CN107225584A - 一种足球机器人 - Google Patents

Abstract

本发明属于STEM教学器具技术领域，尤其涉及一种足球机器人，包括：多功能车架、驱动机构模块、控球机构模块、击球机构模块、控制电路模块，其中，多功能车架由钣金件一体成型，通过钣金件上的螺纹开孔分别将驱动机构模块、控球机构模块、击球机构模块、控制电路模块与其固定。所述控球机构模块的正前方底部为八字弧形控球导槽，八字弧形控球导槽上部为卷球杆。所述击球机构模块包括电磁推和击球片，击球片安装在控球机构中间，电磁推安装在多功能车架内部。八字弧形控球导槽让卷球杆易于与小球接触，防止小球被足球机器人撞开，在足球内移时控球导槽使小球被卡住并微微抬起，避免在带球运动中足球因与地面摩擦而从足球机器人控球机构中脱落。

Description

一种足球机器人

技术领域

本发明属于STEM教学器具技术领域，尤其涉及一种足球机器人。

背景技术

目前在STEM教育领域，所使用足球机器人找球、带球、击球有一定操控困难；部分足球机器人踢球机构复杂，不利于针对中小学生的STEM教学；同时市场上的足球机器人功能单一，缺少扩展性，探索性和趣味性不足。

发明内容

为了解决现有产品的缺陷，本发明提出了一种足球机器人，包括：多功能车架、驱动机构模块、控球机构模块、击球机构模块、控制电路模块，其中，多功能车架由钣金件一体成型，通过钣金件上的螺纹开孔分别将驱动机构模块、控球机构模块、击球机构模块、控制电路模块与其固定。

所述控球机构模块的正前方底部为八字弧形控球导槽，八字弧形控球导槽上部为卷球杆。

所述控球机构模块还包括一体安装架、卷球减速电机、主从同步带轮、同步带；一体安装架下端为八字弧形控球导槽结构，卷球减速电机安装在一体安装架中间弯折起的支架上，卷球杆安装在一体安装架前端两侧折弯架的套有轴承的孔中，两个同步带轮分别装在减速电机轴和卷球杆轴上，同步带套在两个同步带轮上。

所述击球机构模块包括电磁推和击球片，击球片安装在控球机构中间，电磁推安装在多功能车架内部。

所述驱动机构模块包括直流减速电机、车轮连接器、轮毂、橡胶外胎，直流减速电机通过车轮连接器与轮毂连接，橡胶外胎套在轮毂上增加了轮胎与地面摩擦力。

所述多功能车架模块还包括用于安装扩展功能钣金件、传感器模块、万向轮模块、搬运模块、多足模块的装配孔。

所述控制电路模块包括与多功能扩展主板相连的开源硬件ArduinoUNO主控板、通信模块、电磁继电器扩展模块，通信模块接收手机APP或遥控手柄信号，多功能扩展主板将通信模块接收的信号传送至开源硬件ArduinoUNO主控板，同时开源硬件ArduinoUNO主控板将控制信号通过多功能扩展主板发送至电磁继电器扩展模块来驱动电机。

本发明的有益效果：

(1)所公开的多功能车架，使足球机器人具有丰富扩展性，功能更加多样化，更具有趣味性和探索性，可以更方便扩展到各种教学和比赛用途；

(2)所公开的控球机构和击球机构，结构简单，能够方便拆装，便于各种模块扩展、组合；

(3)所公开的控球机构一体安装架，其优秀的八字弧形控球导槽设计在足球机器人寻球时，让卷球杆易于与小球接触，防止小球被足球机器人撞开，在卷球杆卷住足球之后卷球杆让足球内移，在足球内移时控球导槽使小球被卡住并微微抬起，这样避免了足球机器人在带球运动中足球因与地面摩擦而从足球机器人控球机构中脱落，并且卷球杆的下表面到控球导槽面之间的距离使足球有一个合适的被固定形变量，使足球机器人的击球机构可以轻松击出小球。

