CN113280681A - 一种靶标机器人及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种靶标机器人，包括：调节执行单元，由车轮、车体驱动电机、电池箱、旋转机构、车体、车体端盖、倒伏电机、倒伏机构、靶身身体、靶身头部组成，靶身身体和靶身头部设置有导电传感器，用于获取靶标机器人弹着点的定位信息并控制靶标机器人的动作；检测单元，用于检测靶标机器人周围环境，获取环境图像信息；反馈单元，用于根据定位信息和环境图像信息，得到靶标机器人的动作反应。靶标机器人的倒伏机构采用四连杆机构，能够使靶身倾倒角度易于控制，并根据中弹位置和周围环境，做出相应反应，真实模拟作战人员在战场上的反应，从而提供更加逼真的模拟战场。本发明提供的靶标机器人的实现方法也解决了相应的技术问题。

Description

一种靶标机器人及其实现方法

技术领域

本申请涉及机器人技术领域，特别是涉及一种靶标机器人及其实现方法。

背景技术

随着国际形势的不断变化和安防反恐的客观需求，轻武器射击训练已经成为部队训练的重要手段，而在轻武器射击训练中，大多采用移动射击平面人形靶标系统作为国防轻武器射击训练器械，长期以来对人的行为模拟是轻武器射击训练靶标建设的重点。

目前国内对仿人智能移动靶标的研究处于初级阶段，尚无主动识别周围环境的靶标机器人并根据环境作出相应反应的系统和策略出现，也没有机器人可以根据损伤部位的不同作出不同反应，只存在根据靶身是否中弹决定靶身起倒或者靶身上定位受伤部位通过检测和反馈系统通报给射击人员，靶身却无具体动作，这对于射击者来说还是无法完全体验到实际对抗的感觉。

靶标机器人是如何识别周围的环境，并根据损伤部位不同做出不同反应，从而提供更加逼真的模拟战场是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的为提供一种靶标机器人及其实现方法；

本发明提供的技术方案如下：

一种靶标机器人，包括：

调节执行单元，由车轮、车体驱动电机、电池箱、旋转机构、车体、车体端盖、倒伏电机、倒伏机构、靶身身体、靶身头部组成，所述车轮设置在所述车体左右两侧，所述车体驱动电机和所述电池箱设置在所述车体内部，所述车体上部设有所述旋转机构，所述旋转机构控制设置在其上的所述倒伏机构旋转，所述车体端盖设置于所述车体上表面，所述倒伏机构上安装所述靶身身体和所述靶身头部，所述倒伏电机为所述倒伏机构提供驱动，所述靶身身体和所述靶身头部设置有导电传感器，用于获取靶标机器人弹着点的定位信息并控制靶标机器人的动作；

检测单元，用于检测靶标机器人周围环境，获取环境图像信息；

反馈单元，用于根据所述定位信息和所述环境图像信息，得到靶标机器人的动作反应。

优选地，所述倒伏机构包括四连杆机构和靶身支撑轴，所述靶身支撑轴上部连接所述靶身身体，下部连接所述四连杆机构。

优选地，所述四连杆机构包括倒伏机构支撑架、曲柄、连杆和连架杆。

优选地，所述旋转机构包括旋转电机和旋转平台，所述旋转平台固定在所述旋转电机上。

优选地，所述检测单元具体为红外热成像装置。

优选地，所述红外热成像装置为两组，第一组红外热成像装置有两个摄像头，安装于所述倒伏电机的正上方，分别对准前方和后方，第二组红外热成像装置有两个摄像头分别安装在所述倒伏机构的外侧左右。

