專利名稱：智能機器人帶編碼的紅外線足球?qū)Ｓ冒l(fā)光球的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種智能機器人帶編碼的紅外線足球?qū)Ｓ冒l(fā)光球。
背景技術(shù)：
目前推行的中小學(xué)智能機器人足球競賽，是一項很好的競技活動，但由于現(xiàn)有用于智能機器人足球競賽的紅外線發(fā)光球只限于產(chǎn)生一定強度的紅外線，與天然存在的紅外線沒有區(qū)別，因此要使智能機器人辨別出紅外線發(fā)光球，就只能盡量提高紅外線發(fā)光球的發(fā)光強度，或者盡量限制紅外線發(fā)光球以外的環(huán)境紅外線光源的強度。由于紅外線發(fā)光球的發(fā)光強度是有限的，因此目前采取遮光措施，并禁止使用帶紅外線側(cè)距功能的攝像器材，以避免環(huán)境紅外線的干擾。由于采取了嚴(yán)密的遮光措施，因此比賽的可見度極差，比賽場地通常是既狹小又通風(fēng)不良，比賽現(xiàn)場只能留下少數(shù)參賽選手和裁判，不利于比賽的觀賞，也不利于該項活動的推廣；比賽時禁止使用帶紅外線側(cè)距功能的攝像器材進行拍攝，這對比賽情況的傳播和該項活動的推廣也有不利影響。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種智能機器人帶編碼的紅外線足球?qū)Ｓ冒l(fā)光球，這種紅外線發(fā)光球產(chǎn)生的紅外線不同于天然存在的紅外線，使智能機器人足球競賽不受環(huán)境光的干擾。采用的技術(shù)方案如下一種智能機器人帶編碼的紅外線足球?qū)Ｓ冒l(fā)光球，包括球形殼體以及設(shè)于球形殼體內(nèi)的紅外發(fā)光器和電源，其特征是所述球形殼體內(nèi)還設(shè)有編碼發(fā)生器和驅(qū)動電路，編碼發(fā)生器與電源連接，編碼發(fā)生器的信號輸出端與驅(qū)動電路的輸入端連接，驅(qū)動電路的輸出端與紅外發(fā)光器的一極連接，紅外發(fā)光器的另一極與電源相應(yīng)的極連接。
當(dāng)驅(qū)動電路的輸出端與紅外發(fā)光器的正極連接時，紅外發(fā)光器的負極與電源負極連接；當(dāng)驅(qū)動電路的輸出端與紅外發(fā)光器的負極連接時，紅外發(fā)光器的正極與電源正極連接。
所述球形殼體可采用透明塑料制成。
所述編碼發(fā)生器可采用能夠產(chǎn)生數(shù)字編碼信號的芯片，在市場上可購買到，如PT2262(臺灣普誠科技生產(chǎn))、MC145026(摩托羅拉公司生產(chǎn))、SD8262(深圳市斯達微電子有限公司生產(chǎn))、HC6010(臺灣盛群半導(dǎo)體生產(chǎn))等。
所述紅外發(fā)光器可以是一個紅外發(fā)光二極管，為保證紅外發(fā)光二極管的均流，可串聯(lián)一個均流電阻。
為了克服紅外發(fā)光二極管元件特性的離散性，保證紅外發(fā)光二極管的均流，利用二極管元件特征離散性的隨機分布特點，所述紅外發(fā)光器由二個或二個以上的紅外發(fā)光二極管串聯(lián)組成，即可不加均流電阻也可保證各紅外發(fā)光二極管的均流，電能利用率高。
優(yōu)選所述紅外發(fā)光器由二個或二個以上的支路并聯(lián)組成，每個支路由一個紅外發(fā)光二極管和一個均流電阻串聯(lián)組成或者由二個或二個以上的紅外發(fā)光二極管串聯(lián)組成，并聯(lián)的各支路的紅外發(fā)光二極管個數(shù)相同，形成一個紅外發(fā)光二極管陣列。這樣提高了紅外線發(fā)光球的可靠性，在部分支路損壞的情況下紅外線發(fā)光球仍能發(fā)射紅外線。每個支路串聯(lián)的紅外發(fā)光二極管數(shù)量依電壓高低而定。各紅外發(fā)光二極管設(shè)于球形殼體中的不同位置，使紅外線發(fā)光球不同的空間方向上得到基本一致的紅外線發(fā)光強度，從而使機器人在紅外線發(fā)光球不同的空間方向上均可探測到紅外發(fā)光器發(fā)出的信號。
