[发明专利]一种基于ROS的跑步运动员训练陪伴机器人

说明书

本发明公开了一种基于ROS的跑步运动员训练陪伴机器人，属于机器人领域。包括硬件和软件，硬件包括底座、转动装置、主控设备和传感器设备，软件包括自动行驶功能模块、机器人与运动员同步运行功能模块、数据保存功能模块、塑胶跑道数据处理模块、激光雷达数据处理模块和PID调节模块。本发明解决运动员在训练过程中不了解自己的跑步姿势、过弯道加速情况、直线冲刺情况等问题，实现了具有保持与运动员同步行驶、根据设定速度自主沿着跑道行驶、保存运动员运动视频、保存运动员运动速度和低电压报警提示功能的跑步运动员训练陪伴机器人。

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其是一种基于ROS的跑步运动员训练陪伴机器人。

背景技术

随着人们生活水平的提高和科学技术的发展，陪伴机器人也渐渐步入了我们的眼球，影响跑步运动员提升训练成绩主要有起跑姿势不正确、过弯道加速时间不对、直线冲刺时间不对、跑步过程中摆臂方式不正确、没有使用合适自己个人情况的训练方式等等因素。而跑步运动员训练陪伴机器人能够记录运动员的起跑姿势、过弯道加速情况、直线冲刺情况、跑步过程中摆臂情况、调节在跑道中加减速的位置、录制运动员跑步的整个过程。根据长期的训练数据制定出适合自己实际情况的训练方法，让运动员按照科学数据来进行训练更好的提升训练成绩。斜率，是表示一条直线(或曲线的切线)关于(横)坐标轴倾斜程度的量，它通常用直线(或曲线的切线)与(横)坐标轴夹角的正切，或两点的纵坐标之差与横坐标之差的比来表示。通过斜率的值我们可以得知机器人的行驶路线是否为直线。

目前设计的陪伴机器人主要是面向老龄群体和小孩群体，能为跑步运动员提供训练方法改进的陪伴机器人较少，而且现有的机器人不能全面记录运动员训练情况和训练数据，不能为运动员提供一种优良的改进方案。

发明内容

本发明的发明目的是，针对上述问题，提供一种基于ROS的跑步运动员训练陪伴机器人，解决运动员在训练过程中不能知道自己的跑步姿势、过弯道加速情况、直线冲刺情况等问题，实现了具有保持与运动员同步行驶、根据设定速度自主沿着跑道行驶、保存运动员运动视频、保存运动员运动速度和低电压报警提示功能的跑步运动员训练陪伴机器人。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于ROS的跑步运动员训练陪伴机器人，包括硬件和软件，所述硬件包括底座、转动装置、主控设备和传感器设备，所述转动装置包括前驱动轮、后从动轮、电机、舵机和电子调速器，所述前驱动轮和后从动轮分别安装在底座的前端和后端，所述前驱动轮与后从动轮通过转轴传动连接，所述电机安装在底座前端用以驱动所述前驱动轮，所述前驱动轮和后从动轮上均连接有舵机，所述舵机的输出轴上设有平衡板，所述平衡板两端均固定连接有弹簧，所述舵机与主控设备电连接，所述电子调速器安装所述底座上，所述电子调速器分别与电机和主控设备电连接。

所述主控设备包括工控机和底层控制器，所述工控机和所述底层控制器均安装在底座上，所述工控机与所述底层控制器进行传输连接，所述底层控制器通过采集所述传感器设备的数据解算出机器人当前的姿态和实际的速度，并将姿态数据和实际速度上传给工控机，所述工控机与所述舵机电连接，所述底层控制器与电子调速器电连接。

所述传感器设备包括第一摄像头、第二摄像头、激光雷达、光电编码器和驱动电源，所述第一摄像头、第二摄像头和激光雷达均与所述工控机电连接，所述第一摄像头位于底座的前端，所述底座上设有支架，所述第二摄像头和激光雷达均设置在所述支架上，所述光电编码器安装在底座上，所述光电编码器与所述底层控制器电连接；所述驱动电源设置在所述底座的侧面，所述驱动电源分别与所述工控机和底层控制器电连接。