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基于视觉识别的智能捡网球机器人开发

更新时间：2020-03-23 23:36:20 大小：5M 上传用户：zhiyao6 查看TA发布的资源 标签：视觉识别机器人 下载积分：3分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

随着网球运动的发展，越来越多的人成为网球爱好者。但是网球训练时散落在地上网球的拾取极大的影响了爱好者的热情。为了解决网球拾取困难的问题，本文基于视觉识别技术开发了智能捡网球机器人，可以智能的识别网球，将网球拾取放入球筐中。

本文将机器人整体分为三个模块：网球识别模块、网球拾取模块、运动控制模块。

在网球识别方面，提出了基于网球颜色特征、网球轮廓特征和高度信息的两种网球识别算法。

基于网球颜色特征的网球识别算法主要利用了网球的HSV颜色特征进行网球识别。通过分析图片中网球的HSV颜色空间，可以定量的描述网球HSV每个通道的范围，使用得到的HSV范围对图片中的网球与背景进行分割，得到网球与背景的二值图像。对二值图像进行轮廓提取，求出每个轮廓的最小包围圆，对最小包围圆的半径使用预先设定的网球半径范围进行筛选，完成网球识别。基于网球颜色特征的网球识别算法在光照强度较弱的地方运行稳定，但是在光照强度较大的室外鲁棒性差，所以提出了鲁棒性更高的基于网球轮廓特征和高度信息的网球识别算法。

基于网球轮廓特征和高度信息的网球识别算法使用双摄像头构建立体坐标系。基于非线性摄像机模型，完成了摄像机标定、立体标定、立体校正、立体匹配以及坐标系转换，获得网球在规定的机器人坐标系下三维坐标。通过霍夫圆变换首先识别图像中的圆形轮廓，获得所有可能是网球的圆形轮廓，接着对每个圆形轮廓的圆心高度使用网球高度进行筛选，剔除干扰的圆形轮廓，筛选到真正的网球。试验证实，基于网球轮廓特征和高度信息的网球识别算法在室内外均运行稳定，网球识别准确，实时性好，鲁棒性高。

在网球拾取机构方面，设计了基于带传动的高效捡球机构，同时为了降低机构复杂性，将捡球机构和提升机构进行了一体化设计。机器人整体结构使用了基于型材的框架式设计，在控制机器人重量的同时外观较为简洁。此外还设计了储球筐、张紧机构等，这些机构组合在一起形成了流畅高效的捡球机构。

在运动控制系统方面，搭建了两驱动轮两支撑轮的差速运动系统，对运动系统的软硬件部分进行了设计。硬件部分选用了STM32单片机作为运动系统的微控制器，根据机器人负载和速度要求选择了适合的电机及驱动器，软件部分基于PID算法控制电机转速，提出了适合网球场应用...