旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致電壓進(jìn)行比較后的差異為0，電機(jī)停止。
[0043]圖4為本發(fā)明一種智能網(wǎng)球機(jī)的撿球方法的步驟流程圖。在本發(fā)明中，撿球過程是在撿球機(jī)尋找到網(wǎng)球并走近網(wǎng)球之后，撿球機(jī)調(diào)整相對于網(wǎng)球的位置，并夾取網(wǎng)球，將其放到容球器的過程。如圖4所示，本發(fā)明一種智能網(wǎng)球機(jī)的撿球方法，包括如下步驟:
[0044]步驟401，當(dāng)網(wǎng)球在撿球機(jī)的撿球范圍時(shí)，撿球機(jī)正前方的中間的紅外線測距傳感器測量出與網(wǎng)球的距離，并將其進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后送至中央處理器。
[0045]步驟402，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(jìn)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。具體地說，若此距離大于設(shè)定上限值，則撿球機(jī)向前行走，若此距離小于設(shè)定下限值，則撿球機(jī)向后行走，直到此距離在設(shè)定的范圍之內(nèi)。
[0046]步驟403，位于兩側(cè)的紅外線測距傳感器開始工作，并將檢測結(jié)果進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后送至中央處理器；
[0047]步驟404，中央處理器判斷網(wǎng)球是否在撿球機(jī)前方偏左或偏右的位置，并根據(jù)判斷結(jié)果對撿球機(jī)進(jìn)行位置調(diào)整，使網(wǎng)球位于撿球機(jī)正前方。具體地說，若位于兩側(cè)的紅外線測距傳感器其中一個(gè)檢測到網(wǎng)球，則說明網(wǎng)球在撿球機(jī)前方偏左或偏右的位置，此時(shí)，機(jī)械臂伸到極限位置時(shí)，也不能成功夾球，因此需控制撿球機(jī)調(diào)整自身位置，使兩個(gè)紅外線測距傳感器都檢測不到網(wǎng)球，此時(shí)，網(wǎng)球位于撿球機(jī)正前方，機(jī)械臂伸到極限位置可以成功夾球。而夾取網(wǎng)球之后，機(jī)械臂收回到極限位置，松開機(jī)械爪后，網(wǎng)球恰好能掉落到容球裝置中。
[0048]步驟405，位于中間的紅外線測距傳感器再次測量撿球機(jī)與網(wǎng)球的距離，通過微前進(jìn)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)；
[0049]步驟406，當(dāng)網(wǎng)球在設(shè)定范圍內(nèi)，機(jī)械臂伸到設(shè)定距離，閉合機(jī)械爪抓到網(wǎng)球；抓取網(wǎng)球之后，機(jī)械臂縮回到設(shè)定位置，并張開機(jī)械爪，網(wǎng)球掉落到容球器中。
[0050]圖5為本發(fā)明較佳實(shí)施例中撿球機(jī)工作的流程圖。首先，位于撿球機(jī)前方的紅外線測距傳感器會測量撿球機(jī)和網(wǎng)球之間的距離。單片機(jī)接受到測距傳感器的信號，并將信號與設(shè)定值相比較，并根據(jù)比較結(jié)果向運(yùn)動系統(tǒng)發(fā)出相關(guān)指令，如圖所示，若此距離大于設(shè)定上限值，則撿球機(jī)向前行走；若此距離小于設(shè)定下限值，則撿球機(jī)向后行走，直到此距離在設(shè)定的范圍之內(nèi)。
[0051]之后，位于撿球機(jī)正前方兩側(cè)的傳感器開始工作。若左側(cè)的傳感器檢測到網(wǎng)球，則說明網(wǎng)球在撿球機(jī)正前方偏左側(cè)的位置，撿球機(jī)會向右轉(zhuǎn)；若右側(cè)的傳感器檢測到網(wǎng)球，則說明網(wǎng)球在撿球機(jī)正前方偏右側(cè)的位置，撿球機(jī)會向左轉(zhuǎn)。直到左右兩個(gè)傳感器都檢測不到網(wǎng)球，此時(shí)說明網(wǎng)球處于撿球機(jī)的正前方的中間位置。
[0052]然后，位于中間的傳感器會再次測量撿球機(jī)與網(wǎng)球的距離，通過微前進(jìn)或微后退來調(diào)整與網(wǎng)球的距離，直到二者距離設(shè)定的范圍內(nèi)。此時(shí)，撿球機(jī)完成自身相對于網(wǎng)球位姿的調(diào)整。
