本發(fā)明涉及機電產(chǎn)品及計算機技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及智能小車控制的實際應(yīng)用領(lǐng)域，具體是一種自動撿球智能小車系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

乒乓球運動員在練球時，需要使用大量的乒乓球，打飛的乒乓球散落在場地周圍，在積累到一定數(shù)量后，才集中收集，一般是采用人工清掃撿球的方法，而人工清掃撿球是一項費時費力的工作。如能開發(fā)一種自動撿球智能裝置，可以實現(xiàn)乒乓球的定位、自動尋找、吸納和卸載，則會對乒乓球訓(xùn)練提供極大的方便。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種自動撿球智能小車系統(tǒng)，能夠?qū)χ車鷪龅匦畔⑦M(jìn)行判斷，確定乒乓球的位置并自動到達(dá)乒乓球處，由吸納裝置檢取乒乓球到乒乓球容納器中，并到設(shè)定區(qū)域卸載。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種自動撿球智能小車系統(tǒng)，包括小車，所述小車上設(shè)有乒乓球識別模塊、運動控制模塊、撿球裝置以及乒乓球容納器；所述小車用作自動撿球智能小車系統(tǒng)的運動平臺，小車的驅(qū)動系統(tǒng)通過接收所述運動控制模塊所傳遞的運動控制信號，并根據(jù)該運動控制信號進(jìn)行相應(yīng)的移動；所述運動控制模塊根據(jù)所述乒乓球識別模塊所提供的乒乓球的位置信息，控制小車的運動方向以及運動速度，使小車朝乒乓球所在處運動；以及根據(jù)所述乒乓球容納器所傳遞的乒乓球堆積高度信號控制小車運行至設(shè)定的區(qū)域進(jìn)行卸載。所述乒乓球識別模塊用于記錄乒乓球的位置信息，并請將所述位置信息傳遞給運動控制模塊；所述撿球裝置用于撿取乒乓球，并將所撿取的乒乓球傳送給所述乒乓球容納器；所述乒乓球容納器用于收納所述撿球裝置所撿取的乒乓球，當(dāng)所容納的乒乓球堆積高度達(dá)到設(shè)定值時，將所檢測到的乒乓球堆積高度信號傳遞給所述運動控制模塊。

較佳地，所述乒乓球識別模塊包括攝像頭和圖像處理模塊；所述攝像頭設(shè)于小車的前側(cè)面，并與圖像處理模塊信號連接，所述圖像處理模塊與運動控制模塊信號連接；所述攝像頭用于獲取場地周圍包含乒乓球的圖片信息，并將該圖片信息傳遞給所述圖像處理模塊；所述圖像處理模塊用于處理所述攝像頭所傳遞的圖片信息，從而獲得乒乓球的位置信息，并將所述位置信息傳遞給運動控制模塊。

較佳地，所述運動控制模塊在獲得圖像處理模塊所傳遞來的乒乓球的位置信息后，確定運動路徑并驅(qū)動小車運動，到達(dá)乒乓球附近；當(dāng)所述運動控制模塊收到所述乒乓球容納器所傳遞來的容納達(dá)到設(shè)定的乒乓球數(shù)量的信號時，控制小車運行至設(shè)定的區(qū)域進(jìn)行卸載。

較佳地，所述撿球裝置包括設(shè)于小車前側(cè)面下端的吸納器，所述吸納器與管道的一端相連通，管道的另一端與抽風(fēng)電機連通，所述管道上設(shè)有控制開關(guān)門，控制開關(guān)門的右側(cè)相鄰有管道擋網(wǎng)，所述控制開關(guān)門的下方正對所述乒乓球容納器的入口。

較佳地，所述控制開關(guān)門包括門體以及與門體軸連接的控制門電機，所述控制門電機與運動控制模塊信號連接。

較佳地，所述吸納器前端的開口為矩形口，且矩形口的一個長邊與地面平行并貼近。

較佳地，所述乒乓球容納器包括設(shè)于小車中部的容納腔，所述容納腔的頂部設(shè)置有所述乒乓球容納器的入口；所述容納腔的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有用于檢測乒乓球堆積信號的光電收發(fā)器；所述光電收發(fā)器與所述運動控制模塊信號連接。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明實施例中，提供一種自動撿球智能小車系統(tǒng)，本系統(tǒng)采用雙單片機系統(tǒng)，其中單片機一主要完成圖像識別任務(wù)，確定乒乓球的位置；單片機二主要控制智能小車的運動以及撿球裝置的自動撿取乒乓球過程；兩單片機之間可以進(jìn)行通信，協(xié)調(diào)小車運動及撿取乒乓球過程。其創(chuàng)新點具體包括：

