CN111023892B - 一种基于智能机器人平台的模拟射击训练系统和实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及智能机器人技术领域，具体涉及一种基于智能机器人平台的模拟射击训练系统和实现方法，本系统是在智能机器人平台上安装了防弹掩体和2个以上的智能靶，实现了一机多靶。智能机器人平台具有智能感知的功能，系统根据反馈信息，将机器人平台和智能靶协同运动，利用防弹掩体，实现智慧掩护；每个智能靶能定义为不同的角色，以真实再现战场的各种情况。智能机器人可以自主运动，也可以远程遥控；在训练中，也可以有多个机器人，每个机器人扮演不同的角色，增加训练的射击实战性。本发明有效解决了模拟实战射击训练中的场景模拟，最大程度再现战场的真实场景和各种情况，有效提高训练者的训练水平。

Description

一种基于智能机器人平台的模拟射击训练系统和实现方法

技术领域

本发明涉及智能机器人技术领域，尤其涉及一种基于智能机器人平台的模拟射击训练系统和实现方法。

背景技术

射击训练是部队、警察、特勤人员以及狩猎人员训练中常见的科目。目前主要的训练手段包括：仿真训练、固定靶子弹训练、有轨移动靶子弹训练。通过对部队的调研，普遍感觉目前的射击训练系统没有真实再现战场情景，士兵很难调整到射击训练心里，因此训练效果有限，目前的射击训练存在以下问题：

(1)无法真实模拟战场情景：

在战场上，敌人是有训练有素并有智慧的人，他们会充分利用战场的物体来保护自己。

在很多情况下，比如人质救援，战场上处了敌人，还有需要救援的对象，他们穿插在一起，大大增加了射击的难度。

(2)无防弹设计：

射击训练是一个常规训练，而机器人系统是一个相对贵重的设备。如果在射击训练中，不进行防弹设计，训练代价高，很难推广。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种基于智能机器人平台的模拟射击训练系统和实现方法。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案实现：

一种基于智能机器人平台的模拟射击训练系统，其特征在于，包括：

一智能机器人平台，与一远程控制终端无线信号连接；

一防弹掩体，环设于所述智能机器人平台上盖上；

多个智能靶，装置于所述智能机器人平台上并可隐藏于所述防弹掩体内；

所述智能机器人平台包括一无线通讯模块、一自主定位与导航模块、一运动模块、一智能协调与控制模块以及一声音识别与定位模块，所述无线通讯模块用于与所述远程控制终端进行信号通讯，并与智能协调与控制模块相连；

所述自主定位与导航模块、所述运动模块、所述智能协调与控制模块、所述声音识别与定位模块以及所述智能靶之间通过以太网或工业现场总线进行通讯。

优选的，所述运动模块设置在智能机器人平台的下部，由一防弹腔体以及履带结构的轮子组成，所述运动机构采用两轮或四轮驱动。

优选的，所述自主定位与导航模块设置于所述智能机器人平台内部，与所述智能协调与控制模块相连接，所述自主定位与导航模块包括自主定位模块和自主导航模块。

优选的，所述自主定位模块由三维陀螺传感器和伺服控制系统组成，通过算法得到定位信息；所述自主导航模块包含硬件部分和软件部分，所述硬件部分由激光、红外或超声传感器组成，用于探测和感应智能机器人前方一预设角度范围内的地形环境，所述软件部分用于根据所述硬件信息进行所述地形环境的3维重建并在重建的3维地形图上寻找外部掩体。

