一种基于OpenCV图像识别算法的智能捡球机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种基于OpenCV图像识别算法的智能捡球机器人，在机器人的底板上装有电路板，电机驱动模块与机器人的直流减速电机相连，该电路通过对电机驱动模块的控制实现对直流减速电机的控制，从而实现机器人的后驱，控制电路的超声波接口模块可用于检测机器人前方的障碍物信息，实现机器人的主动避障功能，该控制电路还具备与树莓派进行串口通讯的功能，方便接受树莓派的信号进行更加精确的控制。电路中人机交互模块有利于用户通过按键实现对机器人功能的选择，方便用户的使用。

An intelligent ball picking robot based on OpenCV image recognition algorithm

The invention discloses an intelligent image recognition algorithm OpenCV ball picking robot based on the circuit board of a robot in the bottom plate of the DC motor drive module and the robot motor connected to the circuit to achieve the control of DC motor by controlling the motor drive module, so as to realize the robot after flooding, ultrasonic interface module the control circuit can be used to detect obstacle information in front of the robot, the robot automatic obstacle avoidance function, the control circuit is also equipped with raspberry pie for the serial communication function, convenient signal receiving raspberry pie to control more accurate. The human-computer interaction module in the circuit is helpful for the user to select the function of the robot through the key, so as to facilitate the use of the user.

【技术实现步骤摘要】
一种基于OpenCV图像识别算法的智能捡球机器人
本专利技术涉及机器人
，尤其涉及一种基于OpenCV图像识别算法的智能捡球机器人。
技术介绍
球类运动是一种优雅时尚的运动，当下国内也有越来越多的人们开始接触球类运动。然而，球类运动一大让人烦恼的问题便是捡球，捡球会耗费人们大量的时间以及体力，目前用来辅助人们捡球的大多数是一些需要人来操作的器械，在球场地较大、球散落范围较大时会有很大的不便。智能捡球机器人的出现有利于提高人们的运动体验，因此设计一种可以用于控制智能捡球机器人的控制电路具有非常重要的意义。
技术实现思路
针对上述背景，本专利技术提供一种基于OpenCV图像识别算法的智能捡球机器人。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：一种基于OpenCV图像识别算法的智能捡球机器人，所述机器人包括底板，所述底板为凹字形，所述底板前端左右两侧对称安装有万向轮，底板后端左右两侧对称安装有直流减速电机，直流减速电机的输出轴上安装有驱动轮；所述底板的前端横架有横梁，所述横梁上沿横梁长度方向均匀铰接若干止出装置；所述底板的下表面左右两侧均固定有一个第一储球挡板，两个第一储球挡板之间固定有第二储球挡板；所述两个第一储球挡板、第二储球挡板以及捡球挡板围成储球室；所述底板的上表面支撑有摄像头识别模块，所述摄像头识别模块包括摄像头以及与摄像头相连的树莓派；摄像头通过舵机云台支撑在底板的上表面，底板的前端左右两侧均安装有超声波测距传感器，底板上安装有电路板，所述直流减速电机、树莓派、舵机云台以及超声波测距传感器均与电路板相连。进一步的，所述止出装置主要由若干捡球挡板的一端同轴铰接而成，每个捡球挡板上均旋接有螺栓。