[发明专利]一种飞盘斜抛运动的计算方法

说明书

技术领域

本发明属于斜抛运动技术领域，尤其涉及一种飞盘斜抛运动的计算方法。

背景技术

第十六届全国大学生机器人大赛以“舞盘雅乐”为主题，灵感来自我国古代传统礼仪和游戏“投壶”。春秋战国时期，诸侯宴请宾客时的礼仪之一就是请客人射箭，名曰“射礼”。那时，成年男子以不会射箭为耻，主人请客人射箭，客人是不能推辞的。后来，为了使确实不善射的客人参与游戏，就用箭投酒壶代替弯弓，以乐嘉宾，以习礼仪。久而久之，投壶就成为宴饮时的一种待客之礼和高雅的比赛活动。秦汉以后，它在士大夫阶层中盛行不衰，每逢宴饮，必有“雅歌投壶”的节目助兴。宋吕大临在《礼记传》中说“投壶，射之细也。燕饮有射以乐宾，以习容而讲艺也”。

飞盘斜抛运动一般都是人来完成的，目前尚无一支真正实现飞盘斜抛运动的机器人。机器人要想实现飞盘斜抛运动，其关键在于向机器人系统中输入一种飞盘斜抛运动的核心算法。

发明内容

本发明提供一种飞盘斜抛运动的计算方法，将本发明的算法输入到机器人程序中，能够实现机器人的飞盘斜抛运动，本发明根据识别得到的着陆台场上7个大小和面积不同的着陆台的参数、环境参数以及比赛中使用的PU塑料软式飞盘的参数等，生成最优算法，以确保成功地实现飞盘落在所有着陆台上且在每个着陆台上着陆后不掉落。

本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种飞盘斜抛运动的计算方法，包括以下计算步骤：

水平方向速度：v_x＝v₀cosθ

竖直方向速度：v_y＝v₀sinθ-gt

水平位移：x＝v₀cosθ·t(1)

竖直方向位移：

由(1)、(2)消去t得：

根据三角函数关系的：

由(4)式整理得：

式中：x为水平位移，g为重力加速度，h为高度，v₀为初速度，θ为初速度与水平方向的夹角；

斜抛运动中除了受重力影响外，还收到空气阻力的影响，空气阻力的公式：

式中：C为空气阻力系数；ρ为空气密度；S物体迎风面积；V为物体与空气的相对运动速度，空气阻力的大小与空气阻力系数及迎风面积成正比，与速度平方成正比；

在上升过程中，竖直方向的加速度为：

在上升过程中，竖直方向的加速度为：

实际上，飞盘在水平方向的运动并不是匀速直线运动，而是趋近于匀加速直线运动，其所受的水平方向加速度为：

水平方向位移修正为：

x＝v₀cosθ-a_xt(10)

本发明根据识别得到的着陆台场上7个大小和面积不同的着陆台的参数、环境参数以及比赛中使用的PU塑料软式飞盘的参数等，生成最优算法，以确保成功地实现飞盘落在所有着陆台上且在每个着陆台上着陆后不掉落。

作为优选，物体的速度低于200米/秒，阻力与物体速度大小的平方成正比。

作为优选，由于水平位移x较近，可以近似认为上升和下落的竖直方向的加速度相等，竖直方向位移修正为：

本发明的有益效果为：

本发明根据识别得到的着陆台场上7个大小和面积不同的着陆台的参数、环境参数以及比赛中使用的PU塑料软式飞盘的参数等，生成最优算法，以确保成功地实现飞盘落在所有着陆台上且在每个着陆台上着陆后不掉落。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为比赛结构场地立体图；

图2为比赛结构场地平面图；

图3为比赛结构场地侧面图；

图4为斜抛运动的抛物线示意图；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。