CN105031933A - 单驱动遥控拳击模型机器人系统及该机器人系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

单驱动遥控拳击模型机器人系统及该机器人系统的控制方法，涉及拳击模型机器人的控制技术。它为了解决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使用一个电动机驱动的问题。本发明采用遥控器控制机器人，遥控器内嵌入有软件实现的遥控器控制模块，机器人内部嵌入有软件实现的机器人控制模块，遥控器与机器人之间通过无线通信模块进行通信，机器人包括两个出拳机构、前行走机构、后行走机构和中间升高凸轮，能够在遥控器的控制下完成出拳、行走、升高降低等动作。动作直观灵活，零件简单，采用一个电机实现左、右臂分别控制，互不干涉。本发明适用于模拟拳击动作。

Description

单驱动遥控拳击模型机器人系统及该机器人系统的控制方法

技术领域

本发明涉及拳击模型机器人的控制技术。

背景技术

拳击是一项惊险刺激的体育运动，所以常被用来作为新装置的主题。这些装置可以分成几类，第一类是与拳击功能相关的装置，如模拟拳击动作的装置，供人作为击打对象之用，采用类似原理的还有电子系统虚拟显示拳击动作的装置；第二类是可以对拳击动作进行辅助的装置；第三类，将拳击用作娱乐玩具，还有可以人在其中操作的机械拳击装置，有两人可以分别操作的仿拳击小机构，或单体仿拳击动作小机构作为观赏之用，但目前这类产品结构复杂、动作不灵活，且难以实现对左右臂分别控制。

发明内容

本发明的目的是为了解决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使用一个电动机驱动的问题，提供一种单驱动遥控拳击模型机器人系统及该机器人系统的控制方法。

本实施方式所述的单驱动遥控拳击模型机器人系统包括机器人、无线控制器、人机交互界面、声光显示装置和振动传感器，无线控制器用于控制机器人动作以及接受机器人发出的信息；

所述机器人包括头部1、颈部2、身体3、左出拳机构4、右出拳机构5、前行走机构6、后行走机构7、中间升高凸轮8；

所述身体3内设置有旋转凸轮，该旋转凸轮位于左出拳机构4和右出拳机构5之间，用于带动左出拳机构4和右出拳机构5动作，身体3内还设置有分别用于驱动头部1、颈部2、旋转凸轮、前行走机构6、后行走机构7和中间升高凸轮8的电动机以驱动各电动机的电动机驱动电路，身体3内还设置有无线通信模块、声光驱动电路、微处理器和振动传感模块，身体的胸部设置有被击打区域及被光照区域9，其中被击打区域由能够感受压力的压力传感器或压力传感器阵列构成，被光照区域由光照传感模块实现，振动传感模块由振动传感器实现；

所述中间升高凸轮8位于身体3底部的中间；

所述的无线控制器包括单片机、无线通信模块、按键模块和显示模块，按键模块的信号输出端连接单片机的控制信号输入端，单片机的显示信号输出端连接显示模块的信号输入端，单片机通过无线通信模块与机器人进行信号传输；

