CN106965185A - 一种武术擂台赛机器人的防掉台控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种武术擂台赛机器人的防掉台控制方法，包括机器人本体、红外光电传感器、灰度传感器、驼峰轮、控制器和空心杯直流电机，所述红外光电传感器设置为四个，分别固定于机器人本体顶部的四角上，且与控制器的数字信号输入端连接，所述灰度传感器设置为四个，所述灰度传感器均与控制器的模拟量信号输入端连接，所述空心杯直流电机与控制器控制输出端连接，所述空心杯直流电机设置为两个，分别固定于机器人本体底部的左右两侧，所述驼峰轮固定于空心杯直流电机的输出端；本发明所述提供的控制方法实现对机器人的简易控制同时对机器人进行双重保护、实时监测、具有良好的市场应用价值。

Description

一种武术擂台赛机器人的防掉台控制方法

技术领域

本发明涉及智能机器人领域，尤其涉及一种武术擂台赛机器人的防掉台控制方法。

背景技术

机器人武术擂台赛是一种机器人对抗性比赛，比赛场地为正方形擂台，擂台底色从外侧四角到中心分别为纯黑到纯白渐变的灰度，场地中央有一个正方形红色区域，区域中心是一个白色的武字，比赛时需要参赛双方机器人在擂台上进行推挤和碰撞，使敌方机器人落下擂台给自己加分，为了保证获胜要保证己方机器人不能够落下擂台。现有技术中的武术擂台赛机器人，一般采用四个红外光电传感器作为检测边沿的方式，此类机器人在遇到擂台上有光斑或者敌方机器人装有干扰己方红外光电传感器的装置时，很容易使得机器人发生误动作，导致自己掉了擂台或者被敌方机器人轻松推下擂台从而失分。

现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

为了解决现在技术存在的缺陷，本发明提供一种武术擂台赛机器人的防掉台控制方法，实现在武术擂台赛中能够安全在擂台上运行，解决武术擂台赛中机器人自己容易冲下擂台问题；本发明提供的技术文案，一种武术擂台赛机器人的防掉台控制方法，包括机器人本体、红外光电传感器、灰度传感器、驼峰轮、控制器和空心杯直流电机，所述红外光电传感器设置为四个，分别固定于机器人本体顶部的四角上，分别为左前光电、左后光电、右前光电和右后光电，所述红外光电传感器以水平70度角安装于机器人本体顶部，且与控制器的数字信号输入端连接，所述灰度传感器设置为四个，安装于机器人本体底部边缘的中点上，分别为前灰度、后灰度、左灰度和右灰度，所述灰度传感器均与控制器的模拟量信号输入端连接，所述空心杯直流电机与控制器控制输出端连接，所述空心杯直流电机设置为两个，分别固定于机器人本体底部的左右两侧，所述驼峰轮固定于空心杯直流电机的输出端；

第一步、灰度传感器测取前、后、左、右方向上的灰度值，红外光电传感器测取左前、左后、右前、右后方向上的电平信号；

第二步、控制器由数字信号输入端接收四个红外光电传感器的电平信号，通过高低电平判断机器人是否位于擂台边缘，即临界危险处；

第三步、控制器由由模拟量信号输入端接收四个灰度传感器的灰度值，并与控制器内部存储的阈值进行比较，进一步地判断机器人是否位于擂台边缘，即危险处；

第四步、根据第三步中判断的机器人是否处理危险处，控制器分别控制左侧空心杯直流电机转速和右侧空心杯直流电机转速，实现操作一至操作八中任意一种，从而远离擂台边缘。

优选地，第二步中红外光电传感器的电平信号为低电平，则此红外光电传感器所处方位为临界危险处，第三步中灰度传感器监测的灰度值低于控制器内部存储的阈值，则此灰度传感器所处方位为危险处。

优选地，操作一至操作八分别为后退后右转、后退后左转、前进后左转、前进后右转、前进、右转、左转和后退。

优选地，第四步中，左侧空心杯直流电机转速与右侧空心杯直流电机转速相同，且均向机器人前方转动，则机器人前进；左侧空心杯直流电机转速与右侧空心杯直流电机转速相同，且均向机器人后方转动，则机器人后退；左侧空心杯直流电机转速小于右侧空心杯直流电机转速，且均向机器人前方转动，同机器人左转；左侧空心杯直流电机转速大于右侧空心杯直流电机转速，且均向机器人前方转动，同机器人右转。

