本發(fā)明涉及一種伸縮架，具體涉及一種基于定滑輪纜繩結(jié)構(gòu)的足球機(jī)器人守門員伸縮架。

背景技術(shù)：

RoboCup足球機(jī)器人中型組是一項綜合性極強(qiáng)的比賽，其地位相當(dāng)于世界杯在足球界的地位，比賽的最終目的是到2050年，戰(zhàn)勝人類足球隊。其一年一次的舉辦無疑是機(jī)器人屆的一大盛宴，是一種系統(tǒng)性、綜合性極強(qiáng)的科技創(chuàng)新比賽，為促進(jìn)人工智能的發(fā)展，機(jī)器人自動化的進(jìn)步，有著不可忽視的貢獻(xiàn)。

為了促進(jìn)足球機(jī)器人的持續(xù)發(fā)展，組委會每年會根據(jù)當(dāng)年比賽情況制定一些新的規(guī)則，以使各參賽放朝著實現(xiàn)人工智能方向發(fā)展，最終規(guī)則將逐漸與現(xiàn)階段人類足球比賽規(guī)則相接近，其中，對于比賽機(jī)器人球員的最基本要求之一便是其尺寸要求。

根據(jù)《2012中國機(jī)器人大賽暨RoboCup中國公開賽中型組規(guī)則》規(guī)則4.2基本裝備：每個機(jī)器人隊員尺寸必須符合下列約束：

1.每個機(jī)器人外形在地板上投影須符合下列尺寸：最小30cm×30cm，最大52cm×52cm，每個機(jī)器人必須擁有各自的配置和執(zhí)行裝置。

2.場地上的機(jī)器人(不包括守門員)在任何時候的尺寸都不得超過52cm×52cm。

3.當(dāng)有球射向球門時，守門員可以在短時間內(nèi)擴(kuò)大它的尺寸(最多不得超過1秒)，擴(kuò)大的范圍不得超過60cm×60cm的投影尺寸或者90cm的高度限制。守門員必須自己判斷這種情況，但是守門員只有在它的尺寸完全恢復(fù)到正常持尺寸限制4秒鐘以后才能再次擴(kuò)大它的尺寸。另外，只允許在一個方向短時間內(nèi)擴(kuò)展尺寸(向左、向右或者向上)。

4.機(jī)器人的高度必須在40cm到80cm之間(除了守門員，守門員在擴(kuò)大尺寸時不得90cm)

在一場比賽中，守門員狀態(tài)的良好與否，往往能決定比賽的最終結(jié)果。為了進(jìn)一步完善守門員的攔球能力，在提供守門員對皮球反應(yīng)速度、強(qiáng)化其反應(yīng)機(jī)制的前提下，我們還從其防守面積、即其機(jī)器人尺寸上找到突破點(diǎn)。

由規(guī)則，我們可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)對方球員射門的一剎那，守門員的防守面積及其防守架尺寸是允許短暫擴(kuò)大的。當(dāng)皮球來襲時，守門架的快速反應(yīng)，并在足球來襲時迅速擴(kuò)大其尺寸，阻擋皮球進(jìn)入球門，這便是該專利的工作方式。

由于機(jī)器人射門時皮球飛行速度過快而且往往高度很高，呈一條拋物線，要想在近距離捕捉到它、判斷其落點(diǎn)并迅速做出反應(yīng)成了一道難以攻關(guān)的技術(shù)難題?，F(xiàn)有技術(shù)中已有利用固定電機(jī)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動位移，利用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)使守門架擴(kuò)大其尺寸，但是此控制系統(tǒng)、電力系統(tǒng)是單獨(dú)額外配置的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于定滑輪纜繩結(jié)構(gòu)的足球機(jī)器人守門員伸縮架，該伸縮架的控制系統(tǒng)及電力系統(tǒng)依靠原有系統(tǒng)，沒有另外配置，且伸縮架的伸展原理完全借助于最基本的機(jī)械模型，沒有復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，因此結(jié)構(gòu)簡單，便于比賽前后的組裝拆卸，而且在部分零件損壞后，更換便捷，適合大型比賽快速、穩(wěn)固的特點(diǎn)。

一種基于定滑輪纜繩結(jié)構(gòu)的足球機(jī)器人守門員伸縮架，該伸縮架包括左側(cè)梁、右側(cè)梁、側(cè)橫梁、頂橫梁、連桿、杠桿梁及定滑輪組件；

左側(cè)梁頂端通過頂橫梁與右側(cè)梁頂端固定連接，左側(cè)梁通過多個連桿活動連接側(cè)橫梁，形成平行四邊形結(jié)構(gòu)，左側(cè)梁中部通過杠桿梁與側(cè)橫梁活動連接，杠桿梁超出左側(cè)梁的端部連接定滑輪組件，右側(cè)梁與左側(cè)梁連接關(guān)系一致，所述杠桿梁在定滑輪組件的帶動下繞鉸接點(diǎn)向下轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動側(cè)橫梁接近或遠(yuǎn)離左側(cè)梁及右側(cè)梁。

進(jìn)一步地，所述定滑輪組件包括定滑輪、纜繩、電磁鐵及彈射滑塊，纜繩跨過兩個定滑輪與彈射滑塊固定連接，保證連接杠桿梁的纜繩位移方向向下，電磁鐵在外部信號的控制下產(chǎn)生瞬間的彈射吸力，將彈射滑塊吸住，產(chǎn)生一個固定位移從而帶動連接杠桿梁的纜繩向下運(yùn)動。

