基于无刷直流电动机的网球拾取机器人控制方法技术

本发明专利技术提供了基于无刷直流电动机的网球拾取机器人控制方法，其拍摄与分析地面影像，将地面上存在的所有网球区分为静止态网球和滚动态网球；确定静止态网球所处的位置，指示网球拾取机器人运动到其附近区域以及对静止态网球进行特写拍摄，得到静止态网球影像；分析静止态网球影像，得到网球拾取机器人的机械手与静止态网球之间的相对位姿信息，以此指示无刷直流电动机驱动所述机械手对静止态网球进行拾取操作；再将原来的滚动态网球并变更为静止态网球重复执行上述过程，直到所有网球被拾取为止；上述方法通过对地面上存在的网球进行区分，这样能够对地面上存在的所有网球进行快速高效和准确的拾取。快速高效和准确的拾取。快速高效和准确的拾取。

【技术实现步骤摘要】
基于无刷直流电动机的网球拾取机器人控制方法


[0001]本专利技术涉及运动器材的
，特别涉及基于无刷直流电动机的网球拾取机器人控制方法。

技术介绍

[0002]在网球训练过程中，运动员需要使用大量网球进行发球和接球的动作训练，从而在网球场地面分布有大量网球。目前都是通过人手拾取的方式对地面上分布在不同位置的网球逐一进行拾取，这需要耗费较大的人力和时间才能完成对所有网球的拾取。此外，网球还会在地面上滚动，使得网球在地面上的位置发生变化，这无疑增大了网球的拾取难度，无法实现对地面上存在的大量网球进行快速高效和准确的拾取。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的缺陷，本专利技术提供基于无刷直流电动机的网球拾取机器人控制方法，其拍摄与分析地面影像，将地面上存在的所有网球区分为静止态网球和滚动态网球；确定静止态网球所处的位置，指示网球拾取机器人运动到其附近区域以及对静止态网球进行特写拍摄，得到静止态网球影像；分析静止态网球影像，得到网球拾取机器人的机械手与静止态网球之间的相对位姿信息，以此指示无刷直流电动机驱动所述机械手对静止态网球进行拾取操作；再将原来的滚动态网球并变更为静止态网球重复执行上述过程，直到所有网球被拾取为止；上述方法通过对地面上存在的网球进行区分，先对静止态网球进行定向拾取，再等滚动态网球变为静止态网球后再进行定向拾取，这样能够对地面上存在的所有网球进行快速高效和准确的拾取。
[0004]本专利技术提供基于无刷直流电动机的网球拾取机器人控制方法，其包括如下步骤：
[0005]步骤S1，指示位于网球拾取机器人的摄像头对机器人所在地面进行拍摄，得到地面影像；对所述地面影像进行分析处理，得到机器人所在地面的所有网球的实时运动状态信息；
[0006]步骤S2，根据所述实时运动状态信息，将所有网球区分为静止态网球和滚动态网球；对所述地面影像进行关于所有静止态网球的识别分析，确定每个静止态网球在地面所处的位置信息；根据所述静止态网球所处的位置信息，指示网球拾取机器人运动到所述静止态网球附近区域；
[0007]步骤S3，指示所述摄像头对所述静止态网球进行拍摄，得到静止态网球影像；对所述静止态网球影像进行分析处理，得到网球拾取机器人的机械手与所述静止态网球之间的相对位姿信息，以此指示无刷直流电动机驱动所述机械手对所述静止态网球进行拾取操作；
[0008]步骤S4，当完成对所有静止态网球的拾取操作后，再将原来的滚动态网球并变更为静止态网球重复执行上述步骤S2
‑
S3，直到地面所有网球被拾取完毕为止。
[0009]进一步，在所述步骤S1中，指示位于网球拾取机器人的摄像头对机器人所在地面
进行拍摄，得到地面影像具体包括：
[0010]指示位于网球拾取机器人的摄像头以向下倾斜的视角对机器人所在地面进行扫描拍摄，得到全景地面影像。
[0011]进一步，在所述步骤S1中，对所述地面影像进行分析处理，得到机器人所在地面的所有网球的实时运动状态信息具体包括：
