打地鼠機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種打地鼠機(jī)器人，包括打地鼠場地、地鼠及智能車，人們需要充分發(fā)揮自己的想象力和天賦去制作打地鼠機(jī)器人，使其又快又準(zhǔn)地找到上升的地鼠，并用錘子將該地鼠敲擊下地鼠洞，從而在規(guī)定時(shí)間內(nèi)獲得較高的分?jǐn)?shù)。本發(fā)明技術(shù)與趣味相結(jié)合，既符合人們的好奇心理與興趣，又適合其知識水平和理解范圍，能夠培養(yǎng)人們科技實(shí)踐和創(chuàng)新能力，讓他們在游戲中充分發(fā)揮自己的想象力和動手創(chuàng)造的天賦。
【專利說明】打地鼠機(jī)器人

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種打地鼠機(jī)器人。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，市場上有許多種打地鼠游戲機(jī)，人們需要用一個(gè)錘子在規(guī)定時(shí)間內(nèi)去敲擊 那些隨機(jī)上升的地鼠。這樣可以鍛煉人們的思維反應(yīng)能力和手眼協(xié)調(diào)能力。但切不能讓人 們體會到游戲中的科技魅力，和親自動手制作帶來的別樣樂趣，讓他們在游戲中充分發(fā)揮 自己的想象力和動手創(chuàng)造的天賦。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的首要目的在于提供一種人們需要充分發(fā)揮自己的想象力和天賦去制作 打地鼠機(jī)器人，使其又快又準(zhǔn)地找到上升的地鼠，并用錘子將該地鼠敲擊下地鼠洞，從而在 規(guī)定時(shí)間內(nèi)獲得較高的分?jǐn)?shù)，本發(fā)明的具體方案如下：
[0004] 一種打地鼠機(jī)器人，包括：
[0005] 打地鼠場地，所述打地鼠場地包括底板，所述底板設(shè)有陣列式分布的通孔，相鄰的 所述通孔之間設(shè)有循跡線，且所述底板下方設(shè)有支柱，并在所述底板的外圍設(shè)有護(hù)欄；
[0006] 地鼠，所述地鼠分別設(shè)于所述底板的通孔下方，所述地鼠的底部設(shè)有升降裝置，頂 部設(shè)有前后左右四個(gè)方向的紅外發(fā)射管，所述地鼠的頂部還設(shè)有觸碰傳感器，所述觸碰傳 感器通過地鼠控制模塊與所述升降裝置電連接，且所述地鼠控制模塊還電連接有LCD記分 牌；
[0007] 智能車，所述智能車前端設(shè)有循跡傳感器，前后左右四個(gè)方向設(shè)有火焰?zhèn)鞲衅?，?述智能車還設(shè)有敲擊裝置，所述循跡傳感器、火焰?zhèn)鞲衅骷扒脫粞b置分別與智能車控制模 塊電連接。
[0008] 優(yōu)選的，所述地鼠控制模塊包括一 Arduino MEGA2560集成電路，所述Arduino MEGA2560集成電路的輸入端與所述觸碰傳感器電連接，輸出端分別與所述升降裝置、LCD 記分牌電連接，所述Arduino MEGA2560集成電路的輸出端還通過繼電器與紅外發(fā)射管電連 接。
[0009] 優(yōu)選的，所述Arduino MEGA2560集成電路的輸出端還電連接有無源蜂鳴器。
[0010] 優(yōu)選的，所述智能車控制模塊包括一Arduino UNO集成電路，所述Arduino UNO集 成電路的輸入端分別與所述火焰?zhèn)鞲衅鳌⒀E傳感器及敲擊裝置電連接，輸出端分別與所 述智能車的驅(qū)動裝置、地鼠的升降裝置、敲擊裝置及紅外發(fā)射管電連接。
[0011] 優(yōu)選的，所述升降裝置包括舵機(jī)，所述舵機(jī)的輸出軸設(shè)有凸輪，所述舵機(jī)通過所述 凸輪與所述地鼠連接。
[0012] 優(yōu)選的，所述通孔還設(shè)有十字循跡線。
[0013] 優(yōu)選的，所述地鼠與所述觸碰傳感器之間還設(shè)有復(fù)位彈簧。
[0014] 本發(fā)明提供的打地鼠機(jī)器人具有如下有益效果
[0015] 1、成本較低，所需制造材料較簡單；
[0016] 2、技術(shù)難度不高，容易接受與理解；
[0017] 3、能夠培養(yǎng)人們科技實(shí)踐和創(chuàng)新能力，為未來更深層次的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)；