[0053]最后，機(jī)械臂開始執(zhí)行撿球動作。當(dāng)網(wǎng)球在設(shè)定范圍內(nèi)，機(jī)械臂伸到設(shè)定距離，閉合機(jī)械爪時(shí)，恰好能抓到網(wǎng)球。抓取網(wǎng)球之后，機(jī)械臂縮回到設(shè)定位置，并張開機(jī)械爪，網(wǎng)球會掉落到容球器中。本發(fā)明涉及撿球工作結(jié)束。
[0054]圖6為本發(fā)明較佳實(shí)施例中機(jī)械臂的控制流程圖。機(jī)械臂的控制實(shí)質(zhì)上是兩個(gè)機(jī)械臂舵機(jī)的控制。其中一個(gè)舵機(jī)控制機(jī)械臂的伸縮，另一個(gè)控制機(jī)械爪的開合。通過控制舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度，控制機(jī)械臂的伸縮距離和機(jī)械爪的開合程度。如此以來，便可控制機(jī)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(jī)I控制機(jī)械臂的伸縮，舵機(jī)2控制機(jī)械爪的開合。初始時(shí)，機(jī)械臂縮到極限位置，機(jī)械爪張開到極限位置。在整個(gè)撿球過程中，機(jī)械臂執(zhí)行撿球動作時(shí)，舵機(jī)的工作流程為舵機(jī)I從原始位置伸到網(wǎng)球位置，然后機(jī)械爪閉合夾取網(wǎng)球。加到網(wǎng)球后，機(jī)械臂縮回到容球器的上方，然后機(jī)械爪張開，網(wǎng)球掉落到容球器中。
[0055]綜上所述，本發(fā)明一種網(wǎng)球撿球機(jī)的撿球系統(tǒng)及方法采用紅外線測距技術(shù)實(shí)現(xiàn)了智能撿球機(jī)的視覺功能，用單片機(jī)等微處理器實(shí)現(xiàn)了撿球機(jī)的行走路線控制，用四個(gè)直流電機(jī)組成的驅(qū)動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了撿球機(jī)的行走及實(shí)時(shí)位置反饋，用機(jī)械手臂實(shí)現(xiàn)了撿球機(jī)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。
[0056]上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修飾與改變。因此，本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)如權(quán)利要求書所列。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種網(wǎng)球撿球機(jī)的撿球系統(tǒng)，包括: 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(yùn)動指令； 視覺系統(tǒng)，至少包括三個(gè)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； 驅(qū)動系統(tǒng)，在中央處理單元的驅(qū)動下實(shí)現(xiàn)撿球機(jī)的行走過程的變速與轉(zhuǎn)彎； 撿球裝置，由二自由度機(jī)械臂和舵機(jī)驅(qū)動電路組成，采用二自由度機(jī)械臂完成夾球、運(yùn)球和放球動作。
2.如權(quán)利要求1所述的一種網(wǎng)球撿球機(jī)的撿球系統(tǒng)，其特征在于:所述視覺系統(tǒng)至少包括三個(gè)紅外線測距傳感器和AD轉(zhuǎn)換電路，其中一個(gè)紅外線測距傳感器安裝在撿球機(jī)正前方的中間位置，另兩個(gè)紅外線測距傳感器安裝在撿球機(jī)正前方的兩側(cè)。
3.如權(quán)利要求2所述的一種網(wǎng)球撿球機(jī)的撿球系統(tǒng)，其特征在于: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。
4.如權(quán)利要求3所述的一種網(wǎng)球撿球機(jī)的撿球系統(tǒng)，其特征在于:所述中央處理器通過控制該舵機(jī)驅(qū)動電路來控制所述機(jī)械臂的舵機(jī)。
