單驅(qū)動(dòng)自主拳擊模型機(jī)器人及該機(jī)器人的自主對(duì)抗方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及拳擊模型機(jī)器人的控制技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 拳擊是一項(xiàng)驚險(xiǎn)刺激的體育運(yùn)動(dòng)，所以常被用來作為新裝置的主題。這些裝置可 以分成幾類，第一類是與拳擊功能相關(guān)的裝置，如模擬拳擊動(dòng)作的裝置，供人作為擊打?qū)ο?之用，采用類似原理的還有電子系統(tǒng)虛擬顯示拳擊動(dòng)作的裝置；第二類是可以對(duì)拳擊動(dòng)作 進(jìn)行輔助的裝置；第三類，將拳擊用作娛樂玩具，還有可以人在其中操作的機(jī)械拳擊裝置， 有兩人可以分別操作的仿拳擊小機(jī)構(gòu)，或單體仿拳擊動(dòng)作小機(jī)構(gòu)作為觀賞之用，但目前這 類產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜、動(dòng)作不靈活，且難以實(shí)現(xiàn)對(duì)左右臂分別控制，不能進(jìn)行自主對(duì)抗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的拳擊模型機(jī)器人結(jié)構(gòu)復(fù)雜、動(dòng)作不靈活，且難以 實(shí)現(xiàn)使用同一個(gè)電機(jī)對(duì)左右臂分別控制、以及不能進(jìn)行自主對(duì)抗的問題，提供一種單驅(qū)動(dòng) 自主拳擊模型機(jī)器人及該機(jī)器人的自主對(duì)抗方法。
[0004] 本發(fā)明所述的單驅(qū)動(dòng)自主拳擊模型機(jī)器人包括頭部1、頸部2、身體3、左出拳機(jī)構(gòu) 4、右出拳機(jī)構(gòu)5、前行走機(jī)構(gòu)6、后行走機(jī)構(gòu)7和中間升高凸輪8 ;
[0005] 頭部1設(shè)置有頭部被擊打區(qū)域、紅外發(fā)射與接收測距單元和聲光顯示裝置和外部 目標(biāo)傳感器，該外部目標(biāo)傳感器包括圖像傳感器和解碼器；
[0006] 身體3的內(nèi)部設(shè)置有旋轉(zhuǎn)凸輪，該旋轉(zhuǎn)凸輪位于左出拳機(jī)構(gòu)4和右出拳機(jī)構(gòu)5之 間，用于帶動(dòng)左出拳機(jī)構(gòu)4和右出拳機(jī)構(gòu)5動(dòng)作，身體3內(nèi)還設(shè)置有分別用于驅(qū)動(dòng)頭部1、頸 部2、旋轉(zhuǎn)凸輪、前行走機(jī)構(gòu)6、后行走機(jī)構(gòu)7和中間升高凸輪8的電動(dòng)機(jī)以驅(qū)動(dòng)各電動(dòng)機(jī)的 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，身體3的內(nèi)部還設(shè)置有聲光驅(qū)動(dòng)電路、一號(hào)微處理器和身體振動(dòng)傳感器， 身體的胸部設(shè)置有被擊打區(qū)域9,其中被擊打區(qū)域由能夠感受壓力的壓力傳感器或壓力傳 感器陣列構(gòu)成；
[0007] 所述中間升高凸輪8位于身體3底部的中間；
[0008] 所述的一號(hào)微處理器內(nèi)嵌入有軟件實(shí)現(xiàn)的自主對(duì)抗模塊，所述自主對(duì)抗模塊包括 以下單元：
[0009] 設(shè)置單元：設(shè)置頭部擺角、路徑數(shù)組和初始值、目標(biāo)特征庫、測距特征庫及紅外照 射光數(shù)組，所述路徑數(shù)組包括接近目標(biāo)路徑數(shù)組和躲避路徑數(shù)組，目標(biāo)特征庫包括各朝向 的特征；
[0010] 目標(biāo)識(shí)別和路徑規(guī)劃子模塊調(diào)用單元：調(diào)用目標(biāo)識(shí)別和路徑規(guī)劃子模塊；
[0011] 被擊打傳感處理子模塊調(diào)用單元：調(diào)用被擊打傳感處理子模塊；
[0012] 所述被擊打傳感處理子模塊為：初始化被擊打傳感器，讀取被擊打傳感器發(fā)來的 數(shù)據(jù)，根據(jù)該數(shù)據(jù)判斷頭部1或身體3是否被擊打，如果判斷結(jié)果為是，則設(shè)置頭部被擊打 標(biāo)志或身體被擊打標(biāo)志，否則，結(jié)束被擊打傳感處理子模塊；
[0013] 身體振動(dòng)傳感子模塊調(diào)用單元：調(diào)用身體振動(dòng)傳感子模塊；