[0018] 4、技術(shù)與趣味相結(jié)合，既符合人們的好奇心理與興趣，又適合其知識水平和理解 范圍。
[0019] 5、讓他們在游戲中充分發(fā)揮自己的想象力和動手創(chuàng)造的天賦。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不 構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定，在附圖中：
[0021] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例打地鼠場地結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例地鼠結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例地鼠升降裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例智能車結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例地鼠控制模塊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0026] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例地鼠控制模塊電路原理圖；
[0027] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例智能車控制模塊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0028] 圖8為本發(fā)明實(shí)施例地鼠控制模塊流程示意圖；
[0029] 圖9為本發(fā)明實(shí)施例智能車控制流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面將結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實(shí)施例 以及說明用來解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。
[0031] 實(shí)施例
[0032] -種打地鼠機(jī)器人，包括：
[0033] 打地鼠場地1，如圖1所示，所述打地鼠場地包括底板10,底板10為一塊135cm xl35cm，厚度為5mm的木板，所述底板10設(shè)有九個(gè)陣列式分布的圓形通孔11，代表九個(gè)地鼠 洞，地鼠洞直徑為5. 4cm，每個(gè)洞之間的距離為38cm，比賽時(shí)地鼠會在這九個(gè)洞之中的一個(gè) 洞口冒出頭來，人們要在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，讓智能車尋找到目標(biāo)，并用其車載的敲擊系統(tǒng)敲擊出 沒的地鼠，相鄰的所述通孔11之間設(shè)有循跡線12,循跡線12為用黑色的電工膠布貼出的黑 色直線，電工膠布的寬度為1. 6CM，這些黑線為賽道，俯視整個(gè)比賽場，可見黑色的膠布貼出 一個(gè)"田"字，而通孔11在兩條黑色直線的交點(diǎn)處，智能車要沿著黑線循跡行走，跑出賽道 者要扣分，為更加準(zhǔn)確地搜索地鼠出現(xiàn)的方位，通孔11還設(shè)有十字循跡線13,十字循跡線 13采用一小段黑色的電工膠布垂直貼在原有黑線上，形成一個(gè)"十"字節(jié)點(diǎn)，所述底板10下 方設(shè)有九根直徑為6. 5cm，高為23cm的圓柱形支柱支撐著底板10使其懸空，并在所述底板 10的外圍設(shè)有護(hù)欄；
