CN106325302A - 一种移动物体位置跟踪平台、跟踪装置及跟踪方法 - Google Patents

一种移动物体位置跟踪平台、跟踪装置及跟踪方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种移动物体位置跟踪平台、跟踪装置及跟踪方法，其跟踪装置包括底盘，底盘上设有轮子，还包括：可旋转连接在底盘上并用于击打移动物体的击打部件、用于实现击打部件在底盘上纵向移动纵移部件、用于实现击打部件在底盘上横向移动横移部件、用于测量平台当前的位置坐标的码盘陀螺仪系统以及主控系统，用于控制平台移动到目标位置坐标。本发明所述跟踪装置能够实现大范围的快速移动，进行粗跟踪，再通过主控系统控制纵移部件或/和横移部件对击打部件进行精调，实现精确跟踪；该跟踪方法适用于如羽毛球、乒乓球、网球、毽球等移动物体跟踪与击打，能够增大机器人接球范围，保证了接球或击打精度，实现了高精度跟踪移动物体位置的功能。

Description

一种移动物体位置跟踪平台、跟踪装置及跟踪方法
技术领域
本发明涉及一种机器人设计制造领域，特别涉及一种移动物体位置跟踪平台、跟踪装置及跟踪方法。
背景技术
现有的羽毛球击打机器人，即能够接住发出的飞行羽毛球并能够将羽毛球击打回去的机器人种类很少，大部分羽毛球机器人只能在一个小范围内击球。比如只能在某一特定的轨道上平移进行接球，或者在某一小范围的场所旋转或平移，尚无法应付场上绝大部分位置对羽毛球进行快速的追踪与击打，即使存在快速移动的机器人，但是考虑其惯性、移动调姿等影响，其击准羽毛球的精度也比较非常低，低于50％，影响了该羽毛球击打机器人的推广与使用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的现有羽毛球击打机器人无法实现在场地内大范围的快速移动追踪与击打羽毛球、以及击打成功率或击打精度也较低的上述不足，提供一种移动物体位置跟踪平台、移动物体位置跟踪装置及跟踪方法，该移动物体位置跟踪平台和跟踪装置能够大范围的快速移动，以分别实现粗跟踪和精确跟踪，提高了击打精度，适用于如羽毛球、乒乓球之类的移动物体跟踪与击打。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种移动物体跟踪平台，包括行走机构，所述行走机构上设有底盘，所述底盘上设有导轨，所述导轨上装有可沿导轨移动的移动部件。
该行走机构可以根据移动物体的位置坐标实现快速实时运动对跟踪平台实现粗定位，而导轨能够对移动部件相对底盘移动，实现移动部件针对移动物体的精定位。能够配合其他设备，如击打机构对移动物体进行跟踪和回击。
一种移动物体位置跟踪装置，包括底盘，所述底盘上设有轮子，还包括：
击打部件，可旋转连接在所述底盘上，用于击打移动物体；
纵移部件，用于实现所述击打部件在所述底盘上纵向移动；
横移部件，用于实现所述击打部件在所述底盘上横向移动；
码盘陀螺仪系统，用于测量平台当前的位置坐标；
主控系统，用于控制所述轮子移动，并且根据所述码盘陀螺仪系统测量所得的平台当前位置坐标与目标位置坐标进行比较，驱动所述纵移部件或/和横移部件移动所述击打部件至目标位置坐标。
该移动物体位置跟踪装置，通过在底盘上设置纵移部件和横移部件，能够分别对击打部件实现纵向移动和横向移动，主控系统可以根据码盘陀螺仪系统测量到平台当前的位置坐标与平台需要到达的目标位置坐标相比较，快速移动到目标位置坐标附近，再通过纵移部件或/和横移部件对击打部件进行精调，直至码盘陀螺仪系统反馈所测量到平台当前位置坐标等于平台需要到达的目标位置坐标。
该移动物体位置跟踪装置能够通过轮子实现大范围的快速移动，进行粗跟踪，再通过主控系统控制纵移部件或/和横移部件对击打部件进行精调，实现精确跟踪，以提高击打部件对移动物体的击打精度，适用于如羽毛球、乒乓球、毽球等之类的移动物体跟踪与击打。
优选地，所述横移部件可相对所述底盘横向平移，所述纵移部件设于所述横移部件上并可相对所述横移部件纵向平移，所述击打部件设于所述横移部件上。