[0014] 所述身體振動(dòng)傳感子模塊為：初始化振動(dòng)傳感器，讀取振動(dòng)傳感器發(fā)來的數(shù)據(jù)，根 據(jù)該數(shù)據(jù)判斷是否有振動(dòng)，如果判斷結(jié)果為是，則設(shè)置相應(yīng)的"標(biāo)志"，否則結(jié)束身體振動(dòng)傳 感子模塊；
[0015] 驅(qū)動(dòng)與顯示子模塊調(diào)用單元：調(diào)用驅(qū)動(dòng)與顯示子模塊；
[0016] 停止判斷單元：判斷是否接收到停止信號(hào)，并在判斷結(jié)果為是時(shí)結(jié)束該自主對(duì)抗 模塊，在判斷結(jié)果為否時(shí)執(zhí)行目標(biāo)識(shí)別和路徑規(guī)劃子模塊調(diào)用單元；
[0017] 所述目標(biāo)識(shí)別和路徑規(guī)劃子模塊包括以下單元：
[0018] 路徑提取單元：提取設(shè)置的路徑數(shù)組作為當(dāng)前軌跡數(shù)據(jù)，并設(shè)置相應(yīng)的"標(biāo)志"；
[0019] 頭部擺動(dòng)單元：按預(yù)置的頭部擺角控制頭部1左右擺動(dòng)，并設(shè)置相應(yīng)的"標(biāo)志"；
[0020] 目標(biāo)判斷單元：提取圖像傳感器所攝錄的傳感圖像，對(duì)該傳感圖像進(jìn)行預(yù)處理，然 后進(jìn)行特征提取，將提取的特征與目標(biāo)特征庫中的特征相吻合，如果判斷結(jié)果為是，則認(rèn)為 發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，并執(zhí)行頭部調(diào)整單元，否則，結(jié)束目標(biāo)識(shí)別和路徑規(guī)劃子模塊；
[0021] 頭部調(diào)整單元：調(diào)整頭部1的轉(zhuǎn)角，使面部朝向目標(biāo)；
[0022] 目標(biāo)距離測定子模塊：測量機(jī)器人與目標(biāo)的距離；
[0023] 目標(biāo)接近單元：按照"接近目標(biāo)路徑數(shù)組"控制機(jī)器人接近目標(biāo)，并設(shè)置相應(yīng)"標(biāo) 志"；
[0024] 距離判斷單元：判斷機(jī)器人與目標(biāo)的距離是否小于或等于可擊打距離，如果判斷 結(jié)果為是，則執(zhí)行擊打單元，否則，執(zhí)行躲避判斷單元；
[0025] 擊打單元：設(shè)定機(jī)器人自身高度與朝向，并設(shè)置相應(yīng)"標(biāo)志"，然后控制機(jī)器人發(fā)出 擊打動(dòng)作；
[0026] 躲避判斷單元：根據(jù)對(duì)方朝向及被擊打振動(dòng)情況是否需要躲避，如果判斷結(jié)果為 是，則執(zhí)行躲避控制單元，否則，結(jié)束目標(biāo)識(shí)別和路徑規(guī)劃子模塊；
[0027] 躲避控制單元：根據(jù)躲避路徑數(shù)組控制機(jī)器人發(fā)出躲避動(dòng)作，并設(shè)置相應(yīng)的"標(biāo) 志"；
[0028] 所述的目標(biāo)距離測定子模塊包括以下單元：
[0029] 紅外光圖像發(fā)射單元：根據(jù)紅外照射光數(shù)組，控制紅外發(fā)射部件發(fā)射預(yù)定的紅外 光圖像，同時(shí)，接收紅外接收陣列接收到的紅外光圖像；
[0030] 目標(biāo)圖像重構(gòu)及特征提取單元：將發(fā)射的紅外光圖像和接收的紅外光圖像進(jìn)行編 碼比較并重構(gòu)目標(biāo)圖像，然后對(duì)該目標(biāo)圖像進(jìn)行特征提取；
[0031] 目標(biāo)特征判斷單元：提取的特征與目標(biāo)特征進(jìn)行比較，判斷二者是否相吻合，如果 判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行距離計(jì)算單元，否則，返回執(zhí)行紅外光圖像發(fā)射單元；
[0032] 距離計(jì)算單元：計(jì)算機(jī)器人與目標(biāo)的距離；
[0033] 所述驅(qū)動(dòng)與顯示子模塊包括以下單元：
[0034] 初始化單元：初始化電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)端口；
[0035] "標(biāo)志"數(shù)據(jù)讀取單元：讀取"標(biāo)志"數(shù)據(jù)；
[0036] 動(dòng)作事件判斷單元：根據(jù)"標(biāo)志"數(shù)據(jù)判斷是否有動(dòng)作事件發(fā)生，如果判斷結(jié)果為 是，則執(zhí)行標(biāo)志位置位及驅(qū)動(dòng)單元，否則，執(zhí)行顯示判斷單元；
[0037] 所述動(dòng)作事件包括后退、前進(jìn)、前右轉(zhuǎn)/右行、前左轉(zhuǎn)/左行、凸輪前轉(zhuǎn)升高、凸輪 后轉(zhuǎn)升高、擊打、頭部左轉(zhuǎn)及頭部右轉(zhuǎn)；
