一種撿乒乓球機(jī)器人的新型設(shè)計方案的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種撿乒乓球機(jī)器人的新型設(shè)計方案，包括單目視覺部分、機(jī)器人部分、上位控制部分，所述單目視覺部分、機(jī)器人部分、上位控制部分之間通過無限信號進(jìn)行通訊，所述機(jī)器人部分包括移動平臺、機(jī)械手、電機(jī)箱，所述電機(jī)箱固定于所述移動平臺上，所述機(jī)械手固定于所述電機(jī)箱上，所述移動平臺、機(jī)械手均由所遇電機(jī)箱提供動力，所述移動平臺上還固定有控制器、無線信號接收器，所述無線信號接收器、控制器、機(jī)械手依次相連。其有益效果是：降低人工勞動強(qiáng)度，方便實現(xiàn)場館內(nèi)乒乓球的定位，保證機(jī)器人能夠有效自主撿起乒乓球。
【專利說明】一種撿乒乓球機(jī)器人的新型設(shè)計方案
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機(jī)器人，特別是涉及一種撿乒乓球機(jī)器人的新型設(shè)計方案。
【背景技術(shù)】
[0002]在乒乓球場館，特別是訓(xùn)練場地，在打球過程中或打完球后，會有大量乒乓球散落在場地上。如果有一種機(jī)器人能自動將球撿起并放到指定的位置，可以有效減少人的勞動強(qiáng)度；同時，乒乓球是一種供人欣賞的競技比賽項目，如果在乒乓球比賽場地有一個撿乒乓球機(jī)器人，不僅可以幫運(yùn)動員撿乒乓球，同時也可以增加競技比賽的趣味性及可觀賞性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]針對上述需求，本發(fā)明的目的在于提供一種撿乒乓球機(jī)器人的新型設(shè)計方案。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:一種撿乒乓球機(jī)器人的新型設(shè)計方案，包括單目視覺部分、機(jī)器人部分、上位控制部分，所述單目視覺部分、機(jī)器人部分、上位控制部分之間通過無限信號進(jìn)行通訊，所述機(jī)器人部分包括移動平臺、機(jī)械手、電機(jī)箱，所述電機(jī)箱固定于所述移動平臺上，所述機(jī)械手固定于所述電機(jī)箱上，所述移動平臺、機(jī)械手均由所遇電機(jī)箱提供動力，所述移動平臺上還固定有控制器、無線信號接收器，所述無線信號接收器、控制器、機(jī)械手依次相連。
[0005]所述單目視覺部分包括圖像采集模塊、圖像發(fā)送模塊，所述圖像發(fā)送模塊可以向所述上位控制部分發(fā)送圖像信號。
[0006]所述上位控制部分包括圖像接收模塊、圖像處理模塊、標(biāo)定模塊、跟蹤控制模塊、控制信號輸出模塊，所述圖像接收模塊、圖像處理模塊、標(biāo)定模塊、控制吸納后輸出模塊依次相連，所述跟蹤控制模塊與所述控制信號輸出模塊相連。
[0007]所述機(jī)械手為六自由度機(jī)械手。
[0008]所述圖像采集模塊為彩色CD攝像機(jī)。
[0009]本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其有益效果為:1、本發(fā)明的機(jī)器人本體由一輪式移動平臺和安置在其上的一個6自由度機(jī)械手組成，這種結(jié)構(gòu)不僅可以有效保障在場館內(nèi)撿起乒乓球，而且具有很好的可觀賞性；2、本發(fā)明的機(jī)器人配置多種傳感器，可以自主完成相應(yīng)任務(wù)，降低人工勞動強(qiáng)度；3、本發(fā)明的機(jī)器人由一單目視覺系統(tǒng)及放置在移動平臺上的輔助定位標(biāo)識組成，可以很方便實現(xiàn)場館內(nèi)乒乓球的定位，保證機(jī)器人能夠有效自主撿起乒乓球；4、本發(fā)明的機(jī)器人單目視覺系統(tǒng)采用彩色CCD并基于圖像的RGB信息很簡單地從復(fù)雜背景中提取出乒乓球的特征信息。
[0010]本發(fā)明的機(jī)器人也可以應(yīng)用到具有同樣特征的其它物體的拾取。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的機(jī)器人部分結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是發(fā)明用于撿乒乓球的步驟流程圖；
