[发明专利]一种基于单目视觉的全自动捡球机器人的捡球方法

说明书

一种基于单目视觉的全自动捡球机器人的捡球方法。机械结构方面采用了一种双齿轮逆向旋转形式的滚筒结构执行捡球动作，使用单目摄像头固定安装到捡球小车上周期性拍摄图片，通过无线传输或者网络云端传送到PC机。在PC机上使用MATLAB软件通过识别并补偿干扰光斑、降噪、识别小球质心、规划最优路径等一系列算法识别小球位置并规划行进路线。然后将识别出的质心坐标和规划路线顺序无线传送到安装在小车上的嵌入式系统，根据图像和实物的相应尺寸关系，控制小车按照规定路线行进，直至所有的球都捡起。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，更具体的说是涉及一种基于单目视觉的全自动捡球机器人的捡球方法。

背景技术

乒乓球是我国的国球运动，在我国有很深的群众基础。在乒乓球训练基地和乒乓球俱乐部等大中型训练场馆，球被使用后散落于运动场的各个角落，往往比赛完毕或训练完毕后需要专人对球实施回收，不仅浪费体力，而且捡球的效率不高，人工捡球工作较为繁重。

现对于捡球问题主要有以下几种方式：

1.人工捡球，这是一种较为常用的捡球方式，这种捡球方式就是，耗费人力，每个球场至少安排一人捡球，这样捡球人员工作量较大，且消耗体力较多。

2.人工加捡球工具，目前国内的研究大多侧重于捡球机械手或者捡球小车的机构设计，此类多为半自动。这类捡球方式虽相较于完全人工捡球提高效率，但还是得人工参加，也是每个球场至少安排一人捡球，这样的人也是人力投入较大。

因此，针对当前捡球效率不高、人力成本较大以及现有捡球工具缺乏等问题，需要设计出使用方便，成本较低，智能化高，适合多种场景的捡球工具。

发明内容

为解决上述问题本发明目的是提供、一种基于单目视觉的全自动捡球机器人的捡球方法，其特征在于，所述捡球方法应用于基于单目视觉的全自动捡球机器人，所述基于单目视觉的全自动捡球机器人包括上位pc机和下位机，所述上位PC机和下位机通过无线传输装置连通，所述下位机包括嵌入式芯片，捡球装置，驱动电机和单目视觉摄像头；

该捡球方法如下：

步骤a、上位pc机控制下位机通过驱动电机移动，对地面环境图像进行抓拍，遇到墙壁障碍后自动向右旋转90°；

步骤b、将步骤a中抓拍的地面环境图像实时利用云网络或者无线传输装置传送给上位pc 机；

步骤c、上位pc机内的图像处理技术快速的排除单目视觉摄像头拍摄的照片内的干扰，准确的判断当前拍摄图片中的乒乓球的位置得到球心坐标；

步骤d、上位pc机通过步骤c中得到的乒乓球球心坐标规划出该位置下位机的最佳捡球路径，并将规划结果和球心坐标通过无线传输装置传送给下位机的嵌入式芯片内；

步骤e、下位机根据单目摄像头的安装高度和角度将步骤d传送的信息转换为实际的坐标和移动路线，使驱动电机带动下位机按照规划路线移动通过捡球装置进行捡球，若上位pc 机传送的数据为空数据则下位机向前移动L距离后再次执行步骤a-e；

步骤f、在所述下位机的移动捡球的过程中，每间隔一时间段，重复步骤a-e，判断经过移动捡球之后是否有更佳的捡球方案；

步骤g、当上位pc机传送的数据为空数据累积达到一定的预设次数后则视为所有球均捡取完毕，控制下位机回到储存球仓或当下位机自身捡球仓满仓时，控制下位机回到储存球仓, 回到储存球仓内的下位机卸球完毕后等待上位pc机下次指令。

进一步地，所述下位机根据根据训练场地的大小，可配置1-4个。

进一步地，当干扰物为灯光光斑干扰时，所述步骤c的具体过程如下：

第一步，读入照片将采集到的RBG彩色图片降为灰度图像。