本發(fā)明涉及機(jī)器人領(lǐng)域，尤其涉及一種用于機(jī)器人比賽的虛實(shí)空間穿越裝置。

背景技術(shù)：

智能機(jī)器人的發(fā)展是近年來研究的熱點(diǎn)，智能機(jī)器人在農(nóng)業(yè)、工業(yè)領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用不但提高了效率，減少了成本，更能實(shí)現(xiàn)一些人工所難以完成高危工作。通過機(jī)器人比賽，激發(fā)參與者的創(chuàng)造力，可以讓相關(guān)領(lǐng)域的人才得以涌現(xiàn)。世界機(jī)器人大會(huì)等熱門賽事吸引了眾多參與者和相關(guān)企業(yè)，不斷推動(dòng)著機(jī)器人技術(shù)的革新，不斷使各類技術(shù)成熟的機(jī)器人進(jìn)入民用領(lǐng)域，造福人類社會(huì)。

虛擬機(jī)器人是運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，提供平臺(tái)環(huán)境，機(jī)器人的搭建和編程由參與者完成。

目前機(jī)器人比賽以實(shí)體機(jī)器人比賽為主，受到了地域、造價(jià)、維護(hù)、搭建等諸多情況的影響。作為機(jī)器人比賽項(xiàng)目的主辦方，對于比賽場地有一定的要求，有時(shí)無法滿足比賽對于空間上的較高需求，不得不簡化比賽項(xiàng)目，一些設(shè)計(jì)理念難以通過比賽的形式展現(xiàn)出來。

讓實(shí)體空間與虛擬空間相連的穿越裝置可以將實(shí)體與虛擬機(jī)器人比賽相結(jié)合，打破了虛擬與現(xiàn)實(shí)空間之間、物理空間與網(wǎng)絡(luò)世界之間的隔閡，可以通過該裝置將多個(gè)空間中的機(jī)器人比賽進(jìn)行相連，充分發(fā)揮了實(shí)體與虛擬機(jī)器人比賽的優(yōu)點(diǎn)，有利于大規(guī)模推廣機(jī)器人教學(xué)和組織機(jī)器人比賽。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足設(shè)計(jì)了一種用于機(jī)器人比賽的虛實(shí)空間穿越裝置，目的是用于為多個(gè)虛實(shí)機(jī)器人來往于實(shí)體與虛擬空間提供方法與途徑，在虛實(shí)機(jī)器人比賽中能有效地結(jié)合了實(shí)體機(jī)器人比賽和虛擬機(jī)器人比賽的優(yōu)點(diǎn)，有利于推廣和組織比賽，并能減少搭建和控制實(shí)體機(jī)器人的困難。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)以上目的，采用如下方案：一種用于機(jī)器人比賽的虛實(shí)空間穿越裝置，它包括實(shí)體穿越裝置和虛擬穿越裝置；

所述實(shí)體穿越裝置包括實(shí)體傳感器、實(shí)體主控器、實(shí)體通信單元和實(shí)體狀態(tài)指示器，所述實(shí)體傳感器判斷機(jī)器人是否進(jìn)入了穿越區(qū)域并讀取機(jī)器人ID信息傳遞給所述實(shí)體主控器，所述實(shí)體主控器包括第一信號(hào)處理單元和第一指令處理單元，所述第一信號(hào)處理單元負(fù)責(zé)讀取所述實(shí)體傳感器傳遞的數(shù)據(jù)并處理，輸出機(jī)器人的位置信息和機(jī)器人ID，所述第一指令處理單元識(shí)別通信信息的有效性以及機(jī)器人的穿越請求，并控制所述實(shí)體狀態(tài)指示器的顯示，所述實(shí)體主控器控制所述實(shí)體通信單元收發(fā)信息和控制指令，所述實(shí)體狀態(tài)指示器顯示機(jī)器人穿越的狀態(tài)；