[0034] 地鼠2,如圖2、圖3所示，所述地鼠2分別設(shè)于所述底板10的通孔11下方，每一 個(gè)通孔11對應(yīng)設(shè)置一個(gè)地鼠，所述地鼠2的底部設(shè)有升降裝置3,本實(shí)施例中升降裝置3包 括舵機(jī)31，所述舵機(jī)31的輸出軸設(shè)有凸輪32,所述舵機(jī)31通過所述凸輪32與所述地鼠2 連接，凸輪32轉(zhuǎn)動所處的位置決定地鼠2上升的高度，最終得以控制地鼠2的起降；地鼠2 頂部設(shè)有前后左右四個(gè)方向的紅外發(fā)射管21，每個(gè)方向的紅外發(fā)射管21數(shù)量為兩個(gè)，在地 鼠處于下降狀態(tài)不工作，在地鼠處于上升狀態(tài)工作，發(fā)射紅外線供智能車搜索，當(dāng)?shù)厥髲耐?孔11出沒時(shí)，地鼠頭部的紅外發(fā)射管21就會向前后左右四個(gè)方向發(fā)射紅外線，以便智能車 車體裝載的火焰?zhèn)鞲衅髂軝z測到紅外線，從而判斷出沒地鼠的位置，并沿著循跡線12尋找 到地鼠；所述地鼠2的頂部還設(shè)有觸碰傳感器構(gòu)成的敲擊按鈕22,所述地鼠與所述觸碰傳 感器之間還設(shè)有復(fù)位彈簧，敲擊按鈕22外表似一頂帽子，用手輕輕一按就會觸碰到觸碰傳 感器，放開手后，由于復(fù)位彈簧23的彈力作用又使帽子復(fù)位，所述觸碰傳感器通過地鼠控 制模塊與所述升降裝置3電連接，當(dāng)敲擊按鈕22受到足夠大的壓力時(shí)，觸碰傳感器就會感 應(yīng)到彈簧給予的壓力，壓力信號經(jīng)觸碰傳感器處理成電信號傳送給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)所 讀電平的高低做出相應(yīng)的反應(yīng)，控制升降裝置3轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)地鼠2起降全自動化；且所述地 鼠控制模塊還電連接有LCD記分牌實(shí)現(xiàn)自動計(jì)分的功能，地鼠的起降對應(yīng)著顯示器分?jǐn)?shù)的 累積；
[0035] 智能車4,如圖4所示，所述智能車4前端設(shè)有循跡傳感器41，通過循跡傳感器41 實(shí)現(xiàn)智能車4沿循跡線12行走；前后左右四個(gè)方向設(shè)有火焰?zhèn)鞲衅?2,分別檢測四個(gè)方向 的紅外線強(qiáng)度，通過四個(gè)火焰?zhèn)鞲衅?2是否接收到紅外線來判斷上升的地鼠2的方位，智 能車4根據(jù)地鼠2出現(xiàn)的方向?qū)崿F(xiàn)剎車、掉頭、轉(zhuǎn)彎、前進(jìn)等功能，繼而尋找到地鼠；所述智 能車4還設(shè)有敲擊裝置43,敲擊裝置43采用平面連桿的機(jī)械結(jié)構(gòu)，連桿上端連接敲擊地鼠 的錘子，連桿下端與連桿驅(qū)動裝置相接，從而控制錘子敲擊地鼠，所述循跡傳感器41、火焰 傳感器42及敲擊裝置43分別與智能車控制模塊電連接。
[0036] 具體的，如圖5所示，地鼠控制模塊包括一 Arduino MEGA2560集成電路，所述 Arduino MEGA2560集成電路的輸入端與所述觸碰傳感器電連接，輸出端分別與所述升降 裝置、IXD記分牌電連接，所述Arduino MEGA2560集成電路的輸出端還通過繼電器與紅外 發(fā)射管電連接，Arduino MEGA2560先控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動，使地鼠上升至最高點(diǎn)，同時(shí)Arduino MEGA2560輸出高電平給三極管，三極管集電極和發(fā)射極導(dǎo)通，繼電器是用三極管驅(qū)動的，所 以繼電器開關(guān)閉合；紅外發(fā)射管工作，朝前后左右發(fā)射940nm紅外線，地鼠受到智能車敲擊 時(shí)，Arduino MEGA2560讀取到觸碰傳感器的電位變化，然后輸出指令控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動，使地鼠 下降至最低點(diǎn)，同時(shí)輸出低電平給三極管，三極管集電極和發(fā)射極斷路，繼電器開關(guān)斷開， 紅外發(fā)射燈塔停止工作，Arduino MEGA2560通電時(shí)，輸出指令使1602-LCD顯示器清屏，初 始值為零；當(dāng)在30s內(nèi)Arduino MEGA2560讀取到觸碰傳感器的電位變化時(shí)，控制IXD顯示 屏加分，當(dāng)在30s內(nèi)Arduino MEGA2560未讀取到觸碰傳感器的電位變化時(shí)，控制IXD顯示屏 減分。本實(shí)施例中Arduino MEGA2560集成電路的輸出端還電連接有無源蜂鳴器，Arduino MEGA2560在控制地鼠將要上升的時(shí)候，輸出信號控制無源蜂鳴器模擬地鼠發(fā)出歡快的聲 音，在地鼠被敲擊的時(shí)候，輸出信號控制無源蜂鳴器模擬地鼠發(fā)出憤怒的聲音。
