CN113018836A - 一种用于台球比赛和训练的智能摆球设备及摆球方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于台球比赛和训练的智能摆球设备及摆球方法，包括迷你摆球机器人和机器人控制***；迷你摆球机器人包括移动机构、用于拿取和放置球体的摆放机构，摆放机构设于移动机构上；机器人控制***具有自动分析球局功能，自动分析球局功能包括识别出各个待摆球体的现有位置和并判断出各个待摆球体需要摆放的位置；机器人控制***根据现有位置和需要摆放的位置控制迷你摆球机器人对待摆球体进行拿取后摆放至需要摆放的位置；本发明实现快速对台球进行智能摆放，省时省力且摆放精度高，从而降低人工使用成本；同时对于训练台球时，能够减少训练人员摆球劳动力的消耗，利于缩短训练中的等待时间。

Description

一种用于台球比赛和训练的智能摆球设备及摆球方法
技术领域
本发明涉及设计台球辅助技术领域，特别是涉及一种用于台球比赛和训练的智能摆球设备及摆球方法。
背景技术
摆球是台球比赛和训练中的常见操作，例如斯诺克台球和中式台球比赛开局时按台球规则将台球摆放在预定位置上，对于斯诺克台球比赛，将彩球打进后，需要将其放置回其固有点位，斯诺克台球比赛判罚为“无意识救球”后复位整个球局。
现有摆球操作是通过人工操作实现，需要人工不断围绕桌体移动进行拿球和放球，摆球比较耗时和消耗劳动力，这种人工操作费时费力且人工操作误差较大，人力使用成本较高。
发明内容
本发明的目的在于克服以上所述的缺点，提供一种用于台球比赛和训练的智能摆球设备及摆球方法。
为实现上述目的，本发明的具体方案如下：
一种用于台球比赛和训练的智能摆球设备，包括迷你摆球机器人和机器人控制***；所述迷你摆球机器人具有移动机构，以及用于拿取和放置球体的摆放机构，所述摆放机构设于移动机构上；所述机器人控制***具有自动分析球局功能，所述自动分析球局功能包括识别出各个待摆球体的现有位置和并判断出各个待摆球体需要摆放的位置；所述机器人控制***根据所述现有位置和需要摆放的位置控制所述迷你摆球机器人对待摆球体进行拿取后摆放至所述需要摆放的位置。
本发明进一步地，所述摆放机构包括有机械臂以及拾取件，所述机械臂的一端连接在移动机构上，所述拾取件连接在机械臂的另一端，所述拾取件采用抓手式或吸盘式对待摆球体进行抓取。
本发明进一步地，所述机器人控制***通过有线方式或无线方式向迷你摆球机器人发生控制信号。
本发明进一步地，所述机器人控制***集成于迷你摆球机器人上。
本发明进一步地，所述机器人控制***包括有摄像头和计算机，所述摄像头用于采集包含台球桌的台面及台面上球体的视频信息；所述计算机用于基于预先构建的模型对所述视频信息进行分析，基于台球种类对应的规则确定当前比赛或训练的球局状态，并得到各球体的现有位置和待摆位置的第一位置信息，根据所述第一位置信息向所述迷你摆球机器人发出控制信号。
本发明进一步地，所述摄像头还用于识别所述迷你摆球机器人的位姿信息，所述计算机还用于对所述位姿信息进行分析，得到所述迷你摆球机器人的第二位置信息和方向信息，并根据所述第二位置信息和方向信息控制所述迷你摆球机器人移动。
本发明进一步地，所述计算机集成于摄像头内。
本发明进一步地，所述机器人控制***通过机器人视觉伺服技术控制迷你摆球机器人的移动。
本发明进一步地，所述迷你摆球机器人还包括有用于贮藏球体的存储机构。
本发明的有益效果为：本发明通过设置迷你摆球机器人配合机器人控制***能够实现快速对台球进行智能摆放，省时省力且摆放精度高，从而降低人工使用成本；同时对于训练台球时，能够减少训练人员摆球劳动力的消耗，利于缩短训练中的等待时间。
本发明还提供了一种利用上述的智能摆球设备进行摆球的摆球方法，包括如下步骤：
通过机器人控制***获取待摆球体的现有位置和需要摆放的位置；
根据所述待摆球体的现有位置控制迷你摆球机器人的移动机构带动摆放机构移动至待摆球体的***区域，然后摆放机构抓取住待摆球体；
