[發(fā)明專利]基于仿生原理自動完成智能終端觸屏游戲的機(jī)械手

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810008448.6
• 申請日: 2018-01-04
• 公開（公告）號: CN108032313B
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王強(qiáng);潘弘宇;董宗昊;陳潤亭
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 仇蕾安;楊志兵

1.基于仿生原理自動完成智能終端觸屏游戲的機(jī)械手，其特征在于：包括：兩組機(jī)械指、視覺識別單元和控制單元；

每組機(jī)械指均包括兩個(gè)舵機(jī)和一個(gè)末端執(zhí)行桿件，其中一個(gè)舵機(jī)用于帶動所述末端執(zhí)行桿件在平行于智能終端屏幕的平面內(nèi)運(yùn)動，另一個(gè)舵機(jī)用于帶動所述末端執(zhí)行桿件在垂直于智能終端屏幕方向上的運(yùn)動；所述末端執(zhí)行桿件的端部作為機(jī)械指末端用于實(shí)現(xiàn)觸屏操作；

所述視覺識別單元包括：圖像采集單元和圖像處理單元；所述圖像采集單元用于采集智能終端屏幕上圖像，并將采集到的圖像發(fā)送給圖像處理單元；

所述圖像處理單元對接收到的圖像中的預(yù)訂區(qū)域進(jìn)行識別處理后得出需要點(diǎn)擊的位置，然后將位置信息發(fā)送給控制單元；具體為：所述圖像處理單元先將預(yù)訂區(qū)域的圖像壓縮后映射至HSV空間進(jìn)行二值化處理成黑白圖像，使得機(jī)械指需要點(diǎn)擊的圖像在黑白圖像中顯示為黑塊或白塊；然后將黑白圖像沿智能終端屏幕的寬度方向劃分為2N個(gè)圖像區(qū)域，每組機(jī)械指負(fù)責(zé)與其對應(yīng)側(cè)的N個(gè)圖像區(qū)域的操作，N為大于等于1的整數(shù)；最后對每個(gè)圖像區(qū)域的像素值進(jìn)行全局閾值的判斷，當(dāng)判斷該圖像區(qū)域的像素值達(dá)到預(yù)先設(shè)定的像素閾值時(shí)，表明需要點(diǎn)擊的圖像進(jìn)入該圖像區(qū)域，將需要點(diǎn)擊的圖像的位置發(fā)送給控制單元；

所述控制單元依據(jù)所述圖像處理單元所發(fā)送的需要點(diǎn)擊的位置控制兩組機(jī)械指中的舵機(jī)，使對應(yīng)機(jī)械指在該位置處做出點(diǎn)擊屏幕的操作；

令所述機(jī)械指中用于帶動所述末端執(zhí)行桿件在平行于智能終端屏幕的平面內(nèi)運(yùn)動的舵機(jī)為舵機(jī)A，另一個(gè)舵機(jī)為舵機(jī)B；所述舵機(jī)A通過傳動機(jī)構(gòu)帶動所述末端執(zhí)行桿件，所述傳動機(jī)構(gòu)為由兩個(gè)電機(jī)搖臂和兩根鋼絲連桿形成的四連桿機(jī)構(gòu)；具體為：

所述舵機(jī)A固定在底板上，其輸出軸豎直向上與電機(jī)搖臂A的中部相連；在所述底板上舵機(jī)A相鄰的位置設(shè)置有旋轉(zhuǎn)臺，所述舵機(jī)B臥式固定在旋轉(zhuǎn)臺上，所述末端執(zhí)行桿件的一端與所述舵機(jī)B的輸出軸相連，另一端作為機(jī)械指末端用于實(shí)現(xiàn)觸屏；電機(jī)搖臂B固定在舵機(jī)B的頂部端面上，所述電機(jī)搖臂B與電機(jī)搖臂A平行設(shè)置，兩根鋼絲連桿分別連接兩個(gè)電機(jī)搖臂的兩端，由此形成一個(gè)平行四邊形的四連桿機(jī)構(gòu)；所述旋轉(zhuǎn)臺通過軸承安裝在所述底板上。