优选地，所述纵移部件可相对所述底盘纵向平移，所述横移部件设于所述纵移部件上并可相对所述纵移部件横向平移，所述击打部件设于所述横移部件上。
优选地，所述纵移部件包括沿纵向设于所述底盘上的至少两个纵向直线导轨，所有所述纵向直线导轨相互平行，且所述纵向直线导轨之间滑动设有机架，所述横移部件包括设于所述机架上的至少两根横向直线导轨，所述击打部件滑动设于两根所述横向直线导轨上。
优选地，所述纵移部件还包括位于所述底盘两端的纵向线轮，所述纵向线轮之间穿过有纵向拉线，所述纵向拉线穿过并固定所述机架，所述纵向线轮通过纵向电机驱动旋转。
横移部件设置在纵移部件上，而击打机构又设置在横移部件上，其中纵移部件包括至少两个纵向直线导轨，纵向直线导轨之间设置有机架，机架上穿过有纵向拉线和纵向线轮，纵向电机驱动纵向线轮旋转，带动纵向拉线来回移动，进而带动机架上的横移部件和击打机构相对底盘沿纵向来回滑动。
优选地，所述横移部件包括位于所述底盘两端的横向线轮，所述横向线轮之间穿过有横向拉线，所述横向拉线穿过并固定所述击打部件，所述横向拉线通过横向电机驱动旋转。
该横移部件包括两根横向直线导轨，击打部件通过滑轮滑动安装在两个横向直线导轨上，击打部件穿过并固定有横向拉线，横向拉线通过设于底盘上的两个横向线轮拉紧，横向电机驱动横向线轮旋转，带动横向拉线来回移动，进而能够实现击打部件在两个横向直线导轨上横向平移。
本发明还提供了一种移动物体位置跟踪装置的跟踪方法，包括如上所述的一种移动物体位置跟踪装置，该平台的跟踪方法包括以下步骤：
步骤一、主控系统确定该平台当前初始位置坐标，并获取目标位置坐标信息，所述目标位置坐标为移动物体即将到达的位置坐标；
步骤二、所述主控系统控制底盘上的轮子移动，平台在移动过程中，主控系统根据码盘陀螺仪系统测量平台位置坐标的反馈信息，控制平台移动位置，直至平台移动到目标位置坐标附近并停止；
步骤三、所述主控系统根据根据码盘陀螺仪系统测量平台当前位置坐标，和目标位置坐标进行比较，主控系统根据二者误差值信息传递给纵移部件或/和横移部件；
步骤四、主控系统控制纵移部件或/和横移部件带动击打部件进行移动，直到码盘陀螺仪系统测量平台当前位置坐标等于目标位置坐标，完成平台移动。
该移动物体位置跟踪装置的跟踪方法能够通过主控系统根据移动物体即将到达的位置坐标，带动平台快速移动到目标位置坐标附近进行粗跟踪，实现平台大范围的快速移动，再通过主控系统控制纵移部件或/和横移部件对击打部件进行精调，实现精确跟踪，以提高击打部件对移动物体的击打精度。
该跟踪方法适用于如羽毛球、乒乓球、毽球、网球等之类的移动物体跟踪与击打，能够增大机器人的接球范围，并且同时保证了接球或击打精度，实现了高精度跟踪移动物体位置的功能。
优选地，所述步骤一中主控系统获取的目标位置坐标信息是通过场外视觉系统无线捕捉到的移动物体目标位置坐标，并将其传递给所述主控系统。
场外视觉系统，如高清移动摄像头捕获到的移动物体当前位置，控制系统可以将其轨迹与时间的关系进行计算，进而得到移动物体即将到达的位置坐标，将其无线如通过蓝牙传递给主控系统。
优选地，上述移动物体位置跟踪装置的跟踪方法还包括步骤五：完成平台移动并且击打部件完成动作后，主控系统控制平台并使轮子带动平台回到所述步骤一中的当前初始位置坐标，所述底盘上设有用于确定平台初始位置坐标的激光雷达。
该初始位置坐标可以认定为绝对坐标，对于主动系统完成一次移动物体跟踪击打动作之后的数据清零，便于下次快速判断跟踪和移动。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明所述的一种移动物体位置跟踪平台上设置行走机构，该行走机构能够根据移动物体的位置坐标实现快速实时运动对跟踪平台实现粗定位，而导轨能够对移动部件相对底盘移动，实现移动部件针对移动物体的精定位；能够配合其他设备，如击打机构对移动物体进行跟踪、夹持或回击；
