一种智能足球机器人制造技术

本实用新型专利技术提供了一种智能足球机器人控制系统，包括视觉感应系统、压力传感系统、中央处理器、行走机构，所述中央处理器优先按照压力传感系统的压力信号驱动所述膝部及以下部件运动向提供所述压力信号的方向移动；所述中央处理器依据所述视觉感应系统根据所述足球与所述机器人之间的距离提供的第一信号、第二信号和第三信号控制足部机器人移动；本实用新型专利技术结构简单，制造容易，灵活运动，成本不高，操作简单，顺利完成了机器人带球奔跑、躲避对手冲击等。

A kind of intelligent soccer robot

The utility model provides an intelligent soccer robot control system, which includes a visual induction system, a pressure sensing system, a central processor, and a walking mechanism. The central processor drives the movement of the knee and the following components to the direction of providing the pressure signal according to the pressure signal of the pressure sensing system. According to the first signal, second signal and third signal provided by the vision induction system according to the distance between the football and the robot, the central processor controls the movement of the foot robot. The utility model has the advantages of simple structure, easy manufacturing, flexible movement, low cost, simple operation and smooth completion of the robot. Running the ball, avoiding the impact of the opponent, and so on.

【技术实现步骤摘要】
一种智能足球机器人
本技术专利涉及一种智能足球机器人，尤其是通过智能控制实现盲动的足球机器人，能够模仿人持续带球运动且智能启动、关停节约用电等。
技术介绍
现在高度专业化、智能化的足球机器人已经面世，并且在世界足球机器人大赛中被应用，在FIRA国际机器人联合会和ROBOTCUP国际机器人足球世界杯赛中，带有很强的观赏性和趣味性。参加这种对抗足球赛的机器人，要有灵活的运动关节和指挥运动的大脑以及强有力智能控制装置。目前模仿人的运动关节来制造的机器人在足球控制和多个及其人之间具体协调和配合，非常的笨拙，原因是机器人本身没有太多的感知，以及没有灵活的机械运动能力，尤其是关节的运动控制要伴随着一系列的指挥才能实现。在ROBOTCUP国际机器人足球世界杯赛中，有一种类型是通过每个人控制一个机器人，通过人的操控来实现队伍之间的足球配合，是要通过遥控器或者智能手柄来实现机器人对足球的控制，这个过程仍然是人的智力活动和肢体动作参与到机器人足球大赛中，是一种人的游戏运动，观赏性不够大。另外，在控制足球机器人的过程中，通常会有允许机器人之间产生碰撞的冲突，这就要求机器人具有很高的灵活性和抗冲击力，甚至是极快的反应速度。而在现有的升级后的足球机器人比赛中，要求机器人完全智能控制，不需要人作为足球机器人的选手参与足球机器人比赛，这对机器人高速移动以及精确定位球场上的其他机器人等提出了很高的要求。因此需要一种能够灵活自动控制的足球机器人的关节，能够在其他检测信号给出指令的情况下，采用高速灵敏转动的步进电机来带动足球机器人按照控制实现足球机器人的比赛。现有技术中公开了一种具有双球形髋关节机构和7自由度腿部的仿人机器人下肢结构，其中髋关节3个自由度，踝关节3个自由度，膝关节1个自由度，髋关节采用双球型机构，即六个旋转轴交于一点，这样在膝关节和踝关节不动作的时候，使仿人型机器人在不增加关节的情况下实现腰部功能，这种机器人的灵活性相比上一篇专利文献中的机器人灵活性大大提高，但是自由度的增加，使得仿人机器人的腿的控制需要更多的芯片计算部位运行的方式以及更多的传感器来控制机器人，操控指令非常复杂。在现有技术中公开的另一种机器人腿机构，包括基座和运动平台，基座通过传动机构与运动平台连接；传动机构包括固定在基座上的电机和与电机连接的运动单元；运动单元包括能使机器人腿机构向后摆动的第一运动单元和使运动平台下压或上提的第二运动单元；第一运动单元包括一顶端固定在基座上的支撑杆，与第一电机连接第一丝杆机构和一与运动平台铰接的第一定长杆；第一定长杆包括直杆部分和向外凸出的凸块部分，支撑杆的与直杆部分铰接，第一丝杆机构与凸块部分铰接；第二单元包括与第二电机连接的第二丝杆机构和与运动平台铰接的第二定长杆，第二丝杆机构与第二定长杆铰接；这种机器人用于足球比赛的好处是结构简单，承载能力强，体积较小，加工和装配工艺性好的优点，在对抗中占有一定的优点，由于这种机器人的腿部没有膝关节，运动性能不灵活，在控制进程中显得非常的笨拙，不适应现有的足球对抗赛。