捡球机器人简介

专利名称：一种网球捡球机器人
专利类型：实用新型专利
发明人：孙朝阳,李贵,王宇威,朱智殊,蔡元憬,袁恩榜申请号：CN201821966021.9
申请日：20181127
公开号：CN209361791U
公开日：
20190910
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种网球捡球机器人，包括：收集车，收集车上设有收集箱，且收集车的底部四角处设有行走轮；收集板，收集板设于收集车上，收集板的一端连接于收集箱的顶部一侧，其另一端向靠近收集车的底板方向倾斜设置；以及收集网球并推动其沿收集板滚动并滚落进入收集箱的收集装置，收集装置设于收集车上。

本实用新型提供的网球捡球机器人中，通过拨动辊推动网球沿收集板滚动并滚落进入收集箱中，以实现网球捡球的自动化。

申请人：武汉科技大学
地址：430081 湖北省武汉市青山区和平大道947号
国籍：CN
代理机构：武汉科皓知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：薛玲
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一种智能乒乓球捡拾机器人的设计研究作者：赵晓玉李宇李玲玲来源：《科技风》2020年第24期摘要：乒乓球运动是一种世界流行的球类体育项目，但是捡球是一件非常让人头疼的事情，基于此，研制了一款智能乒乓球捡拾机器人。

本机器人外壳由铝板制作，其主控芯片为STM32F407，由行走装置、捡拾装置、识别计数装置和报警与自动出球装置组成，多种装置巧妙设计机械结构和连接电路，它们之间相互配合工作，使机器人能够圆满地完成捡拾球的任务。

此款智能乒乓球捡拾机器人集识别、捡拾、计数、显示、自动出球、报警、远程控制等一系列功能于一体，可实现不间歇工作，减少劳动力，捡拾效率高，具有广阔的应用前景。

关键词：捡拾机器人;乒乓球;识别;报警;远程控制1 研制背景及意义众所周知，乒乓球运动是一种世界流行的球类体育项目，同时它也是我们中国的国球，我们的乒乓球健将取得世界乒乓球比赛的大部分冠军，甚至多次包揽整个赛事的所有冠军。

这项运动老少咸宜，又不需要十分复杂的运动场地和器械，因此受到大多数人的喜爱，越来越多的人开始学习打乒乓球。

但是在打乒乓球的过程中总有一件事让打球的人很头疼，那就是捡球。

现在的乒乓球直径40.00毫米，比一个鸡蛋还要小，其重量为2.6～2.8克，也比较轻，不太容易捡拾。

每当要捡起一个乒乓球的时候，捡球的人就要弯一次腰，对于长期从事这项工作的人来说是一个很大的身体负担。

正因为如此，设计一种能够代替人捡拾乒乓球的机器人就有了它的重要性。

这种机器人能够又好又快地将散落在地面上的乒乓球捡起，并且把不同颜色的乒乓球分类，然后放入指定的位置进行回收，以便下一次使用。

尽管这个机器人所实现的功能相对来说十分简单，但是它确实能帮助人类完成工作，减少人类的负担，这也是服务类机器人的重要使命。

2 智能乒乓球捡拾机器人的组成及工作原理2.1 智能乒乓球捡拾机器人简介该机器人外殼部分主要由铝板制作，其主要特点是全智能化、自动化捡球。

机器人的控制电路简单，其主控芯片是STM32F407，该系列芯片是ST旗下的一款常用的增强型系列微控制器，功能强大，运行速度快，内存大，低功耗，适用于各种电力电子系统方面的应用。

自动拾取乒乓球机器人的研究摘要：为了提高效率，设计一套基于扫地机器人的乒乓球自动拾取机器人系统，由扫地机器人平台搭载塑料桶自由移动对散落在乒乓球场地的乒乓球进行侦测并拾取。

采用扫地机器人的控制系统平台，并通过加装一套无动力的拾取乒乓球的装置；将乒乓球拾取后放入容器中。

经模拟乒乓球场运行证明设计方案可行，该设计的引入节省了大量的人力与时间。

开发的乒乓球自动拾取机器人系统有很强的实用性，具有一定的推广意义。

关键词：自动拾取；扫地机器人；装置；乒乓球我国是乒乓球运动的大国和强国，乒乓球爱好者在练球时，往往练得满地都是乒乓球。

劳累的运动员弯腰捡球既费时又费力。

利用扫地机器人的原理，改造成自动拾取乒乓球机器人，如果成功，对于乒乓球爱好者练球时省时省力，一定会受到欢迎的。

乒乓球捡球设备作为乒乓球训练场馆以及居家场地上的常见设备，在实现机械捡球的同时，也起到了捡球效率高，节省了训练者的大量时间，保存了体力的作用。

但是由于目前机械捡球设备结构及功能的单一性，造成以下问题:一是无法做到快速及时的捡球，使得训练者的练习效率低下，如在乒乓球馆中训练者的速度远远大于捡球的速度，无法进行及时有效的捡球。

