本实用新型公开了一种用于体育训练的机器人，包括：机器人底盘、机器人身体以及机器人头部；机器人底盘的前端设有第一立体视觉模块和激光雷达，激光雷达位于第一立体视觉模块下方的第一开槽内；机器人身体包括支腿和设置于支腿上的身体本体，身体本体的前端设有显示屏和第二立体视觉模块，第二立体视觉模块位于显示屏的下方；机器人头部包括头部本体和机器人颈部，头部本体与机器人颈部转动连接，头部本体的前端设有第三立体视觉模块。该机器人能够实现室内及户外体育训练的智能化监测，占地小且费用低。
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 CN 215471177 U (45)授权公告日 2022.01.11 (21)申请号 0.1 (22)申请日 2021.07.28 (73)专利权人 陕西伟景机器人科技有限公司 地址 712023 陕西省咸阳市秦都区高科三 路中韩产业园A区筑梦创享空间A座 308室 (72)发明人 刘俊涛安媛贾铭哲 (51)Int.Cl. B25J 11/00 (2006.01) B25J 5/00 (2006.01) B25J 9/08 (2006.01) B25J 9/16 (2006.01) B25J 13/08 (2006.01) B25J 19/00 (2006.01) B25J 19/02 (2006.01) 权利要求书1页 说明书6页 附图4页 (54)实用新型名称 用于体育训练的机器人 (57)摘要 本实用新型公开了一种用于体育训练的机 器人，包括：机器人底盘、机器人身体以及机器人 头部；机器人底盘的前端设有第一立体视觉模块 和激光雷达，激光雷达位于第一立体视觉模块下 方的第一开槽内；机器人身体包括支腿和设置于 支腿上的身体本体，身体本体的前端设有显示屏 和第二立体视觉模块，第二立体视觉模块位于显 示屏的下方；机器人头部包括头部本体和机器人 颈部，头部本体与机器人颈部转动连接，头部本 体的前端设有第三立体视觉模块。该机器人能够 实现室内及户外体育训练的智能化监测，占地小 且费用低。 U 7 7 1 1 7 4 5 1 2 N C CN 215471177 U 权利要求书 1/1页 1.一种用于体育训练的机器人，其特征在于，包括：机器人底盘(1)，设置于所述机器人 底盘(1)上的机器人身体(2)以及设置于所述机器人身体(2)上的机器人头部(3)；所述机器 人底盘(1)的前端设有第一立体视觉模块(11)和激光雷达(12)，所述激光雷达(12)位于所 述第一立体视觉模块(11)下方的第一开槽(13)内；所述机器人身体(2)包括支腿(21)和设 置于所述支腿(21)上的身体本体(22)，所述身体本体(22)的前端设有显示屏(23)和第二立 体视觉模块(24)，所述第二立体视觉模块(24)位于所述显示屏(23)的下方；所述机器人头 部(3)包括头部本体(31)和机器人颈部(32)，所述头部本体(31)与所述机器人颈部(32)转 动连接，所述机器人颈部(32)与所述身体本体(22)固定连接，所述头部本体(31)的前端设 有第三立体视觉模块(33)。 2.根据权利要求1所述的用于体育训练的机器人，其特征在于，所述第一立体视觉模块 (11)、所述第二立体视觉模块(24)以及所述第三立体视觉模块(33)均为可见光双目立体相 机。 3.根据权利要求1所述的用于体育训练的机器人，其特征在于，所述第三立体视觉模块 (33)包括可见光双目立体相机(331)、线)以 及视觉控制处理主板(334)，所述可见光双目立体相机(331)、所述线)以及所述激光自扫描机构(333)均与所述视觉控制处理主板(334)连接，所述激光自 扫描机构(333)发射线激光扫描物体表面，所述线)获取所述物体表 面反射的激光线的图像，所述可见光双目立体相机(331)获取周围环境的彩色图像。 4.根据权利要求1所述的用于体育训练的机器人，其特征在于，所述机器人颈部(32)包 括水平旋转机构和垂直旋转机构，所述水平旋转机构和所述垂直旋转机构分别与所述头部 本体(31)内的安装板(34)转动连接。 5.根据权利要求1所述的用于体育训练的机器人，其特征在于，所述机器人头部(3)还 包括语音模块(35)，所述语音模块(35)位于所述头部本体(31)的顶部。 6.根据权利要求1所述的用于体育训练的机器人，其特征在于，所述用于体育训练的机 器人还包括升降结构和驱动电机，所述驱动电机设置于所述机器人底盘(1)内，所述升降结 构设置于所述机器人身体(2)内，所述驱动电机驱动所述升降结构运动以带动所述身体本 体(22)沿所述支腿(21)上下移动。 7.根据权利要求6所述的用于体育训练的机器人，其特征在于，所述身体本体(22)的移 动距离为25cm～50cm。 