CN110013659A - 多用途棒球机器人及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多用途棒球机器人,包括移动车体、控制器、送球机构、发球导轨和发球机构,待发射棒球放置在送球机构中,在需要发射时,棒球落入到发球导轨,发球导轨一端连接发球机构;发球机构包括两个方向旋转的摩擦轮,摩擦轮对称设置在发球导轨末端的两侧,摩擦轮由摩擦轮控制电机驱动,摩擦轮控制电机由控制器控制。本发明控制方法是收到发射信号后,转盘驱动电机驱动转盘旋转一定角度,使得一颗球进入发球导轨中;控制两个摩擦轮控制电机旋转,二者速度一致,方向相反,使棒球所受合力不左右偏移,朝正前方一个方向发射。本发明具有稳定发射小型球且具有家庭娱乐、游戏竞技等多用途的优点。
Description
技术领域
本发明涉及发射型机器人研究领域,特别涉及一种可用于发射棒球和游戏竞技的多用途棒球机器人及其控制方法。
背景技术
目前棒球机器人研究领域,该棒球发射器均以单一发射棒球为主,功能与应用较单一,除发射棒球外,发射器在生活中均处于空置状态。另外,对于发射型机器人来说,还普遍存在发射行程较小、发射的位置不准确等缺点,另外大多的机器人仍需要人工进行装填,可玩性较差。
因此,设计一种能稳定发射棒球且具有家庭娱乐、游戏竞技等功能的多用途棒球机器人具有创新性与实用价值。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足,提供一种多用途棒球机器人及其控制方法,其具有稳定发射小型球且具有家庭娱乐、游戏竞技等多用途的优点。
本发明的目的通过以下的技术方案实现:多用途棒球机器人,包括移动车体、控制器、送球机构、发球导轨和发球机构,待发射棒球放置在送球机构中,在需要发射时,棒球落入到发球导轨,发球导轨一端连接发球机构;发球机构包括两个方向旋转的摩擦轮,摩擦轮对称设置在发球导轨末端的两侧,摩擦轮由摩擦轮控制电机驱动,摩擦轮控制电机由控制器控制。本发明中,棒球移动到发球导轨末端时,能几乎同时接触两个反向旋转的摩擦轮,由发球机构将棒球准确的朝正前方一个方向发射,实现较大的发射距离。
优选的,所述送球机构包括转盘底板、转盘、转盘驱动电机、转盘盖,转盘底板和转盘盖之间通过铜柱相连,转盘设置在转盘底板上,转盘底板通过铜柱固定在底盘上,转盘与转盘底板之间间隔一定距离;转盘上设有若干个用于存放棒球的圆孔,转盘由转盘驱动电机控制旋转;在转盘底板后方有一个圆孔,且直径略大于棒球最大直径。采用该结构能使棒球顺利进入发球导轨。
更进一步的,转盘盖为翻盖式,其中一半可打开,另一半固定。转盘盖采用翻盖式方便填充棒球。
优选的,所述发球导轨由圆柱管道与半圆滑道两部分组成,圆柱管道与转盘底板的圆孔处连接,半圆滑道处在圆柱管道正下方,并以微斜的角度与发球机构中的摩擦轮支架相连。用以消除棒球在导轨上的弹跳,使棒球能平稳的送达摩擦轮中间,棒球更能准确击中目标。
优选的,所述发球机构还包括摩擦轮支架、摩擦轮控制电机,摩擦轮支架固定在底盘上,摩擦轮控制电机固定在摩擦轮支架上,发球导轨与摩擦轮支架相连,摩擦轮套在摩擦轮控制电机上,并固定在摩擦轮支架上。
更进一步的,所述摩擦轮支架上布满间距均等的螺丝孔。可通过调节螺丝而满足不同的发射条件。
更进一步的,所述摩擦轮采用聚氨酯材料制成。
