仿人型机器人足球游戏机的制作方法
【专利摘要】本发明涉及机器人技术领域，具体公开了仿人型机器人足球游戏机，包括仿人型足球机器人、自动化足球游戏平台、遥控操作模块；仿人型足球机器人由锂电池供电，其高度为340mm，全身共有17个关节，其中每只手臂设有3个关节，手臂部关节所能承受扭矩不超过9kg/cm，每条腿设有5个关节，步行速度不超过50mm/s，腿部关节所能承受扭矩不超过15kg/cm，工作电压为直流电6V，采用锂电池供电；自动化足球游戏平台作为足球比赛场地；遥控操作模块为智能手机。本发明中的仿人型足球机器人能够模仿人类向任何方向踢球，且在足球游戏平台上安装自动化装置，使游戏操作灵活、简单，使用安全方便。
【专利说明】
仿人型机器人足球游戏机
技术领域
[0001 ]本发明涉及球类游戏机技术领域，具体涉及仿人型机器人足球游戏机。
【背景技术】
[0002]众所周知足球运动作为体育之大王，是全世界各民族都喜欢的运动之一，所以从上世纪50年代开始欧美国家提出根据足球运动的魅力来做出足球游戏机，称为桌式足球游戏机，一方面用来做娱乐工具，另一方面用来推动足球运动的发展。
[0003]如果说乒乓球运动是将网球比赛移到台面上来操纵的小型化运动，那么如今欧美流行的桌式足球游戏机是把绿茵场的足球比赛移到台面上来操纵的游戏运动，它不但可以做I人对I人或2人对2人的组合进行游戏比赛，而且也可以做健身体育运动工具，它浓缩了足球的运动技巧，每个模拟球员都操控在玩家手里，操控者既可做前锋射手，也可做后卫守门员，只需握紧拉杆的双手配合脑、眼，拽动或转动拉杆就可以玩足球游戏。
[0004]但这种游戏机存在的问题是:首先这种游戏机的游戏过程是通过拉杆的前后移动或转动动作，使在拉杆上固定的“木头人”碰上球，将球打进球门的一种打球运动，因此这种游戏机不但失去了真正的踢球理念，而且对足球技术发展没有推动作用；其次这种游戏机的拉杆位是相对固定的，也就是“踢球”的“木头人”不能像人类足球那样全方位随便跑动，从而失去了足球的真实感与趣味性;第三，在拉杆式足球游戏机足球比赛平台结构很简单，只有能移动或转动的6个拉杆机构装在游戏平台上面，球在拉杆下边运动，看不清球的运动轨迹，直接影响玩家的情绪。
[0005]另一个方面，在上世纪五十年代，在人工智能技术领域出现多智能体系统理论的研究课题，该课题主要研究各智能体(Agent)在复杂动态环境中互相合作与对抗策略问题，实际上在这里提出的所谓一个智能体(Agent)就是具有运动、感知、控制三个功能的机器人，这样为了研究多智能体系统策略问题就提出了用机器人踢球的所谓机器人足球系统，并开展了机器人足球竞赛。
[0006]由于技术等问题，初期足球机器人是用单片机控制的轮式移动机器人，其形状为正方体，类似一个墨水瓶大小，经过二十多年机器人足球竞赛已经从半自主型发展到全自主型，比赛规模发展到5vs5及llvsll。随着机器人足球技术的发展，尤其受人工智能技术中IBM深蓝计算机象棋技术打败人类象棋大王Kasprov刺激下，科学家们提出了 “机器人足球能否打败人类足球冠军”问题。
【发明内容】
[0007]针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供仿人型足球游戏机，本发明方法游戏机的机器人能够模仿人类向任何方向踢球，且在足球游戏平台上安装自动化装置，使游戏操作灵活、简单，使用安全方便。
[0008]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案予以解决:
[0009]仿人型机器人足球游戏机，包括仿人型足球机器人、自动化足球游戏平台、遥控操作模块;所述仿人型足球机器人由锂电池供电，身高为340_。全身共有17个关节，其中每只手臂设有3个关节，每条腿设有5个关节，步行速度不超过50mm/s，手臂部关节所能承受扭矩不超过9kg/cm，腿部关节所能承受扭矩不超过15kg/cm，工作电压为直流电6V，采用锂电池供电;所述自动化足球游戏平台作为足球比赛场地;所述遥控操作模块采用智能手机。
