全文摘要
羽毛球自动捡球机的行进机构，包括设置在底盘前端的万向轮、分别设置在底盘两侧的驱动轮，所述驱动轮分别连接有步进电机，驱动轮和步进电机之间连接有传动结构；所述传动结构包括主动齿轮、从动齿轮，所述步进电机的输出轴连接主动齿轮，主动齿轮与从动齿轮啮合，从动齿轮通过轴连接驱动轮。进行独立驱动的两个驱动轮，步进电机分别控制两驱动轮，可完成行进、转弯、掉头等各种动作。羽毛球自动捡球机的行进机构结构简单，操控方便，是实现捡球机自动捡球的基础。
主设计要求
1.羽毛球自动捡球机的行进机构，其特征在于，包括设置在底盘(10)前端的万向轮(8)、分别设置在底盘(10)两侧的驱动轮(2)，所述驱动轮(2)分别连接有步进电机(9)，驱动轮(2)和步进电机(9)之间连接有传动结构；所述传动结构包括主动齿轮(12)、从动齿轮(6)，所述步进电机(9)的输出轴连接主动齿轮(12)，主动齿轮(12)与从动齿轮(6)啮合，从动齿轮(6)通过轴(5)连接驱动轮(2)；所述驱动轮(2)在底盘(10)两侧的同一水平位置上，步进电机(9)在底盘(10)两侧的同一水平位置上，步进电机(9)分别控制两驱动轮(2)。
设计方案
1.羽毛球自动捡球机的行进机构，其特征在于，包括设置在底盘(10)前端的万向轮(8)、分别设置在底盘(10)两侧的驱动轮(2)，所述驱动轮(2)分别连接有步进电机(9)，驱动轮(2)和步进电机(9)之间连接有传动结构；
所述传动结构包括主动齿轮(12)、从动齿轮(6)，所述步进电机(9)的输出轴连接主动齿轮(12)，主动齿轮(12)与从动齿轮(6)啮合，从动齿轮(6)通过轴(5)连接驱动轮(2)；
所述驱动轮(2)在底盘(10)两侧的同一水平位置上，步进电机(9)在底盘(10)两侧的同一水平位置上，步进电机(9)分别控制两驱动轮(2)。
2.根据权利要求1所述羽毛球自动捡球机的行进机构，其特征在于，所述从动齿轮(6)与步进电机(9)的轴通过键连接或紧定螺母(7)连接。
3.根据权利要求1所述羽毛球自动捡球机的行进机构，其特征在于，所述驱动轮(2)的轴(5)通过轴承(4)支撑。
4.根据权利要求1所述羽毛球自动捡球机的行进机构，其特征在于，所述步进电机(9)连接有铅酸蓄电池。
5.根据权利要求1所述羽毛球自动捡球机的行进机构，其特征在于，所述驱动轮(2)上设有用于增大摩擦的花纹(11)。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及机器人自动化领域，尤其是一种羽毛球自动捡球机的行进机构。
背景技术
近几年来，由于人们越来越重视自身健康和兴趣的问题，因此，人们会在空闲的时间进行一些活动项目。在最近的几项调查研究报告中显示，相当一部分民众更加乐于参加一些休闲类的球类运动，其中羽毛球运动更是得到了人们的关注和喜爱。然而，羽毛球运动在给人们带来健康以及快乐的同时，不得不面对这样一个令人头痛的现实问题：如何可以做到省时省力地捡取散落在运动场上各个角落的羽毛球。因此，我们可以利用机器人去完成这一耗时耗力的工作。
目前，经过人们的不断研究，市面上也出现了捡球机，但这种捡球机为半自动式捡球机，即需要在人的操纵下才可完成捡球的任务。首先人们需要先把捡球机放置在要被捡起的羽毛球前面，然后才能将球捡起。虽然这种捡球机的工作效率比人工捡球高，但是它仍有很多缺点。相比于智能羽毛球捡球机来说，它体积大并且笨重，既浪费了空间，也会在其捡球的过程中对于人们打羽毛球造成一定的妨碍。同时，半自动捡球机还必须要有人的操纵，与智能捡球机相比，造成了不必要的时间和劳动力的浪费。另外，它还有一个重要的缺点是适用的环境比较局限，因为它只适合在地面上球比较多的情况下使用，而在羽毛球较少时不需要使用捡球机。因此，它未能完全达到智能化和自动化的目的。
实用新型内容
为了解决现有技术的不足，本实用新型提出了一种羽毛球自动捡球机的行进机构。
本实用新型采用如下技术方案：