2、本发明所述一种移动物体位置跟踪装置，通过在底盘上设置纵移部件和横移部件，能够分别对击打部件实现纵向移动和横向移动，主控系统可以根据码盘陀螺仪系统测量到平台当前的位置坐标与平台需要到达的目标位置坐标相比较，快速移动到目标位置坐标附近，再通过纵移部件或/和横移部件对击打部件进行精调，直至码盘陀螺仪系统反馈所测量到平台当前位置坐标等于平台需要到达的目标位置坐标，该平台能够实现大范围的快速移动，进行粗跟踪，再通过主控系统控制纵移部件或/和横移部件对击打部件进行精调，实现精确跟踪，以提高击打部件对移动物体的击打精度，适用于如羽毛球、乒乓球、毽球、网球等之类的移动物体跟踪与击打；
3、本发明所述横移部件设置在纵移部件上，纵移部件包括至少两根纵向直线导轨，横移部件包括至少两根横向直线导轨，其中纵移部件均通过机架、纵向拉线、纵向线轮、纵向电机实现对横移部件和击打部件的纵向移动，横移部件通过横向拉线、横向线轮对击打部件进行横向移动，结构简单、移动可靠、可以精确进行控制位移大小；
4、本发明所述的移动物体位置跟踪装置的跟踪方法，通过主控系统根据移动物体即将到达的位置坐标，能够带动平台快速移动到目标位置坐标附近进行粗跟踪，实现平台大范围的快速移动，再通过主控系统控制纵移部件或/和横移部件对击打部件进行精调，实现精确跟踪，以提高击打部件对移动物体的击打精度；该跟踪方法适用于如羽毛球、乒乓球、毽球等之类的移动物体跟踪与击打，能够增大机器人的接球范围，并且同时保证了接球或击打精度，实现了高精度跟踪移动物体位置的功能。
附图说明：
图1为本发明所述一种移动物体位置跟踪装置的结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为图1的正视图。
图中标记：
1、底盘，2、轮子，3、纵移部件，31、纵向直线导轨，32、纵向电机，33、纵向拉线，34、纵向线轮，4、横移部件，41、横向直线导轨，42、横向电机，43、横向拉线，44、横向线轮，45、机架，5、击打部件，6、码盘陀螺仪系统，7、激光雷达，8、球拍。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
如图1所示，一种移动物体跟踪平台，包括行走机构，该行走机构上设有底盘1，底盘1上设有导轨，在导轨上装有可沿导轨移动的移动部件。
该行走机构可以根据移动物体的位置坐标实现快速实时运动对跟踪平台实现粗定位，而导轨能够对移动部件相对底盘1移动，实现移动部件针对移动物体的精定位。能够配合其他设备，如击打机构，对移动物体进行跟踪、接住夹持或回击。
实施例2
如图1、2、3所示，一种移动物体位置跟踪装置，包括底盘1，底盘1上设有四个麦克纳姆轮，还包括：
击打部件5，可旋转连接在所述底盘1上，用于击打移动物体；
纵移部件3，用于实现所述击打部件5在所述底盘1上纵向移动；
横移部件4，用于实现所述击打部件5在所述底盘1上横向移动；
码盘陀螺仪系统6，用于测量平台当前的位置坐标；
主控系统，用于控制所述轮子2移动，并且根据所述码盘陀螺仪系统6测量所得的平台当前位置坐标与目标位置坐标进行比较，驱动所述纵移部件3或/和横移部件4移动所述击打部件5至目标位置坐标。
该跟踪装置的移动部件包括上述的横移部件4和纵移部件3，二者的位置关系可以是：横移部件4可相对底盘1横向平移，纵移部件3设于横移部件4上并可相对横移部件4纵向平移，击打部件5设于横移部件4上。
另外，上述的横移部件4和纵移部件3的位置关系还可以是:纵移部件3可相对底盘1纵向平移，横移部件4设于纵移部件3上并可相对纵移部件3横向平移，击打部件5设于横移部件4上。
对于第二种位置关系而言，如图1、2、3所示，纵移部件3包括沿纵向设于底盘1上的至少两个纵向直线导轨31，所有纵向直线导轨31相互平行，且纵向直线导轨31之间滑动设有机架45，纵移部件3还包括位于底盘1两端的纵向线轮34，纵向线轮34之间穿过有纵向拉线33，纵向拉线33穿过并固定所述机架45，纵向线轮34通过纵向电机32驱动旋转。横移部件4包括设于机架45上的至少两根横向直线导轨41，击打部件5滑动设于两根横向直线导轨41上。横移部件4还包括位于底盘1两端的横向线轮44，横向线轮44之间穿过有横向拉线43，横向拉线43穿过并固定击打部件5，横向拉线43通过横向电机42驱动旋转。本图示中击打部件5使用的是羽毛球球拍8。