2.如權(quán)利要求1所述的基于仿生原理自動完成智能終端觸屏游戲的機(jī)械手，其特征在于，對所述圖像區(qū)域的像素值進(jìn)行全局閾值判斷過程中，該圖像區(qū)域的像素值的獲得方法為：將圖像區(qū)域劃分為n*n的方陣，n為大于等于1的整數(shù)，對方陣中的每個(gè)單元的像素點(diǎn)進(jìn)行采樣，得到像素點(diǎn)值方陣，對像素點(diǎn)值方陣進(jìn)行求和，得到該圖像區(qū)域的像素值。

3.如權(quán)利要求1所述的基于仿生原理自動完成智能終端觸屏游戲的機(jī)械手，其特征在于，所述機(jī)械指末端采用電容式硅膠筆頭。

4.如權(quán)利要求1、2或3所述的基于仿生原理自動完成智能終端觸屏游戲的機(jī)械手，其特征在于，當(dāng)一側(cè)的機(jī)械指負(fù)責(zé)的兩個(gè)區(qū)域內(nèi)同時(shí)出現(xiàn)黑塊或白塊時(shí)，所述控制單元先控制機(jī)械指在其中一個(gè)區(qū)域內(nèi)點(diǎn)擊，并保持當(dāng)前狀態(tài)不運(yùn)動，在連續(xù)多幀視覺數(shù)據(jù)都是兩個(gè)區(qū)域同時(shí)出現(xiàn)黑塊或白塊后，控制機(jī)械指進(jìn)入另一個(gè)區(qū)域點(diǎn)擊，若機(jī)械指在該區(qū)域內(nèi)完成點(diǎn)擊后，兩個(gè)區(qū)域不再同時(shí)出現(xiàn)黑塊或白塊，則表明視覺識別單元沒有出現(xiàn)異常；若機(jī)械指在該區(qū)域內(nèi)完成點(diǎn)擊后，兩個(gè)區(qū)域仍同時(shí)出現(xiàn)黑塊或白塊，表明視覺識別單元出現(xiàn)異常，將機(jī)械指鎖定在該區(qū)域內(nèi)，然后排除視覺識別單元故障，直至不再出現(xiàn)兩個(gè)區(qū)域同時(shí)有黑塊或白塊的現(xiàn)象發(fā)生。

5.如權(quán)利要求1、2或3所述的基于仿生原理自動完成智能終端觸屏游戲的機(jī)械手，其特征在于，所述圖像處理單元在對接收到的圖像進(jìn)行識別處理時(shí)，增加預(yù)測模式；具體為：所述圖像處理單元擴(kuò)大對其所接收到的圖像的檢測范圍，即在原預(yù)訂區(qū)域的上方增加預(yù)判斷檢測區(qū)域，所述圖像處理單元對預(yù)判斷檢測區(qū)域采用與預(yù)訂區(qū)域相同的識別處理，若在預(yù)判斷檢測區(qū)域發(fā)現(xiàn)黑塊或白塊，則向控制單元發(fā)送預(yù)測信號，該預(yù)測信號中包含了預(yù)判斷檢測區(qū)域中黑塊或白塊的位置，所述控制單元依據(jù)預(yù)測信號判斷黑塊或白塊即將進(jìn)入的圖像區(qū)域，若該圖像區(qū)域?qū)?yīng)的機(jī)械指處于空閑狀態(tài)，則控制該機(jī)械指偏航運(yùn)動，提前進(jìn)入該圖像區(qū)域，在黑塊或白塊進(jìn)入后立即做出點(diǎn)擊屏幕的操作。

6.如權(quán)利要求1、2或3所述的基于仿生原理自動完成智能終端觸屏游戲的機(jī)械手，其特征在于，所述圖像處理單元在對接收到的圖像進(jìn)行識別處理時(shí)，增加預(yù)測模式；具體為：所述圖像處理單元基于光流法讀取未進(jìn)入預(yù)定區(qū)域的黑塊或白塊的運(yùn)動速度，根據(jù)光流速度數(shù)據(jù)，計(jì)算黑塊或白塊到達(dá)所劃分的圖像區(qū)域的時(shí)間，若該圖像區(qū)域?qū)?yīng)的機(jī)械指處于空閑狀態(tài)，則控制該機(jī)械指偏航運(yùn)動，提前進(jìn)入該圖像區(qū)域，在黑塊或白塊進(jìn)入后立即做出點(diǎn)擊屏幕的操作。