[发明专利]一种冰壶机器人擦冰装置及其控制方法

说明书

本发明是一种冰壶机器人擦冰装置及其控制方法。所述装置包括水平支架(1)、垂直支架(2)、加热模块(3)和电控单元(4)，电控单元(4)通过与冰壶机器人通信获取冰壶的预测轨迹与参考轨迹信息，电控单元(4)通过控制水平步进电机(12)和垂直步进电机(22)实现对加热模块(3)的位置控制，也能直接控制加热模块(3)的开关，控制所述擦冰装置实现不同的擦冰动作，基于模糊控制确定擦冰指令，并控制步进电机与加热模块实现擦冰指令，确保擦冰动作准确执行，使冰壶最终到达目标位置。

技术领域

本发明涉及机器人擦冰技术领域，是一种冰壶机器人擦冰装置及其控制方法。

背景技术

冰壶是一种通过投掷冰壶和擦冰共同完成的冰上竞技体育项目。冰壶的得分规则为，在每局比赛所有冰壶都被投出后，某队的一个冰壶位于或接触大本营，且比对方所有冰壶都更接近大本营圆心时，该队得一分。所以冰壶的最终落点决定着比赛的结果，而擦冰对冰壶的最终落点起关键作用。

冰壶场地是一个表面布满小冰粒的冰面，通过摩擦生热可以使小冰粒融化为一层薄薄的水膜，从而减小摩擦力。擦冰就是通过这一原理，减小冰壶滑行轨迹前方局部摩擦力，从而影响冰壶的滑行轨迹。

由于小冰粒的融化需要短时间内获得大量的热量，传统的擦冰方式需要使用毛刷在冰面上进行大力的、快速来回擦拭。对于冰壶机器人而言，很难提供足够的作用力使毛刷有效擦冰，且高速来回擦拭也会对机器人的运动造成很大的干扰，无法达到良好的擦冰效果。

如果使用加热模块直接对冰面进行加热，通过对职业运动员擦冰过程中不同擦冰力度及频率对冰壶滑行轨迹的影响分析，并将职业运动员的擦冰经验转化为对加热模块的控制策略，能够实现擦冰的功能。这种擦冰方式将降低擦冰过程对冰壶机器人的干扰，还能进一步增强擦冰的效果，能够更为准确地影响冰壶的滑行轨迹，使冰壶落位到目标位置。

发明内容

本发明为实现能够根据冰壶预测滑行轨迹与参考轨迹的偏差自主生成擦冰指令，并执行擦冰动作，实现对冰壶滑行轨迹的调整，本发明提供了一种冰壶机器人擦冰装置及其控制方法，本发明提供了以下技术方案：

一种冰壶机器人擦冰装置，所述装置包括水平支架1、垂直支架2、加热模块3和电控单元4，所述水平支架1安装固定在垂直支架2上，所述垂直支架2固定安装在加热模块3上，所述电控单元4固定安装在水平支架1上。

优选地，所述水平支架1包括水平支架座11、水平步进电机12和水平滑块13；水平步进电机12与水平步进电机12的输出轴的螺旋丝杆共同固定于水平支架座11上，水平滑块13通过滚珠丝杆传动方式与水平步进电机12相连。

优选地，所述垂直支架2包括垂直支架座21、垂直步进电机22和垂直滑块23，垂直滑块23与垂直步进电机22也通过滚珠丝杆传动连接，垂直滑块23固定于垂直支架座21上。

优选地，所述水平滑块13与垂直滑块23固定连接。

优选地，电控单元4通过与冰壶机器人通信获取冰壶的预测轨迹与参考轨迹信息，电控单元4通过控制水平步进电机12和垂直步进电机22实现对加热模块3的位置控制，或直接控制加热模块3的开关，控制所述擦冰装置实现不同的擦冰动作。。

优选地，所述冰壶机器人擦冰装置通过冰壶机器人进行供电。

一种冰壶机器人擦冰装置控制方法，包括以下步骤：

步骤1：通过电控单元接收冰壶机器人发送的冰壶预测滑行轨迹与参考轨迹信息，选取轨迹间夹角θ_f与夹角变化率作为控制量；

步骤2：电控单元根据所述参考轨迹信息生成擦冰指令；

步骤3：根据擦冰指令，电控单元控制加热模块的位置和加热的开关，使得擦冰装置实现各种擦冰动作。

优选地，所述步骤1具体为：