(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710408955.4
(22)申请日 2017.06.02
(71)申请人 西安科技大学
地址 710054 陕西省西安市雁塔路58号
(72)发明人 李红岩 祝文君 王奕琛 于江浩
彭倩 杨晨
(74)专利代理机构 陕西增瑞律师事务所 61219
代理人 刘艳霞
(51)Int.Cl.
A63B 47/02(2006.01)
(54)发明名称
(57)摘要
本发明公开了一种基于ARM的羽毛球捡球机
置的传输装置和收集装置，铲球装置设置于底
端，其出球端与传输装置的进球端相连接，所述
传输装置出球端与收集装置相连接；该基于ARM
的羽毛球捡球机器人能够收集、整理羽毛球，且
性能稳定。权利要求书1页 说明书4页 附图1页CN 107050782 A 2017.08.18
C N 107050782
A
1.基于ARM的羽毛球捡球机器人，其特征在于，包括在水平面上设置的铲球装置、竖直设置的传输装置和收集装置，所述铲球装置设置于底端，其出球端与传输装置的进球端相连接，所述传输装置出球端与收集装置相连接；
所述铲球装置由前到后包括捡球扫盘(16)和铲斗(15)，所述捡球扫盘(16)包括扫球刷
(19)和设置于铲斗(15)前端两侧的防护板(20)，所述扫球刷(19)的两端设置于对应的防护板(20)上，且所述扫球刷(19)以水平穿过其两端的中心线为旋转轴360度旋转，用于将羽毛球扫入铲斗(15)中，所述铲斗(15)的后端连接有与其相连通的暂存斗(21)，所述暂存斗
(21)的后端为敞口状；
所述传输装置包括一竖直设置的环形传送带(14)，所述传送带(14)的下端设置于暂存斗(21)的敞口处，所述传送带(14)上间隔设置有用于挂起羽毛球的集球挂钩(13)，所述传送带(14)靠近暂存斗(21)后端敞口处的一侧向上运动，以带动羽毛球向上运动，并在朝下运动时，将羽毛球送至收集装置；
还包括中央控制器(4)，所述铲球装置、传输装置和收集装置均与中央控制器(4)相连接，所述中央控制器(4)用于控制它们动作。
2.按照权利要求1所述的基于ARM的羽毛球捡球机器人，其特征在于，所述扫球刷(19)包括背向设置有两个毛刷，两个毛刷之间的夹角为180度，两个毛刷均设置固定于一可旋转固定杆上，所述固定杆的两端设置于对应的防护板(20)上，其中一端安装有扫盘驱动器
(17)，所述扫盘驱动器(17)用于带动固定杆旋转。
3.按照权利要求2所述的基于ARM的羽毛球捡球机器人，其特征在于，所述传输装置还包括用于带动传送带(14)传输的上传输轮和下传输轮，所述上传输轮和下传输轮对应设置于一竖直立板(7)的上端和下端。
4.按照权利要求1、2或3所述的基于ARM的羽毛球捡球机器人，其特征在于，以靠近暂存斗(2)后端敞口
处的一侧的传送带(14)为基准，在该侧传送带(14)上，所述集球挂钩(13)由与传送带的接触端到头端向上倾斜设置，且其头端朝向传送带侧弯曲。
5.按照权利要求4所述的基于ARM的羽毛球捡球机器人，其特征在于，所述暂存斗(21)的底板与铲斗(15)的底板相连接，且所述暂存斗(21)的底板由前到后向下倾斜设置。
6.按照权利要求5所述的基于ARM的羽毛球捡球机器人，其特征在于，所述收集装置包括多个环形设置的集球桶(6)，所述集球桶(6)内用于盛放收集的羽毛球，多个所述集球桶
(6)均设置于转台上。
