CN104874164A - 一种视觉跟踪羽毛球陪练机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种视觉跟踪羽毛球陪练机器人，包括图像采集装置、控制装置和移动装置；图像采集装置，采集羽毛球场上图像信息；移动装置包括移动底盘和储球件，储球件安装在移动底盘上，储球件顶部具有进球口；控制装置与图像采集装置、移动底盘通信连接；控制装置判断第n个羽毛球落点信息并根据上述第n个羽毛球落点信息和第n位置状态的移动底盘位置信息计算移动底盘运动轨迹并根据上述运动轨迹控制移动底盘运动至第n+1位置状态，且移动底盘位于第n+1位置状态时，储球件的进球口位于第n个羽毛球的运动轨迹上。本发明可以避免羽毛球锻炼这每次击完所有的球后要捡球的繁琐，提高一个人锻炼羽毛球时心情的愉快。

Description

一种视觉跟踪羽毛球陪练机器人
技术领域
本发明涉及机器人视觉领域，具体涉及一种视觉跟踪羽毛球陪练机器人。
背景技术
羽毛球是一项室内，室外兼顾的运动。依据参与的人数，可以分为单打与双打。羽毛球运动对选手的体格要求并不很高，却比较讲究耐力，极适羽毛球拍一般由拍头、拍杆、拍柄及拍框与拍杆的接头构成。一支球拍的长度不超过68厘米，其中球拍柄与球拍杆长度不超过41厘米，拍框长度为28厘米，宽为23厘米，随着科学技术的发展，球拍的发展向着重量越来越轻、拍框越来越硬、拍杆弹性越来越好的方向发展。适合东方人发展。
现代羽毛球运动起源于英国。1873年，在英国格拉斯哥郡的伯明顿镇有一位叫鲍弗特的公爵，在他的领地开游园会，有几个从印度回来的退役军官就向大家介绍了一种隔网用拍子来回击打毽球的游戏，人们对此产生了很大的兴趣。因这项活动极富趣味性，很快就在上层社会社交场上风行开来。“伯明顿”(Badminton)即成为英文羽毛球的名字。1893年，英国14个羽毛球俱乐部组成羽毛球协会，即全英公开赛的前身。自1992年起，羽毛球成为奥运会的正式比赛项目。
随着社会的进步，人们的生活条件不断改善，羽毛球已经成为一种流行的健身体育项目，羽毛球场也在各个地区不断兴起，但是每次锻炼都需要找上至少一个同伴，因为一个人锻炼需要带上大量的羽毛球而一旦球被打完就需要去一个个捡起羽毛球再重新开始，严重影响锻炼者的体验的愉快。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种视觉跟踪羽毛球陪练机器人，其可以避免羽毛球锻炼这每次击完所有的球后要捡球的繁琐，提高一个人锻炼羽毛球时心情的愉快。
本发明提出的一种视觉跟踪羽毛球陪练机器人，包括图像采集装置、控制装置和移动装置；
图像采集装置，采集羽毛球场上图像信息；
移动装置包括移动底盘和储球件，储球件安装在移动底盘上，储球件顶部具有进球口；
控制装置与图像采集装置、移动底盘通信连接；控制装置通过图像采集装置获取羽毛球场上图像信息，并根据上述羽毛球场上图像信息判断第n个羽毛球落点信息；控制装置根据上述第n个羽毛球落点信息和第n位置状态的移动底盘位置信息计算移动底盘运动轨迹并根据上述运动轨迹控制移动底盘运动至第n+1位置状态，且移动底盘位于第n+1位置状态时，储球件的进球口位于第n个羽毛球的运动轨迹上；
其中，n为自然数，且n≥1，第一位置状态为移动底盘初始位置状态，移动底盘位于第n+1位置状态时，第n个羽毛球处于空中飞行状态。
优选地，控制装置在羽毛球场内建立三维坐标系,当控制装置位于第n位置状态时根据所获取的羽毛球场上图像信息并提取第n个羽毛球运动过程中坐标变化,控制装置通过第n个羽毛球运动过程中坐标变化计算出第n个羽毛球运动路线并根据第n个羽毛球运动路线计算出第n个羽毛球落点信息，通过三维坐标系可以准确且快捷的实现n+1位置的计算。
优选地，当控制装置通过控制移动底盘运动至第n+1位置状态时，控制装置根据所获取的羽毛球场上图像信息并再次提取第n个羽毛球运动过程中坐标变化,控制装置通过再次提取的第n个羽毛球运动过程中坐标变化再次计算出第n个羽毛球运动路线，并根据再次计算出的第n个羽毛球的运动路线落点信息再次计算出第n个羽毛球落点信息，控制装置通过控制移动底盘运动至再次预算的第n+1位置状态，控制装置根据上述再次计算的第n个羽毛球落点信息和第n+1位置状态的移动底盘位置信息计算移动底盘运动轨迹，控制装置根据上述运动轨迹控制移动底盘运动至再次计算的第n+1位置状态并以再次计算的第n+1位置状态为底盘的n+1位置状态，其中移动底盘位于再次计算的第n+1位置状态时，第n个羽毛球处于空中飞行状态，通过进一步调整以实现接球件可以更加精准的接住羽毛球。
