一种捡球机器人及其运动控制系统技术方案

一种捡球机器人及其运动控制系统，捡球机器人包括轮式行走机构、手臂抓取机构、视觉识别机构及运动控制机构；轮式行走机构具有主动轮和辅助轮，主动轮由电机驱动行走；手臂抓取机构包括抓手及设于抓手后端的收集桶，抓手用于捡球；视觉识别机构包括摄像头和图像处理机构，图像处理机构用于处理摄像头采集到的图像，确定球所处位置；运动控制机构用于控制轮式行走机构运动到球所处位置，并驱动手臂抓取机构捡球。采用机器人代替人工自动捡球，不仅节约了人力成本，还节省了时间，可以为运动场馆带来更多的经济效益。

Ball picking robot and its motion control system

A ball picking robot and its motion control system, ball picking robot including wheel walking mechanism, arm grasping mechanism, visual recognition mechanism and motion control mechanism; wheel running mechanism with the driving wheel and the auxiliary wheel, the driving wheel is driven by a motor running; collection bucket arm grasping mechanism comprises a grip and a grip at the rear end of the starting point for picking up ball; visual recognition mechanism includes a camera and image processing unit, image processing unit for processing the image collected by the camera, determine the ball position; motion control mechanism for controlling wheel running mechanism movement to the ball position, and the driving arm grasping mechanism to pick up the ball. The use of robots instead of automatic picking up the ball, not only saves labor costs, but also saves time, can bring more economic benefits for sports venues.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机器人自动化应用领域，特别是涉及一种捡球机器人及其运动控制系统。
技术介绍
在运动场馆内比赛过程中经常出现球被运动员打飞之后去拾取的过程，在拾取过程中消耗运动员的体力，浪费比赛时间，牺牲比赛的精彩度。因此，有必要设计一种捡球机器人，充当“球童”，自动捡取运动场馆内掉落或打飞的球，以解决上述问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种可代替人工可自动捡球的捡球机器人及其运动控制系统。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种捡球机器人，包括轮式行走机构、手臂抓取机构、视觉识别机构及运动控制机构；所述轮式行走机构具有主动轮和辅助轮，所述主动轮由电机驱动行走；所述手臂抓取机构包括抓手及设于所述抓手后端的收集桶，所述抓手用于捡球；所述视觉识别机构包括摄像头和图像处理机构，所述图像处理机构用于处理所述摄像头采集到的图像，确定球所处位置；所述运动控制机构用于控制所述轮式行走机构运动到球所处位置，并驱动所述手臂抓取机构捡球。进一步，所述轮式行走机构包括两个主动轮和一个辅助轮，两个所述主动轮由两个独立的电机驱动。进一步，所述辅助轮为万向轮，配合所述主动轮行走。进一步，所述抓手为翘板式可翻转结构，所述收集桶位于所述抓手的后端，收集所述抓手捡到的球。进一步，还包括安全防碰机构，用于检测周围环境，当周围出现障碍物时，所述机器人躲避或停止运动。一种捡球机器人的运动控制系统，包括手臂抓取单元，所述手臂抓取单元连接于手臂电机驱动单元，所述手臂电机驱动单元连接于运动控制单元，所述运动控制单元同时连接于视觉识别单元及行走电机驱动单元，所述行走电机驱动单元连接于行走单元，所述视觉识别单元识别并计算球所处位置后将坐标发送至所述运动控制单元，所述运动控制单元接收到坐标后，控制所述行走电机驱动单元使其驱动所述行走单元运动至球所处位置，靠近目标时，所述运动控制单元控制所述手臂电机驱动单元使其驱动所述手臂抓取单元捡球。进一步，还包括安全防碰单元连接于所述运动控制单元，所述安全防碰单元检测周围环境，当周围出现障碍物时，所述机器人躲避或停止动作。进一步，所述行走电机驱动单元包括多个电机分别独立驱动所述行走单元的多个主动轮行走。进一步，所述手臂抓取单元包括抓手及收集桶，所述抓手为翘板式可翻转结构，当所述抓手捡球后，所述手臂电机驱动单元驱动所述抓手翻转，将捡到的球放入所述收集桶内。进一步，所述视觉识别单元包括视觉单元和图像处理单元，所述视觉单元检测到有掉落的球后，采集球所在位置的图像，并传送给所述图像处理单元进行处理，所述图像处理单元对球的特征识别并计算出球所处坐标，并将该坐标发送至所述运动控制单元。本专利技术的有益效果：本专利技术捡球机器人代替人工自动捡球，充当“球童”，不仅节约了人力成本，还节省了时间，可以为运动场馆带来更多的经济效益。附图说明图1为本专利技术手臂抓取机构中抓手的结构示意图；图2为本专利技术捡球机器人运动控制系统的示意图；图中，1—抓手、2—收集桶。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的详细说明。本专利技术的捡球机器人，可用于捡取运动场馆内或其他场所内被打飞的球，包括羽毛球、乒乓球、网球等。捡球机器人包括轮式行走机构、手臂抓取机构、视觉识别机构及运动控制机构。轮式行走机构包括两个主动轮和一个辅助轮，两个主动轮由两个独立的电机驱动，通过改变两个主动轮的旋转速度和旋转方向，调整机器人的行走速度和方向，辅助轮为万向轮，配合主动轮行走。如图1所示，手臂抓取机构包括抓手1及设于抓手1后端的收集桶2，抓手1用于捡球，抓手1为翘板式可翻转结构，当抓手1捡取到球后，将球放入收集桶2中，收集桶2用于收集抓手捡到的球，收集到一定数量的球之后由人工回收。视觉识别机构包括摄像头和图像处理机构，图像处理机构用于处理摄像头采集到的图像，确定球所处位置。运动控制机构用于控制轮式行走机构运动到球所处位置，并驱动手臂抓取机构捡球。作为更优选的实施方式，本专利技术的捡球机器人还包括安全防碰机构，安全防碰机构用于检测周围环境，当周围出现障碍物时，机器人躲避或停止运动，避开碰撞。如图2所示，上述捡球机器人的运动控制系统包括手臂抓取单元，手臂电机驱动单元，运动控制单元，视觉识别单元，行走电机驱动单元，行走单元及安全防碰单元。手臂抓取单元连接于手臂电机驱动单元，手臂抓取单元包括抓手及收集桶，抓手为翘板式可翻转结构，当所述抓手捡球后，手臂电机驱动单元驱动抓手翻转，将捡到的球放入收集桶内。手臂电机驱动单元连接于运动控制单元，运动控制单元同时连接于视觉识别单元及行走电机驱动单元，视觉识别单元包括摄像头和图像处理单元，摄像头检测到有掉落的球后，采集球所在位置的图像，并传送给图像处理单元进行处理，图像处理单元对球的特征识别并计算出球所处坐标，并将该坐标发送至运动控制单元，运动控制单元控制行走电机驱动单元，行走电机驱动单元连接于行走单元，行走电机驱动单元包括多个电机分别独立驱动行走单元的多个主动轮行走，同时辅助轮辅助行走。行走电机驱动单元驱动行走单元快速移动到球的落点位置，当机器人靠近目标落点后，机器人减速同时把抓手打开，并带动抓手慢速动作。同时，运动控制单元控制手臂电机驱动单元使其驱动手臂抓取单元捡球，实现了机器人的自动捡球动作，然后把球拾起倒入收集桶内，机器人回到起始点，等待下次动作。更进一步的，运动控制单元还连接有安全防碰单元，安全防碰单元负责对周边环境的检测，当周围出现障碍物时，机器人躲避或停止动作，避开碰撞。采用本专利技术捡球机器人代替人工自动捡球，充当“球童”，不仅节约了人力成本，还节省了时间，可以为运动场馆带来更多的经济效益。以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本专利技术进行了详细说明，本领域技术人员应当理解，可以对本专利技术的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本专利技术的权利要求范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种捡球机器人，其特征在于，包括：轮式行走机构、手臂抓取机构、视觉识别机构及运动控制机构；所述轮式行走机构具有主动轮和辅助轮，所述主动轮由电机驱动行走；所述手臂抓取机构包括抓手及设于所述抓手后端的收集桶，所述抓手用于捡球；所述视觉识别机构包括摄像头和图像处理机构，所述图像处理机构用于处理所述摄像头采集到的图像，确定球所处位置；所述运动控制机构用于控制所述轮式行走机构运动到球所处位置，并驱动所述手臂抓取机构捡球。

