一种模块化足球机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于机器人领域，涉及一种足球机器人，采用模块化设计，能够快速准确地到达目标位置，能够实现有效接球并完成主动带球前进、后退、转身等动作，以及实现足球机器人的传球和以期望出射角度射门两种动作。
【背景技术】
[0002]足球机器人比赛一直是足球机器人比赛的重要项目；足球机器人中，全向移动底盘是足球机器人的基础组成部分。在移动平台上合理利用空间以及在比赛时机器人能快速准确地到达目标位置是在机器人足球比赛中取胜的关键之一。同时，在足球机器人比赛中，带球能力是机器人的取胜关键因素之一。同时，足球机器人传球以及在比赛场地的不同位置把球准确射入对方球门也是是取胜关键之一。
[0003]目前足球机器人中，大多数全向移动底盘存在结构复杂、空间利用不合理、灵活度不高等缺点，从而限制了足球机器人的进攻能力。同时大多数足球机器人普遍存在足球机器人接不到球、球卡入机器人底部、失球等问题；且足球机器人的踢球装置存在结构复杂、踢球力度不够、灵活度不高等缺点，从而限制了足球机器人的进攻能力。
【发明内容】
[0004]针对现有技术存在问题，本发明提出一种足球机器人，采用模块化结构，合理利用空间，装拆方便，结构紧凑、易于实现。
[0005]本发明一种模块化足球机器人，包括全向移动底盘、带球装置、踢球装置。
[0006]所述全向移动底盘通过底盘驱动电机驱动底盘周向上安装的个全向轮转动，实现运动控制。
[0007]所述带球装置包括固定支架以及两套传动机构、两套弹簧缓冲组件与两套红外检测组件。其中，固定支架上表面左右两侧各安装有一套传动机构，且传动机构左右对称设置。传动机构包括安装臂驱动电机、安装臂、小带轮、同步带、大带轮、橡胶滚轮和轴承座。轴承座固定安装在固定支架上表面，轴承座与安装臂后端铰接；安装臂驱动电机固定安装在安装臂后端，输出轴上安装小带轮；小带轮通过同步带与大带轮相连，大带轮安装在安装臂前端的转轴上，转轴上还安装有橡胶滚轮。上述两套传动机构中，两个橡胶滚轮均位于固定支架前方，且两滚轮间距小于足球的直径。
[0008]所述两套弹簧缓冲组件安装在固定支架中部设计的两块竖直安装侧板上；且分别与两套传动机构相连。弹簧缓冲组件包括弹簧、弹簧架。其中，弹簧架固定安装在安装侧板上，弹簧前端与安装臂前端上表面铰接；后端与弹簧转接架铰接；所述两套红外检测组件安装在固定支架下表面中部，探测端朝向前方。上述结构带球装置架设在全向移动底盘上。
[0009]所述踢球装置包括机架、曲柄滑块机构与击球机构。其中，曲柄滑块机构包括伺服电机、滑块导轨、丝杠、滑块、支座、连杆与射门升降架。滑块导轨沿前后方向安装在机架中导轨固定架顶面；丝杠与滑块导轨平行设置；丝杠上套接有滑块；同时滑块还与滑块导轨滑动连接；丝杠后端与伺服电机输出轴相连；滑块顶面固定安装有支座，支座与连杆后端铰接，连杆前端连接射门升降架。
[0010]所述射门升降架为U型结构，后部两端分别与机架左右侧面铰接。射门升降架前部设计有曲柄，曲柄端部与连杆前端铰接；射门升降架前部安装击球机构。
[0011]所述击球机构包括击球杆与推力机构。其中，击球杆一端与射门升降架前部铰接；推力机构安装在机架上，具有前后移动的推杆，推杆端部与击球杆后侧壁接触。
[0012]上述结构踢球装置通过机架固定安装在带球装置的安装底座上，位于两安装侧板之间，且使击球杆朝向前方，在击球杆处于竖直状态时，位于带球装置中两橡胶滚轮后方。
[0013]本发明的优点为:
[0014]1、本发明模块化足球机器人，采用模块化设计，合理利用空间，装拆方便，结构紧凑、易于实现；
[0015]2、本发明模块化足球机器人中，带球装置的橡胶滚轮存在上下活动的空间，根据球与带球装置碰撞力的不同，自动调节橡胶滚轮与足球间的接触位置，避免足球在向后高速旋转时把机器人顶起，同时使橡胶滚轮和球面始终保持贴紧；且可通过调节杆调整橡胶滚轮的初始高度，调整橡胶滚轮和球之间的压紧力；同时，通过红外检测组件检测带球装置前方是否存在足球；
[0016]3、本发明模块化足球机器人中，踢球装置可通过控制电磁铁快速顶出击球杆及其上的击球板，实现足球机器人传球或以期望出射角度射门；踢球装置，结构紧凑、易于实现，踢球装置可以快速安装于足球机器人上。
【附图说明】
[0017]图1为本发明模块化足球机器人整体结构示意图；
[0018]图2为本发明模块化足球机器人中全向移动底盘结构示意图；
[0019]图3为本发明模块化足球机器人中带球装置结构正视图；
[0020]图4为本发明模块化足球机器人中带球装置结构俯视图；
[0021]图5为本发明模块化足球机器人中踢球装置结构示意图；
[0022]图6为踢球装置中机架结构示意图。
[0023]图中:
[0024]1-全向移动底盘2-带球装置3-踢球装置
[0025]4-顶层视觉装置101-底盘驱动电机102-全向轮
[0026]201-固定支架202-传动机构203-弹簧缓冲组件
[0027]204-红外检测组件205-调节杆201a_底座
[0028]201b-支撑板201c-侧板201d_立柱
[0029]202a-安装臂驱动电机 202b_安装臂202c_小带轮