所述的无线控制器通过无线通信模块接入网络，与其他同类拳击模型机器人系统的无线控制器组成网络化系统；

所述单片机内嵌入有软件实现的无线控制模块，该无线控制模块包括以下单元：

键输入判断单元：判断是否有键输入，并在判断结果为是时启动参数键输入判断单元，在判断结果为否时返回启动键输入判断单元；

参数键输入判断单元：判断是否有参数键输入，并在判断结果为是时启动速度值存储单元，在判断结果为否时启动动作键输入判断单元；

速度值存储单元：记录速度值并将该速度值放入参数寄存器；

动作键输入判断单元：判断是否有动作键输入，并在判断结果为是时启动动作标志寄存器置位单元，在判断结果为否时启动显示键输入判断单元；

动作标志寄存器置位单元：将动作标志寄存器的标志位置位；

显示键输入判断单元：判断是否有显示键输入，并在判断结果为是时启动显示标志寄存器置位单元，在判断结果为否时启动动作与速度数据发送单元；

显示标志寄存器置位单元：将显示标志寄存器的标志位置位；

动作与速度数据发送单元：根据动作寄存器标志将对应的动作要求和参数寄存器中存储的速度值发送至数据寄存器；

显示数据发送单元：根据显示寄存器标志将该对应的显示数据寄存内容发送至显示缓存区；

数据寄存器无线发送单元：通过无线通信模块发送发射数据寄存器内存储的数据；

机器人数据接收单元：接收机器人发来的数据并将该数据存入显示数据寄存器；

显示缓存区数据发送单元：将显示缓存区存储的数据发送至声光显示装置；

停止信号判断单元：判断是否有停止信号输入，并在判断结果为是时结束控制模块，在判断结果为否时启动键输入判断单元；

所述的速度值包括动作速度、击打速度和升高速度；

所述的动作键包括前进键、后退键、前左转/左横移键、前右转/右横移键、后左转键、后右转键、升高键和击打键；

所述的动作标志寄存器的标志位包括前进标志位、后退标志位、前左转/左横移标志位、前右转/右横移标志位、后左转标志位、后右转标志位、升高标志位或击打标志位；

所述的显示键包括显示总比分键、显示状态键和显示当前比分键；

所述的显示标志寄存器的标志位包括显示总比分标志位、显示状态标志位和显示当前比分标志位；

所述的微处理器内嵌入有软件实现的机器人控制模块，所述机器人控制模块包括以下单元：

信息接收单元：不断接收由无线通信模块发来的信息；

动作和速度控制单元：根据无线通信模块发来的数据寄存器的数据，驱动相应的电动机；

被击打、光照及振动检测单元：当振动传感模块或被击打区域及被光照区域9发来信号时，向无线控制器发送相应的信号，并向声光显示装置发送报警信号；

本发明所述的单驱动遥控拳击模型机器人系统的控制方法包括无线控制方法和机器人控制方法；

所述无线控制方法包括以下步骤：

键输入判断步骤：判断是否有键输入，并在判断结果为是时执行参数键输入判断步骤，在判断结果为否时返回执行键输入判断步骤；

参数键输入判断步骤：判断是否有参数键输入，并在判断结果为是时执行速度值存储步骤，在判断结果为否时执行动作键输入判断步骤；

速度值存储步骤：记录速度值并将该速度值放入参数寄存器，并在该步骤结束之后执行动作键输入判断步骤；

动作键输入判断步骤：判断是否有动作键输入，并在判断结果为是时执行动作标志寄存器置位步骤，在判断结果为否时执行显示键输入判断步骤；

动作标志寄存器置位步骤：将动作标志寄存器的标志位置位，并在该步骤结束之后执行显示键输入判断步骤；

显示键输入判断步骤：判断是否有显示键输入，并在判断结果为是时执行显示标志寄存器置位步骤，在判断结果为否时执行动作与速度数据发送步骤；

显示标志寄存器置位步骤：将显示标志寄存器的标志位置位，并在该步骤结束之后执行动作与速度数据发送步骤；

动作与速度数据发送步骤：根据动作寄存器标志将对应的动作要求和参数寄存器中存储的速度值发送至数据寄存器，并在该步骤结束之后执行显示数据发送步骤；

显示数据发送步骤：根据显示寄存器标志将该对应的显示数据寄存内容发送至显示缓存区，并在该步骤结束之后执行数据寄存器无线发送步骤；

数据寄存器无线发送步骤：通过无线通信模块发送发射数据寄存器内存储的数据，并在该步骤结束之后执行机器人数据接收步骤；

机器人数据接收步骤：接收机器人发来的数据并将该数据存入显示数据寄存器，并在该步骤结束之后执行显示缓存区数据发送步骤；

显示缓存区数据发送步骤：将显示缓存区存储的数据发送至声光显示装置，并在该步骤结束之后执行停止信号判断步骤；

停止信号判断步骤：判断是否有停止信号输入，并在判断结果为是时结束控制方法，在判断结果为否时执行键输入判断步骤；

所述机器人控制方法包括以下步骤：

信息接收步骤：不断接收由无线通信模块发来的信息，并在该步骤结束之后执行动作和速度控制步骤；

动作和速度控制步骤：根据无线通信模块发来的数据寄存器的数据，驱动相应的电动机；

被击打、光照及振动检测步骤：当振动传感模块或被击打区域及被光照区域9发来信号时，向无线控制器发送相应的信号，并向声光显示装置发送报警信号；

被击打、光照及振动检测步骤中，向无线控制器发送信号的同时，还可以将击打信号及其它必要信息上传给无线控制器。

本发明的优点：1、主要动作直观，零件简单，动作灵活；2、使用一个电机即可实现左、右臂分别控制，互不干涉。

附图说明

图1为实施方式一所述的单驱动遥控拳击模型机器人系统的结构示意图的主视图；

图2为图1的右视图；

图3为实施方式一所述的单驱动遥控拳击模型机器人系统的原理框图；

图4为实施方式一中的左出拳机构4和右出拳机构5的原理示意图，其中虚线表示出拳轨迹；

图5为实施方式一中旋转凸轮的原理示意图；

图6为实施方式一中旋转凸轮的结构示意图；

图7为实施方式三中电动机驱动电路的原理框图；

图8为实施方式三中电动机驱动电路的一种具体的电路结构示意图；

图9为实施方式一中无线控制器的原理框图；

图10为实施方式六中压力传感器与微处理器的连接关系示意图；

图11为实施方式八中光照传感模块的一种电路结构示意图；

图12为实施方式九中振动传感模块与微处理器的连接关系示意图；

图13为实施方式十二所述的单驱动遥控拳击模型机器人系统的控制方法的流程图；

图14为实施方式十三中的机器人的外部结构示意图；

图15为实施方式十三中出拳机构的原理示意图；

图16为实施方式十三中的机器人出拳的原理示意图，其中虚线表示出拳轨迹。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图5、图9说明本实施方式，本实施方式所述的单驱动遥控拳击模型机器人系统包括机器人、无线控制器、人机交互界面、声光显示装置和振动传感器，无线控制器用于控制机器人动作以及接受机器人发出的信息；