该横移部件4设置在纵移部件3上，而击打机构5又设置在横移部件4上，其中纵移部件3包括至少两个纵向直线导轨31，纵向直线导轨31之间设置有机架45，机架45上穿过有纵向拉线33和纵向线轮34，纵向电机35驱动纵向线轮34旋转，带动纵向拉线34来回移动，进而带动机架45上的横移部件4和击打机构相对底盘1沿纵向来回滑动。由于横移部件4包括两根横向直线导轨41，击打部件5通过滑轮滑动安装在两个横向直线导轨41上，击打部件5穿过并固定有横向拉线43，横向拉线43通过设于底盘1上的两个横向线轮44拉紧，横向电机42驱动横向线轮44旋转，带动横向拉线43来回移动，进而能够实现击打部件5在两个横向直线导轨41上横向平移。
该移动物体位置跟踪装置，通过在底盘1上设置纵移部件3和横移部件4，能够分别对击打部件5实现纵向移动和横向移动，主控系统可以根据码盘陀螺仪系统6测量到平台当前的位置坐标与平台需要到达的目标位置坐标相比较，快速移动到目标位置坐标附近，再通过纵移部件3和横移部件4对击打部件5进行精调，直至码盘陀螺仪系统6反馈所测量到平台当前位置坐标等于平台需要到达的目标位置坐标。该移动物体位置跟踪装置能够通过轮子2实现大范围的快速移动，进行粗跟踪，再通过主控系统控制纵移部件3和横移部件4对击打部件5进行精调，实现精确跟踪，以提高击打部件5对移动物体的击打精度，适用于如羽毛球、乒乓球、毽球等之类的移动物体跟踪与击打。
实施例3
本发明还提供了一种移动物体位置跟踪装置的跟踪方法，包括如上所述的一种移动物体位置跟踪装置，该平台的跟踪方法包括以下步骤：
步骤一、主控系统确定该平台当前初始位置坐标，并获取目标位置坐标信息，所述目标位置坐标为移动物体即将到达的位置坐标；
步骤二、所述主控系统控制底盘1上的轮子2移动，平台在移动过程中，主控系统根据码盘陀螺仪系统6测量平台位置坐标的反馈信息，控制平台移动位置，直至平台移动到目标位置坐标附近并停止；
步骤三、所述主控系统根据根据码盘陀螺仪系统6测量平台当前位置坐标，和目标位置坐标进行比较，主控系统根据二者误差值信息传递给纵移部件3或/和横移部件4；
步骤四、主控系统控制纵移部件3或/和横移部件4带动击打部件5进行移动，直到码盘陀螺仪系统6测量平台当前位置坐标等于目标位置坐标，完成平台移动。
上述步骤一中主控系统获取的目标位置坐标信息是通过场外视觉系统无线捕捉到的移动物体目标位置坐标，并将其传递给所述主控系统。该场外视觉系统，如高清移动摄像头捕获到的移动物体当前位置，控制系统可以将其轨迹与时间的关系进行计算，进而得到移动物体即将到达的位置坐标，将其无线如通过蓝牙传递给主控系统。
另外，上述移动物体位置跟踪装置的跟踪方法还包括步骤五：完成平台移动并且击打部件5完成动作后，主控系统控制平台并使轮子2带动平台回到所述步骤一中的当前初始位置坐标。该当前初始位置坐标的测定还可以通过激光雷达7来实现，具体是在底盘1上设有激光雷达7，那么初始位置坐标可以认定为绝对坐标，对于主动系统完成一次移动物体跟踪击打动作之后的数据清零，便于下次快速判断跟踪和移动。
该移动物体位置跟踪装置的跟踪方法能够通过主控系统根据移动物体即将到达的位置坐标，带动平台快速移动到目标位置坐标附近进行粗跟踪，实现平台大范围的快速移动，再通过主控系统控制纵移部件3或/和横移部件4对击打部件5进行精调，实现精确跟踪，以提高击打部件5对移动物体的击打精度。该跟踪方法适用于如羽毛球、乒乓球、毽球等之类的移动物体跟踪与击打，能够增大机器人的接球范围，并且同时保证了接球或击打精度，实现了高精度跟踪移动物体位置的功能。
以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种移动物体位置跟踪平台，其特征在于，包括行走机构，所述行走机构上设有底盘(1)，所述底盘(1)上设有导轨，所述导轨上装有可沿导轨移动的移动部件。
