本發(fā)明涉及工業(yè)控制領域，具體涉及一種游戲學習控制系統(tǒng)及游戲學習控制方法。

背景技術：

工業(yè)控制是一個非常廣泛的行業(yè)。對于目前的工業(yè)控制系統(tǒng)，上位機、電氣控制設備、機械執(zhí)行機構、控制軟件等是其不可或缺的組成部分。上位機軟件種類繁多，電氣控制設備層出不窮，機械執(zhí)行機構也是千變?nèi)f化，控制軟件種類、編程語言也是各有千秋，導致行業(yè)新人難以摸到門道，往往困頓不已。

但是工業(yè)控制技術的發(fā)展卻非常迅速，并且越來越受到各個國家的普遍重視?？梢哉f工業(yè)控制技術的水平是衡量一個國家的工業(yè)水平的重要指標。而且由于工業(yè)控制技術的作用和影響幾乎涵蓋了社會生活生產(chǎn)的方方面面，因此對工業(yè)控制技術的研究價值和社會意義都非常重大。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種游戲學習控制系統(tǒng)及游戲學習控制方法，解決了現(xiàn)有技術的缺陷和不足。

本發(fā)明解決上述技術問題的技術方案如下：提供了一種游戲學習控制系統(tǒng)，包括觸摸型終端、運動控制器、電氣驅動單元和末端執(zhí)行機構，所述觸摸型終端中設置有視覺處理模塊，所述電氣驅動單元包括伺服電機，所述運動控制器分別通過以太網(wǎng)口與所述視覺處理模塊和所述伺服電機通信連接，所述伺服電機與所述末端執(zhí)行機構機械連接，所述末端執(zhí)行機構用來點擊所述觸摸型終端的電容屏；

所述視覺處理模塊，用于檢測觸摸型終端上運行游戲畫面中的小鳥飛翔的當前位置坐標信息和畫面中上下水管間隙的中心點位置坐標，并發(fā)送給運動控制器；

所述運動控制器，用于根據(jù)游戲畫面中的小鳥飛翔的當前位置坐標信息、畫面中上下水管間隙的中心點位置坐標以及預先設定的小鳥跳躍規(guī)則，計算出小鳥下一次飛翔的目標位置坐標以及飛翔速度，并生成對應的控制指令，向伺服電機發(fā)送該控制指令；

所述伺服電機，用于根據(jù)控制指令運行，帶動所述末端執(zhí)行機構在觸摸型終端電容屏的特定位置進行點擊，使得小鳥飛翔至觸摸型終端游戲畫面的目標位置坐標。

本發(fā)明的有益效果為：為工控領域初學者提供了一套完整的游戲學習控制系統(tǒng)，能夠提高受訓者自主學習、現(xiàn)場調試方面的綜合能力，同時對游戲運動進行自動控制，解決了認為操作游戲時，判斷失誤或操作不當?shù)膯栴}。

在上述技術方案的基礎上，本發(fā)明還可以作出如下改進。

進一步的，所述視覺處理模塊具體用于：

多次采集觸摸型終端上游戲畫面的圖形信息，并從每一個圖形信息中識別出對應的小鳥飛翔的當前位置坐標信息和畫面中上下水管間隙的中心點位置坐標，并通過EtherCAT協(xié)議發(fā)送給運動控制器；

所述運動控制器具體用于：

根據(jù)視覺處理模塊多次識別出的小鳥飛翔的當前位置坐標信息、計算出小鳥的飛翔速度、飛翔加速度和小鳥跳躍時間，并根據(jù)小鳥的飛翔速度、飛翔加速度、小鳥跳躍時間和預先設定的小鳥跳躍規(guī)則，計算出小鳥下一次飛翔的目標位置坐標以及飛翔速度，并生成對應的控制指令，向伺服電機發(fā)送該控制指令，其中，所述控制指令中包括速度指令、位置指令和轉矩指令。

進一步的，所述運動控制器設置有供電電源接口、多個以太網(wǎng)口和CF卡及其CF卡接口，所述供電電源接口與第一供電電源連接，多個以太網(wǎng)口中的其中一個與所述視覺處理模塊連接，另外的其中一個與所述伺服電機連接，通過CF卡接口插入CF卡。

