一种轮式多机械手智能捡球机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种轮式多机械手智能捡球机器人，包括：车厢主体，其底部设置有轮式底盘，所述车厢主体外围设置有防护罩；定位器，其设置在防护罩顶部，以进行导航定位；距离探测传感器，其设置在防护罩四周，包括红外传感器和超声波传感器，在平面内，红外和超声波传感器交错设计，并分层布置，用于探测障碍物的距离并避障；摄像头，设置在车厢主体上部支架上，以对小球进行识别与定位；机械手，其设在车厢主体上，以捡拾小球；所述机械手包括两个前机械手和两个后机械手，两个前机械手设置在车厢主体前端的中部，两个后机械手设置在车厢主体后端的两侧，使四个机械手的捡拾区域边界相临；储球机构。

Wheeled multi robot intelligent ball picking robot

The invention discloses a multi wheeled intelligent ball picking robot manipulator, including carriage main body, are arranged at the bottom of the wheeled chassis, a protective cover is provided with the carriage body periphery; locator, which is arranged in the protective cover for the top navigation; distance detecting sensor, which is arranged in the protective cover around, including infrared sensors and ultrasonic sensors, in the plane, infrared and ultrasonic sensors and staggered design, layered arrangement, and used for obstacle avoidance obstacle detection distance; camera is arranged in the carriage main body on the upper supporting frame, for identification and location of small ball; the manipulator in the car body, to pick up the ball; the manipulator comprises two front and two rear manipulator manipulator, two front manipulator is arranged in the middle of the front end of the main body, two after the manipulator is provided in the car The four sides of the back end of the main body are adjacent to the picking area boundary of the manipulator; the ball storage mechanism is provided.

【技术实现步骤摘要】
一种轮式多机械手智能捡球机器人
本专利技术属于智能机器人
，特别涉及一种多机械手智能捡球机器人。
技术介绍