附图说明

图1是本发明的足球机器人总装图；

图2是本发明的足球机器人控制电路模块示意图；

图3是本发明的足球机器人控球机构示意图；

图4是本发明的足球机器人击球机构示意图；

图5是本发明的足球机器人多功能车架上等测图；

图6是本发明的足球机器人多功能车架下等测图；

图7是本发明的足球机器人驱动机构示意图；

具体实施方式

下面结合附图，对实施例作详细说明。

图1为本发明一实施例的足球机器人总装图，如图1所示的足球机器人，其组成包括：控制电路模块100、控球机构模块200、击球机构模块300、多功能车架400、驱动机构模块500，控制电路模块100、控球机构模块200、击球机构模块300以及驱动机构模块500通过螺丝和车架上的安装孔固定到多功能车架400，控球机构模块200、击球机构模块300以及驱动机构模块500电源和信号线通过控制电路模块100上的接口端子连接到控制电路模块100；

图2为本发明一实施例控制电路模块示意图，其组成包括：多功能扩展主板101、开源硬件ArduinoUNO主控板102、蓝牙通信模块103以及电磁继电器扩展模块104，开源硬件ArduinoUNO主控板102、蓝牙通信模块103以及电磁继电器模块104通过多功能扩展主板101上连接插件连接到多功能扩展主板101，蓝牙通信模块103接收到手机APP或蓝牙遥控手柄发出的控制信号，多功能扩展主板101将通信模块和扩展模块信号传送至开源硬件ArduinoUNO主控板102，同时开源硬件ArduinoUNO主控板102将控制信号通过多功能扩展主板101发送至各个扩展模块或将驱动信号发送至多功能扩展主板101上的驱动电路，驱动电路再驱动驱动机构模块500；

图3为本发明一实施例控球机构示意图，其组成包括：控球机构一体安装架201、控球减速电机202、主同步带轮203、同步带204、从同步带轮205、卷球杆206以及八字弧形控球导槽207，减速电机202安装在一体安装架201中间弯折起的支架上，卷球杆206安装在一体安装架201前端两侧折弯架的套有轴承的孔中，两个同步带轮203、205分别装在减速电机202轴和卷球杆206轴上，同步带204套在两个同步带轮203、205上，减速电机202驱动信号线通过扩展主板101上的连接端子连接到扩展主板101上的驱动电路；

图4为本发明一实施例击球机构示意图，击球机构300由电磁推301和击球片302组成，击球片302安装在的电磁推301击球杆前端螺纹处，电磁推301的信号线与电磁继电器模块104连接；

图5、图6为本发明一实施例多功能车架图，多功能车架由钣金件一体成型，钣金件上具有螺纹开孔，包括：控制电路模块装配孔401、超声比传感器安装孔402、电磁推击球杆孔403、电磁推安装孔404、控球机构一体安装架和搬运模块安装孔405、驱动电机支架装配孔406、传感器和万向轮装配孔408、功能扩展装配孔407以及多足模块装配孔409，用于固定驱动机构、控球机构、击球机构、控制电路模块以及其他扩展功能钣金件或传感器模块；

图7为本发明一实施例驱动机构示意图，驱动机构500包括直流减速电机504、车轮连接器502、轮毂503、橡胶外胎504，直流减速电机500通过车轮连接器502与轮毂503连接，橡胶外胎504套在轮毂503上增加了轮胎与地面摩擦力，使足球机器人具有更强行驶稳定性，驱动机构500由控制电路100中驱动电路提供驱动信号；

