【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及发射控制，尤其涉及一种球状物品发射结构的控制方法。
技术介绍
1、球状物品发射结构，是一种用于投射球形或近似球形物体的机械装置，广泛应用于各种领域，包括但不限于娱乐设施、教育实验和科研研究等。
2、传统的球状物品发射结构通常需要在移动至预定位置后才能以特定的速度和角度进行发射操作，将球状物品投射至目标位置。在位置变化时无法自适应地调整发射速度和角度，从而限制了发射结构在不同应用场景下的灵活性和适应性。在功能设计上较为单一，主要关注于实现基本的发射功能，而缺乏对发射速度、角度等参数的精确控制。
3、此外，由于缺乏对发射参数的精确控制，传统的球状物品发射结构在操作过程中往往无法确保球体发射的成功率。由于发射速度和角度的不稳定，球状物品可能无法准确到达目标位置，或者即使到达也无法满足预设的标准，这不仅降低了工作效率，也严重影响了使用者的体验。
技术实现思路
1、为了解决以上技术问题，本专利技术提供了一种球状物品发射结构的控制方法。
2、本专利技术所解决的技术问题可以采用以下技术方案实现：
3、一种球状物品发射结构的控制方法，包括：
4、响应于发射指令以获取发射结构与目标位置的第一距离；
5、根据所述第一距离和预先构建的数学模型确定所述发射结构所需的目标发射速度和目标发射角度；其中，所述数学模型基于所述发射结构和所述目标位置之间处于不同距离下所需的发射速度和发射角度拟合得到；
6、根据所述目标
7、优选地，所述响应于所述发射指令以获取发射结构与目标位置的第一距离之前还包括：
8、初始化所述发射结构，以使所述发射结构的飞轮以预设的初始速度进行转动；同时，检测并追踪所述目标位置。
9、优选地，所述检测并追踪所述目标位置包括：
10、在视野范围内检测所述目标位置；
11、在所述视野范围内未检测到所述目标位置时，转动所述视野范围，直到搜索到所述目标位置；以及
12、在搜索到所述目标位置后，对所述目标位置进行追踪。
13、优选地，还包括：触发发射指令；
14、所述触发发射指令包括：
15、在所述发射结构处于自主模式时，自动触发所述发射指令；
16、在所述发射结构处于操控模式时，监测是否接收到外部的发射控制指令，并在接收到所述外部的发射控制指令时触发所述发射指令。
17、优选地，所述响应于所述发射指令以获取发射结构与目标位置的第一距离包括：
18、使用视觉模块获取包含所述目标位置的视觉图像；
19、对所述视觉图像进行预处理，得到预处理后的视觉图像；
20、对所述预处理后的视觉图像进行特征提取，得到相应的特征数据；
21、从所述特征数据中获取所述目标位置在所述视觉图像中的坐标，根据所述坐标计算所述目标位置与所述视觉模块之间的夹角；
22、根据所述夹角以及基于所述视觉模块与所述目标位置构建的几何模型计算得到所述第一距离。
23、优选地，所述夹角采用下述公式计算：
24、
25、其中，tx表示所述目标位置在所述视觉模块视角内所处平面的中心点横方向上的偏移值；ty表示所述目标位置在所述视觉模块视角内所处平面的中心点竖直方向上的偏移值；fov表示所述视觉模块的视野范围；vga表示所述视觉模块的分辨率像素；θ视表示所述目标位置与所述视觉模块之间的夹角；
26、所述第一距离采集下述公式计算：
27、
28、其中，h表示所述目标位置距离地面的高度；h表示所述视觉模块距离地面的高度；x表示所述发射结构与所述目标位置的第一距离。
29、优选地，所述计算得到所述第一距离之后还包括：对所述第一距离进行误差补偿；
30、所述对所述第一距离进行误差补偿包括：
31、基于所述第一距离从预先构建的距离误差补偿数据库中获取得到对应的距离补偿值；其中，所述距离误差补偿数据库中存储有所述发射结构与所述目标位置在不同距离下对应的补偿值；
32、根据获取的距离补偿值对所述第一距离进行误差补偿。
33、优选地，所述数学模型的构建步骤包括：
34、采集待拟合数据；所述待拟合数据包括所述发射结构和所述目标位置之间处于不同距离下所需的发射速度和发射角度；
35、对所述待拟合数据进行预处理，得到预处理后的待拟合数据；所述预处理包括异常数据剔除；
36、构造函数方程对所述预处理后的待拟合数据进行拟合，得到拟合模型；
37、检验所述拟合模型的准确度是否达标，并在不达标时对所述待拟合数据中的发射速度和发射角度分别进行误差补偿，随后重新进行拟合，直至达标后，输出达标的拟合模型作为所述数学模型。
38、优选地，所述根据所述目标发射速度和所述目标发射角度驱动所述发射结构包括：