[0012]从所述地面影像中提取任意相邻的两个图片帧，并对所述图片帧进行像素锐化处理和像素灰度化处理；
[0013]从所述图片帧中提取每个网球的边缘轮廓线条特征，以此判断上述相邻的两个图片帧关于同一网球的边缘轮廓线条之间的相对偏移量，以此作为所述网球的实时运动状态信息。
[0014]进一步，在所述步骤S2中，根据所述实时运动状态信息，将所有网球区分为静止态网球和滚动态网球具体包括：
[0015]若所述网球关于上述相邻的两个图片帧的边缘轮廓线条之间的相对偏移量为零，则将所述网球确定为静止态网球；否则，将所述网球确定为滚动态网球。
[0016]进一步，在所述步骤S2中，对所述地面影像进行关于所有静止态网球的识别分析，确定每个静止态网球在地面所处的位置信息；根据所述静止态网球所处的位置信息，指示网球拾取机器人运动到所述静止态网球附近区域具体包括：
[0017]从所述地面影像包含的任一图片帧中获取所有静止态网球的边缘轮廓线条特征，根据所述边缘轮廓线条特征，确定每个静止态网球的几何中心点；将所述几何中心点在地面上的投影点的位置，作为所述静止态网球在地面所处的位置；
[0018]根据所述静止态网球在地面所处的位置和所述网球拾取机器人当前所处位置，设定相应的运动路径，以此指示所述网球拾取机器人沿所述运动路径运动到所述静止态网球附近区域；其中，所述运动路径上不存在任何网球。
[0019]进一步，在所述步骤S3中，指示所述摄像头对所述静止态网球进行拍摄，得到静止态网球影像具体包括：
[0020]当网球拾取机器人运动到所述静止态网球附近区域时，指示所述摄像头对准所述静止态网球进行拍摄，得到静止态网球影像；其中，所述静止态网球影像的画面包括所述静止态网球的全部区域且包括其他网球，以及包括地面存在的至少一个标记。
[0021]进一步，在所述步骤S3中，对所述静止态网球影像进行分析处理，得到网球拾取机器人的机械手与所述静止态网球之间的相对位姿信息具体包括：
[0022]从所述静止态网球影像中提取所述静止态网球的边缘轮廓线条和所述标记的几何中心；以所述标记的几何中心为基准，根据所述静止态网球的边缘轮廓线条，确定所述机械手与所述静止态网球之间的相对位姿信息；其中，所述相对位姿信息包括所述机械手与所述静止态网球之间的相对距离以及相对方位角。
[0023]进一步，在所述步骤S3中，指示无刷直流电动机驱动所述机械手对所述静止态网球进行拾取操作具体包括：
[0024]根据所述相对位姿信息，指示位于所述机械手相应关节处的无刷直流电动机驱动所述机械手的臂部和手指部进行相应动作，从而拾取所述静止态网球以及将所述静止态网球放入到相应的收集容器中。
[0025]进一步，在所述步骤S3中，将所述静止态网球放入到相应的收集容器中具体包括：
[0026]所述收集容器设置在所述网球拾取机器人的背部，所述收集容器能够在所述网球拾取机器人的背部沿垂直于所述网球拾取机器人前进方向的方向移动，并且在所述收集容器的下方沿垂直于所述网球拾取机器人前进方向的方向设置有两个压力传感器，根据所述压力传感器采集得到的压力数值，控制所述收集容器在所述网球拾取机器人的背部的移动方向和移动距离，其过程为：
[0027]步骤S301，每当所述网球拾取机器人拾取到一个网球后，利用下面公式(1)，根据两个压力传感器采集得到的压力数值，控制所述收集容器在所述网球拾取机器人的背部的移动方向，
[0028][0029]在上述公式(1)中，S表示所述收集容器在所述网球拾取机器人的背部的移动方向的控制值；F(l)表示沿垂直于所述网球拾取机器人前进方向的方向设置的两个压力传感器中位于左侧的压力传感器采集得到的压力数值；F(r)表示沿垂直于所述网球拾取机器人前进方向的方向设置的两个压力传感器中位于右侧的压力传感器采集得到的压力数值；
