北京四中機器人小組製作的智能撿球機器人依靠攝像頭、紅外傳感器、光電傳感器進行周圍環境的感知，綜合使用了PC機圖像識別、8051單片機編程、串行口通訊等技術，來使機器人完成在乒乓球運動員進行訓練時完全取代人一刻不停地進行撿球的工作。
機器人對於球的工作範圍的定位主要通過圖像識別完成的。 儘管選題叫做“檢球機器人”，實際叫做“吸球機器人”更為貼切。因為“撿”的動作實際是由風扇負壓方式完成的。當乒乓球處在吸球管口的附近時，會觸發一組光電傳感器，單片機感知到信號后，啟動風扇抽出集球盒內的空氣，乒乓球就在氣壓作用下被吸到了集球盒裡。除了負壓吸球系統外，機器人的硬件部分還包括：可以通過電磁繼電器調節仰角的攝像頭，兩組驅動直流電機，一台筆記本電腦，一塊 8051芯片，以及電路部分等。
通過兩年來參加機器人小組得到的經驗，我們認為機器人能否具有一定的實用性，除了能夠順利完成制定的工作外，還應該能夠隨機處理各種複雜的實際情況。為了能夠在實用性上有所進展，我們除了通過圖像識別技術精確定位乒乓球外，還在如下幾方面進行了更進一步的開發：
1．在程序上自創了“數字牆”圖形處理技術，可以通過色帶圈定機器人撿球的區域，機器人在進行每一步工作前首先會判斷自己是不是己經走到了圈定範圍之外，如果是，則會自動退回到圈內。這樣做可以防止機器人為了搜索乒乓球而走到很遠的地方。之所以稱之為“數字牆”，是因為圖形處理程序可以讓機器人忽略掉色帶圈定範圍之外的所有物體，彷彿在機器人面前築起了一堵牆。“數字牆”技術是本作品的最主要創新點和技術點。
2．我們在色帶的拐角處放置了一個用特殊顏色標記的淺底球盒，一旦機器人經過大範圍搜索，認為圈內已經沒有球，或者儲球倉已經裝滿時，則會沿着色帶前進，最終找到紙盒，把球"吐"到紙盒裡。
3．機器人前端設置了五個紅外傳感器和兩個微動開關，每時每刻都受到單片機的監控。一旦某個元件被觸發，則立刻由單片機調用相應的避障程序，從而實現了機器人的應激性。
4．為了適應各種場合的實際需要，在編程時我們設置了兩種工作模式：第一種工作模式在啟動後進人待命狀態，只有視野內出現乒乓球才開始正常工作，撿完球后，又一次進入待命狀態，適合於場地較小，乒乓球較少的情況；第二種工作模式則沒有設置待命狀態，機器人在一開始和每次放球之後都會對場地繼續進行大範圍搜索，適合於場地較大，乒乓球較多的情況。
在具體使用時，您將會看到智能撿球機器人以如下方式進行工作： 如果設定為工作方式一，則機器人在啟動后首先進入待命狀態。在待命狀態下，機器人會以“低頭”、“抬頭”的方式交替地進行近處、遠處乒乓球的原地尋找，一旦發現乒乓球，則進入正常工作狀態。在正常工作狀態下，PC機隨時通過攝像頭處理色帶、乒乓球的位置、角度，把轉向、前進的距離等指令發送到單片機，單片機根據發送協議完成各種工作。在撿球時，“數字牆”程序可以計算出某一次動作是否可能是機器人走到色帶之外，一旦發現，就會讓機器人走回色帶。當攝像頭的視野內沒有乒乓球的時候，程序調用無球處理模塊，機器人以如下方式進行搜索：左轉60度搜索-->抬高攝像頭再次搜索-->右轉60度搜索-->抬高攝像頭再次搜索-->回到原位，前進50厘米，如果距離色帶很近，則根據與色帶的角度選擇最佳轉向方向轉向，前進。以上每一步中如果發現乒乓球，都會立刻執行撿球程序。當PC機記錄的轉向次數達到四次時，機器人執行放球程序。首先，機器人會前進到色帶近處，之後通過程序的處理，使機器人沿色帶前進，直到看見紙盒的標記時，機器人會原地轉 180度，倒車行進直到看到另一個提示放球的標記后，機器人打開儲球倉的後門，乒乓球就依靠自身重力掉到紙盒裡面去了。完成工作后，兩種工作模式分別會選擇進入待命狀態或進入無球模塊繼續搜索。
智能撿球機器人可算是我們機器人小組成員兩年來工作成果的一個綜合展示。每一個成員都為之付出了極大的心血。通過這次經歷，我們充分體會到了科學研究的艱辛、學以致用的滿足、以興趣為動力的樂趣。可以說，不管比賽結果怎樣，我們已經享受到了科學研究的快樂。
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