一种象鼻式的全自动夜间回收高尔夫球机器人的制作方法

本发明属于回收装置，具体涉及一种象鼻式的全自动夜间回收高尔夫球机器人。

背景技术：

随着机器人技术的发展，机器人的用途越来越广，开始从传统的工业领域向军事、医疗、服务等领域渗透。人们在打球后会有大量的高尔夫球散落在场地上，靠人捡球既累又耗时，与此同时，由于人们懒惰性带来的一系列身体问题逐渐引起人们对体育运动的重视，如果能将体育运动中一些服务性的工作交给机器人来完成，那么体育运动就达到了一种自动化加娱乐性双重效果了。此外，高尔夫运动大都在白天，因此，研制出一种能够在夜间自动的回收高尔夫球的机器人具有重要的意义。

技术实现要素：

本发明目的是针对现有技术的不足，而提供一种象鼻式的全自动夜间回收高尔夫球机器人。该装置结构简单，适用性广，造价便宜，因此能够大量制作，并广泛使用，回收过程完全自动化，不需要人手操控，能够节省人力。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是:

一种象鼻式的全自动夜间回收高尔夫球机器人，包括移动平台和与移动平台连接的双目视觉系统、上、下车箱和回收箱，其中双目视觉系统位于移动平台上的前部，双目视觉系统由两个图像采集装置组成，通过数据采集卡与智能控制系统连接，上下车箱紧邻双目视觉系统，位于移动平台的前部，回收箱设置在移动平台的后部，通过一个旋转轴与移动平台连接，与现有技术不同的是：还设有：

拾取机构，位于上车箱上，主要由微型真空泵、堵气机构、吸气嘴、通道机构和支柱组成，微型真空泵的吸气口与通道机构相连，排气口延伸向车箱外，吸气嘴一端与通道机构连接，另一端通过吸管延伸出车箱外，堵气机构设置在通道机构中部，支柱位于通道机构正下方，并与其连接；

照明系统，设置在移动平台正前方。

所述堵气机构主要由电磁铁、弹簧、连杆、堵气盖和微动开关组成，电磁铁通过连杆与通道机构连接，弹簧一端与连杆连接，另一端固定在支柱上，微动开关设置在堵气盖上，堵气盖位于通道机构中部，并与连杆连接。

所述通道机构由管道、毛刷、筛网和红外传感器组成，其中：管道分为第一管道与第二管道，第一管道平行于地面，其一端通过吸管与吸气嘴连通，另一端与第二管道连通；第二管道出口处向下倾斜，毛刷位于第二管道的入口处、筛网位于第二管道的中间位置，红外传感器位于第二管道的出口处，并通过连杆与电磁铁连接，红外传感器的左侧为发射端，右侧为接收端。

所述第二管道的倾斜度为30°。

所述照明系统通过一个嵌入式操作系统与控制系统相连，通过双目视觉系统采集到的信息控制照明灯的开关及亮度。

所述的双目视觉系统位于移动平台上的前部，图像采集装置距地面50cm，两个装置相距50cm，面向移动平台的前方，聚焦于移动平台100cm处。

本发明的工作过程如下：

当整个装置初始化完成后，双目视觉系统首先采集图像，对所述的图像进行分析，当天色暗沉而无法成像时控制系统控制照明灯使其转换为“开”状态并根据成像效果自动调节灯光亮度，再次采集图像进行分析，检索出机械手前方是否存在高尔夫球，如果没有，移动平台通过差速逆时针方向旋转60°，视觉系统再次采集图像并分析，如果移动平台旋转一周后，视觉系统仍没发现可拾取的球，则装置返回卸载处；如果所述的视觉系统发现高尔夫球，则将计算出球所处的空间位置，判断是否为拾取点，若是则将拾取的命令传递到控制系统，若不是则控制系统控制机器人驱动装置的左右两个驱动电机，实现机器人直走或转弯，使机器人移动到高尔夫球相应的位置；控制系统控制机器人启动微型真空泵，使真空泵吸气，将球吸入管道内，当球碰撞到堵气盖上的微动开关时，真空泵停止工作，电磁铁开始通电并且工作，在磁铁拉力和连杆的作用下，堵气盖被拉开，球落到移动平台后方回收箱内，当高尔夫球滑过管道末端处时，出口两侧的红外传感器计数，电磁铁同时断电停止工作，在固定在支柱上的弹簧和电磁铁内部弹簧的作用下堵气盖复位，继续去回收下一个球，当回收箱中的高尔夫球越来越多达到设定值时，机器人接受到控制系统发出的命令则停止拾取动作，回到指定的位置自行卸载，然后再次回到球场继续工作。

