CN104383689B - 智能射球竞技机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能射球竞技机器人，包括竞技场地以及机器人，其中所述机器人设有控制模块，以及分别与所述控制模块电连接的电机模块、发射模块、巡线模块、感应模块以及夹取模块。本发明提供的智能射球竞技机器人能够按照规定的路线进行智能巡线行走，并且识别不同的路线类型，做出不同的反应。通过巡线模块算法、记忆模块算法、脉冲计数修正算法、道具靶复位算法各个模块算法的运用，以及程序的编写，使得各个模块功能得到实现，从而实现了整个机器人的功能。

Description

智能射球竞技机器人

技术领域

本发明涉及一种智能射球竞技机器人。

背景技术

机器人产业在二十一世纪将成为和汽车、电脑并驾齐驱的主干产业。从庞大的工业机器人到微观的纳米机器人，从代表尖端技术的仿人型机器人到孩子们喜爱的宠物机器人，机器人正在日益走近我们的生活，成为人类最亲密的伙伴。机器人技术和产业化在中国具有一定的现实基础和广阔的市场前景。

机器人大赛以科技含量高、学科跨度宽、参与面广和展示性强等特点在国际上有着很强的影响力。全球化的机器人产业市场也给商家带来了丰厚的利润回报。国内的教育和科研机构也日益关注机器人事业的发展，有关科研工作在深度和规模上逐渐提高，全国高校基本形成了完整的课程体系，对推动高校的科技创新和产学研一体化产生了积极作用，也为提高我国在机器人领域的国际地位做出了积极贡献。

近年来国内开展了许多与机器人有关的科普活动、竞技比赛，旨在进一步加强未成年人思想道德教育，提高广大青少年的科学素养，发展自身潜能，引导更多的大中小学生关注科技、热爱科技、走进科技，涌现出更多的未来科学家和未来工程师。在积极推进基础教育和高等教育改革的过程中，渗透科学技术教育，努力培养大中小学学生的实践能力和创新精神，造就适应21世纪全球科技、经济发展需要的新一代。

机器人大赛不但能吸引一大批电子信息产业制造商、销售商、金融投资机构和技术服务机构提供产品和服务，而且还促进了知名科研机构、高等院校与高科技企业的合作交流，共同发展。通过大赛期间举办学术研讨等活动，众多专家学者齐聚一堂，探讨我国自动化技术和信息技术的发展趋势，为推动产业发展出谋献策，领衔助跑。

但是现有技术中的机器人行走是采用delay函数实现智能小车部分的转弯等动作。该函数是通过改变延时的时间，从而改变转弯动作的延续时间，由此就能控制小车转动的角度，随着电量的减少，运用delay函数控制转弯的效果出错率将会大大增加。此外现有技术中的机器人行走没有预定的地图，并且会造成行走路线重复。

