一种能够接球和抛球的玩具制造技术

本实用新型专利技术提供一种能够接球和抛球的玩具，利用回波测距原理定位或用连续波双频多普勒频谱分析法定位测速，由ＤＳＰ芯片和单片机及相关电路构成三个相关的功能单元，完成目标球轨迹、速度的计算、接球机构的数字控制、抛球机构的数字控制。该玩具成本低，能够实时接球与抛球，同时有即时语音计分、提示，数码显示，红外遥控及键盘电路单元。可与操作者形成接球抛球互动，且操作模式能灵活选择。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种智能玩具，特别涉及一种完成目标球轨迹、速度的计算、接球机构的数字控制、抛球机构的数字控制的能够接球和抛球的玩具。
技术介绍
在现有玩具领域，对运动目标的测量一般是采用图像方法或雷达方法，采用上述方法对实时目标的捕获与跟踪和方位、仰角、速度距离等参数进行精确计算时，运算量大，对设备的精度要求高，因此成本很高。另外，超声红外测距已有广泛应用，成本较低。但该方法一般应用于对静止目标的测量。同时，对运动物体的实时的机械捕获如采用一般的机械手控制方法十分困难。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提供一种能接球和抛球的玩具，利用回波测距原理定位或用连续波双频多普勒频谱分析法定位测速，由DSP芯片和单片机及相关电路构成三个相关的功能单元，完成目标球轨迹、速度的计算、接球机构的数字控制、抛球机构的数字控制。该玩具成本低，能够实时接球与抛球，同时有即时语音计分、提示，数码显示，红外遥控及键盘电路单元。可与操作者形成接球抛球互动，且操作模式能灵活选择。本技术提供一种能够接球的玩具，包括至少一个接球器，用于接球，所述接球器具有接球口；执行机构，与所述接球器连接，带动所述接球器接球；驱动器，根据控制执行单元的指令，驱动所述执行机构带动所述接球器接球；传感器，将所述执行机构的位置、角度参数反馈给主控和计算单元；监测采集和数据预处理单元用于对来球进行监测和数据采集，对数据进行预处理，获得来球的距离、速度相关的实时参数；主控和计算单元用于对所述传感器反馈的所述执行机构的位置、角度参数和所述监测采集和数据预处理单元传入的实时参数进一步计算，求出球的轨迹和速度及坐标参数，产生相应控制指令；控制执行单元根据所述主控和计算单元的控制指令驱动所述驱动器，该驱动器驱动所述执行机构，该执行机构带动所述接球器完成接球动作。本技术还提供一种能够接球和抛球的玩具，包括至少一个接球器，用于接球和抛球，所述接球器具有接球口；储球器位于所述接球器的下方，通过一软管与所述接球器的出口连接；抛球器其入口与所述储球器的出口相连；执行机构，与所述接球器连接，带动所述接球器接球和抛球；驱动器，根据控制执行单元的指令，驱动所述执行机构带动所述接球器接球和抛球；传感器，将所述执行机构的位置、角度参数反馈给主控和计算单元；人机界面设备，与控制执行单元相连接，用于对抛球模式进行设置；监测采集和数据预处理单元用于对来球进行监测和数据采集，对数据进行预处理，获得来球的距离、速度相关的实时参数；主控和计算单元接球时，用于对所述传感器反馈的所述执行机构的位置、角度参数和所述监测采集和数据预处理单元传入的实时参数进一步计算，求出球的轨迹和速度及坐标参数，产生相应控制指令；抛球时，根据所述人机界面设备抛球模式的设置或程序默认的设置产生的控制指令；控制执行单元根据所述主控和计算单元的控制指令驱动所述驱动器，该驱动器驱动所述执行机构，该执行机构带动所述接球器完成接球或抛球动作。所述监测采集和数据预处理单元包括一个超声波发射器、至少三个不在同一条直线上的反射波接收器、一个DSP芯片和外围控制电路，能够用时间渡越法完成被目标反射的回波由所述发射器到接收器的路程测量和计算；其中，所述发射器的发射脉冲包络在每个测距周期内是一串脉宽度递增非对称矩形波，而所述接收器中DSP的捕捉端口为LF2407的CAP1/2/3，设置一个有效脉宽检测门，有效脉宽的选择由所要测量的距离大小从脉冲序列中选出，通过测量脉宽等于有效脉宽的脉冲的回波时间来测量和计算回波路程，从而减小了等待时间和盲区，能够在设定的距离门中获取运动目标球两点或多点的回波路程参量。