一种桌上冰球机器人的制作方法

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种桌上冰球机器人。

背景技术：

随着计算机技术的智能化发展，机器人应用领域在不断扩展和深化，机器人技术正从工业制造领域向娱乐和运动等领域迅速扩展。

桌上冰球作为一款常见的桌上游戏，其将运动、策略和娱乐结合在一起，受到了很多人的喜欢。桌上冰球规则简单，将球推到对方的球门里即得分，除了常见的双人对战外，人机对战也是一种必不可少的游戏方式，在与反应灵敏的机器人对战中，可以不断提高人的反应速度和技巧，桌上冰球机器人正是在这样的背景下产生的。目前常见的桌上冰球机器人中，一种是以机械臂握持击打工具，通过机械臂带动握持工具运动，实现对冰球的撞击；另一种是将导轨和滑轮等装置固定于球桌两侧，击打工具在导轨上来回滑动，以实现对冰球的撞击。

然而，现有的桌上冰球机器人对冰球位置和轨迹进行判断不准确，从而定位精度不高，使得机器人反应偏慢，往往造成打击不准确、不及时。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种桌上冰球机器人，可以优化冰球机器人的定位精度，增加人机对抗的竞技性。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种桌上冰球机器人，包括：机器人本体、图像采集装置、定位模块、控制器和底座机箱；

所述机器人本体设置于所述底座机箱上，所述机器人本体用于通过球杆撞击冰球；

所述图像采集装置设置于底座机箱上，用于采集冰球在桌面上运动时的图像，并将所述图像发送至所述控制器；

所述定位模块设置于所述底座机箱上，用于确定冰球在桌面运动时的第一位置，并将所述第一位置发送至控制器；其中，所述定位模块和所述图像采集装置的设置位置不同；

所述控制器设置于所述底座机箱内部，且分别与所述图像采集装置、所述机器人本体和所述定位模块连接，用于根据所述图像确定冰球在桌面上的第二位置，并根据所述第一位置和所述第二位置确定所述冰球在所述桌面上的目标位置，并根据至少两个目标位置确定所述冰球的速度和运动轨迹，以及用于控制所述机器人本体运动。

本实用新型的有益效果为：本实用新型提供了一种桌上冰球机器人，利用图形采集装置和定位模块共同确定冰球的目标位置和速度，精确的捕获桌上冰球的运行轨迹，并进行准确的拦截与回击，解决了传统的冰球机器人定位精度不够，导致击打冰球不准确的问题，增加了人机对抗的竞技性。

附图说明

图1A是本实用新型具体实施方式提供的一种桌上冰球机器人的结构图。

图1B是本实用新型具体实施方式提供的一种桌上冰球机器人的结构框图。

图2是本实用新型具体实施方式提供的一种桌上冰球机器人的结构框图。

图3是本实用新型具体实施方式提供的一种桌上冰球机器人的工作流程图。

图4是本实用新型具体实施方式提供的一种桌上冰球机器人的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

如图1A和图1B所示，本实施方式提供了一种桌上冰球机器人，包括：机器人本体11、图像采集装置12、定位模块13、控制器14和底座机箱15；

机器人本体11设置于底座机箱15上，机器人本体11用于通过球杆撞击冰球。

可选的，机器人本体11包括：多轴机械臂和驱动结构(图1A和图1B中并没有示出)；

机械臂是一种多输入多输出的高精度机器手，具有高度非线性和强耦合性等特点，独特的操作灵活性,使其在工业领域得到广泛应用。本实施例中，多轴机械臂采用六轴机械臂，六轴机械臂包含了一个水平方向旋转的关节和两个垂直方向旋转的关节，使其具备了极强的灵活性；同时，六轴机械臂具有动作迅速，速度快，在运转过程中不停顿的特点，使其可以迅速的撞击冰球。

驱动结构分别与控制器和多轴机械臂连接，用于接收控制器的控制指令，驱动多轴机械臂完成动作。其中，驱动结构可以为电力驱动结构，利用步进电机或直流伺服电机等装置，带动齿轮传动、螺旋传动或多杆机构等减速机构，进而驱动多轴机械臂运动，或者，使用无减速机构的大转矩、低转速电机直接驱动多轴机械臂运动，该驱动结构具有响应快，信号检测、传动、处理方便等特点。

图像采集装置12设置于底座机箱15上，用于采集冰球在桌面上运动时的图像，并将图像发送至控制器14。

可选的，图像采集装置12可以包括摄像头；底座机箱15的高度高于桌上冰球的台面，摄像头安装在底座机箱15上，摄像头的安装位置高于桌上冰球的台面，以方便获取冰球在桌面上运动的图像，图像采集装置12再将摄像头获取的图像发送至控制器14。

定位模块13设置于底座机箱上，用于确定冰球在桌面运动时的第一位置，并将第一位置发送至控制器14；其中，定位模块13和图像采集装置12的设置位置不同，以不同的角度监测冰球位置。可选的，定位模块13包括：速度传感器和位置传感器；定位模块13是利用位置传感器获取冰球的位置信息，利用速度传感器获取冰球速度值，其获取方法简单，不需要经过控制器14的运算，同时，速度传感器和位置传感器均具有测量范围大和输出灵敏度高的特点。

