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

背景技術(shù)：

智能機器人的發(fā)展是近年來研究的熱點，智能機器人在農(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，更能實現(xiàn)一些人工所難以完成高危工作。通過機器人比賽，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)。世界機器人大會等熱門賽事吸引了眾多參與者和相關(guān)企業(yè)，不斷推動著機器人技術(shù)的革新，不斷使各類技術(shù)成熟的機器人進入民用領(lǐng)域，造福人類社會。

虛擬機器人是運用計算機仿真技術(shù)，提供平臺環(huán)境，機器人的搭建和編程由參與者完成。

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

讓實體空間與虛擬空間相連的穿越裝置可以將實體與虛擬機器人比賽相結(jié)合，打破了虛擬與現(xiàn)實空間之間、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空間中的機器人比賽進行相連，充分發(fā)揮了實體與虛擬機器人比賽的優(yōu)點，有利于大規(guī)模推廣機器人教學(xué)和組織機器人比賽。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

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

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

所述實體穿越裝置包括實體傳感器、實體主控器、實體通信單元和實體狀態(tài)指示器，所述實體傳感器判斷機器人是否進入了穿越區(qū)域并讀取機器人ID信息傳遞給所述實體主控器，所述實體主控器包括第一信號處理單元和第一指令處理單元，所述第一信號處理單元負責(zé)讀取所述實體傳感器傳遞的數(shù)據(jù)并處理，輸出機器人的位置信息和機器人ID，所述第一指令處理單元識別通信信息的有效性以及機器人的穿越請求，并控制所述實體狀態(tài)指示器的顯示，所述實體主控器控制所述實體通信單元收發(fā)信息和控制指令，所述實體狀態(tài)指示器顯示機器人穿越的狀態(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器人是否進入了穿越區(qū)域并讀取機器人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處理單元和第二指令處理單元，所述第二信號處理單元負責(zé)讀取所述虛擬傳感器傳遞的數(shù)據(jù)并處理，輸出機器人的位置信息和機器人ID，所述第二指令處理單元識別通信信息的有效性以及機器人的穿越請求，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)指示器顯示機器人穿越的狀態(tài)；

所述實體通信單元與所述虛擬通信單元進行數(shù)據(jù)交換。

進一步的，所述實體傳感器為超聲波傳感器和RFID讀取器，所述機器人攜帶唯一的ID識別標識。

進一步的，所述實體主控器采用Arduino系列控制器或Raspberry Pi系列。

進一步的，所述實體通信單元和虛擬通信單元采用無線通信方式。

進一步的，所述實體通信單元和虛擬通信單元采用有線通信方式。

進一步的，所述實體狀態(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)點和有益效果：

1、降低對機器人比賽場地的要求，減少搭建和控制實體機器人的困難；

2、有效地結(jié)合了實體機器人比賽和虛擬機器人比賽的優(yōu)點，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。

具體實施方式

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

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

所述實體穿越裝置1包括實體傳感器11、實體主控器12、實體通信單元13和實體狀態(tài)指示器14，所述實體傳感器11判斷機器人是否進入了穿越區(qū)域并讀取機器人ID信息傳遞給所述實體主控器12，所述實體主控器12包括第一信號處理單元12a和第一指令處理單元12b，所述第一信號處理單元12a負責(zé)讀取所述實體傳感器11傳遞的數(shù)據(jù)并處理，輸出機器人的位置信息和機器人ID，所述第一指令處理單元12b識別通信信息的有效性以及機器人的穿越請求，并控制所述實體狀態(tài)指示器14的顯示，所述實體主控器12控制所述實體通信單元13收發(fā)信息和控制指令，所述實體狀態(tài)指示器14顯示機器人穿越的狀態(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判斷機器人是否進入了穿越區(qū)域并讀取機器人ID信息傳遞給所述虛擬主控器22，所述虛擬主控器22包括第二信號處理單元22a和第二指令處理單元22b，所述第二信號處理單元22a負責(zé)讀取所述虛擬傳感器21傳遞的數(shù)據(jù)并處理，輸出機器人的位置信息和機器人ID，所述第二指令處理單元22b識別通信信息的有效性以及機器人的穿越請求，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顯示機器人穿越的狀態(tài)；

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

所述實體傳感器11為超聲波傳感器和RFID讀取器，所述機器人攜帶唯一的ID識別標識。所述實體主控器12采用Arduino系列控制器或Raspberry Pi系列。所述實體通信單元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器人或隊伍，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。

實施例：

以機器人競速比賽為例，比賽分為實體空間競速和虛擬空間競速兩個部分。參賽者不但要制作實體機器人，還要在虛擬機器人平臺搭建虛擬機器人，虛擬機器人平臺提供了與實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)并能夠進行數(shù)據(jù)通信。實體機器人攜帶唯一的ID標識，如RFID，當實體機器人完成規(guī)定的路線并進入穿越區(qū)域時，實體傳感器11探測到該機器人，實體主控器12處理該機器人的穿越請求，其中第一信號處理單元12a負責(zé)讀取實體傳感器11的數(shù)據(jù)并處理，輸出機器人位置信息和機器人ID，第一指令處理單元12b識別通信信息的有效性以及機器人的穿越請求，并控制實體狀態(tài)指示器14實時顯示。當穿越請求滿足時，該實體機器人穿越成虛擬機器人，并繼續(xù)在虛擬平臺上按虛擬路線前進。最后計算機器人在實體空間和虛擬空間的總用時，確定比賽成績。

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

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，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和變型，這些改進和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。