优选地，机器人左转时，左侧空心杯直流电机转速不小于零；机器人右转时，右侧空心杯直流电机转速不小于零。

优选地，所述控制器的控制输入端连接控制面板，所述控制面板上设置开始键与结束键。

优选地，第一步到第四步为一个周期，机器人的控制方法由若干周期组成，每一周期结束，控制器均接收来自控制输入端连接的控制面板上的结束键的电平信号，由此判断是否按下结束键，若此电平信号为高电平，则为按下线束键，机器人停止工作。

优选地，第二步中，四个红外光电传感器的电平信号若均为低电平，即机器人没有处于临界危险处，则第三步中四个灰度传感器的灰度值均高于阈值，机器人位置安全，进行控制器判断是否按下结束键，若未按下线束键，则进入下一周期。

相对于现有技术的有益效果，本发明能设置红外光电传感器及灰度传感器，且利用高低电平及灰度值与阈值的比较，使机器人拥有双重的防掉台保护，第一重，光电传感器的初判，第二重，灰度传感器阈值的比较，更加准确地预防武术擂台赛机器人掉台；同时本发明的控制器能过不断接收光电传感器和灰度传感器的信号，来实现实时对机器人位置的监测，通过空心杯直流电机驱动驼峰轮来远离擂台边缘，预防掉台；依靠光电传感器和灰度传感器避免擂台出现光斑或第敌方机器人装有干扰型红外光电传感器而使机器人发生误动作，造成掉台现象，本发明所述提供的控制方法实现对机器人的简易控制同时对机器人进行双重保护、实时监测、具有良好的市场应用价值。

附图说明

图1为本发明正面结构示意图；

图2为本发明俯视结构示意图；

图3为本发明驼峰轮结构示意图；

图4为本发明流程图。

具体实施方式

需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。

下面结合附图对本发明作详细说明。

如图1和图2所示，一种武术擂台赛机器人的防掉台控制方法，包括机器人本体1、红外光电传感器2、灰度传感器3、驼峰轮4、控制器5和空心杯直流电机6，所述红外光电传感器2设置为四个，分别固定于机器人本体1顶部的四角上，分别为左前光电、左后光电、右前光电和右后光电，所述红外光电传感器2以水平70度角安装于机器人本体1顶部，且与控制器5的数字信号输入端连接，所述灰度传感器3设置为四个，安装于机器人本体1底部边缘的中点上，分别为前灰度、后灰度、左灰度和右灰度，所述灰度传感器3均与控制器5的模拟量信号输入端连接，所述空心杯直流电机6与控制器5控制输出端连接，所述空心杯直流电机6设置为两个，分别固定于机器人本体1底部的左右两侧，所述驼峰轮4固定于空心杯直流电机6的输出端；

第一步、灰度传感器3测取前、后、左、右方向上的灰度值，红外光电传感器2测取左前、左后、右前、右后方向上的电平信号；

第二步、控制器5由数字信号输入端接收四个红外光电传感器2的电平信号，通过高低电平判断机器人是否位于擂台边缘，即临界危险处；

第三步、控制器5由由模拟量信号输入端接收四个灰度传感器3的灰度值，并与控制器5内部存储的阈值进行比较，进一步地判断机器人是否位于擂台边缘，即危险处；

第四步、根据第三步中判断的机器人是否处理危险处，控制器5分别控制左侧空心杯直流电机6转速和右侧空心杯直流电机6转速，实现操作一至操作八中任意一种，从而远离擂台边缘。

优选地，第二步中红外光电传感器2的电平信号为低电平，则此红外光电传感器2所处方位为临界危险处，第三步中灰度传感器3监测的灰度值低于控制器5内部存储的阈值，则此灰度传感器3所处方位为危险处。

优选地，操作一至操作八分别为后退后右转、后退后左转、前进后左转、前进后右转、前进、右转、左转和后退。

优选地，第四步中，左侧空心杯直流电机6转速与右侧空心杯直流电机6转速相同，且均向机器人前方转动，则机器人前进；左侧空心杯直流电机6转速与右侧空心杯直流电机6转速相同，且均向机器人后方转动，则机器人后退；左侧空心杯直流电机6转速小于右侧空心杯直流电机6转速，且均向机器人前方转动，同机器人左转；左侧空心杯直流电机6转速大于右侧空心杯直流电机6转速，且均向机器人前方转动，同机器人右转。

