本實用新型涉及一種運動場地輔助撿球系統(tǒng)，具體地，用于網(wǎng)球或者其他球類運動，特別涉及一種智能球童系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著球類運動，比如網(wǎng)球的普及，人們在打網(wǎng)球過程中掉落在地的網(wǎng)球隨著時間逐漸積累，如果不加以撿取便可能導(dǎo)致運動者發(fā)生扭腳意外，所以打球時需要定期撿球。但撿球是一項枯燥漫長的工作，目前，國內(nèi)還沒有專門從事智能網(wǎng)球拾取機器人的服務(wù)及產(chǎn)品，國外出現(xiàn)的智能撿球機器人大多是單個機器人進行撿球，而且并沒有對整個球場進行系統(tǒng)的監(jiān)控，使得撿球工作尚有不足，且經(jīng)常出現(xiàn)視覺死角，漏檢網(wǎng)球。而且撿球機器人工作性能單一，不能滿足運動者除了撿球外的其他需求。目前，我國有網(wǎng)球場約85475所，網(wǎng)球運動人口 864萬，且運動人口數(shù)量每年以10％～12％的速度增長，人們對網(wǎng)球運動的消費需求日益增強，市場潛力巨大。如果不盡快解決這種現(xiàn)狀，比如會妨礙網(wǎng)球這種運動的普及。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是：提供一種功能豐富的球童系統(tǒng)，解決目前球類運動還欠缺系統(tǒng)化智能化服務(wù)的窘境。

本實用新型解決其技術(shù)問題的解決方案是：提供一種智能球童系統(tǒng)，包括：中央控制系統(tǒng)、撿球系統(tǒng)和遞球系統(tǒng)，所述中央控制系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)處理裝置和圖像采集裝置，所述圖像采集裝置位于球場平面上方，所述圖像采集裝置與所述數(shù)據(jù)處理裝置可通訊地連接，所述撿球系統(tǒng)包括視覺識別裝置和撿球裝置，所述視覺識別裝置位于球場四周且位于所述圖像采集裝置的下方，所述視覺識別裝置分別與所述撿球系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理裝置可通訊地相連，所述遞球系統(tǒng)分別與所述視覺識別裝置和所述數(shù)據(jù)處理裝置可通訊地相連。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述撿球系統(tǒng)包括若干個一體式結(jié)構(gòu)的撿球機器人，所述遞球系統(tǒng)包括若干個一體式的遞球機器人。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述撿球機器人為4個，且分別位于球場外圍的邊界角。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述圖像采集裝置為具有航拍功能的無人機。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述數(shù)據(jù)處理裝置為個人電腦。

本實用新型的有益效果是：提供一種智能球童系統(tǒng)，其包括中央控制系統(tǒng)、撿球系統(tǒng)和遞球機器人，中央控制系統(tǒng)具有在球場上方鳥瞰的圖像采集裝置，通過圖像采集裝置實時將球場的動態(tài)傳送給數(shù)據(jù)處理裝置，數(shù)據(jù)處理裝置通過分析并調(diào)動撿球系統(tǒng)和遞球機器人完成撿球、遞球和遞水等工作。實現(xiàn)了球場的智能化自動化服務(wù)，推動了球類運動特別是網(wǎng)球類運動的普及。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單說明。顯然，所描述的附圖只是本實用新型的一部分實施例，而不是全部實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他設(shè)計方案和附圖。

圖1是智能球童系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是智能球童系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。

具體實施方式

以下將結(jié)合實施例和附圖對本實用新型的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果進行清楚、完整的描述，以充分地理解本實用新型的目的、特征和效果。顯然，所描述的實施例只是本實用新型的一部分實施例，而不是全部實施例，基于本實用新型的實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的其他實施例，均屬于本實用新型保護的范圍。另外，文中所提到的所有聯(lián)接/連接關(guān)系，并非單指構(gòu)件直接相接，而是指可根據(jù)具體實施情況，通過添加或減少聯(lián)接輔件，來組成更優(yōu)的聯(lián)接結(jié)構(gòu)。本實用新型創(chuàng)造中的各項技術(shù)特征，在不互相矛盾沖突的前提下可以交互組合。