[0037] 如6所示，地鼠控制模塊包括一 7805穩(wěn)壓電路，其通過C1?C4四個(gè)電容濾波，并 采用可調(diào)電源的12V直流供電，7805穩(wěn)壓電路的V0端通過負(fù)載電阻R1電連接有D1?D4 四組紅外發(fā)射管，紅外發(fā)射管又通過一 RL電路連接于三極管發(fā)射極，當(dāng)三極管基極的J3端 接收到數(shù)字信號時(shí)，RL電路使繼電器5端、4端吸合，紅外發(fā)射管工作，發(fā)射紅外。J2端輸 入舵機(jī)控制信號，控制地鼠升降機(jī)構(gòu)的舵機(jī)，使地鼠上升和下降。J1端輸出微動開關(guān)狀態(tài)信 號，單片機(jī)通過讀取J1端的高低電位變化，從而獲知地鼠是否遭到敲打。
[0038] 如圖7所示，所述智能車4控制模塊包括一 Arduino UNO集成電路，所述Arduino UNO集成電路的輸入端分別與所述火焰?zhèn)鞲衅鳌⒀E傳感器及敲擊裝置電連接，輸出端分別 與所述智能車的驅(qū)動裝置、地鼠的升降裝置、敲擊裝置及紅外發(fā)射管電連接，Arduino UNO 讀取循跡傳感器的高低電位變化，得以計(jì)算出賽道的路面情況，再發(fā)出指令給智能車的驅(qū) 動裝置，驅(qū)動裝置驅(qū)動智能車作出不同的反應(yīng)，使智能車沿著賽道穩(wěn)定行進(jìn)；同時(shí)讀取火焰 傳感器的高低電位變化，得以計(jì)算出智能車四周紅外線強(qiáng)度情況，根據(jù)紅外線分布情況，分 辨出地鼠出沒的方向，Arduino UNO再發(fā)出指令給智能車的驅(qū)動裝置，驅(qū)動裝置驅(qū)動智能車 作出不同的反應(yīng)，如掉頭、轉(zhuǎn)向、剎車等，使智能車最終找到上升的地鼠。
[0039] 圖8所示為本實(shí)施例采用的地鼠控制模塊流程，開始階段由Arduino MEGA2560隨 機(jī)產(chǎn)生1?9中的一個(gè)數(shù)字，控制對應(yīng)通孔的地鼠上升，然后判斷在10S內(nèi)智能車是否敲擊 該地鼠，如是，則在IXD記分牌顯示加10分，如否則在IXD記分牌顯示減5分，最后控制該 地鼠降回通孔內(nèi)，重新開始。
[0040] 圖9所示為本發(fā)明實(shí)施例智能車4控制流程圖。首先設(shè)定一個(gè)變量N用來存放 尋線傳感器的值，比如："11〇11"表示只有中間的尋線傳感器被黑線覆蓋；"10001"表示此 時(shí)遇到短黑線，中間3個(gè)尋線傳感器都被黑線覆蓋，而旁邊2個(gè)尋線傳感器未被黑線覆蓋； "0"表示此時(shí)遇到長黑線，5個(gè)尋線傳感器都被覆蓋。當(dāng)智能車接收到不同尋線傳感器的值 時(shí)，會有不同動作。應(yīng)對不同值產(chǎn)生的動作如下：
[0041] N = 11011，智能車向前前進(jìn)。
[0042] N = 10011或10111，智能車向左前方前進(jìn)。
[0043] N = 11001或11101，智能車向右前方前進(jìn)。
[0044] N = 10001，智能車停止前進(jìn)，原位檢測前邊、后邊、左邊和右邊是否有紅外線信 號。
[0045] 當(dāng)智能車檢測到前邊有紅外線信號時(shí)，進(jìn)一步檢測紅外線的PWM值是否足夠大， 確保智能車的錘子能夠敲擊得到地鼠，若PWM值足夠大時(shí)，則啟動舵機(jī)，讓錘子敲擊地鼠， 接著原位重新檢測是否有紅外線信號；若PWM不足，則智能車前進(jìn)，駛過面前的地鼠。
[0046] 當(dāng)智能車檢測到后邊有紅外線信號時(shí)，智能車雙輪轉(zhuǎn)動，使智能車180度轉(zhuǎn)彎。
[0047] 當(dāng)智能車檢測到左邊有紅外線信號時(shí)，智能車左前輪停止轉(zhuǎn)動，只驅(qū)動右前輪，使 智能車向左90度轉(zhuǎn)彎。
[0048] 當(dāng)智能車檢測到右邊有紅外線信號時(shí)，智能車右前輪停止轉(zhuǎn)動，只驅(qū)動左前輪，使 智能車向右90度轉(zhuǎn)彎。
[0049] 當(dāng)前邊、后邊、左邊和右邊都沒有紅外線信號時(shí)，智能車向前前進(jìn)駛過面前的地 鼠。
[0050] N = 0,智能車停止前進(jìn)，原位檢測前邊、后邊、左邊和右邊是否有紅外線信號。
[0051] 當(dāng)智能車檢測到前邊有紅外線信號時(shí)，啟動舵機(jī)，讓錘子敲擊地鼠，接著原位重新 檢測是否有紅外線信號。