优选地，当控制装置位于第n位置状态时，控制装置根据所获取的羽毛球场上图像信提取球网大小和位置，控制装置根据球网大小和位置和球网在三维坐标系中的位置对羽毛球坐标和移动装置所处位置状态进行更新，避免在长期运动过程中移动装置移动的误差不断累积，导致接球件不能接住羽毛球的问题发生。
优选地，移动底盘包括机架、两个驱动轮、万向轮和两个步进电机，两个驱动轮和万向轮均安装在机架下方，万向轮位于两个驱动轮安装位置连线的中垂线上，两个步进电机分别连接两个驱动轮，步进电机控制驱动轮转动，通过两个步进电机分别调节两个驱动轮，并与万向轮配合可以准确且方便的实现移动底盘运动至第n+1位置状态。
优选地，图像采集装置覆盖180°范围，避免羽毛球在拍击的过程中从超出图像采集装置采集范围。
优选地，所述视觉跟踪羽毛球陪练机器人还包括传感装置，传感装置用于检测球场地面障碍物信息，控制装置与传感装置通信连接，控制装置制器控制移动底盘运动至第n+1位置状态过程中根据传感装置获取底面障碍物信息控避开障碍物，避免球场上有人走动或有掉落的羽毛球影响移动底盘工作。
本发明接球快捷且精准，通过图像采集装置采集羽毛球场上图像信息，控制装置通过图像采集装置获取羽毛球场上图像信息，并根据上述羽毛球场上图像信息判断第n个羽毛球落点信息；控制装置根据上述第n个羽毛球落点信息和第n位置状态的移动底盘位置信息计算移动底盘运动轨迹并根据上述运动轨迹控制移动底盘运动至第n+1位置状态，且移动底盘位于第n+1位置状态时，储球件的进球口位于第n个羽毛球的运动轨迹上，有效的实现了接住人们锻炼时所击出的羽毛球，避免了锻炼者反复捡球的烦恼。
附图说明
图1为本发明提出的一种视觉跟踪羽毛球陪练机器人结构示意图。
具体实施方式
参照图1所示，本发明提出的一种视觉跟踪羽毛球陪练机器人，包括图像采集装置1、控制装置2和移动装置3；
图像采集装置1，采集羽毛球场上图像信息，图像采集装置1覆盖180°范围；
移动装置3包括移动底盘31和储球件32，储球件32安装在移动底盘31上，储球件32顶部具有进球口；
控制装置2与图像采集装置1、移动底盘31通信连接；控制装置2通过图像采集装置1获取羽毛球场上图像信息，并根据上述羽毛球场上图像信息判断第n个羽毛球落点信息；控制装置2根据上述第n个羽毛球落点信息和第n位置状态的移动底盘31位置信息计算移动底盘31运动轨迹并根据上述运动轨迹控制移动底盘31运动至第n+1位置状态，且移动底盘31位于第n+1位置状态时，储球件32的进球口位于第n个羽毛球的运动轨迹上；
其中，n为自然数，且n≥1，第一位置状态为移动底盘31初始位置状态，移动底盘31位于第n+1位置状态时，第n个羽毛球处于空中飞行状态。
本实施方式中，控制装置2在羽毛球场内建立三维坐标系,当控制装置2位于第n位置状态时根据所获取的羽毛球场上图像信息并提取第n个羽毛球运动过程中坐标变化,控制装置2通过第n个羽毛球运动过程中坐标变化计算出第n个羽毛球运动路线并根据第n个羽毛球运动路线计算出第n个羽毛球落点信息。
本实施方式中，当控制装置2通过控制移动底盘31运动至第n+1位置状态时，控制装置2根据所获取的羽毛球场上图像信息并再次提取第n个羽毛球运动过程中坐标变化,控制装置2通过再次提取的第n个羽毛球运动过程中坐标变化再次计算出第n个羽毛球运动路线，并根据再次计算出的第n个羽毛球的运动路线落点信息再次计算出第n个羽毛球落点信息，控制装置2通过控制移动底盘31运动至再次预算的第n+1位置状态，控制装置2根据上述再次计算的第n个羽毛球落点信息和第n+1位置状态的移动底盘31位置信息计算移动底盘31运动轨迹，控制装置2根据上述运动轨迹控制移动底盘31运动至再次计算的第n+1位置状态并以再次计算的第n+1位置状态为底盘的n+1位置状态，其中移动底盘31位于再次计算的第n+1位置状态时，第n个羽毛球处于空中飞行状态。
本实施方式中，当控制装置2位于第n位置状态时，控制装置2根据所获取的羽毛球场上图像信提取球网大小和位置，控制装置2根据球网大小和位置和球网在三维坐标系中的位置对羽毛球坐标和移动装置3所处位置状态进行更新。