圖4是本發(fā)明上位控制部分的原理框圖；
圖5是本發(fā)明的定位原理圖；
圖中，1、單目視覺部分；11、圖像采集模塊；12、圖像發(fā)送模塊；2、機(jī)器人部分；21、移動平臺；22、機(jī)械手；23、電機(jī)箱；24、控制器；25、無線信號接收器；3、上位控制部分。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0013]如圖1、圖2、圖4所示，一種撿乒乓球機(jī)器人的新型設(shè)計方案，包括單目視覺部分
1、機(jī)器人部分2、上位控制部分3，所述單目視覺部分1、機(jī)器人部分2、上位控制部分3之間通過無限信號進(jìn)行通訊，所述機(jī)器人部分2包括移動平臺21、機(jī)械手22、電機(jī)箱23，所述電機(jī)箱23固定于所述移動平臺21上，所述機(jī)械手22固定于所述電機(jī)箱23上，所述移動平臺21、機(jī)械手22均由所遇電機(jī)箱23提供動力，所述移動平臺21上還固定有控制器24、無線信號接收器25，所述無線信號接收器25、控制器24、機(jī)械手22依次相連。
[0014]所述單目視覺部分I包括圖像采集模塊11、圖像發(fā)送模塊12，所述圖像發(fā)送模塊12可以向所述上位控制部分3發(fā)送圖像信號。
[0015]所述上位控制部分3包括圖像接收模塊、圖像處理模塊、標(biāo)定模塊、跟蹤控制模塊、控制信號輸出模塊，所述圖像接收模塊、圖像處理模塊、標(biāo)定模塊、控制吸納后輸出模塊依次相連，所述跟蹤控制模塊與所述控制信號輸出模塊相連。
[0016]所述機(jī)械手22為六自由度機(jī)械手。
[0017]所述圖像采集模塊11為彩色⑶攝像機(jī)。
[0018]單目視覺部分I主要用來實時采集其視覺范圍內(nèi)的圖像信息并將信息通過無線方式發(fā)送給上位控制部分3。其中，圖像采集模塊11為一彩色CCD攝像機(jī)，用來采集其視覺范圍內(nèi)的圖像信息；圖像發(fā)送模塊12用來將采集到的圖像信息通過無線方式發(fā)送給上位控制部分3。
[0019]機(jī)器人部分2用來執(zhí)行上位控制部分3命令，負(fù)責(zé)撿起乒乓球并將其送到指定地方。其中，移動平臺21為一輪式移動平臺，攜帶機(jī)械手22，并負(fù)責(zé)將機(jī)械手運(yùn)送到能夠正確抓取乒乓球及放置乒乓球的位置，當(dāng)移動平臺21達(dá)到指定位置后，機(jī)械手22執(zhí)行相應(yīng)動作，實現(xiàn)抓取及放置乒乓球；電機(jī)箱23用來驅(qū)動移動平臺21和機(jī)械手22 ;控制器24執(zhí)行無線信號接收器25接收的上位控制部分3的控制命令，通過電機(jī)箱23控制機(jī)器人部分2運(yùn)動；無線信號接收器25通過無線方式接收上位控制部分3的命令并傳給控制器24。
[0020]上位控制部分3通過無線方式接收單目視覺部分I采集的圖像信息，對圖像信息進(jìn)行處理并根據(jù)任務(wù)要求轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的控制命令，然后通過無線方式將控制命令發(fā)送給機(jī)器人部分2，控制機(jī)器人完成給定的任務(wù)。其中，圖像接受模塊通過無線方式接收單目視覺部分I采集的圖像信息并將其傳給上位控制部分3。
[0021]如圖3所示，本發(fā)明的工作流程如下:
步驟201:啟動系統(tǒng)開始按鈕，系統(tǒng)開始工作；
步驟211:圖像接收模塊采集單目視覺系統(tǒng)視野中的圖像信息，獲得當(dāng)前彩色圖像； 步驟212:圖像處理模塊基于彩色圖像的RGB信息對圖像進(jìn)行處理，從復(fù)雜背景中提取出當(dāng)前乒乓球及定位靶標(biāo)的特征信息；
步驟214:系統(tǒng)標(biāo)定即當(dāng)乒乓球與機(jī)器人處于最佳抓取的位置時，通過圖像接收模塊及圖像處理模塊獲得理想乒乓球及定位靶標(biāo)的特征信息；
步驟213:跟蹤控制模塊根據(jù)當(dāng)前乒乓球及定位靶標(biāo)的特征信息及理想的乒乓球及定位靶標(biāo)的特征信息并根據(jù)規(guī)定的控制策略，生成機(jī)器人的控制命令；
步驟221:判斷移動平臺21是否需要轉(zhuǎn)向；
步驟2151:控制信號輸出模塊給移動平臺21發(fā)送轉(zhuǎn)向命令；