控制器14设置于底座机箱15内部，且分别与图像采集装置12、机器人本体11和定位模块13连接，用于根据图像确定冰球在桌面上的第二位置，并根据第一位置和第二位置确定冰球在桌面上的目标位置，并根据至少两个目标位置确定冰球的速度和运动轨迹，以及用于控制机器人本体11运动。

其中，控制器14用来确定冰球的目标位置；同一时刻，定位模块13确定的冰球在桌面的位置定义为第一位置，控制器14根据图像采集装置12获取的冰球运动图像确定冰球在桌面的位置定义为第二位置，并根据第一位置和第二位置确定冰球在桌面上的目标位置；如果第一位置和第二位置之间的距离小于或等于预设距离值，则认为误差值在合理范围，此时以第二位置作为冰球的目标位置；如果第一位置和第二位置之间的距离大于预设距离值，则认为误差值过大，重新获取第一位置和第二位置；如果第二次获取的第一位置和第二位置之间的误差值小于或等于预设距离值，则以第二位置作为冰球的目标位置；如果第二次获取的第一位置和第二位置之间的误差值仍然大于预设距离值，则以第一位置和第二位置之间的中间位置作为目标位置。所述中间位置，是将第一位置和第二位置之间连线的中点作为目标位置。

其中，控制器14根据至少两个目标位置确定出冰球的速度以及运动轨迹，当冰球速度小于或等于预设速度值，且大于0时，认为此时冰球速度较慢，桌上冰球机器人进入进攻模式，控制器14控制驱动机构带动机械臂以第三设定数值的速度撞击冰球；当冰球速度大于预设速度值时，认为此时冰球速度较快，桌上冰球机器人进入防守模式，控制器14控制驱动机构带动机械臂以第四设定数值的速度撞击冰球；其中，第三设定数值大于第四设定数值。

可选的，桌上冰球机器人进入进攻模式时可以不定时的做出假动作，以打乱玩家的防守，争取将球打入球洞；例如：机器人本体11在进攻时，每次触球前有百分之十的概率虚晃一下，继而再撞击冰球，以迷惑玩家，调动玩家参与的积极性，增加比赛的趣味性。

本实施例提供了一种桌上冰球机器人，利用图像采集装置和定位模块共同确定冰球的目标位置和速度，精确的捕获桌上冰球的运动轨迹，并进行准确的拦截与回击，解决了传统的冰球机器人定位精度不够，导致击打冰球不准确的问题，增加了人机对抗的竞技性。

如图2所示，在上述实施例的基础上，桌上冰球机器人上还包括：语音播放器16。

语音播放器16设置于底座机箱15内；控制器14与语音播放器16连接，还用于控制语音播放器16播放预设语音信息。例如：播放比赛规则和注意事项，根据场上的比分解说比赛，还可以与玩家打招呼进行游戏互动，使玩家更了解比赛须知和场上局势，同时，大大增加了游戏过程中的趣味性。

可选的，桌上冰球机器人还包括：距离感知模块17；距离感知模块17，连接控制器14，用于检测是否有玩家靠近。当距离感知模块17检测到有玩家靠近时，语音播放器16播放第一设定语音信息；第一设定语音信息，包括：问候性话语和自我介绍；例如：您好，我是冰球机器人。距离感知模块17使桌上冰球机器人可以与靠近的玩家进行互动，打招呼并作自我介绍，丰富了桌上机器人的功能。

可选的，桌上冰球机器人还包括：红外装置18；红外装置18，设置于球洞的一侧，或者球洞内部，用于检测进球信号，并将进球信号发送给控制器14，以使控制器14统计进球数量，调整比分。控制器14控制语音播放器播放第二设定语音信息；第二设定语音信息，包括：进球信息、当前比分和场上形势；例如：玩家进球，当前比分一比零，玩家领先；第二设定语音信息，还包括：鼓励语音或喝彩语音；当控制器14接收到的是桌上机器人一侧的进球信号，说明玩家进球，语音播放器16播放喝彩语音，庆祝玩家进球；当控制器14接收到的是玩家一侧的进球信号，说明桌上机器人进球，语音播放器16播放鼓励语音，鼓励玩家继续努力。桌上机器人还可以包括庆祝彩灯(图2中没有示出)，用于庆祝进球，当红外装置检测到进球信号时，控制器14控制庆祝彩灯点亮，活跃气氛并增加游戏趣味性。庆祝彩灯点亮预设时间后熄灭，例如：庆祝彩灯点亮5秒后熄灭。

可选的，如图2所示，桌上冰球机器人还包括：启动按键19；启动按键19 可以安装在底座机箱15上，也可以安装在游戏桌面靠近玩家一端，以方便玩家使用；启动按键19被按下时，桌上冰球机器人进入准备模式，控制器14控制机器人本体11展开，并控制语音播放器16播放第三设定语音信息；第三设定语音信息，包括：比赛规则和注意事项。