优选的,所述底盘上设有攻击机构,每个攻击机构包括气缸和攻击头,气缸通过气缸支架固定在底盘上,气缸的气缸推杆末端固定攻击头。攻击头可以为攻击性机械,也可以是防御性机械,在游戏竞技娱乐中可用于攻击敌方,亦可用于竞技时的防御,从而实现游戏竞技等用途。
优选的,在底盘侧面设有挂载支架。挂载支架可挂载棒球填充器,用以增加棒球发射容量,亦可挂载各类标识物,用于游戏竞技中区分敌我双方。
更进一步的,所述挂载支架分布于底盘的两侧及后方,两侧的挂载支架呈阶梯状向外延伸,后方的挂载支架呈凹型矩形,电池放置在凹型矩形的凹入部分。起到固定和保护作用。
优选的,在转盘底部设有激光笔。通过激光笔可在发射前进行校准,从而提高发射的准确性。
优选的,所述移动车体包括车轮、底盘和移动电机,车轮设置在底盘的下方,车轮与移动电机连接,移动电机由电调控制。
优选的,所述控制器采用STM32单片机系统。
优选的,所述控制器通过无线通信模块与遥控器连接。
基于上述多用途棒球机器人的控制方法,包括步骤:收到发射信号后,转盘驱动电机驱动转盘旋转一定角度,使得一颗球进入发球导轨中;控制两个摩擦轮控制电机旋转,二者速度一致,方向相反,使棒球所受合力不左右偏移,朝正前方一个方向发射。
优选的,通过调整摩擦轮在摩擦轮支架上的高度,通过调整两个摩擦轮之间的间距,通过调整两个摩擦轮旋转的速度,以调节发球的角度、高度。可以发射不同尺寸的球类,准确率更高。
本发明与现有技术相比,具有如下优点和有益效果:
1、本发明发球导轨与摩擦轮支架相连,使得球体能平稳地送到摩擦轮中间,发射准确率提高;转盘底板通过铜柱固定在底盘上,用于放置球体并且通过转盘向发球导轨输送球。本发明具有发射棒球、娱乐竞技等多种用途,通过无线遥控远程操作,控制摩擦轮控制电机速度及角度,调节发球导轨可实现准确发射球的作用,同时通过控制汽缸推杆可实现近距离攻击及防御,可用于ROBOTAC赛事或竞技型游戏,具有重要的实用性。
2、本发明机器人结构简单,质量轻便,移动灵活,性能稳定,发射棒球准确率高,且距离高度及间距可调。
3、本发明不仅可以发射棒球,经调整亦可发射其他小直径球类,或用于家庭娱乐、机器人竞赛及教育的领域,特别是在娱乐竞技方面,行动灵活,可远程攻击,亦可近战攻守兼并,具有很高的娱乐性及实用性。
附图说明
图1是本实施例装置的立体图1。
图2是本实施例装置的立体图2。
图3是本实施例装置的立体图3。
图4是本实施例的电路控制流程图。
图中:1-气瓶支架;2-转盘盖;3-转盘;4-转盘底板;5-铜柱;6-发球导轨;7-摩擦轮支架;8-摩擦轮控制电机;9-摩擦轮;10-气缸推杆;11-气缸支架;12-攻击头;13-挂载支架;14-底盘;15-激光笔;16-转盘驱动电机;17-移动电机;18-车轮。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1~图3所示,本实施例一种多用途棒球机器人,包括移动车体、控制器、送球机构、发球导轨、发球机构和攻击机构,其中移动车体是驱动机器人四处移动,送球机构是存放待发射的棒球,在需要发射时,将棒球输送到发球导轨,发球导轨将球进一步传递到发球机构,通过调整发球机构的角度等实现棒球的发射。为了游戏竞技的需要,还可在该机器人上加装攻击机构。特别说明的是,本实施例虽然以棒球为例,但是本发明机器人不仅可以发射棒球,经调整亦可发射其他小直径球类。下面结合附图,对机器人各个组成部分进行详细的说明。