优选的，所述声音识别与定位模块设于智能机器人平台内部，与智能协调与控制模块相连接，用于对枪声进行定位和识别。

优选的，所述智能靶至少包含一个自由度。

优选的，通过一按照设定路径运行工作模式或一按照远程遥控对抗模式建立稳定的工作状态。

一种基于智能机器人平台的模拟射击实现方法，包括：

步骤S1，所述远程控制终端通过图形化编程环境预先设定所述智能机器人和所述智能靶的运行模式；

步骤S2，所述无线通讯模块通过无线网络将设定好的所述运行模式下载到所述智能机器人平台；

步骤S3，所述智能协调与控制模块将下载的所述运行模式解析成所述智能机器人平台能够运行的控制步骤；

步骤S4，所述智能协调与控制模块将解析好的所述控制步骤按顺序发送给所述运动模块；

步骤S5，所述运动模块根据接收到的所述控制步骤，控制所述智能机器人平台运行，同时所述智能机器人平台通过所述声音识别与定位模块对枪声识别与定位以及通过所述自主定位和导航模块对周围环境信息进行收集；

步骤S6，所述智能机器人平台根据所述枪声识别与定位的结果以及收集到的所述周围环境信息，对所述智能靶进行协同运动。

优选的，所述按照设定路径运行工作模式包括：

步骤S100,训练者在图形化的编程环境下，设定智能机器人运动路径、运动速度，并定义多个所述智能靶的角色和运动模式；

步骤S101，所述智能机器人平台通过无线通讯模块将所述智能机器人运动路径、运动速度以及定义多个所述智能靶的角色和运动模式信息下载到所述智能机器人平台；

步骤S102，所述智能机器人平台根据下载到的所述智能机器人运动路径进行运行，并通过所述声音识别与定位模块对枪声识别与定位以及通过所述自主定位和导航模块对周围环境信息进行收集；

步骤S103，所述智能机器人平台根据所述枪声识别与定位的结果以及收集到的所述周围环境信息，对所述智能靶进行协同运动。

优选的，所述照远程遥控对抗模式包括：

步骤S200，所述训练者通过所述远程控制终端对所述智能机器人和所述智能靶发送远程控制指令；

步骤S201，所述智能机器人平台根据所述远程控制指令运行，并通过所述声音识别与定位模块对枪声识别与定位以及通过所述自主定位和导航模块对周围环境信息进行收集；

步骤S202，所述智能机器人平台根据所述枪声识别与定位的结果以及收集到的所述周围环境信息，对所述智能靶进行协同运动。

其有益效果在于：

本发明实现了一机多靶，利用防弹掩体，实现智慧掩护，每个智能靶能定义为不同的角色，最大程度再现战场的真实场景和各种情况，有效提高训练者的训练水平。

附图说明

图1为本发明提供的一种基于智能机器人平台的模拟射击训练系统的结构示意图；

图2为本发明系统的机器人平台的模块图；

图3为本发明系统的智能靶安装示意图；

图4为本发明系统的内部实时通讯示意图；

图5为本发明系统按照设定路径运行工作模式步骤图；

图6为本发明系统按照远程遥控对抗模式步骤图；

图7为本发明提供的一种基于智能机器人平台的模拟射击实现方法步骤图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

参照图1-4为本发明提供的一种基于智能机器人平台的模拟射击训练系统的结构示意图，包括：

一智能机器人平台1，与一远程控制终端4无线信号连接；

一防弹掩体2，环设于智能机器人平台1上盖上；

多个智能靶3，装置于智能机器人平台1上并可隐藏于防弹掩体2内；

智能机器人平台1包括一无线通讯模块6、一自主定位与导航模块7、一运动模块8、一智能协调与控制模块9以及一声音识别与定位模块，无线通讯模块6用于与远程控制终端4进行信号通讯，并与智能协调与控制模块9相连；