1、將小車、計算機圖像處理、撿球裝置等集成為一個系統(tǒng)，完成自主撿球任務(wù)，實現(xiàn)了集成創(chuàng)新。

2、將運動小車與乒乓球識別模塊相結(jié)合，實現(xiàn)按照乒乓球的位置信息控制小車的運動軌跡，到達(dá)乒乓球附近。

3、利用撿球裝置后部的抽風(fēng)電機抽風(fēng)產(chǎn)生負(fù)壓，通過管道吸取乒乓球，到達(dá)管道擋網(wǎng)前，抽風(fēng)電機停止，控制門打開，乒乓球落入容器，控制門關(guān)閉，實現(xiàn)自動撿球目的。

本發(fā)明可以發(fā)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)乒乓球的位置并實現(xiàn)自動撿取，大大減輕了運動員撿球體力和時間耗費，高效方便，操作簡單。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖；

圖2為本發(fā)明的側(cè)面示意圖；

圖3為本發(fā)明的正面示意圖；

圖4為本發(fā)明的圖像處理模塊的工作流程圖；

圖5為本發(fā)明的運動控制模塊的工作流程圖。

附圖標(biāo)記說明：

1、乒乓球；2、吸納器；3、主支架；4、攝像頭；5、管道；6、管道支架；7、控制開關(guān)門；8、管道擋網(wǎng)；9、入口；10、抽風(fēng)電機；11、光電收發(fā)器；12、乒乓球容納器；13、容納器卡槽；14、小車；15、控制系統(tǒng)電路箱。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的一個具體實施方式進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受具體實施方式的限制。

如圖1、圖2及圖3所示，本發(fā)明實施例提供了一種自動撿球智能小車系統(tǒng)，其特征在于，包括小車14，所述小車14上設(shè)有乒乓球識別模塊、運動控制模塊、撿球裝置以及乒乓球容納器12；其中撿球裝置設(shè)于小車車體上的主支架3上，乒乓球容納器12設(shè)于主支架3內(nèi)。所述小車14用作自動撿球智能小車系統(tǒng)的運動平臺，小車14的驅(qū)動系統(tǒng)通過接收所述運動控制模塊所傳遞的運動控制信號，并根據(jù)該運動控制信號進(jìn)行相應(yīng)的移動；所述運動控制模塊根據(jù)所述乒乓球識別模塊所提供的乒乓球1的位置信息，控制小車14的運動方向以及運動速度，使小車14朝乒乓球1所在處運動；以及根據(jù)所述乒乓球容納器12所傳遞的乒乓球1堆積高度信號控制小車14運行至設(shè)定的區(qū)域進(jìn)行卸載。所述乒乓球識別模塊用于記錄乒乓球1的位置信息，并請將所述位置信息傳遞給運動控制模塊；所述撿球裝置用于撿取乒乓球1，并將所撿取的乒乓球1傳送給所述乒乓球容納器12；所述乒乓球容納器12用于收納所述撿球裝置所撿取的乒乓球1，當(dāng)所容納的乒乓球1堆積高度達(dá)到設(shè)定值時，將所檢測到的乒乓球1堆積高度信號傳遞給所述運動控制模塊。

進(jìn)一步地，所述乒乓球識別模塊包括攝像頭4和圖像處理模塊；所述攝像頭4設(shè)于小車14的前側(cè)面，并與圖像處理模塊信號連接，所述圖像處理模塊與運動控制模塊信號連接；所述攝像頭4用于獲取場地周圍包含乒乓球1的圖片信息，并將該圖片信息傳遞給所述圖像處理模塊；所述圖像處理模塊用于處理所述攝像頭4所傳遞的圖片信息，從而獲得乒乓球1的位置信息，并將所述位置信息傳遞給運動控制模塊。

進(jìn)一步地，所述運動控制模塊在獲得圖像處理模塊所傳遞來的乒乓球1的位置信息后，確定運動路徑并驅(qū)動小車14運動，到達(dá)乒乓球1附近；當(dāng)所述運動控制模塊收到所述乒乓球容納器12所傳遞來的容納達(dá)到設(shè)定的乒乓球1數(shù)量的信號時，控制小車14運行至設(shè)定的區(qū)域進(jìn)行卸載。