捡球机器人作为服务机器人的一大种类，近五年已成为机器人研究领域的热点。经过国内外研究现状总结分析可知，目前针对小球类物体捡拾机器人的研究成果比较少，国外研究的单位有西班牙UniversityofMinho、美国MIT、英国UniversityofBradford和荷兰VrijeUniversity等，国内研究单位主要有上海交通大学、东南大学、北京邮电大学、北京理工大学以及深圳市绿瑞高尔夫科技有限公司、深圳市荣耀高尔夫用品有限公司以及广州互发高尔夫用品有限公司等，研制的机器人主要有高尔夫球、网球、乒乓球和羽毛球等捡拾机器人，按照捡拾工作原理不同可分为机械手式、组合式、清扫式、气吸式、辊轮式、滚筒式和弹簧式等捡拾机器人。经过国内外研究现状总结分析可知，除研制出高尔夫专用收球机器人产品外，目前针对小球类物体捡拾机器人的研究成果比较少，大部分仍处于初级研究和尝试阶段，综合技术水平和服务水平偏。针对复杂多变的非结构化环境和不确定性作业任务条件下的小球类训练场等场所，上述机器人仅仅实现了“依靠虚拟地图预测方法，哪里球多，去哪捡”或者“走到哪、捡到哪”的路径规划策略，存在漏捡拾现象；同时缺少对机器人的位置和方向实时精确定位技术的应用，捡球机器人全局导航实用性差，还缺少防护、光照调节等措施。截至目前，还没有一种能够适应室内外复杂多障碍非结构化环境且适用于高尔夫球、乒乓球、羽毛球等训练场小球类物体的捡拾服务机器人。本专利技术紧密围绕智能捡拾服务机器人领域研究热点，针对训练场中人工捡拾小球类物体费力、费时、不安全等因素，同时现有专用捡球设备对复杂多障碍非结构化环境(譬如，狭窄偏僻处物体的拾取)适应能力差及其综合技术水平和服务水平偏低的现状，本项目提出一种多机械手智能捡球机器人。训练场地中小球位置和数量具有不确定性，现有的捡拾机器人视觉识别方法多为颜色识别，即先对图像进行数字滤波，再利用由色调、饱和度、亮度组成的HSV颜色模型，对采集的图像进行识别。该识别方法简单且速度快，已经在很多领域得到应用，但进行训练场球类清理工作时，利用现有的机器视觉识别技术无法满足机器人捡球时的需要，主要原因为识别过程中存在诸多干扰，如光线变化、其他非球类物体、场地内进行运动的人，因此只依靠单一的颜色识别则无法准确完成识别任务。同时当多机器人在多球环境下完成捡球工作时，利用现有的系统和技术，还需要解决捡球效率和协同合作问题，因此，多机多手等多智能体协同作业规划是机械手式捡拾机器人提高工作效率的有效途径。目前小球类物体捡拾机器人主要依靠视觉导航、红外线避障和RRT路径规划等方法，能够实现在室内或者室外有限区域的自主导航作业，只能是一种“走到哪、捡到哪”的路径规划策略，而无法进行捡球路径的全局规划，也无法对机器人进行实时导航定位，对于像高尔夫球训练场等较大环境的适应能力还比较差，同时训练场中小球数量多，分布无规律，如果直接采用集中式全局摄像机采集到的图像进行全局运算方法，则存在计算量大，实时性差，计算误差大等不足，因此还应该对机器人拾球的运动路径进行合理规划，需要考虑多传感器信息融合的导航技术，保证导航的实用性，比如适用于室外大范围的GPS卫星定位与机器视觉的自动导航技术，适用于室内或者室外小范围(100m以内)的RFID射频识别与机器视觉定位技术以及红外线与超声波组合的避障技术等。
技术实现思路
本专利技术的目的是考虑捡球机器人对复杂多障碍非结构化环境等训练场所适应能力差及其综合技术水平和服务水平偏低的现状，提供了一种轮式多机械手智能捡球机器人。本专利技术的另一个目的是克服捡球机器人漏球的缺陷和捡拾效率问题，通过视觉导航、视觉识别与定位和多机械手合理布置，解决上述缺陷。本专利技术的另一个目的是解决适用于室外大范围的GPS卫星定位与机器视觉的自动导航技术，适用于室内或者室外小范围(100m以内)的RFID射频识别与机器视觉定位技术以及红外与超声波组合的避障技术等，实现全局自己导航过程。本专利技术提供的技术方案为：一种轮式多机械手智能捡球机器人，包括：车厢主体，其底部设置有轮式底盘，所述车厢主体外围设置有防护罩定位器，其设置在防护罩顶部，以进行导航定位；距离探测传感器，其设置在防护罩四周，包括红外传感器和超声波传感器，在平面内，红外和超声波传感器交错设计，并分层布置，用于探测障碍物的距离并避障；摄像头，设置在车厢主体上部支架上，以对小球进行识别与定位；机械手，其设在车厢主体上，以捡拾小球；所述机械手包括两个前机械手和两个后机械手，两个前机械手设置在车厢主体前端的中部，两个后机械手设置在车厢主体后端的两侧，使四个机械手的捡拾区域边界相临；储球机构，其设置在车厢主体上部，包括球箱，所述球箱下部设置有滚动滑道，所属滚动滑道固定在车厢主体下面，球箱底部与滚动滑道相配合，所述球箱由电机驱动。优选的是，所述定位器包括GPS模块和RFID读写器。优选的是，在竖直方向，红外传感器和超声波传感器均设置有3层，并且在水平和竖直方向红外传感器和超声波传感器探测区域相互重叠，形成非接触式红外传感器和超声波传感器双层探测网。