一种基于stm32与上位机控制的飞盘辅助训练机器人

本发明涉及飞盘辅助训练机器人，特别涉及一种基于stm32与上位机控制的飞盘辅助训练机器人。背景技术：1、近来，飞盘运动作为一项新兴的运动项目，其态势日趋火热，产业市场规模正在不断扩张，尤其是赛事承办，俱乐部，教学培训等活动已成为飞盘市场的重要组成部分，对于飞盘运动员的训练也逐渐专业化。运动员的反应能力和手脚协调能力是飞盘运动的重要指标，也是飞盘运动员在训练过程中的重点训练项目。反复练习是提高飞盘能力的唯一途径，飞盘运动员除去每日必要的身体素质训练，还要进行成百上千的飞盘训练，在调查中我们发现，国内飞盘训练多以人工操作为主，抛掷飞盘效率会随练习时间增加而降低，且人工抛掷飞盘有一定的个人习惯，随机性不够高，达不到预期的训练水平。人工训练已不能实现最大程度地训练运动员的反应能力和手脚协调能力，因此用智能机器来代替人工训练，是提高训练效率的重要途径，符合发展所需。2、在以往的飞盘发射机构研究领域中，李爽团队研究了一种全自动飞盘发射装置，包括升降装置和执行装置，可根据需要调成适应的力度与高度。其工作过程中由电机驱动带轮转动，借助带轮转动的作用力将来自于进盘口的飞盘通过盘道从出盘口中发射出。在该装置中，带轮位于盘道一侧，相当于单侧摩擦发射，可以实现飞盘的自转和不同高度的发射，但其升降装置仅仅可以实现上下移动，及仅可以水平发射飞盘，具有较大的局限性，发射范围单一。同时单侧带轮摩擦发射与较长的盘道都会造成机构本身与飞盘的磨损加剧，存在磨损严重。且考虑到飞盘的尺寸在20.3到21.3cm之间，该装置的体积将会很大，且空间利用率很低。技术实现思路1、针对现有的技术问题，本发明的目的在于提供一种基于stm32与上位机控制的飞盘辅助训练机器人，以解决上述问题，其能够很好的约束发射时飞盘的姿态，使发射更加稳定，增加飞盘发射的范围，实现较高的发射速度和精度，同时利用关节电机调整发射角度，扩大发射范围，减少飞盘与机构的接触面积时间，降低磨损率，提高机构空间利用率。2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：3、一种基于stm32与上位机控制的飞盘辅助训练机器人，包括：4、用于移动的四轮全向底盘，所述四轮全向底盘包括底盘支架、支撑板以及连接在所述底盘支架四个角部的全向轮；所述支撑板设于所述底盘支架上用于承载部件；5、用于发射飞盘的发射机构，所述发射机构设置在所述四轮全向底盘的中部且置于所述四轮全向底盘上方；所述发射机构包括发射平台、发射支架、发射导轨板、摩擦轮、推板、第一气缸以及用于调整发射平台角度的关节电机，所述发射平台通过所述发射支架设于所述四轮全向底盘上，所述发射导轨板设于所述发射平台上端，所述摩擦轮设于所述发射平台的最前端且对称的设于所述发射平台的两侧；所述发射导轨板与所述推板之间形成飞盘的发射仓，所述推板滑动连接在所述发射导轨板上，所述第一气缸固定在所述发射平台的底部，其输出端连接在所述推板的底部，用以驱动所述推板沿发射导轨板移动；6、用于拾取、收集飞盘的收集机构，所述收集机构位于所述发射机构的后上方，所述收集机构顶部的储存仓位于所述发射机构上，与所述发射机构的发射仓相接以使所述储存仓内的飞盘落入所述发射仓；所述收集机构经过翻转后能够移动至所述发射机构的后下方，用于拾取飞盘；7、设于所述全向底盘上的动力源机构以及控制系统，所述控制系统与所述四轮全向底盘、所述发射机构、所述收集机构以及动力源机构关联，通过所述控制系统调整所述发射机构的发射力度和发射角度以及控制所述收集机构的翻转和拾取动作。8、作为优选，所述以绕z轴转动45°的方式设于所述底盘支架内，且所述全向轮的轮毂面与所述底盘支架的对角线相平行设置。