[发明专利]一种羽毛球收集机器人

权利要求书

1.一种羽毛球收集机器人，其特征在于：包含拾取举升部分(27)、筛选部分(28)、收集部分(29)和底盘运动部分(30)；收集部分(29)固定在底盘运动部分(30)上，拾取举升部分(27)固定在底盘运动部分(30)上，筛选部分(28)固定在底盘运动部分(30)的铝型材上。

2.根据权利要求1所述的一种羽毛球收集机器人，其特征在于：拾取举升部分(27)包含毛刷(1)、收集范围可调的杆组(2)、毛刷驱动皮带(4)、毛刷驱动皮带轮(3)、收集铲斗(5)、毛刷皮带驱动电机(6)、举升皮带轮(7)、举升皮带(8)、举升皮带驱动电机(10)、电动推杆(9)和连接板(11)；毛刷(1)固定在收集范围可调的杆组(2)上；毛刷驱动皮带(4)一端固定在毛刷皮带驱动电机(6)上，毛刷驱动皮带(4)另一端固定在毛刷驱动皮带轮(3)上；毛刷(1)与毛刷驱动皮带轮(3)同轴布置，收集铲斗(5)位于毛刷(1)后方；举升皮带轮(7)共有两组，举升皮带(8)连接在两组举升皮带轮(7)上，举升皮带驱动电机(10)通过皮带带动一组举升皮带轮(7)转动；固定在连接板(11)上的电动推杆(9)直接连接收集范围可调的杆组(2)。

3.根据权利要求1所述的一种羽毛球收集机器人，其特征在于：筛选部分(28)包含羽毛球筛选平台(12)、羽毛球滑槽(13)、羽毛球滑槽挡板(14)、羽毛球筛选四连杆(20)、羽毛球筛选四连杆驱动电机(19)、羽毛球筛选四连杆驱动电机支架(18)、筛选部分机架(17)、羽毛球筛选四连杆末端执行杆(15)和检损摄像头(16)；羽毛球滑槽挡板(14)与羽毛球滑槽(13)均固定在羽毛球筛选平台(12)上；羽毛球筛选平台(12)固定在筛选部分机架(18)上；羽毛球筛选四连杆驱动电机(19)连接着羽毛球筛选四连杆(20)，羽毛球筛选四连杆驱动电机(19)固定在羽毛球筛选四连杆驱动电机支架(18)上；检损摄像头(16)位于羽毛球筛选平台(12)上方；羽毛球筛选四连杆驱动电机支架(18)固定在筛选部分机架(17)上，羽毛球筛选四连杆末端执行杆(15)连接着羽毛球筛选四连杆(20)。

4.根据权利要求3所述的一种羽毛球收集机器人，其特征在于：在检损摄像头(16)后方置有基于FPGA的图像处理器，首先通过算法对获得的羽毛球图像进行图像预处理，采用图像增强技术，增强灰度差获得良好的二值图像；一副二值图像是取值只有0和1的逻辑数组，使用logical函数把数值数组转化为二值数组，因此若A是一个由0和1构成的数值数组，则可使用如下语句创建一个逻辑数组B：B＝logical(A)，若A中含有除0和1外的其他元素，则使用logical函数就可以将所有非零的量变换为逻辑1，而将所有的0值变换为逻辑0；在图像处理中用到的主要逻辑运算是：与、或和非，以此完成二值化；

获得二值图像后，对其进行边缘特征提取，边缘检测采用Sobel算子，使用掩模来数字化地近似一阶导数值GX和GY，一个邻域的中心点处的梯度由Sobel检测器按如下方式计算：

g[GX2+GY2]1/2＝{[(z7+2z8+z9)-(z1+2z2+z3)]+[(z3+2z6+z9)-(z1+2z4+z7)]2}1/2

其中z为九宫格排列的图像领域，z1～z9分别对应九宫格中第一行第一、二、三列，第二行第一、二、三列和第三行第一、二、三列位置的方格；在位置(x,y)处8≥T，则在该位置的一个像素是一个边缘像素，其中T是一个指定的阈值；使用掩模对图像f进行滤波，再使用另一个掩模对f滤波，然后计算每个滤波后的图像中的像素值的平方，并将两幅图像的结果相加，最后计算相加结果的平方根；以此完成边缘特征的提取；在完成二值图像的处理后，利用膨胀腐蚀相互结合的方法，获取更为完善的边缘特征，使用结构元素b对f的灰度膨胀记为定义为

其中，Db是b的定义域，f(x，y)在f的定义域外假设为-∞，其中(x’，y’)为旋转后的坐标；该公式实现类似于空间卷的处理；在每个平移位置，旋转的结构元素的值与图像像素值相加并计算出最大值；使用平坦的结构元素执行，公式简化为：

平坦的灰度膨胀是一个局部最大值算子，最大值取自由Db的形状所确定的一系列像素邻域，以此完成膨胀腐蚀；利用多个好球的边缘特征，通过公式metric＝4*pi*area/perimeter^2即利用4pi*面积/周长^2＝1来判断圆，完成圆度拟合，获得平均值作为判别标准，经多组处理结果可知，判别好球的阈值为0.7±0.01，将每一个羽毛球的圆度拟合值与该阈值进行比较，即在阈值范围内的球为好球，在阈值范围外的球为坏球。