進(jìn)一步地，所述撿球裝置包括設(shè)于小車14前側(cè)面下端的吸納器2，所述吸納器2與管道5的一端相連通，管道5的另一端與抽風(fēng)電機10連通，所述管道5上設(shè)有控制開關(guān)門7，控制開關(guān)門7的右側(cè)相鄰有管道擋網(wǎng)8，所述控制開關(guān)門7的下方正對所述乒乓球容納器12的入口9；所述管道5通過管道支架6設(shè)于主支架3上。

進(jìn)一步地，所述控制開關(guān)門7包括門體以及與門體軸連接的控制門電機，所述控制門電機與運動控制模塊信號連接。所述運動控制模塊布設(shè)于小車車體上的控制系統(tǒng)電路箱15內(nèi)。

進(jìn)一步地，所述吸納器2前端的開口為矩形口，且矩形口的一個長邊與地面平行并貼近。

進(jìn)一步地，所述乒乓球容納器12包括設(shè)于小車14中部的容納腔，所述容納腔的頂部設(shè)置有所述乒乓球容納器的入口9，乒乓球容納器12通過設(shè)于小車車體上的容納器卡槽13卡接于小車車體上。所述容納腔的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有用于檢測乒乓球1堆積信號的光電收發(fā)器11；所述光電收發(fā)器11與所述運動控制模塊信號連接。

本發(fā)明的小車為系統(tǒng)的運動平臺，可以在運動控制模塊的控制下自主移動；乒乓球識別模塊由攝像頭和圖像處理模塊組成，提供乒乓球的位置信息給運動控制模塊；運動控制模塊根據(jù)乒乓球的位置信息，控制小車的運動方向、速度；撿球裝置前設(shè)吸納器，并由抽風(fēng)電機產(chǎn)生吸力，將吸納器范圍內(nèi)的乒乓球吸入，實現(xiàn)撿球功能；乒乓球容納器存儲撿取的乒乓球，達(dá)到一定數(shù)量時，可到設(shè)定的區(qū)域卸載。本發(fā)明的圖像處理模塊可采用STM32、ARM7等功能較強的單片機，加上外圍必要的電路(電源電路、時鐘電路、復(fù)位電路等)，組成最小系統(tǒng)即可，參見圖4，圖像處理模塊將攝像頭送來的圖像信息進(jìn)行處理，通過目標(biāo)識別辨識出乒乓球，確定乒乓球的位置方向及距離，將信息送至控制系統(tǒng)。所述圖像處理模塊整體構(gòu)成以及電源電路、時鐘電路、復(fù)位電路等均為現(xiàn)有技術(shù)模塊和電路，在此不再贅述。運動控制模塊可采用STM32、ARM7等功能較強的單片機，加上外圍必要的電路(電源電路、時鐘電路、復(fù)位電路等)，組成最小系統(tǒng)即可。將圖像處理模塊送來的位置信息，轉(zhuǎn)換為控制信號，發(fā)送給驅(qū)動系統(tǒng)，使小車相關(guān)電機及舵機轉(zhuǎn)動，帶動車輪旋轉(zhuǎn)，使小車按方向行進(jìn)，接近乒乓球。接近乒乓球后，運動控制模塊起動抽風(fēng)電機，產(chǎn)生吸力，將乒乓球吸至管道擋網(wǎng)前，抽風(fēng)電機暫停；運動控制模塊起動控制門電機，打開控制門，乒乓球落入容器內(nèi)，控制控制門電機關(guān)閉控制門，流程圖如圖5所示。所述運動控制模塊整體構(gòu)成以及電源電路、時鐘電路、復(fù)位電路等均為現(xiàn)有技術(shù)模塊和電路，在此不再贅述。所述驅(qū)動系統(tǒng)其結(jié)構(gòu)也為現(xiàn)有技術(shù)，驅(qū)動系統(tǒng)由驅(qū)動電路、舵機、驅(qū)動電機及四輪組成，驅(qū)動電機及四輪使小車行進(jìn)，舵機控制小車行進(jìn)方向，它們的相關(guān)信號由運動控制模塊發(fā)出。本發(fā)明的撿球系統(tǒng)包括吸納器、管道、管道擋網(wǎng)、抽風(fēng)電機、控制門、控制門電機，其中抽風(fēng)電機和控制門電機轉(zhuǎn)動、停止由運動控制模塊控制。

