CN201710961U - 足球机器人的踢球系统 - Google Patents

Abstract

足球机器人的踢球系统，包括主控器、踢杆、驱动机构和电源，所述主控器通过驱动机构与踢杆连接；所述驱动机构包括压缩气体储存瓶、电磁继电器、电磁阀和气缸，所述电磁继电器、电磁阀、电源形成一回路，所述主控器与电磁继电器连接，所述压缩气体储存瓶通过电磁阀与气缸连接，所述气缸与踢杆连接。本实用新型的有益效果是：1、本实用新型中，由于没有采用金属齿轮传动，重量较轻。2、本实用新型中，踢球的动力是靠释放压缩气体，预先在赛前用气泵给压缩气体储存瓶充气，带动的电磁阀仅仅只在踢球的那一瞬间通断耗电，工作时间每次仅0.1秒，耗电量小。3、本实用新型的踢球动力大且稳定。

Description

足球机器人的踢球系统

技术领域

本实用新型涉及机器人领域，具体来说涉及一种足球机器人踢球射门的踢球系统。

背景技术

现有的足球机器人的踢球机构主要分为三类：电机弹簧式踢球机构、电磁铁式踢球机构、飞轮式踢球机构。

对于电机弹簧式踢球机构：是靠先压缩弹簧，然后释放弹簧，将球推进球门。在实际使用过程中，电机弹簧储能释放式踢球机构用电机带动压缩弹簧来实现储能，要踢球时释放弹簧，带动踢杆端面。大多数这种机构对踢出的球力量很大，但速度难以控制，机电延时比较大，对于电机扭矩要求极高，且电机工作效率极低，此外对以其保养十分麻烦，每次使用后要擦拭，以便于保养传动齿轮。

对于电磁铁式踢球机构：电磁铁式踢球机构是目前使用最为广泛的踢球机构。它是利用通电螺线管上加电，由于电磁感应原理产生磁力，推动踢杆将球踢出。电磁铁式踢球机构在控制踢球速度方面灵活性较高，但设计和安装的不好的话，容易导致螺线管内壁与磁性圆柱体踢杆间存在很大的摩擦力，从而大大影响射门速度。实际使用过程中，要解决产生的磁场对于机器人内部的电磁干扰问题，还有瞬间电压要求十分高，做升压电路效率十分低。

对于飞轮式踢球机构：用电机通过传动，带动飞轮高速旋转，存储动能，需要射门时，通过飞轮与踢杆之间的摩擦，把能量传递给足球，将球踢出。实际使用过程中，由于飞轮的高速旋转，导致机器人车身连续振动。飞轮与踢杆之间的摩擦力相当的大，导致踢杆平均踢10次就达到了损坏的结果，致使机器人可能无法完成一场比赛。

以上三种踢球机构的缺点还在于：

1、重量都比较重，尤其是电机弹簧式和飞轮式，大量的金属齿轮传动结构使剩余的重量空间十分有限。

2、以上三种踢球机构里踢球的原动力都源于电池，电池除带动电机外额外负载过多会影响机器人速度，如果再加电池的话又会超过比赛要求的重量限制，且用电动控制踢球的全过程以及回力储能等过程，耗电量十分的大，电池使用时间长了，电压下降影响效果。

3、关于踢球力量的问题，由于以上三种踢球机构的踢球力量与电压成正比，由于耗电量大，踢球的力量随着比赛的进行而逐渐减轻。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种足球机器人的踢球系统，以解决现有技术中的踢球系统重量较重，耗电量大，踢球动力不稳定的问题。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

足球机器人的踢球系统，其特征在于，包括主控器、踢杆、驱动机构和电源，所述主控器通过驱动机构与踢杆连接；所述驱动机构包括压缩气体储存瓶、电磁继电器、电磁阀和气缸，所述电磁继电器、电磁阀、电源形成一回路，所述主控器与电磁继电器连接，所述压缩气体储存瓶通过电磁阀与气缸连接，所述气缸与踢杆连接。

进一步，在本实用新型中，所述电源通过变压器与电磁阀连接。

进一步，在本实用新型中，所述压缩气体储存瓶通过管路与气缸连接，所述电磁阀设置在所述管路上，通过电磁阀控制气缸动作，完成踢球动作。更进一步，在本实用新型中，所述管路上设置有排气口，击球完成后，气缸气体从该排气口排除，便于气缸回收，提高气体利用率。

进一步，在本实用新型中，所述管路为橡胶气管。

本实用新型的有益效果是：

1、在本实用新型中，由于没有采用金属齿轮传动，取而代之的是用橡胶气管导气，几乎没有重量，较重的是电磁阀开关，但相比那些机械结构还是轻了许多。

2、传统的踢球机构是用电动控制踢球的全过程以及回力储能等过程，耗电量大，而本实用新型中，踢球的动力是靠释放压缩气体，预先在赛前用气泵给压缩气体储存瓶充气，带动的电磁阀仅仅只在踢球的那一瞬间通断耗电，工作时间每次仅0.1秒，耗电量小。