在现有技术中，中国专利2014102998879中公开了一种基于蚁群算法的机器人足球动态决策装置及其方法，基于人类足球战术理念的优越性和蚁群算法在动态环境中寻找最优路径的高效性，提出了一种基于蚁群算法的机器人足球动态决策装置及其方法，通过将赛场局势和状态进行分析提炼，并将机器人战术任务效果作为反馈，以决策、评估、再决策的方式，做出最适合当前态势的策略，但是这种算法仍然我发实现足球机器人盲动，智能化。本技术专利是一种仿人机器人的灵活关节的腿的结构，采用步进电机或者控制电机控制关节的活动，在相应的活动比例下，严格控制机器人的步伐的进退，这种电机的控制是建立在相应的控制结构以及运算方式下实现的，这样能够保证足球机器人灵活的运动和躲避对抗中的冲击，并且头部的传感器使得其能够获得好的视觉效果，产生较好的空间判断，以及足球追踪能力，能够在简单结构，下完成智能控制，甚至与其他足球机器人之间产生信息共享，完成团队的合作，并且这种机器人采用新的结构设计，制造容易，成本不高。本技术专利与同类智能机器人相比，本技术专利采用了模仿了人类活动的膝关节及以下部件采用双驱动模式驱动一个滚轮，驱动速度快，机器人活动灵活，反应迅速；优化撞击平台设计，可以实现长时间带球运动；采用了盲动设计，反应灵活；采用了视觉系统与压力传感系统同时监控，并且根据足球与机器人之间的距离设置监控选择了优先信号设置方式，实现了盲动与自动的控制；采用了良好的电机控制电路，能够实现多电机联动控制，实现了足球机器人的快速反应，等等。
技术实现思路
一种智能足球机器人，该机器人包括视觉感应系统、压力传感系统、中央处理器、行走机构，所述行走机构包括驱动实现重心移动的膝部及以下部件和实现身体移动足部部件，所述压力传感系统的压力传感装置安装在第一撞击平台和第三撞击平台上，所述压力传感装置提供压力信号优先驱动所述膝部及以下部件向所述压力信号的方向移动；安装在所述第一撞击平台与所述第三撞击平台之间的摄像装置向所述中央处理器提供视觉信号；所述视觉感应系统提供的第一信号、第二信号和第三信号控制所述足部部件移动；其特征在于，所述足部移动部件采用多电机同步控制模式，包括分别连接变频器的一个主令电机和三个从动电机，其中所述主令电机的控制电路包括控制电源时序的脉冲电源控制电路、调节电机运行的开关控制电路、保证电机稳定驱动的晶振电路、带有集电极开路高压输出六项缓冲器的电机时序控制电路；所述晶振电路连接时钟电路引脚，由两个并联电容和一个电感器构成，所述电容并联连接后接地；所述脉冲电源控制电路与芯片控制引脚之间电连接上拉电阻；所述电机时序控制电路分别连接限流电阻。其特征在于，所述视觉感应系统包括通过PCI总线连接所述中央处理器的运动控制装置和图像采集装置，所述运动控制装置为运动控制卡及其运动信号采集电路，所述图像采集装置为图像采集卡及外围图像、光源及触发信号组成。其特征在于，所述膝部及以下部件包括上部驱动组件、中部驱动组件和下部驱动组件，所述压力信号分别通过所述中央处理器控制所述上部驱动组件、所述中部驱动组件和所述下部驱动组件，带动所述机器人重心向压力方向移动。其特征在于，所述第一撞击平台的中心距离地面的高度(√5-1)/2倍所述足球的直径，所述第三撞击平台距离所述第一撞击平台的距离在(√5-1)/2倍所述足球的直径到1倍足球直径之间。本技术的目的在于提供一种结构简单，制造容易，灵活运动，成本不高，操作简单的机器人结构，采用良好的关节设计和步进电机之间的安装配合，以及电机控制、信息采集和优良的计算机算法等，克服了现有技术中操作难，及其人不灵活，不能够在运行中精准控制，完成带球奔跑、躲避对手冲击等作用。附图说明图1是本技术专利的足球机器人的膝部及膝部以下部件结构示意图。图2、图3是本技术专利的足球机器人膝部及小腿转动部件的部分剖面示意图。图4是足球机器人部分示意图。图5为本技术足球机器人控制电路示意图。图6为本技术足球机器人对视觉系统镜面成像示意图。图7是本技术足球机器人的视觉控制系统框架图。图8是本技术足球机器人的控制系统的网络图原理图。图9是本技术足球本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能足球机器人，该机器人包括视觉感应系统、压力传感系统、中央处理器、行走机构，所述行走机构包括驱动实现重心移动的膝部及以下部件和实现身体移动足部部件，所述压力传感系统的压力传感装置安装在第一撞击平台和第三撞击平台上，所述压力传感装置提供压力信号优先驱动所述膝部及以下部件向所述压力信号的方向移动；安装在所述第一撞击平台与所述第三撞击平台之间的摄像装置向所述中央处理器提供视觉信号；所述视觉感应系统提供的第一信号、第二信号和第三信号控制所述足部部件移动；其特征在于，所述足部移动部件采用多电机同步控制模式，包括分别连接变频器的一个主令电机和三个从动电机，其中所述主令电机的控制电路包括控制电源时序的脉冲电源控制电路、调节电机运行的开关控制电路、保证电机稳定驱动的晶振电路、带有集电极开路高压输出六项缓冲器的电机时序控制电路；所述晶振电路连接时钟电路引脚，由两个并联电容和一个电感器构成，所述电容并联连接后接地；所述脉冲电源控制电路与芯片控制引脚之间电连接上拉电阻；所述电机时序控制电路分别连接限流电阻。

