一种基于图像识别技术的击球机器人、系统和控制方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于图像识别技术的击球机器人、系统和控制方法，涉及机器人领域。其特征在于，所述系统包括：车体，所述车顶部设有摄像头；所述车体底部设有车轮和车轮；所述车体的中部前后有对应的开孔，击球杆从前后对应的开孔中穿过，设于所述车体的中部；所述车体内部设有第一球杆控制机械结构和第二球杆控制机械结构；所述第一球杆控制机械结构通过传动杆连接于球杆步进电机；所述第二球杆控制机械结构通过传动杆连接于车体步进电机；所述车体底部设有第一车轮和第二车轮。本发明基于图像处理技术能够准确判定求得位置和颜色，提高了机器人击球的准确性，此外，还有结构简单，造价便宜等优点。
【专利说明】
一种基于图像识别技术的击球机器人、系统和控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及机器人领域，特别涉及一种基于图像识别技术的击球机器人、系统和控制方法。
【背景技术】
[0002]机器人现在已被广泛地用于生产和生活的许多领域，它的发展按其拥有智能的水平可以分为三个层次。
[0003]—是工业机器人，它只能死板地按照人给它规定的程序工作，不管外界条件有何变化，自己都不能对程序也就是对所做的工作做出相应的调整。如果要改变机器人所做的工作，必须由人对程序作相应的改变，因此它是毫无智能的。
[0004]二是初级智能机器人。它和工业机器人不一样，具有像人那样的感受，识别，推理和判断能力。可以根据外界条件的变化，在一定范围内自行修改程序，也就是它能适应外界条件变化对自己怎样作相应调整。不过，修改程序的原则由人预先给以规定。这种初级智能机器人已拥有一定的智能，虽然还没有自动规划能力，但这种初级智能机器人也开始走向成熟，达到实用水平。三是高级智能机器人。它和初级智能机器人一样，具有感觉，识别，推理和判断能力，同样可以根据
外界条件的变化，在一定范围内自行修改程序。所不同的是，修改程序的原则不是由人规定的，面是机器人自己通过学习，总结经验来获得修改程序的原则。所以它的智能高出级智能机器人。这种机器人已拥有一定的自动规划能力，能够自己安排自己的工作。这种机器人可以不需要人的照料，完全独立的工作，故称为高级自律机器人。这种机器人也开始走向实用。
[0005]而现有的智能机器人大都存在以下的缺陷:
1、成本高:采用造价高昂的芯片和集成电路制造机器人，导致整个机器人的造价非常高昂。无法得到大面积的普及。
[0006]2、程序固化:一般的家用机器人工作起来非常的死板，无法根据实际情况做到智能化的自我调整。对比与价格，整个机器人的性价比非低。
[0007]3、准确性低:现有的运动机器人没有将图像识别的技术应用到机器人中，整个机器人在应对一些突发情况的时候，识别和运行的准确性大大降低。
【发明内容】
[0008]鉴于此，本发明提供了一种基于图像识别技术的击球机器人、系统和控制方法，该发明具有识别准确、结构简单、造价便宜、智能化等优点。
[0009]本发明采用的技术方案如下:
一种基于图像识别技术的击球机器人，其特征在于，所述机器人包括:车体I，所述车体I顶部设有摄像头2;所述车体底部设有车轮4和车轮9;所述车体I的中部前后有对应的开孔，击球杆3从前后对应的开孔中穿过，设于所述车体I的中部;所述车体I内部设有第一球杆控制机械结构6和第二球杆控制机械结构8;所述第一球杆控制机械结构6通过传动杆连接于球杆步进电机7 ；所述第二球杆控制机械结构5通过传动杆连接于车体步进电机5 ；所述车体底部设有第一车轮4和第二车轮9。
[0010]所述机器人的第一车轮4只有一个，为拖动轮;所述机器人的第二车轮9有两个，为方向轮。
