎng)球，節(jié)省人力資源。
【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明一種網(wǎng)球撿球機的撿球系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)圖；
[0031]圖2為本發(fā)明較佳實施例之撿球系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖3為本發(fā)明較佳實施例中舵機的驅(qū)動電路示意圖；
[0033]圖4為本發(fā)明一種智能網(wǎng)球機的撿球方法的步驟流程圖；
[0034]圖5為本發(fā)明較佳實施例中撿球機工作的流程圖；
[0035]圖6為本發(fā)明較佳實施例中機械臂的控制流程圖。
【具體實施方式】
[0036]以下通過特定的具體實例并結(jié)合【附圖說明】本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點與功效。本發(fā)明亦可通過其它不同的具體實例加以施行或應(yīng)用，本說明書中的各項細節(jié)亦可基于不同觀點與應(yīng)用，在不背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾與變更。
[0037]圖1為本發(fā)明一種網(wǎng)球撿球機的撿球系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)圖。如圖1所示，本發(fā)明一種網(wǎng)球撿球機的撿球系統(tǒng)，包括:中央處理器10、視覺系統(tǒng)20、驅(qū)動系統(tǒng)30以及撿球裝置40。
[0038]其中，中央處理器10用來接收紅外測距傳感器的測量數(shù)據(jù)，并根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)向驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)出運動指令；視覺系統(tǒng)20至少包括三個紅外線測距傳感器和AD轉(zhuǎn)換電路，其中一個紅外線測距傳感器安裝在撿球機正前方的中間位置，其高度低于網(wǎng)球的直徑以便能檢測到網(wǎng)球，另兩個紅外線測距傳感器安裝在撿球機正前方的兩側(cè)與第一個相同的高度，兩側(cè)的兩個傳感器之間的間距略大于網(wǎng)球直徑；驅(qū)動系統(tǒng)30采用兩輪驅(qū)動的方式，左右的輪子分別由兩個直流電機驅(qū)動，可實現(xiàn)撿球機的行走過程的變速與轉(zhuǎn)彎，撿球裝置40由二自由度機械臂和舵機驅(qū)動電路組成，采用二自由度機械臂完成夾球、運球和放球動作，把網(wǎng)球夾到容球器中，單片機通過控制舵機驅(qū)動電路來控制機械臂的舵機。
[0039]在本發(fā)明較佳實施例中，利用紅外線測距傳感器來實現(xiàn)撿球機的視覺功能，用直流電機來驅(qū)動撿球機的輪子實現(xiàn)其行走功能，用機械臂完成撿球機的撿球動作，這三部分由單片機進行協(xié)調(diào)控制，紅外線測距傳感器測得的模擬信號經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后輸送給單片機，單片機根據(jù)輸送的信號向直流電機或機械臂的舵機發(fā)送相應(yīng)的指令，使撿球機調(diào)整自身位置或執(zhí)行撿球動作。
[0040]圖2為本發(fā)明較佳實施例之撿球系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。其中視覺系統(tǒng)的紅外線測距傳感器測得的模擬信號經(jīng)AD轉(zhuǎn)換電路后輸送給單片機，單片機根據(jù)輸送的信號向直流電機或機械臂的舵機發(fā)送相應(yīng)的指令，使撿球機調(diào)整自身位置或執(zhí)行撿球動作。
[0041]在本發(fā)明中，機械臂的控制實質(zhì)上是兩個機械臂舵機的控制。其中一個舵機控制機械臂的伸縮，另一個控制機械爪的開合。通過控制舵機的旋轉(zhuǎn)角度，控制機械臂的伸縮距離和機械爪的開合程度。如此以來，便可控制機械臂撿取掉落的網(wǎng)球并把撿到的網(wǎng)球放到容球器中。假設(shè)舵機I控制機械臂的伸縮，舵機2控制機械爪的開合。初始時，機械臂縮到極限位置，機械爪張開到極限位置。在整個撿球過程中，機械臂執(zhí)行撿球動作時，舵機的工作流程為舵機I從原始位置伸到網(wǎng)球位置，然后機械爪閉合夾取網(wǎng)球。加到網(wǎng)球后，機械臂縮回到容球器的上方，然后機械爪張開，網(wǎng)球掉落到容球器中。
[0042]在本發(fā)明較佳實施例中，單片機輸出PWM信號來控制舵機。圖3為本發(fā)明較佳實施例中舵機的驅(qū)動電路示意圖。PWM進入驅(qū)動電路BA6688的12腳。其周期為20ms，脈寬為0.5ms-2.5msο PWM信號和內(nèi)部脈沖進行比較。H橋驅(qū)動電動機基于脈沖展寬的信號。直流偏置電壓后的解調(diào)和電位計是通過比較獲得的電壓差電壓反饋，BA66898根據(jù)該電壓差通過3腳輸送的PWM信號給電機驅(qū)動電路BAL6686驅(qū)動電機正反轉(zhuǎn)，電動機旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動電位器