优选地，所述反馈单元具体为调节控制面板，设置于所述车体上表面。

一种靶标机器人的实现方法，应用于如上中任一项所述的靶标机器人，包括：

获取靶标机器人弹着点的定位信息；

检测靶标机器人周围环境，获取环境图像信息；

根据所述定位信息和所述环境图像信息，得到靶标机器人的动作反应。

优选地，所述根据所述定位信息和所述环境图像信息，得到靶标机器人的动作反应，包括：

根据所述定位信息，判断靶标机器人是否被子弹击中；

若靶标机器人未被子弹击中，则根据所述环境图像信息，得到靶标机器人的动作反应；

若靶标机器人被子弹击中，则根据所述定位信息及预设的中弹规则，得到靶标机器人的动作反应。

优选地，所述若靶标机器人未被子弹击中，则根据所述环境图像信息，得到靶标机器人的动作反应，包括：

根据所述环境图像信息，判断是否出现热源，若未出现热源，则继续巡航；

若出现热源，则与预设的图像数据库中的人形热源进行比对，判断热源为人的概率高低；

若热源为人的概率为低，则发出提示信息和巡航速度提高的动作反应；

若热源为人的概率为高，则发出报警信息和所述反馈单元控制所述旋转机构工作的动作反应。

以上可见，本发明提供的一种靶标机器人，包括：调节执行单元，由车轮、车体驱动电机、电池箱、旋转机构、车体、车体端盖、倒伏电机、倒伏机构、靶身身体、靶身头部组成，所述靶身身体和所述靶身头部设置有导电传感器，用于获取靶标机器人弹着点的定位信息并控制靶标机器人的动作；检测单元，用于检测靶标机器人周围环境，获取环境图像信息；反馈单元，用于根据所述定位信息和所述环境图像信息，得到靶标机器人的动作反应。靶标机器人的倒伏机构采用四连杆机构，能够使靶身倾倒角度易于控制，并根据中弹位置和周围环境，做出相应反应，真实模拟作战人员在战场上的反应，从而提供更加逼真的模拟战场。本发明提供的一种靶标机器人的实现方法也解决了相应的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1 为本发明实施例提供的靶标机器人的侧面结构示意图；

图2 为本发明实施例提供的靶标机器人的正面结构示意图；

图3 为本发明实施例提供的靶标机器人的倒伏机构的靶身直立图；

图4 为本发明实施例提供的靶标机器人的倒伏机构的靶身部分倾倒图；

图5 为本发明实施例提供的靶标机器人的倒伏机构的靶身完全倾倒图；

图6 为本发明实施例提供的靶标机器人的红外热成像装置探测区域划分图；

图7 为本发明实施例提供的一种靶标机器人的实现方法的流程示意图；

图8 为本发明实施例提供的根据定位信息和环境图像信息得到靶标机器人的动作反应的流程示意图；

图9 为本发明实施例提供的根据环境图像信息得到靶标机器人的动作反应的示意图。

附图标记：1-车轮；2-车体驱动电机；3-电池箱；4-调节控制面板；5-旋转电机；6-车体；7-旋转平台；8-车体端盖；9-倒伏电机；10-倒伏机构支撑架；11-曲柄；12-连杆；13-连架杆；14-靶身支撑轴；15-靶身身体；16-靶身头部；17-第二组红外热成像装置；18-第一组红外热成像装置。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者间接设置在另一个元件上；当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

本申请实施例采用递进的方式撰写。

请如图1至图6所示，本发明实施例提供一种靶标机器人，包括：

调节执行单元，由车轮1、车体驱动电机2、电池箱3、旋转机构、车体6、车体端盖8、倒伏电机9、倒伏机构、靶身身体15、靶身头部16组成，车轮1设置在车体6左右两侧，车体驱动电机2和电池箱3设置在车体6内部，车体6上部设有旋转机构，旋转机构控制设置在其上的倒伏机构旋转，车体端盖8设置于车体6上表面，倒伏机构上安装靶身身体15和靶身头部16，倒伏电机9为倒伏机构提供驱动，靶身身体15和靶身头部16设置有导电传感器，用于获取靶标机器人弹着点的定位信息并控制靶标机器人的动作；

检测单元，用于检测靶标机器人周围环境，获取环境图像信息；

反馈单元，用于根据定位信息和环境图像信息，得到靶标机器人的动作反应。

本发明实施例中，靶标机器人包括：调节执行单元、检测单元和反馈单元，其中，调节执行单元由车轮1、车体驱动电机2、电池箱3、旋转机构、车体6、车体端盖8、倒伏电机9、倒伏机构、靶身身体15、靶身头部16组成，车轮1设置在车体6左右两侧，车体驱动电机2和电池箱3设置在车体6内部，车体6上部设有旋转机构，旋转机构控制设置在其上的倒伏机构旋转，车体端盖8设置于车体6上表面，倒伏机构上安装靶身身体15和靶身头部16，倒伏电机9为倒伏机构提供驱动，靶身身体15和靶身头部16设置有导电传感器，用于获取靶标机器人弹着点的定位信息并控制靶标机器人的动作；检测单元，用于检测靶标机器人周围环境，获取环境图像信息；反馈单元，用于根据定位信息和环境图像信息，得到靶标机器人的动作反应。车轮1、车体驱动电机2、电池箱3、车体6、车体端盖8、靶身身体15和靶身头部16各部件功能与作用与现有技术所提及的相似，不多加赘述。倒伏电机9用于驱动倒伏机构工作。靶标机器人可以根据中弹位置和周围环境做出相应反应，智能化地真实模拟作战人员在战场上的反应，从而提供更加逼真的模拟战场。