自主定位与导航模块7、运动模块8、智能协调与控制模块9、声音识别与定位模块以及智能靶3之间通过以太网或工业现场总线进行通讯。

具体的，防弹掩体2和智能靶3安装在智能机器人平台1的上盖上，整个智能机器人平台1与远程控制端终之间通过无线网络5进行通讯，控制无线网络5能传输控制指令、状态信息和下载程序；防弹掩体2安装在智能机器人平台1的上盖的周围，作为智能靶3的掩体，有效模拟实战射击训练中战场场景的最大程度的真实再现，改变了传统的射击训练模式，将极大提高训练者的训练效果。同时通过防弹设计，控制了实战射击训练的成本；无线通讯模块6主要用于智能机器人平台1和远程控制终端4之间的无线通讯，用于传输数据及控制命令；智能协调与控制模块9主要用于智能机器人根据枪声和环境信息，通过平台与智能靶3的协同运动，利用智能机器人平台1上的掩体和周围环境的掩体，实现智慧掩护。

进一步地，运动模块8设置在智能机器人平台1的下部，由一防弹腔体以及履带结构的轮子组成，运动机构采用两轮或四轮驱动。

具体的，运动模块8的腔体是具有整体防弹功能，适应在全地形环境下工作，运动模块8的轮子可以具有类似履带结构，这样具有更好的爬坡和越障功能，同时消除了履带结构机器人的固有缺点：履带机器人在运动过程中，容易被硬物卡死。在运动模块8的设计过程中，为了防止爬坡和越障过程中的翻转，整个智能机器人平台1的重心控制在前轮的范围内。

进一步地，自主定位与导航模块7设置于智能机器人平台1内部，与智能协调与控制模块9相连接，自主定位与导航模块7包括自主定位模块和自主导航模块。

进一步地，自主定位模块由三维陀螺传感器和伺服控制系统组成，通过算法得到定位信息；自主导航模块包含硬件部分和软件部分，硬件部分由激光、红外或超声传感器组成，用于探测和感应智能机器人前方一预设角度范围内的地形环境，软件部分用于根据硬件信息进行地形环境的3维重建并在重建的3维地形图上寻找外部掩体。

具体的，自主定位与导航模块7是智能机器人中最重要的模块。自主定位与导航模块7包括自主定位模块和自主导航模块，自主定位模块由三维陀螺传感器和伺服控制系统构成，通过算法得到定位信息，智能机器人不依赖全球定位系统，扩大了智能机器人的使用范围；自主导航模块包含硬件和软件，硬件由激光、红外或超声传感器组成，在探测机器人前方270度范围内感应周围的地形环境，自主导航模块的软件部分根据硬件的信息，进行地形的3维重建，在重建的3维地形图上，寻找外部掩体；自主导航模块使机器人无需训练者远程遥控，就能真实智慧模拟敌人，极大提高训练效果。

进一步地，声音识别与定位模块设于智能机器人平台1内部，与智能协调与控制模块9相连接，用于对枪声进行定位和识别。

具体的，声音识别与定位模块10安装在智能机器人平台1上，用于对枪声进行定位和识别，为智慧掩护提高信息依据。

进一步地，智能靶3至少包含一个自由度。

具体的，每个智能机器人平台1上至少安装2个智能靶3，每个智能靶3具有至少一个以上的自由度，能实现旋转、升降和摆动等。每个智能靶3可定义不同的角色和运动模式，真实模拟战场环境，例如：可以智能靶31是旋转和摆动，智能靶32是升降，智能靶33是摆动。也可以是其它组合。采用模块化设计，可以根据任务的要求，进行组合。不同的智能靶可以定义为不同的角色，如：智能靶31是敌人，智能靶32是救援对象，智能靶33是敌人等，可以自由组合。每个智能靶通过运动，能够掩护在机器人平台上的掩体中，保护自己。

进一步地，训练系统通过一按照设定路径运行工作模式或一按照远程遥控对抗模式建立稳定的工作状态。

图7为本发明提供的一种基于智能机器人平台的模拟射击实现方法步骤图，包括：

步骤S1，远程控制终端通过图形化编程环境预先设定智能机器人和智能靶的运行模式；

步骤S2，无线通讯模块通过无线网络将设定好的运行模式下载到智能机器人平台；

步骤S3，智能协调与控制模块将下载的运行模式解析成智能机器人平台能够运行的控制步骤；

步骤S4，智能协调与控制模块将解析好的控制步骤按顺序发送给运动模块；

步骤S5，运动模块根据接收到的控制步骤，控制智能机器人平台运行，同时智能机器人平台通过声音识别与定位模块对枪声识别与定位以及通过自主定位和导航模块对周围环境信息进行收集；