[0011]—种基于图像识别技术的击球机器人系统，其特征在于，所述系统包括:图像处理系统、中央处理器和运动系统;所述图像处理系统包括:图像采集单元、图像存储单元和图像处理单元;所述运动系统包括:步进电机单元、机械结构单元和车速及路程计算单元;所述图像采集单元信号连接于图像存储单元;所述图像存储单元信号连接于图像处理单元；所述图像处理单元信号连接于中央处理器;所述中央处理器分别信号连接于步进电机单元、机械结构单元和车速及路程计算单元。
[0012]所述图像采集单元为摄像头，用于获取球的位置与颜色信息，将采集到的图像信息发送至图像存储单元;所述图像存储单元将接收到的图信息转换为数字信号，将数字信号发送至图像处理单元;所述图像处理单元，用于对接收到的数字图像信息进行处理，得出位置和颜色信息的数字信息，将数字信息发送至中央处理器。
[0013]所述车速及路程计算单元，用于获取机器人车体的运动速度和距离求的实际距离，将获取到的数据发送至中央处理器;所述中央处理器根据图像处理系统发送至过来的球的位置和颜色而信息，和根据车速及路程计算单元发送过来的数据信息，发送控制命令至步进电机单元;所述步进电机单元根据中央处理器发送过来的控制命令，控制机器人进行击球和运动。
[0014]—种基于图像识别技术的击球机器人控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤:步骤1:系统复位，初始化中央处理器；
步骤2:初始化成功后，中央处理器发送命令至图像处理系统，进行图像采集；
步骤3:中央处理器根据接收到的图像处理系统发送过来的数据信息判断是否采集到了可用的信息;如果没有，则执行步骤2;如果有则执行步骤:4。
[0015]步骤4:中央处理器根据接收到的图像信息，计算球的位置；中央处理器发出运动命令到步进电机单元运动到击球的位置；
步骤5:中央处理器计算求杆的位置力度和击球所需要的角度，然后发送命令至步进电机单元控制球杆进行击球。
[0016]所述中央处理器控制步进电机单元进行击球杆角度控制的控制方法包括以下步骤；
步骤I:单片机对步进电机驱动器进行初始化；
步骤2:步进电机驱动器对步进电机进行初始化；
步骤3:中央处理器处理器判断击球杆旋转方向应该为顺时针还是逆时针，发送球杆旋转控制命令至步进电机单元；
步骤4:中央处理器发送击球杆旋转角度的控制命令至击球杆，控制击球杆的旋转角度。
[0017]所述中央处理器控制步进电机单元进行击球杆速度控制的控制方法包括以下步骤: 步骤I:单片机对步进电机驱动器进行初始化；
步骤2:步进电机驱动器对步进电机进行初始化；
步骤3:中央处理器发送控制命令至步进电机单元，控制步进电机以一定速度进行旋转。
[0018]采用以上技术方案，本发明产生了以下有益效果:
1、准确率性高:本发明的机器人将图像识别应用到机器人中，从图像识别出发，获取目标的距离和颜色，保证机器人击球的最大程度上的准确性。
[0019]2、成本低:由于制造工艺简单和机器人的结构简单，整个机器人的制造成本非常的简单。
[0020]3、结构简单:本发明的智能机器人采用的机械结构和系统结构非常简单，从而让整个机器人的制造工艺非常简单，且最终的机器人重量都很轻。
[0021]4、智能化:相较于同等结构和复杂程度的智能机器人，本发明的击球机器人加入了图像识别能够根据实际情况做出控制，更具有智能化。
【附图说明】
[0022]图1是本发明的一种基于图像识别技术的击球机器人、系统和控制方法的机器人结构示意图。
[0023]图2是本发明的一种基于图像识别技术的击球机器人、系统和控制方法的系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0025]本说明书(包括任何附加权利要求、摘要)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