本发明实施例提供的靶标机器人，优选地，倒伏机构包括四连杆机构和靶身支撑轴14，靶身支撑轴14上部连接靶身身体15，下部连接四连杆机构，四连杆机构又包括倒伏机构支撑架10、曲柄11、连杆12和连架杆13。

本发明实施例中，靶标机器人的倒伏机构采用四连杆机构，倒伏机构支撑架10用于固定倒伏电机9，以及连架杆13和靶身支撑轴14的支撑点，同时，它与曲柄11、连杆12、连架杆13构成四连杆机构，加上靶身支撑轴14即为倒伏机构。靶身支撑轴14上安装靶身身体15和靶身头部16。为了实现靶身身体15和靶身头部16在完全倾倒时处于结构“死点”位置，如图4所示，直立时倒伏电机9提供的驱动力矩为0，如图2所示，且靶身身体15和靶身头部16起倒过程中驱动力矩幅值最小，经过计算得到倒伏机构支撑架10、曲柄11、连杆12、连架杆13的长度比例为1：0.58：1.30：1.07，连架杆13与靶身支撑轴14的夹角为139°。将图4中靶身身体15和靶身头部16部分倾倒的情况进行细化分成倾倒至与水平夹角30°和60°两种状态，靶身由图3状态到倾倒至与水平夹角60°,曲柄11转过110.44°；靶身由倾倒至与水平夹角60°状态到倾倒至与水平夹角30°,曲柄11转过52.65°；靶身由倾倒至与水平夹角30°状态到图5状态,曲柄11转过64.17°。根据不同情况，曲柄11旋转角度可见表1。可见通过四连杆控制比直立单杆控制靶身起倒所需的最大驱动力矩明显要小，也就更容易通过控制电机旋转角度控制靶身倾倒幅度，能够使靶身倾倒角度易于控制。

表1

本发明实施例提供的靶标机器人，旋转机构包括旋转电机5和旋转平台7，旋转平台7固定在旋转电机5上。旋转电机5是为旋转平台7提供作用力，旋转平台7在旋转电机5的作用下带动上方所有部件旋转，旋转角度由反馈单元调节，旋转角度不固定。

本发明实施例提供的靶标机器人，检测单元具体为红外热成像装置，优选地，红外热成像装置为两组，第一组红外热成像装置18有两个摄像头，安装于倒伏电机9的正上方，分别对准前方和后方，第二组红外热成像装置17有两个摄像头分别安装在倒伏机构的外侧左右。

本发明实施例中，在靶标机器人的倒伏机构支撑架10上安装红外热成像装置或类似于此的检测装置，在图2所示中，安装有第一组红外热成像装置18和第二红外热成像装置17，第一组红外热成像装置18在前后都安装有镜头，可以同时检测前后两个方位，定义这两个方位为主方位；第二组红外热成像装置17有两个摄像头，安装在倒伏机构的外侧，具体分别安装在左右两倒伏机构支撑架10的外侧，定义这两个为左右侧方位。如图6所示，主方位检测区域包括前方a，b，h；后方d，e，f；侧方位检测区域包括左侧b，c，d；右侧f，g，h。检测单元可以探测靶标机器人周围环境情况，获取环境图像信息，主要是探测是否存在疑似人形的热源存在，包括非人形的热源也会纳入处理判断。

本发明实施例提供的靶标机器人，反馈单元具体为调节控制面板4，设置于车体6上表面。调节控制面板4是靶标机器人的控制中心，所有接收到的环境图像信息和弹着点的定位信息都在此处进行处理，并将相应反应动作的控制命令传输给调节执行单元。

本发明还提供一种靶标机器人的实现方法，其具有本发明实施例提供的一种靶标机器人具有的对应效果。请参阅图7，图7为本发明实施例提供的一种靶标机器人的实现方法的流程示意图。

