一种冰壶辅助训练小车制造技术

本发明专利技术公开了一种冰壶辅助训练小车，其特征在于，包括：车载服务端，包括车载中央处理模块、视觉系统控制模块、夹持机构控制模块、运动机构控制模块以及旋转机构控制模块；人机交互客户端，包括设置参数、获取图片、框选目标、瞄准投掷、键盘控制以及视频回放，基于计算机视觉瞄准和跟踪目标，通过视觉伺服系统控制训练小车的行动轨迹，能够瞄准冰壶场上的目标，将冰壶以一定的线速度和角速度进行投掷，达到辅助运动员训练的目的，可以完成一些运动员不能完成的目标，比如保持每次投掷冰壶的力度和速度相同，同时起到辅助训练的作用，提高训练效率，有利于冰壶运动的推广。有利于冰壶运动的推广。有利于冰壶运动的推广。

【技术实现步骤摘要】
一种冰壶辅助训练小车


[0001]本专利技术涉及的是冰壶辅助训练
，尤其涉及一种冰壶辅助训练小车。

技术介绍

[0002]冰壶运动是在冰面上进行的，使用约19kg的花岗岩冰壶石，冰壶场地尺寸长约42m，宽约4.25m，比赛最终目的就是在投出所有16个冰壶石(每队8个)后，令您所在队的冰壶石最接近营垒(得分区)，要令球队获胜，您需要：掷出您的冰壶石以使其停留在得分位置(“挨近”)，将对手的冰壶石撞出得分位置(“击出”)，用其它冰壶石保护您自己的冰壶石，所投出的冰壶石最接近营垒中心的队伍得分。
[0003]由规则可知，冰壶距离营垒中心越近则得分越高，这就要求投掷冰壶时需要满足一定的出手速度和角速度的要求，冰壶运动员需要大量训练才能达到。由于冰壶运动场地的苛刻条件，专业运动员十分稀缺。若使用训练小车代替运动员投掷冰壶，则可以提高训练效率，通过合适的方法控制训练小车瞄准目标区域，以一定的线速度和角速度将冰壶掷出辅助运动员训练，教练员可以通过设置投掷线速度和角速度的参数来达到实施战略的目的，这种方法可以完成一些运动员不能完成的目标，比如保持每次投掷冰壶的力度和速度相同，同时起到辅助训练的作用，提高训练效率，有利于冰壶运动的推广。

