球場撿球機器人的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種球場撿球機器人，包括：信息采集模塊，所述信息采集模塊與控制模塊電連接，分別對球和球框進行定位；執行模塊，所述執行模塊與控制模塊電連接，用于將球送入球框。球場撿球機器人區別于現階段的其它撿球機器人在于其的使用不受場地建設的影響，體積小，造價便宜，因此能夠大量制作，并廣泛使用。其為自主機器人，可以在不用人監督的情況完成目標任務，能夠節省人力。
【專利說明】球場撿球機器人
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種球場撿球機器人。
【背景技術】
[0002]現有的球場撿球機器人是采用圖像處理技術，通過球場上方的⑶D攝像頭對球場進行拍攝，并將圖像傳輸會上位機處理，在上位機中進行圖像處理，之后通過計算確定機器人要靠近球需要轉過的角度和前進的路線。該技術需要對球場進行全場攝像，受限于這個條件，如果在戶外，在高空無法架設攝像機，則無法使用該技術，在戶內的場地，如果屋頂高度不足，則攝像圖像將無法囊括整個球場，會遺漏某些球，此外該技術使機器人投入使用需要架設攝像頭和上位機，這不僅占據空間，而且需要在投入使用前期對場地進行裝修，除去機器人本身，機器人的外設不僅需要攝像頭，還需要上位機，這些必定造成機器人成本上昂，而且機器人本身的無線連接模塊和取球模塊，這些都注定機器人的造價高昂。
【發明內容】
[0003]本發明的首要目的在于提供一種不受場地限制，不需要外設，可以去除架設外設的麻煩和減去成本的球場撿球機器人，本發明的具體方案如下:
[0004]一種球場撿球機器人,包括:
[0005]信息采集模塊，所述信息采集模塊與控制模塊電連接，分別對球和球框進行定位；
[0006]執行模塊，所述執行模塊與控制模塊電連接，用于將球送入球框。
[0007]優選的，所述信息采集模塊包括:
[0008]球信息采集模塊，通過位置不同的兩個超聲波傳感器判斷球與執行模塊的距離和角度差，從而對球進行定位；
[0009]球框信息采集模塊，在所述執行模塊夾取球后通過紅外傳感器找尋球框。
[0010]優選的，所述球信息采集模塊還包括球定位后進一步判斷球真實性的顏色傳感器。
[0011]優選的，所述執行模塊包括運動小車及機械手臂；
[0012]所述運動小車包括行走輪以及馬達，所述馬達通過L298驅動模塊與所述控制模塊電連接；
[0013]所述機械手臂包括用于夾取球的舵機爪以及用于移動球的機械臂，所述舵機爪、機械臂分別與SC90舵機、995舵機電連接，所述SC90舵機、995舵機分別與所述控制模塊電連接。
[0014]優選的，所述控制模塊為arduino2560。
[0015]球場撿球機器人區別于現階段的其它撿球機器人在于其的使用不受場地建設的影響，體積小，造價便宜，因此能夠大量制作，并廣泛使用。其為自主機器人，可以在不用人監督的情況完成目標任務，能夠節省人力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本發明的不當限定，在附圖中:
[0017]圖1為本發明實施例系統結構示意圖；
[0018]圖2為本發明實施例信息采集模塊系統結構示意圖；
[0019]圖3為本發明實施例執行模塊系統結構示意圖；
[0020]圖4為本發明實施例程序流程示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面將結合附圖以及具體實施例來詳細說明本發明，在此本發明的示意性實施例以及說明用來解釋本發明，但并不作為對本發明的限定。
[0022]實施例
[0023]如圖1所不,一種球場撿球機器人,包括:
[0024]信息采集模塊，所述信息采集模塊與控制模塊電連接，能實現障礙物、溫度、光線和聲音強弱等各種信息的采集和處理，并分別對球和球框進行定位，其中控制模塊包括單片機的硬件平臺與軟件兩方面的搭建，實現對機器人系統的支撐；
[0025]執行模塊，所述執行模塊與控制模塊電連接，能實現機器人的各種動作的執行，如前進、后退、轉彎、夾取和放下球等，用于將球送入球框。
[0026]如圖2所示，具體的，所述信息采集模塊由多種傳感器結合而成，包括:
[0027]球信息采集模塊，通過位置不同的兩個HC-SR04超聲波傳感器通過接受的數據進行對比，判斷球與執行模塊的距離和角度差，從而對球進行定位；
[0028]球框信息采集模塊，在所述執行模塊夾取球后通過紅外傳感器找尋球框，由球框提供純電路環境，包括硬件平臺與電路設計兩方面各功能模塊搭建的基礎，其中紅外發射發射器可設于球框，其遠程范圍的大小取決于紅外線的發射距離。
[0029]作為上述實施例方案的改進，所述球信息采集模塊還包括球定位后進一步判斷球真實性的顏色傳感器，以顏色傳感器判斷，避免夾取其它雜物。
