CN105605984B - 一种打靶机器人及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种打靶机器人及其实现方法，打靶机器人由垂直安装在底座上的机器人构成；底座采用4轮式底盘结构，所述机器人体内部包括4路直流减速电机、机械装置和嵌入式控制器；所述机器人的底座侧边安装有摄像头、麦克风和超声波测距传感器。本发明提供的技术方案具有多种训练模式，手动操作，指定路线移动，智能移动和随机移动；自动充电功能；自动报靶的优点。

Description

一种打靶机器人及其实现方法

技术领域

本发明涉及一种机器人技术，具体涉及一种打靶机器人及其实现方法。

背景技术

传统的射击靶标，通常是固定在指定位置，或者可以沿轨道规则移动的纸质或者人形靶，不具备随意移动和智能躲避，使射击训练脱离实战，不能有效地提高士兵的作战能力，训练效果有限.以下是一种电子轨道移动靶，包括固定轨道，电子报靶装置，靶纸或假人模型，靶纸或假人模型固定在轨道滑台上，通过电机拖动使滑台移动，从而使靶标移动，靶上装有红外或者超声波传感器，用来检测子弹穿过靶纸或假人的位置，从而确定环数，控制器接收环数信息，通过有线或者无线通信上传给射击者旁边的上位机报靶装置或者总控制器，进而进行报靶和数据统计，该电子移动靶可以提高射击训练者对定向移动目标的射击精度。

当前大多电子靶标存在以下不足：1、功能单一，仅仅完成定向移动；2、不具备智能躲避，模拟人类行为的功能；3、脱离实战。

发明内容

为解决上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种打靶机器人及其实现方法。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种打靶机器人，所述打靶机器人由垂直安装在底座上的机器人构成；其改进之处在于，所述底座采用4轮式底盘结构，所述机器人体内部包括4路直流减速电机、机械装置和嵌入式控制器；所述机器人的底座侧边安装有摄像头、麦克风和超声波测距传感器。

进一步地，所述嵌入式控制器包括MCU控制板；所述MCU控制板通过无线数据传输与PC机控制端连接；所述MCU控制板分别与充电管理模块连接、GPS模块和电机驱动器连接；所述电机驱动器分别与4路直流电机和机械装置连接。

进一步地，所述4轮式底盘结构包括圆形盘以及均匀安装在圆形盘底部的4个轮子，所述4个轮子均能转动360°。

进一步地，所述摄像头、麦克风和超声波测距传感器分别与嵌入式控制器连接；所述摄像头用于采集周围环境图像并建立三维地图；所述麦克风采集当前环境声音；所述超声波测距传感器用于检测前方障碍物或摄像头所不能捕捉到的障碍。

进一步地，所述机器人与底座通过轴承连接；所述底座上包括内置电源。

进一步地，所述机械装置为自动倾倒装置，由电机驱动器驱动实现其功能；所述机器人身体前表面包括自动报靶靶盘，其上具有导电橡胶组成的环状区域。

本发明提供一种打靶机器人的实现方法，其改进之处在于，所述方法包括下述步骤：

A、嵌入式控制器的嵌入式系统，通过摄像头采集周围环境图像并建立三维地图，并通过图像对比，确定机器人在地形中的相对位置；

B、通过超声波测距传感器检测前方障碍物或摄像头所不能捕捉到的障碍，通过麦克风采集当前环境声音，判断是否有枪声响起，进而做出是否寻找隐蔽的行为；

C、嵌入式系统所计算处理得出的结果为运动指令，通过串口协议发送给MCU控制板，从而控制机器人的4路直流减速电机的转速，让机器人向着指定的方向运动或停止；

D、MCU控制板通过采集GPS模块的信息，得出当前经纬坐标和方向，并通过无线数据传输模块上传至PC端，在PC端的电子地图上显示其矢量坐标；

E、MCU控制板通过采集着弹点检测传感器数据，判断机器人是否被击中，并控制自动倾倒装置是否执行倾倒靶子的动作，并将着弹点坐标通过无线数据传输模块发送到PC控制端，PC控制端记录着弹信息，并报靶；

F、通过PC端上位机，用户对机器人进行行进路线规划，模式设定操作；

G、通过RC遥控器，用户手动控制机器人移动，为射击者提供更接近人类行为的行为动作。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有的优异效果是：

本发明提供的打靶机器人及其实现方法，具有多种训练模式，手动操作，指定路线移动，智能移动和随机移动；自动充电功能；自动报靶的优点。

附图说明

图1是本发明提供的打靶机器人的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的组件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。

本发明提供了一种可遥控，可沿指定路径巡航，也可模拟人类行为自主移动的智能移动射击训练打靶机器人。该机器人可以满足射击训练者对于模拟真实战场环境作战的需求。机器人可以通过视觉装置判断当前地形，自主选择最佳移动路线和可以隐蔽的障碍掩体，也可通过麦克风阵列，判断枪声来源，从而躲避射击，最大化的模拟人类行为，达到模拟实战的效果。当靶标被子弹击中后，机器人的关节部分会转动，使靶标上部向下倾倒，从而提示射击者已击中目标，靶标上的感应装置也可以将射击信息记录并通过无线传输给射击者的上位机系统，进行射击数据统计和报靶。

