CN101500676A - 用于机器人游戏环境的瞄准系统 - Google Patents

Abstract

提供一种用于机器人游戏环境的瞄准系统10，包括：目标机器人16上的发射器12以及攻击机器人18上的定向接收器14，所述系统10能够改善攻击机器人18的射击装置的精确性。接收器14包括壳体24，所述壳体24限定出内部具有开口的长型通道，所述开口允许接收器14仅在开口直接指向目标机器人16的情况下接收来自发射器12的电磁信号20。

Description

用于机器人游戏环境的瞄准系统

技术领域

本发明大体上涉及机器人游戏环境(robot gaming environment)，尤其涉及一种参与这种交互式机器人游戏环境中的机器人上使用的瞄准系统(targeting system)。

背景技术

本发明涉及一种机器人游戏环境中使用的瞄准系统，在这种游戏环境中，遥控的和/或半自动的玩具机器人需要通过使用不同类型的电磁波发射玩具枪“射击”其它玩具机器人，从而与它们接火。通常，为了表示这些机器人成功击中，所述系统附有某种类型的听觉和/或视觉反馈系统。

公知的现有技术的射击系统受到这些系统的设计中固有的不准确性影响，其中准确性受到复杂度和成本的制约。通常，公知系统使用向目标机器人发射窄带波束的攻击机器人(attacking robot)，如果所发射的波束击中目标机器人上的适当的接收器，则所述系统记录为命中。这些系统的准确性取决于多种因素，例如所发射的波束配置、目标机器人上的接收器的位置和灵敏度等。本发明提出一种可能新颖且完美的方案，其允许机器人在游戏环境中彼此瞄准。

发明内容

可以理解，术语“机器人”通常是指一些机构、机器或类似设备，其包括用于自动独立执行功能的一些受限的或无人为干涉的自动装置(automation)或传感器。在机器人游戏环境情境(context)中，这些功能可包括：穿越某个路线(course)、与其它移动玩具机器人相互作用等。然而，在本说明书中，可以理解，当提及术语“机器人”时就包括提及可受人控制而与自主能力无关的任一移动电子玩具，例如无线电控制玩具车、无线电控制游戏机器人、固定武器炮塔、游戏环境中的游戏部件等。

根据本发明，提供一种用于机器人游戏环境的瞄准系统，所述瞄准系统包括：

发射器，能够在使用中安装在目标机器人上，所述发射器配置为当被激活时在所述机器人周围的特定区域中发射电磁信号；以及

定向接收器，能够在使用中安装在攻击机器人上，所述接收器配置为当所述接收器朝向所述目标机器人时，所述接收器仅检测由安装在所述目标机器人上的发射器发出的电磁波，从而当所述攻击机器人这样定向时，所述攻击机器人能够激活适当的射击装置(firing means)，以与所述目标机器人接火(engagement)。

因此，可以理解，所述瞄准系统通过提高其准确性，典型地通过允许攻击机器人使用诸如可视的激光武器、机械弹道系统等视觉愉悦且恰当(pertinent)的射击系统指示“命中”目标机器人，从而增强(complement)攻击机器人的射击系统。

在所述目标机器人周围、其内发射有电磁信号的所述特定区域可以包括围绕所述机器人的整个区域。此外，所述特定区域可仅包括围绕所述机器人的某一定向区域，例如围绕机器人的扇区等。

可配置接收器以定向为仅通过所述接收器检测电磁波，所述接收器包括适合的滤波器，所述滤波器仅允许电磁波从特定方向入射。所述适合的滤波器可以包括用于容置接收器的壳体，所述壳体限定出具有窄的竖直缝隙的通道，仅当电磁信号通过所述缝隙等直接入射时，所述竖直缝隙才允许电磁信号击中所述接收器。所述壳体可以包括至少一个位于所述通道中的附加缝隙，以最小化所述通道中入射信号的反射。