优选地，机器人左转时，左侧空心杯直流电机6转速不小于零；机器人右转时，右侧空心杯直流电机6转速不小于零。

优选地，所述控制器5的控制输入端连接控制面板，所述控制面板上设置开始键与结束键。

优选地，第一步到第四步为一个周期，机器人的控制方法由若干周期组成，每一周期结束，控制器5均接收来自控制输入端连接的控制面板上的结束键的电平信号，由此判断是否按下结束键，若此电平信号为高电平，则为按下线束键，机器人停止工作。

优选地，第二步中，四个红外光电传感器2的电平信号若均为低电平，即机器人没有处于临界危险处，则第三步中四个灰度传感器3的灰度值均高于阈值，机器人位置安全，进行控制器5判断是否按下结束键，若未按下线束键，则进入下一周期。

所述驼峰轮4包括轮毂和橡胶轮，所述橡胶轮套于轮毂上，所述橡胶轮的触地面中间沿圆周设置凹槽，使橡胶轮的触地面形成两个波峰，形似“驼峰”，加大了车体的抓地力及过弯性；所述轮毂为六辐轮毂，所述六辐轮毂的中心轴处通过六棱柱联轴器与空心杯直流电机6的输出轴连接；所述空心杯直流电机6通过电机支架装于机器人本体1的底部；所述电机支架通过焊接或紧固件安装于机器人本体1的底部，所述空心杯直流电机6固定于电机支架上；优选地，控制器5的控制输出端通过电机驱动器7与空心杯直流电机6连接；进一步地，所述电机驱动器7为L298N直流电机驱动模块。

进一步地，所述控制器5还连接一存储器，所述存储器用于存储来自控制器5的指令，便于后期通过存储的指令来分析和优化机器人的控制系统，所述控制器5型号为SCT89S52单片机，所述灰度传感器3型号为DFR0022,所述红外光电传感器2型号为E18-D80NK。

更进一步地，所述控制器5的模拟量信号输入端为模数转化芯片，所述模数转化芯片与单片机的P0接口连接，所述灰度传感器3与模数转化芯片连接，灰度传感器3将采集到的模拟信号由模数转化芯片接收，模数转化芯片将模拟信号转化为数字信号，发送到单片机中，由单片机将此数字信号与存储于单片机的RAM数据存储器内的阈值进行比较，做出相应动作。

当武术擂台赛机器人在台上运行时，灰度传感器3实时测取机器人所在位置的灰度值，通过比较前后灰度传感器3的数值从而确定机器人的前后方向，通过比较左右两个灰度传感器3的数值确定机器人的左右方向从而确定机器人朝向。位于机器人顶部四角的红外光电传感器2实时测取台面信息，当四个红外光电传感器2都处于低电平，四个方位灰度值全高于阈值时，机器人处于安全状态；当左前光电处于高电平其他为低电平时，检测左灰度和前灰度信息，当左灰度和前灰度低于设定阈值时，说明机器人左前方向靠近边沿，使机器人执行操作一后退后再右转；当右前光电处于高电平其他为低电平时，检测右灰度和前灰度信息，当右灰度和前灰度低于设定阈值时，说明机器人右前方向靠近边沿，使机器人执行操作二后退后再左转；当左后光电处于高电平其他为低电平时，检测左灰度和后灰度信息，当左灰度和后灰度低于设定阈值时，说明机器人左后方向靠近边沿，使机器人执行操作四前进后再右转；当右后光电处于高电平其他为低电平时，检测右灰度和后灰度信息，当右灰度和后灰度低于设定阈值时，说明机器人右后方向靠近边沿，使机器人执行操作三前进后再左转；当左前光电和右前光电处于高电平其他为低电平时，检测前灰度信息，当前灰度低于设定阈值时，说明机器人前方向靠近边沿，使机器人执行操作八后退，然后对左、右灰度值比较，左灰度大于右灰度时进行左转，左灰度小于右灰度时进行右转；当左后光电和右后光电处于高电平其他为低电平时，检测后灰度信息，当后灰度低于设定阈值时，说明机器人后方向靠近边沿，使机器人执行操作五前进；当左前光电和左后光电均处于高电平其他处于低电平时，检测左灰度信息，当左灰度低于设定阈值时，说明机器人左方向靠近边沿，使机器人执行操作六右转；当右前光电和右后光电均处于高电平其他为低电平时，检测右灰度信息，当右灰度低于设定阈值时，说明机器人右方向靠近边沿，使机器人执行操作七左转。

