[發明專利]一種冰壺機器人擦冰裝置及其控制方法

有效

• 申請號: 202010097204.7
• 申請日: 2020-02-17
• 公開（公告）號: CN111228763B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 趙林輝;陳超;吳賢強;金晶
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: A63B67/14
• 分類號: A63B67/14
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 劉景祥

本發明是一種冰壺機器人擦冰裝置及其控制方法。所述裝置包括水平支架(1)、垂直支架(2)、加熱模塊(3)和電控單元(4)，電控單元(4)通過與冰壺機器人通信獲取冰壺的預測軌跡與參考軌跡信息，電控單元(4)通過控制水平步進電機(12)和垂直步進電機(22)實現對加熱模塊(3)的位置控制，也能直接控制加熱模塊(3)的開關，控制所述擦冰裝置實現不同的擦冰動作，基于模糊控制確定擦冰指令，并控制步進電機與加熱模塊實現擦冰指令，確保擦冰動作準確執行，使冰壺最終到達目標位置。

技術領域

本發明涉及機器人擦冰技術領域，是一種冰壺機器人擦冰裝置及其控制方法。

背景技術

冰壺是一種通過投擲冰壺和擦冰共同完成的冰上競技體育項目。冰壺的得分規則為，在每局比賽所有冰壺都被投出后，某隊的一個冰壺位于或接觸大本營，且比對方所有冰壺都更接近大本營圓心時，該隊得一分。所以冰壺的最終落點決定著比賽的結果，而擦冰對冰壺的最終落點起關鍵作用。

冰壺場地是一個表面布滿小冰粒的冰面，通過摩擦生熱可以使小冰粒融化為一層薄薄的水膜，從而減小摩擦力。擦冰就是通過這一原理，減小冰壺滑行軌跡前方局部摩擦力，從而影響冰壺的滑行軌跡。

由于小冰粒的融化需要短時間內獲得大量的熱量，傳統的擦冰方式需要使用毛刷在冰面上進行大力的、快速來回擦拭。對于冰壺機器人而言，很難提供足夠的作用力使毛刷有效擦冰，且高速來回擦拭也會對機器人的運動造成很大的干擾，無法達到良好的擦冰效果。

如果使用加熱模塊直接對冰面進行加熱，通過對職業運動員擦冰過程中不同擦冰力度及頻率對冰壺滑行軌跡的影響分析，并將職業運動員的擦冰經驗轉化為對加熱模塊的控制策略，能夠實現擦冰的功能。這種擦冰方式將降低擦冰過程對冰壺機器人的干擾，還能進一步增強擦冰的效果，能夠更為準確地影響冰壺的滑行軌跡，使冰壺落位到目標位置。

發明內容

本發明為實現能夠根據冰壺預測滑行軌跡與參考軌跡的偏差自主生成擦冰指令，并執行擦冰動作，實現對冰壺滑行軌跡的調整，本發明提供了一種冰壺機器人擦冰裝置及其控制方法，本發明提供了以下技術方案：

一種冰壺機器人擦冰裝置，所述裝置包括水平支架1、垂直支架2、加熱模塊3和電控單元4，所述水平支架1安裝固定在垂直支架2上，所述垂直支架2固定安裝在加熱模塊3上，所述電控單元4固定安裝在水平支架1上。

優選地，所述水平支架1包括水平支架座11、水平步進電機12和水平滑塊13；水平步進電機12與水平步進電機12的輸出軸的螺旋絲桿共同固定于水平支架座11上，水平滑塊13通過滾珠絲桿傳動方式與水平步進電機12相連。

優選地，所述垂直支架2包括垂直支架座21、垂直步進電機22和垂直滑塊23，垂直滑塊23與垂直步進電機22也通過滾珠絲桿傳動連接，垂直滑塊23固定于垂直支架座21上。

優選地，所述水平滑塊13與垂直滑塊23固定連接。

優選地，電控單元4通過與冰壺機器人通信獲取冰壺的預測軌跡與參考軌跡信息，電控單元4通過控制水平步進電機12和垂直步進電機22實現對加熱模塊3的位置控制，或直接控制加熱模塊3的開關，控制所述擦冰裝置實現不同的擦冰動作。。

優選地，所述冰壺機器人擦冰裝置通過冰壺機器人進行供電。

一種冰壺機器人擦冰裝置控制方法，包括以下步驟：

步驟1：通過電控單元接收冰壺機器人發送的冰壺預測滑行軌跡與參考軌跡信息，選取軌跡間夾角θ_f與夾角變化率作為控制量；

步驟2：電控單元根據所述參考軌跡信息生成擦冰指令；

步驟3：根據擦冰指令，電控單元控制加熱模塊的位置和加熱的開關，使得擦冰裝置實現各種擦冰動作。

優選地，所述步驟1具體為：