这点在乒乓球训练场馆和室外练球场地尤为突出；二是堵球问题，在捡球输送的过程中，这些捡球装置由于机械结构的限制，在乒乓球集中的地方出现了堵球问题；三是无法进行颜色识别，使得乒乓球混在一起无法进行分类；四是不能输送到指定位置，把捡到的球运到指定位置。

因此，针对现有乒乓球机械捡球装置中使用存在的捡球效率低、堵球问题、无法颜色识别分类及运送到指定位置。

因此，针对现有乒乓球机械捡球设备中使用存在的问题，需要在结构和功能上进行综合考虑，以设计满足捡球效率高、无堵塞、颜色识别以及运送到指定位置的一种用于乒乓球的自动拾取及颜色分类存储的设备。

日常乒乓球训练中，为了提高训练效果，减轻运动员和教练员的负担，在乒乓球比赛中最大限度地规避球童受伤的风险，研究人员想到了用扫地机器人来拾取乒乓球。

智能捡球机器人作者：田伟，郭萧所在院校：北方民族大学一、背景简介随着社会科技文明的不断发展，智能化逐渐走进人们日常生活中。

由于人们惰性带来的一系列身体问题逐渐引起人们对体育运动的重视。

如果能将体育运动中一些服务性的工作交给机器人来完成，那么体育运动就达到了一种自动化加娱乐性双重效果了。

介于此，我们由球场上散乱的球类入手，开发了此款智能捡球机器人。

此机器人以freescalek60芯片为主控，用两只线性CCD模块作为寻找小球的“眼睛”，并能将搜寻的图像实时显示，真正达到一种智能捡球的功能。

二、硬件设计该捡球机器人以飞思卡尔公司的kenitis系列的k60芯片作为主控芯片，利用两只线性CCD作为传感器采集视野中所有敏感点并将其返回到k60主控中，然后软件程序对返回的信号进行滤波等操作，将此信号对比分析并实时在液晶屏上显示此信号，经过一系列分析操作后，控制机器人运动到目标小球的后方，并转动收纳电机将球收入到指定位置，搜寻过程中，该机器人需在不同方位进行搜寻，因此加入一个控制舵机，这样便可以全方位，无死角的对各个方向进行检测和控制，以此便完成了一个智能捡球的任务。

三、软件设计该系统软件设计实在IAR Embedded Workbench开发调试环境下采用纯c语言编程实现的，该设计包括线性CCD采集图像处理程序设计，液晶显示屏点对点显示程序设计，舵机控制程序设计，以及机器人移动捡球部分的控制程序设计，其中最复杂的当属所有模块有逻辑的组合在一起，整体实现功能的接口部分的程序。

四、捡球测试通过捡球原理与机械硬件结构的结合，搭建出最终机器人模型。

整体装配过程中，需对摄像头角度等进行测定范围，将其视野能达到最大化用乒乓球来模拟目标球，散乱放置在指定区域中，进行在线调试，将所有参数设定到最佳之后，捡球机器人的初步调试工作完成，即可将程序烧录到主控制器的FIASH中，实现机器人的脱机运行。

接下来进行二次测试：分别在机器人近距离处的周边放置乒乓球，依次检查在不同球分布位置不同条件下的捡球动作执行效果；然后将机器人周边的球取走，检查机器人在找不到球的情况下的动作执行效果。

乒乓球捡取机器人的设计与实现
刘秀杰;祝长生;王安航;李世钰
【期刊名称】《机械设计与制造》
【年(卷),期】2022()10
【摘要】针对乒乓球运动训练时存在的捡球问题,设计了一款乒乓球智能拾取机器人,它有专门的机械拾取结构,控制系统以单片机STM32F103为控制核心,通过Openmv采集乒乓球场景的图像,利用单目视觉技术进行乒乓球的自动识别,采用L298N电机驱动模块和超声波避障模块,在单目视觉导航下,指引智能捡球机器人移动到目标球的位置,再控制机械拾取机构上、下运动完成捡球作业。

通过智能捡球机器人实物模型性能测试表明,该智能捡球机器人能够识别运动场景中的乒乓球,并能引导捡球机器人完成乒乓球的拾取,捡球效率比较高,为以后自动捡球设备提供技术创新与研发思路。