7.按照权利要求5或6所述的基于ARM的羽毛球捡球机器人，其特征在于，所述收集装置的上方还设置有集球器(10)，所述集球器(10)用于接收并缓存传送带(14)传输的羽毛球，并使羽毛球掉落于对应的集球桶(6)内；所述集球器(10)为一上下敞口的筒体。
8.按照权利要求7所述的基于ARM的羽毛球捡球机器人，其特征在于，所述立板(7)上，且靠近上传输轮下方设置有计数器(11)。
9.按照权利要求8所述的基于ARM的羽毛球捡球机器人，其特征在于，所述铲球装置、传输装置和收集装置均设置于水平底板(5)上，所述水平底板(5)的下部由前到后间隔安装有驱动轮(18)和万向轮(1)。
10.按照权利要求1、2或3所述的基于ARM的羽毛球捡球机器人，其特征在于，还包括设置于水平底板(5)上的陀螺仪模块(3)，所述陀螺仪模块(3)与中央控制器(4)相连接。
权 利 要 求 书1/1页CN 107050782 A
基于ARM的羽毛球捡球机器人
技术领域
[0001]本发明属于智能控制技术领域，具体涉及基于ARM的羽毛球捡球机器人。
背景技术
[0002]在羽毛球训练过程中，发球机的使用已经非常普遍，羽毛球发球机普遍能够存储至180枚羽毛球，把这些球发射出去最快却只需要6分钟。从互联网可以知道，发球机使用时羽毛球需要球头朝下的方式去摆放后才能使用，因此在回收发出去的羽毛球就变得繁琐而费力。
[0003]市场上对于捡球机大多还是依靠人来操作，只是通过长柄省去人弯腰的动作，达到省力的目的，但这些捡球机却都是针对网球、乒乓球、高尔夫球等球形的球类的，而针对羽毛球这种异形球类的捡球机却鲜有出现，同时，一款能够完全解放人力的全自动羽毛球捡球机目前也没有出现。
[0004]无论是对羽毛球专业运动员，还是羽毛球初学者来说；在羽毛球训练过程中，真正耗费时间和体力的不是挥击球，而是不断地往返于球场的捡球动作，尤其对于新手，捡球无疑是最繁琐的事情；而对于专业运动员，雇佣人去专门进行捡拾、整理羽毛球无疑会增大训练成本；因此一种专门针对羽毛球的自动化捡球机器人的出现就十分必要。
发明内容
[0005]本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于ARM的羽毛球捡球机器人，该基于ARM的羽毛球捡球机器人能够收集、整理羽毛球，且性能稳定。[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，基于ARM的羽毛球捡球机器人，包括在水平面上设置的铲球装置、竖直设置的传输装置和收集装置，铲球装置设置于底端，其出球端与传输装置的进球端相连接，所述传输装置出球端与收集装置相连接；
[0007]上述铲球装置由前到后包括捡球扫盘和铲斗，捡球扫盘包括扫球刷和设置于铲斗前端两侧的防护板，所述扫球刷的两端设置于对应的防护板上，且扫球刷以水平穿过其两端的中心线为旋转轴360度旋转，用于将羽毛球扫入铲斗中；所述铲斗的后端连接有与其相连通的暂存斗，所述暂存斗的后端为敞口状。
[0008]上述传输装置包括一竖直设置的环形传送带，所述传送带的下端设置于暂存斗的敞口处，所述传
送带上间隔设置有用于挂起羽毛球的集球挂钩，传送带靠近暂存斗后端敞口处的一侧向上运动，以带动羽毛球向上运动，并在朝下运动时，将羽毛球送至收集装置。[0009]还包括中央控制器，所述铲球装置、传输装置和收集装置均与中央控制器相连接，所述中央控制器用于控制它们动作。
[0010]进一步地，该扫球刷包括背向设置有两个毛刷，两个毛刷之间的夹角为180度，两个毛刷均设置固定于一可旋转固定杆上，固定杆的两端设置于对应的防护板上，其中一端安装有扫盘驱动器，扫盘驱动器用于带动固定杆旋转。
