[发明专利]一种冰壶擦冰机器人运动控制系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种冰壶擦冰机器人运动控制系统及其控制方法。所述底盘(1)设置四个驱动轮(9)，所述底盘(1)的尾端通过支架连接擦冰模块(14)，所述的底盘(1)上设置前置摄像头(2)、后置摄像头(3)、激光雷达(4)、惯性传感器(5)、电控单元(6)、无线通信模块(7)及电源模块(8)。本发明使用冰壶擦冰机器人代替运动员擦冰，还能避免运动员在关键局因心理压力大而产生的失误操作，且不同形态、不同擦冰策略的机器人在赛场上相互对抗，将大大增加冰壶比赛的竞技性、趣味性以及观赏性。

技术领域

本发明属于机器人技术领域；具体涉及一种冰壶擦冰机器人运动控制系统及其控制方法。

背景技术

冰壶是一种冰上团体性竞技体育项目，比赛充满了博弈与技巧，是冬奥会比赛项目，并设有世锦赛。每场比赛由2队进行投壶对抗。每次投壶由一名运动员进行冰壶投掷，并在投掷出手后由两名本方运动员在冰壶滑行轨迹前方进行快速左右擦冰，确保冰壶能准确到达目标位置。

冰壶场地是一个长44.5米、宽4.32米的冰道。冰道的一端有一个半径为1.83米的圆作为球员的发球区，被称作本垒。冰道的另一端有4个半径分别为0.15米、0.61米、1.22米和1.83米的同心圆，是冰壶投掷的目标位置，被称为营垒。在本垒和营垒之间，两端各有一条蓝色的实线，分别被称为“前卫线”和“后卫线”。在投掷冰壶时，必须在冰壶到达“前卫线”前完成出手，且出手后未能超过“后卫线”就停止的冰壶为无效壶。

冰道的表面并不光滑，上附着有许多呈露状、直径不到3mm的小冰粒。由于小冰粒的存在，冰壶在投掷出手后的滑行轨迹受运动员擦冰的影响。擦冰是指使用冰刷在冰壶滑行路径前方的冰面来回擦拭的过程，原理是通过摩擦生热使小冰粒融化，从而减小冰壶摩擦，使冰壶滑行距离更远，也能使冰壶的滑行方向发生改变，从而使冰壶更准确的落位到目标位置。

在冰壶比赛中，擦冰分为决策和执行两个步骤：决策是指当冰壶投掷出手后，队长通过观察冰壶的滑行趋势并结合冰壶投掷的目标位置来决策如何擦冰，并发出“Hurry”、“Hard”、“Whoa”等指令指导队员擦冰；执行则是指运动员在收到指令后，根据经验使用不同的力度及擦拭频率来完成擦冰。在上述过程中，由于擦冰指令十分模糊，并不能具体指导运动员擦冰力度和擦拭频率，使得擦冰动作很难达到预期的效果。

发明内容

本发明提供一种冰壶擦冰机器人运动控制系统及其控制方法，用以解决上述问题，在决策阶段，机器人能通过采集冰壶的运动信息，预测冰壶的滑行轨迹，并通过对比预测轨迹和期望轨迹，产生准确的擦冰指令；在执行阶段，机器人的擦冰动作完全依赖控制指令，具有很好的一致性，能够准确完成擦冰动作。

此外，使用冰壶擦冰机器人代替运动员擦冰，还能避免运动员在关键局因心理压力大而产生的失误操作，且不同形态、不同擦冰策略的机器人在赛场上相互对抗，将大大增加冰壶比赛的竞技性、趣味性以及观赏性；冰壶比赛也会因为机器人的加入增加更多的话题，有利于冰壶运动的推广。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种冰壶擦冰机器人运动控制系统，所述控制系统包括底盘1、前置摄像头2、后置摄像头3、激光雷达4、惯性传感器5、电控单元6、无线通信模块7、擦冰模块14、电源模块8及四个驱动轮9，所述底盘1设置四个驱动轮9，所述底盘1的尾端通过支架连接擦冰模块14，所述的底盘1上设置前置摄像头2、后置摄像头3、激光雷达4、惯性传感器5、电控单元6、无线通信模块7及电源模块8。

进一步的，每个所述驱动轮9均与一个光电码盘10和一个驱动电机11相连接，所述驱动电机11通过光电码盘10与驱动轮9相连接；

所述底盘1的尾端设置支架Ⅰ12和支架Ⅱ13，所述支架Ⅰ12和支架Ⅱ13呈十字设置，所述支架Ⅱ13的底端与擦冰模块14相连接；