[发明专利]一种基于视觉的机器人拾球方法

说明书

本发明公开了一种基于视觉的机器人拾球方法，所述机器人可通过安装在底座的麦克纳姆轮全向移动，所述机器人前端设有用于识别球体的摄像头以及用于抓球的机械臂；本发明的基于视觉的机器人拾球方法具有成本低，可靠性良好的优点，由于网球的尺寸、颜色及形状较为标准，可通过直接计算所识别的网球在图像中的面积来获取机器人与网球之间的距离，避免了三维空间定位所带来的复杂计算，也有效提高个拾球效率。

技术领域

本发明涉及机器人领域，具体讲是一种基于视觉的机器人拾球方法。

背景技术

网球作为一门优美却又激烈的运动，受到了来自全球各地人群的喜爱。这样一种盛行于全世界的运动，已经被称为世界第二球类运动。在进行网球运动时，虽然每一次跑动与挥拍都非常令人愉悦，但若是网球脱离球拍与选手的控制，尤其是对新人玩家而言，捡球都显得非常繁琐、令人疲劳但又无可奈何。现在所谓的捡球装置的捡球方法，一般通过人员遥控控制小车，小车通过一定的机械结构进行捡球，在节约时间方面并没有太大的优势。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上现有技术的缺点：提供一种成本低、运行可靠的基于视觉的机器人拾球方法。

本发明的技术解决方案如下：一种基于视觉的机器人拾球方法，所述机器人可通过安装在底座的麦克纳姆轮全向移动，所述机器人前端设有用于识别球体的摄像头以及用于抓球的机械臂，机器人的拾球方法包括以下步骤：

1）通过安装在机器人前端的摄像头获取前方一副图像，然后采用识别算法识别网球并根据图像中网球区域在图像中的坐标来定位出网球相对于机器人正前方的方位；

2）机器人根据定位信息通过驱动安装在机器人底部的麦克纳姆轮将机器人本体朝着目标网球的方向移动，机器人在移动过程中不断读取摄像头中的图像，并不断识别网球方位，移动过程中机器人根据网球方位信息不断修正前进方向，使得所识别的网球区域始终位于所获取图像的中心，即网球始终在机器人的正前方，同时每当所识别的网球区域位于所述图像的中心时计算出网球区域在图像上的面积，当计算的网球面积大于一定值时即表示机器人与网球之间距离小于一定值，机器人停止移动；

3）根据步骤2）中的计算，满足所设定的距离条件，机器人停止移动，此时网球处于机器人的正前方，网球与机器人之间的距离为调试时设定的距离，根据机器人与网球之间的设定距离，机器人控制机械臂根据设定距离完成对目标网球的抓取动作。

所述机械臂的末端具有夹取、抓取或吸附球体的机械手。

所述机器人底座安装有4个由步进电机驱动的麦克纳姆轮，步进电机驱动麦克纳姆轮转动，通过控制四个麦克纳姆轮的转动方向和转动速度，可以使机器人产生包括旋转在内的任意二维方向的运动，从而实现全向移动。

所述机械臂、麦克纳姆轮、摄像头的驱动部分均与控制器电连接。

所述识别算法为：ORB特征算法或基于HSV色彩空间的识别方法。

所述基于HSV色彩空间的识别方法具体为：把图像从RBG色彩空间转换到HSV色彩空间，对图像进行均值滤波，目标物体有目标物体的色域，使用掩膜把无关色域设为全黑或全白，检测图像的边缘，检测连通集，求出所有连通区域的面积，去除面积过小的连通区域，对剩下的连通区域求长宽比，去除长宽比过大和过小的连通区域，剩下的连通区域即为检测到的目标网球区域，读取这个区域中心在图像中的坐标即可获取网球相对机器人正前方的方位。

本发明的有益效果是：本发明的基于视觉的机器人拾球方法具有成本低，可靠性良好的优点，由于网球的尺寸、颜色及形状较为标准，采用ORB特征算法或基于HSV色彩空间的识别方法均能高效识别，大大提高了机器人识别的准确性以及机器人的机动性，同时可通过直接计算所识别的网球在图像中的面积来获取机器人与网球之间的距离，避免了三维空间定位所带来的复杂计算，也有效提高个拾球效率。