【技术特征摘要】
1.一种捡球机器人，其特征在于，包括：轮式行走机构、手臂抓取机构、视觉识别机构及运动控制机构；所述轮式行走机构具有主动轮和辅助轮，所述主动轮由电机驱动行走；所述手臂抓取机构包括抓手及设于所述抓手后端的收集桶，所述抓手用于捡球；所述视觉识别机构包括摄像头和图像处理机构，所述图像处理机构用于处理所述摄像头采集到的图像，确定球所处位置；所述运动控制机构用于控制所述轮式行走机构运动到球所处位置，并驱动所述手臂抓取机构捡球。2.根据权利要求1所述的捡球机器人,其特征在于：所述轮式行走机构包括两个主动轮和一个辅助轮，两个所述主动轮由两个独立的电机驱动。3.根据权利要求1或2所述的捡球机器人,其特征在于：所述辅助轮为万向轮，配合所述主动轮行走。4.根据权利要求1所述的捡球机器人,其特征在于：所述抓手为翘板式可翻转结构，所述收集桶位于所述抓手的后端，收集所述抓手捡到的球。5.根据权利要求1所述的捡球机器人,其特征在于：还包括安全防碰机构，用于检测周围环境，当周围出现障碍物时，所述机器人躲避或停止运动。6.一种捡球机器人的运动控制系统，其特征在于，包括：手臂抓取单元，所述手臂抓取单元连接于手臂电机驱动单元，所述手臂电机驱动单元连接于运动控制单元，所述运动控制单元同时连接于视觉识别单元及行走电机驱动单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈廷辉，王宏玉，曲道奎，李学威，何伟全，张鹏，
申请(专利权)人：沈阳新松机器人自动化股份有限公司，中国科学院国有资产经营有限责任公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21