所述机器人包括头部1、颈部2、身体3、左出拳机构4、右出拳机构5、前行走机构6、后行走机构7、中间升高凸轮8；

所述身体3内设置有旋转凸轮，该旋转凸轮位于左出拳机构4和右出拳机构5之间，用于带动左出拳机构4和右出拳机构5动作，身体3内还设置有分别用于驱动头部1、颈部2、旋转凸轮、前行走机构6、后行走机构7和中间升高凸轮8的电动机以驱动各电动机的电动机驱动电路，身体3内还设置有无线通信模块、声光驱动电路、微处理器和振动传感模块，身体的胸部设置有被击打区域及被光照区域9，其中被击打区域由能够感受压力的压力传感器或压力传感器阵列构成，被光照区域由光照传感模块实现，振动传感模块由振动传感器实现；

所述中间升高凸轮8位于身体3底部的中间；

所述的无线控制器包括单片机、无线通信模块、按键模块和显示模块，按键模块的信号输出端连接单片机的控制信号输入端，单片机的显示信号输出端连接显示模块的信号输入端，单片机通过无线通信模块与机器人进行信号传输；

所述的无线控制器通过无线通信模块接入网络，与其他拳击模型机器人系统的无线控制器组成网络化系统，也可以与其他同类的拳击模型机器人系统的无线控制器组成网络化系统；

所述单片机内嵌入有软件实现的无线控制模块，该无线控制模块包括以下单元：

键输入判断单元：判断是否有键输入，并在判断结果为是时启动参数键输入判断单元，在判断结果为否时返回启动键输入判断单元；

参数键输入判断单元：判断是否有参数键输入，并在判断结果为是时启动速度值存储单元，在判断结果为否时启动动作键输入判断单元；

速度值存储单元：记录速度值并将该速度值放入参数寄存器；

动作键输入判断单元：判断是否有动作键输入，并在判断结果为是时启动动作标志寄存器置位单元，在判断结果为否时启动显示键输入判断单元；

动作标志寄存器置位单元：将动作标志寄存器的标志位置位；

显示键输入判断单元：判断是否有显示键输入，并在判断结果为是时启动显示标志寄存器置位单元，在判断结果为否时启动动作与速度数据发送单元；

显示标志寄存器置位单元：将显示标志寄存器的标志位置位；

动作与速度数据发送单元：根据动作寄存器标志将对应的动作要求和参数寄存器中存储的速度值发送至数据寄存器；

显示数据发送单元：根据显示寄存器标志将该对应的显示数据寄存内容发送至显示缓存区；

数据寄存器无线发送单元：通过无线通信模块发送发射数据寄存器内存储的数据；

机器人数据接收单元：接收机器人发来的数据并将该数据存入显示数据寄存器；

显示缓存区数据发送单元：将显示缓存区存储的数据发送至声光显示装置；

停止信号判断单元：判断是否有停止信号输入，并在判断结果为是时结束控制模块，在判断结果为否时启动键输入判断单元；

所述的速度值包括动作速度、击打速度和升高速度；

所述的动作键包括前进键、后退键、前左转/左横移键、前右转/右横移键、后左转键、后右转键、升高键和击打键；

所述的动作标志寄存器的标志位包括前进标志位、后退标志位、前左转/左横移标志位、前右转/右横移标志位、后左转标志位、后右转标志位、升高标志位或击打标志位；

所述的显示键包括显示总比分键、显示状态键和显示当前比分键；

所述的显示标志寄存器的标志位包括显示总比分标志位、显示状态标志位和显示当前比分标志位；

所述的微处理器内嵌入有软件实现的机器人控制模块，所述机器人控制模块包括以下单元：

信息接收单元：不断接收由无线通信模块发来的信息；

动作和速度控制单元：根据无线通信模块发来的数据寄存器的数据，驱动相应的电动机；

被击打、光照及振动检测单元：当振动传感模块或被击打区域及被光照区域9发来信号时，向无线控制器发送相应的信号，并向光显示装置发送报警信号。

被击打、光照及振动检测单元中，向无线控制器发送信号的同时，还可以将击打信号及其它必要信息上传给无线控制器。

本实施方式中，如图1至图3所示，左出拳机构4和右出拳机构5相当于机器人的左臂和右臂，且左出拳机构4和右出拳机构5的结构相同。前行走机构6和后行走机构7相当于机器人的腿，中间升高凸轮8用于带动机器人的身体上升或下降。左出拳机构4和右出拳机构5由一个电机控制，如图5所示，旋转凸轮上设置有凸轮推杆T，当电机M带动旋转凸轮左右旋转时，凸轮推杆T相应地左右摆动，凸轮推杆T的两端能够推动左出拳机构4或右出拳机构5做出拳动作，但同一时刻只能有一个出拳机构做出拳动作，即左右两个出拳机构不能同时出拳。中间升高凸轮8包括左升高凸轮和右升高凸轮，左升高电动机和右升高电动机分别用于控制所述左升高凸轮和右升高凸轮，前行走机构6使用不加驱动控制的滚动轮实现，左行走电动机和右行走电动机用于控制后行走机构7。

