[發明專利]一種智能足球機器人控制系統及控制方法

在審

• 申請號: 201710796527.3
• 申請日: 2017-09-06
• 公開（公告）號: CN107617220A
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 高聯學
• 申請（專利權）人: 濱州學院
• 主分類號: A63H13/04
• 分類號: A63H13/04;B25J11/00;B25J5/00;B25J19/04
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙)11427
• 代理人: 陳娟

技術領域

本發明專利涉及一種智能足球機器人的控制系統及控制方法，尤其是通過智能控制實現盲動，能夠模仿人持續帶球運動且智能啟動、關停節約用電等。

背景技術

現在高度專業化、智能化的足球機器人已經面世，并且在世界足球機器人大賽中被應用，在FIRA國際機器人聯合會和ROBOTCUP國際機器人足球世界杯賽中，帶有很強的觀賞性和趣味性。參加這種對抗足球賽的機器人，要有靈活的運動關節和指揮運動的大腦以及強有力智能控制裝置。目前模仿人的運動關節來制造的機器人在足球控制和多個及其人之間具體協調和配合，非常的笨拙，原因是機器人本身沒有太多的感知，以及沒有靈活的機械運動能力，尤其是關節的運動控制要伴隨著一系列的指揮才能實現。

在ROBOTCUP國際機器人足球世界杯賽中，有一種類型是通過每個人控制一個機器人，通過人的操控來實現隊伍之間的足球配合，是要通過遙控器或者智能手柄來實現機器人對足球的控制，這個過程仍然是人的智力活動和肢體動作參與到機器人足球大賽中，是一種人的游戲運動，觀賞性不夠大。另外，在控制足球機器人的過程中，通常會有允許機器人之間產生碰撞的沖突，這就要求機器人具有很高的靈活性和抗沖擊力，甚至是極快的反應速度。而在現有的升級后的足球機器人比賽中，要求機器人完全智能控制，不需要人作為足球機器人的選手參與足球機器人比賽，這對機器人高速移動以及精確定位球場上的其他機器人等提出了很高的要求。因此需要一種能夠靈活自動控制的足球機器人的關節，能夠在其他檢測信號給出指令的情況下，采用高速靈敏轉動的步進電機來帶動足球機器人按照控制實現足球機器人的比賽。

現有技術中公開了一種具有雙球形髖關節機構和7自由度腿部的仿人機器人下肢結構，其中髖關節3個自由度，踝關節3個自由度，膝關節1個自由度，髖關節采用雙球型機構，即六個旋轉軸交于一點，這樣在膝關節和踝關節不動作的時候，使仿人型機器人在不增加關節的情況下實現腰部功能，這種機器人的靈活性相比上一篇專利文獻中的機器人靈活性大大提高，但是自由度的增加，使得仿人機器人的腿的控制需要更多的芯片計算部位運行的方式以及更多的傳感器來控制機器人，操控指令非常復雜。在現有技術中公開的另一種機器人腿機構，包括基座和運動平臺，基座通過傳動機構與運動平臺連接；傳動機構包括固定在基座上的電機和與電機連接的運動單元；運動單元包括能使機器人腿機構向后擺動的第一運動單元和使運動平臺下壓或上提的第二運動單元；第一運動單元包括一頂端固定在基座上的支撐桿，與第一電機連接第一絲桿機構和一與運動平臺鉸接的第一定長桿；第一定長桿包括直桿部分和向外凸出的凸塊部分，支撐桿的與直桿部分鉸接，第一絲桿機構與凸塊部分鉸接；第二單元包括與第二電機連接的第二絲桿機構和與運動平臺鉸接的第二定長桿，第二絲桿機構與第二定長桿鉸接；這種機器人用于足球比賽的好處是結構簡單，承載能力強，體積較小，加工和裝配工藝性好的優點，在對抗中占有一定的優點，由于這種機器人的腿部沒有膝關節，運動性能不靈活，在控制進程中顯得非常的笨拙，不適應現有的足球對抗賽。

在現有技術中，中國專利2014102998879中公開了一種基于蟻群算法的機器人足球動態決策裝置及其方法，基于人類足球戰術理念的優越性和蟻群算法在動態環境中尋找最優路徑的高效性，提出了一種基于蟻群算法的機器人足球動態決策裝置及其方法，通過將賽場局勢和狀態進行分析提煉，并將機器人戰術任務效果作為反饋，以決策、評估、再決策的方式，做出最適合當前態勢的策略，但是這種算法仍然我發實現足球機器人盲動，智能化。

本發明專利是一種仿人機器人的靈活關節的腿的結構，采用步進電機或者控制電機控制關節的活動，在相應的活動比例下，嚴格控制機器人的步伐的進退，這種電機的控制是建立在相應的控制結構以及運算方式下實現的，這樣能夠保證足球機器人靈活的運動和躲避對抗中的沖擊，并且頭部的傳感器使得其能夠獲得好的視覺效果，產生較好的空間判斷，以及足球追蹤能力，能夠在簡單結構，下完成智能控制，甚至與其他足球機器人之間產生信息共享，完成團隊的合作，并且這種機器人采用新的結構設計，制造容易，成本不高。本發明專利與同類智能機器人相比，本發明專利采用了模仿了人類活動的膝關節及以下部件采用雙驅動模式驅動一個滾輪，驅動速度快，機器人活動靈活，反應迅速；優化撞擊平臺設計，可以實現長時間帶球運動；采用了盲動設計，反應靈活；采用了視覺系統與壓力傳感系統同時監控，并且根據足球與機器人之間的距離設置監控選擇了優先信號設置方式，實現了盲動與自動的控制；采用了良好的電機控制電路，能夠實現多電機聯動控制，實現了足球機器人的快速反應，等等。

發明內容