一種基于OpenCV圖像識別算法的智能撿球機器人制造技術

本發明專利技術公開了一種基于OpenCV圖像識別算法的智能撿球機器人，在機器人的底板上裝有電路板，電機驅動模塊與機器人的直流減速電機相連，該電路通過對電機驅動模塊的控制實現對直流減速電機的控制，從而實現機器人的后驅，控制電路的超聲波接口模塊可用于檢測機器人前方的障礙物信息，實現機器人的主動避障功能，該控制電路還具備與樹莓派進行串口通訊的功能，方便接受樹莓派的信號進行更加精確的控制。電路中人機交互模塊有利于用戶通過按鍵實現對機器人功能的選擇，方便用戶的使用。

An intelligent ball picking robot based on OpenCV image recognition algorithm

The invention discloses an intelligent image recognition algorithm OpenCV ball picking robot based on the circuit board of a robot in the bottom plate of the DC motor drive module and the robot motor connected to the circuit to achieve the control of DC motor by controlling the motor drive module, so as to realize the robot after flooding, ultrasonic interface module the control circuit can be used to detect obstacle information in front of the robot, the robot automatic obstacle avoidance function, the control circuit is also equipped with raspberry pie for the serial communication function, convenient signal receiving raspberry pie to control more accurate. The human-computer interaction module in the circuit is helpful for the user to select the function of the robot through the key, so as to facilitate the use of the user.