采用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線是單一頻譜的，其可利用率高，因此可在耗電較低的條件下，使紅外線發(fā)光球具有較高的可感知度。
為了使參賽人員及時了解各支路的紅外發(fā)光二極管的工作狀態(tài)(包括只有一個支路和有多個支路兩種情況)，所述紅外發(fā)光器的每個支路上設(shè)置有一可見光二極管，該可見光二極管可與各紅外發(fā)光二極管串聯(lián)，也可與部分紅外發(fā)光二極管并聯(lián)。在可見光二極管與各紅外發(fā)光二極管串聯(lián)的情況下，當(dāng)支路正常工作時可見光二極管發(fā)光，當(dāng)有紅外發(fā)光二極管損壞時可見光二極管不發(fā)光。在可見光二極管與部分紅外發(fā)光二極管并聯(lián)的情況下，當(dāng)所有紅外發(fā)光二極管都正常工作時可見光二極管發(fā)光；當(dāng)與可見光二極管并聯(lián)的紅外發(fā)光二極管損壞時，如果與可見光二極管串聯(lián)的紅外發(fā)光二極管沒有損壞，則與可見光二極管串聯(lián)的紅外發(fā)光二極管仍可工作，可見光二極管仍能發(fā)光；當(dāng)與可見光二極管串聯(lián)的紅外發(fā)光二極管損壞時，可見光二極管不發(fā)光。在可見光二極管與部分紅外發(fā)光二極管并聯(lián)的情況下，可見光二極管可采用雙色二極管，當(dāng)所有紅外發(fā)光二極管都正常工作時可見光二極管發(fā)光；當(dāng)與可見光二極管并聯(lián)的紅外發(fā)光二極管損壞時，如果與可見光二極管串聯(lián)的紅外發(fā)光二極管沒有損壞，則可見光二極管仍能發(fā)光，但光的顏色改變；當(dāng)與可見光二極管串聯(lián)的紅外發(fā)光二極管損壞時，可見光二極管不發(fā)光。該可見光二極管可與一限流電阻串聯(lián)，然后與二個串聯(lián)的紅外發(fā)光二極管并聯(lián)。可以把可見光二極管的亮度控制到適宜的水平上，盡量降低其對眼睛的刺激，以避免眼睛疲勞，保護視力。
所述驅(qū)動電路可采用下述結(jié)構(gòu)，它包括一個NPN型三極管，該三極管的基極(即驅(qū)動電路的輸入端)連接編碼發(fā)生器的信號輸出端，集電極連接電源正極，發(fā)射極(即驅(qū)動電路的輸出端)連接紅外發(fā)光器的正極，紅外發(fā)光器的負極連接電源負極。驅(qū)動電路的作用是，在一定變化范圍內(nèi)的電源供給電壓的情況下，為紅外發(fā)光器提供足夠高的脈沖電壓，從而使紅外發(fā)光器發(fā)出足夠強的紅外線。作為優(yōu)選方案，所述編碼發(fā)生器的信號輸出端與三極管的基極之間設(shè)有一電阻，所述三極管的基極和電源負極之間設(shè)有一穩(wěn)壓二極管，穩(wěn)壓二極管的正極連接電源負極，穩(wěn)壓二極管的負極連接三極管的基極。電阻和穩(wěn)壓二極管對編碼發(fā)生器的信號輸出端輸出的驅(qū)動脈沖進行削波，保證對于一定變化范圍內(nèi)的電源供給電壓，為NPN型三極管提供穩(wěn)定的驅(qū)動脈沖。