8.根据权利要求1所述的用于体育训练的机器人，其特征在于，所述身体本体(22)的前 端设有两个音箱(25)，两个所述音箱(25)分别位于所述第二立体视觉模块(24)的左右两 侧，所述身体本体(22)的后端设有急停开关(26)。 9.根据权利要求1所述的用于体育训练的机器人，其特征在于，所述身体本体(22)顶部 的一侧设有定位天线任一项所述的用于体育训练的机器人，其特征在于，所述机器人 底盘(1)的底部设有移动轮(14)，所述机器人底盘(1)的后端设有启动开关(15)、网络接口 (16)、红外传感器(17)以及充电口(18)，所述红外传感器(17)和充电口(18)上下排布并位 于第二开槽(19)内，所述启动开关(15)和所述网络接口(16)并排设置并位于所述第二开槽 (19)的上方。 2 2 CN 215471177 U 说明书 1/6页 用于体育训练的机器人 技术领域 [0001] 本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种用于体育训练的机器人。 背景技术 [0002] 在体育训练方面各个课目的训练对象、训练流程、训练场地和设备各不相同，现阶 段还没有针对体育训练的智能化设备，通常需要改变现有体育训练场地建设，在场地上加 装各类传感器或监控设备，对场地进行区域划分监控，整个户外场地投入大，费用花费高。 实用新型内容 [0003] 本实用新型的目的在于提供一种用于体育训练的机器人，能够实现室内及户外体 育训练的智能化监测，占地小且费用低。 [0004] 为了达到上述目的，本实用新型实施例提供了一种用于体育训练的机器人，包括： 机器人底盘，设置于所述机器人底盘上的机器人身体以及设置于所述机器人身体上的机器 人头部；所述机器人底盘的前端设有第一立体视觉模块和激光雷达，所述激光雷达位于所 述第一立体视觉模块下方的第一开槽内；所述机器人身体包括支腿和设置于所述支腿上的 身体本体，所述身体本体的前端设有显示屏和第二立体视觉模块，所述第二立体视觉模块 位于所述显示屏的下方；所述机器人头部包括头部本体和机器人颈部，所述头部本体与所 述机器人颈部转动连接，所述机器人颈部与所述身体本体固定连接，所述头部本体的前端 设有第三立体视觉模块。 [0005] 在一些实施例中，所述第一立体视觉模块、所述第二立体视觉模块以及所述第三 立体视觉模块均为可见光双目立体相机。 [0006] 在一些实施例中，所述第三立体视觉模块包括可见光双目立体相机、线激光双目 立体相机、激光自扫描机构以及视觉控制处理主板，所述可见光双目立体相机、所述线激光 双目立体相机以及所述激光自扫描机均与所述视觉控制处理主板连接，所述激光自扫描机 构发射线激光扫描物体表面，所述线激光双目立体相机获取所述物体表面反射的激光线的 图像，所述可见光双目立体相机获取周围环境的彩色图像。 [0007] 在一些实施例中，所述机器人颈部包括水平旋转机构和垂直旋转机构，所述水平 旋转机构和所述垂直旋转机构分别与所述头部本体内的安装板转动连接。 [0008] 在一些实施例中，所述机器人头部还包括语音模块，所述语音模块位于所述头部 本体的顶部。 [0009] 在一些实施例中，所述用于体育训练的机器人还包括升降结构和驱动电机，所述 驱动电机设置于所述机器人底盘内，所述升降结构设置于所述机器人身体内，所述驱动电 机驱动所述升降结构运动以带动所述身体本体沿所述支腿上下移动。 [0010] 在一些实施例中，所述身体本体的移动距离为25cm～50cm。 [0011] 在一些实施例中，所述身体本体的前端设有两个音箱，两个所述音箱分别位于所 述第二立体视觉模块的左右两侧，所述身体本体的后端设有急停开关。 3 3 CN 215471177 U 说明书 2/6页 [0012] 在一些实施例中，所述身体本体顶部的一侧设有定位天线] 在一些实施例中，所述机器人底盘的底部设有移动轮，所述机器人底盘的后端设 有启动开关、网络接口、红外传感器以及充电口，所述红外传感器和充电口上下排布并位于 第二开槽内，所述启动开关和网络接口并排设置并位于所述第二开槽的上方。 [0014] 本实用新型的有益效果：本实用新型实施例的用于体育训练的机器人包括机器人 底盘、机器人身体以及机器人头部，通过分别设置于机器人底盘、机器人身体以及机器人头 部上的立体视觉模块可以全面获取机器人前方训练人员训练过程中的三维立体数据，进而 根据三维立体数据监测和评估训练人员的训练情况。本实用新型实施例的用于体育训练的 机器人是一款智能化监测设备，适用于各个课目的训练，占地小且费用低。 [0015] 本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书 中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过 在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。 附图说明 [0016] 附图用来提供对本实用新型技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分， 与本申请的实施例一起用于解释本实用新型的技术方案，并不构成对本实用新型技术方案 的限制。 [0017] 图1为本实用新型的用于体育训练的机器人的一些实施例的主视图； [0018] 图2为本实用新型的用于体育训练的机器人的一些实施例的后视图； [0019] 图3为本实用新型的用于体育训练的机器人的一些实施例的俯视图； [0020] 图4为本实用新型的用于体育训练的机器人的一些实施例的侧视图； [0021] 图5为本实用新型的用于体育训练的机器人的一些实施例的仰视图； [0022] 图6为本实用新型的用于体育训练的机器人的头部本体的一些实施例的内部结构 示意图； [0023] 图7为本实用新型的用于体育训练的机器人的第三立体视觉模块的一些实施例的 排布示意图。 [0024] 附图标记说明： [0025] 100‑用于体育训练的机器人； [0026] 1‑机器人底盘；11‑第一立体视觉模块；12‑激光雷达；13‑第一开槽；14‑移动轮； 15‑启动开关；16‑网络接口；17‑红外传感器；18‑充电口；19‑第二开槽；20‑电池口； [0027] 2‑机器人身体；21‑支腿；22‑身体本体；23‑显示屏；24‑第二立体视觉模块；25‑音 箱；26‑急停开关；27‑定位天线‑第三立体视觉模块；34‑安装板； 35‑语音模块； [0029] 331‑可见光双目立体相机；332‑线‑ 视觉控制处理主板。 具体实施方式 [0030] 为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本本实用 4 4 CN 215471177 U 说明书 3/6页 新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述 的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型 的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都 属于本实用新型保护的范围。 [0031] 另外，需要说明的是，本实用新型中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表 示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。在本实用新型中，除非另 有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触， 或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和 “上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二 特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或 斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。在本实用新型的描述中，除非另有明 确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可 以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可 以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言， 可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。 [0032] 参见图1‑7所示，本实用新型实施例提供了一种用于体育训练的机器人100，包括： 机器人底盘1，设置于机器人底盘1上的机器人身体2以及设置于机器人身体2上的机器人头 部3；机器人底盘1的前端设有第一立体视觉模块11和激光雷达12，激光雷达12位于第一立 体视觉模块11下方的第一开槽13内；机器人身体2包括支腿21和设置于支腿21上的身体本 体22，身体本体22的前端设有显示屏23和第二立体视觉模块24，第二立体视觉模块24位于 显示屏23的下方；机器人头部3包括头部本体31和机器人颈部32，头部本体31与机器人颈部 32转动连接，机器人颈部32与身体本体22固定连接，头部本体31的前端设有第三立体视觉 模块33。 [0033] 需要说明的是，本实施例中第一立体视觉模块、第二立体视觉模块和第三立体视 觉模块可以相同或者不同，立体视觉模块可以包括一个或多个立体相机，或者由两个或三 个单目摄像头构成，本实施例中三个立体视觉模块分别获取机器人周围上中下三个区域的 立体数据，通过第三立体视觉模块获取的立体数据进行机器人的位置定位，航迹规划，还可 以识别训练人员人脸，识别训练人员的训练动作(例如引体向上动作)；通过第二立体视觉 模块可以检测障碍物，识别训练人员的训练动作(例如俯卧撑动作)；通过第一立体视觉模 块可以检测障碍物，识别训练人员的训练动作(例如仰卧起坐动作)。 [0034] 需要说明的是，本实施例中显示屏用来显示操作界面、监测图像、训练测试数据及 测试结果，该显示屏可以为触摸屏，可在触摸屏上进行相关操作，显示屏可以选用12寸，显 示比例为4:3的屏，当然还可以其他型号的显示屏，在此不作具体限定。 [0035] 本实用新型实施例的用于体育训练的机器人包括机器人底盘、机器人身体以及机 器人头部，通过分别设置于机器人底盘、机器人身体以及机器人头部上的立体视觉模块可 以全面获取机器人前方训练人员训练过程中的三维立体数据，进而根据三维立体数据监测 和评估训练人员的训练情况。本实用新型实施例的用于体育训练的机器人是一款智能化监 测设备，适用于各个课目的训练，占地小且费用低。 [0036] 在一些实施例中，本实用新型的用于体育训练的机器人100中第一立体视觉模块 5 5 CN 215471177 U 说明书 4/6页 11、第二立体视觉模块24以及第三立体视觉模块33均为可见光双目立体相机。本实施例中 可见光双目立体相机包括两个相对设置的彩色摄像头，彩色摄像头可以为广角摄像头，例 如针孔广角摄像头，当然还可以为其他类型的摄像头，在此不做具体限定。 [0037] 在一些实施例中，本实用新型的用于体育训练的机器人100中第三立体视觉模块 33包括可见光双目立体相机331、线以及视觉控 制处理主板334，可见光双目立体相机331、线发射线激光扫描物体表面，线获取物体表面反射的激光线的图像，可见光双目立体相机331获取周围环 境的彩色图像。 [0038] 需要说明的是，本实施例中线激光双目立体相机包括两个相对设置的摄像头，其 通过内置的滤光片只允许预设线激光通过；线激光的光波长可以为近红外波段或者红外波 段，例如：波长为680nm、700nm、730nmnm、750nm、780nm、810nm、830nm、850nm或者980nm，在此 不做具体限定。本实施例中可见光双目立体相机的瞳距和线激光双目立体相机的瞳距可以 相同或者不同。优选的，两个双目立体相机的瞳距相同。本实施例中的视觉控制处理主板上 有控制处理芯片，该控制处理芯片为具有深度图像及点云数据处理功能的处理芯片，例如 可以为具有FPGA处理芯片，在此不做具体限定。 [0039] 需要说明的是，本实施例中激光自扫描机构包括线激光器和扫描驱动机构，该扫 描驱动机构能够驱动线激光器发射的激光线匀速扫过物体表面，其中扫描驱动机构可以为 反射式结构即包括激光线反射组件以及与激光线反射组件连接的旋转驱动组件，激光线反 射组件设置于线激光器的发射方向上，旋转驱动组件驱动激光线反射组件旋转以使反射的 激光线匀速扫过目标物体表面。需要说明的是，本实施例中线激光器可以为一字线激光器， 当然还可以为其他类型的激光器，根据实际需要确定。 [0040] 本实用新型实施例的用于体育训练的机器人包括由可见光双目立体相机、线激光 双目立体相机以及激光自扫描机构构成的第三立体视觉系统，其位于机器人头部，相当于 机器人的眼睛，在进行物体的定位识别过程中，先通过可见光双目立体相机获取外界环境 的彩色图像信息，并通过视觉控制处理主板处理后得到外界环境的三维立体信息，进而识 别出物体并确定目标物体的初步位置和方位(即粗定位)，机器人根据初步位置和方位向物 体运动的过程中，通过线激光双目立体相机实时获取发射到物体上的激光线的图像，并通 过视觉控制处理主板处理后得到物体的点云数据，根据点云数据实时确定物体的精确位置 (即精定位)，以及根据点云数据计算得到物体轮廓、行为等信息。 [0041] 在一些实施例中，本实用新型的用于体育训练的机器人100中线依次从上至下设置于头部本体31 内。 [0042] 在一些实施例中，本实用新型的用于体育训练的机器人100中头部本体31内还设 有安装板34，线的前侧，视觉控制处理主板334固定于安装板34的后侧。本实施例中将可见 光双目立体相机、线激光双目立体相机以及激光自扫描机构均固定于同一块安装板上，可 以方便同时进行两个双目立体相机的标定工作，保证两双目立体相机标定的一致性，提高 了标定效率，而且简化了机器人头部的内部结构，便于装配。 