羽毛球機(jī)器人及其全場定位方法
【專利說明】羽毛球機(jī)器人及其全場定位方法
[0001]本案要求了 2015年6月17日提交的中國發(fā)明專利，申請?zhí)枮?015103391425的優(yōu)先權(quán)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及羽毛球機(jī)器人領(lǐng)域，特別涉及一種羽毛球機(jī)器人及其全場定位方法。
【背景技術(shù)】
[0003]在羽毛球機(jī)器人比賽中，為了實(shí)現(xiàn)精確的接球或發(fā)球任務(wù)，要求機(jī)器人在很短的時間(通常為幾百毫秒不到一秒的時間之內(nèi))快速跑到羽毛球下落的位置，并且位置要十分精確，難度很大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，提供一種羽毛球機(jī)器人及其全場定位方法，旨在控制羽毛球機(jī)器人在羽毛球比賽中的移動，實(shí)現(xiàn)精確地接球或發(fā)球任務(wù)。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種羽毛球機(jī)器人，包括:
[0007]軌跡獲取裝置，用于獲取空中羽毛球的移動軌跡，并將軌跡信息輸出；
[0008]控制裝置，用于接收所述軌跡獲取裝置輸出的所述軌跡信息，根據(jù)所述軌跡信息控制所述機(jī)器人在預(yù)定場地內(nèi)向所述羽毛球移動方向運(yùn)動；
[0009]球拍控制裝置，設(shè)置在所述機(jī)器人本體上，用于當(dāng)所述控制裝置控制所述機(jī)器人運(yùn)動到所述羽毛球落點(diǎn)預(yù)定位置范圍停止運(yùn)動時，控制球拍在所述機(jī)器人本體上移動從而實(shí)現(xiàn)接球或發(fā)球。
[0010]所述控制裝置還用于根據(jù)接收的該機(jī)器人底盤上的電機(jī)編碼器和陀螺儀輸出的數(shù)據(jù)來控制所述機(jī)器人在預(yù)定場地內(nèi)運(yùn)動。
[0011 ] 所述軌跡獲取裝置為攝像機(jī)。
[0012]所述球拍控制裝置包括設(shè)置在所述機(jī)器人本體上的滑軌，所述滑軌上設(shè)有與球拍連接的滑塊，所述滑塊連接有驅(qū)動器，所述驅(qū)動器與所述控制裝置連接。
[0013]所述控制裝置通過PID反饋方式控制所述驅(qū)動器從而驅(qū)動所述滑塊在所述滑軌上的移動。
[0014]本發(fā)明還提供一種如上述羽毛球機(jī)器人的全場定位方法，包括如下步驟:
[0015]軌跡獲取裝置獲取空中羽毛球的移動軌跡，并將軌跡信息輸出；
[0016]控制裝置接收所述軌跡獲取裝置輸出的所述軌跡信息，根據(jù)所述軌跡信息控制所述機(jī)器人在預(yù)定場地內(nèi)向所述羽毛球移動方向運(yùn)動；
[0017]當(dāng)所述控制裝置控制所述機(jī)器人運(yùn)動到所述羽毛球落點(diǎn)預(yù)定位置范圍停止運(yùn)動時，球拍控制裝置控制球拍在所述機(jī)器人本體上移動從而實(shí)現(xiàn)接球或發(fā)球；其中所述球拍控制裝置設(shè)置在所述機(jī)器人本體上。
[0018]優(yōu)選的，所述控制裝置還用于根據(jù)接收的該機(jī)器人底盤上的電機(jī)編碼器和陀螺儀輸出的數(shù)據(jù)來控制所述機(jī)器人在預(yù)定場地內(nèi)運(yùn)動。
[0019]所述軌跡獲取裝置為攝像機(jī)。
[0020]所述球拍控制裝置包括設(shè)置在所述機(jī)器人本體上的滑軌，所述滑軌上設(shè)有與球拍連接的滑塊，所述滑塊連接有驅(qū)動器，所述驅(qū)動器與所述控制裝置連接。所述控制裝置通過PID反饋方式控制所述驅(qū)動器從而驅(qū)動所述滑塊在所述滑軌上的移動。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:
[0022]本發(fā)明的羽毛球機(jī)器人及其全場定位方法通過控制裝置根據(jù)羽毛球軌跡信息控制機(jī)器人在比賽場地上運(yùn)動實(shí)現(xiàn)初步的軌跡跟蹤定位，在羽毛球落點(diǎn)位置范圍，進(jìn)一步地控制球拍控制裝置在機(jī)器人本體上的移動實(shí)現(xiàn)球拍的小范圍移動，從而完成精確地接球和發(fā)球任務(wù)。
【附圖說明】
:
[0023]圖1是本發(fā)明實(shí)施例中的羽毛球機(jī)器人示意圖。
[0024]圖2是本發(fā)明實(shí)施例中的羽毛球機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本
【發(fā)明內(nèi)容】
所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。
[0026]如圖1所示的一種羽毛球機(jī)器人，包括軌跡獲取裝置101、控制裝置102和球拍控制裝置103。所述軌跡獲取裝置101，用于獲取空中羽毛球的移動軌跡，并將軌跡信息輸出。所述控制裝置102，用于接收所述軌跡獲取裝置101輸出的所述軌跡信息，根據(jù)所述軌跡信息控制所述機(jī)器人在預(yù)定場地(即比賽場地)內(nèi)向所述羽毛球移動方向運(yùn)動。所述球拍控制裝置103，設(shè)置在所述機(jī)器人本體上，用于當(dāng)所述控制裝置102控制所述機(jī)器人運(yùn)動到所述羽毛球落點(diǎn)預(yù)定位置范圍停止運(yùn)動時，控制球拍在所述機(jī)器人本體上移動從而實(shí)現(xiàn)接球或發(fā)球。
[0027]本發(fā)明的羽毛球機(jī)器人通過控制裝置根據(jù)羽毛球軌跡信息控制機(jī)器人在比賽場地上運(yùn)動實(shí)現(xiàn)初步的軌跡跟蹤定位，在羽毛球落點(diǎn)預(yù)定位置范圍，進(jìn)一步地控制球拍控制裝置在機(jī)器人本體上的移動實(shí)現(xiàn)球拍的小范圍移動，從而完成精確地接球和發(fā)球任務(wù)。
[0028]具體的，在一個實(shí)施例中，如圖2所示的機(jī)器人結(jié)構(gòu)的簡單示意圖，所述控制裝置102 (如stm32f407主控芯片)還用于根據(jù)接收的該機(jī)器人底盤上的電機(jī)編碼器(與驅(qū)動輪子的電機(jī)連接)和陀螺儀(圖未示)輸出的數(shù)據(jù)來控制所述機(jī)器人在預(yù)定場地內(nèi)運(yùn)動，根據(jù)陀螺儀以及電機(jī)編碼器的數(shù)據(jù)可以實(shí)時計算機(jī)器人的當(dāng)前位置，以便于與羽毛球當(dāng)前移動位置比較實(shí)現(xiàn)對羽毛球的位置跟蹤。
[0029]所述軌跡獲取裝置101為攝像機(jī)或攝像頭。所述球拍控制裝置103包括設(shè)置在所述機(jī)器人本體上的滑軌，所述滑軌上設(shè)有與球拍連接的滑塊(圖未示)，所述滑塊連接有驅(qū)動器(如氣缸)，所述驅(qū)動器與所述控制裝置連接。本發(fā)明機(jī)器人采用二維滑軌，滑塊可以在滑軌上平面移動，實(shí)現(xiàn)前后移動和/或左右移動，保證準(zhǔn)確的控制發(fā)球和接球。所述控制裝置102通過PID反饋方式控制所述驅(qū)動器從而驅(qū)動所述滑塊在所述滑軌上的移動，保證精確位移。
[0030]羽毛球的空中位置數(shù)據(jù)是由攝像機(jī)傳輸?shù)?，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有機(jī)器人底盤X軸，y軸的位置即坐標(biāo)點(diǎn)，以及羽毛球落地的時間參數(shù)?？刂蒲b置獲取到該坐標(biāo)點(diǎn)之后，先用前饋算法規(guī)劃從開始到落點(diǎn)的機(jī)器人運(yùn)動，即通過給定的加速度、最大速度、減速度，運(yùn)用運(yùn)動學(xué)物理公式，計算從起點(diǎn)到落點(diǎn)的路程內(nèi)任意時刻的速度，根據(jù)機(jī)器人內(nèi)的系統(tǒng)時間，實(shí)時的改變機(jī)器人的速度，在接近落點(diǎn)的時候，再用反饋精確調(diào)節(jié)滑塊移動實(shí)現(xiàn)發(fā)球和接