本发明提供了一种打靶机器人，其原理框图如图1所示，所述打靶机器人由垂直安装在底座上的机器人构成；所述底座采用4轮式底盘结构，所述机器人体内部包括4路直流减速电机、机械装置和嵌入式控制器；所述机器人的底座侧边安装有摄像头、麦克风和超声波测距传感器。

嵌入式控制器包括MCU控制板；所述MCU控制板通过无线数据传输与PC机控制端连接；所述MCU控制板分别与充电管理模块连接、GPS模块和电机驱动器连接；所述电机驱动器分别与4路直流电机和机械装置连接。

4轮式底盘结构包括圆形盘以及均匀安装在圆形盘底部的4个轮子，所述4个轮子均能转动360°。

摄像头、麦克风和超声波测距传感器分别与嵌入式控制器连接；所述摄像头用于采集周围环境图像并建立三维地图；所述麦克风采集当前环境声音；所述超声波测距传感器用于检测前方障碍物或摄像头所不能捕捉到的障碍。

机器人与底座通过轴承连接；所述底座上包括内置电源。

机械装置为自动倾倒装置，由电机驱动器驱动实现其功能；所述机器人身体前表面包括自动报靶靶盘，其上具有导电橡胶组成的环状区域。

本发明提供了一种打靶机器人的实现方法，包括下述步骤：

嵌入式系统通过摄像头采集周围环境图像并建立三维地图，并通过图像对比，确定机器人在地形中的相对位置，通过超声波来检测前方障碍物或摄像头所不能捕捉到的障碍，从而达到避障的效果，通过麦克风采集周围环境声音，判断是否有枪声响起，进而做出是否寻找隐蔽的行为。

嵌入式系统所计算处理得出的结果为运动指令，通过串口协议发送给MCU控制板，从而控制机器人4路电机的转速，让机器人向着指定的方向运动或停止。

MCU控制板通过采集GPS模块的信息，得出当前经纬坐标和方向，并通过无线数据传输模块上传至PC端，在PC端的电子地图上显示其矢量坐标。

MCU控制板通过采集着弹点检测传感器数据，判断机器人是否被击中，并控制自动倾倒装置是否执行倾倒靶子的动作，并将着弹点坐标通过无线数据传输模块发送到PC控制端，PC控制端记录着弹信息，并报靶。

通过PC端上位机，用户也可对机器人进行行进路线规划，模式设定等操作。

通过RC遥控器，用户也可以手动控制机器人新型移动，为射击者提供更接近人类行为的行为动作，更贴近实战。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (1)

1.一种打靶机器人的实现方法，其特征在于，所述打靶机器人由垂直安装在底座上的机器人构成；所述底座采用4轮式底盘结构，所述机器人体内部包括4路直流减速电机、机械装置和嵌入式控制器；所述机器人的底座侧边安装有摄像头、麦克风和超声波测距传感器；

所述嵌入式控制器包括MCU控制板；所述MCU控制板通过无线数据传输与PC机控制端连接；所述MCU控制板分别与充电管理模块连接、GPS模块和电机驱动器连接；所述电机驱动器分别与4路直流电机和机械装置连接；

所述4轮式底盘结构包括圆形盘以及均匀安装在圆形盘底部的4个轮子，所述4个轮子均能转动360°；

所述摄像头、麦克风和超声波测距传感器分别与嵌入式控制器连接；所述摄像头用于采集周围环境图像并建立三维地图；所述麦克风采集当前环境声音；所述超声波测距传感器用于检测前方障碍物或摄像头所不能捕捉到的障碍；

所述机器人与底座通过轴承连接；所述底座上包括内置电源；

所述机械装置为自动倾倒装置，由电机驱动器驱动实现其功能；所述机器人身体前表面包括自动报靶靶盘，其上具有导电橡胶组成的环状区域；

所述方法包括下述步骤：

A、嵌入式控制器的嵌入式系统，通过摄像头采集周围环境图像并建立三维地图，并通过图像对比，确定机器人在地形中的相对位置；

B、通过超声波测距传感器检测前方障碍物或摄像头所不能捕捉到的障碍，通过麦克风采集当前环境声音，判断是否有枪声响起，进而做出是否寻找隐蔽的行为；

C、嵌入式系统所计算处理得出的结果为运动指令，通过串口协议发送给MCU控制板，从而控制机器人的4路直流减速电机的转速，让机器人向着指定的方向运动或停止；

D、MCU控制板通过采集GPS模块的信息，得出当前经纬坐标和方向，并通过无线数据传输模块上传至PC端，在PC端的电子地图上显示其矢量坐标；

E、MCU控制板通过采集着弹点检测传感器数据，判断机器人是否被击中，并控制自动倾倒装置是否执行倾倒靶子的动作，并将着弹点坐标通过无线数据传输模块发送到PC控制端，PC控制端记录着弹信息，并报靶；

F、通过PC端上位机，用户对机器人进行行进路线规划，模式设定操作；

G、通过RC遥控器，用户手动控制机器人移动，为射击者提供更接近人类行为的行为动作。