步骤S6，智能机器人平台根据枪声识别与定位的结果以及收集到的周围环境信息，对智能靶进行协同运动。

参照图5为本发明系统按照设定路径运行工作模式步骤图，包括：

步骤S100,训练者在图形化的编程环境下，设定智能机器人运动路径、运动速度，并定义多个智能靶的角色和运动模式；

步骤S101，智能机器人平台通过无线通讯模块将智能机器人运动路径、运动速度以及定义多个智能靶的角色和运动模式信息下载到智能机器人平台；

步骤S102，智能机器人平台根据下载到的智能机器人运动路径进行运行，并通过声音识别与定位模块对枪声识别与定位以及通过自主定位和导航模块对周围环境信息进行收集；

步骤S103，智能机器人平台根据枪声识别与定位的结果以及收集到的周围环境信息，对智能靶进行协同运动。

参照图6为本发明系统按照远程遥控对抗模式步骤图，包括：

步骤S200，训练者通过远程控制终端对智能机器人和智能靶发送远程控制指令；

步骤S201，智能机器人平台根据远程控制指令运行，并通过声音识别与定位模块对枪声识别与定位以及通过自主定位和导航模块对周围环境信息进行收集；

步骤S202，智能机器人平台根据枪声识别与定位的结果以及收集到的周围环境信息，对智能靶进行协同运动。

本系统是模拟实战射击训练系统，利用具有防弹设计的智能机器人平台1作为运动载体，在该运动载体上安装了防弹掩体2和2个以上的智能靶3，实现了一机多靶；智能机器人平台1具有智能感知的功能，系统根据反馈信息，将智能机器人平台1和智能靶3协同运动，利用防弹掩体，实现智慧掩护；每个智能靶3能定义为不同的角色，以真实再现战场的各种情况；智能机器人平台1能根据定位系统，实现规定路径和随机路径的运动；智能机器人可以自主运动，也可以远程遥控；系统的编程环境是图形化编程环境，训练者在1小时之内能学会；在训练中，也可以有多个机器人，每个机器人扮演不同的角色，增加训练的射击实战性，最大程度再现战场的真实场景和各种情况，将有效提高训练者的训练水平。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于智能机器人平台的模拟射击训练系统，其特征在于，包括：

一智能机器人平台，与一远程控制终端无线信号连接；

一防弹掩体，环设于所述智能机器人平台上盖上；

多个智能靶，装置于所述智能机器人平台上并可隐藏于所述防弹掩体内，所述智能机器人平台上至少安装两个所述智能靶，每个所述智能靶被定义为不同的角色和运动模式，真实模拟战场环境；

所述智能靶的运动模式包括旋转、和/或摆动、和/或升降；

所述智能靶的角色至少包括敌人和救援对象；

所述智能机器人平台包括一无线通讯模块、一自主定位与导航模块、一运动模块、一智能协调与控制模块以及一声音识别与定位模块，所述无线通讯模块用于与所述远程控制终端进行信号通讯，并与智能协调与控制模块相连；

所述自主定位与导航模块、所述运动模块、所述智能协调与控制模块、所述声音识别与定位模块以及所述智能靶之间通过以太网或工业现场总线进行通讯；

所述自主定位与导航模块包括自主定位模块和自主导航模块，所述自主定位模块由三维陀螺传感器和伺服控制系统组成，通过算法得到定位信息；所述自主导航模块包含硬件部分和软件部分，所述硬件部分由激光、红外或超声传感器组成，用于探测和感应智能机器人前方一预设角度范围内的地形环境，所述软件部分用于根据所述硬件信息进行所述地形环境的3维重建并在重建的3维地形图上寻找外部掩体。

