一種足球機器人的製作方法

2023-09-19 04:38:20 2

本發明屬於stem教學器具技術領域，尤其涉及一種足球機器人。

背景技術：

目前在stem教育領域，所使用足球機器人找球、帶球、擊球有一定操控困難；部分足球機器人踢球機構複雜，不利於針對中小學生的stem教學；同時市場上的足球機器人功能單一，缺少擴展性，探索性和趣味性不足。

技術實現要素：

為了解決現有產品的缺陷，本發明提出了一種足球機器人，包括：多功能車架、驅動機構模塊、控球機構模塊、擊球機構模塊、控制電路模塊，其中，多功能車架由鈑金件一體成型，通過鈑金件上的螺紋開孔分別將驅動機構模塊、控球機構模塊、擊球機構模塊、控制電路模塊與其固定。

所述控球機構模塊的正前方底部為八字弧形控球導槽，八字弧形控球導槽上部為卷球桿。

所述控球機構模塊還包括一體安裝架、卷球減速電機、主從同步帶輪、同步帶；一體安裝架下端為八字弧形控球導槽結構，卷球減速電機安裝在一體安裝架中間彎折起的支架上，卷球桿安裝在一體安裝架前端兩側折彎架的套有軸承的孔中，兩個同步帶輪分別裝在減速電機軸和卷球桿軸上，同步帶套在兩個同步帶輪上。

所述擊球機構模塊包括電磁推和擊球片，擊球片安裝在控球機構中間，電磁推安裝在多功能車架內部。

所述驅動機構模塊包括直流減速電機、車輪連接器、輪轂、橡膠外胎，直流減速電機通過車輪連接器與輪轂連接，橡膠外胎套在輪轂上增加了輪胎與地面摩擦力。

所述多功能車架模塊還包括用於安裝擴展功能鈑金件、傳感器模塊、萬向輪模塊、搬運模塊、多足模塊的裝配孔。

所述控制電路模塊包括與多功能擴展主板相連的開源硬體arduinouno主控板、通信模塊、電磁繼電器擴展模塊，通信模塊接收手機app或遙控手柄信號，多功能擴展主板將通信模塊接收的信號傳送至開源硬體arduinouno主控板，同時開源硬體arduinouno主控板將控制信號通過多功能擴展主板發送至電磁繼電器擴展模塊來驅動電機。

本發明的有益效果：

(1)所公開的多功能車架，使足球機器人具有豐富擴展性，功能更加多樣化，更具有趣味性和探索性，可以更方便擴展到各種教學和比賽用途；

(2)所公開的控球機構和擊球機構，結構簡單，能夠方便拆裝，便於各種模塊擴展、組合；

(3)所公開的控球機構一體安裝架，其優秀的八字弧形控球導槽設計在足球機器人尋球時，讓卷球桿易於與小球接觸，防止小球被足球機器人撞開，在卷球桿捲住足球之後卷球桿讓足球內移，在足球內移時控球導槽使小球被卡住並微微抬起，這樣避免了足球機器人在帶球運動中足球因與地面摩擦而從足球機器人控球機構中脫落，並且卷球桿的下表面到控球導槽面之間的距離使足球有一個合適的被固定形變量，使足球機器人的擊球機構可以輕鬆擊出小球。

附圖說明

圖1是本發明的足球機器人總裝圖；

圖2是本發明的足球機器人控制電路模塊示意圖；

圖3是本發明的足球機器人控球機構示意圖；

圖4是本發明的足球機器人擊球機構示意圖；

圖5是本發明的足球機器人多功能車架上等測圖；

圖6是本發明的足球機器人多功能車架下等測圖；

圖7是本發明的足球機器人驅動機構示意圖；

具體實施方式

下面結合附圖，對實施例作詳細說明。

圖1為本發明一實施例的足球機器人總裝圖，如圖1所示的足球機器人，其組成包括：控制電路模塊100、控球機構模塊200、擊球機構模塊300、多功能車架400、驅動機構模塊500，控制電路模塊100、控球機構模塊200、擊球機構模塊300以及驅動機構模塊500通過螺絲和車架上的安裝孔固定到多功能車架400，控球機構模塊200、擊球機構模塊300以及驅動機構模塊500電源和信號線通過控制電路模塊100上的接口端子連接到控制電路模塊100；

圖2為本發明一實施例控制電路模塊示意圖，其組成包括：多功能擴展主板101、開源硬體arduinouno主控板102、藍牙通信模塊103以及電磁繼電器擴展模塊104，開源硬體arduinouno主控板102、藍牙通信模塊103以及電磁繼電器模塊104通過多功能擴展主板101上連接插件連接到多功能擴展主板101，藍牙通信模塊103接收到手機app或藍牙遙控手柄發出的控制信號，多功能擴展主板101將通信模塊和擴展模塊信號傳送至開源硬體arduinouno主控板102，同時開源硬體arduinouno主控板102將控制信號通過多功能擴展主板101發送至各個擴展模塊或將驅動信號發送至多功能擴展主板101上的驅動電路，驅動電路再驅動驅動機構模塊500；