進一步的，所述伺服電機包括一體化的伺服驅動器和電機本體，所述電氣驅動單元還包括第二供電電源，所述第二供電電源與所述伺服電機通過電路連接，為所述伺服電機提供電源，所述運動控制器將控制指令發(fā)送給所述伺服驅動器。

所述進一步的有益效果為：所述伺服電機采用伺服驅動器和電機本體的一體化結構設計，可以提高走線的效率。

進一步的，所述運動控制器還用于：

接收所述伺服電機反饋的電機運行速度、電機位置信息和運行轉矩，并與所述控制指令中的速度信息、位置信息以及轉矩信息進行比較，形成控制閉環(huán)，調節(jié)所述伺服電機的運行速度、運行位置和運行轉矩。

所述進一步的有益效果為：運動控制器和伺服電機形成閉環(huán)控制，提高電機控制的精度和整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

進一步的，所述末端執(zhí)行機構包括7型連軸固定裝置和模擬電容筆，所述7型連軸固定裝置用于連接電機軸和所述模擬電容筆，所述模擬電容筆通過模擬電容筆的特性，用來點擊所述觸摸型終端的電容屏，使得小鳥飛翔至觸摸型終端游戲畫面的目標位置坐標。

進一步的，所述7型連軸固定裝置的一端固定在所述電機本體的軸承上，另一端與所述模擬電容筆相連。

進一步的，所述模擬電容筆為塑料吸管，在所述塑料吸管的末端增加一塊海綿，通過所述塑料吸管的另一端注水，使所述模擬電容筆具有電容筆的特性。

所述進一步的有益效果為：模擬電容筆采用塑料吸管，不會戳壞觸摸型終端的電容屏，很好的對觸摸型終端的電容屏進行了保護。

為了解決本發(fā)明的技術問題，還提供了一種游戲學習控制方法，包括以下步驟：

S1，檢測運行在觸摸型終端上的游戲畫面中的小鳥飛翔的當前位置坐標信息和畫面中上下水管間隙的中心點位置坐標；

S2，根據(jù)游戲畫面中的小鳥飛翔的當前位置坐標信息、畫面中上下水管間隙的中心點位置坐標以及預先設定的小鳥跳躍規(guī)則，計算出小鳥下一次飛翔的目標位置坐標以及飛翔速度，并生成對應的控制指令，向伺服電機發(fā)送該控制指令；

S3，所述伺服電機根據(jù)控制指令運行，帶動所述末端執(zhí)行機構在觸摸型終端電容屏的特定位置進行點擊，使得小鳥飛翔至觸摸型終端游戲畫面的目標位置坐標。

在上述技術方案的基礎上，本發(fā)明還可以作出如下改進。

進一步的，所述步驟S1包括：

多次采集觸摸型終端上游戲畫面的圖形信息，并從每一個圖形信息中識別出對應的小鳥飛翔的當前位置坐標信息和畫面中上下水管間隙的中心點位置坐標；

所述步驟S2具體包括：

根據(jù)多次識別出的小鳥飛翔的當前位置坐標信息、計算出小鳥的飛翔速度、飛翔加速度和小鳥跳躍時間，并根據(jù)小鳥的飛翔速度、飛翔加速度、小鳥跳躍時間和預先設定的小鳥跳躍規(guī)則，計算出小鳥下一次飛翔的目標位置坐標以及飛翔速度，并生成對應的控制指令，向伺服電機發(fā)送該控制指令，其中，所述控制指令中包括速度指令、速度指令和轉矩指令。

附圖說明

圖1為實施例1的一種游戲學習控制系統(tǒng)連接框圖；

圖2為實施例2的一種游戲學習控制方法流程圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

實施例1、一種游戲學習控制系統(tǒng)。

參見圖1，本實施例提供的游戲學習控制系統(tǒng)包括觸摸型終端、運動控制器、電氣驅動單元和末端執(zhí)行機構，所述觸摸型終端中設置有視覺處理模塊，所述電氣驅動單元包括伺服電機，所述運動控制器分別通過以太網(wǎng)口與所述視覺處理模塊和所述伺服電機通信連接，所述伺服電機與所述末端執(zhí)行機構機械連接，所述末端執(zhí)行機構用來點擊所述觸摸型終端的電容屏；

