一种用于跑步训练的有轨机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种用于跑步训练的有轨机器人，包括：轨道、机器人以及穿戴式终端；所述轨道预先沿训练场跑道内侧铺设；所述机器人包括底盘和上部结构，所述底盘和所述上部结构通过回转架连接；所述底盘与所述轨道相匹配；所述穿戴式终端与所述机器人无线连接。本发明专利技术提供的一种用于跑步训练的有轨机器人，在匀速引导和节奏训练基础上，增加信息显示、跟随摄像等功能；机器人采用轮轨结合式底盘，尽可能避免影响到田径场的其他功能，防止造成人员磕绊；穿戴式终端可用于采集训练人员生理信息及训练途中自行调整引导速度。训练途中自行调整引导速度。训练途中自行调整引导速度。

【技术实现步骤摘要】
一种用于跑步训练的有轨机器人


[0001]本专利技术涉及机器人
，具体地说，特别涉及一种用于跑步训练的有轨机器人。

技术介绍

[0002]研究和实践表明，跑步训练尤其是长跑训练中使用匀速引导和节奏训练能显著提升训练成绩。目前在长跑训练中使用的匀速引导设备主要是LED引导灯带，通过控制灯带中不同LED灯的亮灭实现流水灯的效果，运动员按流水灯光亮指示控制跑步速度。LED引导灯带虽然能够实现匀速引导基本功能，但是还存在以下功能缺陷。首先，灯带引导速度为提前设定好的，在使用过程中，跑步者无法自行改变设定速度；其次，灯带无法直观显示速度、剩余时间等信息，也不具备跟随摄像功能，无法完成跑步动作采集及运动技术分析，无法达到更好的训练效果。