左出拳机构4和右出拳机构5结构相同，如图4所示，均包括前臂4－1、后臂4－2、、连杆机构动作轴4－4、前进轮4-6、驱动电动机4-7和拳头4-9，参见图4所示，其中G表示固定轴，F表示浮动轴。

人机交互界面用来预先设定控制机器人的运行行走策略、目标传感策略和击打策略。无线控制器能够接收机器人发出的信息。机器人在指定区域受到拳击压力、收到光照，或身体受到很大振动后，会显示声光信息并向无线控制器发送信息。

无线控制器与机器人有数据交换，担当接收机器人的状态信息和给机器人相关参数信息的工作。

使用无线控制器控制机器人的前进、后退、升高、左转、右转、拳击等动作，并接收机器人发出的信息，机器人的指定区域受到击打后，会通过声光显示装置进行提示，并向无线控制器发送信息。无线控制器的无线通信模块与机器人的控制器的无线通信模块是一样的，都可以双向传送信息。

当使用无线控制器设定速度时，其内部的单片机判断是动作速度、击打速度还是升高速度，判断完成后将相应的速度值进行存储；进行动作设定时，单片机判断是否为后退、前左转(或左移)、前右转(或右移)、后左转、后右转、升高或击打，判断完成后，将动作标志器中相应的标志位进行置位；进行显示设定时，单片机判断是否为总比分显示、状态显示或者当前比分显示，判断完成后，将显示寄存器中相应的标志位进行置位；最后，将用户设定的动作以及与该动作对应的速度值发送至发射数据寄存器，再通过无线通信模块将发射数据寄存器内存储的信息发送至机器人；将显示寄存器内各标志位对应的信息通过显示缓存区发送至声光显示装置以进行显示。控制过程中，如果有停止信号输入，则控制过程随时停止。

机器人身体内的微控制器通过无线通信模块，接收无线控制器发来的控制信息，然后根据这些信息控制相应的电动机驱动电路，以控制各电动机工作，实现对机器人各种动作的控制；并采集被击打区域所安放的传感器或传感器阵列的信息，判断是不是被击打，在被击打时发出声光报警控制信号，并上传给无线控制器；与无线控制器进行必要的其它信息交互通信。

无线控制器还可以通过无线通信模块接入网络，与其它无线控制器组成网络化系统，每个无线控制器的数据都可以通过网络上传，网络化系统具有很多功能，例如会员管理，以及对每个无线控制器的操作情况进行评分等。

具体实施方式二：本实施方式是对实施方式一所述的单驱动遥控拳击模型机器人系统的进一步限定，本实施方式中，所述的电动机为无刷直流电动机或永磁同步电动机。

具体实施方式三：结合图7和图8说明本实施方式，本实施方式是对实施方式二所述的单驱动遥控拳击模型机器人系统的进一步限定，本实施方式中，所述的电动机驱动电路包括微处理器及运动控制器、三相桥式电路前级驱动器和三相桥式电路，微处理器及运动控制器的控制信号输出端连接三相桥式电路前级驱动器的控制信号输入端，三相桥式电路前级驱动器的驱动信号输出端连接三相桥式电路的驱动信号输入端，三相桥式电路的驱动信号输出端用于连接电动机的驱动信号输入端，微处理器及运动控制器的反馈信号输入端用于连接电动机的反馈信号输出端。

图6所示为一种具体的电动机驱动电路的结构。

具体实施方式四：本实施方式是对实施方式一所述的单驱动遥控拳击模型机器人系统的进一步限定，本实施方式中，无线通信模块采用WiFi通信。

无线通信模块采用WIFI通信,因而可以用具有WIFI功能的手机、笔记本电脑和台式电脑来控制。

具体实施方式五：本实施方式是对实施方式四所述的单驱动遥控拳击模型机器人系统的进一步限定，本实施方式中，无线通信模块采用USR-WIFI232-T型通信模块或LSD5WF-3017型通信模块。

USR-WIFI232-T是一款集成了所有Wi-Fi功能的小巧模块，尺寸仅22mmx13.5mmx6mm。针对照明和插座等应用领域，采用了1x10管脚2mm插针连接器，易于焊装在客户的产品的硬件单板电路上。模块配备有特制的焊盘或外置天线连接器，适用于各种外置天线的应用。

超低功耗嵌入式Wi-Fi模组提供了一种将用户的物理设备连接到Wi-Fi无线网络上，并提供UART串口等接口传输数据的解决方案。该模块硬件上集成了MAC，基频芯片，射频收发单元，以及功率放大器；嵌入式的固件则支持Wi-Fi协议及配置，以及组网的TCP/IP协议栈。USR-WIFI232-T是一款一体化的802.11b/g/nWi-Fi的低功耗解决方案，通过USR-WIFI232-T模组，传统的低端串口设备或MCU控制的设备均可以很方便的接入Wi-Fi无线网络，从而实现物联网络控制与管理。