綜上所述，本發(fā)明所提供的自動撿球智能小車系統(tǒng)，包括小車、乒乓球識別模塊、運動控制模塊、撿球裝置、乒乓球容納器等；小車采用直流電機驅(qū)動，由乒乓球識別系統(tǒng)確定運動方向和位置，在控制系統(tǒng)的控制下在運動場地內(nèi)運動，通過撿球裝置撿取乒乓球，實現(xiàn)自動撿球。小車為系統(tǒng)的運動平臺，可以在運動控制模塊的控制下自主移動；乒乓球識別模塊由攝像頭和圖像處理模塊組成，提供乒乓球的位置信息給運動控制模塊；運動控制模塊根據(jù)乒乓球的位置信息，控制小車的運動方向、速度；撿球裝置前設(shè)吸納器，并由抽風(fēng)電機產(chǎn)生吸力，將吸納器范圍內(nèi)的乒乓球吸入，實現(xiàn)撿球功能；乒乓球容納器存儲撿取的乒乓球，乒乓球堆積達(dá)到設(shè)定高度時，可到設(shè)定的區(qū)域卸載。其中由攝像頭獲取場地周圍包含乒乓球的圖片，由圖像處理模塊處理，獲得乒乓球的位置信息。在獲得乒乓球位置信息后，確定運動路徑，驅(qū)動小車運動，到達(dá)乒乓球附近；收到乒乓球容納器裝滿的信號時，回到卸載區(qū)。對乒乓球的吸力由裝置尾端的抽風(fēng)電機產(chǎn)生，通過管道與前端吸納器相連；前端吸納器有助于擴大吸力及撿球范圍；控制開關(guān)門為保持管道內(nèi)吸力設(shè)置，抽風(fēng)電機、擋網(wǎng)、控制門協(xié)同將乒乓球置于容器內(nèi)。乒乓球容納器內(nèi)的乒乓球堆積到一定高度時，光電信號傳給控制系統(tǒng)，控制小車回到卸載區(qū)域，實現(xiàn)卸載。本發(fā)明的車載攝像頭獲取周圍場地圖片，將其傳給單片機一所在的圖像識別系統(tǒng)，確定乒乓球的位置；位置信息傳給單片機二組成的智能小車控制系統(tǒng)，發(fā)出運動指令，驅(qū)動小車到達(dá)乒乓球附近，啟動撿球裝置，自動撿取乒乓球，置于乒乓球容納器中；當(dāng)容納器中乒乓球裝滿時，小車回到卸載區(qū)卸載。本設(shè)計采用雙單片機系統(tǒng)，其中單片機一主要完成圖像識別任務(wù)，確定乒乓球的位置；單片機二主要控制智能小車的運動以及撿球裝置的自動撿取乒乓球過程；兩單片機之間可以進(jìn)行通信，協(xié)調(diào)小車運動及撿取乒乓球過程。

本系統(tǒng)采用雙單片機系統(tǒng)，其中單片機一主要完成圖像識別任務(wù)，確定乒乓球的位置；單片機二主要控制智能小車的運動以及撿球裝置的自動撿取乒乓球過程；兩單片機之間可以進(jìn)行通信，協(xié)調(diào)小車運動及撿取乒乓球過程。其創(chuàng)新點具體包括：

1、將小車、計算機圖像處理、撿球裝置等集成為一個系統(tǒng)，完成自主撿球任務(wù)，實現(xiàn)了集成創(chuàng)新。

2、將運動小車與乒乓球識別模塊相結(jié)合，實現(xiàn)按照乒乓球的位置信息控制小車的運動軌跡，到達(dá)乒乓球附近。

3、利用撿球裝置后部的抽風(fēng)電機抽風(fēng)產(chǎn)生負(fù)壓，通過管道吸取乒乓球，到達(dá)管道擋網(wǎng)前，抽風(fēng)電機停止，控制門打開，乒乓球落入容器，控制門關(guān)閉，實現(xiàn)自動撿球目的。

本發(fā)明可以發(fā)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)乒乓球的位置并實現(xiàn)自動撿取，大大減輕了運動員撿球體力和時間耗費，高效方便，操作簡單。

以上公開的僅為本發(fā)明的幾個具體實施例，但是，本發(fā)明實施例并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。