[發明專利]一種基于視覺的機器人拾球方法

在審

• 申請號: 201810309634.3
• 申請日: 2018-04-09
• 公開（公告）號: CN108579030A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 李奕陽;賀琦;程雨浩;曾成翔;董菊萍
• 申請（專利權）人: 寧波喬克兄弟三維科技有限公司
• 主分類號: A63B47/02
• 分類號: A63B47/02;A63B69/38
• 代理公司: 寧波市鄞州甬致專利代理事務所(普通合伙) 33228
• 代理人: 李迎春

本發明公開了一種基于視覺的機器人拾球方法，所述機器人可通過安裝在底座的麥克納姆輪全向移動，所述機器人前端設有用于識別球體的攝像頭以及用于抓球的機械臂；本發明的基于視覺的機器人拾球方法具有成本低，可靠性良好的優點，由于網球的尺寸、顏色及形狀較為標準，可通過直接計算所識別的網球在圖像中的面積來獲取機器人與網球之間的距離，避免了三維空間定位所帶來的復雜計算，也有效提高個拾球效率。

技術領域

本發明涉及機器人領域，具體講是一種基于視覺的機器人拾球方法。

背景技術

網球作為一門優美卻又激烈的運動，受到了來自全球各地人群的喜愛。這樣一種盛行于全世界的運動，已經被稱為世界第二球類運動。在進行網球運動時，雖然每一次跑動與揮拍都非常令人愉悅，但若是網球脫離球拍與選手的控制，尤其是對新人玩家而言，撿球都顯得非常繁瑣、令人疲勞但又無可奈何。現在所謂的撿球裝置的撿球方法，一般通過人員遙控控制小車，小車通過一定的機械結構進行撿球，在節約時間方面并沒有太大的優勢。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服以上現有技術的缺點：提供一種成本低、運行可靠的基于視覺的機器人拾球方法。

本發明的技術解決方案如下：一種基于視覺的機器人拾球方法，所述機器人可通過安裝在底座的麥克納姆輪全向移動，所述機器人前端設有用于識別球體的攝像頭以及用于抓球的機械臂，機器人的拾球方法包括以下步驟：

1）通過安裝在機器人前端的攝像頭獲取前方一副圖像，然后采用識別算法識別網球并根據圖像中網球區域在圖像中的坐標來定位出網球相對于機器人正前方的方位；

2）機器人根據定位信息通過驅動安裝在機器人底部的麥克納姆輪將機器人本體朝著目標網球的方向移動，機器人在移動過程中不斷讀取攝像頭中的圖像，并不斷識別網球方位，移動過程中機器人根據網球方位信息不斷修正前進方向，使得所識別的網球區域始終位于所獲取圖像的中心，即網球始終在機器人的正前方，同時每當所識別的網球區域位于所述圖像的中心時計算出網球區域在圖像上的面積，當計算的網球面積大于一定值時即表示機器人與網球之間距離小于一定值，機器人停止移動；

3）根據步驟2）中的計算，滿足所設定的距離條件，機器人停止移動，此時網球處于機器人的正前方，網球與機器人之間的距離為調試時設定的距離，根據機器人與網球之間的設定距離，機器人控制機械臂根據設定距離完成對目標網球的抓取動作。

所述機械臂的末端具有夾取、抓取或吸附球體的機械手。

所述機器人底座安裝有4個由步進電機驅動的麥克納姆輪，步進電機驅動麥克納姆輪轉動，通過控制四個麥克納姆輪的轉動方向和轉動速度，可以使機器人產生包括旋轉在內的任意二維方向的運動，從而實現全向移動。

所述機械臂、麥克納姆輪、攝像頭的驅動部分均與控制器電連接。

所述識別算法為：ORB特征算法或基于HSV色彩空間的識別方法。

所述基于HSV色彩空間的識別方法具體為：把圖像從RBG色彩空間轉換到HSV色彩空間，對圖像進行均值濾波，目標物體有目標物體的色域，使用掩膜把無關色域設為全黑或全白，檢測圖像的邊緣，檢測連通集，求出所有連通區域的面積，去除面積過小的連通區域，對剩下的連通區域求長寬比，去除長寬比過大和過小的連通區域，剩下的連通區域即為檢測到的目標網球區域，讀取這個區域中心在圖像中的坐標即可獲取網球相對機器人正前方的方位。

本發明的有益效果是：本發明的基于視覺的機器人拾球方法具有成本低，可靠性良好的優點，由于網球的尺寸、顏色及形狀較為標準，采用ORB特征算法或基于HSV色彩空間的識別方法均能高效識別，大大提高了機器人識別的準確性以及機器人的機動性，同時可通過直接計算所識別的網球在圖像中的面積來獲取機器人與網球之間的距離，避免了三維空間定位所帶來的復雜計算，也有效提高個拾球效率。