一种机器人拾球方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种机器人拾球方法及系统，其中方法包括以下步骤：S1:获取待拾球场地的图片数据，根据所述图片数据计算图片中所有待拾取球的坐标，执行S2；S2:根据所述球的坐标进行最优路径规划，生成待拾取球的拾取路径,执行S3；S3:计算当前机器人的位置,执行S4；S4:依次读取所述拾取路径中待拾取球的坐标并且根据对应机器人的位置，对所述拾取路径中的球一一拾取，通过采集待拾取场地的图片数据，并且计算出所有待拾取球的坐标，根据所有球的坐标进行路径规划，再结合机器人的位置，按照规划的路径一一将球拾起，使得拾球过程井然有序，减少机器人在拾球场地中做无用功，增大拾球效率。

【技术实现步骤摘要】
一种机器人拾球方法及系统
本专利技术涉及机器人
，具体涉及一种机器人拾球方法及系统。
技术介绍
球类作为一门优美却又激烈的运动，受到了来自全球各地人群的喜爱。在进行球类运动时，若是球脱离控制，尤其是对新人玩家而言，捡球都显得非常繁琐、令人疲劳但又无可奈何，特别是像网球、乒乓球等体积较小，训练时需要使用数量多的球类。现在所谓的捡球装置的捡球方法，一般通过人员遥控控制小车，小车通过一定的机械结构进行捡球，小车的行驶路径以拾球操作均通过人工来操作，自动化程度不够高。专利申请号为CN201810309634.3的中国专利技术专利，公开了一种基于视觉的机器人拾球方法。所述机器人通过安装在机器人前端的摄像头获取前方一副图像，然后采用识别算法识别网球并根据图像中网球区域在图像中的坐标来定位出网球相对于机器人正前方的方位；机器人根据定位信息通过驱动安装在机器人底部的麦克纳姆轮将机器人本体朝着目标网球的方向移动，机器人在移动过程中不断读取摄像头中的图像，并不断识别球方位，移动过程中机器人根据网球方位信息不断修正前进方向，使得所识别的网球区域始终位于所获取图像的中心，即网球始终在机器人的正前方，同时每当所识别的网球区域位于所述图像的中心时计算出网球区域在图像上的面积，当计算的网球面积大于一定值时即表示机器人与网球之间距离小于一定值，机器人停止移动；满足所设定的距离条件，机器人停止移动，此时网球处于机器人的正前方，网球与机器人之间的距离为调试时设定的距离，根据机器人与网球之间的设定距离，机器人控制机械臂根据设定距离完成对目标网球的抓取动作。专利申请号为CN201820308664.8的中国技术专利，公开了智能网球拾取机器人及其控制系统，智能网球拾取机器人，包括有机体，所述机体上设置有用于机体行驶的驱动装置、控制机体行驶的控制装置以及用于收集网球的收集装置，所述收集装置包括有滚动设置在机体上的滚筒，所述滚筒的轴线方向水平设置且所述滚筒的侧面与地面抵接；所述滚筒呈中空设置有用于存放网球的容纳腔，所述滚筒的侧壁设置有若干沿滚筒周向均匀分布的支撑杆，相邻支撑杆之间形成有与容纳腔相连通的拾取通道，相邻所述支撑杆之间的距离小于网球的直径在0.1mm～1mm之间。通过滚动设置在机体上的滚筒实现机体行驶轨迹上网球的快速拾取，使智能网球拾取机器人在行进间完成网球的拾取。值得注意的是，上述专利在一定程度使得网球拾取变得方便，减少了人工成本，但在没有进行的拾球路径的规划，通过拾取了一个球后再通过采集图像，决定拾球下一个网球，使得机器人在拾球场地中的行走路线是混乱的，造成拾球效率低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的缺点，提供一种机器人拾球方法与系统，结合规划的拾球路径，将拾球路径中的球一一拾取，增大拾球效率，使得球拾取更智能化。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种机器人拾球方法，包括以下步骤：S1:获取待拾球场地的图片数据，根据所述图片数据计算图片中所有待拾取球的坐标，执行S2；S2:根据所述球的坐标进行最优路径规划，生成待拾取球的拾取路径,执行S3；S3:计算当前机器人的位置,执行S4；S4:依次读取所述拾取路径中待拾取球的坐标并且根据对应机器人的位置，对所述拾取路径中的球一一拾取。