[0011]进一步地，该传输装置还包括用于带动传送带传输的上传输轮和下传输轮，所述
上传输轮和下传输轮对应设置于一竖直立板的上端和下端。
[0012]进一步地，该以靠近暂存斗后端敞口处的一侧的传送带为基准，在该侧传送带上，集球挂钩由与传送带的接触端到头端向上倾斜设置，且其头端朝向传送带侧弯曲。[0013]进一步地，该暂存斗的底板与铲斗的底板相连接，且暂存斗的底板由前到后向下倾斜设置。
[0014]进一步地，该收集装置包括多个环形设置的集球桶，集球桶内用于盛放收集的羽毛球，多个所述集球桶均设置于转台上。
[0015]进一步地，该收集装置的上方还设置有集球器，所述集球器用于接收并缓存传送带传输的羽毛球，
并使羽毛球掉落于对应的集球桶内；集球器为一上下敞口的筒体。[0016]进一步地，该立板上，且靠近上传输轮下方设置有计数器。
[0017]进一步地，该铲球装置、传输装置和收集装置均设置于水平底板上，所述水平底板的下部由前到后间隔安装有驱动轮和万向轮。
[0018]进一步地，该还包括设置于水平底板上的陀螺仪模块，陀螺仪模块与中央控制器相连接。
[0019]本发明基于ARM的羽毛球捡球机器人具有如下优点：1.在回收羽毛球的基础上能够对收集到的羽毛球进行简单整理，将羽毛球自动摆放整齐。2.能够通过遥控的方式对捡球机器人的行进、转弯、回收动作进行控制，可以人为选择手动、自动工作方式。3.捡球机器人具有自动运行能力，可以在无人监控的情况下完成预设捡球任务，可以对工作区域进行规划。4.实现捡拾羽毛球功能并能够通过传感器对回收到的羽毛球进行计数。
附图说明
[0020]图1是本发明基于ARM的羽毛球捡球机器人的结构示意图。
[0021]其中：1.万向轮；2.球桶驱动器；3.陀螺仪模块；4.中央控制器；5.水平底板；6.集球桶；7.立板；8.竖桶支架；9.球桶限位开关；10.集球器；11.计数器；12.传送带驱动；13.集球挂钩；14.传送带；
15.铲斗；16.捡球扫盘；17.扫盘驱动器；18.驱动轮；19.扫球刷；20.防护板；21.暂存斗。
具体实施方式
[0022]本发明基于ARM的羽毛球捡球机器人，如图1所示，包括在水平面上设置的铲球装置、竖直设置的传输装置和收集装置，铲球装置设置于底端，其出球端与传输装置的进球端相连接，传输装置出球端与收集装置相连接，还包括中央控制器4，铲球装置、传输装置和收集装置均与中央控制器4相连接，中央控制器4用于控制它们动作。选择STM32F103系列芯片作为中央控制器4。水平底板5上设置有陀螺仪模块3，陀螺仪模块3与中央控制器4相连接。基于ARM的羽毛球捡球机器人通过HMC5583L磁力计模块检测航向角确定机器人方向，以及控制机器人旋转。通过IIC通信协议，中央控制器4从磁力计取得绝对角度数据数据，从编码器中获得相对角度数据，依据这些数据，中央控制器4控制基于ARM的羽毛球捡球机器人完成自动运行过程中的旋转过程。
[0023]采用的铲球装置由前到后包括捡球扫盘16和铲斗15，捡球扫盘16包括扫球刷19和设置于铲斗15前端两侧的防护板20，扫球刷19的两端设置于对应的防护板20上，且所述扫
球刷19以水平穿过其两端的中心线为旋转轴360度旋转，用于将羽毛球扫入铲斗15中；铲斗15的后端连接有与其相连通的暂存斗21，暂存斗21的后端为敞口状。暂存斗21的底板与铲斗15的底板相连接，且暂存斗21的底板由前到后向下倾斜设置。扫球刷19将羽毛球经铲斗15扫进暂存斗21中，由传输装置将羽毛