优选的是，所述防护罩的前端设有前侧窗口，摄像头设置在前侧窗口的后方；所述摄像头与两轴驱动机构连接，以带动摄像头绕水平轴线和竖直轴线旋转，用于视觉导航和视觉识别与定位。优选的是，所述储球机构包括电机，其通过双剪式联轴器与滚珠丝杠副连接，所述滚珠丝杠副的螺母与球箱连接，通过电机旋转带动球箱前后移动。优选的是，所述防护罩上设置有光源。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的轮式多机械手智能捡球机器人，用于在室内外复杂多变的高尔夫球、乒乓球、网球等训练场环境下捡球作业，具有对小球准确识别与定位，自主导航与避障，多机械手高效捡拾等功能。该专利技术将填补国内外多机械手捡球服务机器人空白，对智能捡球服务机器人发展具有重要的科学意义和应用前景。附图说明图1为本专利技术所述的轮式多机械手智能捡球机器人总体结构示意图。图2为本专利技术所述的距离探测传感器水平探测区域示意图。图3为本专利技术所述的距离探测传感器垂直探测区域示意图。图4为本专利技术所述的机械手工作区域示意图。图5为本专利技术所述的储球机构结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。如图1所示，本专利技术提供了一种轮式多机械手智能捡球机器人，包括车厢主体1，在车厢主体1外围设置有防护罩19，以对车体进行防护。所述防护罩19顶部设置有定位器，以进行位置定位。所述定位器包括GPS模块8和RFID读写器7，GPS模块8进行全局定位；RFID读写器7，进行区域定位，通过GPS模块8和RFID读写器7的配合使用，使定位过程快速、准确。如图1、图2、图3所示，所述防护罩19的四周设置有距离探测传感器，用于进行障碍物的检测。所述距离探测传感器包括红外传感器15和超声波传感器18。超声波传感器18主要进行远距离(10米以内)障碍物的检测，红外传感器15，主要进行近距离(半米以内)障碍物检测。在水平方向，红外传感器和超声波传感器交错设计，在竖直方向分层布置，距离探测传感器设置有3层，探测区域相互重叠，从而实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轮式多机械手智能捡球机器人，其特征在于，包括：车厢主体，其底部设置有轮式底盘，所述车厢主体外围设置有防护罩定位器，其设置在防护罩顶部，以进行导航定位；距离探测传感器，其设置在防护罩四周，包括红外传感器和超声波传感器，在平面内，红外和超声波传感器交错设计，并分层布置，用于探测障碍物的距离并避障；摄像头，设置在车厢主体上部支架上，以对小球进行识别与定位；机械手，其设在车厢主体上，以捡拾小球；所述机械手包括两个前机械手和两个后机械手，两个前机械手设置在车厢主体前端的中部，两个后机械手设置在车厢主体后端的两侧，使四个机械手的捡拾区域边界相临；储球机构，其设置在车厢主体上部，包括球箱，所述球箱下部设置有滚动滑道，所属滚动滑道固定在车厢主体下面，球箱底部与滚动滑道相配合，所述球箱由电机驱动。

【技术特征摘要】
1.一种轮式多机械手智能捡球机器人，其特征在于，包括：车厢主体，其底部设置有轮式底盘，所述车厢主体外围设置有防护罩定位器，其设置在防护罩顶部，以进行导航定位；距离探测传感器，其设置在防护罩四周，包括红外传感器和超声波传感器，在平面内，红外和超声波传感器交错设计，并分层布置，用于探测障碍物的距离并避障；摄像头，设置在车厢主体上部支架上，以对小球进行识别与定位；机械手，其设在车厢主体上，以捡拾小球；所述机械手包括两个前机械手和两个后机械手，两个前机械手设置在车厢主体前端的中部，两个后机械手设置在车厢主体后端的两侧，使四个机械手的捡拾区域边界相临；储球机构，其设置在车厢主体上部，包括球箱，所述球箱下部设置有滚动滑道，所属滚动滑道固定在车厢主体下面，球箱底部与滚动滑道相配合，所述球箱由电机驱动。2.根据权利要求1所述的轮式多机械手智能捡球机器人，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：周海波，杨璐，王收军，王桂莲，贾云伟，周旭，于恒彬，张忠党，李超，张兆强，李涛，王宝庆，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：天津,12