圖3為本發明一實施例控球機構示意圖，其組成包括：控球機構一體安裝架201、控球減速電機202、主同步帶輪203、同步帶204、從同步帶輪205、卷球桿206以及八字弧形控球導槽207，減速電機202安裝在一體安裝架201中間彎折起的支架上，卷球桿206安裝在一體安裝架201前端兩側折彎架的套有軸承的孔中，兩個同步帶輪203、205分別裝在減速電機202軸和卷球桿206軸上，同步帶204套在兩個同步帶輪203、205上，減速電機202驅動信號線通過擴展主板101上的連接端子連接到擴展主板101上的驅動電路；

圖4為本發明一實施例擊球機構示意圖，擊球機構300由電磁推301和擊球片302組成，擊球片302安裝在的電磁推301擊球桿前端螺紋處，電磁推301的信號線與電磁繼電器模塊104連接；

圖5、圖6為本發明一實施例多功能車架圖，多功能車架由鈑金件一體成型，鈑金件上具有螺紋開孔，包括：控制電路模塊裝配孔401、超聲比傳感器安裝孔402、電磁推擊球桿孔403、電磁推安裝孔404、控球機構一體安裝架和搬運模塊安裝孔405、驅動電機支架裝配孔406、傳感器和萬向輪裝配孔408、功能擴展裝配孔407以及多足模塊裝配孔409，用於固定驅動機構、控球機構、擊球機構、控制電路模塊以及其他擴展功能鈑金件或傳感器模塊；

圖7為本發明一實施例驅動機構示意圖，驅動機構500包括直流減速電機504、車輪連接器502、輪轂503、橡膠外胎504，直流減速電機500通過車輪連接器502與輪轂503連接，橡膠外胎504套在輪轂503上增加了輪胎與地面摩擦力，使足球機器人具有更強行駛穩定性，驅動機構500由控制電路100中驅動電路提供驅動信號；

在本實施例中，一體安裝架201和擊球機構300均安裝在足球小車的車架400上，卷球桿206轉動由減速電機202驅動，控球機構200和擊球機構300驅動信號線與控制電路100連接，在程序的控制下，卷球時，卷球桿在減速電機202的帶動下逆時針轉動用來捲住小球，擊球時，卷球桿在減速電機202的帶動下順時針轉動將小球轉出，同時擊球機構將球快速擊出。一體安裝架201主要有兩個功能，一是用來安裝卷球機構，二是用來卡住捲住的小球，一體安裝架201下端八字弧形控球導槽207結構能夠讓足球機器人在尋球時易於將小球進入卷球桿206卷球範圍內，小球先被卷球桿206捲動，然後由內輪廓突起的輪廓邊將小球卡住並微微抬起，防止因足球機器人運動時，小球與地面摩擦轉動脫離足球機器人或者小球先與一體安裝架201的前端接觸被撞開，在卷球桿206捲住足球之後卷球桿206讓足球內移，在足球內移時控球導槽207使小球被卡住並微微抬起，這樣避免了足球機器人在帶球運動中足球因與地面摩擦而從足球機器人控球機構200中脫落，並且卷球桿206的下表面到控球導槽面207之間的距離使足球有一個合適的被固定形變量，使足球機器人的擊球機構300可以輕鬆擊出小球。

在本實施例中，藍牙通訊模塊103將手機app端和遙控手柄發出的指令通過多功能擴展主板101傳遞至開源硬體arduinouno主控板102，當接收到運動指令時，開源硬體arduinouno主控板102發出驅動信號到多功能擴展主板101，多功能擴展主板101上的驅動電路向驅動機構500中的直流減速電機501提供相應驅動電壓，當接收到卷球指令時，開源硬體arduinouno主控板102發出驅動信號到多功能擴展主板101，多功能擴展主板101上的驅動電路向控球機構200上的控球減速電機202提供正轉驅動電壓，當接收到擊球指令時，開源硬體arduinouno主控板102先發送驅動信號到多功能擴展主板101上的驅動電路，使驅動控球機構200上的控球直流電機202反轉，然後開源硬體arduinouno主控板102發出控制控制信號，通過多功能擴展主板101控制信號傳輸至繼電器模塊104，繼電器模塊104接收到控制信號後接通電磁推301電源，卷球桿206和電磁推301的密切配合將足球提出。

在本實施例中，多功能車架400不僅可作為足球機器人的載體，還可以擴展成多足機器人、巡線機器人、搬運機器人、此外使用者也可以用擴展件或者自製的擴展件做出想要的機器人。

上述實施例僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求的保護範圍為準。