LSD5WF-3017是专门为实现嵌入式系统的无线局域网通信应用而设计的一款高性能、低成本IEEE802.11b/g/n的USB接口无线模块，使用该模块能够使用户通过嵌入式硬件USBHost接口高效快捷的扩展出无线局域网通信功能。模块核心为一个高度集成的MIMO(多输入、多输出)、MAC、2T2R基带和2.4G射频芯片，支持PHY速率高达300Mbps，完全符合IEEE802.11b/g/n标准规范，优化的射频架构和基带算法提供了卓越性能与低功耗。LSD5WF-3017模块设计基于安全的标准特性范围，将为客户提供高质量并符合国际标准一种简单、低成本、可靠的拥有无线网络功能产品的设计方案。

NRF905单片无线收发器是挪威Nordic公司推出的单片射频发射器芯片，工作电压为1.9-3.6V，32引脚QFN封装。其特性如下：

(1)433Mhz开放ISM频段免许可使用。

(2)最高工作频率50kbps，高效GFSK调制，抗干扰能力强，提别适合工业控制场合。

(3)125频道，满足多点通信和跳频通信需要。

(4)内置硬件CRC检错和点对多点通信地址控制。

(5)低功耗1.9V-3.6V工作，待机模式下状态仅为2.5uA

(6)收发模式切换时间<650us

(7)模块可软件设地址，只有收到本机地址时才会输出数据，可直接接各种单片机使用，软件编程非常方便。

(8)TXMode：在+10dBm情况下，电流为30mA；RXMode：12.2mA。

(9)标准DIP间距接口，便于嵌入式应用。

(10)RFModule-Quick-DEV快速开发系统，含开发板。

NRF905无线通信模块引脚功能如下表1所示：

表1NRF905无线通信模块的引脚功能

发送接收流程如下：

ShockBurstTX发送流程：当微控制器有数据要发送时，通过SPI接口，按时序接收机的地址和要发送的数据送传给模块，SPI接口速率在通信协议和器件配置时确定。微控制器置高TRX_CE和TX_EN，激发模块的ShockBurstTM发送模式。模块自动发送，过程包括：(1)射频寄存器自动开启；(2)数据打包；(3)发送数据包；(4)当数据发送完成，数据准备好引脚被置高。如果AUTO_RETRAN被置高，模块会不断重发，直到TRX_CE被置低。当TRX_CE被置低，模块发送过程完成，自动进入空闲模式。

ShockBurstRX接收流程：当TRX_CE为高、TX_EN为低时，模块进入ShockBurstTM接收模式。650us后，模块不断检测，等待接收数据。当模块检测到同一频段的载波时，载波检测引脚被置高。当接收到一个相匹配的地址，AM引脚被置高。当一个正确的数据包接收完毕，模块自动移去字头、地址和CRC校验位，然后把DR引脚置高。微控制器把TRX_CE置低，模块进入空闲模式。微控制器通过PSI口，以一定的速率把数据移动到微控制器内。当所有的数据接收完毕，模块把DR引脚和AM引脚置低。模块此时进入接收模式、发送模式或关机模式。

具体实施方式六：结合图10说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一所述的单驱动遥控拳击模型机器人系统的进一步限定，本实施方式中，所述的压力传感器阵列由多个FB09微型单压力传感器构成。

本实施方式中，每个FB09微型单压力传感器均连接微处理器中的A/D转换器，如图7所示，图中圆圈表示压力传感器。使用在被击打区域矩阵式排列的压力传感器监测被击打情况。一旦发生被击打情况，压力传感器输出相应的电信号，送到信号处理电路进行处理，再进行声光显示和向遥控器发送信息。

FB09微型单压力传感器采用不锈钢制作而成，体积小，输出信号大，广泛的应用于空间狭小领域，如开关压力检测等电子行业测力装置。FB09微型单压力传感器参数如表2所示，量程如表3所示。

表2FB09微型单压力传感器参数

表3FB09微型单压力传感器的量程

具体实施方式七：本实施方式是对实施方式一所述的单驱动遥控拳击模型机器人系统的进一步限定，本实施方式中，所述的压力传感器由压力微动开关构成。

当被击打区域由能够感受压力的压力传感器构成时，所述压力传感器采用压力微动开关实现。

具体实施方式八：结合图11说明本实施方式中，本实施方式是对实施方式一所述的单驱动遥控拳击模型机器人系统的进一步限定，本实施方式中，所述的光照传感模块采用光敏二极管阵列实现。

光敏二极管是将光信号变成电信号的半导体器件。它的核心部分也是一个PN结，和普通二极管相比，在结构上不同的是，为了便于接受入射光照，PN结面积尽量做的大一些，电极面积尽量小些，而且PN结的结深很浅，一般小于1微米。

光敏二极管是在反向电压作用之下工作的。没有光照时，反向电流很小(一般小于0.1微安)，称为暗电流。当有光照时，携带能量的光子进入PN结后，把能量传给共价键上的束缚电子，使部分电子挣脱共价键，从而产生电子---空穴对，称为光生载流子。