所述电磁信号可包括电磁频谱中的任意波。所述电磁波可包括处于光频率范围、射频范围等中的波。

可对所述电磁信号进行调制以包括诸如能够唯一识别发射器的特定标识符之类的信息，例如识别码等。

所述瞄准系统可包括射击装置，所述射击装置配置为通知所述目标机器人，所发射的波已经被所述攻击机器人上的接收器检测到。所述射击装置可包括视觉通知装置，例如诸如激光发射器之类的强光源等。所述射击装置可包括听觉通知装置，例如警报器等。此外，所述射击装置可包括用于向所述目标机器人发射通知信号的发射器，例如，所述目标机器人配置为一接收到射频通知信号就倒下(fall over)等。因此，所述目标机器人可包括适合的接收器，用于记录通过所述射击装置进行的交战。所述射击装置可包括弹道发射机构，例如对目标机器人发射导弹等。

可将接收器配置为通过分析所接收的电磁信号的特征来确定所述目标机器人和所述攻击机器人之间的距离。所分析的信号的特征可包括信号强度等。可将所述射击装置配置为仅在所述目标机器人处于所述射击装置的范围内时，才与所述目标机器人接火。

附图说明

现在，参照附图通过非限制性示例描述本发明，其中：

图1(a)示出根据本发明的瞄准系统的接收器的侧视图；

图1(b)示出图1(a)的接收器的俯视图；

图1(c)示出图1(a)的接收器的主视图；

图2示出瞄准系统的接收器的竖直缝隙对应其有效范围接收范围的示例图；

图3示出使用中的瞄准系统的示图；以及

图4示出该系统如何能够确定目标机器人和攻击机器人之间的距离的示例图。

具体实施方式

参照附图，通常使用附图标记10表示根据本发明的用于机器人游戏环境的瞄准系统。

在所示的本发明的实施例中，用于机器人游戏环境的瞄准系统10包括发射器12，其安装在目标机器人16上。该发射器12配置为在被激活时，在围绕所述机器人16的特定区域34内发射电磁波信号20。

系统10还包括安装在攻击机器人18上的定向接收器14。该接收器14配置为仅能在接收器14朝向目标机器人16时检测到由发射器12发射的电磁波20。当攻击机器人18如此朝向时，能够激活适合的射击装置22，以与游戏环境中的目标机器人16接火。

可以理解，特别地，将接收器14定向为仅能检测来自某一方向(即，直接来自目标机器人16)的电磁波20。这是通过包含合适的滤波器的接收器14来实现的，所述滤波器呈容置接收器14的壳体24的形式。如图所示，壳体24还限定出内部具有开口26的通道。在本发明的优选实施例中，所述开口26是窄的竖直缝隙，其仅允许直接通过缝隙26入射的电磁波信号20击中接收器14。

在本发明的另一实施例(未示出)中，壳体24包括在壳体24的通道中的至少一个或典型地为多个的附加缝隙，以最小化通道中的入射信号20的反射。

同样可以理解的是，电磁信号或电磁波20包括电磁频谱中的任意波，例如光频率范围、射频范围等内的波。

此外，可以将电磁波20调制为包括诸如能够唯一识别发射器12的特定标识符之类的信息，例如标识码等。可以理解，可使用任意适合的调制技术。

瞄准系统10通常包括射击装置22。所述射击装置22配置为通知目标机器人16，所发射的波20已经被攻击机器人18上的接收器14检测到。射击装置22通常包括：视觉通知装置，例如强光源(如激光发射机)；听觉通知装置，例如警报器；发射器，用于向目标机器人16发射通知信号，例如目标机器人16配置为在接收到这种通知信号时倒下，和/或其它等。因此，目标机器人16包括适当的接收器(未示出)，用于记录通过射击装置22进行的接火。射击装置22还可包括弹道射击装置(未示出)，其例如向目标机器人发射导弹等。

可以理解，为了向这种游戏的参与者和竞赛者提供娱乐价值(entertainment value)，通常射击装置22配置为提供在游戏环境中与目标机器人16接火的视觉愉悦装置。

通常还将接收器14配置为，通过分析所接收的电磁信号20的特征来确定目标机器人16和攻击机器人18之间的距离。所述特征通常是所接收信号的强度，如图4所示。同样地，通常将射击装置22配置为仅在目标机器人处于射击装置22的范围(例如，弹道射击装置可能具有有限的范围等)的情况下与目标机器人16接火。

