机器人控制-捡拾乒乓球机器人实验
一种智能乒乓球捡拾机器人的设计研究
被收集到机器人内部时光电对管会检测到乒乓球并将其个 数呈现在显示屏上 显示屏安装于机器人外部以便于人们读 数 此外显示屏还可以记录机器人的工作时长
)&( 乒乓球捡拾装置 捡拾装置由一个直流电机和一对锥齿轮组成 锥齿轮安装 于机器人内部与另一双头锥齿轮轴相互啮合对称布置动力 源为直流电机 根据扫地机器人原理锥齿轮另一端固定类似 扫把装置 一对扫把在旋转工作时不能够产生间隙考虑 到干涉问题同时也为了防止扫把与乒乓球接触时使乒乓球受 弹力作用而被弹走需采用较软物质所以 扫把 部分采用海绵 材料 捡拾装置工作时由直流电机带动双头锥齿轮轴运转进 而带动锥齿轮工作将乒乓球扫入机器人内部以便于收集 )&3 行走装置 行走装置由两个直流电机驱动的车轮及万向轮构成均安 装于机器人底部 为了减小车轮磨损车轮采用四驱越野车 轮安装于机器人后方一对万向轮安装于机器人前方 行走 装置受微处理器控制系统控制当摄像头识别到乒乓球时控 制系统响应使行走装置工作从而驱使机器人靠近乒乓球为 了解决机器人行走过程中躲避障碍物的问题机器人前方装有 超声波传感器可以更加灵活地躲避障碍物 当摄像头未识别 到乒乓球时控制车轮运转的一对直流电机将差速运转配合 万向轮作用从而使机器人在原地转向扫视保证 (0%r无死角 )&8 报警和出球装置 报警装置由蜂鸣器和四个 LP!灯组成位于机器人上方 LP!灯在不同的工作状态下将呈现不同的灯光出球装置由一 个舵机和摇杆构成模拟机械结构中的摇杆滑块机构盖板模 拟滑块通过舵机旋转一定角度精确控制开启板盖的摇杆实 现自动开合板盖的功能 当机器人收集一定数量的乒乓球后 便会由摄像头识别到原位置的黑色标记然后自动回到原点 此时报警装置和自动出球装置开始工作提醒人们取走其所收 集的乒乓球 )&0 智能乒乓球捡拾机器人工作原理 该机器人由行走装置捡拾装置识别和计数显示装置组 成 在工作的时候机器人从原位置出发当摄像头未识别到 乒乓球的时候机器人在原地 (0%r转向扫视当识别到乒乓球 时行走装置便在超声波避障装置的配合下驱使机器人驶向球 的位置然后捡拾装置开始工作将乒乓球扫入机器人内部同 时计数显示装置将乒乓球数量记录并呈现在显示屏上 在收 集乒乓球达到一定数量时摄像头会识别到原始位置的黑色标
捡乒乓球机器人系统关键技术的探索与实践
Abstract: This paper discusses the application scenario of the robot for picking up table tennis balls, determines the overall design scheme of the table tennis robot system, and formulates the robot workflow. Based on the research of the key technology of the robot for picking up table tennis balls, this paper proposes a fast method of feature extraction based on the difference of RGB colour component of colour image. By adding two auxiliary table tennis targets and using monocular vision system, the positioning and process control in the plane space of the robot are realized, so as to ensure that the 6-DOF robot can pick up table tennis balls correctly. Finally, the validity of the robot system and its algorithm is verified by experiments. Key words: mono-vision; picking up table tennis balls; colour image; robot
自动拾取乒乓球机器人的研究
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。
乒乓球捡球机器人的设计与实现
中图分类号 ：Ｔ Ｐ ２ ４ ２ ． ３
文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１ ０ ０ １— ３ ８ ８ １（ ２ ０ １ ４ ｌ ３— ０ １ ６— ４
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ Ｒｅ ａ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｔａ ｂ ｌ ｅ Ｔｅ ｎｎ ｉ ｓ Ｐｉ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ Ｒｏ ｂ ｏ ｔ
２ ０ １ ４年 ２月
机床 与液压
ＭＡＣＨＩ ＮＥ Ｔ０ＯＬ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬ Ｉ ＣＳ
Ｆ ｅ ｂ ． ２ ０１ ４ Ｖｏ １ ． ４ ２ Ｎｏ ． ３
第４ ２卷 第 ３期
Ｄ ＯＩ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １—３ ８ ８ １ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ３ ． ０ ０ ５
ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｒ ｏ ｂ ｏ ｔ ｓ ｈ ｏ ｗ ｓ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ｔ ｅ ｎ ｎ ｉ ｓ ｐ ｉ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ ｒ ｏ ｂ ｏ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ｓ ｗ ｅ ｌ ｌ ， ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｆ ｏ ｒ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍｏ ｒ ｅ ｔ ｙ ｐ ｅ ｓ ｏ ｆ ｂ ａ ｌ ｌ ｐ ｉ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ ｒ ｏ ｂ ｏ ｔ ｓ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： Ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ｔ ｅ ｎ ｎ ｉ ｓ ｐ ｉ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ ｒ ｏ ｂ ｏ ｔ ；Ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ｔ ｅ ｎ ｎ ｉ ｓ ；Ｃ ＭＯＳ ｉ ｍａ ｇ ｅ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ； Ｍｏ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ
乒乓球捡取机器人的设计与实现
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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关于乒乓球捡球机器人的设计应用
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。
工业机器人--乒乓球拾取机器人
知识技能设计大赛--乒乓球拾取机器人设计By高二（14）班吴俊琨乒乓球拾取机器人一，总体方案设计：由于要使用乒乓球拾取机器人的场所多为乒乓球赛场，而赛场一般比较宽敞，且地面平整，而且乒乓球形状规则，体重轻，为了设计小巧简便的乒乓球拾取机器人，首先要选择合适的机械臂的运动形式。
我选择圆柱坐标型机械臂。
它所占空间较小，工作范围较大，动作比较灵活，且结构相对简单。
另外，乒乓球在比赛场分布散乱，需要乒乓球能够识别乒乓球的位置，然后运动到合适的位置，然后拾起，然后放到合适的位置，为了提高效率，乒乓球机器人自身带一个装球篮，这样机器人可以拾取多个球后再运到合适位置，由操作人员把乒乓球放到合适的位置。
综上机器人的总体方案图如下二，驱动形式：乒乓球体拾取机器人拾取的对象乒乓球体重轻，所以机器人的转动，提升以及机器人的行走可以使用电动机带动，不仅响应快，环保，而且结构简单。
并且液压驱动可能会有液压油泄露，给比赛场地带来污染。
对于小臂的伸缩，也可以使用齿轮齿条，小臂结构小，使用齿轮齿条会使制作更不方便，而用气动可以很方便的解决。
最后，机器人的手部，由于拾取的乒乓球形状规则，体重轻，可以使用吸盘式的机械手，这时采用气动可以方便的实现吸盘的动作，并且气动响应快，可以提高效率。
综上机器人的腰部转动是通过电动机带动齿轮的转动，肩关节的上下移动是通过电动机转动啮合齿条来实现的，小臂的伸缩是通过气动来实现的，手部对乒乓球的拾起，放下是通过启动来实现的。
下面分析一下机器人的行走装置的驱动方式：乒乓球拾取机器人是轮式行走装置，为了实现拾取整个场地的乒乓球，转弯是必须的，所以我采用的行走形式是：两个后轮驱动，一个前轮导向。
其结构如下图对于后轮，电机带动齿轮1转动，齿轮1再带动齿轮2转动，齿轮2带动主轴转动，带动锥齿轮的转动使两后轮转动，机器人行走对于前轮，电机带动带轮的转动，使得前轮转向，实现机器人的转向。
三．机器手臂对于直角坐标型机器臂，这种机器臂臂部由三个相互正交的移动副组成。
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“机器人控制”课程总结报告
机器人控制
设计方案
——捡拾乒乓球机器人
姓名：李铃年级：2011级
系别：信息工程学院计科（师）
学号：1111000048
同组人姓名：杨晨年级：2011级
系别：信息工程学院计科（师）
同组人学号：1111000054
2013年4月17日
第 1 页
一、功能描述
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，越来越多的人也开始学习打乒乓球。
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。
现时的乒乓球直径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平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的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，以便下一次的使用。
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，这也是机器人的重要使命。
二、模块划分
应用RoSys机器人实现捡拾乒乓球机器人的功能，其模块划分状况如下图：
详细步骤如下：
三、程序流程图
四、设计的拓展
由于捡拾乒乓球机器人可实现基本的功能，因此可以对其进行扩展，下面分别从内部和外部进行拓展。
内部：在程序中加入光敏传感器模块，实现亮灯捡球；在程序中加入寻迹模块，实现记录球的轨迹。
外部：改变连杆机构的形状和大小，可用来捡拾其它运动器材，如羽毛球、网球、篮球等；加入LED显示模块，实现记录比赛分数；加入蜂鸣器模块，实现捡到球就发音，以记录数量。