【总页数】7页(P251-256)
【作者】刘秀杰;祝长生;王安航;李世钰
【作者单位】山东科技大学智能装备学院
【正文语种】中文
【中图分类】TH16;TH39;TP242
【相关文献】
1.科学家设计三代电驱机器人能捡取抛掷乒乓球
2.涵道捡乒乓球机器人的设计与实现探究
3.乒乓球捡球机器人的设计与实现
4.一种基于OpenCV的乒乓球分类捡球机器人的设计与实现
5.基于负压式自动捡乒乓球的机器人设计与实现
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592023年6月上 第11期 总第407期信息技术与应用China Science & Technology Overview1绪论1.1作品背景和意义乒乓球作为国球，越来越多的人喜欢打乒乓球，在乒乓球的学习中，发球是最基础最重要的一环，其中，发球和捡球的效率决定练习的时长。

为了更快更好地练习，减少运动员在练习过程中繁重的捡球工作。

通过对市场上捡球机器人的调查，捡球机器人都存在一些问题，如种类较多、速度较慢、成本较高、工作效率较低等。

因此，研究一款智能化乒乓球捡球机器人，能够自动拾取散落在球场上的乒乓球，可以在减少人力投入、提高训练效率等方面发挥重要的作用。

1.2 问题分析捡球机器人利用传感器对目标物体进行识别，再利用目标物体的位置信息，进行轨迹规划，进而通过控制机器人实施捡球。

为了解决这个问题，机器人通过树莓派收集传感器数据，采用深度强化学习算法[1]，在学习的过程中，不断实时定位，小车选择出最优的路径规划，规避障碍物，快速运动到指定地点，同时机械臂运动可以更加准确地抓取目标乒乓球。

