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項(xiàng)目名稱：智能球場(chǎng)服務(wù)機(jī)器人
團(tuán)隊(duì)成員：王曉斌 袁銘 張佳斌
學(xué) 院：計(jì)算機(jī)與控制工程學(xué)院
項(xiàng)目簡(jiǎn)介：本作品是為乒乓球場(chǎng)、高爾夫球場(chǎng)、網(wǎng)球場(chǎng)等練習(xí)場(chǎng)館設(shè)計(jì)的一款服務(wù)型機(jī)器人。作品的功能主要有撿球、送球、送飲料、清掃場(chǎng)地等，還具備避障、自動(dòng)回充、手自動(dòng)模式切換、遠(yuǎn)程監(jiān)控等輔助功能。本作品的機(jī)械系統(tǒng)由作為移動(dòng)載體的履帶車和撿球機(jī)械結(jié)構(gòu)組成；控制系統(tǒng)由PLC控制器、繼電器、直流電機(jī)、減速電機(jī)組成；檢測(cè)系統(tǒng)由紅外線傳感器、超聲波傳感器、電量監(jiān)測(cè)傳感器等構(gòu)成；通訊模式為遙控和上位機(jī)監(jiān)控。

一．設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的
隨著我國全民健身和體育運(yùn)動(dòng)的發(fā)展，國內(nèi)諸如乒乓球練習(xí)場(chǎng)、網(wǎng)球練習(xí)場(chǎng)，高爾夫球練習(xí)場(chǎng)等體育場(chǎng)館越來越多，參加體育運(yùn)動(dòng)的人數(shù)也越來越多。伴隨而來的，是管理方需要投入大量的人力與財(cái)力去維護(hù)場(chǎng)館的整潔與秩序。其中，練習(xí)場(chǎng)上大量的落球需要工作人員收集撿回，一方面，人工撿球需要增加人力成本、撿球員工作量繁重，屬于簡(jiǎn)單重復(fù)性勞動(dòng)；另一方面，撿球效率低下，在運(yùn)營旺季的時(shí)候，往往供不應(yīng)求，更是降低了場(chǎng)館的運(yùn)營成本。
為此，開發(fā)一種可以高效自動(dòng)識(shí)別并撿球的裝置，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別、撿球、送球。閑暇時(shí)還可兼做場(chǎng)館清掃工作，從而有效地節(jié)省人力成本與運(yùn)營成本。
二．基本思路
為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)撿球，撿球裝置設(shè)計(jì)為可自主移動(dòng)也可遙控的小車。該車能夠自動(dòng)規(guī)劃路徑，在有效范圍內(nèi)自動(dòng)識(shí)別小球并執(zhí)行撿球動(dòng)作，接受客戶遙控指令，自動(dòng)送球。為安全可靠運(yùn)行，該車設(shè)置滿球報(bào)警、電量不足報(bào)警及回充等功能，并采用PLC作為控制器，客戶可進(jìn)行簡(jiǎn)單設(shè)置與編程，以滿足不同功能的需求。
三．設(shè)計(jì)、發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)
1、機(jī)械結(jié)構(gòu)精巧、實(shí)用。撿球裝置采用下壓式設(shè)計(jì)，工作高效；小車采用履帶式傳動(dòng)裝置，適應(yīng)能力強(qiáng)。
2、自動(dòng)化水平高，能在無人干預(yù)下高效作業(yè)。能夠自主路徑規(guī)劃、自行障礙規(guī)避，并且自動(dòng)返回充電。
3、多功能設(shè)計(jì)，方便用戶選擇與使用。
4、采用PLC控制技術(shù)，具有可靠性和可擴(kuò)展性。PLC控制器不但使系統(tǒng)運(yùn)行更加可靠。而且可以培訓(xùn)用戶進(jìn)行簡(jiǎn)單編程，以適應(yīng)不同運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合的需求。
5、功耗低，且產(chǎn)品零件普通常見，維護(hù)成本低。
四. 技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
1、運(yùn)動(dòng)避障技術(shù)——采用雙電機(jī)協(xié)調(diào)驅(qū)動(dòng)技術(shù)，通過兩個(gè)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)小車，實(shí)現(xiàn)小車前進(jìn)、后退及左右轉(zhuǎn)彎；采用紅外傳感技術(shù)，通過紅外對(duì)管模塊實(shí)現(xiàn)小車的避障功能。
技術(shù)指標(biāo)：
l 驅(qū)動(dòng)電機(jī)（2個(gè)）供電電壓：12V
l 紅外線傳感器供電電壓：5V
l 撿球車空載車速（可調(diào)）：0.5m/s~1m/s
l 避障有效感應(yīng)范圍：0~30cm

2、通訊及回充技術(shù)——采用無線通訊技術(shù)，通過無線通訊模塊實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)小車的控制；低電報(bào)警技術(shù)采用電量檢測(cè)和報(bào)警模塊，在低電時(shí)自動(dòng)控制小車返回進(jìn)行充電。
技術(shù)指標(biāo)：
l 有效通訊范圍：100m
l 通訊方式：有線/無線

3、撿球技術(shù)——利用普通直流電機(jī)、絲杠、光軸和連軸傳動(dòng)件自制成的兩個(gè)絲杠電機(jī)分別用于撿球裝置的升降及平移。
技術(shù)指標(biāo)：
l 平移絲桿電機(jī)供電電壓：5V
l 升降絲桿電機(jī)供電電壓：12V
l 撿球效率：8s/個(gè)
l 左右轉(zhuǎn)動(dòng)角度：0~360°

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