[發明專利]基于機器雙目視覺和人工勢場避障法的倒茶機器人

在審

• 申請號: 202011405666.7
• 申請日: 2020-12-03
• 公開（公告）號: CN112589809A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 李向舜;張祺彬;王金艷
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B25J19/02;B25J13/00;B25J19/00;B25J9/16
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 劉秋芳

本發明公開了一種基于機器雙目視覺和人工勢場避障法的倒茶機器人，包括主控系統；人機交互系統，用于獲取倒茶指令；識別與定位系統，包括雙目攝像頭和激光測距模塊；機械臂執行系統，包括舵機和機械臂；當人機交互系統接收到倒茶指令時，主控系統控制雙目攝像頭搜尋并識別茶杯，獲取茶杯相對機器人的位置信息和距離信息；主控系統根據茶杯的位置和距離信息，結合人工勢場避障法和機器人的D?H坐標系反解出舵機旋轉角度，利用PID算法控制舵機旋轉進而控制機械臂抓取茶杯，抓取茶杯后進行沏茶操作。本發明通過雙目攝像頭和激光測距獲取茶杯的三維空間坐標，將人工勢場法與機械臂運動相結合，完成對倒茶動作，提高了工作效率，便于使用者使用。

技術領域

本發明屬于機器人控制技術領域，具體涉及一種基于機器雙目視覺和人工勢場避障法的倒茶機器人。

背景技術

目前人們的生活質量日漸提高，對生活中服務的需求量也越來越高，隨著人工服務費的提高，我們需要一款價格相對低廉、耐久度高、使用錯誤率低的服務機器人來滿足人們日益增多的需求。

機器視覺是當前人工智能領域的一個快速發展方向，隨著機器視覺技術的不斷進步，推動了工業自動化、智慧安防和人工智能等行業的進步，也為各個領域的應用帶來了更多的發展潛力和機會，其中雙目視覺是機器視覺的一個重要分枝。將視覺應用于機械臂是將機器人控制技術和機械視覺技術相結合的產物，可以更好地滿足人們需求，融入人們的日常生活。

目前市場上對于端茶倒水機器人的應用并不多，并且市面上的大部分服務機器人為輪式機器人，只能在水平地面上行走并進行服務。其有一個顯著的缺點便是體型過大、制作成本過高。雖然功能比較齊全，但是完全不適用于家庭普及。

發明內容

本發明解決的技術問題是提供一種基于機器雙目視覺和人工勢場避障法的倒茶機器人，解決倒茶服務機器人小型化，家庭化，普適化，自動化的問題。

本發明提供一種基于機器雙目視覺和人工勢場避障法的倒茶機器人，包括人機交互系統、主控系統、識別與定位系統和機械臂執行系統；人機交互系統、識別與定位系統和機械臂執行系統均與主控系統連接；

人機交互系統，用于獲取倒茶指令；識別與定位系統，包括雙目攝像頭和激光測距模塊；機械臂執行系統包括舵機和機械臂；

當人機交互系統接收到倒茶指令時，將指令發送給主控系統；主控系統控制雙目攝像頭搜尋并識別茶杯，并將茶杯相對機器人的位置信息反饋給主控系統；主控系統控制激光測距模塊正對茶杯，獲取茶杯相對機器人的距離信息；主控系統根據茶杯的位置和距離信息，結合人工勢場避障法和機器人的D-H坐標系反解出舵機旋轉角度，利用PID算法控制舵機旋轉進而控制機械臂抓取茶杯，抓取茶杯后進行沏茶操作。

進一步地，雙目攝像頭識別茶杯時，先識別茶杯的顏色，根據茶杯特征色塊的RGB值進行圖像二值化，突出茶杯。

進一步地，雙目攝像頭識別茶杯時，兩個攝像頭分別識別出各自畫面中茶杯的圖像坐標，通過茶杯在兩幅圖像中的視差進行相似三角形運算，計算出茶杯的位置信息。

進一步地，主控系統利用PID算法控制激光測距模塊旋轉，進而使激光測距模塊正對茶杯。

進一步地，當雙目攝像頭與激光測距模塊的正方向一致時，主控系統通過控制雙目攝像頭正對茶杯，進而使激光測距模塊正對茶杯。

進一步地，人機交互系統包括語音模塊，語音模塊接收使用者的語音命令并進行解碼，將解碼信號發送給主控系統。

進一步地，語音模塊設有一級口令，倒茶指令一級口令響應后的預設時間內有效。

進一步地，人機交互系統在機器人完成倒茶動作后通過語音或燈光提示使用者。

進一步地，該機器人還包括電源供電系統，用于給機器人供電。