[0010]进一步地，所述仿人型足球机器人设有陀螺传感器，使机器人能感觉倾斜或跌倒后主动调用站立程序，使机器人平稳站立;设有电压传感器，使机器人能感觉电源电压不够就立刻叫出声音，方便更换电池;为了使足球机器人强壮，能够强有力地踢球，腿部设有大力矩的舵机(15kg/cm)，并做了相应的机器人运动学、动力学模型的改进;设有足球运动必需的各种运动驱动程序，包含前进/后退、左转/右转、左移/右移、射门/扑球、跌倒/站立基本程序，使足球机器人的运动更加逼真。
[0011]进一步地，所述自动化足球游戏平台是实际世界杯绿茵场足球比赛场地的缩小板，包含球门、封闭罩、升降台、足球场面、计分板、计时器、投币器、自动开球器、挡板、台柱，使比赛不用加额外辅助人员也可自动进行。
[0012]进一步地，所述智能手机通过蓝牙无线通讯直接跟足球机器人连接，可用一台手机来控制2台足球机器人。
[0013]本发明的仿人型机器人足球游戏机具有以下有益效果:
[0014]首先，踢球对象是仿人型机器人，它的最大优点是它的长相和人类似，得到人们的喜欢，而且其结构也类似于人类，在比赛过程中能经得起抗打、抗甩考验；同时它能模拟真人完成各种足球动作，如前进/后退、左转/右转、左移/右移、跌倒/站起、踢球/扑球等。为了实现这么多的功能，本发明在硬件设计上采用了相似性设计技术，使仿人型机器人能够站起来，而不是躺着或蹲着，在软件设计上采用了模块化设计技术，同时还采用了对各种动作训练所需的“零点检查”技术。
[0015]其次，本发明采用了全新的自动化操作平台，给玩家带来在逼真的世界杯比赛场地上踢球的感觉。传统的桌式足球游戏机平台只有拉杆及其支架构成，但本发明模拟人类世界杯大赛场地标准，按国际机器人足球联盟(FIRA)制定的比赛规则要求，特别设计了自动计时、自动计分、自动开球等新全自动化系统，从而给玩家带来亲切感与真实感。
[0016]第三，本发明足球游戏机遥控操作不像传统的桌式足球游戏机那样玩家亲自通过拉杆的拽推或转动来实现踢球，而是用普通的智能手机进行操作控制，操作简单、灵活，使用方便。
【附图说明】
[0017]以下结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步的详细说明。
[0018]图1是足球游戏机的仿人型机器人硬件结构图，其中(a)仿人型足球机器人外形，(b)仿人型足球机器人关节分布图；
[0019]图2是仿人型足球机器人踢球动作驱动程序流程图；
[0020]图3是仿人型足球机器人扑球动作驱动程序流程图；
[0021 ]图4是仿人型足球机器人站立动作驱动程序流程图；
[0022]图5是仿人型机器人足球游戏机平台的结构示意图；
[0023]图6是仿人型机器人足球游戏平台的各模块连接及信息流向图；
[0024]图7是基于手机的遥控操作界面；
[0025]图8是仿人型机器人足球游戏的操作流程。
[0026]其中，1、颈部;2、肩部;3、肘部;4、臀部;5、膝部;6、脚腕;7、脚底;8、台柱;9、计时器板；10、挡板；11、A方球门；12、封闭罩；13、升降台；14、计分器板；15、足球场面；16、球场标线；17、B方球门。
【具体实施方式】
[0027]下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明不限于该实施例。
[0028]实施例
[0029]本发明仿人型机器人足球游戏机包括仿人型足球机器人、自动化足球游戏平台、遥控操作模块。本发明可以采用国内外各种仿人型机器人，按FIRA比赛规则，其高度50.5米即可。参照图1，本发明采用的双足仿人型机器人，模仿人类，含有颈部1、肩部2、肘部3、臀部4、膝部5、脚腕6、脚底7;其身高340mm，腿长180mm，臂长90mm，该机器人采用锂电池供电，充电60分钟可动作20分钟，重量为1.21g，全身具有17个关节，每只手臂含有3个关节，手臂部关节所能承受扭矩不超过9kg/cm，每条腿含有5个关节。其最大步行速度为50mm/ s，腿部关节所能承受最大扭矩为151^/011，工作电压为006￥。