本发明实施例提供一种靶标机器人的实现方法，应用于如上中任一项所述的靶标机器人，包括：

701、获取靶标机器人弹着点的定位信息；

本实施例中，在靶标机器人的靶身身体15和所述靶身头部16设置导电传感器或类似于此的弹着点检测传感器，获取靶标机器人弹着点的定位信息。

702、检测靶标机器人周围环境，获取环境图像信息；

在本实施例中，在倒伏机构上设置有红外热成像装置或类似于此的检测装置，检测周围环境获取环境图像信息。

703、根据定位信息和环境图像信息，得到靶标机器人的动作反应。

在本实施例中，反馈单元根据采集到的定位信息以及环境图像信息，分析得到靶标机器人的相应动作反应，动作反应是模仿战场上作战人员应对一些基本情况作出的反应，包括直立、前进、转身、俯腰、倒下等动作。

本发明实施例中，初始时，靶标机器人以预设的路径进行巡航，在靶标机器人的靶身身体15和所述靶身头部16设置导电传感器，获取靶标机器人弹着点的定位信息，在倒伏机构上设置有红外热成像装置，检测周围环境获取环境图像信息，反馈单元根据采集到的定位信息以及环境图像信息，分析得到靶标机器人的相应动作反应。通过智能化设计靶标机器人，可以让射击训练者有逼真的战场对抗体验，训练射击移动多变目标的目的，从而提供更加逼真的模拟战场。

以上实施例中，根据定位信息和环境图像信息得到靶标机器人的动作反应，并没有进行具体的说明。

可选的，基于图7所示的实施例，如图8所示，本发明一些实施例中，根据定位信息和环境图像信息，得到靶标机器人的动作反应，包括：

801、根据定位信息，判断靶标机器人是否被子弹击中；

本实施例中，根据定位信息，判断靶标机器人是否被子弹击中，若靶标机器人的定位信息没有弹着点的相关内容，说明靶标机器人没有被子弹击中。

802、若靶标机器人未被子弹击中，则根据环境图像信息，得到靶标机器人的动作反应；

本实施例中，当靶标机器人没有被子弹击中时，根据环境图像信息，分析得到靶标机器人的动作反应。

803、若靶标机器人被子弹击中，则根据定位信息及预设的中弹规则，得到靶标机器人的动作反应。

本实施例中，当靶标机器人被子弹击中时，通过在靶身安装导电传感器或者其他方式获取弹着点的定位信息，并根据预设的中弹规则，分析得到靶标机器人的动作反应。预设的中弹规则可见表2所示。需要注意的是，靶标机器人中弹时，旋转机构始终处于工作状态，使得靶身身体15和靶身头部16侧面对准威胁。

表2

对图8中实施例的步骤802的若靶标机器人未被子弹击中，则根据环境图像信息，得到靶标机器人的动作反应进行详细说明，如图9所示，图9为本发明实施例提供的根据环境图像信息得到靶标机器人的动作反应的示意图，包括：

901、根据所述环境图像信息，判断是否出现热源，若未出现热源，则继续巡航；

本实施例中，红外热成像装置通过主动探测周围环境情况，生成环境图像信息，对红外热成像装置收集到的环境图像信息进行处理，判断是否出现热源，若周围环境未出现任何热源，则继续巡航。

902、若出现热源，则与预设的图像数据库中的人形热源进行比对，判断热源为人的概率高低；

本实施例中，若周围环境出现热源，则将环境图像信息与预设的图像数据库中的人形热源进行比对，具体的人形热源包括人形的站立，或蹲下，或卧倒只剩头部等，判断热源为人的概率高低，此概率还可具体量化并且通过修改调节控制面板4的程序来改变靶标机器人对热源的敏感性。

903、若热源为人的概率为低，则发出提示信息和巡航速度提高的动作反应；

本实施例中，当热源为人的概率为低时，靶标机器人给出可能存在“威胁”的提示信息，提示信息可以为声、光及其结合的方式，还可以是其他的提示方式，并且生成靶标机器人巡航速度提高的动作反应。