本实施例中,移动车体包括4个车轮、底盘和移动电机,4个车轮均设置在底盘的下方,移动电机17固定在底盘14上。左边的两个电机为一组,右边为另一组,分别由两个电调控制,当两组电机速度一致时,机器人前进或后退,若左边组电机快,则向右转弯,反之向左转弯。通过速度的差异,来实现左边或右边先走,从而达到转弯。底盘14前后两侧均有凸出部分,起保护车轮的作用。
本实施例中,送球机构包括转盘底板4、转盘3、转盘驱动电机16、转盘盖2,转盘底板4和转盘盖2之间通过铜柱5相连,转盘3设置在转盘底板4上,转盘驱动电机16与转盘3相连并固定在转盘底板4上,使得转盘3与转盘底板4间距为2cm,减小棒球与转盘底板4的摩擦力且容易推动棒球移动。转盘底板后方有一个圆孔,且直径略大于棒球最大直径,能使棒球顺利进入发球导轨。转盘上也有若干个圆孔用于存放棒球。转盘盖2为翻盖式,其中一半可打开,另一半固定,方便填充棒球,且即使机器人侧翻,球体也不会掉。转盘驱动电机16由控制器控制,可实现360度旋转,且每次转一定角度,即只送一个棒球进入发球导轨6。
本实施例中,发球导轨由圆柱管道与半圆滑道两部分组成,圆柱管道与转盘底板的圆孔处连接,能缓冲从转盘掉下来时棒球的弹跳力。而半圆滑道处在圆柱管道正下方,并以微斜的角度与发球机构中的摩擦轮支架相连,使得棒球随轨迹缓慢而下,不会左右偏移,让棒球能几乎同时接触两个反向旋转的摩擦轮,由发球机构将棒球准确的朝正前方一个方向发射。摩擦轮控制电机8由控制器提供信号,且速度一致,方向相反,使棒球所受合力不左右偏移,能准确朝正前方一个方向发射。
本实施例中,发球机构包括摩擦轮9、摩擦轮支架7、摩擦轮控制电机8,摩擦轮支架7固定在底盘14上,摩擦轮控制电机8固定在摩擦轮支架7上,发球导轨6与摩擦轮支架7相连,摩擦轮9为聚氨酯材质,套在摩擦轮控制电机8上,并固定在摩擦轮支架7上。摩擦轮材质为聚氨酯,两个摩擦轮控制电机由控制器控制,可实现几乎零速度差、方向相反,使得棒球能发射出去且发射距离和高度可调,准确率提高,可通过调节摩擦轮间的间距发射其他球类。摩擦轮支架上布满间距均等的螺丝孔,可通过调节螺丝而进一步调节发球机构的角度,从而达到发射不同角度的需求。
本实施例中,控制器为STM32单片机,通过无线通信模块与遥控器连接。控制器中事先写好的程序可使机器人启动自动发球模式,亦可通过2.4G通信技术下的无线遥控器进行手动发球模式。
本实施例中,攻击机构包括两个,分别设置在底盘两侧。每个攻击机构包括气缸和攻击头,气缸包括气瓶、气管、电磁阀、气缸推杆10,气瓶通过气管与气缸推杆连接,电磁阀设置在转盘后侧,与控制器相连。气瓶通过气瓶支架1固定在转盘盖2的上方。气缸通过气缸支架11固定在底盘14上。气缸推杆10前面可挂载各类攻击型机械,例如图中的攻击头12。在游戏竞技娱乐中可用于攻击敌方,亦可用于竞技时的防御。由单片机系统和电磁阀控制,实现快速打出。并且在打击到对方时,由于是气缸打出,反作用力会被气缸缓冲掉,对机器人自身的损害为零。
本实施例中,在底盘侧面还设有挂载支架13。所述挂载支架分布于底盘的两侧及后方,两侧的挂载支架呈阶梯状向外延伸,后方的挂载支架呈凹型矩形,航模电池放置在凹型矩形的凹入部分。所述挂载支架可挂载棒球填充器,用以增加棒球发射容量,亦可挂载各类标识物,用于游戏竞技中区分敌我双方;
本实施例中,在转盘底部设有激光笔15,激光笔具有发射前的校准作用。激光笔在控制器的程序驱动下可实现自动发球校准,亦可通过2.4G通信技术下的无线遥控器进行手动校准。