[0026]本发明实施例1中提供了一种基于图像识别技术的击球机器人，机器人结构如图1所示:
一种基于图像识别技术的击球机器人，其特征在于，所述机器人包括:车体I，所述车体I顶部设有摄像头2;所述车体底部设有车轮4和车轮9;所述车体I的中部前后有对应的开孔，击球杆3从前后对应的开孔中穿过，设于所述车体I的中部;所述车体I内部设有第一球杆控制机械结构6和第二球杆控制机械结构8;所述第一球杆控制机械结构6通过传动杆连接于球杆步进电机7 ；所述第二球杆控制机械结构5通过传动杆连接于车体步进电机5 ；所述车体底部设有第一车轮4和第二车轮9。
[0027]所述机器人的第一车轮4只有一个，为拖动轮;所述机器人的第二车轮9有两个，为方向轮。
[0028]本发明实施例2中提供了一种基于图像识别技术的击球机器人、系统，机器人结构如图1所示，系统结构图如图2所示:
一种基于图像识别技术的击球机器人，其特征在于，所述机器人包括:车体I，所述车体I顶部设有摄像头2;所述车体底部设有车轮4和车轮9;所述车体I的中部前后有对应的开孔，击球杆3从前后对应的开孔中穿过，设于所述车体I的中部;所述车体I内部设有第一球杆控制机械结构6和第二球杆控制机械结构8;所述第一球杆控制机械结构6通过传动杆连接于球杆步进电机7 ；所述第二球杆控制机械结构5通过传动杆连接于车体步进电机5 ；所述车体底部设有第一车轮4和第二车轮9。
[0029]所述机器人的第一车轮4只有一个，为拖动轮;所述机器人的第二车轮9有两个，为方向轮。
[0030]一种基于图像识别技术的击球机器人系统，其特征在于，所述系统包括:图像处理系统、中央处理器和运动系统;所述图像处理系统包括:图像采集单元、图像存储单元和图像处理单元;所述运动系统包括:步进电机单元、机械结构单元和车速及路程计算单元;所述图像采集单元信号连接于图像存储单元;所述图像存储单元信号连接于图像处理单元；所述图像处理单元信号连接于中央处理器;所述中央处理器分别信号连接于步进电机单元、机械结构单元和车速及路程计算单元。
[0031]所述图像采集单元为摄像头，用于获取球的位置与颜色信息，将采集到的图像信息发送至图像存储单元;所述图像存储单元将接收到的图信息转换为数字信号，将数字信号发送至图像处理单元;所述图像处理单元，用于对接收到的数字图像信息进行处理，得出位置和颜色信息的数字信息，将数字信息发送至中央处理器。
[0032]所述车速及路程计算单元，用于获取机器人车体的运动速度和距离求的实际距离，将获取到的数据发送至中央处理器;所述中央处理器根据图像处理系统发送至过来的球的位置和颜色而信息，和根据车速及路程计算单元发送过来的数据信息，发送控制命令至步进电机单元;所述步进电机单元根据中央处理器发送过来的控制命令，控制机器人进行击球和运动。
[0033]本发明实施例3中提供了一种基于图像识别技术的击球机器人、系统和控制方法，机器人结构如图1所示，系统结构图如图2所示:
一种基于图像识别技术的击球机器人，其特征在于，所述机器人包括:车体I，所述车体I顶部设有摄像头2;所述车体底部设有车轮4和车轮9;所述车体I的中部前后有对应的开孔，击球杆3从前后对应的开孔中穿过，设于所述车体I的中部;所述车体I内部设有第一球杆控制机械结构6和第二球杆控制机械结构8;所述第一球杆控制机械结构6通过传动杆连接于球杆步进电机7 ；所述第二球杆控制机械结构5通过传动杆连接于车体步进电机5 ；所述车体底部设有第一车轮4和第二车轮9。
[0034]所述机器人的第一车轮4只有一个，为拖动轮;所述机器人的第二车轮9有两个，为方向轮。