羽毛球自动捡球机的行进机构，包括设置在底盘前端的万向轮、分别设置在底盘两侧的驱动轮，所述驱动轮分别连接有步进电机，驱动轮和步进电机之间连接有传动结构；所述传动结构包括主动齿轮、从动齿轮，所述步进电机的输出轴连接主动齿轮，主动齿轮与从动齿轮啮合，从动齿轮通过轴连接驱动轮。
进一步地，所述驱动轮在底盘两侧的同一水平位置上，步进电机在底盘两侧的同一水平位置上，步进电机分别控制两驱动轮。
进一步地，所述从动齿轮与步进电机的轴通过键连接或紧定螺母连接。
进一步地，所述驱动轮的轴通过轴承支撑。
进一步地，所述步进电机连接有铅酸蓄电池。
进一步地，所述驱动轮上设有用于增大摩擦的花纹。
采用如上技术方案取得的有益技术效果为：
驱动轮上设有用于增大摩擦的花纹，利用驱动轮跟地面间产生的摩擦力来进行驱动。
铅酸蓄电池作为电源，电池重量轻、体积小、能量密度大，其撞击条件接近汽车电池的安全可靠性能。
进行独立驱动的两个驱动轮，步进电机分别控制两驱动轮，可完成行进、转弯、掉头等各种动作。
羽毛球自动捡球机的行进机构结构简单，操控方便，是实现捡球机自动捡球的基础。
附图说明
图1为羽毛球自动捡球机的行进机构简图。
图2为驱动轮连接结构图。
图3为驱动轮连接结构侧视图。
图4为图3的A-A示图。
图5为齿轮连接示意图。
图6为驱动轮结构示意图。
图7为CMOS图像传感器的工作过程示意图。
图8为红外线传感器避障模块的工作流程示意图。
图9为羽毛球自动捡球机的工作过程示意图。
图中，1、螺母，2、驱动轮，3、轴承盖，4、轴承，5、轴，6、从动齿轮，7、紧定螺母， 8、万向轮，9、步进电机，10、底盘，11、花纹，12、主动齿轮，13、锁紧螺母。
具体实施方式
结合图1-9对本实用新型的具体实施方式做进一步说明：
羽毛球自动捡球机的行进机构，包括设置在底盘10前端的万向轮8、分别设置在底盘10 两侧的驱动轮2，所述驱动轮2分别连接有步进电机9，驱动轮2和步进电机9之间连接有传动结构；所述传动结构包括主动齿轮12、从动齿轮6，所述步进电机9的输出轴连接主动齿轮12，主动齿轮12与从动齿轮6啮合，从动齿轮6通过轴5连接驱动轮2。
驱动轮的轴5通过轴承4支撑，轴承一侧设有轴承盖3，另一侧通过螺母1固定。
步进电机9的输出轴通过锁紧螺母13与主动齿轮12连接。
驱动轮在底盘两侧的同一水平位置上，步进电机在底盘两侧的同一水平位置上，步进电机分别控制两驱动轮。
从动齿轮与步进电机的轴通过键连接或紧定螺母7连接。步进电机连接有铅酸蓄电池。驱动轮上设有用于增大摩擦的花纹11。
本实用新型选用“吸尘器式”捡球方案，即按照吸尘器的设计原理利用吸力把羽毛球吸取起来，再将其放入储球腔内。因为羽毛球本身具备体积小且重量轻的优点，所以自动捡球机采用吸取的方式比较方便。
羽毛球赛场场地较大且地面相对比较平坦，因此采用车轮式行走方式。而且，与其他类型的机器人相比较而言，车轮式机器人的优点是设计及制造方法容易，并且其控制系统简单。
本实用新型的转向方式选用差动式，安装在自动捡球机前面的轮子是起到导向作用的万向轮，而安装在自动捡球机后面的是进行独立驱动的两个驱动轮。即把两个规格相同的电机配备在自动捡球机两边的同一位置上，使电动机分别控制两车轮。其工作原理如下表1所示。
本实用新型用铅酸蓄电池作为电源，电池重量轻、体积小、能量密度大，其撞击条件接近汽车电池的安全可靠性能。实际中可选用的铅酸蓄电池性能参数如下表2所示。
本实用新型选用步进电机，步进电机是一种开环控制元件，可以把电脉冲信号转化为线位移或者角位移，控制方便，过载性能好，其负载得大小不会对转速产生影响。其性能参数如下表3所示。行进速度可达1.7m\/s。
表1
表2
表3
其中：表1为自动捡球机的驱动和转向方式；表2为选用铅酸蓄电池的性能参数；表3 为选用步进电机的性能参数。
由于该自动捡球机主要是利用两个后轮即驱动轮跟地面间产生的摩擦力来进行驱动，因此，为了增大摩擦力，驱动轮上必须要有花纹。