2.一种移动物体位置跟踪装置，包括底盘(1)，所述底盘(1)上设有轮子(2)，其特征在于，还包括：
击打部件(5)，可旋转连接在所述底盘(1)上，用于击打移动物体；
纵移部件(3)，用于实现所述击打部件(5)在所述底盘(1)上纵向移动；
横移部件(4)，用于实现所述击打部件(5)在所述底盘(1)上横向移动；
码盘陀螺仪系统(6)，用于测量平台当前的位置坐标；
主控系统，用于控制所述轮子(2)移动，并且根据所述码盘陀螺仪系统(6)测量所得的平台当前位置坐标与目标位置坐标进行比较，驱动所述纵移部件(3)或/和横移部件(4)移动所述击打部件(5)至目标位置坐标。
3.根据权利要求2所述的一种移动物体位置跟踪装置，其特征在于，所述横移部件(4)可相对所述底盘(1)横向平移，所述纵移部件(3)设于所述横移部件(4)上并可相对所述横移部件(4)纵向平移，所述击打部件(5)设于所述横移部件(4)上。
4.根据权利要求2所述的一种移动物体位置跟踪装置，其特征在于，所述纵移部件(3)可相对所述底盘(1)纵向平移，所述横移部件(4)设于所述纵移部件(3)上并可相对所述纵移部件(3)横向平移，所述击打部件(5)设于所述横移部件(4)上。
5.根据权利要求4所述的一种移动物体位置跟踪装置，其特征在于，所述纵移部件(3)包括沿纵向设于所述底盘(1)上的至少两个纵向直线导轨(31)，所有所述纵向直线导轨(31)相互平行，且所述纵向直线导轨(31)之间滑动设有机架(45)，所述横移部件(4)包括设于所述机架(45)上的至少两根横向直线导轨(41)，所述击打部件(5)滑动设于两根所述横向直线导轨(41)上。
6.根据权利要求5所述的一种移动物体位置跟踪装置，其特征在于，所述纵移部件(3)还包括位于所述底盘(1)两端的纵向线轮(34)，所述纵向线轮(34)之间穿过有纵向拉线(33)，所述纵向拉线(33)穿过并固定所述机架(45)，所述纵向线轮(34)通过纵向电机(32)驱动旋转。
7.根据权利要求5所述的一种移动物体位置跟踪装置，其特征在于，所述横移部件(4)包括位于所述底盘(1)两端的横向线轮(44)，所述横向线轮(44)之间穿过有横向拉线(43)，所述横向拉线(43)穿过并固定所述击打部件(5)，所述横向拉线(43)通过横向电机(42)驱动旋转。
8.一种移动物体位置跟踪装置的跟踪方法，其特征在于，包括如权利要求2-7任一所述的一种移动物体位置跟踪装置，其特征在于，该平台的跟踪方法包括以下步骤：
步骤一、主控系统确定该平台当前初始位置坐标，并获取目标位置坐标信息，所述目标位置坐标为移动物体即将到达的位置坐标；
步骤二、所述主控系统控制底盘(1)上的轮子(2)移动，平台在移动过程中，主控系统根据码盘陀螺仪系统(6)测量平台位置坐标的反馈信息，控制平台移动位置，直至平台移动到目标位置坐标附近并停止；
步骤三、所述主控系统根据根据码盘陀螺仪系统(6)测量平台当前位置坐标，和目标位置坐标进行比较，主控系统根据二者误差值信息传递给纵移部件(3)或/和横移部件(4)；
步骤四、主控系统控制纵移部件(3)或/和横移部件(4)带动击打部件(5)进行移动，直到码盘陀螺仪系统(6)测量平台当前位置坐标等于目标位置坐标，完成平台移动。
9.根据权利要求8所述的移动物体位置跟踪装置的跟踪方法，其特征在于，所述步骤一中主控系统获取的目标位置坐标信息是通过场外视觉系统无线捕捉到的移动物体目标位置坐标，并将其传递给所述主控系统。
10.根据权利要求8所述的一种移动物体位置跟踪装置的跟踪方法，其特征在于，还包括步骤五：完成平台移动并且击打部件(5)完成动作后，主控系统控制平台并使轮子(2)带动平台回到所述步骤一中的当前初始位置坐标，所述底盘(1)上设有用于确定平台初始位置坐标的激光雷达(7)。
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