参见图4,基于上述多用途棒球机器人的控制方法,包括步骤:收到发射信号后,转盘驱动电机驱动转盘旋转一定角度,使得一颗球进入发球导轨中;控制两个摩擦轮控制电机旋转,二者速度一致,方向相反,使棒球所受合力不左右偏移,朝正前方一个方向发射。在发射之前,以及在发射过程中,均可通过调整摩擦轮在摩擦轮支架上的高度,通过调整两个摩擦轮之间的间距,通过调整两个摩擦轮旋转的速度,以调节发球的角度、高度。可以发射不同尺寸的球类,准确率更高。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.多用途棒球机器人,其特征在于,包括移动车体、控制器、送球机构、发球导轨和发球机构,待发射棒球放置在送球机构中,在需要发射时,棒球落入到发球导轨,发球导轨一端连接发球机构;发球机构包括两个方向旋转的摩擦轮,摩擦轮对称设置在发球导轨末端的两侧,摩擦轮由摩擦轮控制电机驱动,摩擦轮控制电机由控制器控制。
2.根据权利要求1所述的多用途棒球机器人,其特征在于,所述送球机构包括转盘底板、转盘、转盘驱动电机、转盘盖,转盘底板和转盘盖之间通过铜柱相连,转盘设置在转盘底板上,转盘底板通过铜柱固定在底盘上,转盘与转盘底板之间间隔一定距离;转盘上设有若干个用于存放棒球的圆孔,转盘由转盘驱动电机控制旋转;在转盘底板后方有一个圆孔,且直径略大于棒球最大直径。
3.根据权利要求2所述的多用途棒球机器人,其特征在于,转盘盖为翻盖式,其中一半可打开,另一半固定。
4.根据权利要求1所述的多用途棒球机器人,其特征在于,所述发球导轨由圆柱管道与半圆滑道两部分组成,圆柱管道与转盘底板的圆孔处连接,半圆滑道处在圆柱管道正下方,并以微斜的角度与发球机构中的摩擦轮支架相连。
5.根据权利要求1所述的多用途棒球机器人,其特征在于,所述发球机构还包括摩擦轮支架、摩擦轮控制电机,摩擦轮支架固定在底盘上,摩擦轮控制电机固定在摩擦轮支架上,发球导轨与摩擦轮支架相连,摩擦轮套在摩擦轮控制电机上,并固定在摩擦轮支架上。
6.根据权利要求5所述的多用途棒球机器人,其特征在于,所述摩擦轮支架上布满间距均等的螺丝孔;所述摩擦轮采用聚氨酯材料制成。
7.根据权利要求1所述的多用途棒球机器人,其特征在于,所述底盘上设有攻击机构,每个攻击机构包括气缸和攻击头,气缸通过气缸支架固定在底盘上,气缸的气缸推杆末端固定攻击头。
8.根据权利要求1所述的多用途棒球机器人,其特征在于,
在底盘侧面设有挂载支架,所述挂载支架分布于底盘的两侧及后方,两侧的挂载支架呈阶梯状向外延伸,后方的挂载支架呈凹型矩形,电池放置在凹型矩形的凹入部分;
在转盘底部设有激光笔。
9.基于权利要求1-8任一项所述多用途棒球机器人的控制方法,其特征在于,包括步骤:收到发射信号后,转盘驱动电机驱动转盘旋转一定角度,使得一颗球进入发球导轨中;控制两个摩擦轮控制电机旋转,二者速度一致,方向相反,使棒球所受合力不左右偏移,朝正前方一个方向发射。
10.根据权利要求9所述的控制方法,其特征在于,通过调整摩擦轮在摩擦轮支架上的高度,通过调整两个摩擦轮之间的间距,通过调整两个摩擦轮旋转的速度,以调节发球的角度、高度。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190716 |
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