【技術實現步驟摘要】
一種基于OpenCV圖像識別算法的智能撿球機器人
本專利技術涉及機器人
，尤其涉及一種基于OpenCV圖像識別算法的智能撿球機器人。
技術介紹
球類運動是一種優雅時尚的運動，當下國內也有越來越多的人們開始接觸球類運動。然而，球類運動一大讓人煩惱的問題便是撿球，撿球會耗費人們大量的時間以及體力，目前用來輔助人們撿球的大多數是一些需要人來操作的器械，在球場地較大、球散落范圍較大時會有很大的不便。智能撿球機器人的出現有利于提高人們的運動體驗，因此設計一種可以用于控制智能撿球機器人的控制電路具有非常重要的意義。
技術實現思路
針對上述背景，本專利技術提供一種基于OpenCV圖像識別算法的智能撿球機器人。為了達到上述目的，本專利技術所采用的技術方案如下：一種基于OpenCV圖像識別算法的智能撿球機器人，所述機器人包括底板，所述底板為凹字形，所述底板前端左右兩側對稱安裝有萬向輪，底板后端左右兩側對稱安裝有直流減速電機，直流減速電機的輸出軸上安裝有驅動輪；所述底板的前端橫架有橫梁，所述橫梁上沿橫梁長度方向均勻鉸接若干止出裝置；所述底板的下表面左右兩側均固定有一個第一儲球擋板，兩個第一儲球擋板之間固定有第二儲球擋板；所述兩個第一儲球擋板、第二儲球擋板以及撿球擋板圍成儲球室；所述底板的上表面支撐有攝像頭識別模塊，所述攝像頭識別模塊包括攝像頭以及與攝像頭相連的樹莓派；攝像頭通過舵機云臺支撐在底板的上表面，底板的前端左右兩側均安裝有超聲波測距傳感器，底板上安裝有電路板，所述直流減速電機、樹莓派、舵機云臺以及超聲波測距傳感器均與電路板相連。進一步的，所述止出裝置主要由若干撿球擋板的一端同軸鉸接而成，每個撿球擋板上均旋接有螺栓。進一步的，所述電路板2包括5V電源模塊、超聲波接口模塊、舵機接口模塊、人機交互模塊、電機驅動模塊、微處理器模塊；所述5V電源模塊包括電源輸入座J1，搖桿開關S1、穩壓芯片U2、非極性電容C5、C7和極性電容C4、C6；電源輸入座J1的第一端口連接外部電源的正極，電源輸入座J1的第二端口連接外部電源的地；搖桿開關S1的電池正極端口與電源輸入座J1的第一端口相連，搖桿開關S1的電源正極端口與穩壓芯片U2的電源正極端口相連，搖桿開關S1的接地端口以及穩壓芯片U2的接地端口均與電源輸入座J1的第二端口相連；電容C4的正極、電容C5的一端均與搖桿開關S1的電源正極端口相連，電容C6的正極、電容C7的一端均與穩壓芯片U2的輸出端口相連，穩壓芯片U2的輸出端口作為電源模塊的5V輸出；非極性電容C5的另一端、電容C7的另一端、極性電容C4的負極、極性電容C6的負極均與穩壓芯片U2的接地端口相連。所述超聲波接口模塊包括插座P1與插座P2；插座P1的接地端口、插座P2的接地端口均接地，插座P1的電源輸入端口、插座P2的電源輸入端口與電源模塊的輸出端口相連；所述舵機接口模塊包括插座P3、插座P4；插座P3的源輸入端口以及插座P4的源輸入端口與電源模塊的5V輸出相連，插座P3的接地端口以及插座P4的接地端口均接地；所述人機交互模塊包括電阻R1-R4，以及按鍵開關KEY1-KEY4；電阻R1、R2、R3、R4的一端均與電源模塊的輸出端口相連，電阻R1、R2、R3、R4的另一端分別與按鍵開關KEY1、KEY2、KEY3、KEY4的一端相連，按鍵開關KEY1、KEY2、KEY3、KEY4的另一端均接地。所述電機驅動模塊包括驅動芯片U3、電機輸出座P5、P6；驅動芯片U3的電源正極端口與電源模塊的輸入端端口相連，驅動芯片U3的接地端口接地，驅動芯片U3的第一左電機驅動信號輸出端口、第二左電機驅動信號輸出端口分別于電機輸出座P5的第一左電機驅動信號輸入端口、第二左電機驅動信號輸入端口相連，驅動芯片的第一右電機驅動信號輸出端口、第二右電機驅動信號輸出端口分別于電機輸出座P6的第一右電機驅動信號輸入端口、第二右電機驅動信號輸入端口相連。所述微處理器模塊包括單片機芯片U1、晶振Y1、電容C1-C3、串口通信插座P8、電阻R5、R6，按鍵開關KEY5；晶振Y1的一端、電容C1的一端以及電阻R6的一端相連后與單片機芯片U1的第一外部時鐘輸入端口連接，晶振Y1的另一端、電容C2的一端以及電阻R6的另一端相連后與單片機芯片U1的第二外部時鐘輸入端口連接，電容C1的另一端和電容C2的另一端均接地；電阻R5的一端與穩壓模塊的輸出端口相連，電阻R5的另一端、按鍵開關KEY5的一端以及電容C3的一端均與單片機芯片的復位端口相連，電容C3的另一端、按鍵開關KEY5的另一端均接地，單片機芯片U1的電源正極端口與電源模塊的輸出端口相連，單片機芯片U1的接地端口均接地；串口通信插座P8的收信號端口、發信號端口分別與單片機芯片U1的發信號端、收信號端口連接，串口通信插座P8的接地端口接地；串口通信插座P8的收信號端口、發信號端口與樹莓派相連。單片機芯片U1的左超聲波傳感器信號輸入端口、傳感器激勵信號分別與插座P1的左超聲波傳感器信號、傳感器激勵信號相連；單片機芯片U1的右超聲波傳感器信號輸入端口、傳感器激勵信號分別與插座P2的右超聲波傳感器信號、傳感器激勵信號相連；插座P1與左邊的超聲波測距傳感器相連，插座P2與右邊的超聲波測距傳感器相連。單片機芯片U1的第一按鍵信號輸入端、第二按鍵信號輸入端、第三按鍵信號輸入端、第四按鍵信號輸入端分別與人機交互模塊的按鍵KEY1的信號端、按鍵KEY2的信號端、按鍵KEY3的信號端、按鍵KEY4的信號端相連。單片機芯片U1的第一左電機信號輸出端口與驅動芯片U3的第一左電機信號輸入端口相連，單片機芯片U1的第二左電機信號輸出端口與驅動芯片U3的第二左電機信號輸入端口相連，單片機芯片U1的第一右電機信號輸出端口與驅動芯片U3的第一右電機信號輸入端口相連，單片機芯片U1的第二右電機信號輸出端口與驅動芯片U3的第二右電機信號輸入端口相連；電機輸出座P5與左側的直流減速電機8相連，電機輸出座P6與右側的直流減速電機8相連。單片機芯片U1的第一舵機信號輸出端口、第二舵機信號輸出端口分別與插座P3的舵機信號輸入端口、插座P4的舵機信號輸入端口相連；舵機云臺上的兩個舵機分別與插座P3和插座P4相連。本專利技術的有益效果如下：本專利技術提供的智能撿球機器人中的電路板通過將ATmega328P-AU這款低功耗芯片作為微處理器模塊所使用的芯片，有利于降低整個機器人的能耗，延長電源的使用時間，同時ATmega328P-AU是一種貼片式封裝的芯片，因此在一塊電路板上占用的體積更小，有利于減小整個控制電路板的體積，有利于撿球機器人往小型化便攜化方向的發展。此外，控制電路可以接受來自機器人左右兩側的超聲波傳感器傳回的電信息，有利于控制電路及時發現前方障礙物，避免機器人撞上障礙物而造成停止運動甚至機身損壞等現象的發生，大大提高機器人的使用時限和工作效率。另外，本專利技術的控制電路上還有以按鍵為主的人機交互功能，用戶通過按下按鍵即可選擇機器人對應的工作模式，利于提高用戶的體驗。同時本專利技術的控制電路還可以控制舵機云臺上的舵機，對舵機的控制，可以實現其定角度的旋轉，從而改變舵機云臺上攝像頭的朝向，實現在機身不轉動的情況下攝像頭依然可以觀察到兩側的圖像，提高了撿球機器人的撿球效率。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于OpenCV圖像識別算法的智能撿球機器人，其特征在于，所述機器人包括底板，所述底板為凹字形，所述底板前端左右兩側對稱安裝有萬向輪，底板后端左右兩側對稱安裝有直流減速電機，直流減速電機的輸出軸上安裝有驅動輪；所述底板的前端橫架有橫梁，所述橫梁上沿橫梁長度方向均勻鉸接若干止出裝置。所述底板的下表面左右兩側均固定有一個第一儲球擋板，兩個第一儲球擋板之間固定有第二儲球擋板；所述兩個第一儲球擋板、第二儲球擋板以及撿球擋板圍成儲球室。所述底板的上表面支撐有攝像頭識別模塊，所述攝像頭識別模塊包括攝像頭以及與攝像頭相連的樹莓派；攝像頭通過舵機云臺支撐在底板的上表面，底板的前端左右兩側均安裝有超聲波測距傳感器，底板上安裝有電路板，所述直流減速電機、樹莓派、舵機云臺以及超聲波測距傳感器均與電路板相連。