需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种武术擂台赛机器人的防掉台控制方法，其特征在于，包括机器人本体、红外光电传感器、灰度传感器、驼峰轮、控制器和空心杯直流电机，所述红外光电传感器设置为四个，分别固定于机器人本体顶部的四角上，分别为左前光电、左后光电、右前光电和右后光电，所述红外光电传感器以水平70度角安装于机器人本体顶部，且与控制器的数字信号输入端连接，所述灰度传感器设置为四个，安装于机器人本体底部边缘的中点上，分别为前灰度、后灰度、左灰度和右灰度，所述灰度传感器均与控制器的模拟量信号输入端连接，所述空心杯直流电机与控制器控制输出端连接，所述空心杯直流电机设置为两个，分别固定于机器人本体底部的左右两侧，所述驼峰轮固定于空心杯直流电机的输出端；

第一步、灰度传感器测取前、后、左、右方向上的灰度值，红外光电传感器测取左前、左后、右前、右后方向上的电平信号；

第二步、控制器由数字信号输入端接收四个红外光电传感器的电平信号，通过高低电平判断机器人是否位于擂台边缘，即临界危险处；

第三步、控制器由由模拟量信号输入端接收四个灰度传感器的灰度值，并与控制器内部存储的阈值进行比较，进一步地判断机器人是否位于擂台边缘，即危险处；

第四步、根据第三步中判断的机器人是否处理危险处，控制器分别控制左侧空心杯直流电机转速和右侧空心杯直流电机转速，实现操作一至操作八中任意一种，从而远离擂台边缘。

2.根据权利要求1所述一种武术擂台赛机器人的防掉台控制方法，其特征在于，第二步中红外光电传感器的电平信号为低电平，则此红外光电传感器所处方位为临界危险处，第三步中灰度传感器监测的灰度值低于控制器内部存储的阈值，则此灰度传感器所处方位为危险处。

3.根据权利要求1所述一种武术擂台赛机器人的防掉台控制方法，其特征在于，操作一至操作八分别为后退后右转、后退后左转、前进后左转、前进后右转、前进、右转、左转和后退。

4.根据权利要求1所述一种武术擂台赛机器人的防掉台控制方法，其特征在于，第四步中，左侧空心杯直流电机转速与右侧空心杯直流电机转速相同，且均向机器人前方转动，则机器人前进；左侧空心杯直流电机转速与右侧空心杯直流电机转速相同，且均向机器人后方转动，则机器人后退；左侧空心杯直流电机转速小于右侧空心杯直流电机转速，且均向机器人前方转动，同机器人左转；左侧空心杯直流电机转速大于右侧空心杯直流电机转速，且均向机器人前方转动，同机器人右转。

5.根据权利要求4所述一种武术擂台赛机器人的防掉台控制方法，其特征在于，机器人左转时，左侧空心杯直流电机转速不小于零；机器人右转时，右侧空心杯直流电机转速不小于零。

6.根据权利要求1所述一种武术擂台赛机器人的防掉台控制方法，其特征在于，所述控制器的控制输入端连接控制面板，所述控制面板上设置开始键与结束键。

7.根据权利要求6所述一种武术擂台赛机器人的防掉台控制方法，其特征在于，第一步到第四步为一个周期，机器人的控制方法由若干周期组成，每一周期结束，控制器均接收来自控制输入端连接的控制面板上的结束键的电平信号，由此判断是否按下结束键，若此电平信号为高电平，则为按下线束键，机器人停止工作。

8.根据权利要求7所述一种武术擂台赛机器人的防掉台控制方法，其特征在于，第二步中，四个红外光电传感器的电平信号若均为低电平，即机器人没有处于临界危险处，则第三步中四个灰度传感器的灰度值均高于阈值，机器人位置安全，进行控制器判断是否按下结束键，若未按下线束键，则进入下一周期。