CN106310630B - 基于图像识别全向移动的足篮球辅助训练机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于图像识别全向移动的足篮球辅助训练机器人，设有驱动底盘与摄像头组，所述驱动底盘包括底架以及在底架上呈水平向辐射状等间隔布置的四个步进电机，所述四个步进电机的输出轴朝外并各连接一个双排万向轮；所述摄像头组包括顶架以及在顶架上呈水平向辐射状等间隔布置的至少四个摄像头，所述顶架再通过连杆固定在所述底架上；所述四个步进电机以及所述至少四个摄像头均电连接到同一个控制芯片。

Description

基于图像识别全向移动的足篮球辅助训练机器人

技术领域

本发明涉及一种用于足球或篮球辅助训练的机器人。

背景技术

随着社会的发展，机器人已经融入人们生活的各个方面。在体育训练中引入辅助训练机器人也显得尤为必要，但是在国内外针对足篮球训练的智能设备，还只限于足篮球球体以及发球机等方面。一款可以真正作为防守队员参与到实际训练中的辅助训练机器人就显得尤为必要。

市场上只有极少数跟足球篮球球员相关的辅助训练智能设备，如阿迪达斯推出的miCoach智能足球、94Fifty智能篮球、德国多特蒙德俱乐部Footbonaut训练房、加利福尼亚vibrado公司的智能护臂等极少数产品。在足球或篮球辅助训练装置方面，上述四款产品均是通过在传统体育器材上搭载传感装置与实时反馈装置的方法来实现辅助训练的目标，但均无法针对运动员的动作进行针对性的移动，模拟出真实的防守队员。

例如，足球或篮球运动中，带球跑是必须的基本功之一。在目前的带球跑的训练方法中，主要有带球之字形绕锥筒跑与采用球员互相防守进攻两种，显然，由于后者中的防守队员能够适时移动，训练环境更贴近实战，训练效果当然更好。然而，后一训练方法中的防守队员在很容易产生疲劳，防守质量并不稳定，而且由于充当防守队员的球员水平高低不同，不容易量化训练成果。

发明内容

针对现有技术中上述不足，本发明的目的在于，提供一种基于图像识别全向移动的足篮球辅助训练机器人，充当实际比赛中防守队员，识别球与带球运动员，然后根据设定的防守策略进行永不疲倦的防守，使训练球员得到最真实的带球过“人”训练。

为实现上述目的，本发明提供一种基于图像识别全向移动的足篮球辅助训练机器人，设有驱动底盘与摄像头组，其中：

所述驱动底盘包括底架以及在底架上呈水平向辐射状等间隔布置的四个步进电机，所述四个步进电机的输出轴朝外并各连接一个双排万向轮；

所述摄像头组包括顶架以及在顶架上呈水平向辐射状等间隔布置的至少四个摄像头，所述顶架再通过连杆固定在所述底架上；

所述四个步进电机以及所述至少四个摄像头均电连接到同一个控制芯片。

其中：所述步进电机是带编码器全闭环步进电机。

其中：所述双排万向轮包括两个同样大小、并排固定在一起的轮体，每个轮体的外缘上等间隔地安装有数个能够沿切线转动的鼓形自由轮，所述鼓形自由轮的长度大于两个鼓形自由轮之间的间隙，而且两个轮体上的鼓形自由轮呈交错排列。

其中：所述双排万向轮的两端分别通过设有轴承的筋板固定到底架上。

相比真实的防守队员，本发明提供的机器人优势在于：每次策略防守模式准确，可分类反复训练同一模式带球过人的技巧；反应速度快，从运动捕捉到全向移动时间仅为几微秒，比人的反应速度快很多，也就是说如果程序设定不让带球运动员带球通过，运动员肯定无法通过；不知疲惫可对运动员短时间高强度训练。