【技術特征摘要】
1.一種基于OpenCV圖像識別算法的智能撿球機器人，其特征在于，所述機器人包括底板，所述底板為凹字形，所述底板前端左右兩側對稱安裝有萬向輪，底板后端左右兩側對稱安裝有直流減速電機，直流減速電機的輸出軸上安裝有驅動輪；所述底板的前端橫架有橫梁，所述橫梁上沿橫梁長度方向均勻鉸接若干止出裝置。所述底板的下表面左右兩側均固定有一個第一儲球擋板，兩個第一儲球擋板之間固定有第二儲球擋板；所述兩個第一儲球擋板、第二儲球擋板以及撿球擋板圍成儲球室。所述底板的上表面支撐有攝像頭識別模塊，所述攝像頭識別模塊包括攝像頭以及與攝像頭相連的樹莓派；攝像頭通過舵機云臺支撐在底板的上表面，底板的前端左右兩側均安裝有超聲波測距傳感器，底板上安裝有電路板，所述直流減速電機、樹莓派、舵機云臺以及超聲波測距傳感器均與電路板相連。2.根據權利要求1所述的智能撿球機器人，其特征在于，所述止出裝置主要由若干撿球擋板的一端同軸鉸接而成，每個撿球擋板上均旋接有螺栓。3.根據權利要求1或2所述的智能撿球機器人，其特征在于，所述電路板2包括5V電源模塊、超聲波接口模塊、舵機接口模塊、人機交互模塊、電機驅動模塊、微處理器模塊。所述5V電源模塊包括電源輸入座J1，搖桿開關S1、穩壓芯片U2、非極性電容C5、C7和極性電容C4、C6；電源輸入座J1的第一端口連接外部電源的正極，電源輸入座J1的第二端口連接外部電源的地；搖桿開關S1的電池正極端口與電源輸入座J1的第一端口相連，搖桿開關S1的電源正極端口與穩壓芯片U2的電源正極端口相連，搖桿開關S1的接地端口以及穩壓芯片U2的接地端口均與電源輸入座J1的第二端口相連；電容C4的正極、電容C5的一端均與搖桿開關S1的電源正極端口相連，電容C6的正極、電容C7的一端均與穩壓芯片U2的輸出端口相連，穩壓芯片U2的輸出端口作為電源模塊的5V輸出；非極性電容C5的另一端、電容C7的另一端、極性電容C4的負極、極性電容C6的負極均與穩壓芯片U2的接地端口相連。所述超聲波接口模塊包括插座P1與插座P2；插座P1的接地端口、插座P2的接地端口均接地，插座P1的電源輸入端口、插座P2的電源輸入端口與電源模塊的輸出端口相連；所述舵機接口模塊包括插座P3、插座P4；插座P3的源輸入端口以及插座P4的源輸入端口與電源模塊的5V輸出相連，插座P3的接地端口以及插座P4的接地端口均接地；所述人機交互模塊包括電阻R1-R4，以及按鍵開關KEY1-KEY4；電阻R1、R2、R3、R4的一端均與電源模塊的輸出端口相連，電阻R1、R2、R3、R4的另一端分別與按鍵開關KEY1、KEY2、KEY3、KEY4的一端相連，按鍵開關KEY1、KEY2、KEY3、KEY4的另一端均接地。所述電機驅動模塊包括驅動...

【專利技術屬性】
技術研發人員：林群書，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：發明
國別省市：浙江,33