球输送走。防护板20的内侧设置有颜传感器，用于将白羽毛球和其他颜的杂物识别出来，以将杂物避开，而只捡拾羽毛球。
[0024]根据多次试验，设计出的扫球刷19包括背向设置有两个毛刷，两个毛刷之间的夹角为180度，且每个毛刷的前端均能贴于地面，在实际使用过程中，这样的设计方式，能够避免出现羽毛球随着毛刷被重新带出的情况。两个毛刷均设置固定于一可旋转固定杆上，固定杆的两端设置于对应的防护板20上，其中一端安装有扫盘驱动器17，扫盘驱动器17用于带动固定杆旋转。根据现场的实际情况，可以调节扫盘驱动器17的转动频率。
[0025]本发明中采用的传输装置包括一竖直设置的环形传送带14，传送带14的下端设置于暂存斗21的敞口处，传送带14上间隔设置有用于挂起羽毛球的集球挂钩13，传送带14靠近暂存斗21后端敞口处的一侧向上运动，以带动羽毛球向上运动，并在朝下运动时，将羽毛球送至收集装置。传输装置还包括用于带动传送带14传输的上传输轮和下传输轮，上传输轮和下传输轮对应设置于一竖直立板7的上端和下端。上传输轮上安装有传送带驱动12，为上传输轮提供动力，以带动传送带14转动。使用360°舵机作为传送带驱动电机，不需要额外驱动电路。
[0026]为了实现传送带14收集传输羽毛球，以靠近暂存斗2后端敞口处的一侧的传送带14为基准，在该侧传送带14上，集球挂钩13由与传送带的接触端到头端向上倾斜设置，且其头端朝向传送带侧弯曲。在
实际工作过程中，集球挂钩13挑起羽毛球，且不会出现掉落。传送带14经过上传输轮后，在另一侧，对应处的集球挂钩13此时为向下倾斜，羽毛球脱落，进入收集装置。立板7上，且靠近上传输轮下方设置有计数器11，统计收集的羽毛球的个数。计数器11使用激光发生器和光敏电阻组成光电门，当羽毛球通过时会挡住激光，使光敏电阻阻值发生改变，达到检测的目的。激光亮度高，不易受到环境干扰。集球挂钩13的设计直接关系到整理功能能否正常运行，在试验中，为提高工作效率，最初将集球挂钩13设计为并列的两排，但在实际进行测试时，这样的设计方式，羽毛球在运送到顶点下落时不易与集球挂钩13脱离。集球挂钩13设计为本发明中的方式，在实际测试中，易于脱落，满足收集的功能。[0027]该收集装置包括多个环形设置的集球桶6，集球桶6内用于盛放收集的羽毛球，多个集球桶6均设置于集球桶支架8内，并设置于转台上。转台上设置有球筒驱动器2，以带动转台转动。收集装置的上方还设置有集球器10，集球器10用于接收并缓存传送带14传输的羽毛球，并使羽毛球掉落于对应的集球桶6内；集球器10为一上下敞口的筒体。当一个集球桶6收集满时，转台带动，使另一集球桶6位于集球器10下方。集球桶支架8上设置有球桶限位开关9，使集球桶6能旋转到位。工作原理是使用光电门检测转盘上的黑阻光带，当光电门间被阻光带遮挡时，光电门OUT端输出低电平，这样就能够通过外部中断触发信号来控制舵机停止转动，调节光电门放置位置，让集球桶6停止在与传送带14一致的位置，达到限位的效果。
[0028]本发明中的基于ARM的羽毛球捡球机器人适于羽毛球球场现场，能够自动收集，故将铲球装置、传输装置和收集装置均设置于水平底板5上，水平底板5的下部由前到后间隔安装有驱动轮18和万向轮1。驱动轮18采用东芝TB6560步进电机驱动芯片，测试时基本不发
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