它们在反向电压作用下参加漂移运动，使反向电流明显变大，光的强度越大，反向电流也越大。这种特性称为“光电导”。光敏二极管在一般照度的光线照射下，所产生的电流叫光电流。如果在外电路上接上负载，负载上就获得了电信号，而且这个电信号随着光的变化而相应变化。

图11所示为光照传感模块的一种具体的电路结构。使用光敏二极管在设定的被光照区域里矩阵式排列。每个光敏二极管均反向加电,且阴极与一个电阻串联后接地，所述阴极与电阻的公共端连接到运算放大器构成的比较器的一个输入端，比较器的另一个输入端连接分压电阻的中间分压处。这样，当光敏二极管没有光照时，光敏二极管中无电流流过，则电阻上电压为低电平；而当光敏二极管有光照时，光敏二极管中有电流流过，与二极管串联的电阻上的电压为高电平。将这个高低电平与另一输入端的中间电平比较，就可以区分是不是有光照射。

具体实施方式九：结合图12说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一所述的单驱动遥控拳击模型机器人系统的进一步限定，本实施方式中，振动传感模块采用三轴加速度传感器实现。

可以采用MMA7361LC作为三轴加速度传感器来检测机器人身体的振动。MMA7361LC的信号输出端连接微处理器内置的A/D转换器。MMA7361LC是低功耗、低轮廓电容、微机械型加速度计，具有信号调节，一级低通滤波器，具有温度补偿，自我测试。零偏移和灵敏度是出厂设置，不需要外部设备。5V供电，模拟输出0.5-4.5V。

具体实施方式十：本实施方式是对实施方式一所述的单驱动遥控拳击模型机器人系统的进一步限定，本实施方式中，所述的声光显示装置包括声音报警装置和发光二极管。

用微处理器的定时器产生脉冲并经输出口输出,放大后可以加到蜂鸣器上,产生声音报警。可以用数字输出口的高低电平控制开关电路，让开关电路控制发光二极管实现光报警。

具体实施方式十一：结合图8和图9说明本实施方式，本实施方式是实施方式一所述的单驱动遥控拳击模型机器人系统的一种具体结构，本实施方式中，所述的机器人包括前臂4－1、后臂4－2、前连杆4－3、曲柄4－4、前进轮4－6、直流减速电动机4－7、后连杆4－8和击中指示灯4－9。参见图9和和图10。本实施方式中，前足用点接触，不需要前轮。