所述驅(qū)動電路也可以采用下述結(jié)構(gòu)，它包括一個PNP型三極管，編碼發(fā)生器的信號輸出端通過反相器連接三極管的基極，三極管的集電極連接電源負極，發(fā)射極連接紅外發(fā)光器的負極，紅外發(fā)光器的正極連接電源正極。作為優(yōu)選方案，編碼發(fā)生器的信號輸出端與反相器之間設(shè)有由一電阻和一穩(wěn)壓二極管組成的削波電路，其中電阻一端連接編碼發(fā)生器的信號輸出端、另一端連接反相器的輸入端，穩(wěn)壓二極管的負極連接反相器的輸入端、正極連接電源負極。
所述驅(qū)動電路也可以采用場效應(yīng)管。
上述的編碼發(fā)生器、驅(qū)動電路、紅外發(fā)光器和電源可安裝在一支承板上，支承板與球形殼體固定連接。
電源可用高容量的鋰電池，它帶有充放電和溫度自動保護，不會出現(xiàn)過充或過放狀態(tài)，保證了紅外線發(fā)光球的使用壽命；配套的充電器能夠自動檢測充電情況，使充電快速、安全。
編碼發(fā)生器產(chǎn)生的編碼信息通過其信號輸出端，并通過驅(qū)動電路，再輸送給紅外發(fā)光器，使紅外發(fā)光器發(fā)射的紅外線帶有編碼信息，從而與天然存在的紅外線區(qū)別開。在機器人上設(shè)置帶相應(yīng)的解碼功能的傳感器，即可使機器人能夠接收紅外線發(fā)光球發(fā)出的紅外線，進行通信，不受天然存在的紅外線、其他沒有編碼的紅外線以及編碼不同的紅外線的干擾，準(zhǔn)確得到發(fā)光球的信息。另外，本紅外線發(fā)光球發(fā)出的紅外線也可以被與現(xiàn)有競賽規(guī)則兼容的各類機器人紅外線傳感器接收。
本實用新型由于能夠發(fā)射帶有編碼信息的紅外線，這種紅外線不同于天然存在的紅外線，也區(qū)別于其他沒有編碼的紅外線以及編碼不同的紅外線，使智能機器人足球競賽不受環(huán)境光的干擾，因此競賽可以在明亮寬敞的場地進行，也可以用攝像器材進行拍攝，有利于提高競賽的觀賞性，也有利于此項活動的推廣。本實用新型耗電較低，而采用高容量的電池作為電源，因此延長了每個充電周期的有效工作時間，比賽中不需經(jīng)常換球。本實用新型與設(shè)置有帶解碼功能的傳感器機器人結(jié)合，可以為競賽水平的提高提供良好的基礎(chǔ)，增強競賽的可觀賞性。


圖1是本實用新型優(yōu)選實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖(剖視圖)；圖2是本實用新型優(yōu)選實施例1的電路原理方框圖；圖3是本實用新型優(yōu)選實施例1的電路原理圖；圖4是本實用新型優(yōu)選實施例2的電路原理圖；圖5是本實用新型優(yōu)選實施例3的電路原理圖。
具體實施方式
實施例1如圖1所示，這種智能機器人帶編碼的紅外線足球?qū)Ｓ冒l(fā)光球包括球形殼體1，球形殼體1內(nèi)設(shè)有電源2、編碼發(fā)生器3、驅(qū)動電路4和紅外發(fā)光器5。球形殼體1采用透明塑料制成。編碼發(fā)生器3、驅(qū)動電路4、紅外發(fā)光器5和電源2安裝在一支承板6上，支承板6與球形殼體1固定連接。
如圖2所示，編碼發(fā)生器3的信號輸出端與驅(qū)動電路4的輸入端連接，驅(qū)動電路4的輸出端與紅外發(fā)光器5的一極連接，紅外發(fā)光器5的另一極與電源2相應(yīng)的極連接，電源正極Vcc、電源負極Vdd。
如圖3所示，編碼發(fā)生器3采用芯片MC145026(摩托羅拉公司生產(chǎn))，編碼發(fā)生器3與電源連接。R1、C1、R2組成的RC網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生編碼發(fā)生器3內(nèi)部的主振；編碼發(fā)生器3根據(jù)其相應(yīng)引腳設(shè)置的電平高低分別產(chǎn)生相應(yīng)的0、1編碼序列。編碼發(fā)生器3通過驅(qū)動電路4控制紅外發(fā)光器5，使之發(fā)出帶有相應(yīng)編碼信息的紅外線。