【技术特征摘要】
1.一种智能足球机器人，该机器人包括视觉感应系统、压力传感系统、中央处理器、行走机构，所述行走机构包括驱动实现重心移动的膝部及以下部件和实现身体移动足部部件，所述压力传感系统的压力传感装置安装在第一撞击平台和第三撞击平台上，所述压力传感装置提供压力信号优先驱动所述膝部及以下部件向所述压力信号的方向移动；安装在所述第一撞击平台与所述第三撞击平台之间的摄像装置向所述中央处理器提供视觉信号；所述视觉感应系统提供的第一信号、第二信号和第三信号控制所述足部部件移动；其特征在于，所述足部移动部件采用多电机同步控制模式，包括分别连接变频器的一个主令电机和三个从动电机，其中所述主令电机的控制电路包括控制电源时序的脉冲电源控制电路、调节电机运行的开关控制电路、保证电机稳定驱动的晶振电路、带有集电极开路高压输出六项缓冲器的电机时序控制电路；所述晶振电路连接时钟电路引脚，由两个并联电容和一个电感器构成，所述电容并...

【专利技术属性】
技术研发人员：王霄飞，高联学，于皓，姜敏，刘晓洋，王鹏，苟智勇，李宁，
申请(专利权)人：滨州学院，
类型：新型
国别省市：山东,37