附图说明

图1是本发明提供的基于图像识别全向移动的足篮球辅助训练机器人的整体结构立体图；

图2是本发明提供的训练机器人的驱动底盘的立体结构示意图；

图3是本发明提供的训练机器人的驱动底盘的仰视图。

附图标记说明：驱动底盘1；底架11；步进电机12；摄像头组2；顶架21；摄像头22；连杆23；双排万向轮3；轮体31；鼓形自由轮32。

具体实施方式

请参阅图1、图2、图3所示，本发明提供的基于图像识别全向移动的足篮球辅助训练机器人，主要设有驱动底盘1与摄像头组2，其中：

所述驱动底盘1包括底架11以及在底架11上呈水平向辐射状等间隔布置的四个带编码器全闭环步进电机12，所述四个带编码器全闭环步进电机12的输出轴朝外并各连接一个双排万向轮3，所述双排万向轮3包括两个同样大小、并排固定在一起的轮体31，每个轮体31的外缘上等间隔地安装有数个能够沿切线转动的鼓形自由轮32，所述鼓形自由轮32的长度大于两个鼓形自由轮32之间的间隙，而且两个轮体31上的鼓形自由轮32呈交错排列；为了增强双排万向轮3的安装刚度，所述双排万向轮3的两端分别通过设有轴承33的筋板34固定到底架11上；

所述摄像头组2包括顶架21以及在顶架21上呈水平向辐射状等间隔布置的至少四个摄像头22，所述顶架21再通过连杆23固定在所述底架11上；

所述四个带编码器全闭环步进电机12以及所述至少四个摄像头22均电连接到同一个控制芯片(未予图示，可安装于底架11上)，以协同工作。

其中，本发明采用的驱动底盘1结构，是实现快速的全向移动的关键。如图3所示，当位于左右两侧的带编码器全闭环步进电机12同速旋转，则机器人形成向上或者向下的快速移动，位于上方与下方的双排万向轮3上的鼓形自由轮32的自由旋转，可保证向上或者向下的移动不受阻碍；当位于上下两侧的带编码器全闭环步进电机12同速旋转，则机器人形成向左或者向右的快速移动，位于左方与右方的双排万向轮3上的鼓形自由轮32的自由旋转，可保证向左或者向右的移动不受阻碍；当位于左右两侧的带编码器全闭环步进电机12反方向旋转，而且位于上下两侧的带编码器全闭环步进电机12也反方向旋转，则可带动机器人原地旋转；位于左右两侧的带编码器全闭环步进电机12同速旋转，同时位于上下两侧的带编码器全闭环步进电机12同速旋转，则可驱动机器人沿斜向快速移动，并且，根据左右两侧与上下两侧的带编码器全闭环步进电机12的转速比，可以控制倾斜角度的大小。因此，本发明采用的驱动底盘1结构，不仅能够原地旋转，还能够360度全向快速准确移动，满足足篮球训练的使用要求。

以足球训练为例，本发明使用的时候，运动员身穿预定颜色(如红色)的训练服，足球为另一预定颜色(如黄色)，站立在机器人身前2-10米附近，机器人启动摄像头22组2，若未识别到训练服色块和足球色块，则所述驱动底盘1带动摄像头22组2一同旋转，直到识别到训练服色块和足球色块为止；识别之后，机器人依据色块大小与标准大小之间的差值，判断运动员以及足球与机器人之间的距离；然后，机器人通过所述驱动底盘1的运动，快速移动到运动员预定距离(如1.5米)处，并位于运动员与机器人内存储的球门位置之间；当运动员不断前后左右跑动的时候，机器人通过摄像头22实时地侦测运动员以及足球的位置，并快速移动，形成有效的移动阻挡或者抢断，以模拟真实的对抗训练。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于图像识别全向移动的足篮球辅助训练机器人，其特征在于：设有驱动底盘与摄像头组，其中：

所述驱动底盘包括底架以及在底架上呈水平向辐射状等间隔布置的四个步进电机，所述四个步进电机的输出轴朝外并各连接一个双排万向轮；

所述摄像头组包括顶架以及在顶架上呈水平向辐射状等间隔布置的至少四个摄像头，所述顶架再通过连杆固定在所述底架上；

所述四个步进电机以及所述至少四个摄像头均电连接到同一个控制芯片。

2.根据权利要求1所述的基于图像识别全向移动的足篮球辅助训练机器人，其特征在于：所述步进电机是带编码器全闭环步进电机。

3.根据权利要求1所述的基于图像识别全向移动的足篮球辅助训练机器人，其特征在于：所述双排万向轮包括两个同样大小、并排固定在一起的轮体，每个轮体的外缘上等间隔地安装有数个能够沿切线转动的鼓形自由轮，所述鼓形自由轮的长度大于两个鼓形自由轮之间的间隙，而且两个轮体上的鼓形自由轮呈交错排列。

4.根据权利要求1所述的基于图像识别全向移动的足篮球辅助训练机器人，其特征在于：所述双排万向轮的两端分别通过设有轴承的筋板固定到底架上。