[0030]本发明游戏平台的结构示意图参照图5，其中游戏平台长2.74米，宽1.525米。本实施例的游戏平台根据实际世界杯绿茵场足球比赛场地，设有台柱8、计时器板9、挡板10、A方球门U、封闭罩12、升降台13、计分器板14、足球场面15、球场标线16、B方球门17。本发明游戏平台各结构连接参照图6，升降台13位于游戏平台中间。
[0031]本发明游戏机中的机器人通过程序设计方法，可以完成足球运动所需的各种动作，如前进/后退、左转/右转、左移/右移、左脚踢/右脚踢、左扑球/右扑球、中拦、跌倒/站立等。其中，踢球、守门及站立动作驱动程序流程见图2、3、4。参照图7为本发明游戏机基于手机的遥控操作界面，用户可根据相应按钮实施操作。
[0032]游戏机操作运行过程参照图8，具体操作说明如下:
[0033](I)玩家在开始游戏前，应确定手机里是否已安装Robotsoccer手机应用程序，若未安装请根据提示下载安装此应用程序。
[0034](2)玩家投掷一枚游戏币，在听到欢迎语音后，说明投币成功，则可以开始游戏。此时，游戏平台已经启动，各零部件已上电就位。
[0035](3)两位玩家打开手机APP应用程序，在成功连接各自的机器人运动员后，便可以按游戏机上的“开始比赛”按钮。此时上半场开始，计时器从10:00开始倒计时，计时5分钟。在此期间，玩家进球后相应的计分器会自动计分，同时会自动开球，由失分方发球。
[0036](4)当计分板到05:00时，上半场结束，自动进入中场，计时器进入I分钟倒计时。玩家可以通过语音提示，等待计时结束自动进入下半场或者在中场时按下游戏机上的“开始下半场”按钮直接进入下半场。
[0037](5)在中场结束后或者玩家按“开始下半场”按钮后，玩家进入下半场比赛。
[0038](6)计时器显示“00:00”时，全场比赛结束。
[0039]以上所述，仅是本发明的较佳案例，并不对本发明做出任何限制，凡是针对本发明技术内容对以上实施案例所做的任何简单修改、变更、模仿均属于本发明技术方案的保护范围。
【主权项】
1.仿人型机器人足球游戏机，其特征在于，包括仿人型足球机器人、自动化足球游戏平台、遥控操作模块;所述仿人型足球机器人由锂电池供电，其高度为340_，全身共有17个关节，其中每只手臂设有3个关节，所述手臂部关节所能承受扭矩不超过9kg/cm，每条腿设有5个关节，步行速度不超过50mm/s，所述腿部关节所能承受扭矩不超过15kg/cm，工作电压为直流电6V，采用锂电池供电;所述自动化足球游戏平台作为足球比赛场地;所述遥控操作模块为智能手机。2.根据权利要求1所述的仿人型机器人足球游戏机，其特征在于，所述仿人型足球机器人设有陀螺传感器，使机器人平稳站立;设有电压传感器，方便检查故障及更换电池;腿部舵机采用大力矩的舵机，使足球机器人强有力地踢球;设有相关运动驱动程序，包含前进/后退、左转/右转、左移/右移、射门/扑球、跌倒/站立基本运动程序。3.根据权利要求1所述的仿人型机器人足球游戏机，其特征在于，所述自动化足球游戏平台是一个实际世界杯绿茵场地的缩小板，其包含球门、封闭罩、升降台、足球场面、计分板、投币器、自动开球器、计时器、挡板、台柱。4.根据权利要求1所述的仿人型机器人足球游戏机，其特征在于，所述智能手机通过蓝牙无线通讯直接跟足球机器人连接，可用一部手机来控制2台足球机器人。
【文档编号】A63F7/22GK105999692SQ201610326635
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月17日
【发明人】洪炳镕, 纪欣宇, 卢溪, 邱果, 姜桦楠, 李天耀, 李净霖
【申请人】洪炳镕