[发明专利]一种基于视觉算法的自主捡拾机器人及其捡拾方法

说明书

本发明涉及一种基于视觉算法的自主捡拾机器人及其捡拾方法，该机器人的导航捡拾模块在搜索状态下接收全局定位模块发送的机器人所在场地坐标系下的坐标、姿态和捡拾目标序列信息以及捡拾目标检测模块发送的捡拾目标坐标序列信息，将最近的目标作为捡拾对象进行锁定，并切换到导航捡拾状态；控制机器人导航到锁定的捡拾目标，使用动态更新导航算法进行运动控制，完成导航捡拾操作。另外，捡拾过程中通过多传感器的综合避障策略，能够在快速导航的情况下，实现较高灵敏度和准确度的避障。本发明具有很强的实用性和安全性，捡拾效率和准确度比较高。

技术领域

本发明属于机器人领域，具体涉及一种基于视觉算法的自主捡拾机器人及其捡拾方法。

背景技术

随着生活水平的提高，现在球类爱好者越来越多，从乒乓球、羽毛球，到网球、高尔夫，这些球类运动具有很好的健身效果。在这些球类运动中特别是网球运动，我们发现很大一部分时间会消耗在捡拾球的过程中，捡球这样的机械动作，是一个非常乏味的工作，极大的降低了球类运动的效率和体验效果，因此将球员从乏味的捡球中解脱出来具有非常高的实用价值。类似的问题也存在于其他一些物体的捡拾中，如垃圾的收集清理，散落物体的捡拾等。

随着人工智能时代的到来，人们不断的尝试用机器人代替人工完成机械重复的工作。专利申请号201821674958.9，提出了一种自动捡拾乒乓球的自主捡拾机器人；专利申请号201720658716.X，提出了一种双目视觉自动捡球机器人；专利申请号201710345365.1，提出了一种网球捡拾机器人；专利申请号201710131530.3，提出了一种基于opencv图像识别的捡球机器人。

目前球馆中的捡球设备主要还是需要人工操作，不过越来越多的智能化改造方案正在推出。但是这些方案普遍存在实用性不强，结构设计复杂或者存在场景约束，没有考虑到安全性等因素。如果专利CN200810188136.4中提到用相机顶视图进行机器人全局定位方案，但是该方案针对的室内场景，室外场景不适用，专利CN201621301712.8中提到使用无人机载摄像机进行全局定位，该方案一方面操作难度高，另一方面存在安全隐患。如专利201811351346.0，专利201720882172.5，专利201710345365.1等，捡球的挡板刷外漏，具有比较大的风险隐患。

大部分目前的智能捡球方案因为考虑到便携性和美观性，前置球体检测摄像机的高度设置的比较低，达不到球童的高度，导致机器人的可视范围比较小，不利于捡球设备的快速导航捡拾；另外只能进行模糊导航，不能提供精确的球相对机器人的距离和角度，因此捡拾效率会比较低。

在避障方面，目前的捡球设备主要使用的是超声波或者红外避障，但是实际中室外球场的网栏并不是实体，此时超声波可能失效，因此需要更多的传感器进行综合提高防撞能力，同时因为网球场比较大，机器人运动速度要求比较快，对避障的灵敏度要求就更高。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种采用多传感器进行综合避障的、能够对较远距离的目标进行快速导航捡拾、安全性能高的基于视觉算法的自主捡拾机器人及其捡拾方法。