CN108312156A - 一种类人双臂的射箭机器人及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种类人双臂的射箭机器人及其控制方法，该机器人包括：类人机器人，包括机器人躯干，所述机器人躯干上设置有用于抓取弓的持弓机械臂和用于抓取箭的持箭机械臂，箭架，所述箭架上放置有若干个箭杆，所述持箭机械臂从箭架上取下箭杆并将箭杆搭在弓上完成自动射箭动作，箭靶，所述箭靶固定于地面上且位于所述类人机器人的正前方，主控系统，所述主控系统包括主控计算机、箭靶影像系统、视觉系统、交互平台和机器人控制器。上述类人双臂的射箭机器人不仅结构简单，动作协调，配合主控系统，可有效地完成射箭动作的全过程，满足一部分人对射箭运动的爱好，并在与射箭机器人比射箭的游戏中得到知识和快乐。

Description

一种类人双臂的射箭机器人及其控制方法

技术领域

本发明属于机器人技术领域，尤其是涉及一种类人双臂的射箭机器人及其控制方法。

背景技术

随着科技的进步，现代社会已出现了各种各样的机器人，其中包括与人一起进行游戏的机器人。让人与机器人一起进行游戏和比赛，大大激发了人的参与积极性，并能使人从中学到许多科技知识，因此游戏机器人已出现在各种科技场馆，各种各样的游戏机器人正吸引着广大游客特别是青少年们，带给他们无穷的欢乐和有用的知识。

射箭是我国人民的传统游戏和比赛项目，但随着社会的不断发展和进步，以及射箭运动需要占用较大的空间，目前参与这一运动的人相对较少。因此，开发一种射箭机器人可满足一部分人对射箭运动的爱好，并在与射箭机器人比射箭的游戏中得到知识和快乐。

发明内容

本发明的目的在于提供一种类人双臂的射箭机器人，其能够模拟射箭的全过程，以解决现有技术中射箭运动存在的上述问题。

本发明的另一目的在于提供一种类人双臂的射箭机器人控制方法，其能够自动控制模拟射箭的全过程，以解决现有技术中射箭运动存在的上述问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种类人双臂的射箭机器人，其包括：

类人机器人，包括机器人躯干，所述机器人躯干上设置有用于抓取弓的持弓机械臂和用于抓取箭的持箭机械臂，所述持弓机械臂上设置有弓夹持组件，所述持箭机械臂上设置有箭夹持组件，

箭架，所述箭架上放置有若干个箭杆，所述持箭机械臂从箭架上取下箭杆并将箭杆搭在弓上完成自动射箭动作，

箭靶，所述箭靶固定于地面上且位于所述类人机器人的正前方，

主控系统，所述主控系统包括主控计算机、箭靶影像系统、视觉系统、交互平台和机器人控制器，所述箭靶影像系统用于显示箭靶的实时影像，所述视觉系统用于检测箭靶上是否有箭，所述主控计算机与箭靶影像系统、视觉系统、交互平台和机器人控制器通信连接，所述机器人控制器控制持弓机械臂和持箭机械臂自动抓取弓和箭杆，并将箭杆置于弓上实施自动射箭动作。

特别地，所述弓夹持组件包括固定支架、弓、弓夹持模块和定位瞄准器和第一传感器，所述固定支架设置于持弓机械臂上，所述弓设置于所述固定支架上并通过弓夹持模块夹紧，所述定位瞄准器安装于所述弓上，所述第一传感器用于检测固定支架上是否有弓。

特别地，所述箭架包括支架、若干根箭杆和定位机构，所述若干根箭杆通过定位机构竖直并列固定于支架上。

特别地，所述箭夹持组件包括箭夹持模块和箭夹持机械手，所述箭夹持机械手设置于持箭机械臂上，所述箭夹持模块驱动箭夹持机械手实施抓紧和松开动作，所述箭夹持机械手上设置有抓箭卡槽和抓弦卡槽。

特别地，所述主控系统还包括用于输入或输出音频信息的音响系统。

特别地，所述定位机构包括竖直设置于支架上的若干道箭卡槽和定位杆，所述箭杆竖直设置于箭卡槽内，所述定位杆的一端通过铰接座铰接于支架的顶部，另一端压紧于箭杆的顶部，且所述定位杆的中部铰接有升降气缸，所述升降气缸驱动定位杆压紧或松开箭杆的顶部。

一种类人双臂的射箭机器人控制方法，其包括以下步骤：

1)操作者通过交互平台选择启动类人机器人，主控计算机接收到命令后，发信号启动持弓机械臂和持箭机械臂，机器人控制器控制持弓机械臂动作至抓弓位置，弓夹持组件的传感器感应到弓后，主控计算机发命令打开弓夹持模块，抓取弓；

2)完成抓弓后，主控计算机发信号至机器人控制器，机器人控制器控制持箭机械臂动作至箭架的箭杆处，箭夹持组件的传感器感应到箭杆后，发信号至主控电脑，主控电脑命令箭夹持模块闭合，抓取箭，取箭完成后，持箭机械臂移动至固定位置；