可选的，如图2所示，桌上冰球机器人还包括：开始按键20；开始按键20 同样可以安装在底座机箱15上，也可以安装在游戏桌面靠近玩家一端，以方便玩家使用；开始按键20被按下时，机器人进入比赛模式，控制器14控制定位模块13和图像采集装置12对冰球进行定位，控制语音播放器16播放第四设定语音信息；第四设定语音信息，包括：比赛开始并提示由玩家先开球的语音信息。

可选的，如图2所示，桌上冰球机器人还包括：计时器21；计时器21安装在底座机箱15上，连接控制器14，用于记录游戏进行时间；计时器21为倒计时器，当时间为零时，则游戏结束，控制器14检测到计时器时间为零时控制机器人本体11恢复初始姿态，初始姿态为机器人本体11闭合，未展开状态；同时，控制器14控制语音播放器16播放第五设定语音信息；第五设定语音信息，包括：比赛结果和比赛总结。例如：比赛结果三比二，玩家获胜，您的表现太棒了！

可选的，在上述实施例基础上，如图2所示，桌上冰球机器人的底座机箱 15底部还可以设置有万向轮22，万向轮可以360度旋转，具有耐磨、耐划和耐冲击等特点，在方便桌上冰球机器人移动的同时，也保持了其稳定性。

如图3所示，本实用新型实施例提供的桌面冰球机器人的工作过程如下：

S301、启动开始。

玩家按下启动按键，桌上冰球机器人进入准备模式，机器人本体展开，语音播放器播放欢迎光临、比赛规则和注意事项等语音信息，庆祝彩灯点亮，控制器将比分清零。玩家再按下开始按键，桌上冰球机器人进入比赛模式，语音播放器播放比赛开始并提示由玩家先开球的语音信息，计时器开始计时，庆祝彩灯熄灭。控制器控制定位模块和图像采集装置对冰球进行定位。

S302、分析冰球运动轨迹。

控制器根据至少两个目标位置确定所述冰球的运动轨迹。

S303、判断球速是否大于第二设定数值

控制器分析冰球速度是否大于第二设定数值时；

若是，则执行S304；若否，则执行S305。

S304、桌上冰球机器人进入防守模式。

若冰球速度大于第二设定数值时，认为此时冰球速度较快，桌上冰球机器人进入防守模式，根据分析得到的冰球运动轨迹，控制器控制驱动机构带动机械臂以第四设定数值的速度撞击冰球。

S305、桌上冰球机器人进入进攻模式。

若冰球速度小于或等于第二设定数值，且大于0时，认为此时冰球速度较慢，桌上冰球机器人进入进攻模式，根据分析得到的冰球运动轨迹，控制器控制驱动机构带动机械臂以第三设定数值的速度撞击冰球。

S306、判断是否有进球。

控制器是否接收到红外装置发出的进球信号；

若是，执行S307；若否，执行S302。

S307、判断玩家是否进球。

若是，执行S308；若否，说明机器人进球，执行S309

S308、庆祝玩家进球。

控制器控制语音播放器播放进球信息、当前比分和场上形势，以及为玩家喝彩的语音，庆祝彩灯点亮5秒后熄灭。

S309、庆祝机器人进球。

控制器控制语音播放器播放进球信息、当前比分和场上形势，以及鼓励玩家的语音，庆祝彩灯点亮5秒后熄灭。

S310、判断计时器是否归零

若是，执行S309；若否，执行S302。

S311、比赛结束。

游戏结束时，机器人本体恢复到初始姿态，等待下一个玩家。

如图4所示，本实用新型实施例提供的桌面冰球机器人的另一种工作过程如下：

S401、玩家按下启动按钮。

S402、系统初始化，语音播放器播放：欢迎语音和气氛音频；庆祝彩灯点亮，控制器将比分清零。

S403、视频分析桌上球的位置。

S404、计时器3分钟比赛倒计时。

S405、语音播放器播放：比赛开始，请发球。

S406、视频图像分析球的运动轨迹。

S407、视频分析球速是否过快。

若是，执行S408；若否，执行S409。

S408、机器人进入防守模式，机械臂归位。

S409、机器人进入进攻模式，机械臂归位。

S410、判断是否有进球。

若是，执行S411；若否，执行S406。

S411、判断玩家是否进球。

若是，执行S412；若否，执行S413。

S412、语音播放器播放鼓励语音和气氛音频，庆祝彩灯点亮，机器人比分加一。

S413、语音播放器播放喝彩语音和气氛音频，庆祝彩灯点亮，玩家比分加一。

S414、玩家按回放按钮。

S415、结束。

本实施例提供了一种桌上冰球机器人，通过在桌上冰球机器人上安装的定位模块和图像采集装置对冰球进行定位，捕获桌上冰球的运行轨迹，提高了桌上冰球机器人的精准度和游戏的竞技性，同时增加了语音播放器，可以根据场上的进球和比分等情况播放不同的语音信息，实现对比赛进程的解说，增加了人机对抗的趣味性。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。