驅(qū)動電路4包括一個NPN型三極管10，該三極管10的基極(即驅(qū)動電路的輸入端)連接編碼發(fā)生器3的信號輸出端，集電極連接電源正極，發(fā)射極(即驅(qū)動電路的輸出端)連接紅外發(fā)光器5的正極，紅外發(fā)光器5的負極連接電源負極。編碼發(fā)生器3的信號輸出端與三極管10的基極之間設(shè)有一電阻R3，三極管10的基極和電源負極之間設(shè)有一穩(wěn)壓二極管Dz，穩(wěn)壓二極管Dz的正極連接電源負極，穩(wěn)壓二極管Dz的負極連接三極管的基極。電阻R3和穩(wěn)壓二極管Dz對編碼發(fā)生器3的信號輸出端輸出的驅(qū)動脈沖進行削波，為NPN型三極管6提供穩(wěn)定的驅(qū)動脈沖。
紅外發(fā)光器5由四個支路并聯(lián)組成，并聯(lián)的各支路均由五個紅外發(fā)光二極管串聯(lián)組成(分別為D1～D5、D6～D10、D11～D15、D16～D20)，形成一個紅外發(fā)光二極管陣列。各紅外發(fā)光二極管設(shè)于球形殼體1中的不同位置，使紅外線發(fā)光球不同的空間方向上得到基本一致的紅外線發(fā)光強度。采用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線是單一頻譜的。
紅外發(fā)光器5的每個支路上設(shè)置有一可見光二極管(分別為D21、D22、D23、D24)，該可見光二極管與一限流電阻串聯(lián)(分別為R4、R5、R6、R7)，然后與二個串聯(lián)的紅外發(fā)光二極管并聯(lián)?？梢姽舛O管采用雙色二極管，在一支路上，當(dāng)所有紅外發(fā)光二極管都正常工作時可見光二極管發(fā)光；當(dāng)與可見光二極管并聯(lián)的紅外發(fā)光二極管損壞時，如果與可見光二極管串聯(lián)的紅外發(fā)光二極管沒有損壞，則可見光二極管仍能發(fā)光，但光的顏色改變；當(dāng)與可見光二極管串聯(lián)的紅外發(fā)光二極管損壞時，可見光二極管不發(fā)光。
電源2采用高容量的鋰電池；配套的充電器能夠自動檢測充電情況，使充電快速、安全。
編碼發(fā)生器3產(chǎn)生的編碼信息通過其信號輸出端，并通過驅(qū)動電路4，再輸送給紅外發(fā)光器5，使紅外發(fā)光器5發(fā)射的紅外線帶有編碼信息，從而與天然存在的紅外線區(qū)別開。在機器人上設(shè)置帶相應(yīng)的解碼功能的傳感器，即可使機器人能夠接收紅外線發(fā)光球發(fā)出的紅外線，進行通信，不受天然存在的紅外線、其他沒有編碼的紅外線以及編碼不同的紅外線的干擾，準(zhǔn)確得到發(fā)光球的信息。另外，本紅外線發(fā)光球發(fā)出的紅外線也可以被與現(xiàn)有競賽規(guī)則兼容的各類機器人紅外線傳感器接收。
實施例2
如圖4所示，本智能機器人帶編碼的紅外線足球?qū)Ｓ冒l(fā)光球的編碼發(fā)生器3采用芯片HC6010。編碼發(fā)生器3根據(jù)其相應(yīng)引腳設(shè)置的電平高低分別產(chǎn)生相應(yīng)的0、1編碼序列。編碼發(fā)生器3通過驅(qū)動電路4控制紅外發(fā)光器5，使之發(fā)出帶有相應(yīng)編碼信息的紅外線。