具体实施方式十二：结合图13说明本实施方式，本实施方式是实施方式一所述的单驱动遥控拳击模型机器人系统的控制方法，该控制方法包括无线控制方法和机器人控制方法；

所述无线控制方法包括以下步骤：

键输入判断步骤：判断是否有键输入，并在判断结果为是时执行参数键输入判断步骤，在判断结果为否时返回执行键输入判断步骤；

参数键输入判断步骤：判断是否有参数键输入，并在判断结果为是时执行速度值存储步骤，在判断结果为否时执行动作键输入判断步骤；

速度值存储步骤：记录速度值并将该速度值放入参数寄存器，并在该步骤结束之后执行动作键输入判断步骤；

动作键输入判断步骤：判断是否有动作键输入，并在判断结果为是时执行动作标志寄存器置位步骤，在判断结果为否时执行显示键输入判断步骤；

动作标志寄存器置位步骤：将动作标志寄存器的标志位置位，并在该步骤结束之后执行显示键输入判断步骤；

显示键输入判断步骤：判断是否有显示键输入，并在判断结果为是时执行显示标志寄存器置位步骤，在判断结果为否时执行动作与速度数据发送步骤；

显示标志寄存器置位步骤：将显示标志寄存器的标志位置位，并在该步骤结束之后执行动作与速度数据发送步骤；

动作与速度数据发送步骤：根据动作寄存器标志将对应的动作要求和参数寄存器中存储的速度值发送至数据寄存器，并在该步骤结束之后执行显示数据发送步骤；

显示数据发送步骤：根据显示寄存器标志将该对应的显示数据寄存内容发送至显示缓存区，并在该步骤结束之后执行数据寄存器无线发送步骤；

数据寄存器无线发送步骤：通过无线通信模块发送发射数据寄存器内存储的数据，并在该步骤结束之后执行机器人数据接收步骤；

机器人数据接收步骤：接收机器人发来的数据并将该数据存入显示数据寄存器，并在该步骤结束之后执行显示缓存区数据发送步骤；

显示缓存区数据发送步骤：将显示缓存区存储的数据发送至声光显示装置，并在该步骤结束之后执行停止信号判断步骤；

停止信号判断步骤：判断是否有停止信号输入，并在判断结果为是时结束控制方法，在判断结果为否时执行键输入判断步骤；

所述机器人控制方法包括以下步骤：

信息接收步骤：不断接收由无线通信模块发来的信息，并在该步骤结束之后执行动作和速度控制步骤；

动作和速度控制步骤：根据无线通信模块发来的数据寄存器的数据，驱动相应的电动机；

被击打、光照及振动检测步骤：当振动传感模块或被击打区域及被光照区域9发来信号时，向无线控制器发送相应的信号，并向光显示装置发送报警信号。

被击打、光照及振动检测步骤中，向无线控制器发送信号的同时，还可以将击打信号及其他必要信息上传给无线控制器。

具体实施方式十三：结合图14至16说明本实施方式，本实施方式中，机器人包括前臂4－1、后臂4－2、前连杆4－5、曲柄4－10、前进轮4-6、驱动电动机4-7、后连杆4-11和指示灯4-12。机器人工作时，由一个驱动电动机4-7带动凸轮左右旋转，分别控制出左、出右拳，即左右不能同时出拳。出拳时由于惯性原因，出拳一侧的单向轮有向前的动能，又有单向轮的作用，机器人只能向前移动一个距离，而不能后退。如果是遥控操作，电路板装在后连杆的位置。机器人被击中一次，指示闪烁一次。可以设置被击中几次，指示灯变色，终止比赛。如图16所示，出拳距离等于后臂长度，后臂长度应适当选取，如果过长，则收拳时拳头距离机器人身体太远。

具体实施方式十四：本实施方式中，前行走机构6和后行走机构7采用全向轮实现。采用全向轮时，图3中行走电动机和驱动需要增加驱动路数，软件也要做相应的改动，实现更灵活的移动。

具体实施方式十五：本实施方式中，无线控制器可以通过无线通信模块接入网络，与其它无线控制器组成系统。

Claims (9)

1.单驱动遥控拳击模型机器人系统，其特征在于：它包括机器人、无线控制器、人机交互界面、声光显示装置和振动传感器，无线控制器用于控制机器人动作以及接受机器人发出的信息；

所述机器人包括头部(1)、颈部(2)、身体(3)、左出拳机构(4)、右出拳机构(5)、前行走机构(6)、后行走机构(7)、中间升高凸轮(8)；

所述身体(3)内设置有旋转凸轮，该旋转凸轮位于左出拳机构(4)和右出拳机构(5)之间，用于带动左出拳机构(4)和右出拳机构(5)动作，身体(3)内还设置有分别用于驱动头部(1)、颈部(2)、旋转凸轮、前行走机构(6)、后行走机构(7)和中间升高凸轮(8)的电动机以驱动各电动机的电动机驱动电路，身体(3)内还设置有无线通信模块、声光驱动电路、微处理器和振动传感模块，身体的胸部设置有被击打区域及被光照区域(9)，其中被击打区域由能够感受压力的压力传感器或压力传感器阵列构成，被光照区域由光照传感模块实现，振动传感模块由振动传感器实现；

所述中间升高凸轮(8)位于身体(3)底部的中间；

所述的无线控制器包括单片机、无线通信模块、按键模块和显示模块，按键模块的信号输出端连接单片机的控制信号输入端，单片机的显示信号输出端连接显示模块的信号输入端，单片机通过无线通信模块与机器人进行信号传输；

