CN102500112B - 台球机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及竞技比赛的体育机器人，具体为一种设计具有空间运动的气动击球台球机器人。它包括：能够实现机器人移动的平移机构；相对所述平移机构沿着竖直轴旋转设置的旋转机构；相对旋转机构能够升降的连接的抬升机构；相对抬升机构沿着水平轴旋转设置的倾斜机构；位于倾斜机构上的击球机构，所述机构包括球杆；位于倾斜机构上的使得所述击球机构相对倾斜机构伸缩的瞄准机构；以及分别与上述各个机构连接的控制机构。该机器人主要利用简单的机械结构，实用性强，成本较低，制造维护方便；机动性能强，能大范围调整击球角度；易于控制，机构相应快、完成效率高；该机器人能模仿人类完成台球比赛需要的各种动作，实现人机对决或者机器人比赛。

Description

台球机器人
技术领域
本发明涉及竞技比赛的体育机器人，具体为一种设计具有空间运动的气动击球台球机器人。
背景技术
近年来，一些用于机器人竞技比赛的体育机器人正在兴起。在国内也逐渐开始进行各类的机器人比赛。比较常见的有一些诸如机器人足球比赛、机器人篮球比赛。但是，台球运动由于在我们国内起步比较晚，从事该运动的人并不多。然而，随着一些中国运动员在国际的台球比赛中取得了一些好成绩，这项运动现在越来越受到人们的重视。可国内的台球机器人依然是个空白，就连国外可供参考的样机以及论文、文献也是少之又少，就算可以参阅的机器人也大多造价不菲。
鉴于诸等情况，发明人希望利用有限资源，使用一些简单的机械结构来实现所需要的运动，以此设计出集娱乐性和经济性于一体的台球竞赛机器人。该机器人能模仿人类台球比赛时所需的各项运动，通过机械构件的相互协调和运动模仿击球所需的各项功能。
发明内容
本发明的目的在于设计一种机器人，用于实现人对机、机对机的台球比赛。
本发明所采用的技术方案是：一种台球机器人，包括：能够实现机器人移动的平移机构；相对所述平移机构沿着竖直轴旋转设置的旋转机构；相对旋转机构能够升降的连接的抬升机构；相对抬升机构沿着水平轴旋转设置的倾斜机构；位于倾斜机构上的击球机构，所述机构包括球杆；位于倾斜机构上的使得所述击球机构相对倾斜机构伸缩的瞄准机构；以及分别与上述各个机构连接的控制机构。
优选的，所述平移机构包括底板，位于底板底部的一只驱动轮、一只导向轮，以及两只定向轮，所述两只定向轮分别位于驱动轮的中心与导向轮的中心所组成的连线的两侧。所述底板的底部固定有电机架，所述电机架上固定有平移电机，所述平移电机的驱动轴通过联轴器与驱动轮连接。
优选的，所述旋转机构包括通过立柱固定在底板顶部的固定板，通过推力轴承转动支撑在固定板上的底盘，与所述底盘同轴固定的转动轴，固定在所述底板顶部的旋转电机，所述旋转电机的输出轴与转动轴通过齿轮副连接。
优选的，所述抬升机构包括支撑板，设置在所述支撑板与底盘之间的十字撑架，所述十字撑架底部的第一端固定在底盘的顶部、第二端滑动设置在底盘上，所述十字撑架顶部的第一端固定在支撑板的底部、第二端滑动设置在支撑板上；所述抬升机构还包括连接至十字撑架底部的第二端的第一直线推杆。
优选的，所述底盘的顶部固定有第一滑轨，所述支撑板的底部固定有第二滑轨，所述十字撑架底部的第二端滑动设置在第一滑轨上，所述十字撑架顶部的第二端滑动设置在第二滑轨上。
优选的，所述倾斜机构包括与支撑板之间通过铰链转动连接的顶板，以及推动所述顶板相对支撑板转动的第二直线推杆。
优选的，所述击球机构滑动设置在顶板上，瞄准机构包括第三直线推杆，所述第三直线推杆的输出轴与击球机构连接。
优选的，所述击球机构包括气缸，所述球杆的尾端与气缸的活塞相连。
本发明具有以下优点：该机器人主要利用简单的机械结构，实用性强，成本较低，可采用各种标准件，制造和维护都比较方便；机动性能强，直行、转弯方便，可原地360°旋转，能大范围调整击球角度；执行机构拓扑结构简单、易于控制，机构相应快、完成效率高；该机器人能模仿人类完成台球比赛需要的各种动作，实现人机对决或者机器人比赛。
附图说明
通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1是一种台球机器人的结构立体图；
图2是图1的主视图；
图3是图1的左侧视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
参见图1、图2以及图3所示的台球机器人，包括：平移机构1、旋转机构2、抬升机构3、倾斜机构4、瞄准机构5、击球机构6，以及分别与上述各个机构连接的控制机构。以下将对各个机构进行详细描述。
所述平移机构1实现整个机器人的直线段和弯道段的移动。平移机构1包括：底板10，位于底板10底部的一只驱动轮11、一只导向轮12，以及两只定向轮13，两只定向轮13分别位于驱动轮11的中心与导向轮12的中心所组成的连线的两侧。所述底板10的底部固定有电机架14，所述电机架14上固定有平移电机15，所述平移电机15的驱动轴通过联轴器与驱动轮11连接。所述平移电机15为直流电机，具有响应快速、较大的起动转矩、从零转速至额定转速具备可提供额定转矩的性能，因此直流电机可提供稳定的转速，可保证驱动轮11的稳定运动。上述结构设计简单、实用。