进一步的，所述电路板2包括5V电源模块、超声波接口模块、舵机接口模块、人机交互模块、电机驱动模块、微处理器模块；所述5V电源模块包括电源输入座J1，摇杆开关S1、稳压芯片U2、非极性电容C5、C7和极性电容C4、C6；电源输入座J1的第一端口连接外部电源的正极，电源输入座J1的第二端口连接外部电源的地；摇杆开关S1的电池正极端口与电源输入座J1的第一端口相连，摇杆开关S1的电源正极端口与稳压芯片U2的电源正极端口相连，摇杆开关S1的接地端口以及稳压芯片U2的接地端口均与电源输入座J1的第二端口相连；电容C4的正极、电容C5的一端均与摇杆开关S1的电源正极端口相连，电容C6的正极、电容C7的一端均与稳压芯片U2的输出端口相连，稳压芯片U2的输出端口作为电源模块的5V输出；非极性电容C5的另一端、电容C7的另一端、极性电容C4的负极、极性电容C6的负极均与稳压芯片U2的接地端口相连。所述超声波接口模块包括插座P1与插座P2；插座P1的接地端口、插座P2的接地端口均接地，插座P1的电源输入端口、插座P2的电源输入端口与电源模块的输出端口相连；所述舵机接口模块包括插座P3、插座P4；插座P3的源输入端口以及插座P4的源输入端口与电源模块的5V输出相连，插座P3的接地端口以及插座P4的接地端口均接地；所述人机交互模块包括电阻R1-R4，以及按键开关KEY1-KEY4；电阻R1、R2、R3、R4的一端均与电源模块的输出端口相连，电阻R1、R2、R3、R4的另一端分别与按键开关KEY1、KEY2、KEY3、KEY4的一端相连，按键开关KEY1、KEY2、KEY3、KEY4的另一端均接地。所述电机驱动模块包括驱动芯片U3、电机输出座P5、P6；驱动芯片U3的电源正极端口与电源模块的输入端端口相连，驱动芯片U3的接地端口接地，驱动芯片U3的第一左电机驱动信号输出端口、第二左电机驱动信号输出端口分别于电机输出座P5的第一左电机驱动信号输入端口、第二左电机驱动信号输入端口相连，驱动芯片的第一右电机驱动信号输出端口、第二右电机驱动信号输出端口分别于电机输出座P6的第一右电机驱动信号输入端口、第二右电机驱动信号输入端口相连。所述微处理器模块包括单片机芯片U1、晶振Y1、电容C1-C3、串口通信插座P8、电阻R5、R6，按键开关KEY5；晶振Y1的一端、电容C1的一端以及电阻R6的一端相连后与单片机芯片U1的第一外部时钟输入端口连接，晶振Y1的另一端、电容C2的一端以及电阻R6的另一端相连后与单片机芯片U1的第二外部时钟输入端口连接，电容C1的另一端和电容C2的另一端均接地；电阻R5的一端与稳压模块的输出端口相连，电阻R5的另一端、按键开关KEY5的一端以及电容C3的一端均与单片机芯片的复位端口相连，电容C3的另一端、按键开关KEY5的另一端均接地，单片机芯片U1的电源正极端口与电源模块的输出端口相连，单片机芯片U1的接地端口均接地；串口通信插座P8的收信号端口、发信号端口分别与单片机芯片U1的发信号端、收信号端口连接，串口通信插座P8的接地端口接地；串口通信插座P8的收信号端口、发信号端口与树莓派相连。单片机芯片U1的左超声波传感器信号输入端口、传感器激励信号分别与插座P1的左超声波传感器信号、传感器激励信号相连；单片机芯片U1的右超声波传感器信号输入端口、传感器激励信号分别与插座P2的右超声波传感器信号、传感器激励信号相连；插座P1与左边的超声波测距传感器相连，插座P2与右边的超声波测距传感器相连。单片机芯片U1的第一按键信号输入端、第二按键信号输入端、第三按键信号输入端、第四按键信号输入端分别与人机交互模块的按键KEY1的信号端、按键KEY2的信号端、按键KEY3的信号端、按键KEY4的信号端相连。单片机芯片U1的第一左电机信号输出端口与驱动芯片U3的第一左电机信号输入端口相连，单片机芯片U1的第二左电机信号输出端口与驱动芯片U3的第二左电机信号输入端口相连，单片机芯片U1的第一右电机信号输出端口与驱动芯片U3的第一右电机信号输入端口相连，单片机芯片U1的第二右电机信号输出端口与驱动芯片U3的第二右电机信号输入端口相连；电机输出座P5与左侧的直流减速电机8相连，电机输出座P6与右侧的直流减速电机8相连。单片机芯片U1的第一舵机信号输出端口、第二舵机信号输出端口分别与插座P3的舵机信号输入端口、插座P4的舵机信号输入端口相连；舵机云台上的两个舵机分别与插座P3和插座P4相连。本专利技术的有益效果如下：本专利技术提供的智能捡球机器人中的电路板通过将ATmega328P-AU这款低功耗芯片作为微处理器模块所使用的芯片，有利于降低整个机器人的能耗，延长电源的使用时间，同时ATmega328P-AU是一种贴片式封装的芯片，因此在一块电路板上占用的体积更小，有利于减小整个控制电路板的体积，有利于捡球机器人往小型化便携化方向的发展。