基于视觉的自动循迹捡球机器人及其工作方法

本发明涉及捡球机器人，特别涉及一种基于视觉的自动循迹捡球机器人及其工作方法。背景技术：1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。2、随着对机器人技术智能化本质认识的加深，机器人技术开始源源不断地向人类活动的各个领域渗透。在这其中，服务机器人作为一个重要分支，在国内外研究领域已经得到普遍重视，服务机器人的应用范围很广，主要从事维护保养、修理、运输、清洗、保安、救援、监护等工作。3、以乒乓球为例，乒乓球是一种老少皆宜的全民性运动，但对于爱好者来说，在训练完捡球并根据颜色分类既费时又费力，影响体验，智能捡球机器人可以应用在业余或专业的乒乓球训练基地或训练学校，使用智能捡球机器人可以减轻训练人员回收乒乓球的负担，能够减少训练时的无效训练时间，提高运动员的训练效率，使运动员可以更好的投入到专业的训练当中，从而取得更好的比赛成绩。4、现有的捡球机器人，通常包括运动底盘机构、机械臂拾取装置和识别追踪控制模块等部分组成，通过识别追踪控制模块和运动底盘机构控制机器人到达指定地点，然后通过机械臂拾取装置完成捡球操作；但是，发明人发现，现有机器人对识别不同颜色以及抓取不同大小的球情况的鲁棒性较低，针对不同颜色和不同大小的球不能根据实际情况进行分类识别和抓取，容易造成捡球后仍需人工将球进行分类的问题，不能很好地满足使用需求。技术实现思路1、为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种基于视觉的自动循迹捡球机器人及其工作方法，能够根据视觉检测结果自动的进行捡球，且能够适应不同大小的球体，通过优化的弹性捡球框提高了捡球效率。2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：3、第一方面，本发明提供了一种基于视觉的自动循迹捡球机器人。4、一种基于视觉的自动循迹捡球机器人，包括：控制终端、驱动本体、机械臂、视觉模块以及弹性捡球框，驱动本体与机械臂连接，机械臂的末端与弹性捡球框连接，视觉模块固定在驱动本体上，驱动本体的驱动电机、机械臂的驱动电机以及视觉模块均与控制终端通信连接，弹性捡球框的底部布置有弹性网，驱动本体的顶部固定有收纳筐；5、控制终端，被配置为：获取视觉模块采集到的图像数据并识别球体的位置，根据球体的位置生成驱动本体的行走轨迹以控制驱动本体的移动，通过控制机械臂的驱动电机控制弹性捡球框下压球体，以使得球体进入弹性捡球框内，通过控制机械臂的驱动电机使得弹性捡球框将捡的球体送至收纳筐。6、作为本发明第一方面进一步的限定，所述机械臂为单自由度机械臂。7、作为本发明第一方面进一步的限定，所述弹性网采用tpu弹性材料经3d打印而成，且所述弹性网与弹性捡球框的本体可拆卸的连接。8、作为本发明第一方面进一步的限定，驱动本体机器人本体以及机器人本体底部的麦克纳姆轮，麦克纳姆轮通过驱动本体的驱动电机控制。9、作为本发明第一方面进一步的限定，弹性捡球框的框体四角采用弧形结构，弹性捡球框的框体的下边缘采用弧形圆角。10、作为本发明第一方面进一步的限定，弹性网的绳体采用细圆柱体。11、作为本发明第一方面进一步的限定，所述自动循迹捡球机器人还包括与控制终端通信连接的超声波测距模块，所述超声波测距模块固定在驱动本体的前部，所述控制终端根据超声波测距模块反馈的数据判断自动循迹捡球机器人与墙体或者障碍物的距离。12、作为本发明第一方面进一步的限定，所述自动循迹捡球机器人还包括与控制终端通信的遥控终端，所述遥控终端用于通过控制终端控制驱动本体和机械臂的运动，此时控制终端停止基于视觉的自动控制。13、第二方面，本发明提供了一种基于视觉的自动循迹捡球机器人的工作方法。14、一种基于视觉的自动循迹捡球机器人的工作方法，利用本发明第一方面所述的基于视觉的自动循迹捡球机器人，包括以下过程：15、获取视觉模块采集到的图像数据并识别球体的位置，根据球体的位置生成驱动本体的行走轨迹以控制驱动本体的移动；16、通过控制机械臂的驱动电机控制弹性捡球框下压球体，以使得球体进入弹性捡球框内，如果在设定时间内，未能成功捡起球体，机械臂带动弹性捡球框后撤设定距离，重新调整弹性捡球框的位姿后再次下压球体，直至完成捡球任务。17、作为本发明第二方面进一步的限定，自动循迹捡球机器人捡球完成后执行回库任务，采用视觉模块识别预先设定的apriltag标签，根据apriltag标签反馈的信息进行回库导航控制。18、与现有技术相比，本发明的有益效果是：19、1、本发明根据球体的位置生成驱动本体的行走轨迹以控制驱动本体的移动，通过控制机械臂的驱动电机控制弹性捡球框下压球体，以使得球体进入弹性捡球框内，能够根据视觉检测结果自动的进行捡球，且能够适应不同大小的球体，极大的提高了捡球效率。20、2、本发明的弹性网采用tpu弹性材料经3d打印而成，且所述弹性网与弹性捡球框的本体可拆卸的连接，弹性捡球框的框体四角采用弧形结构，弹性捡球框的框体的下边缘采用弧形圆角，弹性网的绳体采用细圆柱体，有效的减少了捡球时的卡顿现象，提高了捡球效率。21、3、本发明能够根据超声波测距模块反馈的数据判断自动循迹捡球机器人与墙体或者障碍物的距离，且能够实现自动回库操作，支持基于视觉的自主控制，也支持遥控控制，极大的提高了机器人的环境适应能力。22、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。技术特征：1.一种基于视觉的自动循迹捡球机器人，其特征在于，2.如权利要求1所述的基于视觉的自动循迹捡球机器人，其特征在于，3.如权利要求1所述的基于视觉的自动循迹捡球机器人，其特征在于，4.如权利要求1所述的基于视觉的自动循迹捡球机器人，其特征在于，5.如权利要求1所述的基于视觉的自动循迹捡球机器人，其特征在于，6.如权利要求1所述的基于视觉的自动循迹捡球机器人，其特征在于，7.如权利要求1所述的基于视觉的自动循迹捡球机器人，其特征在于，8.如权利要求1所述的基于视觉的自动循迹捡球机器人，其特征在于，9.一种基于视觉的自动循迹捡球机器人的工作方法，其特征在于，利用权利要求1-8任一项所述的基于视觉的自动循迹捡球机器人，包括以下过程：10.如权利要求9所述的基于视觉的自动循迹捡球机器人的工作方法，其特征在于，技术总结本发明提供了一种基于视觉的自动循迹捡球机器人及其工作方法，包括：控制终端、驱动本体、机械臂、视觉模块以及弹性捡球框，控制终端，被配置为：获取视觉模块采集到的图像数据并识别球体的位置，根据球体的位置生成驱动本体的行走轨迹以控制驱动本体的移动，通过控制机械臂的驱动电机控制弹性捡球框下压球体，以使得球体进入弹性捡球框内，通过控制机械臂的驱动电机使得弹性捡球框将捡的球体送至收纳筐；本发明能够根据视觉检测结果自动的进行捡球，且能够适应不同大小的球体，通过优化的弹性捡球框提高了捡球效率。技术研发人员：袁宪锋,吕传杰,苗益蓬,东昊楠受保护的技术使用者：山东大学技术研发日：技术公布日：2024/8/26