CN210813817U - 守门员机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种守门员机器人主要包含3D摄像头、球门框、安装于球门底座上的伺服电机、减速机、守门员挡板、红外接近开关，球门旁的控制系统、指示灯、遥控器。所述3D摄像头高帧率实时捕获足球的位置，控制系统实时分析足球坐标数据生成足球运动轨迹，并根据轨迹提前预判足球的目标位置，根据预测位置控制伺服电机转动到对应角度，带动守门员挡板将足球扑出球门。本实用新型适用于足球训练、科技体验以及其他体育娱乐应用。
Description
技术领域
本实用新型涉及机器人技术领域，特别涉及一种守门员机器人。
背景技术
足球被称为世界第一运动，是体育界最具影响力的单项体育运动。众所周知，足球运动的基本规律是集体的攻守对抗。在缺乏一定运动员而进行足球运动的情况下，其竞技性和趣味性大大降低。
同时，在日常训练中，为了使进攻球员得到更好的锻炼，通常需要有优秀的守门员进行陪练。在缺乏陪练的情况下，训练过程比较枯燥并效率低下。
此外，足球运动还具有对场地要求大的特点。在训练或者日常运动中，经常面临缺乏场地的问题。
发明内容
针对上述问题，本使用新型提供一种守门员机器人，对场地面积要求低，操作方便，识别精准，反应迅速，能解决北京技术中提到的问题，用于训练效果好，实用性强，用作运动陪完，对场地要求低，大大提升足球运动的趣味性。
本实用新型所采用的技术方案为：
守门员机器人，包含3D摄像头、球门、安装于球门底座上的伺服电机、减速机、守门员挡板、红外接近开关，球门旁的控制系统、指示灯、遥控器。所述3D摄像头高帧率实时捕获足球的位置，控制系统实时分析足球坐标数据生成足球运动轨迹，并根据轨迹提前预判足球的目标位置，根据预测位置控制伺服电机转动到对应角度，带动守门员挡板将足球扑出球门。
所述3D摄像头是基于飞行时间技术的高帧率深度摄像头，能够高速的捕获所覆盖区域内的三维图像（TOF Camera）。
所述控制系统包含电脑主机、伺服控制器、感应控制器、功放，所述电脑主机实时获取3D摄像头图像进行图像数据分析、预判并将预判结果未知发送到感应控制器形成脉冲信号发送给伺服控制器从而控制所述伺服电机的转动。
所述球门安装有两个红外接近开关，用于定位守门员挡板位置，并进行限位判断以防守门员挡板撞击地面。
所述音响及控制器内的功放用于播放背景音效，营造氛围，并可播放进球及未进球的特殊音效。
所述指示灯用于显示机器人当前是否为捕获触发状态。
本实用新型的优点：采用高帧率3D摄像头，能有效捕获到高速运动的足球位置并分析轨迹，预判精度高，基于飞行时间技术的3D摄像头，可适用于室内外各种环境场合，其捕获识别几乎不受环境光因素影响。操作方便并具有音响音频输出，实用性强，可适用于足球训练、科技体验以及其他体育娱乐应用。
附图说明
附图1是本实用新型整体结构示意图
附图2是本实用新型球门部分结构示意图
附图3是本实用新型守门员部分结构示意图
附图4、5是本实用新型球门部分正视图
图中：1、3D摄像头；2、音响；3、指示灯；4、控制系统；5、仿真草坪；6、足球；7、球门框；8、守门员挡板；9、伺服电机；10、减速机；11、红外接近开关；12、电机舵盘；13、守门员挡板支架；14、电机盖板。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
请参阅图1，本实用新型提供一种守门员机器人方案：守门员机器人，包括3D摄像头1，所述3D摄像头为是基于飞行时间技术的高帧率深度摄像头，安装于足球6发球点和守门员挡板8中间的上方，当足球6被踢出后，3D摄像头高速实时捕获其所覆盖区域的3D图像。
3D摄像头1通过USB线连接到控制系统4内的电脑主机上，在电脑主机上的图像分析软件将高速获取的图像进行实时分析，获取足球的三维坐标点，并根据算法生产运动轨迹。当收集的数据足以拟合成一条足够长的轨迹可用于分析足球落点位置后，形成足球落点位置坐标。
控制系统4包含电脑主机、伺服控制器、传感控制器，分析出足球落点坐标后转换为电机运动角度值，通过串口将电机转动角度值发送到传感控制器，传感控制器将角度值信息转换成伺服控制器所需的脉冲信号，伺服控制器通过脉冲信号控制伺服电机9的转动，请参阅图3，伺服电机9的转动将带动减速机10的转动，减速机10与守门员挡板支架13连接有电机舵盘12，从而控制守门员挡板8转动到指定位置进行扑球动作。