现在提供本发明的一个实施例的更为具体的描述。图1(a)示出接收器14的长型壳体24的侧视图，其中红外传感器14位于壳体24或封装件的内侧后部，且窄的竖直缝隙26位于壳体24或封装件的前端。第二部分是射击装置22，其同轴地安装在红外感测器件或接收器14的上部或下部，且指向与后面的竖直缝隙26的方向相同的方向。

在本发明的这个实施例中，射击装置22是一种发光器件，其从发光二极管或低功率激光发射器发射聚焦光束28，并且当通过在目标对象(例如目标机器人16)上产生可视的冲击图案(impact pattern)而激活时模拟所射击的枪声。红外传感器14检测从其它参与的目标机器人发射的红外信号20，其中所述其它参与的目标机器人定位为使得所发射的红外射线20将通过竖直缝隙26到达红外传感器14。

可以理解，竖直缝隙26通常足够高，以允许检测到从不同高度的参与机器人所发出的红外射线。

图1(b)示出接收器的壳体24的俯视图。红外传感器14安装在长型封装件或壳体24的后部，且位于这样限定的通道内，其中竖直缝隙26位于壳体24的前端。在此情况中，由虚线示出的发光设备或射击装置22从长型封装件24的下方突出。示出来自瞄准线上的参与机器人的红外射线20，该红外射线20通过竖直缝隙26进入长型封装件24，并击中红外传感器14。

图1(c)示出壳体24和射击装置22的主视图。可通过竖直缝隙26看到红外传感器14，其中所述竖直缝隙26是长型封装件26的一部分。如上文所述，所示出的发光器件或射击装置22安装在长型封装件24的顶部。

在图2中，示出具有接收器14的壳体24和目标机器人16。不同类型的每个射击装置22具有特定的有效范围30。处于射击装置22的有效范围之外的目标机器人16仍可被红外瞄准系统的红外传感器14检测到，并可向其射击，但是除非目标机器人16处于所述范围内，否则将不会在游戏关(scenario)的情境中记录有效射击。竖直缝隙32的宽度使得，如果从红外传感器14的有利位置通过竖直缝隙26观看，将会看见目标机器人16的预定部分32，其中目标机器人16到壳体24的距离等于接收器14的最大有效范围30。

图3示出瞄准系统10的整体概况。所示出的目标机器人16具有360°红外发射器12和360°红外射线20。还示出在相对于目标机器人16的不同位置处的壳体24中的两个接收器。目标机器人的360°红外发射器12将红外射线发射至围绕该红外发射器12的360°区域34中，其中一些红外射线20击中位于不同角度的两个壳体24。由于上面的壳体24与目标机器人16对准，所以红外射线20能够穿过竖直缝隙26并被壳体24中的红外传感器14检测到。

然而，由于下面的壳体和接收器与目标机器人16成一定角度，因此相关的红外射线20将不能够经过特定壳体的竖直缝隙26，从而不会被壳体24中的接收器14检测到。

因此，在一个实施例中，检测到目标机器人的红外射线的接收器14能够，在假设目标机器人16处于特定射击装置22的有效范围内、接收器14通过其发光设备或射击装置22与目标机器人16接火或向其“射击”时，记录命中。由此清楚地知道，发光设备22仅用于辅助操作者或游戏者，并且“射击”的精确性仅通过由红外瞄准系统10所协助的射击装置22来确定。

作为通过攻击机器人18所检测到的目标机器人的红外射线20强度的函数，分别计算出攻击机器人18和目标机器人16之间的相对距离的近似值。在图4中，目标机器人的红外发射器12以规则的时间间隔发射360°红外信号20的特定调制脉冲(modulated burst)。攻击机器人的红外接收器14检测目标机器人的红外信号20，并且由于接收器14处的信号强度与到发射器12的距离30成比例，所以可以计算出两个设备12和14之间的距离30的近似值。

信号根据距离而衰减可被预测到，并且可通过曲线图示出，其中X-轴30表示信号传输的距离，Y-轴38表示信号强度，以及曲线36表示信号随着距离30而衰减时的信号强度。测量接收位置40处的实际信号强度，并将其与曲线图比较以确定两个设备12和14之间的近似距离。计算出的距离将用于确定目标机器人16是否在范围内，从而确定是否可记录为有效射击。