此外，控制电路可以接受来自机器人左右两侧的超声波传感器传回的电信息，有利于控制电路及时发现前方障碍物，避免机器人撞上障碍物而造成停止运动甚至机身损坏等现象的发生，大大提高机器人的使用时限和工作效率。另外，本专利技术的控制电路上还有以按键为主的人机交互功能，用户通过按下按键即可选择机器人对应的工作模式，利于提高用户的体验。同时本专利技术的控制电路还可以控制舵机云台上的舵机，对舵机的控制，可以实现其定角度的旋转，从而改变舵机云台上摄像头的朝向，实现在机身不转动的情况下摄像头依然可以观察到两侧的图像，提高了捡球机器人的捡球效率。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于OpenCV图像识别算法的智能捡球机器人，其特征在于，所述机器人包括底板，所述底板为凹字形，所述底板前端左右两侧对称安装有万向轮，底板后端左右两侧对称安装有直流减速电机，直流减速电机的输出轴上安装有驱动轮；所述底板的前端横架有横梁，所述横梁上沿横梁长度方向均匀铰接若干止出装置。所述底板的下表面左右两侧均固定有一个第一储球挡板，两个第一储球挡板之间固定有第二储球挡板；所述两个第一储球挡板、第二储球挡板以及捡球挡板围成储球室。所述底板的上表面支撑有摄像头识别模块，所述摄像头识别模块包括摄像头以及与摄像头相连的树莓派；摄像头通过舵机云台支撑在底板的上表面，底板的前端左右两侧均安装有超声波测距传感器，底板上安装有电路板，所述直流减速电机、树莓派、舵机云台以及超声波测距传感器均与电路板相连。

【技术特征摘要】
1.一种基于OpenCV图像识别算法的智能捡球机器人，其特征在于，所述机器人包括底板，所述底板为凹字形，所述底板前端左右两侧对称安装有万向轮，底板后端左右两侧对称安装有直流减速电机，直流减速电机的输出轴上安装有驱动轮；所述底板的前端横架有横梁，所述横梁上沿横梁长度方向均匀铰接若干止出装置。所述底板的下表面左右两侧均固定有一个第一储球挡板，两个第一储球挡板之间固定有第二储球挡板；所述两个第一储球挡板、第二储球挡板以及捡球挡板围成储球室。所述底板的上表面支撑有摄像头识别模块，所述摄像头识别模块包括摄像头以及与摄像头相连的树莓派；摄像头通过舵机云台支撑在底板的上表面，底板的前端左右两侧均安装有超声波测距传感器，底板上安装有电路板，所述直流减速电机、树莓派、舵机云台以及超声波测距传感器均与电路板相连。2.根据权利要求1所述的智能捡球机器人，其特征在于，所述止出装置主要由若干捡球挡板的一端同轴铰接而成，每个捡球挡板上均旋接有螺栓。3.根据权利要求1或2所述的智能捡球机器人，其特征在于，所述电路板2包括5V电源模块、超声波接口模块、舵机接口模块、人机交互模块、电机驱动模块、微处理器模块。所述5V电源模块包括电源输入座J1，摇杆开关S1、稳压芯片U2、非极性电容C5、C7和极性电容C4、C6；电源输入座J1的第一端口连接外部电源的正极，电源输入座J1的第二端口连接外部电源的地；摇杆开关S1的电池正极端口与电源输入座J1的第一端口相连，摇杆开关S1的电源正极端口与稳压芯片U2的电源正极端口相连，摇杆开关S1的接地端口以及稳压芯片U2的接地端口均与电源输入座J1的第二端口相连；电容C4的正极、电容C5的一端均与摇杆开关S1的电源正极端口相连，电容C6的正极、电容C7的一端均与稳压芯片U2的输出端口相连，稳压芯片U2的输出端口作为电源模块的5V输出；非极性电容C5的另一端、电容C7的另一端、极性电容C4的负极、极性电容C6的负极均与稳压芯片U2的接地端口相连。所述超声波接口模块包括插座P1与插座P2；插座P1的接地端口、插座P2的接地端口均接地，插座P1的电源输入端口、插座P2的电源输入端口与电源模块的输出端口相连；所述舵机接口模块包括插座P3、插座P4；插座P3的源输入端口以及插座P4的源输入端口与电源模块的5V输出相连，插座P3的接地端口以及插座P4的接地端口均接地；所述人机交互模块包括电阻R1-R4，以及按键开关KEY1-KEY4；电阻R1、R2、R3、R4的一端均与电源模块的输出端口相连，电阻R1、R2、R3、R4的另一端分别与按键开关KEY1、KEY2、KEY3、KEY4的一端相连，按键开关KEY1、KEY2、KEY3、KEY4的另一端均接地。所述电机驱动模块包括驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：林群书，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33