双目视觉自动捡球机器人的工作方式的制作方法

本发明涉及一种用于网球、乒乓球等场馆的智能捡球机器人，特别是一种双目视觉自动捡球机器人的工作方式。

背景技术：

乒乓球、网球场馆的捡球工作是一项繁重的体力劳动，人工捡球费时费力，且效率不高。近年来，人们不断尝试用智能机器人代替人工来从事此项工作。

目前，已经授权的专利基于视觉识别和多传感器数据融合的智能捡球系统(专利号：zl201310294170.0)具备视觉识别球体和捡取球体的能力，但是该系统只有正前方的一个摄像头采集图像，摄像头视野有限，无法做到大范围搜索和识别球体。因此，研发一种基于双目视觉的双模智能捡球机器人系统来扩大搜索范围、提高捡球效率是十分必要的。

技术实现要素：

发明目的：本发明的目的是提供一种双目视觉自动捡球机器人，以解决现有的机器人系统只有正前方的一个摄像头采集图像，摄像头视野有限，无法做到大范围搜索和识别球体的问题。

技术方案：本发明提供以下技术方案：双目视觉自动捡球机器人的工作方式，其特征在于：该机器人由由双目视觉系统、环境感知系统、捡球系统、运动系统、控制系统组成；

双目视觉自动捡球机器人可以在自主识别模式下工作；

通过位于双目视觉自动捡球机器人顶部的第一摄像头、第二摄像头采集图像信息，并将采集到的图像信息发送到控制系统进行处理，进而获得待捡取球体的坐标信息，控制系统依据待捡球体的坐标信息控制第一舵机、第二舵机、第三舵机、第四舵机转动，使得基于双目视觉的双模智能捡球机器人向球体方向运动以便于捡取球体；位于双目视觉自动捡球机器人车体对角线上的第一红外传感器、第二红外传感器、第三红外传感器、第四红外传感器对周围障碍物进行感知，将采集到的障碍物信息发送到控制系统进行处理，控制系统将依据障碍物信息控制第一舵机、第二舵机、第三舵机、第四舵机转动，使得双目视觉自动捡球机器人避开障碍物。

作为优化，双目视觉系统连接到控制系统，其包括第一摄像头、第二摄像头，其中，第一摄像头、第二摄像头位于双目视觉自动捡球机器人顶部，并与机器人对称面的夹角均为30度。

作为优化，环境感知系统连接到控制系统，其包括第一红外传感器、第二红外传感器、第三红外传感器、第四红外传感器，其中，第一红外传感器、第二红外传感器、第三红外传感器、第四红外传感器分别位于机器人对角线的四个方向上。

作为优化，运动系统连接到控制系统，其包括第一轮胎、第二轮胎、第三轮胎、第四轮胎、第一舵机、第二舵机、第三舵机、第四舵机，其中，第一舵机控制第一轮胎、第二舵机控制第二轮胎、第三舵机控制第三轮胎、第四舵机控制第四轮胎；第一轮胎、第二轮胎、第三轮胎、第四轮胎与双目视觉自动捡球机器人对称面夹角均为0度。

作为优化，控制系统包括mcu、第一usb、第二usb、电源模块，其中，电源模块提供mcu、第一usb、第二usb工作所需电源；所述mcu采用armcortex-a9处理器。

有益效果：本发明与现有技术相比：

双目视觉自动捡球机器人采用双目视觉技术扩大了机器人观察球场的视野，提高了机器人的捡球效率；机器人的双目视觉系统采用成角度的布局方式，结构简单，识别视野较广；采用armcortex-a9作为控制系统的处理器，运算速度快，并且运算稳定。

附图说明

图1是系统结构图；

图2是机器人结构图；

图3是机器人底层截面图；

图4是机器人前视图；

图5是控制电路结构图；

图6是自主识别模式程序流程图。

图中各标号表示：

1双目视觉自动捡球机器人

1-1第一摄像头1-2第二摄像头

1-3控制系统1-4捡球叶轮

1-5第一红外传感器1-6第二红外传感器

1-7第三红外传感器1-8第四红外传感器

1-9第一轮胎1-10第二轮胎

1-11第三轮胎1-12第四轮胎

1-13挡球板1-14阻球板

1-15球体1-16储球盒

1-17第一舵机1-18第二舵机

1-19第三舵机1-20第四舵机

1-21第五舵机1-22mcu

1-23第一usb1-24第二usb

1-25电源模块

具体实施方式

下面通过具体实施方式来具体阐述本发明：

如图1、图2、图3、图4所示，双目视觉自动捡球机器人1由双目视觉系统、环境感知系统、捡球系统、运动系统、控制系统1-3组成。

如图2、图3、图4所示，双目视觉自动捡球机器人1的双目视觉系统连接到控制系统，其包括第一摄像头1-1、第二摄像头1-2，其特点是：第一摄像头1-1、第二摄像头1-2位于双目视觉自动捡球机器人1顶部，并与机器人对称面的夹角均为30度。