羽毛球自动捡球机通过CMOS图像识别传感器会自动定位到羽毛球的位置，然后走到该羽毛球的前面，自动捡球机再通过单片机控制吸球风扇进行启动，从而使羽毛球被吸进由环氧树脂塑料做成的吸球管道内，最后羽毛球从出口处出来并落入存放腔内。
吸球风扇的工作原理是由于风扇的转动会使得吸球管道外的大气压大于吸球管道内的气压，从而产生压力差，类似吸尘器。
羽毛球自动捡球机还包括主控器、CMOS图像传感器的羽毛球位置检测模块、红外线传感器避障模块。
CMOS图像传感器的羽毛球位置检测模块：CMOS图像传感器具有高度系统整合的条件，采用数字-模拟混合设计，将二维强光分布的光学图像转变成一维序电信号的传感器。在实际捡球过程中，可能在捡球机的视野之内会出现多个羽毛球，这时就得经过主控器系统数据处理和分析之后，选择最近的那个。CMOS图像感器的工作流程如图7所示。
红外线传感器避障模块：红外线传感器其基本原理是利用了物体的反射性质，在一定范围内，如果没有障碍物，发射出去的红外线，因为传播距离越远而逐渐减弱，最后直到消失。如果有障碍物，红外线遇到障碍物，被反射到达红外线传感器接受头，红外线传感器检测到这一信号，传送给主控器，主控器进行一系列的处理分析，协调小车两侧的电机工作，完成避障的功能，保证探测的准确性。红外线传感器避障模块的工作流程如图8所示。
如图9所示，羽毛球自动捡球机的工作过程，开启电源开关后，打开CMOS图像处理器，观察视野中是否有球存在，有的话就执行捡球程序，开始捡球，没有球的话，自动启动驱动电机，捡球机向左转过一定的角度，再去判断是否有求，继续执行如上的操作，一直到羽毛球数量达到最大值后，启动翁鸣器通知工作人员，一次捡球结束。
打开捡球机的工作电源开关，把捡球机放到羽毛球场上，这时利用CMOS图像传感器检测场地上羽毛球的位置。把接受到的图像进行数据分析处理之后，传达到中央控制系统，这时系统发出指令，控制系统控制机器人驱动装置的左右两个驱动电机，实现捡球机的直走和转向，使捡球机向着最近的羽毛球位置移动。在移动过程中，红外避障系统可以让捡球机有效的躲避障碍物，增强其应变各种工作环境的能力。捡球机到达指定位置后，捡球机停止运动，这时吸球风扇受到系统的指令开始工作，此时吸球管上端出口处的挡板闭合，增大了吸球管内的负压，从而吸取羽毛球进入吸球管。当羽毛球进入到吸球管的指定位置时，吸球风扇关闭，挡板受重力自然下落，出球口打开，羽毛球掉落到储球箱中。第一个捡球循环结束后，捡球机继续按照以上流程继续去捡下一个羽毛球球，直到储球箱装满羽毛球时，系统发出蜂鸣器发出信号，捡球机不再捡球，自行停止到原来的位置，工作人员关掉电源，拖动到需要的位置，当需要取出羽毛球时，用人工的方法将储球防护栏打开，将羽毛球球取出。
当然，以上说明仅仅为本实用新型的较佳实施例，本实用新型并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的指导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本实用新型的保护。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920103538.3
申请日:2019-01-22
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:37(山东)
授权编号:CN209575685U
授权时间:20191105
主分类号:A63B 47/02
专利分类号:A63B47/02;A63B67/18
范畴分类:15H;
申请人:济宁学院
第一申请人:济宁学院
申请人地址:273100 山东省济宁市曲阜市杏坛路1号
发明人:李小冬;夏自祥;崔祥府;任乐乐;张顺平
第一发明人:李小冬
当前权利人:济宁学院
代理人:周仕芳
代理机构:37212
代理机构编号:青岛发思特专利商标代理有限公司
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计