[0030]202d-同步带202e_大带轮202f-橡胶滚轮
[0031]202g_轴承座203a-弹簧203b_弹簧转接架
[0032]203c-弹簧固定架204a-传感器204b_传感器支架
[0033]301-机架302-曲柄滑块机构303-击球机构
[0034]301a-导轨固定架301b_底座301c_左侧板
[0035]301d-右侧板302a-伺服电机302b_联轴器
[0036]302c-滑块导轨302d-丝杠302e_滑块
[0037]302f_支座302g_连杆302h_射门升降架
[0038]302i_连接块302 j-曲柄303a_击球杆
[0039]303b-电磁铁303c-击球板401-安装平台
[0040]402-加固块403-支撑杆404-顶座
[0041]405-底板406-相机支撑架407-滑杆
[0042]408-遮光板409-全景反射镜
【具体实施方式】
[0043]下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
[0044]本发明模块化足球机器人，采用模块化设计，包括全向移动底盘1、带球装置2、踢球装置3与顶层视觉装置4，如图1所示。
[0045]所述全向移动底盘I用于支撑带球装置2、踢球装置3与顶层视觉装置4，且通过底盘驱动电机101驱动底盘周向上安装的3个全向轮102转动，实现足球机器人的运动控制，如图2所示。
[0046]所述带球装置2包括固定支架201以及两套传动机构202、两套弹簧缓冲组件203与两套红外检测组件204，如图3所示。
[0047]其中，固定支架201为由支撑底座201a、支撑板201b、安装侧板201c、立柱201d构成的一体结构，作为传动机构202、弹簧缓冲组件203和红外检测组件204的固定支架201。其中，支撑底座201a水平设置。支撑板201b为两块，令为左支撑板与右支撑板；左支撑板与右支撑板均水平设置，分别与支撑底座201a左右两侧相接。左支撑板与右支撑板分别用来支撑一套传动机构202。安装侧板201c为两块，令为左安装侧板与右安装侧板；左安装侧板与右安装侧板相互平行，且垂直与支撑底座201a上表面设置，分别与支撑底座201a上表面相接，分别用来安装一套弹簧缓冲组件2033。立柱201d包括左立柱201d、中间立柱201d与右立柱201d，均垂直于支撑底座201a设置；左立柱201d、中间立柱201d与右立柱201d顶端分别与左支撑板201b、支撑底座201a、右支撑板201b的下表面相接。左立柱201d、中间立主与右立柱20 Id底端固定安装在全向移动底盘I上。
[0048]所述两套传动机构202均包括安装臂驱动电机202a、安装臂202b、小带轮202c、同步带202d、大带轮202e、橡胶滚轮202f和轴承座202g。其中，安装臂202b后端与固定在支撑板201b上的轴承座202g间铰接；安装臂驱动电机202a的壳体固定安装在安装臂202b后端，输出轴位于安装臂202b上开设的传动槽内，且输出轴上同轴固定安装有小带轮202c。安装臂202b前端通过轴承安装有转轴；转轴外端同轴固定安装有大带轮202e ;大带轮202e与小带轮202c间通过同步带202d套接；且大带轮202e与传动带同样位于传动槽内。转轴内端同轴固定安装有橡胶滚轮202f。上述两套传动机构202左右对称设置；两套传动机构202中，两个橡胶滚轮202f均位于固定支架201前方，两安装臂202b前端相对倾斜，使两安装臂202b间形成60度夹角，如图2所示，且两橡胶滚轮202f间距小于足球的直径。由此，当足球与两套传动机构2022中橡胶辊轮接触后，通过安装臂驱动电机202a驱动小带轮202c与大带轮202e间同步转动，进而带动橡胶滚轮202f同步由前向后转动，进而可带动足球向后旋转。本发明中在两个支撑板201b各安装有一个调节杆205，调节杆205垂直于支撑板201b设置，与支撑板201b间螺纹连接；且调节杆205 —端由支撑板201b上表面伸出，与安装臂202b前端下表面接触。由此，通过调节杆205实现安装臂202b前端竖直高度的定位，进而实现橡胶滚轮202f竖直高度的定位；且通过旋动调节杆205，实现安装臂202b前端竖直高度的调节，进而实现橡胶滚轮202f竖直高度的调节。
[0049]所述两套弹簧缓冲组件203均包括弹簧203a、弹簧转接架203b和弹簧固定架203c。其中，弹簧固定架203c前端固定安装安装侧板201c上，弹簧固定架203c后端固定安装有弹簧转接架203b。弹簧203a前端与传动机构202中安装臂202b前端上表面铰接；后端与弹簧转接架203b铰接。通过弹簧缓冲组件203使橡胶滚轮202f存在上下活动的空间，且根据足球与橡胶滚轮202f间碰撞力的不同，自动调节橡胶滚轮202f的位置，避免足球在向后高速旋转时把机器人顶起。同时在弹簧203a的作用下，可使橡胶滚轮202f与足球球面贴紧。
[0050]两套红外检测组件204均包括传感器204a与传感器支架204b ;分别安装在固定支架201中支撑底座201a下表面左右两侧。其中，传感器204a采用红外传感器204a，固定安装在传感器支架204b上，传感器支架204b