[发明专利]一种沙画表演机器人及其图像处理和运动控制方法

摘要

一种沙画表演机器人及其图像处理和运动控制方法，其属于图像处理和运动控制技术领域。其中图像处理模块对用户提供的二值图像进行预处理并生成绘图轨迹。生成绘图轨迹之后，图像处理模块与下位机相互通信，交互绘图轨迹数据与控制信息。下位机根据图像处理模块发送的绘图轨迹数据，通过向步进电机驱动器发送PWM脉冲和方向信号来控制步进电机，步进电机负责驱动X、Y、Z三轴的滑块移动到指定位置。下位机还需要根据图像处理模块发送的沙漏控制信息，控制漏沙装置的开关状态。X、Y、Z三轴的步进电机闭环控制使用编码器实现。安全控制模块使用光电限位开关实现。本发明能够流畅、安全、自主地跟据用户提供的图片绘制出相应的沙画作品。

主权项

一种沙画表演机器人，它包括一个沙画绘制平台，其特征在于：它还包括一个上位机和一个下位机，所述上位机通过串口与下位机通信，控制沙画绘制平台进行绘图操作；所述上位机包括一个图像处理模块，所述下位机包括通信模块、机器人主控处理器、闭环控制模块、安全模块、步进电机驱动器和沙漏电机驱动器，所述沙画绘制平台包括步进电机、漏沙装置(14)和绘画平台X、Y、Z三轴、摄像系统、沙画工作台和灯箱(6)；所述通信模块分别与上位机的图像处理模块和下位机的机器人主控处理器进行电连接，闭环控制模块、安全模块和步进电机驱动器分别与机器人主控处理器和绘画平台X、Y、Z三轴的步进电机进行电连接，沙漏电机驱动器分别与机器人主控处理器和漏沙装置(14)进行电连接；所述安全模块使用光电限位开关，光电限位开关设置在绘画平台X、Y、Z三轴的导轨的两端，当导轨上的滑块移动到限位开关处时，滑块停止移动并发出警报；所述闭环控制模块使用编码器记录步进电机实际转过的角度，在误差超出允许范围时进行相应的调整。