CN106426207B - 拳击机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种拳击机器人，包括一固定底座、一躯干、一头部、两出拳机构、复数个传感器、一控制器、一旋转机构和一升降机构；所述躯干枢接于所述固定底座上，所述头部固定于所述躯干上，两出拳机构枢接于所述躯干的两侧；所述出拳机构、所述传感器、所述旋转机构和所述升降机构连接所述控制器；所述旋转机构连接所述躯干和所述固定底座；所述升降机构连接所述躯干和所述固定底座。本发明的一种拳击机器人，可以根据为单人提供对抗拳击练习，具有互动性强、训练具有多样性和真实感的优点。

Description

拳击机器人

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种拳击机器人。

背景技术

目前，拳击训练多使用无反应能力的假人或者沙包进行。不具备反馈能力，或者为只能进行简单反馈的假人。传统的对抗训练需要进行人对人的击打训练。市场上现有的拳击训练假人都没有反馈能力，或者是只能简单用重力或者是弹簧的弹力或者橡胶本身的弹力来进行反馈的练习辅助装置。尚缺乏一种能够支持单人对抗训练的拳击练习辅助装置。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种拳击机器人，可以根据为单人提供对抗拳击练习，具有互动性强、训练具有多样性和真实感的优点。

为了实现上述目的，本发明提供一种拳击机器人，包括一固定底座、一躯干、一头部、两出拳机构、复数个传感器、一控制器、一旋转机构和一升降机构；所述躯干枢接于所述固定底座上，所述头部固定于所述躯干上，两出拳机构枢接于所述躯干的两侧；所述出拳机构、所述传感器、所述旋转机构和所述升降机构连接所述控制器；所述旋转机构连接所述躯干和所述固定底座；所述升降机构连接所述躯干和所述固定底座。

本发明的进一步改进在于，所述固定底座包括一支座和一主轴，所述主轴垂直固定于所述支座上；所述躯干包括一躯干本体和一套筒，所述套筒固定于所述躯干本体底部并可周向旋转地套设于所述主轴上。

本发明的进一步改进在于，所述旋转机构包括一第一伺服电机、一传动齿轮和所述套筒，所述套筒外表面形成与所述传动齿轮配合的轮齿，所述套筒通过所述传动齿轮与所述第一伺服电机的一输出轴传动连接。

本发明的进一步改进在于，所述升降机构包括：一第二伺服电机、一丝杆、一支杆、一套管和一导轨，所述丝杆的第一端固定于所述第二伺服电机的一输出轴，所述丝杆的第二端可周向转动地固定于所述支座；所述支杆的第一端枢接固定于套筒，所述套管内壁形成与所述丝杆配合的内螺纹并套设于所述丝杆上，所述套管形成有一连接部，所述支杆的第二端与所述连接部枢接；所述导轨与所述主轴平行设置并固定于所述支座，所述第一伺服电机可沿所述导轨滑动地固定于所述导轨上。

本发明的进一步改进在于，所述固定底座还包括一质量件，所述质量件连接所述支座。

本发明的进一步改进在于，所述质量件形成一内腔，所述支座设置于所述内腔内，所述升降机构设置于或部分设置于所述内腔内。

本发明的进一步改进在于，所述出拳机构包括：一机械臂和一传动机构，所述传动机构连接所述机械臂、所述躯干和所述控制器。

本发明的进一步改进在于，所述机械臂包括一上臂杆、一小臂杆和一拳套，所述上臂杆的第一端与所述躯干枢接，且所述上臂杆的第一端与所述躯干之间设置有一第一旋转角度弹性复位件；所述上臂杆的第二端与所述小臂杆的第一端枢接，且所述上臂杆的第二端与所述小臂杆的第一端之间设置有一第二旋转角度弹性复位件；所述小臂杆的第二端固定有所述拳套；所述传动机构连接所述上臂杆和所述小臂杆。

本发明的进一步改进在于，所述传动机构包括一第一缠绕电机、一第二缠绕电机、一第一牵拉线和一第二牵拉线；所述第一缠绕电机和所述第二缠绕电机固定于所述躯干；所述第一牵拉线的第一端缠绕固定于所述第一缠绕电机的输出轴，所述第一牵拉线的第二端固定于所述上臂杆；所述第二牵拉线的第一端缠绕固定于所述第二缠绕电机的输出轴，所述第二牵拉线的第二端固定于所述小臂杆的第二端。

本发明的进一步改进在于，所述传感器固定于所述头部。

本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：

两出拳机构、传感器和控制器的配合，为实现拳击机器人与用户的互动出拳提供了硬件基础。旋转机构、升降机构、传感器和控制器的配合，为拳击机器人根据用户的攻击动作进行智能躲避提供了硬件基础。控制器、第一伺服电机、传动齿轮和套筒的配合实现了机器人的周向旋转控制。质量件用于给固定底座提供足够的重力，保证拳击机器人的稳定定位。内腔的采用为支座何升降机构提供了安装空间，并使得拳击机器人的外观更为简洁美观。第一旋转角度弹性复位件和第二旋转角度弹性复位件用于上臂杆和小臂杆的旋转角度的复位。