進(jìn)一步地，所述杠桿梁上加工有位移調(diào)節(jié)孔。

進(jìn)一步地，所述伸縮架的基本材料為木板或高壓絕緣板。

有益效果：

1、本發(fā)明的控制系統(tǒng)及電力系統(tǒng)采用原有系統(tǒng)，沒有另外配置，且伸縮架的伸展原理完全借助于最基本的機(jī)械模型，包括平行四邊形的不穩(wěn)定性、定滑輪、杠桿定理等，沒有復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，因此結(jié)構(gòu)簡單，便于比賽前后的組裝拆卸，而且在部分零件損壞后，更換便捷，適合大型比賽快速、穩(wěn)固的特點(diǎn)。

2、本發(fā)明采用的電磁鐵及彈射滑塊，完全依靠常規(guī)隊員射門桿上的電磁彈射器，由此可以節(jié)約重新開發(fā)守門員的資金及時間。

3、本發(fā)明可以調(diào)節(jié)力臂長度大小，電磁鐵將彈射滑塊吸住產(chǎn)生的位移固定，當(dāng)纜繩系放的位置孔不同，力臂不同，因此伸縮架伸展的長度不同。

4、本發(fā)明的基本材料為木板或高壓絕緣板，能保證整體機(jī)架具有一定的柔性，當(dāng)遭受大的力學(xué)沖擊時，能產(chǎn)生適當(dāng)?shù)膽?yīng)力形變但不致導(dǎo)致機(jī)架的損壞。

附圖說明

附圖為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1-電磁鐵，2-彈射滑塊，3-纜繩，4-定滑輪，5-左側(cè)梁，6-連桿，7-側(cè)橫梁，8-杠桿梁，9-位移調(diào)節(jié)孔，10-頂橫梁。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。

本發(fā)明提供了一種基于定滑輪纜繩結(jié)構(gòu)的足球機(jī)器人守門員伸縮架，該伸縮架包括左側(cè)梁5、右側(cè)梁、側(cè)橫梁7、頂橫梁10、連桿6、杠桿梁8及定滑輪組件。主要是借助平行四邊形的不穩(wěn)定性及杠桿原理實現(xiàn)伸縮架的水平伸展；借助定滑輪組件實現(xiàn)位移及作用力的傳遞及方向改變；利用電磁鐵1及彈射滑塊2實現(xiàn)水平位移的產(chǎn)生，利用伸縮架的受力結(jié)構(gòu)實現(xiàn)整個硬件結(jié)構(gòu)的固定。

左側(cè)梁5頂端通過頂橫梁10與右側(cè)梁頂端固定連接，左側(cè)梁5及右側(cè)梁底端與機(jī)器人相連，起支撐作用，左側(cè)梁5通過多個連桿6活動連接側(cè)橫梁7，形成平行四邊形結(jié)構(gòu)，左側(cè)梁5中部通過杠桿梁8與側(cè)橫梁7活動連接，杠桿梁8超出左側(cè)梁5的端部連接定滑輪組件，右側(cè)梁與左側(cè)梁5連接關(guān)系一致，杠桿梁8在定滑輪組件的帶動下繞鉸接點(diǎn)向下轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動側(cè)橫梁7接近或遠(yuǎn)離左側(cè)梁5及右側(cè)梁。

本實施例中，如附圖所示，定滑輪組件包括定滑輪4、纜繩3、電磁鐵1及彈射滑塊2，纜繩跨3過兩個定滑輪4與彈射滑塊2固定連接，保證連接杠桿梁8的纜繩3位移方向向下，電磁鐵1在外部信號的控制下產(chǎn)生瞬間的彈射吸力，將彈射滑塊2吸住，產(chǎn)生一個固定位移從而帶動連接杠桿梁8的纜繩3向下運(yùn)動。

杠桿梁8上加工有位移調(diào)節(jié)孔9，可以調(diào)節(jié)力臂長度大小，電磁鐵1將彈射滑塊2吸住產(chǎn)生的位移固定時，當(dāng)纜繩3系放的位置孔不同，力臂不同，因此伸縮架伸展的長度不同。

伸縮架是實現(xiàn)足球機(jī)器人守門員能自由伸縮的部件，利用平行四邊形的不穩(wěn)定原理實現(xiàn)伸縮架的擴(kuò)大，當(dāng)連桿6轉(zhuǎn)動某一角度時，上部的連桿隨之保持統(tǒng)一角度轉(zhuǎn)動，于是帶動側(cè)橫梁7彈出，實現(xiàn)了左右兩邊的面積擴(kuò)大。同時，采用多個連桿6，加強(qiáng)了側(cè)橫梁7的力學(xué)性能，強(qiáng)度大為改善。

電磁鐵1及彈射滑塊2構(gòu)成為電磁彈射機(jī)構(gòu)，當(dāng)控制電路板給儲電電容一個信號時，電磁鐵1將會產(chǎn)生一個瞬間的彈射吸力，將彈射滑塊2往下拉，因此產(chǎn)生一個垂直向下的位移。通過纜繩3以及固定在機(jī)器人上的定滑輪4，將電磁彈射機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的固定位移傳遞給杠桿梁8，使杠桿梁8繞鉸接點(diǎn)向下轉(zhuǎn)動，借助于杠桿原理及平行四邊形的不穩(wěn)定性，進(jìn)而帶動側(cè)橫梁7接近或遠(yuǎn)離左側(cè)梁5及右側(cè)梁，實現(xiàn)伸縮架的伸展。

綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。