[0052] 當(dāng)智能車檢測到后邊有紅外線信號時(shí)，智能車雙輪轉(zhuǎn)動，使智能車180度轉(zhuǎn)彎。
[0053] 當(dāng)智能車檢測到左邊有紅外線信號時(shí)，智能車左前輪停止轉(zhuǎn)動，只驅(qū)動右前輪，使 智能車向左90度轉(zhuǎn)彎。
[0054] 當(dāng)智能車檢測到右邊有紅外線信號時(shí)，智能車右前輪停止轉(zhuǎn)動，只驅(qū)動左前輪，使 智能車向右90度轉(zhuǎn)彎。
[0055] 當(dāng)前邊、后邊、左邊和右邊都沒有紅外線信號時(shí)，智能車驅(qū)動電機(jī)雙輪轉(zhuǎn)動，使智 能車180度轉(zhuǎn)彎。
[0056] 以上對本發(fā)明實(shí)施例所提供的技術(shù)方案進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例 對本發(fā)明實(shí)施例的原理以及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只適用于幫助理解本 發(fā)明實(shí)施例的原理；同時(shí)，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在具體實(shí)施方 式以及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
【權(quán)利要求】
1. 一種打地鼠機(jī)器人，其特征在于包括： 打地鼠場地，所述打地鼠場地包括底板，所述底板設(shè)有陣列式分布的通孔，相鄰的所述 通孔之間設(shè)有循跡線，且所述底板下方設(shè)有支柱，并在所述底板的外圍設(shè)有護(hù)欄； 地鼠，所述地鼠分別設(shè)于所述底板的通孔下方，所述地鼠的底部設(shè)有升降裝置，頂部設(shè) 有前后左右四個(gè)方向的紅外發(fā)射管，所述地鼠的頂部還設(shè)有觸碰傳感器，所述觸碰傳感器 通過地鼠控制模塊與所述升降裝置電連接，且所述地鼠控制模塊還電連接有LCD記分牌； 智能車，所述智能車前端設(shè)有循跡傳感器，前后左右四個(gè)方向設(shè)有火焰?zhèn)鞲衅鳎鲋?能車還設(shè)有敲擊裝置，所述循跡傳感器、火焰?zhèn)鞲衅骷扒脫粞b置分別與智能車控制模塊電 連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的打地鼠機(jī)器人，其特征在于： 所述地鼠控制模塊包括一 Arduino MEGA2560集成電路，所述Arduino MEGA2560集成 電路的輸入端與所述觸碰傳感器電連接，輸出端分別與所述升降裝置、LCD記分牌電連接， 所述Arduino MEGA2560集成電路的輸出端還通過繼電器與紅外發(fā)射管電連接。
3. 如權(quán)利要求2所述的打地鼠機(jī)器人，其特征在于： 所述Arduino MEGA2560集成電路的輸出端還電連接有無源蜂鳴器。
4. 如權(quán)利要求1所述的打地鼠機(jī)器人，其特征在于： 所述智能車控制模塊包括一 Arduino UNO集成電路，所述Arduino UNO集成電路的輸 入端分別與所述火焰?zhèn)鞲衅?、循跡傳感器及敲擊裝置電連接，輸出端分別與所述智能車的 驅(qū)動裝置、地鼠的升降裝置、敲擊裝置及紅外發(fā)射管電連接。
5. 如權(quán)利要求1所述的打地鼠機(jī)器人，其特征在于： 所述升降裝置包括舵機(jī)，所述舵機(jī)的輸出軸設(shè)有凸輪，所述舵機(jī)通過所述凸輪與所述 地鼠連接。
6. 如權(quán)利要求1所述的打地鼠機(jī)器人，其特征在于： 所述通孔還設(shè)有十字循跡線。
7. 如權(quán)利要求1所述的打地鼠機(jī)器人，其特征在于： 所述地鼠與所述觸碰傳感器之間還設(shè)有復(fù)位彈簧。
【文檔編號】A63H17/395GK104083875SQ201410337250
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月15日
【發(fā)明者】黃文愷, 林佳俊, 劉濤, 張東揚(yáng), 譚文艷, 胡達(dá)軒, 何健琛, 何嘉偉, 譚韜誠, 伍馮潔, 朱靜, 韓曉英, 陳虹, 姚佳岷 申請人:廣州大學(xué)