技术实现思路

[0004]为解决
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提出一种冰壶辅助训练小车，解决了无法对冰壶投掷的线速度和角速度进行设定，进而无法保证每次投掷冰壶的力度和速度相同，导致训练效率不佳的问题。
[0005]为此，本专利技术提供了一种冰壶辅助训练小车，包括：
[0006]车载服务端，包括车载中央处理模块、视觉系统控制模块、夹持机构控制模块、运动机构控制模块以及旋转机构控制模块；
[0007]人机交互客户端，包括设置参数、获取图片、框选目标、瞄准投掷、键盘控制以及视频回放，设置参数部分用于设置控制底盘以及瞄准相机的相关参数，是为了适应不同场地下灯光环境对投掷效果的影响获取图片部分用于发送消息以控制车载服务端驱动相机进行拍摄工作，在完成拍摄任务后，操作界面会对获取的第一帧图片进行回显，方便用户对跟踪目标进行框选，框选区域部分可使用户对第一帧图片的跟踪区域与击打区域进行指定，在指定完成后，框选区域的位置信息会被传送给车载服务端，瞄准投掷部分中，用户可设置底盘的相关运动参数，这些参数会被传送给车载服务端，用于控制底盘的投掷工作，启动键盘控制后，可直接对训练小车进行运动控制，实现用户对训练小车的位置控制，视频回放功能用于记录并回放整个投掷过程，可用于对训练小车的投掷进行数据化分析。
[0008]优选的，所述车载中央处理模块负责接收并分析客户端发来的通讯消息，协调调度其他各个模块的运行和配合，车载控制单元布置在训练小车底盘上，内部部署训练小车软件系统服务端，用于接收人机交互客户端发来的各种消息指令。
[0009]优选的，所述视觉系统控制模块主要分为图片获取与目标跟踪两部分，通过瞄准相机获取前方大本营实时图片，之后将图片按帧传送给目标跟踪部分，运行跟踪算法，实现对指定目标像素位置的实时获取。
[0010]优选的，所述视觉系统控制模块包括高速相机、长焦镜头以及高精度光学云台，相机通过光学云台与训练小车底盘固连，相机为大恒相机MER2
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U3系列，分辨率为1280x1024，帧率大于200fps，数据接口为USB3.0，具有高分辨率、高清晰度、低噪声等特点，能够满足训练小车对拍摄和传输速率快的要求，相机支持编程控制，镜头部分采用75mm焦距的长焦镜头，物距30m～40m，成像范围大概为2m，高精度光学云台有粗调与精调两种方式，精调时微分头每格可调整角度在0.67分。
[0011]优选的，所述夹持机构控制模块负责控制冰壶夹的开合，可以通过设置控制夹持的力矩完成对冰壶的夹取以及释放，在合适的位置松开夹持机构，可实现冰壶与训练小车的分离，夹持机构与舵机固连，冰壶夹的开合通过调节舵机的角度进行控制。舵机采用Dynamexel工业级数字伺服舵机MX系列，具有精密控制、PID控制、360度位置控制以及高速通讯等功能。
[0012]优选的，所述运动机构控制模块接收来自车载中央控制单元的控制指令，作出相应的动作来控制训练小车底盘的运动，可以设置的参数是底盘的角速度以及线速度，结合运动学原理，能够实现对训练小车运动距离、运动加速度及速度的控制。运动机构采用松灵SCOUT
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2.0作为训练小车底盘，驱动形式为四轮独立驱动，转向时采用四轮差速转向，在冰壶场地可实现位置上的自由移动。此底盘可以在冰壶场地冰面温度下工作，且轮式底盘对冰壶场地冰面不会产生较大的伤害，适合在冰面进行投掷运动。
[0013]优选的，所述旋转机构控制模块通过旋转为冰壶提供角速度，使冰壶在投掷出去后，呈现出一条曲线轨迹，为冰壶投掷提供更多的可能性。旋转机构的动力由具有转动能力的电机提供，采用ubeMars生产的AK系列动力模组，该模组能够提供强劲的动力，最高转速可达32000rpm。
[0014]优选的，所述设置参数包括指令频率、视觉伺服角速度上限以及相机曝光时间，其中指令频率指底盘执行指令的速率，视觉伺服角速度上限能够限制训练小车在投掷过程中的视觉伺服角速度最大值，相机曝光时间能够调整相机拍摄一张图片的时间，在光照条件不佳时，可以通过调整此参数获取拍摄质量较高的图片。
[0015]本专利技术提出了一种冰壶辅助训练小车，基于计算机视觉瞄准和跟踪目标，通过视觉伺服系统控制训练小车的行动轨迹，能够瞄准冰壶场上的目标，将冰壶以一定的线速度和角速度进行投掷，达到辅助运动员训练的目的，可以完成一些运动员不能完成的目标，比如保持每次投掷冰壶的力度和速度相同，同时起到辅助训练的作用，提高训练效率，有利于冰壶运动的推广。
附图说明
[0016]图1是本专利技术具体实施例的小车外观图；
[0017]图2是本专利技术具体实施例的小车软件系统流程示意图；
[0018]图3是本专利技术具体实施例的结构框图。
具体实施方式
[0019]下面，通过具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。
[0020]参照图1
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3，本专利技术提出了一种冰壶辅助训练小车，包括：
[0021]车载服务端，包括车载中央处理模块、视觉系统控制模块、夹持机构控制模块、运动机构控制模块以及旋转机构控制模块；
[0022]人机交互客户端，包括设置参数、获取图片、框选目标、瞄准投掷、键盘控制以及视频回放，设置参数部分用于设置控制底盘以及瞄准相机的相关参数，是为了适应不同场地下灯光环境对投掷效果的影响获取图片部分用于发送消息以控制车载服务端驱动相机进行拍摄工作，在完成拍摄任务后，操作界面会对获取的第一帧图片进行回显，方便用户对跟踪目标进行框选，框选区域部分可使用户对第一帧图片的跟踪区域与击打区域进行指定，在指定完成后，框选区域的位置信息会被传送给车载服务端，瞄准投掷部分中，用户可设置底盘的相关运动参数，这些参数会被传送给车载服务端，用于控制底本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种冰壶辅助训练小车，其特征在于，包括：车载服务端，包括车载中央处理模块、视觉系统控制模块、夹持机构控制模块、运动机构控制模块以及旋转机构控制模块；人机交互客户端，包括设置参数、获取图片、框选目标、瞄准投掷、键盘控制以及视频回放，设置参数部分用于设置控制底盘以及瞄准相机的相关参数，是为了适应不同场地下灯光环境对投掷效果的影响获取图片部分用于发送消息以控制车载服务端驱动相机进行拍摄工作，在完成拍摄任务后，操作界面会对获取的第一帧图片进行回显，方便用户对跟踪目标进行框选，框选区域部分可使用户对第一帧图片的跟踪区域与击打区域进行指定，在指定完成后，框选区域的位置信息会被传送给车载服务端，瞄准投掷部分中，用户可设置底盘的相关运动参数，这些参数会被传送给车载服务端，用于控制底盘的投掷工作，启动键盘控制后，可直接对训练小车进行运动控制，实现用户对训练小车的位置控制，视频回放功能用于记录并回放整个投掷过程，可用于对训练小车的投掷进行数据化分析。2.如权利要求1所述的一种冰壶辅助训练小车，其特征在于，所述车载中央处理模块负责接收并分析客户端发来的通讯消息，协调调度其他各个模块的运行和配合，车载控制单元布置在训练小车底盘上，内部部署训练小车软件系统服务端，用于接收人机交互客户端发来的各种消息指令。3.如权利要求1所述的一种冰壶辅助训练小车，其特征在于，所述视觉系统控制模块主要分为图片获取与目标跟踪两部分，通过瞄准相机获取前方大本营实时图片，之后将图片按帧传送给目标跟踪部分，运行跟踪算法，实现对指定目标像素位置的实时获取。4.如权利要求1所述的一种冰壶辅助训练小车，其特征在于，所述视觉系统控制模块包括高速相机、长焦镜头以及高精度光学云台，相机通过光学云台与训练小车底盘固连，相机为大恒相机MER2
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U3系列，分辨率为1280x1024，帧率大于200fps，数据接口为USB3.0，具有高分辨率、高清晰度、低噪声等特点，能够满足训练小车对拍摄和传输速率快的要求，相机支持编程控制，镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：金野，刘鹏，冷晓琨，吴雨璁，程丹松，吴锐，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：