步驟216:移動平臺21根據(jù)轉(zhuǎn)向命令，進(jìn)行轉(zhuǎn)向；
步驟222:判斷移動平臺21是否需要移動；
步驟2151:控制信號輸出模塊給移動平臺21發(fā)送移動命令；
步驟217:移動平臺21根據(jù)移動命令，進(jìn)行移動； 步驟2153:當(dāng)移動平臺21的位置和方向調(diào)整好后，上位機(jī)的控制信號輸出模塊給機(jī)械手22發(fā)送乒乓球抓取命令；
步驟218:機(jī)械手22按預(yù)先設(shè)好的動作進(jìn)行運(yùn)動，直到抓取乒乓球并放置到預(yù)定位
置；
步驟223:判斷撿乒乓球任務(wù)是否結(jié)束；
步驟202:按任務(wù)結(jié)束按鈕，結(jié)束任務(wù)。
[0022]如圖5所示，圖像特征為在視覺系統(tǒng)圖像坐標(biāo)系中提取出的乒乓球圓心C、定位靶標(biāo)圓心A、B及A和B的中點(diǎn)O ;所謂控制策略如下:
當(dāng)CO的距離等于L，即Laj=L:移動平臺運(yùn)動移動到位 ξ=Ι CO的距尚大于L，即Lcx^L:移動平臺需要向如移動 當(dāng)CO的距離小于L，即Lra〈L:移動平臺需要向后移動
當(dāng)三角形中CBA的角度等于CAB的角度，SP ZCBA = ZCAB:移動平臺轉(zhuǎn)向到位當(dāng)三角形中CBA的角度大于CAB的角度，U\iZCBA >ZCAB:移動平臺需要向左轉(zhuǎn)動當(dāng)三角形中CBA的角度小于CAB的角度，即<ZCAB:移動平臺需要向右轉(zhuǎn)動本發(fā)明僅以上述實施例進(jìn)行說明，各部件的結(jié)構(gòu)、設(shè)置位置、及其連接都是可以有所變化的，在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，凡根據(jù)本發(fā)明原理對個別部件進(jìn)行的改進(jìn)和等同變換，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。
【權(quán)利要求】
1.一種撿乒乓球機(jī)器人的新型設(shè)計方案，包括單目視覺部分(I)、機(jī)器人部分(2)、上位控制部分(3)，其特征在于，所述單目視覺部分(I)、機(jī)器人部分(2)、上位控制部分(3)之間通過無限信號進(jìn)行通訊，所述機(jī)器人部分(2)包括移動平臺(21)、機(jī)械手(22)、電機(jī)箱(23)，所述電機(jī)箱(23)固定于所述移動平臺(21)上，所述機(jī)械手(22)固定于所述電機(jī)箱(23)上，所述移動平臺(21)、機(jī)械手(22)均由所遇電機(jī)箱(23)提供動力，所述移動平臺(21)上還固定有控制器(24)、無線信號接收器(25)，所述無線信號接收器(25)、控制器(24)、機(jī)械手(22)依次相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種撿乒乓球機(jī)器人的新型設(shè)計方案，其特征在于，所述單目視覺部分(I)包括圖像采集模塊(11)、圖像發(fā)送模塊(12)，所述圖像發(fā)送模塊(12)可以向所述上位控制部分(3)發(fā)送圖像信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種撿乒乓球機(jī)器人的新型設(shè)計方案，其特征在于，所述上位控制部分(3)包括圖像接收模塊、圖像處理模塊、標(biāo)定模塊、跟蹤控制模塊、控制信號輸出模塊，所述圖像接收模塊、圖像處理模塊、標(biāo)定模塊、控制吸納后輸出模塊依次相連，所述跟蹤控制模塊與所述控制信號輸出模塊相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種撿乒乓球機(jī)器人的新型設(shè)計方案，其特征在于，所述機(jī)械手(22)為六自由度機(jī)械手。
5.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的一種撿乒乓球機(jī)器人的新型設(shè)計方案，其特征在于，所述圖像采集模塊(11)為彩色CD攝像機(jī)。
【文檔編號】A63B47/02GK103721383SQ201310655277
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】王京 申請人:王京