2.根据权利要求1所述的一种基于智能机器人平台的模拟射击训练系统，其特征在于，所述运动模块设置在智能机器人平台的下部，由一防弹腔体以及履带结构的轮子组成，所述运动模块采用两轮或四轮驱动。

3.根据权利要求1所述的一种基于智能机器人平台的模拟射击训练系统，其特征在于，所述自主定位与导航模块设置于所述智能机器人平台内部，与所述智能协调与控制模块相连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于智能机器人平台的模拟射击训练系统，其特征在于，所述声音识别与定位模块设于智能机器人平台内部，与智能协调与控制模块相连接，用于对枪声进行定位和识别。

5.根据权利要求1所述的一种基于智能机器人平台的模拟射击训练系统，其特征在于，所述智能靶至少包含一个自由度。

6.根据权利要求1所述的一种基于智能机器人平台的模拟射击训练系统，其特征在于，所述训练系统通过一按照设定路径运行工作模式或一按照远程遥控对抗模式建立稳定的工作状态。

7.一种基于智能机器人平台的模拟射击实现方法，应用于权利要求1-6中任意一项所述的一种基于智能机器人平台的模拟射击训练系统，其特征在于，包括：

步骤S1，所述远程控制终端通过图形化编程环境预先设定所述智能机器人和所述智能靶的运行模式；

步骤S2，所述无线通讯模块通过无线网络将设定好的所述运行模式下载到所述智能机器人平台；

步骤S3，所述智能协调与控制模块将下载的所述运行模式解析成所述智能机器人平台能够运行的控制步骤；

步骤S4，所述智能协调与控制模块将解析好的所述控制步骤按顺序发送给所述运动模块；

步骤S5，所述运动模块根据接收到的所述控制步骤，控制所述智能机器人平台运行，同时所述智能机器人平台通过所述声音识别与定位模块对枪声识别与定位以及通过所述自主定位和导航模块对周围环境信息进行收集；

步骤S6，所述智能机器人平台根据所述枪声识别与定位的结果以及收集到的所述周围环境信息，对所述智能靶进行协同运动。

8.根据权利要求7所述的一种基于智能机器人平台的模拟射击实现方法，其特征在于，所述训练系统通过一按照设定路径运行工作模式建立稳定的工作状态，所述按照设定路径运行工作模式包括：

步骤S100, 训练者在图形化的编程环境下，设定智能机器人运动路径、运动速度，并定义多个所述智能靶的角色和运动模式；

步骤S101，所述智能机器人平台通过无线通讯模块将所述智能机器人运动路径、运动速度以及定义多个所述智能靶的角色和运动模式信息下载到所述智能机器人平台；

步骤S102，所述智能机器人平台根据下载到的所述智能机器人运动路径进行运行，并通过所述声音识别与定位模块对枪声识别与定位以及通过所述自主定位和导航模块对周围环境信息进行收集；

步骤S103，所述智能机器人平台根据所述枪声识别与定位的结果以及收集到的所述周围环境信息，对所述智能靶进行协同运动。

9.根据权利要求7所述的一种基于智能机器人平台的模拟射击实现方法，其特征在于，所述训练系统通过一按照远程遥控对抗模式建立稳定的工作状态，所述按照远程遥控对抗模式包括：

步骤S200，训练者通过所述远程控制终端对所述智能机器人和所述智能靶发送远程控制指令；

步骤S201，所述智能机器人平台根据所述远程控制指令运行，并通过所述声音识别与定位模块对枪声识别与定位以及通过所述自主定位和导航模块对周围环境信息进行收集；

步骤S202，所述智能机器人平台根据所述枪声识别与定位的结果以及收集到的所述周围环境信息，对所述智能靶进行协同运动。

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