一种气动竞赛机器人控制系统技术方案

一种气动竞赛机器人控制系统，在同等功率下，相对于电器装置，气压装置而言体积小，重量轻，功率密度大，结构紧凑，控制比较方便，容易与电子控制系统相结合，适合自动化程度高的场合。该控制系统结构简单，操作方便，运行平稳，达到设计要求。

【技术实现步骤摘要】
一种气动竞赛机器人控制系统
本专利技术涉及一种气动竞赛机器人控制系统，适用于机械领域。
技术介绍
竞赛机器人是涉及人工智能、机器人学、通信、传感、精密机械和仿生材料等诸多领域的前沿研究和技术集成，机器人竞赛实际上是人类高智能技术之间的对抗赛。因此，参加机器人竞赛是一项体现参与者设计、反应能力和团队协作精神的高科技活动。
技术实现思路
本专利技术提出了一种气动竞赛机器人控制系统，在同等功率下，相对于电器装置，气压装置而言体积小，重量轻，功率密度大，结构紧凑，控制比较方便，容易与电子控制系统相结合，适合自动化程度高的场合。本专利技术所采用的技术方案是：所述机器人控制系统投球机构是由2个气缸来驱动的，气缸1实现投球功能，气缸2用于调整投射角度。所述投球机构的气动控制中，2个气缸均用二位五通电磁阀控制气路的通断，采用流量调节阀来有效地控制气缸运动速度，节流阀的流量需要经过实验反复调节，观察整个机构的运动速度，达到要求之后用螺纹扣件锁死。所述控制系统的控制大气缸的主电磁阀F1的出气口并联3个二位三通电磁阀F3、F4、F5，在每个二位三通电磁阀的出气口上接一个节流阀(J3、J4、J5)。3个节流阀的流量经过试验后设定为3个不同的值，即3种不同的运动速度。所述机器人采用直流电动机驱动，用继电器控制直流电动机的正反转，控制机器人的前进/后退，并增加2个控制输入不同电压的继电器，以实现前进时的三挡变速。本专利技术的有益效果是：该控制系统结构简单，操作方便，运行平稳，达到设计要求。附图说明图1是本专利技术的投球气缸气动回路图。图2是本专利技术的角度调整气动回路图。图3是本专利技术的程序梯形图。图4是本专利技术的自动送球程序的梯形图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。如图1，按照已经确定的整体设计方案，手动机器人的核心之一就是投篮、射球机构，而这一机构的动力元件我们选择使用气缸，并用电磁阀加以控制。其特性是在同等功率下，相对于电器装置，气压装置而言体积小，重量轻，功率密度大，结构紧凑，控制比较方便，容易与电子控制系统相结合，适合自动化程度高的场合。这些特性十分符合对比赛机器人的要求。气动元件的另一个十分重要的优点就是实现直线运动很方便，而且速度也比较快。缺点是运动元件的运动位置不能精确控制，通常只能进行满行程运动。但这个问题可以从机构设计方面进行弥补。按照设计方案要求，需要对一个大气缸和一个小气缸分别进行控制，使其能够按照一定的速度伸出和缩回。同时最好能够调节大气缸的运动速度，以便能够更灵活地调整射击角度。气源方面，使用一个压缩空气钢瓶作为主要气源。比赛规则规定，每场比赛时间最多为3min，因此用钢瓶储存一定数量的压缩空气作为气源，基本可以满足比赛要求。但为了保险起见，在重量允许的情况下，还应加装一台小型电动充气泵，对钢瓶内的压缩空气进行实时补充。射球机构的气动回路控制，由于此回路比较简单，利用开关直接控制电磁阀即可完成动作;机器人的转向由舵机控制，通过采用555集成电路改变控制信号的占空比来控制便可实现动作；机器人的前进、后退及变速功能，以及吃球、投球等动作由于其逻辑复杂，为了减少操作者的工作量，降低人工操作失误的可能性，使其更容易把精神集中在掌握整个比赛节奏上，我们采用PLC来控制，实现了自动化控制。机器人控制系统投球机构是由2个气缸来驱动的，气缸1实现投球功能，气缸2用于调整投射角度。投球机构的气动控制中，2个气缸均用二位五通电磁阀控制气路的通断，采用流量调节阀来有效地控制气缸运动速度，节流阀的流量需要经过实验反复调节，观察整个机构的运动速度，达到要求之后用螺纹扣件锁死。控制系统的控制大气缸的主电磁阀F1的出气口并联3个二位三通电磁阀F3,F4,FS，在每个二位三通电磁阀的出气口上接一个节流阀(J3、J4、J5)。3个节流阀的流量经过试验后设定为3个不同的值，即3种不同的运动速度。这样如果事先选择3个二位三通电磁阀中的任意一个通电，那么大气缸就会获得事先设定好的出口流量，此时主电磁阀通电，实现投球动作。如图2，改变发射托盘角度的动作由安装在发射架上的一个小型气缸和一套平面四杆机构来完成。因为燃料球的重量比较小，并不需要气缸有很大的推力，所以小型气缸就可以完成动作。另一方面，小型气缸的自身重量也很小，不会对整个发射架的工作产生太大影响。图中G2为气缸2，F2为二位五通电磁阀，J2和J6均为节流阀。在正常情况下电磁阀电源断开，高压气体从气缸前端进入，气缸处于缩回状态并保持不动。当发射命令产生，电磁阀电源接通，高压气体从气缸末端进入，气缸前端气体经节流阀调速后排出，使气缸按照一定速度伸出，改变球的中心位置，进而改变球的投射角度。如图3，机器人采用直流电动机驱动。为了让机器人能够对赛场环境有更强的适应性，应该让机器人的行走状态能够随时进行调整。我们设计了一种比较典型的控制方法，用继电器控制直流电动机的正反转，控制机器人的前进/后退，并增加2个控制输人不同电压的继电器，以实现前进时的三挡变速。机器人的电源采用镍氢电池组，为了降低机器人的重量，不得己采用电池组的不同抽头输出不同电压为变速控制创造条件。如图4，拾球机构将球拾起后，球会沿着机器人内部的轨道落入输送槽。通过在输送槽中安装激光传感器，检测到槽内有球，则计时3s(等待弹射机构复位)，然后自动开启传送带，将球输送到弹射机构的托盘上。托盘上装有一个位控开关，球送到托盘上后触发开关，传送带停止工作，此时ready指示灯亮，提示操作者球已到位可以发射。当球射出后又开始下一个循环。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气动竞赛机器人控制系统，其特征是：所述机器人控制系统投球机构是由2个气缸来驱动的，气缸1实现投球功能，气缸2用于调整投射角度。

【技术特征摘要】
1.一种气动竞赛机器人控制系统，其特征是：所述机器人控制系统投球机构是由2个气缸来驱动的，气缸1实现投球功能，气缸2用于调整投射角度。2.根据权利要求1所述的一种气动竞赛机器人控制系统，其特征是：所述投球机构的气动控制中，2个气缸均用二位五通电磁阀控制气路的通断，采用流量调节阀来有效地控制气缸运动速度，节流阀的流量需要经过实验反复调节，观察整个机构的运动速度，达到要求之后用螺纹扣件锁死。3.根据权利要求1所述的一种气动竞赛机器人控制系...

【专利技术属性】
技术研发人员：张琳，
申请(专利权)人：张琳，
类型：发明
国别省市：辽宁,21