根据所述待摆球体的需要摆放的位置控制迷你摆球机器人带动待摆球体移动至该需要摆放的位置周围，然后摆放机构将待摆球体放置在该需要摆放的位置上。
本发明的有益效果为：利用本发明的摆球方法进行摆放台球，省时省力且摆放精度高，从而降低人工使用成本；同时对于训练台球时，能够减少训练人员摆球劳动力的消耗，利于缩短训练中的等待时间。
附图说明
图1是本发明实施例提供的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的机器人控制***集成在迷你摆球机器人上的示意图；
图3是本发明实施例提供的迷你摆球机器人的示意图；
附图标记说明：1、迷你摆球机器人；11、移动机构；12、摆放机构；121、机械臂；122、拾取件；2、机器人控制***；21、摄像头；22、计算机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围局限于此。
如图1至图3所示，本实施例所述的一种用于台球比赛和训练的智能摆球设备，包括迷你摆球机器人1和机器人控制***2；所述迷你摆球机器人1具有移动机构11，以及用于拿取和放置球体的摆放机构12，所述摆放机构12设于移动机构11上；所述机器人控制***2具有自动分析球局功能，所述自动分析球局功能包括识别出各个待摆球体的现有位置和并判断出各个待摆球体需要摆放的位置；所述机器人控制***2根据所述现有位置和需要摆放的位置控制所述迷你摆球机器人1对待摆球体进行拿取后摆放至所述需要摆放的位置。
实际使用时，可将机器人控制***2设置为训练模式和比赛模式；在比赛模式下，机器人控制***2根据当前台球类型的规则对当前球局状态进行自动分析，根据当前球局状态首先识别出待摆球体的现有位置并判断出该待摆球体需要摆放的位置，接着根据待摆球体的现有位置，机器人控制***2控制迷你摆球机器人1移动，迷你摆球机器人1的移动机构11带动摆放机构12移动至待摆球体的现有位置，接着摆放机构12对待摆球体进行拿取，然后根据待摆球体需要摆放的位置，控制移动机构11带动拿取待摆球体后的摆放机构12移动至需要摆放的位置处，然后摆放机构12将待摆球体放置在需要摆放的位置上，从而完成球体的摆放；摆放完成后，机器人控制***2控制迷你摆球机器人1退开，等待下一次摆球操作；
在训练模式下，可预先将训练任务输入机器人控制***2，当开始训练以及见到到一轮训练结束时，机器人控制***2控制迷你摆球机器人1进行摆球操作，即将白球和目标球摆放到训练任务指定的位置。例如，训练任务是：将白球放置到开球区，六个彩球放置到其点位上，按照黄、绿、棕、蓝、粉、黑的顺序，将彩球依次击打进球。训练成功即为完成此任务，训练失败即为出现了犯规或球未打进袋的情况。再如，训练任务在上述基础上，要求各个彩球打进指定的球袋，则训练失败还包括了球进袋但未打进指定球袋的情况；如此通过机器人控制***2控制迷你摆球机器人1进行摆球，从而缩短训练人员等待摆球的时间，同时免去训练人员的摆球操作，减少训练人员摆球劳动力的消耗，使得训练人员保持充足的体力进行训练。
本实施例通过设置迷你摆球机器人1配合机器人控制***2能够实现快速对台球进行智能摆放，省时省力且摆放精度高，从而降低人工使用成本；同时对于训练台球时，能够减少训练人员摆球劳动力的消耗，利于缩短训练中的等待时间。
本实施例中，迷你机器人可以设置在台面上，当然也可以设置在地面上，其可与具有固定或半固定底座的机械手配合，机械手的底座可以安装在球桌边沿、地面、墙壁、天花板、球桌灯上，安装方式可以是完全固定，也可以采用沿滑轨移动的方式，根据实际设计需要进行设置。
基于上述实施例的基础上，进一步地，所述摆放机构12包括有机械臂121以及拾取件122，所述机械臂121的一端连接在移动机构11上，所述拾取件122连接在机械臂121的另一端，所述拾取件122采用抓手式或吸盘式对待摆球体进行抓取。实际使用时，机械臂121带动拾取件122灵活摆动，以对待摆球体进行抓取，具体地，本实施例优选采用吸盘式拾取件122，能够有效避免在抓取或摆放时触碰到旁边的球体。