技术实现思路

[0003]为了解决现有技术的问题，本专利技术实施例提供了一种用于跑步训练的有轨机器人。所述技术方案如下：
[0004]一方面，提供了一种用于跑步训练的有轨机器人，包括：轨道、机器人以及穿戴式终端；所述轨道预先沿训练场跑道内侧铺设；所述机器人包括底盘和上部结构，所述底盘和所述上部结构通过回转架连接；所述底盘与所述轨道相匹配；所述穿戴式终端与所述机器人无线连接。
[0005]进一步地，所述机器人工作模式包括引导模式和跟随模式；在引导模式下，机器人以设定速度沿轨道运动，引导运动员进行节奏训练，根据摄像机拍摄图像判断机器人和运动员相对位置，控制回转架转动，使显示屏幕和摄像机始终朝向运动员；在跟随模式下，机器人根据摄像机拍摄的图像识别运动员相对位置，实时跟随运动员运动，保持与运动员同步的速度，此时回转架保持固定。
[0006]进一步地，所述机器人利用摄像机拍摄运动员跑步姿态，记录运动员运动速度的相关信息。
[0007]进一步地，所述底盘包括引导轮和驱动轮；所述引导轮与所述驱动轮连接；所述驱动轮与地面接触，所述引导轮与轨道接触。
[0008]进一步地，所述上部结构包括支架、显示器、俯仰电机、摄像机安装架以及摄像机组成；所述支架的一端与所述回转架连接，其上安装显示器、俯仰电机、摄像机安装架以及摄像机；所述俯仰电机通过控制摄像机安装架旋转实现摄像机俯仰角度调节。
[0009]进一步地，所述穿戴式终端为手环形式，包括心率测量模块和控制模块；所述心率测量模块用于测量运动员的心率；所述控制模块与所述机器人连接，所述控制模块用于控制机器人的运动速度。
[0010]本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
[0011]本专利技术提供的一种用于跑步训练的有轨机器人，在匀速引导和节奏训练基础上，增加信息显示、跟随摄像等功能；机器人采用轮轨结合式底盘，尽可能避免影响到田径场的其他功能，防止造成人员磕绊；穿戴式终端可采集训练人员生理信息，并使训练人员自行调整引导速度。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0013]图1是本专利技术实施例的一种用于跑步训练的有轨机器人的示意图；
[0014]图2是本专利技术实施例的回转架旋转原理图；
[0015]图3是本专利技术实施例的回转架的机械结构示意图；
[0016]图4是本专利技术实施例的回转架控制流程图；
[0017]图5是本专利技术实施例的机器人跟随模式速度控制原理图。
具体实施方式
[0018]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。
[0019]实施例
[0020]本专利技术提供了一种用于跑步训练的有轨机器人，参见图1，由轨道、机器人及穿戴式终端三部分组成。轨道1预先沿训练场跑道内侧铺设。机器人由底盘和上部结构组成，底盘主要由引导轮2、驱动轮3及其他内部设备构成；上部结构主要由支架5、显示器6、俯仰电机7、摄像机8、摄像机安装架9及其他内部设备构成；底盘和上部结构通过回转架4连接；回转架4由回转电机10驱动转动。
[0021]本实施例中，机器人工作模式包括引导模式和跟随模式两种。在引导模式下，机器人以设定速度沿轨道运动，引导运动员进行节奏训练，根据摄像机拍摄图像判断机器人和运动员相对位置，控制回转架转动，使显示器和摄像机始终朝向运动员；在跟随模式下，机器人根据摄像机拍摄的图像识别运动员相对位置，实时跟随运动员运动，保持与运动员同步的速度，此时回转架保持固定，机器人主要功能在于拍摄运动员跑步姿态，记录运动员运动速度等信息，便于后期进行技术分析。
[0022]该有轨机器人的引导训练原理为：
[0023]轨道预先铺设于训练场跑道内侧。使用时将机器人放置在轨道上，使其按设定速度沿轨道匀速运动，引导运动员按设定速度进行跑步训练，提升跑步成绩。
[0024]该机器人沿轨道运动原理为：
[0025]机器人底盘采用驱动轮+引导轮的轮轨结合形式，驱动轮与地面接触，引导轮与轨道接触。工作时，驱动轮按设定速度转动，保证机器人运动速度；引导轮与轨道相互作用，保证机器人沿轨道的运动方向。
[0026]该机器人速度控制原理为：
[0027]机器人通过穿戴式手环控制速度，启动会即按初始设定速度运行，允许使用中通过手环手动调节或语音控制方式，实时调整运动速度。
[0028]回转架旋转原理参见图2，机器人上部结构通过回转架安装在底盘上。在引导模式下，机器人做匀速运动，同时实时接收运动员穿戴式信标相对机器人的位置，根据相对位置调整回转架旋转角度，根据摄像机拍摄图像判断机器人和运动员相对位置，控制回转架转动，使显示屏和摄像机始终朝向运动员，便于运动员看到显示屏上的跑步速度、个人生理参数等信息，便于摄像机准确拍摄运动员跑步姿态。
[0029]回转架机械结构参见图3，回转电机41安装在底盘上，驱动小齿轮43转动，从而带动大齿轮45转动；大齿轮45与支架46固连，当大齿轮45转动时，带动支架46转动，从而带动安装在支架上的显示器、摄像机等部件一起转动；小齿轮43和大齿轮45的轴分别安装在固连于底盘的支承42和44上。
[0030]回转架控制流程参见图4，机器人分析摄像机拍摄的视频图像，判断运动员是否处于画面中，如果运动员不在画面中，则调整焦距，扩大画面拍摄范围，直到拍摄到运动员为止；如果运动员在画面中，则分析运动员图像人像大小是否合适，若不合适，则根据要求调整焦距，再进行下一步流程。然后判断运动员图像是否处于拍摄画面中间的指定区域，如果是，说明摄像机已对准运动员，则保持回转架角度；如果否，进一步判断运动员图像位于画面中间区域的左侧还是右侧；如果运动员图像位于左侧，则回转架按设定角度左转；如果运动员图像位于右侧，则回转架按设定角度右转；然后进行下一分析和循环。如果有多人同时起跑训练，则该流程以画面中的第一人图像为判断依据。
[0031]机器人跟本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于跑步训练的有轨机器人，其特征在于，包括：轨道、机器人以及穿戴式终端；所述轨道预先沿训练场跑道内侧铺设；所述机器人包括底盘和上部结构，所述底盘和所述上部结构通过回转架连接；所述底盘与所述轨道相匹配；所述穿戴式终端与所述机器人无线连接。2.如权利要求1所述的用于跑步训练的有轨机器人，其特征在于，所述机器人工作模式包括引导模式和跟随模式；在引导模式下，机器人以设定速度沿轨道运动，引导运动员进行节奏训练，根据摄像机拍摄图像判断机器人和运动员相对位置，控制回转架转动，使显示器和摄像机始终朝向运动员；在跟随模式下，机器人根据摄像机拍摄的图像识别运动员相对位置，实时跟随运动员运动，保持与运动员同步的速度，此时回转架保持固定。3.如权利要求2所述的用于跑步训练的有轨机器人，其特征在于，所述机器人利用摄像机...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝鑫鑫，陈南君，张志勇，王大磊，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：