所述监测采集和数据预处理单元包括 一个双频连续波发射器、至少三个连续波波接收器和接收电路；其中所述接收电路对有效的回波信号，分别经三路接收器接收，再经所述接收电路处理计算出目标球相对于所述接收器的距离和速度参数；所述接收电路部分有调谐器、正交混频，放大、A/D转换、FIFO电路，DSP最小系统，有门电路和计数器控制电路；所述接收电路对有效的回波信号，分别经三路接收器接收，再经频率分离，正交混频、放大、A/D转换，直接进入控制执行单元或在计数器的控制下分别由FIFO存储，然后由DSP最小系统读取，该电路对时域离散的信号进行FFT变换，由此计算目标球相对于所述接收器的距离和速度参数，送入所述主控和计算单元计算目标轨迹和速度及所需坐标参量。还包括行走机构，该行走机构为无轨机构或有轨机构；其中，所述有轨机构包括横向轨道和纵向轨道；4个行走轮，两两对称所述在横向轨道上滚动；驱动行走轮横向行走的一电机；驱动行走轮纵向行走的2个电机；用于系统定位的横向、纵向感测元件；其中所述有轨方式的定位装置采用安装于横向、纵向轨道上的感测元件和控制电路定位；所述无轨机构包括置于底部并且其上有黑色十字定位线和行走底板；置于所述行走底板之上，并且不在一条直线上排列的三个光电管；用于行走的行走装置，根据所述控制执行单元的控制指令驱动所述行走装置转动的驱动器；其中，所述无轨机构的定位装置采用了底板的白底黑色十字线和三个不在一条直线上排列的反射式光电管配合和控制电路两维定位。所述接球器形状为空腔椭球形，所述接球口的中心轴位于所述椭球的一个焦点上；所述执行机构包括摇头机构，置于所述接球器的下方，带动所述接球器转动；摆动和伸缩机构，为一凸轮连杆机构，其中所述连杆在凸轮的作用下上下移动，带动所述接球部上下运动或随机构摆动；所述驱动器包括与所述摇头机构固接，用于驱动所述摇头机构使所述接球器转动的电机；与所述摆动和伸缩机构固接，用于驱动所述摆动和伸缩机构使所述接球器摆动的电机；与所述摆动和伸缩机构固接，用于驱动所述凸轮运动的电机； 与所述抛球器固接，用于控制抛出球的速度的电机；与所述抛球器固接，用于控制抛出球的仰角的电机；与所述抛球器固接，用于控制抛出球的方位角的电机。于所述接球器的下方的两侧设置分别设置一手接球器，所述手接球器均有一个接球口，该接球口的中心轴位于该椭球的一个焦点上；在所述两个手接球器腔体内部有一个电磁吸盘或弹性缓冲接球网；所述手接球器通过轴向与切向的腕部驱动机构与一直臂相通，并能在所述腕部驱动机构的作用下轴向和切向转动；所述直臂是一个中空直管，可在相应的直臂驱动器的作用下平移和转动，其中部有一个卸载口，卸载时该口与其外侧的驱动导管的出口相重合，该出口与位于后下方的球存储器通过软导管相连。通过本技术利用回波测距原理定位或采用连续波双频多普勒分析法定位测速，并采用由单片机、DSP芯片和相关电路构成的功能单元，完成目标球轨迹、速度的计算、接球机构的数字控制、抛球机构的数字控制，并且实现该装置成本较低、运算精确度高。附图说明图1为本技术实施例无轨方案的主视图；图2为本技术实施例无轨方案的右视图；图3为本技术实施例无轨方案的立体示意图；图4为本技术实施例有轨方案的后视图；图5为本技术实施例有轨方案的右视图；图6为本技术实施例有轨方案的立体示意图；图7和图8为本技术实施例的无轨方案的定位原理图；图9为本技术实施例的组成框图；图10(共2页)，图10A和图10B，为本技术实施例的工作流程图；图11(共2页)，图11A和图11本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能够接球的玩具，其特征在于包括：　　　　至少一个接球器，用于接球，所述接球器具有接球口；　　　　执行机构，与所述接球器连接，带动所述接球器接球；　　　　驱动器，根据控制执行单元的指令，驱动所述执行机构带动所述接球器接球；　　　　传感器，将所述执行机构的位置、角度参数反馈给主控和计算单元；　　　　监测采集和数据预处理单元：用于对来球进行监测和数据采集，对数据进行预处理，获得来球的距离、速度相关的实时参数；　　　　主控和计算单元：用于对所述传感器反馈的所述执行机构的位置、角度参数和所述监测采集和数据预处理单元传入的实时参数进一步计算，求出球的轨迹和速度及坐标参数，产生相应控制指令；　　　　控制执行单元：根据所述主控和计算单元的控制指令驱动所述驱动器，该驱动器驱动所述执行机构，该执行机构带动所述接球器完成接球动作。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张强，
申请(专利权)人：张强，
类型：实用新型
国别省市：37[中国|山东]