尽管这里仅描述了本发明的某些实施例，但是本领域普通技术人员可以理解，本发明的其它修改、改变和可能情况也是可以的。因此，这些修改、改变和可能情况被视为包含在本发明的构思和范围内，因此形成这里所描述和/或所示例的本发明的一部分。

还可以理解，提供示例用于进一步示出本发明，以及帮助本领域普通技术人员理解本发明，但并不意味着可以理解为对本发明的合理范围进行过分限制。

可以理解，系统10与已知现有技术的系统的不同在于：目标机器人16发出这样的信号，其允许攻击机器人18锁定目标机器人16的位置以与其接火。瞄准系统10的这种使用提供了用于这种游戏机器人之间的瞄准的简单和完美的方式。

发明人认为本发明的优点在于，其提供了有效和完美的方式，以允许游戏机器人根据彼此的位置和距离进行瞄准，从而允许机器人在游戏环境中彼此接火。发明人认为本发明的优点还在于，其提供了能够改进游戏机器人的现有射击装置的系统。

发明人认为本发明的优点还在于，根据本发明的瞄准系统包括简单的机械滤波器，其能使该系统提高目标机器人发射的电磁射线。

Claims (19)

1.一种用于机器人游戏环境的瞄准系统，所述瞄准系统包括：

发射器，能够在使用中安装在目标机器人上，所述发射器配置为当被激活时在所述机器人周围的特定区域内发射电磁信号；以及

定向接收器，能够在使用中安装在攻击机器人上，所述接收器配置为仅当所述接收器朝向所述目标机器人时检测由安装在所述目标机器人上的发射器发出的电磁波，从而当所述攻击机器人朝向所述目标机器人时，所述攻击机器人能够激活适当的射击装置，以与所述目标机器人接火。

2.如权利要求1所述的系统，其内在所述目标机器人周围发射电磁信号的所述特定区域包括围绕所述机器人的整个区域。

3.如权利要求1所述的系统，其中所述特定区域仅包括所述机器人旁边的某一定向区域。

4.如权利要求1至3中任一项所述的系统，其中所述接收器包括适当的滤波器，所述滤波器仅允许电磁波从特定方向入射。

5.如权利要求4所述的系统，其中所述适当的滤波器包括用于容置所述接收器的壳体，所述壳体还限定出具有开口的通道，仅当所述电磁信号通过所述开口直接入射时，所述开口允许所述电磁信号击中所述接收器。

6.如权利要求5所述的系统，其中所述壳体包括至少一个位于所述通道中的缝隙，以最小化所述通道中的入射信号的反射。

7.如权利要求1至6中任一项所述的系统，其中所述电磁信号包括处于电磁频谱中的任意波。

8.如权利要求1至7中任一项所述的系统，其中对所述电磁信号进行调制以包括能够唯一识别所述发射器的信息。

9.如权利要求1至8中任一项所述的系统，该系统包括所述射击装置，所述射击装置配置为向所述目标机器人通知所发射的波已经被所述攻击机器人上的接收器检测到。

10.如权利要求9所述的系统，其中所述射击装置包括呈可视光发射器形式的视觉通知装置。

11.如权利要求9所述的系统，其中所述射击装置包括听觉通知装置。

12.如权利要求9所述的系统，其中所述射击装置包括用于向所述目标机器人发射通知信号的发射器。

13.如权利要求9所述的系统，其中所述射击装置包括用于向所述目标机器人发射发射物的弹道射击机构。

14.如权利要求9至13中任一项所述的系统，其中所述目标机器人包括适当的接收器，用于记录通过所述射击装置进行的接火。

15.如权利要求9至13中任一项所述的系统，其中所述接收器配置为通过分析所接收的电磁信号的特征来确定所述目标机器人和所述攻击机器人之间的距离。

16.如权利要求15所述的系统，其中所述信号的特征包括信号强度。

17.如权利要求15或16所述的系统，其中所述射击装置配置为仅在所述目标机器人处于所述射击装置的范围内时，才与所述目标机器人接火。

18.一种如权利要求1所述的用于机器人游戏环境的瞄准系统，其实质上已在上文中描述和示出。

19.一种新的用于机器人游戏环境的瞄准系统，其实质上已在上文中描述。

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