基于上述实施例的基础上，进一步地，所述机器人控制***2通过有线方式或无线方式向迷你摆球机器人1发生控制信号。具体地，机器人控制***2可以采用电线、网线、USB连接线等有线方式，也可以采用红外、蓝牙、WiFi等无线方式。
基于上述实施例的基础上，进一步地，所述机器人控制***2包括有摄像头21和计算机22，所述摄像头21用于采集包含台球桌的台面及台面上球体的视频信息；所述计算机22用于基于预先构建的模型对所述视频信息进行分析，基于台球种类对应的规则确定当前比赛或训练的球局状态，并得到各球体的现有位置和待摆位置的第一位置信息，根据所述第一位置信息向所述迷你摆球机器人1发出控制信号。
具体地，本实施例采用专利号为201711464888.4的图像处理原理对摄像头21拍摄的视频信息进行处理，再结合专利号为201711461959.5公开的比赛计分***原理对视频信息进行分析，确定当前比赛或训练的球局状态，以便结合台球种类的规则确定是否进行摆球、需要将球体摆放至哪个位置，从而得到各球体的现有位置和待摆位置的第一位置信息，接着计算机22根据第一位置信息向迷你摆球机器人1发出控制信号，控制迷你摆球机器人1进行摆球操作。摄像头21可以是工业相机、网络摄像头、监控摄像头、计算机自身配备的摄像头等；计算机22泛指具有计算功能的设备，可以是工控机、台式电脑、笔记本电脑、平板电脑、嵌入式***、单片机、计算芯片、智能手机、智能电视、智能摄像头自带处理器等。
基于上述实施例的基础上，进一步地，所述摄像头21还用于识别所述迷你摆球机器人1的位姿信息，所述计算机22还用于对所述位姿信息进行分析，得到所述迷你摆球机器人1的第二位置信息和方向信息，并根据所述第二位置信息和方向信息控制所述迷你摆球机器人1移动。
本实施例以机器人手眼标定技术，通过对迷你摆球机器人1的位姿信息进行分析，以确定迷你摆球机器人1的当前位置、方向等信息，以便精确控制迷你摆球机器人1的移动轨迹和移动速度，从而对球体进行抓取和放置；同时通过摄像头21的反馈，使得迷你摆球机器人1主动移动到不影响选手或训练员观察和击球的位置，同时在移动过程中能够主动避让其他球体；同时可设置计算机22通过摄像头21拍摄的视频信息预估选手或训练员击打球体后球体的运行轨迹，从而控制迷你摆球机器人1进行主动避让。
基于上述实施例的基础上，进一步地，所述计算机22集成于摄像头21内。如此设置，体积更小，更适应台球场合应用。
基于上述实施例的基础上，进一步地，所述机器人控制***2通过机器人视觉伺服技术控制迷你摆球机器人1的移动。利用摄像头21的视觉感知能力来建立迷你摆球机器人1空间坐标系和图像坐标系的映射关系，进而通过控制迷你摆球机器人1速度来接近球体。
基于上述实施例的基础上，进一步地，所述迷你摆球机器人1还包括有用于贮藏球体的存储机构。通过设置储存机构贮藏球体，能够实现球体的快速更换，进一步缩短摆放球体的耗时。
如图3所示，基于上述实施例的基础上，进一步地，将机器人控制***2集成于迷你摆球机器人1上。如此进一步减小整个设备的体积，占用空间更小，实现迷你摆球机器人1的自主控制运动。
如图1至图3所示，本实施例还提供了一种运用上述的智能摆球设备进行摆球的摆球方法，包括如下步骤：
步骤S1：利用摄像头21和计算机22获取得到待摆球体的现有位置和需要摆放的位置；
步骤S2：根据所述待摆球体的现有位置控制迷你摆球机器人1的移动机构11带动摆放机构12移动至待摆球体的***，然后摆放机构12抓取住待摆球体，实现球体的拿取；
步骤S3：根据所述待摆球体的需要摆放的位置控制迷你摆球机器人1带动待摆球体移动至该需要摆放的位置的正上方，然后摆放机构12将待摆球体放置在所述需要摆放的位置上，从而完成球体的摆放。