3)主控计算机控制持箭机械臂将箭杆放至弓上，定位瞄准器的传感器感应到箭杆后，主控计算机控制其动作，锁定箭杆；

4)主控计算机控制持箭机械臂完成抓弦动作，并控制持箭机械臂移动，将弦绷紧，此时，控制抓弦组件和定位瞄准器松开，箭瞬时快速飞出，射向箭靶；

5)视觉系统检测到箭后，实时将影像传输至主控计算机，主控计算机将影像传输至箭靶影像系统；

6)定位瞄准器的传感器检测到箭杆射出后，将信息反馈给主控计算机，主控计算机发命令给持弓机械臂和持箭机械臂，两个机械臂回位。

特别地，所述交互平台上设置有操作面板，操作者通过操作面板输入指令控制类人机器人。

特别地，所述操作者通过语音指令给交互平台，交互平台根据接收到的语音指令控制类人机器人。

本发明的有益效果为，与现有技术相比所述类人双臂的射箭机器人及其控制方法不仅结构简单，动作协调，配合主控系统，可有效地完成射箭动作的全过程，可作为游戏设施开展人与射箭机器人的比射游戏活动，满足一部分人对射箭运动的爱好，并在与射箭机器人比射箭的游戏中得到知识和快乐。

附图说明

图1是本发明具体实施方式提供的类人双臂的射箭机器人的立体结构示意图；

图2是本发明具体实施方式提供的类人双臂的射箭机器人的类人机器人的立体结构示意图；

图3是本发明具体实施方式提供的类人双臂的射箭机器人的箭架的立体结构示意图；

图4是图1中A处的局部放大图；

图5是本发明具体实施方式提供的类人双臂的射箭机器人的箭架的局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

请参阅图1至图5所示，本实施例中，一种类人双臂的射箭机器人包括类人机器人1、箭架2、箭靶和主控系统3，所述类人机器人1包括机器人躯干10，所述机器人躯干10上设置有用于抓取弓4的持弓机械臂11和用于抓取箭杆5的持箭机械臂12，所述持弓机械臂11上设置有弓夹持组件，所述弓夹持组件包括固定支架、弓4、弓夹持缸13和定位瞄准器14和第一传感器，所述固定支架设置于持弓机械臂11上，所述弓4设置于所述固定支架上并通过弓夹持缸13夹紧，所述定位瞄准器14安装于所述弓4上，所述第一传感器用于检测固定支架上是否有弓。所述持箭机械臂12上设置有箭夹持组件，所述箭夹持组件包括箭夹持缸15和箭夹持机械手16，所述箭夹持机械手16设置于持箭机械臂12上，所述箭夹持缸15驱动箭夹持机械手16实施抓紧和松开动作，所述箭夹持机械手16上设置有抓箭卡槽17和抓弦卡槽18。

所述箭架2包括支架20和定位机构，所述箭杆5通过定位机构竖直并列固定于支架20上，所述定位机构包括竖直设置于支架20上的若干道箭卡槽21和定位杆22，所述箭杆5竖直设置于箭卡槽21内，所述定位杆22的一端通过铰接座23铰接于支架20的顶部，另一端压紧于箭杆5的顶部，且所述定位杆22的中部铰接有升降气缸24，所述升降气缸24驱动定位杆22压紧或松开箭杆5的顶部。

所述箭靶固定于地面上且位于所述类人机器人的正前方，所述主控系统3包括主控计算机、箭靶影像系统、视觉系统、交互平台6、机器人控制器和音响系统，所述箭靶影像系统用于显示箭靶的实时影像，所述视觉系统用于检测箭靶上是否有箭，所述主控计算机与箭靶影像系统、视觉系统、交互平台6和机器人控制器通信连接，所述机器人控制器控制持弓机械臂11和持箭机械臂12自动抓取弓4和箭杆5，并将箭杆5置于弓4上实施自动射箭动作。所述音响系统用于输入或输出音频信息。

上述类人双臂的射箭机器人的具体控制方法，包括以下步骤：

1)操作者通过交互平台6选择启动类人机器人，主控计算机接收到命令后，发信号启动持弓机械臂11和持箭机械臂12，机器人控制器控制持弓机械臂11动作至抓弓位置，弓夹持组件的传感器感应到弓后，主控计算机发命令打开弓夹持缸，抓取弓；

2)完成抓弓后，主控计算机发信号至机器人控制器，机器人控制器控制持箭机械臂12动作至箭架2的箭杆5处，箭夹持组件的传感器感应到箭杆5后，发信号至主控电脑，主控电脑命令箭夹持缸闭合，抓取箭，取箭完成后，持箭机械臂移动至固定位置；