所述旋转机构2包括转动设置在底板10上的底盘20，并带动底盘20上方整个机器人的转动。具体而言，所述底板10顶部通过立柱固定有固定板21，所述底盘20通过推力轴承22转动支撑在固定板21上。所述底盘20与一根转动轴23同轴固定，所述底板10顶部还固定有旋转电机24，所述旋转电机24的输出轴与转动轴23通过齿轮副25连接。旋转电机24的输出轴以及转动轴23上可以铣出键槽，键槽内放入键，由此实现与齿轮副25的连接。旋转电机24的转动带动转动轴23的转动，进而驱动底盘20相对底板10的旋转。
所述抬升机构3包括支撑板30，所述支撑板30与底盘20之间通过十字撑架31以及第一直线推杆32实现能够升降的连接。所述底盘20的顶部固定有第一滑轨33，所述支撑板30的底部固定有第二滑轨34，所述十字撑架31底部的第一端固定在底盘20的顶部、第二端滑动设置在第一滑轨33上，所述十字撑架31顶部的第一端固定在支撑板30的底部、第二端滑动设置在第二滑轨34上。所述第一直线推杆32通过传力构件35连接至十字撑架31底部的第二端。上述结构的优点在于结构简单加工方便，并且能够调节的高度范围较大。
所述倾斜机构4包括顶板40，所述顶板40与支撑板30之间通过铰链41以及第二直线推杆42实现夹角的改变。所述第二直线推杆42为微型电动推杆，通过调整顶板40与支撑板30之间的夹角，可以调整击球角度。
所述瞄准机构5包括第三直线推杆50，所述第三直线推杆50的输出轴与击球机构6连接，击球机构6滑动设置在顶板40上，通过第三直线推杆50输出轴的运动能够调整球杆60整体的前后往复运动，此运动类似于台球比赛中球手在出手击球前来回收推球杆的瞄准动作，能够更准确的控制机器人的击球力度与角度，确保击球精准度。
所述击球机构6包括气缸61，所述球杆60的尾端与气缸61的活塞相连，气缸61的进气方向的改变能够带动球杆60瞬时产生速度和力度，并且短时间内击出，从而实现击球功能。
控制机构(图中未显示)分别与上述平移机构1、旋转机构2、抬升机构3、倾斜机构4、瞄准机构5、击球机构6连接，用单片机控制电路的开闭从而控制电机的正反转，从而控制所有机能的实现。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种台球机器人，其特征在于包括：能够实现机器人移动的平移机构；相对所述平移机构沿着竖直轴旋转设置的旋转机构；与旋转机构连接的抬升机构，抬升机构相对与旋转机构能够升降；相对抬升机构沿着水平轴旋转设置的倾斜机构；位于倾斜机构上的击球机构，所述机构包括球杆；位于倾斜机构上的使得所述击球机构相对倾斜机构伸缩的瞄准机构；以及分别与上述各个机构连接的控制机构。
2.如权利要求1所述的台球机器人，其特征在于：所述平移机构包括底板，位于底板底部的一只驱动轮、一只导向轮，以及两只定向轮，所述两只定向轮分别位于驱动轮的中心与导向轮的中心所组成的连线的两侧。
3.如权利要求2所述的台球机器人，其特征在于：所述底板的底部固定有电机架，所述电机架上固定有平移电机，所述平移电机的驱动轴通过联轴器与驱动轮连接。
4.如权利要求3所述的台球机器人，其特征在于：所述旋转机构包括通过立柱固定在底板顶部的固定板，转动支撑在固定板上的底盘，与所述底盘同轴固定的转动轴，固定在所述底板顶部的旋转电机，所述旋转电机的输出轴与转动轴通过齿轮副连接。
5.如权利要求4所述的台球机器人，其特征在于：所述底盘通过推力轴承转动支撑在固定板上。
6.如权利要求5所述的台球机器人，其特征在于：所述抬升机构包括支撑板，设置在所述支撑板与底盘之间的十字撑架，所述十字撑架底部的第一端固定在底盘的顶部、第二端滑动设置在底盘上，所述十字撑架顶部的第一端固定在支撑板的底部、第二端滑动设置在支撑板上；所述抬升机构还包括连接至十字撑架底部的第二端的第一直线推杆。
7.如权利要求6所述的台球机器人，其特征在于：所述底盘的顶部固定有第一滑轨，所述支撑板的底部固定有第二滑轨，所述十字撑架底部的第二端滑动设置在第一滑轨上，所述十字撑架顶部的第二端滑动设置在第二滑轨上。
8.如权利要求7所述的台球机器人，其特征在于：所述倾斜机构包括与支撑板之间通过铰链转动连接的顶板，以及推动所述顶板相对支撑板转动的第二直线推杆。
9.如权利要求8所述的台球机器人，其特征在于：所述击球机构滑动设置在顶板上，瞄准机构包括第三直线推杆，所述第三直线推杆的输出轴与击球机构连接。
10.如权利要求9所述的台球机器人，其特征在于：所述击球机构包括气缸，所述球杆的尾端与气缸的活塞相连。
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