附图说明

图1为本发明实施例的拳击机器人的正视结构示意图；

图2为本发明实施例的拳击机器人的侧视结构示意图；

图3为本发明实施例的拳击机器人的俯视结构示意图。

具体实施方式

下面根据附图1，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。

请参阅图1和图2，本发明实施例的一种拳击机器人，包括一固定底座1、一躯干2、一头部3、两出拳机构4、复数个传感器5、一控制器(图中未示)、一旋转机构6和一升降机构7；躯干2枢接于固定底座1上，头部3固定于躯干2上，两出拳机构4枢接于躯干2的两侧；出拳机构4、传感器5、旋转机构6和升降机构7连接控制器；旋转机构6连接躯干2和固定底座1；升降机构7连接躯干2和固定底座1。传感器5固定于头部3。躯干2和头部3可采用PU材料。

两出拳机构4、传感器5和控制器的配合，为实现拳击机器人与用户的互动出拳提供了硬件基础。旋转机构6、升降机构7、传感器5和控制器的配合，为拳击机器人根据用户的攻击动作进行智能躲避提供了硬件基础。

固定底座1包括一支座11和一主轴12，主轴12垂直固定于支座11上；躯干2包括一躯干本体21和一套筒22，套筒22固定于躯干本体21底部并可周向旋转地套设于主轴12上。

旋转机构6包括一第一伺服电机61、一传动齿轮62和套筒22，套筒22外表面形成与传动齿轮62配合的轮齿，套筒22通过传动齿轮62与第一伺服电机61的一输出轴传动连接。控制器、第一伺服电机61、传动齿轮62和套筒22的配合实现了躯干2的周向旋转控制。第一伺服电机61、一传动齿轮62和套筒22之间的定位可通过设置外壳或任意现有定位结构实现。

本实施例中，升降机构7包括：一第二伺服电机71、一丝杆72、一支杆73、一套管74和一导轨75，丝杆72的第一端固定于第二伺服电机71的一输出轴，丝杆72的第二端可周向转动地固定于支座11；支杆73的第一端枢接固定于套筒22，套管74内壁形成与丝杆72配合的内螺纹并套设于丝杆72上，套管74形成有一连接部，支杆73的第二端与连接部枢接；导轨75与主轴12平行设置并固定于支座11，第一伺服电机61可沿导轨75滑动地固定于导轨75上。

固定底座1还包括一质量件13，质量件13连接支座11。质量件13用于给固定底座1提供足够的重力，保证拳击机器人的稳定定位。质量件13形成一内腔，支座11设置于内腔内并与质量件13固定，升降机构7设置于或部分设置于内腔内。内腔的采用为支座11何升降机构7提供了安装空间，并使得拳击机器人的外观更为简洁美观。

质量件13利用自身的大重力来确保整个拳击机器人在使用过程中的稳定。质量件13可采用形成有内腔的沙袋，在其他实施例中，质量件13也可采用填充或实心的质量较大的其他材质。当质量件13采用柔性材质时，支座11两侧可伸出两杆件，撑开内腔的底部，从而使得固定底座1的底部具有更大的体积，进而使得固定底座1的底部具有更大的质量，进一步加强拳击机器人的安置稳定性。

出拳机构4包括：一机械臂41和一传动机构42，传动机构42连接机械臂41、躯干2和控制器。

其中，机械臂41包括一上臂杆411、一小臂杆412和一拳套413，上臂杆411的第一端与躯干2枢接，且上臂杆411的第一端与躯干2之间设置有一第一旋转角度弹性复位件(图中未示)；上臂杆411的第二端与小臂杆412的第一端枢接，且上臂杆411的第二端与小臂杆412的第一端之间设置有一第二旋转角度弹性复位件(图中未示)；小臂杆412的第二端固定有拳套413；传动机构42连接上臂杆411和小臂杆412。

第一旋转角度弹性复位件和第二旋转角度弹性复位件用于上臂杆411和小臂杆412的旋转角度的复位。第一旋转角度弹性复位件和第二旋转角度弹性复位件可采用扭力弹簧。

请参阅图2和图3，传动机构42包括两缠绕电机421和两牵拉线422；其中，第一缠绕电机421和第二缠绕电机421固定于躯干2；第一牵拉线422的第一端缠绕固定于第一缠绕电机421的输出轴，第一牵拉线422的第二端固定于上臂杆411；第二牵拉线422的第一端缠绕固定于第二缠绕电机421的输出轴，第二牵拉线422的第二端固定于小臂杆412的第二端。上臂杆411和小臂杆412外可套设外壳，使得机械臂41的外观更为美观，同时也可对上臂杆411和小臂杆412进行一定的保护。牵拉线422可通过设置定位块423在躯干2上定位。牵拉线422可采用金属线。