驅(qū)動電路4包括一個PNP型三極管7，編碼發(fā)生器3的信號輸出端通過反相器8連接三極管7的基極，三極管7的集電極連接電源負極，發(fā)射極連接紅外發(fā)光器5的負極，紅外發(fā)光器5的正極連接電源正極。編碼發(fā)生器3的信號輸出端與反相器8之間設(shè)有由電阻R3和穩(wěn)壓二極管Dz組成的削波電路，其中電阻R3一端連接編碼發(fā)生器3的信號輸出端、另一端連接反相器8的輸入端，穩(wěn)壓二極管Dz的負極連接反相器8的輸入端、正極連接電源負極。
本紅外線發(fā)光球的其它結(jié)構(gòu)與實施例1相同。
實施例3如圖5所示，本智能機器人帶編碼的紅外線足球?qū)Ｓ冒l(fā)光球的編碼發(fā)生器3采用芯片SD8262。編碼發(fā)生器3根據(jù)其相應(yīng)引腳設(shè)置的電平高低分別產(chǎn)生相應(yīng)的0、1編碼序列。編碼發(fā)生器3通過驅(qū)動電路4控制紅外發(fā)光器5，使之發(fā)出帶有相應(yīng)編碼信息的紅外線。
驅(qū)動電路4包括一個N溝道D型MOS場效應(yīng)管9，該場效應(yīng)管9的柵極G連接編碼發(fā)生器3的信號輸出端，源極S和襯底引線U均連接電源負極，漏極D連接紅外發(fā)光器5的負極，紅外發(fā)光器5的正極連接電源正極。編碼發(fā)生器3的信號輸出端與柵極G之間連接電阻Rb(用于限流)，柵極G與電源負極之間連接電阻Rc(用于抗干擾)。
紅外發(fā)光器5由四個支路并聯(lián)組成，并聯(lián)的各支路均由六個紅外發(fā)光二極管串聯(lián)組成(與實施例1相比，四個支路中分別多串聯(lián)紅外發(fā)光二極管D25、D26、D27、D28)，形成一個紅外發(fā)光二極管陣列。各紅外發(fā)光二極管設(shè)于球形殼體中的不同位置，使紅外線發(fā)光球不同的空間方向上得到基本一致的紅外線發(fā)光強度。采用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線是單一頻譜的。
本紅外線發(fā)光球的其它結(jié)構(gòu)與實施例1相同。
以上通過三個實施例對本實用新型作了詳細的描述，但本實用新型可采用的實施方式不止這些，其中的編碼發(fā)生器還可采用其它芯片，驅(qū)動電路還可采用其它結(jié)構(gòu)，紅外發(fā)光器可在技術(shù)方案描述的范圍內(nèi)進行適當(dāng)?shù)母淖?，上述的編碼發(fā)生器、驅(qū)動電路和紅外發(fā)光器可靈活進行配合。
權(quán)利要求1.一種智能機器人帶編碼的紅外線足球?qū)Ｓ冒l(fā)光球，包括球形殼體以及設(shè)于球形殼體內(nèi)的紅外發(fā)光器和電源，其特征是所述球形殼體內(nèi)還設(shè)有編碼發(fā)生器和驅(qū)動電路，編碼發(fā)生器與電源連接，編碼發(fā)生器的信號輸出端與驅(qū)動電路的輸入端連接，驅(qū)動電路的輸出端與紅外發(fā)光器的一極連接，紅外發(fā)光器的另一極與電源相應(yīng)的極連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能機器人帶編碼的紅外線足球?qū)Ｓ冒l(fā)光球，其特征是所述紅外發(fā)光器是一個紅外發(fā)光二極管，與一個均流電阻串聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能機器人帶編碼的紅外線足球?qū)Ｓ冒l(fā)光球，其特征是所述紅外發(fā)光器由二個或二個以上的紅外發(fā)光二極管串聯(lián)組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能機器人帶編碼的紅外線足球?qū)Ｓ冒l(fā)光球，其特征是所述紅外發(fā)光器由二個