在本实施例中，一体安装架201和击球机构300均安装在足球小车的车架400上，卷球杆206转动由减速电机202驱动，控球机构200和击球机构300驱动信号线与控制电路100连接，在程序的控制下，卷球时，卷球杆在减速电机202的带动下逆时针转动用来卷住小球，击球时，卷球杆在减速电机202的带动下顺时针转动将小球转出，同时击球机构将球快速击出。一体安装架201主要有两个功能，一是用来安装卷球机构，二是用来卡住卷住的小球，一体安装架201下端八字弧形控球导槽207结构能够让足球机器人在寻球时易于将小球进入卷球杆206卷球范围内，小球先被卷球杆206卷动，然后由内轮廓突起的轮廓边将小球卡住并微微抬起，防止因足球机器人运动时，小球与地面摩擦转动脱离足球机器人或者小球先与一体安装架201的前端接触被撞开，在卷球杆206卷住足球之后卷球杆206让足球内移，在足球内移时控球导槽207使小球被卡住并微微抬起，这样避免了足球机器人在带球运动中足球因与地面摩擦而从足球机器人控球机构200中脱落，并且卷球杆206的下表面到控球导槽面207之间的距离使足球有一个合适的被固定形变量，使足球机器人的击球机构300可以轻松击出小球。

在本实施例中，蓝牙通讯模块103将手机APP端和遥控手柄发出的指令通过多功能扩展主板101传递至开源硬件ArduinoUNO主控板102，当接收到运动指令时，开源硬件ArduinoUNO主控板102发出驱动信号到多功能扩展主板101，多功能扩展主板101上的驱动电路向驱动机构500中的直流减速电机501提供相应驱动电压，当接收到卷球指令时，开源硬件ArduinoUNO主控板102发出驱动信号到多功能扩展主板101，多功能扩展主板101上的驱动电路向控球机构200上的控球减速电机202提供正转驱动电压，当接收到击球指令时，开源硬件ArduinoUNO主控板102先发送驱动信号到多功能扩展主板101上的驱动电路，使驱动控球机构200上的控球直流电机202反转，然后开源硬件ArduinoUNO主控板102发出控制控制信号，通过多功能扩展主板101控制信号传输至继电器模块104，继电器模块104接收到控制信号后接通电磁推301电源，卷球杆206和电磁推301的密切配合将足球提出。

在本实施例中，多功能车架400不仅可作为足球机器人的载体，还可以扩展成多足机器人、巡线机器人、搬运机器人、此外使用者也可以用扩展件或者自制的扩展件做出想要的机器人。

上述实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种足球机器人，其特征在于，包括：多功能车架、驱动机构模块、控球机构模块、击球机构模块、控制电路模块，其中，多功能车架由钣金件一体成型，通过钣金件上的螺纹开孔分别将驱动机构模块、控球机构模块、击球机构模块、控制电路模块与其固定。

2.根据权利要求1所述足球机器人，其特征在于，所述控球机构模块的正前方底部为八字弧形控球导槽，八字弧形控球导槽上部为卷球杆。

3.根据权利要求1所述足球机器人，其特征在于，所述控球机构模块还包括一体安装架、卷球减速电机、主从同步带轮、同步带；一体安装架下端为八字弧形控球导槽结构，卷球减速电机安装在一体安装架中间弯折起的支架上，卷球杆安装在一体安装架前端两侧折弯架的套有轴承的孔中，两个同步带轮分别装在减速电机轴和卷球杆轴上，同步带套在两个同步带轮上。

4.根据权利要求1或2或3所述足球机器人，其特征在于，所述击球机构模块包括电磁推和击球片，击球片安装在控球机构中间，电磁推安装在多功能车架内部。

5.根据权利要求1或2或3所述足球机器人，其特征在于，所述驱动机构模块包括直流减速电机、车轮连接器、轮毂、橡胶外胎，直流减速电机通过车轮连接器与轮毂连接，橡胶外胎套在轮毂上增加了轮胎与地面摩擦力。

6.根据权利要求1或2或3所述足球机器人，其特征在于，所述多功能车架模块还包括用于安装扩展功能钣金件、传感器模块、万向轮模块、搬运模块、多足模块的装配孔。

7.根据权利要求1或2或3所述足球机器人，其特征在于，所述控制电路模块包括与多功能扩展主板相连的开源硬件ArduinoUNO主控板、通信模块、电磁继电器扩展模块，通信模块接收手机APP或遥控手柄信号，多功能扩展主板将通信模块接收的信号传送至开源硬件ArduinoUNO主控板，同时开源硬件ArduinoUNO主控板将控制信号通过多功能扩展主板发送至电磁继电器扩展模块来驱动电机。