本发明的工作过程如下：

首先通过设置于头部3的四个传感器5感知运动员的位置和动作，在运动员出拳后或是判断出运动员暴露出的身体应击位置后即可以开始进行出拳步骤。如果进行出拳(以右拳为例)，则启动缠绕电机421将第一牵拉线422拉紧，在第一牵拉线422的牵拉下右部上臂杆411与躯干2的连接部克服第一旋转角度弹性复位件的阻尼，上臂杆411收紧到接近垂直的状态；同时第二牵拉线422拉紧将上臂杆41和小臂杆412之间的距离拉到最小，作出一个蓄力的动作。而后缠绕电机421将牵拉线422卡紧。程序作出出拳判定后，缠绕电机421释放右部机械臂41的两牵拉线422，机械臂41在第一旋转角度弹性复位件和第二旋转角度弹性复位件的弹性势能的作用下伸直，即作出出拳动作。收拳时，上臂杆41在重力的作用下自然下垂，并在第一旋转角度弹性复位件的阻尼作用下与垂直方向形成一定的角度，同时缠绕电机421收紧第二牵拉线422，小臂杆412在第二牵拉线422的拉动下与上臂杆411形成一定的夹角，右部机械臂41形成图2中左部机械臂41的收拳动作。

另外，当传感器5感应到运动员进行进攻性动作时。例如运动员准备出右直拳时，利用第二伺服电机71带动丝杆72旋转，进而带动套管74在丝杆72上进行向远离支座11方向的平移进而带动支杆73移动，在支杆73的作用下水平的力被转化为沿着主轴12向下方向的拉力，带动套筒22进行向下运动，进而带动整个躯干2向下运动。在拳击机器人进行左右的旋转动作时，第一伺服电机61通过传动齿轮62带动套筒22旋转，进而带动整个躯干2进行转动。实现侧身的躲避动作与向下的动作同时运作，完成对右直拳的躲避。拳击机器人完成对左直拳的躲避过程与对右直拳的躲避过程类同。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种拳击机器人，其特征在于，包括一固定底座、一躯干、一头部、两出拳机构、复数个传感器、一控制器、一旋转机构和一升降机构；所述躯干枢接于所述固定底座上，所述头部固定于所述躯干上，两出拳机构枢接于所述躯干的两侧；所述出拳机构、所述传感器、所述旋转机构和所述升降机构连接所述控制器；所述旋转机构连接所述躯干和所述固定底座；所述升降机构连接所述躯干和所述固定底座；

所述固定底座包括一支座和一主轴，所述主轴垂直固定于所述支座上；所述躯干包括一躯干本体和一套筒，所述套筒固定于所述躯干本体底部并可周向旋转地套设于所述主轴上；

所述旋转机构包括一第一伺服电机、一传动齿轮和所述套筒，所述套筒外表面形成与所述传动齿轮配合的轮齿，所述套筒通过所述传动齿轮与所述第一伺服电机的一输出轴传动连接；

所述升降机构包括：一第二伺服电机、一丝杆、一支杆、一套管和一导轨，所述丝杆的第一端固定于所述第二伺服电机的一输出轴，所述丝杆的第二端可周向转动地固定于所述支座；所述支杆的第一端枢接固定于套筒，所述套管内壁形成与所述丝杆配合的内螺纹并套设于所述丝杆上，所述套管形成有一连接部，所述支杆的第二端与所述连接部枢接；所述导轨与所述主轴平行设置并固定于所述支座，所述第一伺服电机可沿所述导轨滑动地固定于所述导轨上。

2.根据权利要求1所述的拳击机器人，其特征在于，所述固定底座还包括一质量件，所述质量件连接所述支座。

3.根据权利要求2所述的拳击机器人，其特征在于，所述质量件形成一内腔，所述支座设置于所述内腔内，所述升降机构设置于或部分设置于所述内腔内。

4.根据权利要求1～3任一项所述的拳击机器人，其特征在于，所述出拳机构包括：一机械臂和一传动机构，所述传动机构连接所述机械臂、所述躯干和所述控制器。

5.根据权利要求4所述的拳击机器人，其特征在于，所述机械臂包括一上臂杆、一小臂杆和一拳套，所述上臂杆的第一端与所述躯干枢接，且所述上臂杆的第一端与所述躯干之间设置有一第一旋转角度弹性复位件；所述上臂杆的第二端与所述小臂杆的第一端枢接，且所述上臂杆的第二端与所述小臂杆的第一端之间设置有一第二旋转角度弹性复位件；所述小臂杆的第二端固定有所述拳套；所述传动机构连接所述上臂杆和所述小臂杆。

6.根据权利要求5所述的拳击机器人，其特征在于，所述传动机构包括一第一缠绕电机、一第二缠绕电机、一第一牵拉线和一第二牵拉线；所述第一缠绕电机和所述第二缠绕电机固定于所述躯干；所述第一牵拉线的第一端缠绕固定于所述第一缠绕电机的输出轴，所述第一牵拉线的第二端固定于所述上臂杆；所述第二牵拉线的第一端缠绕固定于所述第二缠绕电机的输出轴，所述第二牵拉线的第二端固定于所述小臂杆的第二端。

7.根据权利要求6所述的拳击机器人，其特征在于，所述传感器固定于所述头部。