3)主控计算机控制持箭机械臂12将箭杆5放至弓4上，定位瞄准器14的传感器感应到箭杆5后，主控计算机控制其动作，锁定箭杆5；

4)主控计算机控制持箭机械臂12完成抓弦动作，并控制持箭机械臂移动，将弦绷紧，此时，控制抓弦组件和定位瞄准器14松开，箭瞬时快速飞出，射向箭靶；

5)视觉系统检测到箭后，实时将影像传输至主控计算机，主控计算机将影像传输至箭靶影像系统；

6)定位瞄准器14的传感器检测到箭杆5射出后，将信息反馈给主控计算机，主控计算机发命令给持弓机械臂11和持箭机械臂12，两个机械臂回位。

以上实施例只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述事例限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种类人双臂的射箭机器人，其特征在于，其包括：

类人机器人，包括机器人躯干，所述机器人躯干上设置有用于抓取弓的持弓机械臂和用于抓取箭的持箭机械臂，所述持弓机械臂上设置有弓夹持组件，所述持箭机械臂上设置有箭夹持组件，

箭架，所述箭架上放置有若干个箭杆，所述持箭机械臂从箭架上取下箭杆并将箭杆搭在弓上完成自动射箭动作，

箭靶，所述箭靶固定于地面上且位于所述类人机器人的正前方，

主控系统，所述主控系统包括主控计算机、箭靶影像系统、视觉系统、交互平台和机器人控制器，所述箭靶影像系统用于显示箭靶的实时影像，所述视觉系统用于检测箭靶上是否有箭，所述主控计算机与箭靶影像系统、视觉系统、交互平台和机器人控制器通信连接，所述机器人控制器控制持弓机械臂和持箭机械臂自动抓取弓和箭杆，并将箭杆置于弓上实施自动射箭动作。

2.根据权利要求1所述的类人双臂的射箭机器人，其特征在于，所述弓夹持组件包括固定支架、弓、弓夹持模块和定位瞄准器和第一传感器，所述固定支架设置于持弓机械臂上，所述弓设置于所述固定支架上并通过弓夹持模块夹紧，所述定位瞄准器安装于所述弓上，所述第一传感器用于检测固定支架上是否有弓。

3.根据权利要求1所述的类人双臂的射箭机器人，其特征在于，所述箭架包括支架、若干根箭杆和定位机构，所述若干根箭杆通过定位机构竖直并列固定于支架上。

4.根据权利要求1所述的类人双臂的射箭机器人，其特征在于，所述箭夹持组件包括箭夹持模块和箭夹持机械手，所述箭夹持机械手设置于持箭机械臂上，所述箭夹持模块驱动箭夹持机械手实施抓紧和松开动作，所述箭夹持机械手上设置有抓箭卡槽和抓弦卡槽。

5.根据权利要求1所述的类人双臂的射箭机器人，其特征在于，所述主控系统还包括用于输入或输出音频信息的音响系统。

6.根据权利要求3所述的类人双臂的射箭机器人，其特征在于，所述定位机构包括竖直设置于支架上的若干道箭卡槽和定位杆，所述箭杆竖直设置于箭卡槽内，所述定位杆的一端通过铰接座铰接于支架的顶部，另一端压紧于箭杆的顶部，且所述定位杆的中部铰接有升降气缸，所述升降气缸驱动定位杆压紧或松开箭杆的顶部。

7.一种类人双臂的射箭机器人控制方法，该控制方法采用如权利要求1-6任一项所述的类人双臂的射箭机器人，其包括以下步骤：

1)操作者通过交互平台选择启动类人机器人，主控计算机接收到命令后，发信号启动持弓机械臂和持箭机械臂，机器人控制器控制持弓机械臂动作至抓弓位置，弓夹持组件的传感器感应到弓后，主控计算机发命令打开弓夹持模块，抓取弓；

2)完成抓弓后，主控计算机发信号至机器人控制器，机器人控制器控制持箭机械臂动作至箭架的箭杆处，箭夹持组件的传感器感应到箭杆后，发信号至主控电脑，主控电脑命令箭夹持模块闭合，抓取箭，取箭完成后，持箭机械臂移动至固定位置；

3)主控计算机控制持箭机械臂将箭杆放至弓上，定位瞄准器的传感器感应到箭杆后，主控计算机控制其动作，锁定箭杆；

4)主控计算机控制持箭机械臂完成抓弦动作，并控制持箭机械臂移动，将弦绷紧，此时，控制抓弦组件和定位瞄准器松开，箭瞬时快速飞出，射向箭靶；

5)视觉系统检测到箭后，实时将影像传输至主控计算机，主控计算机将影像传输至箭靶影像系统；

6)定位瞄准器的传感器检测到箭杆射出后，将信息反馈给主控计算机，主控计算机发命令给持弓机械臂和持箭机械臂，两个机械臂回位。

8.根据权利要求7所述的类人双臂的射箭机器人控制方法，其特征在于，所述交互平台上设置有操作面板，操作者通过操作面板输入指令控制类人机器人。

9.根据权利要求7所述的类人双臂的射箭机器人控制方法，其特征在于，所述操作者通过语音指令给交互平台，交互平台根据接收到的语音指令控制类人机器人。