本发明具有如下优点：本发明利用控制系统控制照明灯的开启与闭合状态以及光照强度，这里通过双目视觉系统检测到的信息判断环境，从而控制照明灯，使其能够在黑暗中完成回收高尔夫球的工作，管道内的毛刷能除去球上的灰尘，筛网可以过滤同球一起被吸进来的碎石，起到自动清洁的作用，同时也可使红外传感器避免因碎石而产生的计数差错。该装置结构简单，适用性广，造价便宜，因此能够大量制作，并广泛使用，回收过程完全自动化，不需要人手操控，能够节省人力。

附图说明

图1是本发明整体系统图；

图2为本发明拾取机构部分的结构示意图；

图3是本发明电脑端控制照明灯程序流程图。

图中：1.上车箱 2.双目视觉系统 3.照明灯 4.下车箱 5.移动平台 6.吸管 7.吸气嘴 8.轮子 9.回收箱 10.微型真空泵 11.第一管道 12.堵气盖 13.微动开关 14.毛刷 15.第二管道 16.筛网 17.红外传感器 18.弹簧 19.垃圾箱 20.连杆 21.电磁铁 22.支柱 23.蓄电池 24.吸气口 25.排气口。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施过程对本发明做进一步详细说明：

实施例：

如图1所示，一种象鼻式的全自动夜间回收高尔夫球机器人，由移动平台5和与移动平台5连接的双目视觉系统2、上车箱1、下车箱4、拾取机构、回收箱9、照明灯3构成。移动平台5为四轮驱动平台，每一个轮子8均配有单独的驱动电机，当控制器接到运动指令是时，每个电机自主根据控制器局域网总线协议的指令调整其转速、加速度及工作时间，如所述移动平台5要左转时，则右边两个轮子8的运动速度大于左边两个轮子8，实现差速左转。

吸气嘴7由软胶管道做成，位于机器人正前方，顶部为漏斗状，方便吸入高尔夫球，后部穿过上车箱1与吸管6相连。照明灯3与智能控制系统相连，电脑端通过双目视觉系统2采集到的信息来判断外界环境，从而决定照明灯3的开启与闭合状态，并根据成像效果自动调节灯光亮度。上车箱1、下车箱4紧邻双目视觉系统2，位于移动平台5的前部。回收箱9设置在移动平台5的后部，通过一个旋转轴与移动平台5连接。

如图2所示，该部分为整体系统的拾取机构部分，整个拾取机构设置在图1中的上车箱1内，从左到右为微型真空泵10、蓄电池23、通道机构、支柱22、堵气机构和垃圾箱19。通道机构由第一管道11、第二管道15、微动开关13、毛刷14、筛网16和红外传感器17组成；堵气机构由电磁铁21、连杆20、弹簧18和堵气盖12组成。蓄电池23与微型真空泵10连接，微型真空泵10通过吸气口24与第一管道11相连，排气口10延伸向上车箱1外。支柱22位于第一管道11和第二管道15交接处的正下方，并与其相连，起支撑作用。第一管道11平行于地面，并通过吸管6与吸气嘴7连通，起运输作用；第二管道15出口处向下倾斜，倾角为30°，毛刷14和筛网16均设置在第二管道15内，毛刷14位于第二管道15的入口处，筛网16位于第二管道15的中间位置，起清洁和运输作用，红外传感器17位于第二管道15的出口处，通过连杆20与电磁铁21连接，红外传感器17的左侧为发射端，右侧为接收端，起计数作用。堵气机构位于通道机构中部，堵气盖12衔接第一管道11与第二管道15，电磁铁21、弹簧18及堵气盖12均与连杆20连接，弹簧18的另一端固定在支柱22上，微动开关13设置在堵气盖12上，垃圾箱19设置在筛网16的正下方。

如图3所示，电脑端通过双目视觉系统采集到的信息控制照明灯，其工作流程是：

步骤201：初始化摄像机和开启电脑端；

步骤202：摄像机同时获取图像，并传至电脑端；

步骤203：对获取的两幅图像的亮度做直方图均衡化处理，使图像更加清晰；

步骤204：对白色像素做二值化处理，去除非白色区域；

步骤205：对二值图像做腐蚀处理，腐蚀掉白色细微小块，去除干扰；

步骤206：膨胀处理，对大的白色区适度还原；

步骤207：判断是否成像，若是则跳至209步，若不是则跳至208步；

步骤208：将照明灯状态改为“开”，返回至202步；

步骤209：判断灯光强度，偏强则跳至210步，偏弱则跳至211步，适中则跳至212步；

步骤210：降低档位，返回至202步；

步骤211：上升档位，返回至202步；

步骤212：外形校对。