9、作为优选，所述收集机构包括第一收集支架、连接在所述第一收集支架上的收集机械手、第一齿轮组件、第二齿轮组件以及翻转电机，所述第一收集支架固定在所述四轮全向底盘上，所述第一齿轮组件和第二齿轮组件分别设于所述第一收集支架的前后两侧，所述第一齿轮组件与所述第二齿轮组件相啮合，所述翻转电机固定在所述收集支架上且其输出端与所述第一齿轮组件连接，用以驱动所述第一齿轮组件转动；10、所述收集机械手通过第二收集支架连接在所述第二齿轮组件上，在所述翻转电机的驱动下，所述收集机械手与所述第一齿轮组件、第二齿轮组件同步转动，翻转至所述发射机构的后下方。11、作为优选，所述收集机械手包括左拾取爪和右拾取爪、第二气缸以及第三气缸，所述第二气缸和所述第三气缸的输出端固定在所述第二收集支架上，所述第三气缸通过所述接头连接有第一连杆，所述第二气缸通过接头连接有第二连杆，所述左拾取爪、所述右拾取爪的下端铰接在所述第一连杆上，所述左拾取爪、所述右拾取爪的上端铰接在所述第二连杆上；所述第二收集支架的端部分别连接在所述第一连杆和第二连杆之间；12、所述第二气缸和所述第三气缸驱动所述左拾取爪和所述右拾取爪闭合或者打开。13、作为优选，所述左拾取爪的上下两端分别设有拾取板。14、作为优选，所述第二齿轮组件包括有两组轴心距齿轮、第一连接方管、第二连接方管以及轴座，所述第一连接方管连接两所述轴心距齿轮，所述第一连接方管的两端通过所述轴座连接在所述第一收集支架上；所述轴心距齿轮直径较大的齿轮与所述第一齿轮组件啮合，其直径较小的齿轮通过所述第二连接、所述轴座连接在所述第二收集支架的顶部。15、作为优选，所述发射平台的最前端设置有前挡板，所述前挡板与所述发射导轨板之间具有间隙以形成发射口，所述发射口的高度与飞盘厚度适配。16、作为优选，所述摩擦轮外周侧为内凹设置。17、作为优选，所述发射导轨板的左右两侧对称的设有导轨座，所述导轨座内设有多个轴承导轮。18、一种基于stm32与上位机控制的飞盘辅助训练机器人的控制方法，包括以下步骤：19、s1:开启机器工作时，所述四轮全向底盘先移动到运动员指定位置，随后启动摩擦轮；20、s2:关节电机工作开始转动调整发射机构至控制系统中的预设角度，由第一气缸推出储存仓最下端的飞盘进行发射，通过调整摩擦轮的转速控制飞盘发射力度，使其满足发射距离要求；21、s3:飞盘发射离开发射平台后，第一气缸做回缩运动，储存仓内的飞盘在自身重力作用下落入发射仓；依次发射飞盘；22、s4:当储存机构内所储存飞盘全部发射完后，四轮全向底盘运动至飞盘所在处，翻转电机工作驱动收集机械手向后翻转，移动至目标飞盘所在位置，在移动过程中，第二气缸和第三气缸同时推出，打开左拾取爪和右拾取爪，当收集机构到达合适位置时，第二气缸和第三气缸回缩，左拾取爪和右拾取爪闭合，完成目标飞盘的回收，收集机械手在翻转电机驱动下移动至储存仓上方，第二气缸和第三气缸推出，左拾取爪和右拾取爪松开，飞盘落入储存仓，完成拾取回收飞盘的动作，以此动作拾取剩余飞盘以进行下一次发射任务。23、综上所述，本发明具有以下有益效果：24、1、相比于以往飞盘发射技术以弹射与抛射为主而导致的飞盘自转不稳定的情况，本发明采用关节电机直接调整发射角度，由第一气缸将飞盘从储存仓推至摩擦轮，摩擦轮采用内凹式，能够很好的约束发射时飞盘的姿态，使发射更加稳定，增加飞盘发射的范围，解决了发射范围单一的问题。采用双摩擦轮机构发射，通过调整其转速，实现较高的发射速度和精度，同时利用关节电机调整发射角度，扩大发射范围，减少飞盘与机构的接触面积时间，降低磨损率，提高机构空间利用率。25、2、利用第二气缸、第三气缸以及连杆驱动左拾取爪、右拾取爪的闭合、打开，大大提高抓取速度，同时通过齿轮传动控制抓取角度，抓取更加精准稳定，并在收集后直接放入储存仓，实现收发一体化流程。26、3、结合控制系统建立一个基于底盘中心的坐标系，来将速度分解到每一个轮子上面从而做速度的矢量合成来达到前后左右行驶，提高对车辆的控制的稳定性；利用控制系统的通信模块以及避障模块，实现底盘电机与全场定位模块进行通信，加以上位机控制，将机器人的实时行动情况传输给上位机，当到达固定地点后能够进行发射飞环与收集飞环的作用，能够保证机器人在行驶过程中能够自动的规避障碍，而且能够仍然沿着规划路劲行驶，提高行驶的安全性。