发明内容

本发明的首要目的在于提供一种能够较可靠的定角度转弯，沿地图预定轨迹行走以实现竞技规则的智能射球竞技机器人，为实现上述目的本发明的具体方案如下：

一种智能射球竞技机器人，包括：

竞技场地，所述竞技场地设有网格状的循迹线，在所述竞技场地上随机分布设有待夹取的任务物品以及待击倒的道具靶；

机器人，所述机器人设有控制模块，以及分别与所述控制模块电连接的电机模块、发射模块、巡线模块、感应模块以及夹取模块，其中：

所述电机模块包括电机驱动模块以及用于行走的直流电机，其中所述直流电机与所述电机驱动模块电连接，所述电机驱动模块与所述控制模块电连接；

所述发射模块电磁铁、继电器，其中所述电磁铁受所述继电器驱动做击发动作，所述继电器与所述控制模块电连接；

所述巡线模块包括与所述控制模块电连接的巡线传感器；

所述感应模块包括用于感应前方任务物品的感应传感器，所述感应传感器与所述控制模块电连接；

所述夹取模块包括机械手、夹取舵机，其中所述机械手受所述夹取舵机驱动做夹取动作，所述夹取舵机与所述控制模块电连接。

优选的，所述电机模块还包括用于对所述直流电机测速的测速编码器，所述测速编码器与所述控制模块电连接。

优选的，所述控制模块还包括用于调整所述发射模块发射角度的升降舵机。

优选的，所述竞技场地还设有自动复原装置，所述道具靶通过所述自动复原装置设于所述竞技场地上。

优选的，所述自动复原装置包括控制单元、复原舵机以及用于检测所述道具靶倾倒状态的复原传感器，所述复原传感器、复原舵机分别与所述控制单元电连接。

优选的，所述巡线模块还包括记忆模块，所述记忆模块存储有所述机器人的行走路线，确保所述机器人在与上一圈不同的行走路线上。

优选的，所述控制模块为AVR的ATMEGA系列高速单片机。

优选的，所述电机驱动模块为L298N电机驱动模块。

本发明提供的智能射球竞技机器人能够按照规定的路线进行智能巡线行走，并且识别不同的路线类型，做出不同的反应。通过巡线模块算法、记忆模块算法、脉冲计数修正算法、道具靶复位算法各个模块算法的运用，以及程序的编写，使得各个模块功能得到实现，从而实现了整个机器人的功能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1为本发明实施例机器人模块示意图；

图2为本发明实施例机器人巡线模块流程示意图；

图3为本发明实施例自动复原装置模块示意图；

图4为本发明实施例机器人记忆模块流程示意图；

图5为本发明实施例机器人主要流程示意图；

图6为本发明实施例机器人打道具靶模块流程示意图；

图7为本发明实施例打道具靶模块流程示意图；

图8为本发明实施例夹取任务物品模块流程示意图；

图9为本发明实施例释放任务物品模块流程示意图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例

一种智能射球竞技机器人，包括竞技场地，所述竞技场地设有网格状的循迹线，循迹线为用黑色的电工胶布贴出的黑色直线，在所述竞技场地上随机分布设有待夹取的任务物品以及待击倒的道具靶；还包括机器人，如图1所示，所述机器人设有由AVR的ATMEGA系列高速单片机构成的控制模块，控制模块也可以用51系列单片机或者ARM系列单片机代替，以及分别与所述控制模块电连接的电机模块、发射模块、巡线模块、感应模块以及夹取模块，其中：所述电机模块包括电机驱动模块以及用于行走的四个直流电机，所述电机驱动模块可以是L298N电机驱动模块，其中所述直流电机与所述电机驱动模块电连接，所述电机驱动模块与所述控制模块电连接，通过控制模块控制电机驱动模块，实现直流电机的驱动；发射模块则用于发射乒乓球，所述发射模块包括电磁铁、继电器，其中所述电磁铁受所述继电器驱动做击发动作，所述继电器与所述控制模块电连接，通过控制模块控制继电器的通断实现电磁铁的吸合与释放，从而实现乒乓球的击发；所述巡线模块包括与所述控制模块电连接的巡线传感器，根据不同颜色对红外光吸收的程度不同的原理，由控制模块采集巡线传感器上每个红外接收器吸收发射的红外光的强度，来辨别机器人巡线情况，并根据不同巡线情况操控直流电机的动作，如图2所示，当巡线传感器判断机器人左偏或者右偏时，通过改变控制模块改变机器人方向实现校准直到正压黑线；所述感应模块包括用于感应前方任务物品的感应传感器，所述感应传感器与所述控制模块电连接，感应传感器也可以包括红外接收器，当前方有物体时，红外接收器便会收到红外发射器发射红外光的反射光，由此可以判断机器人前方是否有任务物品；所述夹取模块包括机械手、夹取舵机，其中所述机械手受所述夹取舵机驱动做夹取动作，所述夹取舵机与所述控制模块电连接，通过夹取舵机转动传动机械手的收放。

作为上述实施例方案的改进，所述电机模块还包括用于对所述直流电机测速的测速编码器，所述测速编码器与所述控制模块电连接，实现机器人的精确位移。

作为上述实施例方案的改进，所述控制模块还包括用于调整所述发射模块发射角度的升降舵机。

作为上述实施例方案的改进，所述竞技场地还设有自动复原装置，所述道具靶通过所述自动复原装置设于所述竞技场地上，本实施例中的自动复原装置如图3所示，包括控制单元、复原舵机以及用于检测所述道具靶倾倒状态的复原传感器，所述复原传感器、复原舵机分别与所述控制单元电连接，当道具靶被击倒时，道具靶将遮挡住红外发射器和红外接收器，从而使红外发射器发射的红外光经发射后被红外接收器接收，控制模块轮询查询各个道具靶后边红外传感器的数值，便可确认道具靶是否被击落，若被击落，则控制相应的复原舵机将击落的道具靶复原站立。