或二個以上的支路并聯(lián)組成，每個支路由一個紅外發(fā)光二極管和一個均流電阻串聯(lián)組成或者由二個或二個以上的紅外發(fā)光二極管串聯(lián)組成，并聯(lián)的各支路的紅外發(fā)光二極管個數(shù)相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能機器人帶編碼的紅外線足球?qū)Ｓ冒l(fā)光球，其特征是所述紅外發(fā)光器的每個支路上設(shè)置有一可見光二極管，該可見光二極管與各紅外發(fā)光二極管串聯(lián)，或者與部分紅外發(fā)光二極管并聯(lián)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5任一項所述的智能機器人帶編碼的紅外線足球?qū)Ｓ冒l(fā)光球，其特征是所述驅(qū)動電路包括一個NPN型三極管，該三極管的基極連接編碼發(fā)生器的信號輸出端，集電極連接電源正極，發(fā)射極連接紅外發(fā)光器的正極，紅外發(fā)光器的負極連接電源負極。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的智能機器人帶編碼的紅外線足球?qū)Ｓ冒l(fā)光球，其特征是所述編碼發(fā)生器的信號輸出端與三極管的基極之間設(shè)有一電阻，所述三極管的基極和電源負極之間設(shè)有一穩(wěn)壓二極管，穩(wěn)壓二極管的正極連接電源負極，穩(wěn)壓二極管的負極連接三極管的基極。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～5任一項所述的智能機器人帶編碼的紅外線足球?qū)Ｓ冒l(fā)光球，其特征是所述驅(qū)動電路包括一個PNP型三極管，編碼發(fā)生器的信號輸出端通過反相器連接三極管的基極，三極管的集電極連接電源負極，發(fā)射極連接紅外發(fā)光器的負極，紅外發(fā)光器的正極連接電源正極。
9.根據(jù)權(quán)利要求1～5任一項所述的智能機器人帶編碼的紅外線足球?qū)Ｓ冒l(fā)光球，其特征是所述驅(qū)動電路包括一個場效應(yīng)管。
10.根據(jù)權(quán)利要求1～5任一項所述的智能機器人帶編碼的紅外線足球?qū)Ｓ冒l(fā)光球，其特征是所述編碼發(fā)生器、驅(qū)動電路、紅外發(fā)光器和電源安裝在一支承板上，支承板與球形殼體固定連接。
專利摘要一種智能機器人帶編碼的紅外線足球?qū)Ｓ冒l(fā)光球，包括球形殼體以及設(shè)于球形殼體內(nèi)的紅外發(fā)光器和電源，其特征是所述球形殼體內(nèi)還設(shè)有編碼發(fā)生器和驅(qū)動電路，編碼發(fā)生器與電源連接，編碼發(fā)生器的信號輸出端與驅(qū)動電路的輸入端連接，驅(qū)動電路的輸出端與紅外發(fā)光器的一極連接，紅外發(fā)光器的另一極與電源相應(yīng)的極連接。本實用新型由于能夠發(fā)射帶有編碼信息的紅外線，使智能機器人足球競賽不受環(huán)境光的干擾，因此競賽可以在明亮寬敞的場地進行，也可以用攝像器材進行拍攝，有利于提高競賽的觀賞性，也有利于此項活動的推廣。本實用新型與設(shè)置有帶解碼功能的傳感器機器人結(jié)合，可以為競賽水平的提高提供良好的基礎(chǔ)，增強競賽的可觀賞性。
文檔編號A63B43/06GK2865786SQ200620055008
公開日2007年2月7日 申請日期2006年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月17日
發(fā)明者蔡希人 申請人:汕頭市快暢計算機有限公司