所述視覺處理模塊，用于檢測觸摸型終端上運行游戲畫面中的小鳥飛翔的當前位置坐標信息和畫面中上下水管間隙的中心點位置坐標，并發(fā)送給運動控制器；

所述運動控制器，用于根據(jù)游戲畫面中的小鳥飛翔的當前位置坐標信息、畫面中上下水管間隙的中心點位置坐標以及預先設定的小鳥跳躍規(guī)則，計算出小鳥下一次飛翔的目標位置坐標以及飛翔速度，并生成對應的控制指令，向伺服電機發(fā)送該控制指令；

所述伺服電機，用于根據(jù)控制指令運行，帶動所述末端執(zhí)行機構在觸摸型終端電容屏的特定位置進行點擊，使得小鳥飛翔至觸摸型終端游戲畫面的目標位置坐標。

其中，所述運動控制器設置有供電電源接口、多個以太網(wǎng)口和CF卡及其CF卡接口，所述供電電源接口與第一供電電源，即圖1中的第一供電電源連接，多個以太網(wǎng)口中的其中一個與所述視覺處理模塊連接，另外的其中一個與所述伺服電機連接，通過CF卡接口插入CF卡，運動控制器可連接上位機，從上位機下載運行控制程序，并將下載的運行控制程序存儲于CF卡中，其中，CF卡存儲內(nèi)存為60Mbyte。

所述伺服電機包括一體化的伺服驅動器和電機本體，所述電氣驅動單元還包括第二供電電源，所述第二供電電源與所述伺服電機通過電路連接，為所述伺服電機提供電源，所述運動控制器將控制指令發(fā)送給所述伺服驅動器。本實施例中電氣驅動單元為菲仕共直流母線帶電源盒帶EtherCAT接口的TW伺服電機，其伺服驅動器和電機本體一體化的結構方式可以顯著提高走線效率，美化外觀，提高整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

所述視覺處理模塊具體用于：

多次采集觸摸型終端上游戲畫面的圖形信息，并從每一個圖形信息中識別出對應的小鳥飛翔的當前位置坐標信息和畫面中上下水管間隙的中心點位置坐標，并通過EtherCAT協(xié)議發(fā)送給運動控制器；

所述運動控制器具體用于：

根據(jù)視覺處理模塊多次識別出的小鳥飛翔的當前位置坐標信息、計算出小鳥的飛翔速度、飛翔加速度和小鳥跳躍時間，并根據(jù)小鳥的飛翔速度、飛翔加速度、小鳥跳躍時間和預先設定的小鳥跳躍規(guī)則，計算出小鳥下一次飛翔的目標位置坐標以及飛翔速度，并生成對應的控制指令，向伺服電機發(fā)送該控制指令，其中，所述控制指令中包括速度指令、位置指令和轉矩指令。

所述運動控制器還用于：

接收所述伺服電機反饋的電機運行速度、電機位置信息和運行轉矩，并與所述控制指令中的速度信息、位置信息以及轉矩信息進行比較，形成控制閉環(huán)，調節(jié)所述伺服電機的運行速度、運行位置和運行轉矩，通過閉環(huán)控制反復調節(jié)伺服電機的運行狀態(tài)信息，可提高電機控制精度和整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

所述末端執(zhí)行機構包括7型連軸固定裝置和模擬電容筆，所述7型連軸固定裝置用于連接電機軸和所述模擬電容筆，所述模擬電容筆通過模擬電容筆的特性，用來點擊所述觸摸型終端，使得小鳥飛翔至觸摸型終端游戲畫面的目標位置坐標。其中，所述7型連軸固定裝置的一端固定在所述電機本體的軸承上，另一端與所述模擬電容筆相連。其中，所述7型連軸固定裝置為了包容機械加工上的誤差，防止7型連軸固定裝置不能正好固定在電機主軸上，對7型連軸固定裝置一段的鐵管進行了切割，然后一段焊緊，另一端打兩個螺孔，用螺釘將末端執(zhí)行結構固定在電機的軸承上，有效的解決了由機械加工誤差導致7型連軸固定裝置與電機主軸固定不牢靠的問題。