所述的无线控制器通过无线通信模块接入网络，与其他单驱动遥控拳击模型机器人系统的无线控制器组成网络化系统；

所述单片机内嵌入有软件实现的无线控制模块，该无线控制模块包括以下单元：

键输入判断单元：判断是否有键输入，并在判断结果为是时启动参数键输入判断单元，在判断结果为否时返回启动键输入判断单元；

参数键输入判断单元：判断是否有参数键输入，并在判断结果为是时启动速度值存储单元，在判断结果为否时启动动作键输入判断单元；

速度值存储单元：记录速度值并将该速度值放入参数寄存器；

动作键输入判断单元：判断是否有动作键输入，并在判断结果为是时启动动作标志寄存器置位单元，在判断结果为否时启动显示键输入判断单元；

动作标志寄存器置位单元：将动作标志寄存器的标志位置位；

显示键输入判断单元：判断是否有显示键输入，并在判断结果为是时启动显示标志寄存器置位单元，在判断结果为否时启动动作与速度数据发送单元；

显示标志寄存器置位单元：将显示标志寄存器的标志位置位；

动作与速度数据发送单元：根据动作寄存器标志将对应的动作要求和参数寄存器中存储的速度值发送至数据寄存器；

显示数据发送单元：根据显示寄存器标志将该对应的显示数据寄存内容发送至显示缓存区；

数据寄存器无线发送单元：通过无线通信模块发送发射数据寄存器内存储的数据；

机器人数据接收单元：接收机器人发来的数据并将该数据存入显示数据寄存器；

显示缓存区数据发送单元：将显示缓存区存储的数据发送至声光显示装置；

停止信号判断单元：判断是否有停止信号输入，并在判断结果为是时结束控制模块，在判断结果为否时启动键输入判断单元；

所述的速度值包括动作速度、击打速度和升高速度；

所述的动作键包括前进键、后退键、前左转/左横移键、前右转/右横移键、后左转键、后右转键、升高键和击打键；

所述的动作标志寄存器的标志位包括前进标志位、后退标志位、前左转/左横移标志位、前右转/右横移标志位、后左转标志位、后右转标志位、升高标志位或击打标志位；

所述的显示键包括显示总比分键、显示状态键和显示当前比分键；

所述的显示标志寄存器的标志位包括显示总比分标志位、显示状态标志位和显示当前比分标志位；

所述的微处理器内嵌入有软件实现的机器人控制模块，所述机器人控制模块包括以下单元：

信息接收单元：不断接收由无线通信模块发来的信息；

动作和速度控制单元：根据无线通信模块发来的数据寄存器的数据，驱动相应的电动机；

被击打、光照及振动检测单元：当振动传感模块或被击打区域及被光照区域(9)发来信号时，向无线控制器发送相应的信号，并向声光显示装置发送报警信号。

2.根据权利要求1所述的单驱动遥控拳击模型机器人系统，其特征在于：所述的电动机为无刷直流电动机或永磁同步电动机。

3.根据权利要求2所述的单驱动遥控拳击模型机器人系统，其特征在于：所述的电动机驱动电路包括微处理器及运动控制器、三相桥式电路前级驱动器和三相桥式电路，微处理器及运动控制器的控制信号输出端连接三相桥式电路前级驱动器的控制信号输入端，三相桥式电路前级驱动器的驱动信号输出端连接三相桥式电路的驱动信号输入端，三相桥式电路的驱动信号输出端用于连接电动机的驱动信号输入端，微处理器及运动控制器的反馈信号输入端用于连接电动机的反馈信号输出端。

4.根据权利要求1所述的单驱动遥控拳击模型机器人系统，其特征在于：无线通信模块采用WiFi通信。

5.根据权利要求1所述的单驱动遥控拳击模型机器人系统，其特征在于：所述的压力传感器阵列由多个FB09微型单压力传感器构成。

6.根据权利要求1所述的单驱动遥控拳击模型机器人系统，其特征在于：所述的压力传感器由压力微动开关构成。

7.根据权利要求1所述的单驱动遥控拳击模型机器人系统，其特征在于：振动传感模块采用三轴加速度传感器实现。

8.根据权利要求1所述的单驱动遥控拳击模型机器人系统，其特征在于：所述的声光显示装置包括声音报警装置和发光二极管。

9.权利要求1所述的单驱动遥控拳击模型机器人系统的控制方法，其特征在于：该控制方法包括无线控制方法和机器人控制方法；

所述无线控制方法包括以下步骤：

键输入判断步骤：判断是否有键输入，并在判断结果为是时执行参数键输入判断步骤，在判断结果为否时返回执行键输入判断步骤；

参数键输入判断步骤：判断是否有参数键输入，并在判断结果为是时执行速度值存储步骤，在判断结果为否时执行动作键输入判断步骤；

速度值存储步骤：记录速度值并将该速度值放入参数寄存器，并在该步骤结束之后执行动作键输入判断步骤；

动作键输入判断步骤：判断是否有动作键输入，并在判断结果为是时执行动作标志寄存器置位步骤，在判断结果为否时执行显示键输入判断步骤；

动作标志寄存器置位步骤：将动作标志寄存器的标志位置位，并在该步骤结束之后执行显示键输入判断步骤；

显示键输入判断步骤：判断是否有显示键输入，并在判断结果为是时执行显示标志寄存器置位步骤，在判断结果为否时执行动作与速度数据发送步骤；

显示标志寄存器置位步骤：将显示标志寄存器的标志位置位，并在该步骤结束之后执行动作与速度数据发送步骤；

动作与速度数据发送步骤：根据动作寄存器标志将对应的动作要求和参数寄存器中存储的速度值发送至数据寄存器，并在该步骤结束之后执行显示数据发送步骤；

显示数据发送步骤：根据显示寄存器标志将该对应的显示数据寄存内容发送至显示缓存区，并在该步骤结束之后执行数据寄存器无线发送步骤；

数据寄存器无线发送步骤：通过无线通信模块发送发射数据寄存器内存储的数据，并在该步骤结束之后执行机器人数据接收步骤；

机器人数据接收步骤：接收机器人发来的数据并将该数据存入显示数据寄存器，并在该步骤结束之后执行显示缓存区数据发送步骤；

显示缓存区数据发送步骤：将显示缓存区存储的数据发送至声光显示装置，并在该步骤结束之后执行停止信号判断步骤；

停止信号判断步骤：判断是否有停止信号输入，并在判断结果为是时结束控制方法，在判断结果为否时执行键输入判断步骤；

所述机器人控制方法包括以下步骤：

信息接收步骤：不断接收由无线通信模块发来的信息，并在该步骤结束之后执行动作和速度控制步骤；

动作和速度控制步骤：根据无线通信模块发来的数据寄存器的数据，驱动相应的电动机；

被击打、光照及振动检测步骤：当振动传感模块或被击打区域及被光照区域(9)发来信号时，向无线控制器发送相应的信号，并向声光显示装置发送报警信号。