所述虛擬穿越裝置包括虛擬傳感器、虛擬主控器、虛擬通信單元和虛擬狀態(tài)指示器，所述虛擬傳感器判斷機(jī)器人是否進(jìn)入了穿越區(qū)域并讀取機(jī)器人ID信息傳遞給所述虛擬主控器，所述虛擬主控器包括第二信號(hào)處理單元和第二指令處理單元，所述第二信號(hào)處理單元負(fù)責(zé)讀取所述虛擬傳感器傳遞的數(shù)據(jù)并處理，輸出機(jī)器人的位置信息和機(jī)器人ID，所述第二指令處理單元識(shí)別通信信息的有效性以及機(jī)器人的穿越請求，并控制所述虛擬狀態(tài)指示器的顯示，所述虛擬主控器控制所述實(shí)體通信單元收發(fā)信息和控制指令，所述虛擬狀態(tài)指示器顯示機(jī)器人穿越的狀態(tài)；

所述實(shí)體通信單元與所述虛擬通信單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

進(jìn)一步的，所述實(shí)體傳感器為超聲波傳感器和RFID讀取器，所述機(jī)器人攜帶唯一的ID識(shí)別標(biāo)識(shí)。

進(jìn)一步的，所述實(shí)體主控器采用Arduino系列控制器或Raspberry Pi系列。

進(jìn)一步的，所述實(shí)體通信單元和虛擬通信單元采用無線通信方式。

進(jìn)一步的，所述實(shí)體通信單元和虛擬通信單元采用有線通信方式。

進(jìn)一步的，所述實(shí)體狀態(tài)指示器為彩色LED矩陣。

本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

1、降低對機(jī)器人比賽場地的要求，減少搭建和控制實(shí)體機(jī)器人的困難；

2、有效地結(jié)合了實(shí)體機(jī)器人比賽和虛擬機(jī)器人比賽的優(yōu)點(diǎn)，有利于推廣和組織比賽。

附圖說明

圖1為本發(fā)明系統(tǒng)框圖。

具體實(shí)施方式

結(jié)合圖1，一種用于機(jī)器人比賽的虛實(shí)空間穿越裝置，它包括實(shí)體穿越裝置1和虛擬穿越裝置2；

所述實(shí)體穿越裝置1的功能是確定實(shí)體機(jī)器人是否進(jìn)入該裝置并發(fā)出了正確的穿越請求，在收到請求時(shí)，與虛擬穿越裝置2協(xié)商，確定穿越請求是否可以被滿足，通知實(shí)體機(jī)器人穿越請求的結(jié)果，實(shí)體穿越裝置1同時(shí)需要顯示穿越過程的狀態(tài)；所述虛擬穿越裝置2是實(shí)體穿越裝置1在虛擬空間的仿真，它確定虛擬機(jī)器人是否進(jìn)入該裝置并發(fā)出了正確的穿越請求，在收到請求時(shí)，與實(shí)體穿越裝置1協(xié)商，確定穿越請求是否能被滿足，通知虛擬機(jī)器人穿越請求的結(jié)果，虛擬穿越裝置2同時(shí)需要顯示穿越過程的狀態(tài)。

所述實(shí)體穿越裝置1包括實(shí)體傳感器11、實(shí)體主控器12、實(shí)體通信單元13和實(shí)體狀態(tài)指示器14，所述實(shí)體傳感器11判斷機(jī)器人是否進(jìn)入了穿越區(qū)域并讀取機(jī)器人ID信息傳遞給所述實(shí)體主控器12，所述實(shí)體主控器12包括第一信號(hào)處理單元12a和第一指令處理單元12b，所述第一信號(hào)處理單元12a負(fù)責(zé)讀取所述實(shí)體傳感器11傳遞的數(shù)據(jù)并處理，輸出機(jī)器人的位置信息和機(jī)器人ID，所述第一指令處理單元12b識(shí)別通信信息的有效性以及機(jī)器人的穿越請求，并控制所述實(shí)體狀態(tài)指示器14的顯示，所述實(shí)體主控器12控制所述實(shí)體通信單元13收發(fā)信息和控制指令，所述實(shí)體狀態(tài)指示器14顯示機(jī)器人穿越的狀態(tài)；

