[发明专利]多驱动自主网络化拳击模型机器人系统及其控制方法

摘要

多驱动自主网络化拳击模型机器人系统及其控制方法，涉及自主控制机器人领域。解决了现有的拳击模型机器人结构复杂、动作不灵活，且难以实现对左右臂分别控制的问题。在机器人本体的左臂和右臂内设置联动机构，电动机通过联动机构驱动左臂和右臂做出出拳动作，并且，由于左臂和右臂内的联动机构是彼此相互独立的，因此，左臂和右臂能够在同一时间同时做出不同方向或不同形式的出拳动作。在机器人本体的底部前行走机构和后行走机构，能够实现机器人的移动。升降机构能够实现机器人本体整体的上升或下降，更为真实的模拟拳击过程中的动作。本发明适用于进行模拟拳击对抗练习或比赛。

主权项

多驱动自主网络化拳击模型机器人系统，其特征在于，它包括机器人本体(1)、出拳装置、行走装置、转动装置、控制装置和网络管理模块，所述出拳装置、行走装置、转动装置和控制装置均设在机器人本体(1)中，控制装置用于控制出拳装置、行走装置和转动装置进行动作，机器人本体(1)的头部设有被击打区域和红外测距单元，机器人本体(1)的上身设有被击打区域，所述被击打区域内设有被击打传感器，红外测距单元用于发射红外激光以测量机器人本体(1)与外部目标的距离，所述红外测距单元与控制装置连接，机器人本体(1)内设有图像传感器(5)和解码器，所述图像传感器通过解码器连接控制装置；所述出拳装置包括左出拳电动机、右出拳电动机和联动机构，所述左出拳电动机和右出拳电动机分别通过一个联动机构控制机器人本体(1)的左臂(8)和右臂(7)做出出拳动作，两个联动机构分别设在机器人本体(1)的左右臂中；该联动机构包括前臂(11)、后臂(12)、前连杆(13)、曲柄(15)和后连杆(14)，所述左出拳电动机或右出拳电动机通过曲柄(15)控制后连杆(14)做上下往复运动，进而带动后臂(12)和前连杆(13)做上下摆动，后臂(12)前端与前臂(11)末端连接，使前臂(11)做出出拳动作，前臂(11)前端即为机器人本体(1)的拳头；所述行走装置包括行走机构和升降机构，所述行走机构和升降凸轮(10)均位于机器人本体(1)的底部，所述行走机构包括四个行走轮(2)和行走电动机，所述控制装置通过行走电动机驱动四个行走轮(2)进行双轮驱动或四轮驱动动作，所述升降机构包括升降凸轮(10)、左升降电动机和右升降电动机，所述控制装置通过左升降电动机和右升降电动机驱动升降凸轮(10)动作；所述转动装置包括颈部转动电动机，所述控制装置通过颈部转动电动机驱动机器人本体(1)颈部转动；所述控制装置包括：用于驱动机器人本体(1)动作的电动机驱动模块；用于向驱动模块发送指令的自主对抗模块；用于提供机器人本体(1)正常动作时的工作电压的电源模块；所述电动机驱动模块包括：用于控制左出拳电动机，使机器人本体(1)做出左出拳动作的左出拳动作驱动模块；用于控制右出拳电动机，使机器人本体(1)做出右出拳动作的右出拳动作驱动模块；用于控制颈部转动电动机，使机器人本体(1)做出颈部转动动作的颈部转动驱动模块；用于控制行走电动机，使机器人本体(1)做出行走动作的行走驱动模块；用于控制左升降电动机，使机器人本体(1)做出左升降动作的左升降驱动模块；用于控制右升降电动机，使机器人本体(1)做出右升降动作的右升降驱动模块；所述自主对抗模块是由微处理器实现的，所述自主对抗模块包括：用于设置路径数组和初始值、目标特征库、测距特征库及红外照射光数组的预设模块，所述路径数组包括接近目标路径数组和躲避路径数组，目标特征库包括各朝向的特征；用于对外界目标进行识别，并根据识别信号进行路径规划的目标识别及路径规划控制模块；用于检测被击打区域是否被击中的击打检测模块；用于检测机器人本体(1)所受振动的振动检测模块；用于生成驱动指令并对相应信息进行显示的指令生成及显示模块；用于与驱动模块之间实现无线通信的通信模块；用于判断是否接收到停止信号的停止判断模块，是，则机器人本体(1)停止动作，否，则执行目标识别及路径规划控制模块；所述目标识别及路径规划控制模块包括：用于提取设置的路径数组作为当前轨迹数据，并设置相应的“标志”的路径提取模块；用于按预置的头部摆角控制机器人本体(1)的头部左右摆动，并设置相应的“标志”的头部摆动模块；