如图3所示，双目视觉自动捡球机器人1的环境感知系统连接到控制系统，其包括第一红外传感器1-5、第二红外传感器1-6、第三红外传感器1-7、第四红外传感器1-8，其特点是：第一红外传感器1-5、第二红外传感器1-6、第三红外传感器1-7、第四红外传感器1-8分别位于机器人对角线的四个方向上。

如图2、图3、图4所示，双目视觉自动捡球机器人1捡球系统连接到控制系统，其包括捡球叶轮1-4、挡球板1-13、阻球板1-14、第五舵机1-21、储球盒1-16，其特点是：第五舵机1-21控制捡球叶轮1-4在旋转的过程中将球体1-15卷起，在挡球板1-13上滚动经阻球板1-14滑落到储球盒1-16中。

如图3所示，双目视觉自动捡球机器人1的运动系统连接到控制系统，其包括第一轮胎1-9、第二轮胎1-10、第三轮胎1-11、第四轮胎1-12、第一舵机1-17、第二舵机1-18、第三舵机1-19、第四舵机1-20，其特点是：第一舵机1-17控制第一轮胎1-9、第二舵机1-18控制第二轮胎1-10、第三舵机1-19控制第三轮胎1-11、第四舵机1-20控制第四轮胎1-12，第一轮胎1-9、第二轮胎1-10、第三轮胎1-11、第四轮胎1-12与双目视觉自动捡球机器人1对称面夹角均为0度。

如图5所示，双目视觉自动捡球机器人1的控制系统1-3控制系统(1-3)包括mcu1-22、第一usb1-23、第二usb1-24、电源模块1-25，其中，电源模块1-25提供mcu1-22、第一usb1-23、第二usb1-24工作所需电源；所述mcu1-22采用armcortex-a9处理器。

如图6所示，双目视觉自动捡球机器人1自主识别模式程序流程图，双目视觉自动捡球机器人1开机启动后环境感知系统首先开始工作，四个红外传感器开始采集周围障碍物信息，如有障碍物，先进行避障处理，然后，第一摄像头1-1、第二摄像头1-2分别采集并处理图像信息，从两个摄像头采集的球体中选择最近的球体进行捡取，完成一次捡球，接着，按照预设程序继续执行并循环往复。

本发明的具体捡球过程为：

在自主识别模式工作时：通过位于基于双目视觉的双模智能捡球机器人1顶部的第一摄像头1-1、第二摄像头1-2采集图像信息，并将采集到的图像信息发送到mcu1-22进行处理，进而获得待捡取球体的坐标信息，mcu1-22依据待捡球体的坐标信息控制第一舵机1-17、第二舵机1-18、第三舵机1-19、第四舵机1-20转动，使得基于双目视觉的双模智能捡球机器人1向球体方向运动以便于捡取球体，位于基于双目视觉的双模智能捡球机器人1车体对角线上的第一红外传感器1-5、第二红外传感器1-6、第三红外传感器1-7、第四红外传感器1-8对周围障碍物进行感知，将采集到的障碍物信息发送到mcu1-22进行处理，mcu1-22将依据障碍物信息控制第一舵机1-17、第二舵机1-18、第三舵机1-19、第四舵机1-20转动，使得基于双目视觉的双模智能捡球机器人1避开障碍物。具体捡球路径为：基于双目视觉的双模智能捡球机器人1开机启动后，环境感知系统首先开始工作，四个红外传感器开始采集周围障碍物信息，如有障碍物，先进行避障处理，然后，第一摄像头1-1、第二摄像头1-2分别采集并处理图像信息，从两个摄像头采集的球体中选择最近的球体进行捡取，完成一次捡球，按照预设程序继续执行并循环往复。

以上实施例仅为本发明其中的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解成为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的构思前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。