本实施方式中，移动底盘31包括机架311、两个驱动轮312、万向轮313和两个步进电机314，两个驱动轮312和万向轮313均安装在机架311下方，万向轮313位于两个驱动轮312安装位置连线的中垂线上，两个步进电机314分别连接两个驱动轮312，步进电机314控制驱动轮312转动。
本实施方式中，所述视觉跟踪羽毛球陪练机器人还包括传感装置4，传感装置4用于检测球场地面障碍物信息，控制装置2与传感装置4通信连接，控制装置2制器控制移动底盘31运动至第n+1位置状态过程中根据传感装置4获取底面障碍物信息控避开障碍物。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种视觉跟踪羽毛球陪练机器人，其特征在于，包括图像采集装置(1)、控制装置(2)和移动装置(3)；
图像采集装置(1)，采集羽毛球场上图像信息；
移动装置(3)包括移动底盘(31)和储球件(32)，储球件(32)安装在移动底盘(31)上，储球件(32)顶部具有进球口；
控制装置(2)与图像采集装置(1)、移动底盘(31)通信连接；控制装置(2)通过图像采集装置(1)获取羽毛球场上图像信息，并根据上述羽毛球场上图像信息判断第n个羽毛球落点信息；控制装置(2)根据上述第n个羽毛球落点信息和第n位置状态的移动底盘(31)位置信息计算移动底盘(31)运动轨迹并根据上述运动轨迹控制移动底盘(31)运动至第n+1位置状态，且移动底盘(31)位于第n+1位置状态时，储球件(32)的进球口位于第n个羽毛球的运动轨迹上；
其中，n为自然数，且n≥1，第一位置状态为移动底盘(31)初始位置状态，移动底盘(31)位于第n+1位置状态时，第n个羽毛球处于空中飞行状态。
2.根据权利要求1所述的视觉跟踪羽毛球陪练机器人，其特征在于，控制装置(2)在羽毛球场内建立三维坐标系,当控制装置(2)位于第n位置状态时根据所获取的羽毛球场上图像信息并提取第n个羽毛球运动过程中坐标变化,控制装置(2)通过第n个羽毛球运动过程中坐标变化计算出第n个羽毛球运动路线并根据第n个羽毛球运动路线计算出第n个羽毛球落点信息。
3.根据权利要求2所述的视觉跟踪羽毛球陪练机器人，其特征在于，当控制装置(2)通过控制移动底盘(31)运动至第n+1位置状态时，控制装置(2)根据所获取的羽毛球场上图像信息并再次提取第n个羽毛球运动过程中坐标变化,控制装置(2)通过再次提取的第n个羽毛球运动过程中坐标变化再次计算出第n个羽毛球运动路线，并根据再次计算出的第n个羽毛球的运动路线落点信息再次计算出第n个羽毛球落点信息，控制装置(2)通过控制移动底盘(31)运动至再次预算的第n+1位置状态，控制装置(2)根据上述再次计算的第n个羽毛球落点信息和第n+1位置状态的移动底盘(31)位置信息计算移动底盘(31)运动轨迹，控制装置(2)根据上述运动轨迹控制移动底盘(31)运动至再次计算的第n+1位置状态并以再次计算的第n+1位置状态为底盘的n+1位置状态，其中移动底盘(31)位于再次计算的第n+1位置状态时，第n个羽毛球处于空中飞行状态。
4.根据权利要求2或3所述的视觉跟踪羽毛球陪练机器人，其特征在于，当控制装置(2)位于第n位置状态时，控制装置(2)根据所获取的羽毛球场上图像信提取球网大小和位置，控制装置(2)根据球网大小和位置和球网在三维坐标系中的位置对羽毛球坐标和移动装置(3)所处位置状态进行更新。
5.根据权利要求4所述的视觉跟踪羽毛球陪练机器人，其特征在于，移动底盘(31)包括机架(311)、两个驱动轮(312)、万向轮(313)和两个步进电机(314)，两个驱动轮(312)和万向轮(313)均安装在机架(311)下方，万向轮(313)位于两个驱动轮(312)安装位置连线的中垂线上，两个步进电机(314)分别连接两个驱动轮(312)，步进电机(314)控制驱动轮(312)转动。
6.根据权利要求5所述的视觉跟踪羽毛球陪练机器人，其特征在于，图像采集装置(1)覆盖180°范围。
7.根据权利要求5所述的视觉跟踪羽毛球陪练机器人，其特征在于，所述视觉跟踪羽毛球陪练机器人还包括传感装置(4)，传感装置(4)用于检测球场地面障碍物信息，控制装置(2)与传感装置(4)通信连接，控制装置(2)制器控制移动底盘(31)运动至第n+1位置状态过程中根据传感装置(4)获取底面障碍物信息控避开障碍物。
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