通过深度学习算法，可以将小车运动最优化，机械臂的控制简单化，使整个捡球的稳定性、实用性及操作精度得到更好的保障。

2机器人系统总体设计2.1系统运行逻辑框架乒乓球捡球机器人的运行流程为:（1）经过系统的图像训练，在树莓派之中生成所需要抓取的乒乓球的模板帧。

（2）图像识别模块在周围寻找相似的模板，并进行靠近。

（3）机器人捡球系统的红外避障传感器开始检测是否有障碍物。

当检测到障碍物时，红外传感器将信号传递给树莓派，树莓派控制运动模块做出相应运动并再次检测是否有障碍物存在。

（4）到达所需要的模板帧处，当树莓派根据图像判别机器人当前的位置合适时，树莓派对抓取模块发出抓取命令，机器人抓取乒乓球并将其存储到机械爪旁的框中[2-3]。

2.2机器人搭建机器人以树莓派为核心模块，辅以摄像头作为机器视觉部分的接收，获取机器人身前的目标检测区域。

乒乓球捡球机器人的设计与实现乒乓球是一项广受欢迎的体育运动，对于提高反应速度和手眼协调能力有很大帮助。

然而，乒乓球比赛中会产生大量的乒乓球，这些球的捡拾和整理是一项耗时耗力的任务。

为了解决这个问题，我们可以设计一款乒乓球捡球机器人，以实现快速、准确的捡球目标。

机械结构乒乓球捡球机器人应具备一个可以容纳多个乒乓球的容器，通常可以设计成一个可旋转的圆盘或是一个可以伸缩的抽屉。

圆盘的表面可以有一些特殊的纹理或结构，以帮助固定乒乓球。

在圆盘的下方，可以设置一个或多个小型旋转电机，以帮助圆盘快速旋转。

当电机接收到捡球指令时，电机带动圆盘旋转，将乒乓球送入圆盘的中心孔洞中。

控制系统捡球机器人的控制系统应该包括一个主控制器和多个传感器。

主控制器负责接收用户的指令并控制捡球机器人的动作。

传感器则负责检测乒乓球的位置和数量。

控制系统应当能够根据传感器检测到的信息，自动调整机器人的捡球策略。

例如，当圆盘内的乒乓球数量达到一定阈值时，控制系统应当能够自动暂停圆盘的旋转，以防止乒乓球掉出圆盘。

视觉系统为了实现准确的捡球，捡球机器人还应该配备一个视觉系统。

视觉系统包括一个高分辨率摄像头和一个图像处理器。

摄像头负责拍摄乒乓球场的全景图像，并将图像数据传输给图像处理器。

图像处理器则负责分析图像数据，识别并定位乒乓球的位置。

通过视觉系统的帮助，捡球机器人可以更加准确地找到乒乓球，从而提高捡球效率。

机械设计首先需要设计机器人的机械结构。

考虑到乒乓球的尺寸和重量，我们需要为机器人设计一个能够容纳足够多乒乓球的容器。

乒乓球是一项广受欢迎的体育运动，对于提高反应速度和手眼协调能力有很大帮助。

然而，乒乓球比赛中，捡球是一项耗时且耗费体力的任务。

为了解决这个问题，本文介绍了一种智能乒乓球自动捡球机器人的设计与实现。

该机器人主要由红外传感器、微型处理器、机械手臂、球仓等组成。

机器人通过红外传感器检测乒乓球的位置，将信息传递给微型处理器进行分析。

面向网球运动的捡球机器人控制系统设计摘要：随着人工智能和机器人技术的不断发展，自动化捡球机器人在各种球类运动中的应用变得越来越普遍。

本文以面向网球运动的捡球机器人为研究对象，针对其控制系统设计展开讨论。

通过对机器人的感知、决策和控制模块进行详细的分析和设计，旨在提高机器人的准确性和效率，实现对网球捡球任务的自动化执行。

1. 系统概述面向网球运动的捡球机器人控制系统主要由感知模块、决策模块和控制执行模块组成。

感知模块负责获取环境信息，包括球的位置、速度和方向等；决策模块利用感知信息进行路径规划和动作决策；控制执行模块根据决策结果控制机器人执行相应的动作。

2. 感知模块设计为了准确获取球的信息，感知模块使用摄像头进行实时图像采集，并通过图像处理算法对图像进行分析。

首先，利用机器学习算法训练模型，实现球的目标检测和跟踪；然后，通过计算球的位置和速度，进行球的预测，并将信息传递给决策模块进行下一步决策。

3. 决策模块设计决策模块根据感知模块提供的信息进行路径规划和动作决策。

路径规划算法应考虑球的位置和速度，以及机器人的当前位置和速度，通过优化算法确定最优的移动路径。

动作决策算法根据路径规划结果，决定机器人的具体动作，如移动、旋转等，以实现捡球任务。

4. 控制执行模块设计控制执行模块负责控制机器人执行决策模块生成的指令。

通过调用机器人的动作控制接口，控制机器人进行相应的动作。

例如，当决策模块决定机器人需要向左移动时，控制执行模块发送相应指令给机器人的驱动器，使机器人按照指定路径和速度移动。

5. 系统集成与测试在设计完成后，进行系统集成和测试是必要的。

首先，将感知、决策和控制执行模块整合为一个完整的系统，确保各模块之间的数据交换和通信正常。

然后，通过实验验证系统设计的准确性和性能。

例如，通过在真实网球场景中进行测试，评估机器人的捡球准确率和响应速度。

结论：本文针对面向网球运动的捡球机器人进行了控制系统设计，包括感知模块、决策模块和控制执行模块。

捡球机器人原理嘿，朋友们！你有没有见过那些在球场上勤劳穿梭的捡球机器人呀？它们就像小小的精灵一样，快速又准确地把球捡回来，可神奇啦！今天，咱们就来一起揭开捡球机器人的神秘原理面纱吧！捡球机器人就像是一个充满智慧的小助手，它有着自己独特的“本领”来完成捡球任务。

首先呢，得说说它的“眼睛”，也就是各种传感器啦。

这些传感器就像机器人的超级感官，能敏锐地感知到球的存在。

想象一下，这就好比我们在黑暗中能凭借敏锐的视力一下子找到闪闪发光的宝贝一样，捡球机器人的传感器能准确地锁定球的位置。

有的传感器可以通过检测球的形状、颜色来识别目标，有的则利用红外线或者超声波等技术，就像拥有了一双“透视眼”，即使球在角落里或者被其他东西遮挡了一部分，也能被它发现。

这是不是很厉害呢？当机器人的“眼睛”发现球后，接下来就要靠它的“大脑”来指挥行动啦。

这个“大脑”其实就是它内部的控制系统，就像一个聪明的指挥官，有条不紊地安排着各项任务。

它会根据传感器传来的信息，迅速计算出机器人到球的距离和最佳的行走路径，就好像我们在脑海中规划从一个地方到另一个地方的最短路线一样。

然后，“大脑”会向机器人的各个部件发出指令，让它们协同工作，朝着球的方向前进。

在前进的过程中，捡球机器人的“腿脚”也发挥着重要作用哦。

它的轮子或者履带设计得可巧妙啦，能够灵活地在各种地面上移动，无论是平坦的球场还是有点小坡度的地方，都能轻松应对，就像一个灵活的小运动员，在赛场上自由奔跑。

而且，这些“腿脚”还能根据“大脑”的指令，调整速度和方向，确保准确无误地到达球的位置。

当机器人靠近球时，它还有一个特别的“小手”或者“小装置”来把球捡起来。

这个装置可能是一个简单的夹子，也可能是一种利用吸力的工具，就像一个小小的魔法吸盘，能紧紧地把球抓住。

然后，机器人就会带着球按照预定的路线回到指定的位置，把球放好，准备下一次的捡球任务。

你看，捡球机器人的工作过程是不是很有趣呢？它就像是一个训练有素的小战士，在球场上高效地完成自己的使命。