為了避免在伺服電機轉動幅度過大的情況下戳壞觸摸型終端的電容屏，本實施例采用一定硬度，但是不會損壞觸摸型終端屏幕的塑料吸管代替真的電容筆，有效的對觸摸型終端的電容屏進行了保護。為了使模擬電容筆具有電容筆的特性，在塑料吸管的末端增加一塊海綿，一是為了保護觸摸型終端的屏幕不被磨損劃傷，另外，可以通過塑料吸管的另外一端加水，使模擬電容筆具有電容筆的特性，本實施例成功地模擬了電容筆的特性。在所述塑料吸管的末端增加一塊海綿，通過所述塑料吸管的另一端注水，使所述模擬電容筆具有電容筆的特性。

另外，本實施例中的觸摸型終端采用ipad2，高241.1mm，寬185.7mm，觸摸型終端用于運行飛翔的小鳥游戲，為所述視覺處理模塊提供監(jiān)控畫面。

實施例2、一種游戲學習控制方法。

參見圖2，本實施例提供的游戲學習控制方法包括：

S1，檢測運行在觸摸型終端上的游戲畫面中的小鳥飛翔的當前位置坐標信息和畫面中上下水管間隙的中心點位置坐標；

S2，根據(jù)游戲畫面中的小鳥飛翔的當前位置坐標信息、畫面中上下水管間隙的中心點位置坐標以及預先設定的小鳥跳躍規(guī)則，計算出小鳥下一次飛翔的目標位置坐標以及飛翔速度，并生成對應的控制指令，向伺服電機發(fā)送該控制指令；

S3，所述伺服電機根據(jù)控制指令運行，帶動所述末端執(zhí)行機構在觸摸型終端電容屏的特定位置進行點擊，使得小鳥飛翔至觸摸型終端游戲畫面的目標位置坐標。

下面對上述步驟進行具體的描述。

利用設置于觸摸型終端內(nèi)的視覺處理模塊多次采集觸摸型終端上運行的游戲畫面中的圖形信息，并根據(jù)圖形信息識別出畫面中小鳥飛翔的當前位置坐標信息和畫面中上下水管間隙的中心點位置坐標，并從每一個圖形信息中識別出來的小鳥飛翔的當前位置坐標信息和畫面中上下水管間隙的中心點位置坐標通過EtherCAT協(xié)議發(fā)送給運動控制器。運動控制器根據(jù)多次識別出來的小鳥飛翔的當前位置坐標信息，計算出小鳥飛翔的速度、小鳥飛翔的加速度、小鳥每次跳躍的時間，運動控制器根據(jù)小鳥飛翔的速度、小鳥飛翔的加速度、小鳥每次跳躍的時間以及預先設定的小鳥的跳躍規(guī)則，計算出小鳥下一次飛翔的目標位置坐標，并生成控制指令，將控制指令發(fā)送給伺服電機，控制指令中包括速度指令、位置指令和轉矩指令。

伺服電機接收到控制指令后，按照控制指令進行運行，并將運行狀態(tài)信息、電機運行速度、運行位置和運行轉矩均反饋給運動控制器，運動控制器將伺服電機反饋的實際運行狀態(tài)信息、電機運行速度、運行位置和運行轉矩與控制指令中的速度指令、位置指令和轉矩指令進行比較，形成控制閉環(huán)，不斷調節(jié)伺服電機的運行狀態(tài)，提高電機控制精度和整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。伺服電機在運行的過程中，帶動末端執(zhí)行結構上的電容筆在觸摸型終端電容屏的特定位置進行點擊，使得小鳥飛翔到目標位置坐標，完成一輪的游戲控制過程。

本發(fā)明提供的一種游戲學習控制系統(tǒng)及游戲學習控制方法，本發(fā)明為工控領域初學者提供了一套完整的游戲學習控制系統(tǒng)，能夠提高受訓者自主學習、現(xiàn)場調試方面的綜合能力，同時對游戲運動進行自動控制，解決了人為操作游戲時，判斷失誤或操作不當?shù)膯栴}。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，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、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。