所述虛擬穿越裝置2包括虛擬傳感器21、虛擬主控器22、虛擬通信單元23和虛擬狀態(tài)指示器24，所述虛擬傳感器21判斷機(jī)器人是否進(jìn)入了穿越區(qū)域并讀取機(jī)器人ID信息傳遞給所述虛擬主控器22，所述虛擬主控器22包括第二信號(hào)處理單元22a和第二指令處理單元22b，所述第二信號(hào)處理單元22a負(fù)責(zé)讀取所述虛擬傳感器21傳遞的數(shù)據(jù)并處理，輸出機(jī)器人的位置信息和機(jī)器人ID，所述第二指令處理單元22b識(shí)別通信信息的有效性以及機(jī)器人的穿越請求，并控制所述虛擬狀態(tài)指示器24的顯示，所述虛擬主控器22控制所述虛擬通信單元23收發(fā)信息和控制指令，所述虛擬狀態(tài)指示器24顯示機(jī)器人穿越的狀態(tài)；

所述實(shí)體通信單元13與所述虛擬通信單元23進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，作為實(shí)體機(jī)器人與虛擬機(jī)器人之間交換信息的途徑。

所述實(shí)體傳感器11為超聲波傳感器和RFID讀取器，所述機(jī)器人攜帶唯一的ID識(shí)別標(biāo)識(shí)。所述實(shí)體主控器12采用Arduino系列控制器或Raspberry Pi系列。所述實(shí)體通信單元13和虛擬通信單元23采用無線通信方式或者有線通信方式。所述實(shí)體狀態(tài)指示器14為彩色LED矩陣，過LED矩陣形成不圖案用以代表不同機(jī)器人或隊(duì)伍，所處的競技狀態(tài)，如：彩色S代表開始比賽，紅色數(shù)字代表機(jī)器人第幾次通過，彩色E代表正處理穿越請求，彩色X代表穿越請求被拒絕，閃爍箭頭代表穿越請求被接受。

實(shí)施例：

以機(jī)器人競速比賽為例，比賽分為實(shí)體空間競速和虛擬空間競速兩個(gè)部分。參賽者不但要制作實(shí)體機(jī)器人，還要在虛擬機(jī)器人平臺(tái)搭建虛擬機(jī)器人，虛擬機(jī)器人平臺(tái)提供了與實(shí)體穿越裝置功能一致的虛擬穿越裝置，它們內(nèi)置的模塊一一對應(yīng)并能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。實(shí)體機(jī)器人攜帶唯一的ID標(biāo)識(shí)，如RFID，當(dāng)實(shí)體機(jī)器人完成規(guī)定的路線并進(jìn)入穿越區(qū)域時(shí)，實(shí)體傳感器11探測到該機(jī)器人，實(shí)體主控器12處理該機(jī)器人的穿越請求，其中第一信號(hào)處理單元12a負(fù)責(zé)讀取實(shí)體傳感器11的數(shù)據(jù)并處理，輸出機(jī)器人位置信息和機(jī)器人ID，第一指令處理單元12b識(shí)別通信信息的有效性以及機(jī)器人的穿越請求，并控制實(shí)體狀態(tài)指示器14實(shí)時(shí)顯示。當(dāng)穿越請求滿足時(shí)，該實(shí)體機(jī)器人穿越成虛擬機(jī)器人，并繼續(xù)在虛擬平臺(tái)上按虛擬路線前進(jìn)。最后計(jì)算機(jī)器人在實(shí)體空間和虛擬空間的總用時(shí)，確定比賽成績。

另外，比賽還可以設(shè)置成機(jī)器人從實(shí)體空間進(jìn)入虛擬空間，再從虛擬空間進(jìn)入實(shí)體空間的方式。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。