3、另外，传统的踢球机构的踢球力量与电压成正比，并且会影响电机的速度，而在本实用新型中，压缩气体储存瓶内的气压越高，踢球力量越大，一场比赛可以有30次左右的高效击球，并且可选用空气作为压缩气体，以便于环保。

4、本实用新型维护方便，更换压缩气体储存瓶或者对其进行充气都十分方便，1分钟内即可完成。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型：

图1为本实用新型的示意图。

图2为本实用新型的控制原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

参见图1和2，足球机器人的踢球系统，包括主控器100、踢杆800、驱动机构、电源300。

主控器100通过驱动机构与踢杆800连接，主控器通过控制驱动机构来控制踢杆踢球。在本实施例中，驱动机构包括压缩气体储存瓶700、电磁继电器200、电磁阀400和气缸500。电磁继电器200、电磁阀400、电源300形成一回路。主控器100与电磁继电器200连接，控制回路的通断。压缩气体储存瓶700通过管路600与气缸500连接，电磁阀400设置在管路600上。气缸500的前端推杆与踢杆800固定连接在一起。管路上设置有排气口(图中未标示)，击球完成后，气缸气体从该排气口排除，便于气缸回收，提高气体利用率。

在本实施例中，压缩气体储存瓶采用市场上的碳酸饮料瓶，经过打气测试，该碳酸饮料瓶可以承受8个以上的大气压的气体，为了比赛安全，一般向碳酸饮料瓶内充气至5个大气压。为了便于密封，碳酸饮料瓶的瓶盖选用较厚的塑料瓶盖，在塑料瓶盖中间打直径11mm圆孔，用直径12mm的橡胶气管穿过，在塑料瓶盖两侧分别用一个螺母将塑料瓶盖固定到橡胶气管上，用环氧树脂在橡胶气管与塑料瓶盖以及塑料瓶盖与碳酸饮料瓶的接缝处密封，室温下放置24小时进行干燥处理。在本实用新型中，由于没有了金属齿轮传动，取而代之的是用橡胶气管导气，几乎没有重量，较重的是电磁阀开关，但相比那些机械结构还是轻了许多。

电源为干电池。足球机器人上有DC 3V的输出端口，而市场上通用的电磁阀最低是DC 12V，通过变压器的升压或降压，将足球机器人的电源转换为所对应的电磁阀所需电压，连接到电磁继电器上。为了能够有效控制，电磁继电器为DC 3V的电磁继电器。通过试验比对发现，采用16mm(直径)*30mm(行程)的气缸实验效果比较理想。传统的踢球机构是用电动控制踢球的全过程以及回力储能等过程，耗电量大，而本实用新型中，踢球的动力是靠释放压缩气体，预先在赛前用气泵给压缩气体储存瓶充气，带动的电磁阀仅仅只在踢球的那一瞬间通断耗电，工作时间每次仅0.1秒，耗电量小。

另外，传统的踢球机构的踢球力量与电压成正比，并且会影响电机的速度，而在本实用新型中，压缩气体储存瓶内的气压越高，踢球力量越大，一场比赛可以有30次左右的高效击球，并且可选用空气作为压缩气体，以便于环保。本实用新型维护方便，更换压缩气体储存瓶或者对其进行充气都十分方便，1分钟内即可完成。

在比赛过程中，通过足球机器人前端的传感器，检测球是否在射球区域，如果在，利用足球机器人的红外测距传感器结合指南针传感器定出大致射门方向，调整机器人射门角度。调整结束后，足球机器人主控器发出射门指令，数字端口接通0.1秒(通过测试得出，0.1秒刚好可以将气缸推到最大行程，完成射门)，输出3V高电平信号，电磁继电器吸合，电磁阀打开，压缩气体储存瓶内的压缩气体推动气缸动作，从而带动踢杆完成踢球动作。在踢球动作完成后(即数字端口接通0.1秒后断开)，主控器发出指令，数字端口断开，电磁继电器断开，电磁阀关闭，阻止压缩气体通过，气缸复位，等待下次射门指令。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (5)

1.足球机器人的踢球系统，其特征在于，包括主控器、踢杆、驱动机构、电源，所述主控器通过驱动机构与踢杆连接；所述驱动机构包括压缩气体储存瓶、电磁继电器、电磁阀和气缸，所述电磁继电器、电磁阀、电源形成一回路，所述主控器与电磁继电器连接，所述压缩气体储存瓶通过电磁阀与气缸连接，所述气缸与踢杆连接。

2.根据权利要求1所述的足球机器人的踢球系统，其特征在于，所述电源通过变压器与电磁阀连接。

3.根据权利要求1所述的足球机器人的踢球系统，其特征在于，所述压缩气体储存瓶通过管路与气缸连接，所述电磁阀设置在所述管路上。

4.根据权利要求3所述的足球机器人的踢球系统，其特征在于，所述管路上设置有排气口。

5.根据权利要求3所述的足球机器人的踢球系统，其特征在于，所述管路为橡胶气管。

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