请参阅图2，在球门框7的左右两侧分别装有红外接近开关11，当守门员挡板8转动角度到一定位置后会触发左右两红外接近开关11，如图4、图5，此时控制系统5内的传感控制器会收到信号从而停止电机的转动达到限位的目的。同时在下一次捕获之前，可根据两红外接近开关11的触发脉冲差，进行守门员挡板的居中复位。
图1指示灯3包含红色和绿色灯，当系统处于触发识别状态时候自动显示红灯，代表警告，此时不可靠近门框进行捡球，当系统处于非识别触发状态显示绿灯，此时可进入球门回收足球。
图1音响2连接于控制系统4中的功放，由控制系统中的电脑主机输出音频。
所述守门员挡板8，由EVA泡棉及碳纤维板组成，以保证守门员挡板8具有抗震、重量轻、强度硬的特点。
基于本实用新型的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
Claims (7)
1.守门员机器人，包含3D摄像头(1)、球门框(7)、安装于球门框（7）底座上的伺服电机（9）、减速机(10)、守门员挡板(8)、红外接近开关(11)，球门旁的控制系统(4)、指示灯(3)、遥控器，其特征是：所述3D摄像头(1)高帧率实时捕获足球的位置，控制系统(4)实时分析足球坐标数据生成足球运动轨迹，并根据轨迹提前预判足球的目标位置，根据预测位置控制伺服电机(9)转动到对应角度，带动守门员挡板(8)将足球扑出球门。
2.根据权利要求1所述的守门员机器人，其特征在于所述3D摄像头（1）是基于飞行时间技术的高帧率深度摄像头。
3.根据权利要求1所述的守门员机器人，其特征在于所述控制系统（4）由电脑主机、伺服控制器、传感控制、功放组成，所述电脑主机负责实时采集3D摄像头（1）的三维图像，实时分析图像获取足球轨迹并判断足球落球点坐标，将坐标转换成电机转动角度，控制伺服电机（9）的转动从而通过减速机（10）、电机舵盘（12）、守门员挡板支架（13）传动到守门员挡板（8）从而将足球准确扑出。
4.根据权利要求1所述的守门员机器人，其特征在于所述球门框（7）的左右两侧装有两个红外接近开关（11），当守门员挡板（8）左右转动到最大角度时将触发红外接近开关（11）从而达到限位的作用，并且可在下一次复位前，根据两红外接近开关（11）触发的脉冲差来标定守门员挡板（8）的居中位置。
5.根据权利要求1所述的守门员机器人，其特征在于守门员挡板（8），由EVA泡棉及碳纤维板组成，以保证守门员挡板（8）具有抗震、重量轻、强度硬的特点。
6.根据权利要求1所述的守门员机器人，其特征在于指示灯（3）包含红色和绿色灯，当系统处于触发识别状态时候自动显示红灯，代表警告，此时不可靠近门框进行捡球，当系统处于非识别触发状态显示绿灯，此时可进入球门回收足球。
7.根据权利要求1所述的守门员机器人，其特征在于球门框（7）底座位置装有具有斜坡特性的电机盖板（14），当足球射入门框后，足球将会自动滚出球门框（7），提高了足球回收的效率并增强了安全。
Priority Applications (1)
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN113577738A (zh) * | 2021-09-17 | 2021-11-02 | 南昌工程学院 | 一种体育教学用踢足球脚力锻炼装置 |
| CN115414648A (zh) * | 2022-08-30 | 2022-12-02 | 北京华锐视界科技有限公司 | 一种基于动作捕捉技术的足球评测方法及足球评测系统 |
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2019
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| CN113577738B (zh) * | 2021-09-17 | 2022-03-15 | 南昌工程学院 | 一种体育教学用踢足球脚力锻炼装置 |
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| CN115414648B (zh) * | 2022-08-30 | 2023-08-25 | 北京华锐视界科技有限公司 | 一种基于动作捕捉技术的足球评测方法及足球评测系统 |
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