39、以所述目标发射速度和所述目标发射角度作为目标期望，控制所述发射结构的驱动电机；
40、判断所述驱动电机的转速和旋转角度是否达到所述目标期望；
41、在判断未达到所述目标期望时，根据预设控制策略控制所述驱动电机；其中，所述预设控制策略为根据一个基于卡尔曼滤波的电压补偿信号、一个基于所述驱动电机反馈的实时位置与所述目标期望的差值的pid控制信号以及一个前馈补偿系数输出的电机控制信号。
42、优选地，所述电机控制信号为：
43、
44、其中，error表示所述驱动电机反馈的实时位置与所述目标期望的差值；t表示时间；kf表示前馈补偿值，用于克服电机克服外加环境的摩擦力；kp表示比例调节常数；ki表示积分调节常数；kd表示微分调节常数；v补偿表示为基于卡尔曼滤波的电压补偿信号。
45、优选地，所述将球状物品发射至所述目标位置包括：
46、在所述发射结构的飞轮达到所述目标发射速度以及背板达到所述目标发射角度后，传送机构将所述球状物品送至所述发射结构；
47、所述飞轮将所述球状物品发射至所述目标位置。
48、优选地，所述飞轮的电流分配优先级大于所述背板的电流分配优先级；所述背板的电流分配优先级大于所述传送机构。
49、本专利技术技术方案的优点或有益效果在于：
50、本专利技术通过响应发射指令并实时获取发射结构与目标位置的第一距离，能够确保在每次发射前都基于最新的距离信息来进行计算和调整；同时，基于预先构建的数学模型能够根据发射结构和目标位置之间的不同距离，智能地计算出所需的目标发射速度和发射角度，简化了人工操作的复杂性，提高球状物品发射到目标位置的准确性，缩短发射的操作时间，提高发射效率。
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1.一种球状物品发射结构的控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的球状物品发射结构的控制方法，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求2所述的球状物品发射结构的控制方法，其特征在于，所述检测并追踪所述目标位置包括：
4.根据权利要求1所述的球状物品发射结构的控制方法，其特征在于，还包括：触发发射指令；
5.根据权利要求1所述的球状物品发射结构的控制方法，其特征在于，所述响应于所述发射指令以获取发射结构与目标位置的第一距离包括：
6.根据权利要求1所述的球状物品发射结构的控制方法，其特征在于，所述夹角采用下述公式计算：
7.根据权利要求1所述的球状物品发射结构的控制方法，其特征在于，还包括：对所述第一距离进行误差补偿；
8.根据权利要求1所述的球状物品发射结构的控制方法，其特征在于，所述数学模型的构建步骤包括：
9.根据权利要求1所述的球状物品发射结构的控制方法，其特征在于，所述根据所述目标发射速度和所述目标发射角度驱动所述发射结构包括：
10.根据权利要求9所述
11.根据权利要求1所述的球状物品发射结构的控制方法，其特征在于，所述将球状物品发射至所述目标位置包括：
12.根据权利要求11所述的球状物品发射结构的控制方法，其特征在于，所述飞轮的电流分配优先级大于所述背板的电流分配优先级；所述背板的电流分配优先级大于所述传送机构。
...【技术特征摘要】
1.一种球状物品发射结构的控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的球状物品发射结构的控制方法，其特征在于，还包括：
3.根据权利要求2所述的球状物品发射结构的控制方法，其特征在于，所述检测并追踪所述目标位置包括：
4.根据权利要求1所述的球状物品发射结构的控制方法，其特征在于，还包括：触发发射指令；
5.根据权利要求1所述的球状物品发射结构的控制方法，其特征在于，所述响应于所述发射指令以获取发射结构与目标位置的第一距离包括：
6.根据权利要求1所述的球状物品发射结构的控制方法，其特征在于，所述夹角采用下述公式计算：
7.根据权利要求1所述的球状物品发射结构的控制方法，其特征在于，还包...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖靖宇，沈育粼，张应麒，肖靖龙，陈允悦，赵义通，
申请(专利权)人：科大智能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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