本专利技术的有益效果是，通过采集待拾取场地的图片数据，并且计算出所有待拾取球的坐标，根据所有球的坐标进行路径规划，再结合机器人的位置，按照规划的路径一一将球拾起，使得拾球过程井然有序，减少机器人在拾球场地中做无用功，增大拾球效率。进一步，所述S1具体包括以下步骤：S101:利用球颜色特征提取所述图像数据中的球的轮廓，执行S102；S102:根据所述轮廓最高点，最低点，最左边点，最右边点坐标计算球中心点坐标，所述中心点坐标用于表示所述待拾取球的坐标。采用上述进一步方案的有益效果是，使用颜色特征提取，例如通过HSV或RGB颜色转换后再进行二值化处理，将图片数据中球的轮廓提取出来，将目标区域与背景图分离，减少图片中其他物体的干扰，并且通过计算球的中心点坐标确定作为待拾取球的坐标使球定位位置更准确，方便机器人拾取。进一步，所述S2具体包括如下步骤：S201:将所述图像数据划分为n个竖格，并依次进行标记，记为K,其中K＝1…n,执行S202；S202:令K＝1,执行S203；S203:统计第K个竖格中的球数，记为m,以所述第K个竖格中位置最低的球为起始点，从下往上依次为球编号：1,2,3,...,m，起始点球编号记为i，令i＝1，j＝(1,m-1)，j代表与i连线的球编号,执行S204；S204:计算所述第K个竖格中其余球与所述起始点的距离，记为dij，其中j＝(i+1,m)，执行S205；S205:选择最短的dij并连接i和j，令i＝i+1，判断是否i<＝m-1，是，则执行S204,否，则执行S206；S206:令K＝K+1，判断是否K<＝n,是，则执行S203，否，则执行S207；S207:当K等于奇数时,第K个竖格内线段的尾部与第K+1个竖格内线段的尾部相连，当K等于偶数时，第K个竖格内线段的头部与第K+1个竖格内线段的头部相连，直到K＝n-1,以此作为待拾取球的拾取路径。采用上述进一步方案的有益效果是，由于在采集待拾球场地的的图像时，很容易获取图片的大小，每个球在图片中有对应的坐标，将采集的图片分为若干个竖格，并且分别对每个竖格进行路径规，最后将所有竖格的路径联通即可形成一条机器人拾球球的拾取路径，使得机器人在拾取球的过程中井然有序，有效提高拾球效率，且路径规划原理简单有效，适于推广。进一步，所述机器人包括机体、第一色板和第二色板，所述机体的中心位于所述第一色板的中心与第二色板的中心的连线的中点上，且所述第一色板和第二色板的尺寸不同，形状相同。采用上述进一步方案的有益效果是，将机体的中心设置位于所述第一色板的中心与第二色板的中心的连线的中点上，并且第一色板和第二色板的尺寸不同，形状相同，方便通过第一色板和第二色板确定机器人的位置和前进方向，例如，第一色板尺寸较小，第二色板尺寸较大，将第一色板、机体、第二色板的中心点依次连接，以第一色板的朝向为机器人正前方，当第一色板和第二色板的位置都获取，即可确定机体的位置，在实际过程中还可使第一色板和第二色板颜色鲜艳，方便获取机器人的位置。进一步，所述S3具体包括：S301:在待拾球场地设置图像采集装置，以所述图像采集装置为坐标原点建立基础坐标系OXY，执行S302；S302:获取所述第一色板中心的坐标，记为A(x,y)，获取第二色板中心的坐标，记为B(x1,y1)，连接A、B两点，记为线段L,以线段L的中心点为机器人坐标点，记为W(x0,y0),其中执行S303；S303:以B点为坐标原点，建立与所述基础坐标系OXY平行的机器人坐标系，记为0X1Y1,则，机器人在所述机器人坐标系0X1Y1中以x2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人拾球方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1:获取待拾球场地的图片数据，根据所述图片数据计算图片中所有待拾取球的坐标，执行S2；/nS2:根据所述待拾取球的坐标进行最优路径规划，生成待拾取球的拾取路径,执行S3；/nS3:计算当前机器人的位置,执行S4；/nS4:依次读取所述拾取路径中待拾取球的坐标并且根据对应机器人的位置，对所述拾取路径中的球一一拾取。/n