如图4所示，作为上述实施例方案的改进，所述巡线模块还包括记忆模块，当图2所示的巡线模块遇到十字路口时，所述记忆模块存储有所述机器人的行走路线，确保所述机器人在与上一圈不同的行走路线上，例如，当机器人行走至十字路口时，判断是否为第一圈，如是则右转行走，如不是则根据上一圈的行走方向进行反向行走，例如上一圈为左转行走，则本次则右转行走。

如图5～图9所示，以本发明实施例提供的智能射球竞技机器人竞技规则如下：

竞赛规则

竞赛时间为5mins。

当比赛开始指令发出后，选手启动小车，将豌豆射手形象的机器人从起点上沿着规定的轨道，开始循迹。通过十字路口，转弯，感应并夹取向日葵形象的任务物品，发一次炮弹打僵尸形象的道具靶。然后再将向日葵搬到十字路口对面并放下，再发一次炮弹打僵尸。打完两个僵尸，豌豆射手沿着轨道去往下一个僵尸处，依次循环。

豌豆射手跑完一圈之后，若比赛规定时间还没到，可继续沿着轨道打僵尸。(跑完一圈之后有15秒的装球时间。)

评分标准

夹起一个向日葵得10分(无论之后是否有打到僵尸)。

将向日葵放到指定的位置，不倒，得10分。(若不小心撞到，可由选手或裁判摆到指定的位置上，但不得分)。

若没有夹到向日葵或没有将向日葵放到指定的地方，打僵尸，如果这种情况下即使打倒了僵尸也不得分。

如果打完相对的两个僵尸后，没有到下一个十字路的僵尸处而是总在一个十字路口循环，则除第一次外，之后的动作不计入总分。

打中一个僵尸得15分，打倒得30分。没打到不得分。

注意：因违规操作损坏赛场提供的设备，污染赛场环境等不符合职业规范的行为,扰乱赛场秩序，干扰裁判员工作，视情节扣5～10分，情况严重者取消比赛资格。(本规则仅提供参考，游戏者可自行另订规则)

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种智能射球竞技机器人，其特征在于包括：

竞技场地，所述竞技场地设有网格状的循迹线，在所述竞技场地上随机分布设有待夹取的任务物品以及待击倒的道具靶；

机器人，所述机器人设有控制模块，以及分别与所述控制模块电连接的电机模块、发射模块、巡线模块、感应模块以及夹取模块，其中：

所述电机模块包括电机驱动模块以及用于行走的直流电机，其中所述直流电机与所述电机驱动模块电连接，所述电机驱动模块与所述控制模块电连接；

所述发射模块包括电磁铁、继电器，其中所述电磁铁受所述继电器驱动做击发动作，所述继电器与所述控制模块电连接；

所述巡线模块包括与所述控制模块电连接的巡线传感器；

所述感应模块包括用于感应前方任务物品的感应传感器，所述感应传感器与所述控制模块电连接；

所述夹取模块包括机械手、夹取舵机，其中所述机械手受所述夹取舵机驱动做夹取动作，所述夹取舵机与所述控制模块电连接。

2.如权利要求1所述的智能射球竞技机器人，其特征在于：

所述电机模块还包括用于对所述直流电机测速的测速编码器，所述测速编码器与所述控制模块电连接。

3.如权利要求1所述的智能射球竞技机器人，其特征在于：

所述控制模块还包括用于调整所述发射模块发射角度的升降舵机。

4.如权利要求1所述的智能射球竞技机器人，其特征在于：

所述竞技场地还设有自动复原装置，所述道具靶通过所述自动复原装置设于所述竞技场地上。

5.如权利要求4所述的智能射球竞技机器人，其特征在于：

所述自动复原装置包括控制单元、复原舵机以及用于检测所述道具靶倾倒状态的复原传感器，所述复原传感器、复原舵机分别与所述控制单元电连接。

6.如权利要求1所述的智能射球竞技机器人，其特征在于：

所述巡线模块还包括记忆模块，所述记忆模块存储有所述机器人的行走路线，确保所述机器人在与上一圈不同的行走路线上。

7.如权利要求1所述的智能射球竞技机器人，其特征在于：

所述控制模块为AVR的ATMEGA系列高速单片机。

8.如权利要求1所述的智能射球竞技机器人，其特征在于：

所述电机驱动模块为L298N电机驱动模块。