[0035]一种基于图像识别技术的击球机器人系统，其特征在于，所述系统包括:图像处理系统、中央处理器和运动系统;所述图像处理系统包括:图像采集单元、图像存储单元和图像处理单元;所述运动系统包括:步进电机单元、机械结构单元和车速及路程计算单元;所述图像采集单元信号连接于图像存储单元;所述图像存储单元信号连接于图像处理单元；所述图像处理单元信号连接于中央处理器;所述中央处理器分别信号连接于步进电机单元、机械结构单元和车速及路程计算单元。
[0036]所述图像采集单元为摄像头，用于获取球的位置与颜色信息，将采集到的图像信息发送至图像存储单元;所述图像存储单元将接收到的图信息转换为数字信号，将数字信号发送至图像处理单元;所述图像处理单元，用于对接收到的数字图像信息进行处理，得出位置和颜色信息的数字信息，将数字信息发送至中央处理器。
[0037]所述车速及路程计算单元，用于获取机器人车体的运动速度和距离求的实际距离，将获取到的数据发送至中央处理器;所述中央处理器根据图像处理系统发送至过来的球的位置和颜色而信息，和根据车速及路程计算单元发送过来的数据信息，发送控制命令至步进电机单元;所述步进电机单元根据中央处理器发送过来的控制命令，控制机器人进行击球和运动。
[0038]—种基于图像识别技术的击球机器人控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤:
步骤1:系统复位，初始化中央处理器；
步骤2:初始化成功后，中央处理器发送命令至图像处理系统，进行图像采集；
步骤3:中央处理器根据接收到的图像处理系统发送过来的数据信息判断是否采集到了可用的信息;如果没有，则执行步骤2;如果有则执行步骤:4。
[0039]步骤4:中央处理器根据接收到的图像信息，计算球的位置；中央处理器发出运动命令到步进电机单元运动到击球的位置；
步骤5:中央处理器计算求杆的位置力度和击球所需要的角度，然后发送命令至步进电机单元控制球杆进行击球。
[0040]所述中央处理器控制步进电机单元进行击球杆角度控制的控制方法包括以下步骤；
步骤I:单片机对步进电机驱动器进行初始化；
步骤2:步进电机驱动器对步进电机进行初始化；
步骤3:中央处理器处理器判断击球杆旋转方向应该为顺时针还是逆时针，发送球杆旋转控制命令至步进电机单元；
步骤4:中央处理器发送击球杆旋转角度的控制命令至击球杆，控制击球杆的旋转角度。
[0041]所述中央处理器控制步进电机单元进行击球杆速度控制的控制方法包括以下步骤:
步骤I:单片机对步进电机驱动器进行初始化；
步骤2:步进电机驱动器对步进电机进行初始化；
步骤3:中央处理器发送控制命令至步进电机单元，控制步进电机以一定速度进行旋转。
[0042]本发明的机器人将图像识别应用到机器人中，从图像识别出发，获取目标的距离和颜色，保证机器人击球的最大程度上的准确性。
[0043]由于制造工艺简单和机器人的结构简单，整个机器人的制造成本非常的简单。
[0044]本发明的智能机器人采用的机械结构和系统结构非常简单，从而让整个机器人的制造工艺非常简单，且最终的机器人重量都很轻。
[0045]相较于同等结构和复杂程度的智能机器人，本发明的击球机器人加入了图像识别能够根据实际情况做出控制，更具有智能化。
[0046]本发明并不局限于前述的【具体实施方式】。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
【主权项】
1.一种基于图像识别技术的击球机器人，其特征在于，所述机器人包括:车体(I)，所述车体(I)顶部设有摄像头(2);所述车体底部设有车轮(4)和车轮(9);所述车体(I)的中部前后有对应的开孔，击球杆(3)从前后对应的开孔中穿过，设于所述车体(I)的中部;所述车体(I)内部设有第一球杆控制机械结构(6)和第二球杆控制机械结构(8)；所述第一球杆控制机械结构(6 )通过传动杆连接于球杆步进电机(7 );所述第二球杆控制机械结构(5 )通过传动杆连接于车体步进电机(5);所述车体底部设有第一车轮(4)和第二车轮(9)。