单驱动自主拳击模型机器人及该机器人的自主对抗方法

摘要

单驱动自主拳击模型机器人及该机器人的自主对抗方法，涉及拳击模型机器人的控制技术。它为了解决现有的拳击模型机器人结构复杂、动作不灵活，且难以实现使用同一个电机对左右臂分别控制、以及不能进行自主对抗的问题。本发明的机器人采用一个电机驱动左右臂，机器人内部嵌入有软件实现的自主对抗模块，用来控制机器人自主运行，按照预设的路径行走并寻找目标，发现目标后，根据各传感器的信号来判断是否需要击打。本发明的机器人动作直观灵活，零件简单，采用一个电机实现左、右臂分别控制，互不干涉，能够自主寻找目标以并针对目标进行攻击。本发明适用于模拟拳击动作。

主权项

单驱动自主拳击模型机器人，其特征在于：它包括头部（1）、颈部（2）、身体（3）、左出拳机构（4）、右出拳机构（5）、前行走机构（6）、后行走机构（7）和中间升高凸轮（8）；头部（1）设置有头部被击打区域、红外发射与接收测距单元和声光显示装置和外部目标传感器，该外部目标传感器包括图像传感器和解码器；身体（3）的内部设置有旋转凸轮，该旋转凸轮位于左出拳机构（4）和右出拳机构（5）之间，用于带动左出拳机构（4）和右出拳机构（5）动作，身体（3）内还设置有分别用于驱动头部（1）、颈部（2）、旋转凸轮、前行走机构（6）、后行走机构（7）和中间升高凸轮（8）的电动机以驱动各电动机的电动机驱动电路，身体（3）的内部还设置有声光驱动电路、一号微处理器和身体振动传感器，身体的胸部设置有被击打区域（9），其中被击打区域由能够感受压力的压力传感器或压力传感器阵列构成；所述中间升高凸轮（8）位于身体（3）底部的中间；所述的一号微处理器内嵌入有软件实现的自主对抗模块，所述自主对抗模块包括以下单元：设置单元：设置头部摆角、路径数组和初始值、目标特征库、测距特征库及红外照射光数组，所述路径数组包括接近目标路径数组和躲避路径数组，目标特征库包括各朝向的特征；目标识别和路径规划子模块调用单元：调用目标识别和路径规划子模块；被击打传感处理子模块调用单元：调用被击打传感处理子模块；所述被击打传感处理子模块为：初始化被击打传感器，读取被击打传感器发来的数据，根据该数据判断头部（1）或身体（3）是否被击打，如果判断结果为是，则设置头部被击打标志或身体被击打标志，否则，结束被击打传感处理子模块；身体振动传感子模块调用单元：调用身体振动传感子模块；所述身体振动传感子模块为：初始化振动传感器，读取振动传感器发来的数据，根据该数据判断是否有振动，如果判断结果为是，则设置相应的“标志”，否则结束身体振动传感子模块；驱动与显示子模块调用单元：调用驱动与显示子模块；停止判断单元：判断是否接收到停止信号，并在判断结果为是时结束该自主对抗模块，在判断结果为否时执行目标识别和路径规划子模块调用单元；所述目标识别和路径规划子模块包括以下单元：路径提取单元：提取设置的路径数组作为当前轨迹数据，并设置相应的“标志”；头部摆动单元：按预置的头部摆角控制头部（1）左右摆动，并设置相应的“标志”；目标判断单元：提取图像传感器所摄录的传感图像，对该传感图像进行预处理，然后进行特征提取，将提取的特征与目标特征库中的特征相吻合，如果判断结果为是，则认为发现目标，并执行头部调整单元，否则，结束目标识别和路径规划子模块；头部调整单元：调整头部（1）的转角，使面部朝向目标；目标距离测定子模块：测量机器人与目标的距离；目标接近单元：按照“接近目标路径数组”控制机器人接近目标，并设置相应“标志”；距离判断单元：判断机器人与目标的距离是否小于或等于可击打距离，如果判断结果为是，则执行击打单元，否则，执行躲避判断单元；击打单元：设定机器人自身高度与朝向，并设置相应“标志”，然后控制机器人发出击打动作；躲避判断单元：根据对方朝向及被击打振动情况是否需要躲避，如果判断结果为是，则执行躲避控制单元，否则，结束目标识别和路径规划子模块；躲避控制单元：根据躲避路径数组控制机器人发出躲避动作，并设置相应的“标志”；所述的目标距离测定子模块包括以下单元：红外光图像发射单元：根据红外照射光数组，控制红外发射部件发射预定的红外光图像，同时，接收红外接收阵列接收到的红外光图像；目标图像重构及特征提取单元：将发射的红外光图像和接收的红外光图像进行编码比较并重构目标图像，然后对该目标图像进行特征提取；目标特征判断单元：提取的特征与目标特征进行比较，判断二者是否相吻合，如果判断结果为是，则执行距离计算单元，否则，返回执行红外光图像发射单元；距离计算单元：计算机器人与目标的距离；所述驱动与显示子模块包括以下单元：初始化单元：初始化电动机驱动端口；“标志”数据读取单元：读取“标志”数据；动作事件判断单元：根据“标志”数据判断是否有动作事件发生，如果判断结果为是，则执行标志位置位及驱动单元，否则，执行显示判断单元；所述动作事件包括后退、前进、前右转/右行、前左转/左行、凸轮前转升高、凸轮后转升高、击打、头部左转及头部右转；标志位置位及驱动单元：把动作标志寄存器相应的动作标志位置位，并通过电动机驱动电路驱动机器人发出相应动作；显示判断单元：判断是否有需要显示的“标志”，如果判断结果为是，则将显示标志寄存器的相应标志位置位，并将显示内容发送至数据寄存器，以控制声光显示装置显示相应的信息，然后结束驱动与显示子模块，否则，结束驱动与显示子模块。