[0030]如圖3所示，具體的，所述執行模塊包括運動小車及機械手臂；所述運動小車包括行走輪以及馬達，所述馬達通過L298驅動模塊與所述控制模塊電連接；所述機械手臂包括用于夾取球的舵機爪以及用于移動球的機械臂，所述舵機爪、機械臂分別與SC90舵機、995舵機電連接，所述SC90舵機、995舵機分別與所述控制模塊電連接。arduino2560通過對L298的電平進行控制，間接的改變了馬達兩端的電壓，從而控制機器人進行前進、后退和轉彎，通過給兩個舵機不同的角度，從而控制機械手臂對球進行夾取，放下等處理。
[0031]上述實施例方案中，所述控制模塊為arduino2560, Arduino Mega2560是米用USB接口的核心電路板，它最大的特點就是具有多達54路數字輸入輸出，特別適合需要大量1接口的設計。Mega2560的處理器核心是ATmega2560，同時具有54路數字輸入/輸出口(其中16路可作為PWM輸出)，16路模擬輸入，4路UART接口，一個16MHz晶體振蕩器，一個USB口，一個電源插座，一個ICSP header和一個復位按鈕。
[0032]機器人程序設計
[0033]本程序主要功能包括控制運動小車的運動，控制機械手臂的工作，對傳感器的控制，因此控制小車的運動的功能中包括了前進、后退、左轉、右轉、停止等。
[0034]控制機械手臂的工作則是包含它抬起和下降。對傳感器的控制主要是對超聲波傳感器、顏色傳感器、紅外傳感器傳回來的數據進行處理，從而控制機械進行下一步的動作。
[0035]本程序在arduino平臺進行編寫的，以下對arduino中setup O函數和10pO函數進行說明。
[0036]在setupO中除了進行對接口的輸入輸出規定，同時也對舵機(機械臂)的初始角度(位置)進行調整使其不會干擾其他傳感器的工作。
[0037]在ΙοορΟ中，第一步是進行顏色傳感器的白平衡的操作，然后開始讀取兩個超聲波傳感器的讀數(通過算法來排除誤差數據的干擾)從而判斷此時小車的位置，接著控制小車的運動，若單片機通過超聲波傳感器的讀數判斷(算法判斷)出有小球在小車的前方，則開始進行小車位置的微調直到小車的機械臂能夠夾起小球。當機械臂成功夾起小球時，顏色傳感器進行顏色判斷，若是正確就返回基地(通過紅外尋找基地的位置)，若否則放下小球，重新尋找其他小球。
[0038]本發明提供的球場撿球機器人采用多個傳感器進行合作頂替攝像頭對球進行定位，因為球場的建設不可能為適應撿球機器人而改變，這樣便可不受場地限制，傳感器都在機器人身上不需要外設，可以去除架設外設的麻煩和減去成本；機器人是自動活動的，如果到達場地的邊緣，可能會出現因為轉彎的一邊為墻的緣故而無法轉彎卡死之類的情況出現。這便需要自動規避這種情況的出現，需要機器人能夠自動遠離墻壁并避免轉向墻壁。
[0039]以上對本發明實施例所提供的技術方案進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本發明實施例的原理以及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只適用于幫助理解本發明實施例的原理；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本發明實施例，在【具體實施方式】以及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。
【權利要求】
1.一種球場撿球機器人,其特征在于包括: 信息采集模塊，所述信息采集模塊與控制模塊電連接，分別對球和球框進行定位； 執行模塊，所述執行模塊與控制模塊電連接，用于將球送入球框。
2.如權利要求1所述的球場撿球機器人，其特征在于所述信息采集模塊包括: 球信息采集模塊，通過位置不同的兩個超聲波傳感器判斷球與執行模塊的距離和角度差，從而對球進行定位； 球框信息采集模塊，在所述執行模塊夾取球后通過紅外傳感器找尋球框。
3.如權利要求2所述的球場撿球機器人，其特征在于: 所述球信息采集模塊還包括球定位后進一步判斷球真實性的顏色傳感器。
4.如權利要求1所述的球場撿球機器人，其特征在于: 所述執行模塊包括運動小車及機械手臂； 所述運動小車包括行走輪以及馬達，所述馬達通過L298驅動模塊與所述控制模塊電連接； 所述機械手臂包括用于夾取球的舵機爪以及用于移動球的機械臂，所述舵機爪、機械臂分別與SC90舵機、995舵機電連接，所述SC90舵機、995舵機分別與所述控制模塊電連接。
5.如權利要求1所述的球場撿球機器人，其特征在于: 所述控制模塊為arduino2560。
【文檔編號】B25J11/00GK104070527SQ201410337246
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月15日 優先權日:2014年7月15日
【發明者】楊繼民 申請人:廣州大學