2.如权利要求1所述的基于图像识别技术的击球机器人，其特征在于，所述机器人的第一车轮(4)只有一个，为拖动轮;所述机器人的第二车轮(9)有两个，为方向轮。3.—种基于权利要求1至2之一所述的基于图像识别技术的击球机器人的机器人系统，其特征在于，所述系统包括:图像处理系统、中央处理器和运动系统;所述图像处理系统包括:图像采集单元、图像存储单元和图像处理单元;所述运动系统包括:步进电机单元、机械结构单元和车速及路程计算单元;所述图像采集单元信号连接于图像存储单元;所述图像存储单元信号连接于图像处理单元;所述图像处理单元信号连接于中央处理器;所述中央处理器分别信号连接于步进电机单元、机械结构单元和车速及路程计算单元。4.如权利要求3所述的基于图像识别技术的击球机器人系统，其特征在于，所述图像采集单元为摄像头，用于获取球的位置与颜色信息，将采集到的图像信息发送至图像存储单元;所述图像存储单元将接收到的图信息转换为数字信号，将数字信号发送至图像处理单元;所述图像处理单元，用于对接收到的数字图像信息进行处理，得出位置和颜色信息的数字信息，将数字信息发送至中央处理器。5.如权利要求3所述的基于图像识别技术的击球机器人系统，其特征在于，所述车速及路程计算单元，用于获取机器人车体的运动速度和距离求的实际距离，将获取到的数据发送至中央处理器;所述中央处理器根据图像处理系统发送至过来的球的位置和颜色而信息，和根据车速及路程计算单元发送过来的数据信息，发送控制命令至步进电机单元;所述步进电机单元根据中央处理器发送过来的控制命令，控制机器人进行击球和运动。6.—种基于权利要求1至5之一所述的基于图像识别技术的击球机器人系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤:步骤I:系统复位，初始化中央处理器； 步骤2:初始化成功后，中央处理器发送命令至图像处理系统，进行图像采集； 步骤3:中央处理器根据接收到的图像处理系统发送过来的数据信息判断是否采集到了可用的信息;如果没有，则执行步骤2;如果有则执行步骤:4; 步骤4:中央处理器根据接收到的图像信息，计算球的位置；中央处理器发出运动命令到步进电机单元运动到击球的位置； 步骤5:中央处理器计算求杆的位置力度和击球所需要的角度，然后发送命令至步进电机单元控制球杆进行击球。7.如权利要求6所述的基于图像识别技术的击球机器人控制方法，其特征在于，所述中央处理器控制步进电机单元进行击球杆角度控制的控制方法包括以下步骤； 步骤I:单片机对步进电机驱动器进行初始化； 步骤2:步进电机驱动器对步进电机进行初始化； 步骤3:中央处理器处理器判断击球杆旋转方向应该为顺时针还是逆时针，发送球杆旋转控制命令至步进电机单元； 步骤4:中央处理器发送击球杆旋转角度的控制命令至击球杆，控制击球杆的旋转角度。8.如权利要求7所述的基于图像识别技术的击球机器人控制方法，其特征在于，所述中央处理器控制步进电机单元进行击球杆速度控制的控制方法包括以下步骤: 步骤I:单片机对步进电机驱动器进行初始化； 步骤2:步进电机驱动器对步进电机进行初始化； 步骤3:中央处理器发送控制命令至步进电机单元，控制步进电机以一定速度进行旋转。
【文档编号】B25J13/08GK106078669SQ201610413612
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月14日 公开号201610413612.2, CN 106078669 A, CN 106078669A, CN 201610413612, CN-A-106078669, CN106078669 A, CN106078669A, CN201610413612, CN201610413612.2
【发明人】夏烬楚
【申请人】夏烬楚