【技术特征摘要】
1.一种机器人拾球方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1:获取待拾球场地的图片数据，根据所述图片数据计算图片中所有待拾取球的坐标，执行S2；
S2:根据所述待拾取球的坐标进行最优路径规划，生成待拾取球的拾取路径,执行S3；
S3:计算当前机器人的位置,执行S4；
S4:依次读取所述拾取路径中待拾取球的坐标并且根据对应机器人的位置，对所述拾取路径中的球一一拾取。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1具体包括以下步骤：
S101:利用球颜色特征提取所述图像数据中的球的轮廓，执行S102；
S102:根据所述轮廓最高点，最低点，最左边点，最右边点坐标计算球中心点坐标，所述中心点坐标用于表示所述待拾取球的坐标。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述S2具体包括如下步骤：
S201:将所述图像数据划分为n个竖格，并依次进行标记，记为K,其中K＝1…n,执行S202；
S202:令K＝1,执行S203；
S203:统计第K个竖格中的球数，记为m,以所述第K个竖格中位置最低的球为起始点，从下往上依次为球编号：1,2,3,...,m，起始点球编号记为i，令i＝1，j＝(1,m-1)，j代表与i连线的球编号,执行S204；
S204:计算所述第K个竖格中其余球与所述起始点的距离，记为dij，其中j＝(i+1,m)，执行S205；
S205:选择最短的dij并连接i和j，令i＝i+1，判断是否i<＝m-1，是，则执行S204,否，则执行S206；
S206:令K＝K+1，判断是否K<＝n,是，则执行S203，否，则执行S207；
S207:当K等于奇数时,第K个竖格内线段的尾部与第K+1个竖格内线段的尾部相连，当K等于偶数时，第K个竖格内线段的头部与第K+1个竖格内线段的头部相连，直到K＝n-1,以此作为待拾取球的拾取路径。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述机器人包括机体、第一色板(3)和第二色板(2)，所述机体的中心位于所述第一色板(3)的中心与第二色板(2)的中心的连线的中点上，且所述第一色板(3)和第二色板(2)的尺寸不同，形状相同。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述S3具体包括：
S301:在待拾球场地设置图像采集装置，以所述图像采集装置为坐标原点建立基础坐标系OXY，执行S302；
S302:获取所述第一色板(3)中心的坐标，记为A(x,y)，获取第二色板(2)中心的坐标，记为B(x1,y1)，连接A、B两点，记为线段L,以线段L的中心点为机器人坐标点，记为W(x0,y0),其中执行S303；
S303:以B点为坐标原点，建立与所述基础坐标系OXY平行的机器人坐标系，记为0X1Y1,则，机器人在所述机器人坐标系0X1Y1中以x2轴为参考点的角度θ，其中：





6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述S4中拾取一个球的过程如下：
S401:定义待拾取球的坐标点为C(x2,y2),并且与第一色板(3)A...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文勇，张儒良，王林，冯夫健，张乾，李云松，王安志，
申请(专利权)人：贵州民族大学，
类型：发明
国别省市：贵州;52