5.—種網(wǎng)球撿球機(jī)的撿球方法，包括如下步驟: 步驟一，當(dāng)網(wǎng)球在撿球機(jī)的撿球范圍時(shí)，中間紅外線測距傳感器測量出與網(wǎng)球的距離，并將其進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后送至中央處理器； 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(jìn)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； 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(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后送至中央處理器； 步驟四，中央處理器判斷網(wǎng)球是否在撿球機(jī)前方偏左或偏右的位置，并根據(jù)判斷結(jié)果對撿球機(jī)進(jìn)行位置調(diào)整，使網(wǎng)球位于撿球機(jī)正前方； 步驟五，當(dāng)網(wǎng)球在設(shè)定范圍內(nèi)，驅(qū)動撿球裝置進(jìn)行撿球動作。
6.如權(quán)利要求5所述的一種網(wǎng)球撿球機(jī)的撿球方法，其特征在于:在步驟五之前，還包括如下步驟: 中間紅外線測距傳感器再次測量撿球機(jī)與網(wǎng)球的距離，通過微前進(jìn)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)。
7.如權(quán)利要求6所述的一種網(wǎng)球撿球機(jī)的撿球方法，其特征在于:于步驟五中，當(dāng)網(wǎng)球在設(shè)定范圍內(nèi)，機(jī)械臂伸到設(shè)定距離，閉合機(jī)械爪抓到網(wǎng)球；抓取網(wǎng)球之后，機(jī)械臂縮回到設(shè)定位置，并張開機(jī)械爪，網(wǎng)球掉落到容球器中。
8.如權(quán)利要求7所述的一種網(wǎng)球撿球機(jī)的撿球方法，其特征在于: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(jī)向前行走，若此距離小于設(shè)定下限值，則撿球機(jī)驅(qū)動向后行走，直到此距離在設(shè)定的范圍之內(nèi)。
9.如權(quán)利要求7所述的一種網(wǎng)球撿球機(jī)的撿球方法，其特征在于: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(jī)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。
10.如權(quán)利要求7所述的一種網(wǎng)球撿球機(jī)的撿球方法，其特征在于:所述機(jī)械臂由兩個(gè)機(jī)械臂舵機(jī)的控制。其中一個(gè)舵機(jī)控制機(jī)械臂的伸縮，另一個(gè)控制機(jī)械爪的開合，通過控制舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度，控制機(jī)械臂的伸縮距離和機(jī)械爪的開合程度。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種網(wǎng)球撿球機(jī)的撿球系統(tǒng)及方法，該撿球系統(tǒng)包括：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(yùn)動指令；視覺系統(tǒng)，至少包括三個(gè)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；驅(qū)動系統(tǒng)，在中央處理單元的驅(qū)動下實(shí)現(xiàn)撿球機(jī)的行走過程的變速與轉(zhuǎn)彎；撿球裝置，由二自由度機(jī)械臂和舵機(jī)驅(qū)動電路組成，采用二自由度機(jī)械臂完成夾球、運(yùn)球和放球動作,通過本發(fā)明，可以自動發(fā)現(xiàn)網(wǎng)球場上掉落的網(wǎng)球，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)球撿球過程的全自動化，節(jié)省人力資源。
【IPC分類】A63B69-38, A63B47-02
【公開號】CN104801023
【申請?zhí)枴緾N201510229859
【發(fā)明人】呂騰飛, 遲長春, 寧建行, 陸彥青, 余成龍, 尹萬杰, 范春豐, 林貞汛, 韓洋
【申請人】上海電機(jī)學(xué)院
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年5月7日