用于提取图像传感器所摄录的传感图像，对该传感图像进行预处理，然后进行特征提取，比较提取的特征与目标特征库中的特征是否吻合的目标判断模块，是，则发现目标，并执行头部调整模块；否，则结束目标识别及路径规划控制模块；用于调整机器人本体(1)的头部的转角，使面部朝向目标的头部调整模块；用于测量机器人本体(1)与目标的距离的目标距离测定模块；用于按“接近目标路径数组”控制机器人接近目标，并设置相应“标志”的目标接近模块；用于判断机器人与目标的距离是否小于或等于可击打距离的距离判断模块，是，则执行击打模块，否，则执行躲避判断模块；用于设定机器人自身高度与朝向，并设置相应“标志”，进而控制机器人本体(1)发出击打动作的击打模块；用于根据目标朝向、被击打震动及被照射情况是否需要躲避的躲避判断模块，是，则执行躲避控制模块，否，则结束目标识别及路径规划控制模块；用于根据躲避路径数组控制机器人本体(1)发出躲避动作，并设置相应的“标志”的躲避控制模块；所述目标距离测定模块包括：用于根据红外照射光数组控制红外发射部件发射预定的红外光图像，同时接收红外接收阵列接收到的红外光图像的红外光图像发射模块；用于将发射的红外光图像和接收的红外光图像进行编码比较并重构目标图像，然后对该目标图像进行特征提取的目标图像重构及特征提取模块；用于对提取的特征与目标特征进行比较，判断二者是否相吻合的目标特征判断模块，是，则执行距离计算模块，否，则返回执行红外光图像发射模块；用于计算机器人本体(1)与目标之间距离的距离计算模块；击打检测模块由被击打传感器(19)或被击打传感器阵列实现，通过读取被击打传感器发来的数据，根据该数据判断头部或身体是否被击打，是，则设置头部被击打标志或身体被击打标志，否，则结束击打检测模块；振动检测模块由振动传感器实现，通过读取传感器发来的数据，根据该数据判断是否有振动，是，则设置相应的“标志”，否，则结束振动检测模块；所述指令生成及显示模块包括：用于初始化电动机驱动端口的初始化模块；用于读取“标志”数据的“标志”数据读取模块；用于根据“标志”数据判断是否有动作事件发生的动作事件判断模块；是，则执行标志位置位及驱动模块，否，则执行显示判断模块；所述动作事件包括后退、前进、前右转/右行、前左转/左行、凸轮前转升高、凸轮后转升高、击打、头部左转及头部右转；用于把动作标志寄存器相应的动作标志位置位，并通过电动机驱动模块驱动机器人本体(1)发出相应动作的标志位置位及驱动模块；用于判断是否有需要显示的“标志”的显示判断模块；是，则将显示标志寄存器的相应标志位置位，并将显示内容发送至数据寄存器，并控制声光显示模块对需要显示的信息进行显示，结束指令生成及显示模块，否，则直接结束指令生成及显示模块；所述通信模块包括：用于初始化通信模块的初始化模块；用于将机器人的“标志”发送给网络管理模块的“标志”发送模块；用于清除已发送的“标志”的“标志”清除模块；用于接收网络管理模块发送的控制命令，并设置相应的“标志”的控制命令接收模块；用于在网络管理模块进行注册、登录、积分及交友信息通信的操作模块；所述网络管理模块包括：用于初始化网络管理模块的初始化模块；用于提取登录信息的登录信息提取模块；用于判断用户是否为新注册用户的用户账户判断模块；是，则记录用户名、密码和设备号并建立用户档案，然后执行用户信息判断模块；否，则直接执行用户信息判断模块；用于判断用户信息是否合格的用户信息判断模块；是，则执行输赢判断模块；否，则执行登录信息提取模块；用于判断是否为赢的输赢判断模块；是，则加积分，然后执行在线时长判断模块；否，则直接执行在线时长判断模块；用于判断用于在线时间是否大于预设在线时间的在线时长判断模块；是，则加积分，然后执行状态信息获取模块；否，则直接执行状态信息获取模块；用于获取设备运行状态信息的状态信息获取模块；用于判断是否添加好友的好友添加判断模块；是，则开通对应的好友权限，然后执行信息上传判断模块；否，则直接执行信息上传判断模块；用于判断是否进行信息上传的信息上传判断模块；是，则接收信息并归档，然后执行远程控制判断模块；否，则直接执行远程控制判断模块；用于判断是否进行远程控制的远程控制判断模块；是，则开通远程控制权限并执行输赢判断模块；否，则直接执行输赢判断模块。