为解决人工捡球费力费时的问题,设计了一种双目视觉识别定位、机械手捡拾和自主避障的轮式智能捡球机器人。该机器人通过双目摄像头和 LabVIEW 平台,实现对小球图像的实时采集与处理; 运动控制系统采用以 STM32F411 为主核心的 NUCLEO-F411RE 嵌入式开发板,实现对各个模块的驱动; 通过五自由度机械手实现小球的捡拾; 通过红外传感器检测周围环境,实现自主避障; 由计数器统计捡球数量,通过手柄模块人机交互辅助完成卸载过程。该机器人能够代替人工完成高尔夫球、乒乓球、网球等多种小型球类的高强度、长时间的捡拾和运载任务。
捡球机器人控制系统以运动控制系统为核心,包括电压模块、手柄模块、图像处理模块、传感器避障模块、机械手控制模块和电机驱动模块。电压模块打开,机器人启动,通过手柄模块选择机器人自动运动模式。运动中,图像处理模块和传感器避障模块将信息传递给运动控制系统,运动控制系统处理后进行机械手控制和电机驱动控制,完成捡球动作。
智能捡球机器人能够在不同球场智能识别并捡拾乒乓球、网球等多种小球,通过计算图像对应点间的位置偏差,来获取物体三维几何信息,使得机器人能够识别小球并定位,提高了捡拾精准度;平行状态避障模型,使避障过程更精细准确; 双目摄像头的使用提高了工作效率。目前市场上存在的专门从事捡球的球童数量较少,人员素质较差,多为临时雇佣工作。球场引进这种智能机器人产品,既节省开支,也满足了球类爱好者对时尚的追求。