6 6 CN 215471177 U 说明书 5/6页 [0043] 在一些实施例中，本实用新型的用于体育训练的机器人100中机器人颈部32包括 水平旋转机构和垂直旋转机构，水平旋转机构和垂直旋转机构分别与安装板34转动连接。 本实施例中通过水平转动机构和垂直旋转机构实现机器人头部的两旋转自由度，这样便于 机器人头部的视觉系统进行全方位的视觉监测。具体的，本实施例中通过水平旋转机构可 实现机器人头部向左或向右旋转90°，通过垂直旋转机构实现机器人头部向上旋转10°，向 下旋转30°。 [0044] 在一些实施例中，本实用新型的用于体育训练的机器人100中机器人头部3还包括 语音模块35，语音模块35位于头部本体31的顶部。本实施例中语音模块可以为麦克风或者 扬声器，通过语音模块可以与机器人进行语音交互。 [0045] 在一些实施例中，本实用新型的用于体育训练的机器人100还包括升降结构和驱 动电机，驱动电机设置于机器人底盘1内，升降结构设置于机器人身体2内，驱动电机驱动升 降结构运动以带动身体本体22沿支腿21上下移动。需要说明的是，本实施例中升降结构可 采用伸缩杆结构、丝杆结构或者滑动结构，在此不一一例举说明。本实施例的用于体育训练 的机器人通过机器人底盘内的驱动电机驱动升降结构运动以调整身体本体的高度，进而调 整机器人头部的高度，满足不同高度的监测需求。 [0046] 在一些实施例中，本实用新型的用于体育训练的机器人100中身体本体22的移动 距离为25cm～50cm。需要说明的是，本实施例中身体本体的移动距离可以为25cm、30cm、 35cm、40cm、45cm或者50cm，在此不一一列举说明。 [0047] 可选的，本实用新型实施例的用于体育训练的机器人的高度为1.3m～1.7m。 [0048] 优选的，本实用新型实施例的用于体育训练的机器人的高度为1.45m～1.7m。 [0049] 在一些实施例中，本实用新型的用于体育训练的机器人100中身体本体22的前端 设有两个音箱25，两个音箱25分别位于第二立体视觉模块24的左右两侧，身体本体22的后 端设有急停开关26。 [0050] 在一些实施例中，本实用新型的用于体育训练的机器人100中身体本体22顶部的 一侧设有定位天线。需要说明的是，该定位天线可以为GPS定位天线或者北斗卫星定位天 线] 在一些实施例中，本实用新型的用于体育训练的机器人100中身体本体22的两侧 部均设有抬手28，该抬手可用于辅助搬运机器人。 [0052] 在一些实施例中，本实用新型的用于体育训练的机器人100中机器人底盘1的底部 设有移动轮14，机器人底盘1的后端设有启动开关15、网络接口16、红外传感器17以及充电 口18，红外传感器17和充电口18上下排布并位于第二开槽19内，启动开关15和网络接口16 并排设置并位于第二开槽19的上方。可选的，本实施例中移动轮14包括两个主动轮和4个从 动轮。 [0053] 可选的，本实用新型实施例的用于体育训练的机器人100中机器人底盘1的一侧部 设有电池口20，储能电池放置于电池口20内，该储能电池可以为锂电池。本实施例通过内置 储能电池保证机器人可脱离供电线进行较远距离的移动。 [0054] 可选的，本实用新型实施例的用于体育训练的机器人100还包括主控制器，设置于 身体本体内，第一至第三立体视觉模块、语音模块、显示屏、音箱、激光雷达以及红外传感器 等均与主控制器连接，主控制器根据从第一至第三立体视觉模块获取的立体数据分析得到 7 7 CN 215471177 U 说明书 6/6页 体育训练人员的训练科目和测试结果。 [0055] 虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本实用新型 而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属领域内的技术人员，在 不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的 修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。 8 8 CN 215471177 U 说明书附图 1/4页 图1 9 9 CN 215471177 U 说明书附图 2/4页 图2 10 10 CN 215471177 U 说明书附图 3/4页 图3 图4 11 11 CN 215471177 U 说明书附图 4/4页 图5 图6 图7 12 12
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