[发明专利]拳击躲避机器人

说明书

技术领域

一种拳击躲避机器人，特别是拳击练习用的“假人”，属于娱乐、体育锻炼和训练设备领域，

背景技术

拳击运动以其具有健身、攻防、和发泄等功能而博得一些人的喜爱；但由于它是一项双人对打运动，需要有人陪练。对于没有时间去健身房，在家里又找不到对手的拳击来说，依靠跳绳、哑铃、杠铃、沙袋、拳击靶或发泄球练习，因缺少互动性常会有乏味之感。

目前国内市场尚缺少拳击陪练用的智能和低成本机器人。

中国专利《自动化拳击机》（申请号88102378.7申请人杰里·Ｌ·威尔逊）提供了一种用微处理器编程控制，能做出拳、收拳等特定套式的平行四边形连杆机器人。其不足之处在于：套式特定，不能因人而异。

中国专利《运动训练器材》（申请号200480042876.7申请人利昂·史蒂文森）提供了一支架支撑被击打物，支架的长度和空间造型可调。其不足之处是：不能与人互动，只能被动挨打。

中国专利《游戏拳击系统》（申请号03801760.1申请人新时代株式会社）营造出了一个虚拟的拳击环境，通过与显示屏上的虚拟对手对打。其虽然有较好的互动性但是缺少空间感与真实性。

从上面的几个现有的拳击锻炼器材的特点可以看出，它们的不足之处在于缺乏互动性与智能性。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种拳击躲避机器人，包括由机架、运动杆机构和直角坐标仪机构组成的机械部分和由摄像头、微处理器组成的控制部分。摄像头根据控制芯片发出的控制信号定时拍摄照片并将拍摄的图片信息传递给控制芯片进行图片处理和信息分析，提取图片中所拍摄的拳头图素，计算拳头图素中心的位置距离整个图片中心的距离，发出电机控制信号；电机则带动由两根正交丝杠组成的直角坐标仪机构和运动杆机构上端的被打物体前后左右摇摆，完成躲避动作。其有益效果是：人机互动，躲避方式因人而异，极大地提高训练乐趣。

一种拳击躲避机器人的机械部分包括机架、运动杆机构、直角坐标仪机构；其中，机架是用于放置运动杆机构和直角坐标仪机构，分为上下两层，即上机架和下机架，分别由两块平板制成，上机架较下机架小，上机架和下机架之间用杆系桁架相连，用于放置所述的直角坐标仪机构；下机架用于放置运动杆机构。所述的运动杆机构是由运动杆、被打物体和空心铝球组成的；其中，被打物体和空心铝球分别位于运动杆的上端和下端，空心铝球与下机架上固定的球槽构成球铰；所述的被打物体用于躲避拳击，摄像头借助弹簧支撑安装在被打物体里，并预留出摄像机窗口。所述的直角坐标仪机构由两个正交的滚珠丝杠构成，分别为丝杠Ⅰ和丝杠Ⅱ；丝杠Ⅰ的长度较丝杠Ⅱ长。丝杠Ⅰ的两端分别放置滚珠轴承，并且配置轴承支架，轴承支架固定在上机架上。另外丝杠Ⅰ上配置∟形滑块，其上有螺纹孔，与滚珠丝杆构成一个运动副；丝杠Ⅰ两侧加装穿过∟形滑块的导轨Ⅰ。丝杠Ⅱ的一端借助滚珠轴承安装在∟形滑块上，另一端固定在菱形滑块上；丝杠Ⅱ两侧亦加装导轨Ⅱ；菱形滑块还加装一块借助两根外伸支撑杆支承的连接板，用于与滑车连接；丝杠Ⅰ和丝杠Ⅱ分别由电机Ⅰ和电机Ⅱ驱动。

整个机械机构主要是运用了两点一线的基本原理。实现这一原理的运用是通过以下步奏实现的：

1.运动杆机构的球铰部分充当运动杆上的一固定点；

2.运动杆的滑车充当运动杆的另一点。

在机器人工作过程中，球铰只是固定运动杆一端空心铝球的位置，但是并不限制运动杆的空间指向。滑车始终位于一个水平面内，滑车在水平面内的位置是由直角坐标仪机构上与丝杠相连的电机驱动的，而电机由嵌入式系统芯片控制。通过控制电机的运转，就可以控制滑车的空间位置。当滑车的位置改变时，也就是相当于运动杆上的一点发生了变化，那么运动杆的空间指向也将随之变化，进而安装在运动杆另一端的被打物体的空间位置也将发生变化。

从上面的叙述中可以看出，被打物体的控制是通过控制坐标仪的运转而实现的。直角坐标仪机构的功能是将滑车所在的平面坐标化，将滑车所在平面的坐标转化为电机的转数，从而便于数字控制。设直角坐标仪机构中的丝杠Ⅰ为x轴，丝杠Ⅱ为y轴。通过控制电机Ⅰ和电机Ⅱ的运转就可以控制丝杆Ⅰ与丝杠Ⅱ上的滑块的坐标值。

一种拳击躲避机器人的控制部分包括：信息采集部分、信息处理部分、分析部分、执行部分。