實施例1

參考圖1所示，球童系統(tǒng)包括：電腦7和航拍無人機8組成的中央控制系統(tǒng)，撿球機器人1、2、3、4組成的撿球系統(tǒng)，遞球系統(tǒng)由遞球機器人5、6組成，所述撿球機器人1、2、3、4分別在球場外圍的4個邊界角，所述航拍無人機8升空在球場的上方對球場進行鳥瞰采集圖像數(shù)據(jù)，所述圖像數(shù)據(jù)以視頻流的方式通過無線Wi-Fi傳送到電腦7中，參考圖2，其中電腦7集成了OPENCV圖像處理單元71、 A*路徑規(guī)劃算法單元72和人體姿態(tài)識別單元73，兩兩互相可通訊地連接。OPENCV圖像處理單元71從視頻流中獲取各角點特征值對網(wǎng)球場進行標(biāo)定，整合網(wǎng)球場的二維結(jié)構(gòu)信息進行二維網(wǎng)球場環(huán)境地圖的構(gòu)建，并結(jié)合圖像處理技術(shù)的高斯背景分離算法分離出場上的網(wǎng)球，機器人和運動者并進行定位。OPENCV圖像處理單元71根據(jù)撿球機器人的位置對球場環(huán)境地圖進行分區(qū)，這里可以將球場合理分為等份分為4個矩形區(qū)域，撿球機器人控制所在邊界角所在的區(qū)域。當(dāng)網(wǎng)球 11落入到撿球機器人1所在的區(qū)域中，該區(qū)的撿球機器人1收到電腦7通過Wi-Fi發(fā)送的撿球指令，此時撿球機器人1的主控芯片 Cortex-M3芯片接收信息，命令打開機器人自身攜帶的USB攝像頭獲取前方圖像，此時撿球機器人1開始工作，由主控芯片Cortex-M3控制打開USB攝像頭，USB攝像頭采集前方圖并通過Wi-Fi通訊傳輸回電腦7，OPENCV圖像處理單元71對實時獲取的圖像進行高斯濾波，灰度化，二值化，查找圖像輪廓并進行圓繪制來識別定位網(wǎng)球，結(jié)合球的HSI模型確定球的二維坐標(biāo)，并且得到待撿網(wǎng)球與撿球機器人的相對位置信息，比如說角度信息，再結(jié)合鳥瞰圖像得到撿球機器人1與網(wǎng)球的距離信息，根據(jù)這兩個信息得到待撿網(wǎng)球的坐標(biāo)，并將坐標(biāo)信息傳送給A*路徑規(guī)劃算法單元72，A*路徑規(guī)劃算法單元72，為撿球機器人1規(guī)劃好路線，再Wi-Fi無線通訊把坐標(biāo)信息和路線信息傳輸給Cortex-M3主控芯片，Cortex-M3主控芯片根據(jù)接受到信息進行控制，基于麥克納姆技術(shù)由麥克納姆輪調(diào)整好小車朝向角度，根據(jù)路徑規(guī)劃行駛，完成撿球。

所述撿球機器人1包括：視覺部分、控制部分、傳感信息部分、遠(yuǎn)程控制部分、執(zhí)行部分和電源部分這幾大部分組成。

視覺部分包括：USB攝像頭；

控制部分包括Cortex-M3主控芯片、PWM驅(qū)動模塊、直流電機驅(qū)動模塊、步進電機驅(qū)動模塊、Wi-Fi模塊，Cortex-M3主控芯片通過Wi-Fi模塊與電腦7連接；

傳感信息部分系統(tǒng)包括加速度計陀螺儀模塊、霍爾測速模塊、霍爾傳感器模塊、紅外傳感模塊和物理碰撞模塊；傳感信息部分可以協(xié)助執(zhí)行部分進行智能控制，實現(xiàn)機器人移動、撿球和卸球工作。

遠(yuǎn)程控制部分包括安卓終端APP和藍(lán)牙無線模塊；遠(yuǎn)程控制部分可以使運動者通過手機等數(shù)字終端對機器人的控制。

執(zhí)行部分由碼垛型機械臂、直流減速電機、麥克納姆輪和網(wǎng)球裝置箱；

電源部分包括電池組和穩(wěn)壓電源模塊。

自動遞球/遞水過程：遞球機器人5、6在沒有接受到遞球指令時原地等候撿球機器人1、2、3、4，當(dāng)收到遞球或遞水指令時，遞球機器人打開自身的攝像頭，跟撿球機器人追蹤網(wǎng)球一樣，遞球機器人可以追蹤運動者進行遞球或者遞水工作。與撿球機器人撿球工作不同的是，遞球機器人在接收信息之前，人體姿態(tài)識別單元73會對運動者的姿態(tài)進行識別，從而判斷運動者的遞球或者遞水的需求，人體姿態(tài)識別單元73通過事先對運動者姿態(tài)的學(xué)習(xí)，通過高斯背景分離算法，參數(shù)化運動者的姿態(tài)，并對參數(shù)化的姿態(tài)進行保存，當(dāng)運動者做出相應(yīng)的姿態(tài)動作時，將保存的參數(shù)化姿態(tài)動作與之對比，從而識別出運動者的需求。

自動卸球過程：撿球機器人通過傳感部分識別出網(wǎng)球裝置箱的網(wǎng)球數(shù)量，當(dāng)網(wǎng)球數(shù)量達到飽和值時，撿球機器人根據(jù)傳感信息部分中的紅外傳感模塊自動計算返回遞球機器人的最佳路徑進行智能自動卸球，由遞球機器人進行裝卸。撿球機器人除了依靠自身的紅外傳感自動計算返回遞球機器人的最佳路徑以外，還可以依靠電腦7的A* 路徑規(guī)劃算法單元72協(xié)助進行自動裝卸，協(xié)助的方法與撿球機器人撿球的方式類似，這里就不再加以描述了。

其中，遞球機器人由主控Cortex-M3芯片，無線模塊，光電編碼器，PCA9685芯片，陀螺儀，電機驅(qū)動電路，傳送結(jié)構(gòu)等組成。使得遞球機器人具有一定的智能化。可以與電腦7和撿球機器人進行合理的協(xié)助。

以上對本實用新型的較佳實施方式進行了具體說明，但本實用新型創(chuàng)造并不限于所述實施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本實用新型精神的前提下還可做出種種的等同變型或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。