[0030]当S＝1，表示指示所述收集容本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于无刷直流电动机的网球拾取机器人控制方法，其特征在于，其包括如下步骤：步骤S1，指示位于网球拾取机器人的摄像头对机器人所在地面进行拍摄，得到地面影像；对所述地面影像进行分析处理，得到机器人所在地面的所有网球的实时运动状态信息；步骤S2，根据所述实时运动状态信息，将所有网球区分为静止态网球和滚动态网球；对所述地面影像进行关于所有静止态网球的识别分析，确定每个静止态网球在地面所处的位置信息；根据所述静止态网球所处的位置信息，指示网球拾取机器人运动到所述静止态网球附近区域；步骤S3，指示所述摄像头对所述静止态网球进行拍摄，得到静止态网球影像；对所述静止态网球影像进行分析处理，得到网球拾取机器人的机械手与所述静止态网球之间的相对位姿信息，以此指示无刷直流电动机驱动所述机械手对所述静止态网球进行拾取操作；步骤S4，当完成对所有静止态网球的拾取操作后，再将原来的滚动态网球并变更为静止态网球重复执行上述步骤S2
‑
S3，直到地面所有网球被拾取完毕为止。2.如权利要求1所述的基于无刷直流电动机的网球拾取机器人控制方法，其特征在于：在所述步骤S1中，指示位于网球拾取机器人的摄像头对机器人所在地面进行拍摄，得到地面影像具体包括：指示位于网球拾取机器人的摄像头以向下倾斜的视角对机器人所在地面进行扫描拍摄，得到全景地面影像。3.如权利要求2所述的基于无刷直流电动机的网球拾取机器人控制方法，其特征在于：在所述步骤S1中，对所述地面影像进行分析处理，得到机器人所在地面的所有网球的实时运动状态信息具体包括：从所述地面影像中提取任意相邻的两个图片帧，并对所述图片帧进行像素锐化处理和像素灰度化处理；从所述图片帧中提取每个网球的边缘轮廓线条特征，以此判断上述相邻的两个图片帧关于同一网球的边缘轮廓线条之间的相对偏移量，以此作为所述网球的实时运动状态信息。4.如权利要求3所述的基于无刷直流电动机的网球拾取机器人控制方法，其特征在于：在所述步骤S2中，根据所述实时运动状态信息，将所有网球区分为静止态网球和滚动态网球具体包括：若所述网球关于上述相邻的两个图片帧的边缘轮廓线条之间的相对偏移量为零，则将所述网球确定为静止态网球；否则，将所述网球确定为滚动态网球。5.如权利要求4所述的基于无刷直流电动机的网球拾取机器人控制方法，其特征在于：在所述步骤S2中，对所述地面影像进行关于所有静止态网球的识别分析，确定每个静止态网球在地面所处的位置信息；根据所述静止态网球所处的位置信息，指示网球拾取机器人运动到所述静止态网球附近区域具体包括：从所述地面影像包含的任一图片帧中获取所有静止态网球的边缘轮廓线条特征，根据所述边缘轮廓线条特征，确定每个静止态网球的几何中心点；将所述几何中心点在地面上的投影点的位置，作为所述静止态网球在地面所处的位置；根据所述静止态网球在地面所处的位置和所述网球拾取机器人当前所处位置，设定相应的运动路径，以此指示所述网球拾取机器人沿所述运动路径运动到所述静止态网球附近
区域；其中，所述运动路径上不存在任何网球。6.如权利要求5所述的基于无刷直流电动机的网球拾取机器人控制方法，其特征在于：在所述步骤S3中，指示所述摄像头对所述静止态网球进行拍摄，得到静止态网球影像具体包括：当网球拾取机器人运动到所述静止态网球附近区域时，指示所述摄像头对准所述静止态网球进行拍摄，得到静止态网球影像；其中，所述静止态网球影像的画面包括所述静止态网球的全部区域且包括其他网球，以及包括地面存在的至少一个标记。7.如权利要求6所述的基于无刷直流电动机的网球拾...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗国辉，许志锋，王丽霞，
申请(专利权)人：浙江新瑞驱动技术有限公司，
类型：发明
国别省市：