[发明专利]基于机器双目视觉和人工势场避障法的倒茶机器人

说明书

本发明公开了一种基于机器双目视觉和人工势场避障法的倒茶机器人，包括主控系统；人机交互系统，用于获取倒茶指令；识别与定位系统，包括双目摄像头和激光测距模块；机械臂执行系统，包括舵机和机械臂；当人机交互系统接收到倒茶指令时，主控系统控制双目摄像头搜寻并识别茶杯，获取茶杯相对机器人的位置信息和距离信息；主控系统根据茶杯的位置和距离信息，结合人工势场避障法和机器人的D‑H坐标系反解出舵机旋转角度，利用PID算法控制舵机旋转进而控制机械臂抓取茶杯，抓取茶杯后进行沏茶操作。本发明通过双目摄像头和激光测距获取茶杯的三维空间坐标，将人工势场法与机械臂运动相结合，完成对倒茶动作，提高了工作效率，便于使用者使用。

技术领域

本发明属于机器人控制技术领域，具体涉及一种基于机器双目视觉和人工势场避障法的倒茶机器人。

背景技术

目前人们的生活质量日渐提高，对生活中服务的需求量也越来越高，随着人工服务费的提高，我们需要一款价格相对低廉、耐久度高、使用错误率低的服务机器人来满足人们日益增多的需求。

机器视觉是当前人工智能领域的一个快速发展方向，随着机器视觉技术的不断进步，推动了工业自动化、智慧安防和人工智能等行业的进步，也为各个领域的应用带来了更多的发展潜力和机会，其中双目视觉是机器视觉的一个重要分枝。将视觉应用于机械臂是将机器人控制技术和机械视觉技术相结合的产物，可以更好地满足人们需求，融入人们的日常生活。

目前市场上对于端茶倒水机器人的应用并不多，并且市面上的大部分服务机器人为轮式机器人，只能在水平地面上行走并进行服务。其有一个显著的缺点便是体型过大、制作成本过高。虽然功能比较齐全，但是完全不适用于家庭普及。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种基于机器双目视觉和人工势场避障法的倒茶机器人，解决倒茶服务机器人小型化，家庭化，普适化，自动化的问题。

本发明提供一种基于机器双目视觉和人工势场避障法的倒茶机器人，包括人机交互系统、主控系统、识别与定位系统和机械臂执行系统；人机交互系统、识别与定位系统和机械臂执行系统均与主控系统连接；

人机交互系统，用于获取倒茶指令；识别与定位系统，包括双目摄像头和激光测距模块；机械臂执行系统包括舵机和机械臂；

当人机交互系统接收到倒茶指令时，将指令发送给主控系统；主控系统控制双目摄像头搜寻并识别茶杯，并将茶杯相对机器人的位置信息反馈给主控系统；主控系统控制激光测距模块正对茶杯，获取茶杯相对机器人的距离信息；主控系统根据茶杯的位置和距离信息，结合人工势场避障法和机器人的D-H坐标系反解出舵机旋转角度，利用PID算法控制舵机旋转进而控制机械臂抓取茶杯，抓取茶杯后进行沏茶操作。

进一步地，双目摄像头识别茶杯时，先识别茶杯的颜色，根据茶杯特征色块的RGB值进行图像二值化，突出茶杯。

进一步地，双目摄像头识别茶杯时，两个摄像头分别识别出各自画面中茶杯的图像坐标，通过茶杯在两幅图像中的视差进行相似三角形运算，计算出茶杯的位置信息。

进一步地，主控系统利用PID算法控制激光测距模块旋转，进而使激光测距模块正对茶杯。

进一步地，当双目摄像头与激光测距模块的正方向一致时，主控系统通过控制双目摄像头正对茶杯，进而使激光测距模块正对茶杯。

进一步地，人机交互系统包括语音模块，语音模块接收使用者的语音命令并进行解码，将解码信号发送给主控系统。

进一步地，语音模块设有一级口令，倒茶指令一级口令响应后的预设时间内有效。

进一步地，人机交互系统在机器人完成倒茶动作后通过语音或灯光提示使用者。

进一步地，该机器人还包括电源供电系统，用于给机器人供电。