904、若热源为人的概率为高，则发出报警信息和所述反馈单元控制所述旋转机构工作的动作反应。

本实施例中，当热源为人的概率为高时，靶标机器人给出存在“威胁”的报警信息，报警信息可以为声、光及其结合的方式，还可以是其他的报警方式，调节控制面板4控制旋转机构的旋转电机5工作。如果热源出现在图6所示的a,e区域中，则旋转电机5顺时针转动，促使侧方位第二红外热成像装置17检测到热源为止，与此同时，调节控制面板4需要不断比对判断热源位置，直至热源出现在侧方位的第二红外热成像装置4传回的成像图形的中间为止，旋转电机5停止工作；如果热源出现在图6所示的b,c,d区域中，则先判断左侧方位第二红外热成像装置17传回的成像图形所在位置，再指示旋转电机5旋转，直至热源出现在成像图形的中间为止，电机停止工作；如果热源出现在图6所示的f,g,h区域中，则先判断右侧方位的第二红外热成像装置17传回的成像图形所在位置，再指示旋转电机5旋转，直至热源出现在成像图形的中间为止，电机停止工作。与此同时，靶标机器人行进速度增加。此过程模拟的是当作战人员遇到疑似威胁时，将以被射击击中概率更小的侧面面向威胁的反馈动作。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种靶标机器人，其特征在于，包括：

调节执行单元，由车轮、车体驱动电机、电池箱、旋转机构、车体、车体端盖、倒伏电机、倒伏机构、靶身身体、靶身头部组成，所述车轮设置在所述车体左右两侧，所述车体驱动电机和所述电池箱设置在所述车体内部，所述车体上部设有所述旋转机构，所述旋转机构控制设置在其上的所述倒伏机构旋转，所述车体端盖设置于所述车体上表面，所述倒伏机构上安装所述靶身身体和所述靶身头部，所述倒伏电机为所述倒伏机构提供驱动，所述靶身身体和所述靶身头部设置有导电传感器，用于获取靶标机器人弹着点的定位信息并控制靶标机器人的动作；

检测单元，用于检测靶标机器人周围环境，获取环境图像信息；

反馈单元，用于根据所述定位信息和所述环境图像信息，得到靶标机器人的动作反应。

2.根据权利要求1所述的靶标机器人，其特征在于，所述倒伏机构包括四连杆机构和靶身支撑轴，所述靶身支撑轴上部连接所述靶身身体，下部连接所述四连杆机构。

3.根据权利要求2所述的靶标机器人，其特征在于，所述四连杆机构包括倒伏机构支撑架、曲柄、连杆和连架杆。

4.根据权利要求1所述的靶标机器人，其特征在于，所述旋转机构包括旋转电机和旋转平台，所述旋转平台固定在所述旋转电机上。

5.根据权利要求1所述的靶标机器人，其特征在于，所述检测单元具体为红外热成像装置。

6.根据权利要求5所述的靶标机器人，其特征在于，所述红外热成像装置为两组，第一组红外热成像装置有两个摄像头，安装于所述倒伏电机的正上方，分别对准前方和后方，第二组红外热成像装置有两个摄像头分别安装在所述倒伏机构的外侧左右。

7.根据权利要求1所述的靶标机器人，其特征在于，所述反馈单元具体为调节控制面板，设置于所述车体上表面。

8.一种靶标机器人的实现方法，其特征在于，应用于如权利要求1-7中任一项所述的靶标机器人，包括：

获取靶标机器人弹着点的定位信息；

检测靶标机器人周围环境，获取环境图像信息；

根据所述定位信息和所述环境图像信息，得到靶标机器人的动作反应。

9.根据权利要求8所述的实现方法，其特征在于，根据所述定位信息和所述环境图像信息，得到靶标机器人的动作反应，包括：

根据所述定位信息，判断靶标机器人是否被子弹击中；

若靶标机器人未被子弹击中，则根据所述环境图像信息，得到靶标机器人的动作反应；

若靶标机器人被子弹击中，则根据所述定位信息及预设的中弹规则，得到靶标机器人的动作反应。

10.根据权利要求9所述的实现方法，其特征在于，所述若靶标机器人未被子弹击中，则根据所述环境图像信息，得到靶标机器人的动作反应，包括：

根据所述环境图像信息，判断是否出现热源，若未出现热源，则继续巡航；

若出现热源，则与预设的图像数据库中的人形热源进行比对，判断热源为人的概率高低；

若热源为人的概率为低，则发出提示信息和巡航速度提高的动作反应；

若热源为人的概率为高，则发出报警信息和所述反馈单元控制所述旋转机构工作的动作反应。

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