[0038] 標(biāo)志位置位及驅(qū)動(dòng)單元：把動(dòng)作標(biāo)志寄存器相應(yīng)的動(dòng)作標(biāo)志位置位，并通過電動(dòng) 機(jī)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)機(jī)器人發(fā)出相應(yīng)動(dòng)作；
[0039] 顯示判斷單元：判斷是否有需要顯示的"標(biāo)志"，如果判斷結(jié)果為是，則將顯示標(biāo)志 寄存器的相應(yīng)標(biāo)志位置位，并將顯示內(nèi)容發(fā)送至數(shù)據(jù)寄存器，以控制聲光顯示裝置顯示相 應(yīng)的信息，然后結(jié)束驅(qū)動(dòng)與顯示子模塊，否則，結(jié)束驅(qū)動(dòng)與顯示子模塊。
[0040] 上述機(jī)器人的自主對(duì)抗方法包括以下步驟：
[0041] 設(shè)置步驟：設(shè)置路徑數(shù)組和初始值、目標(biāo)特征庫、測距特征庫及紅外照射光數(shù)組， 所述路徑數(shù)組包括接近目標(biāo)路徑數(shù)組和躲避路徑數(shù)組，目標(biāo)特征庫包括各朝向的特征，并 在該步驟結(jié)束之后執(zhí)行目標(biāo)識(shí)別和路徑規(guī)劃子過程調(diào)用步驟，初始值包括頭部擺角；
[0042] 目標(biāo)識(shí)別和路徑規(guī)劃子過程調(diào)用步驟：調(diào)用目標(biāo)識(shí)別和路徑規(guī)劃子過程，并在該 步驟結(jié)束之后執(zhí)行被擊打傳感處理子過程調(diào)用步驟；
[0043] 被擊打傳感處理子過程調(diào)用步驟：調(diào)用被擊打傳感處理子過程，并在該步驟結(jié)束 之后執(zhí)行身體振動(dòng)傳感子過程調(diào)用步驟；
[0044] 所述被擊打傳感處理子過程為：初始化被擊打傳感器，讀取被擊打傳感器發(fā)來的 數(shù)據(jù)，根據(jù)該數(shù)據(jù)判斷頭部1或身體3是否被擊打，如果判斷結(jié)果為是，則設(shè)置頭部被擊打 標(biāo)志或身體被擊打標(biāo)志，否則，結(jié)束被擊打傳感處理子過程；
[0045] 身體振動(dòng)傳感子過程調(diào)用步驟：調(diào)用身體振動(dòng)傳感子過程，并在該步驟結(jié)束之后 執(zhí)行驅(qū)動(dòng)與顯示子過程調(diào)用步驟；
[0046] 所述身體振動(dòng)傳感子過程為：初始化振動(dòng)傳感器，讀取振動(dòng)傳感器發(fā)來的數(shù)據(jù)，根 據(jù)該數(shù)據(jù)判斷是否有振動(dòng)，如果判斷結(jié)果為是，則設(shè)置相應(yīng)的"標(biāo)志"，否則結(jié)束身體振動(dòng)傳 感子過程；
[0047] 驅(qū)動(dòng)與顯示子過程調(diào)用步驟：調(diào)用驅(qū)動(dòng)與顯示子過程，并在該過程結(jié)束之后執(zhí)行 停止判斷步驟；
[0048] 停止判斷步驟：判斷是否接收到停止信號(hào)，并在判斷結(jié)果為是時(shí)結(jié)束該自主對(duì)抗 方法，在判斷結(jié)果為否時(shí)執(zhí)行目標(biāo)識(shí)別和路徑規(guī)劃子過程調(diào)用步驟；
[0049] 所述目標(biāo)識(shí)別和路徑規(guī)劃子過程包括以下步驟：
[0050] 路徑提取步驟：提取設(shè)置的路徑數(shù)組作為當(dāng)前軌跡數(shù)據(jù)，并設(shè)置相應(yīng)的"標(biāo)志"，并 在該步驟結(jié)束之后執(zhí)行頭部擺動(dòng)步驟；
[0051] 頭部擺動(dòng)步驟：按預(yù)置的頭部擺角控制頭部1左右擺動(dòng)，并設(shè)置相應(yīng)的"標(biāo)志"，并 在該步驟結(jié)束之后執(zhí)行目標(biāo)判斷步驟；
[0052] 目標(biāo)判斷步驟：提取圖像傳感器所攝錄的傳感圖像，對(duì)該傳感圖像進(jìn)行預(yù)處理，然 后進(jìn)行特征提取，將提取的特征與目標(biāo)特征庫中的特征相吻合，如果判斷結(jié)果為是，則認(rèn)為 發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，并執(zhí)行頭部調(diào)整步驟，否則，結(jié)束目標(biāo)識(shí)別和路徑規(guī)劃子過程；
[0053] 頭部調(diào)整步驟：調(diào)整頭部1的轉(zhuǎn)角，使面部朝向目標(biāo)，并在該步驟結(jié)