本实施例中，在步骤S1中，还包括通过摄像头21和计算机22获取迷你摆球机器人1的位置信息和方向信息；以便计算机22根据迷你机器人的位置信息和方向信息精确控制移动机构11带动摆放机构12移动的轨迹以及精确控制摆放机构12进行拿取和放置球体。
利用本实施例的摆球方法进行摆放台球，省时省力，摆放精度高，降低人工使用成本；同时对于训练台球时，能够减少训练人员摆球劳动力的消耗，利于缩短训练中的等待时间。
以上所述仅是本发明的一个较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，包含在本发明专利申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于台球比赛和训练的智能摆球设备，其特征在于，包括迷你摆球机器人(1)和机器人控制***(2)；
所述迷你摆球机器人(1)具有移动机构(11)，以及用于拿取和放置球体的摆放机构(12)，所述摆放机构(12)设于移动机构(11)上；
所述机器人控制***(2)具有自动分析球局功能，所述自动分析球局功能包括识别出各个待摆球体的现有位置和并判断出各个待摆球体需要摆放的位置；所述机器人控制***(2)根据所述现有位置和需要摆放的位置控制所述迷你摆球机器人(1)对待摆球体进行拿取后摆放至所述需要摆放的位置。
2.根据权利要求1所述的一种用于台球比赛和训练的智能摆球设备，其特征在于，所述摆放机构(12)包括有机械臂(121)以及拾取件(122)，所述机械臂(121)的一端连接在移动机构(11)上，所述拾取件(122)连接在机械臂(121)的另一端，所述拾取件(122)采用抓手式或吸盘式对待摆球体进行抓取。
3.根据权利要求1所述的一种用于台球比赛和训练的智能摆球设备，其特征在于，所述机器人控制***(2)通过有线方式或无线方式向迷你摆球机器人(1)发生控制信号。
4.根据权利要求1所述的一种用于台球比赛和训练的智能摆球设备，其特征在于，所述机器人控制***(2)包括有摄像头(21)和计算机(22)，所述摄像头(21)用于采集包含台球桌的台面及台面上球体的视频信息；所述计算机(22)用于基于预先构建的模型对所述视频信息进行分析，基于台球种类对应的规则确定当前比赛或训练的球局状态，并得到各球体的现有位置和待摆位置的第一位置信息，根据所述第一位置信息向所述迷你摆球机器人(1)发出控制信号。
5.根据权利要求4所述的一种用于台球比赛和训练的智能摆球设备，其特征在于，所述摄像头(21)还用于识别所述迷你摆球机器人(1)的位姿信息，所述计算机(22)还用于对所述位姿信息进行分析，得到所述迷你摆球机器人(1)的第二位置信息和方向信息，并根据所述第二位置信息和方向信息控制所述迷你摆球机器人(1)移动。
6.根据权利要求5所述的一种用于台球比赛和训练的智能摆球设备，其特征在于，所述机器人控制***(2)通过机器人视觉伺服技术控制迷你摆球机器人(1)的移动。
7.根据权利要求4所述的一种用于台球比赛和训练的智能摆球设备，其特征在于，所述计算机(22)集成于摄像头(21)内。
8.根据权利要求7所述的一种用于台球比赛和训练的智能摆球设备，其特征在于，所述机器人控制***(2)集成于迷你摆球机器人(1)上。
9.根据权利要求1所述的一种用于台球比赛和训练的智能摆球设备，其特征在于，所述迷你摆球机器人(1)还包括有用于贮藏球体的存储机构。
10.一种利用上述权利要求1至9中任一项所述的智能摆球设备的摆球方法，其特征在于，包括如下步骤：
通过机器人控制***(2)获取待摆球体的现有位置和需要摆放的位置；
根据所述待摆球体的现有位置控制迷你摆球机器人(1)的移动机构(11)带动摆放机构(12)移动至待摆球体的***区域，然后摆放机构(12)抓取住待摆球体；
根据所述待摆球体的需要摆放的位置控制迷你摆球机器人(1)带动待摆球体移动至该需要摆放的位置周围，然后摆放机构(12)将待摆球体放置在该需要摆放的位置上。
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