武術(shù)擂臺(tái)仿人機(jī)器人系統(tǒng)及電路設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) (填寫題目) 教學(xué)單位：機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)名稱：（填寫專業(yè)全稱，不要寫成班級(jí)名稱） 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師：姓名（職稱） 指導(dǎo)單位： 完成時(shí)間：（填寫全學(xué)院統(tǒng)一時(shí)間） 電子科技大學(xué)中山學(xué)院教務(wù)處制發(fā) 武術(shù)擂臺(tái)仿人機(jī)器人系統(tǒng)及電路設(shè)計(jì) 摘 要 本文圍繞武術(shù)擂臺(tái)仿人機(jī)器人的設(shè)計(jì)，從中國機(jī)器人大賽武術(shù)擂臺(tái)賽比賽規(guī)則入手， 分析合理的比賽策略，系統(tǒng)地介紹了武術(shù)擂臺(tái)仿人機(jī)器人的硬件與軟件構(gòu)成、技術(shù)特點(diǎn) 以及戰(zhàn)術(shù)策略等方面的內(nèi)容，主要包括硬件設(shè)計(jì)、決策系統(tǒng)以及干擾與抗干擾措施。 該仿人機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙，可以通過簡單的動(dòng)作完成仿人形態(tài)到車形態(tài)的變形， 從而有效降低重心。機(jī)器人共

2、有 7 個(gè)自由度，整體重量 4.19kg，高 40cm，底部投影尺寸 30cm*30cm，符合比賽要求。底盤骨架采用 4mm*4mm*3mm 鏤空角鋁連結(jié)，四壁采用 0.8mm 不銹鋼板包圍，結(jié)構(gòu)有一定的剛性，經(jīng)測試可以抵抗進(jìn)攻和防守中發(fā)生的激烈沖撞。 傳感器部分采用了紅外開關(guān)與紅外測距傳感器相配合。 自行設(shè)計(jì)以 mega128 為核心的通用小型機(jī)器人控制器。該控制器板載 5v3a 開關(guān)電源， 具有 rs232 以及 rs422 總線接口，具有數(shù)字舵機(jī)接口以及模擬舵機(jī)接口，并且有設(shè)備過 流保護(hù)、電源過壓、欠壓保護(hù)等功能。 經(jīng)測試，該仿人機(jī)器人運(yùn)行穩(wěn)定，有較好的攻擊、防御能力。 關(guān)鍵詞:機(jī)器人武

3、術(shù)擂臺(tái)賽；仿人機(jī)器人；avr 單片機(jī) combat humanoid robot system and circuit design abstract this article around the humanoid robot design, start from robot competition from chinese robot competition rules, discuss the reasonable strategy, systematic introduction to the combat robot hardware and software, the techni

4、cal characteristics and tactical strategies and other aspects, including hardware design, decision-making system and the interfere and anti- interference measures. with ingenious design of structure, the robot can simply form humanoid to vehicle deformation, and thus reduce the center of gravity. th

5、is robot has total of seven degrees of freedom, weight 4.19kg, high 40cm, and the bottom of the projection size 30cm*30cm, which is with the competition requirements. chassis frame with 4mm*4mm*3mm hollow aluminum link 0.8mm stainless steel plate surrounded, the structure has some rigidity, were res

6、istant to attack and defense in the fierce clash. ir switchers and ir distance sensors were compatible built in. the controller using atmels mega128, which onboard 5v3a switching power supply. the controller have rs422 and rs232 bus interface, and the rc and digital servo interfaces, while has over-

7、current protection, power supply over voltage, under voltage protection. the testing experiments show that, the humanoid robot is stable, and has good attack and defense capabilities. keyword: combat robot competition; humanoid robot; avr mcu 目 錄 1 緒 論 .1 1.1 機(jī)器人武術(shù)擂臺(tái)賽背景.1 1.2 機(jī)器人武術(shù)擂臺(tái)賽介紹.1 1.3 機(jī)器人武術(shù)擂

8、臺(tái)賽競賽環(huán)境.2 1.4 本設(shè)計(jì)的意義及應(yīng)用.2 2 競賽策略 .3 2.1 規(guī)則分析.3 2.2 設(shè)計(jì)目標(biāo).3 2.3 應(yīng)戰(zhàn)策略.4 2.3.1 登上擂臺(tái).4 2.3.2 將棋子推下擂臺(tái) .4 2.3.3 將敵方推下擂臺(tái).4 2.3.4 避免被敵方推下擂臺(tái)。.5 4 決策系統(tǒng)設(shè)計(jì) .6 4.1 軟件體系結(jié)構(gòu).6 4.2.2 機(jī)器人舵機(jī).6 6.4 紅外測距傳感器的標(biāo)定.7 6.4 紅外開關(guān)的校準(zhǔn).7 6.5 運(yùn)動(dòng)軌跡的調(diào)校.7 7 總結(jié)與展望 .8 參考文獻(xiàn) .9 附錄 1 cds5500 機(jī)器人舵機(jī)控制程序 .10 附錄 2 控制器原理圖.14 附錄 3 機(jī)器實(shí)體照片.15 致 謝 .16

9、 1 緒 論 機(jī)器人技術(shù)融合了電子、機(jī)械、傳感器、自動(dòng)控制和人工智能等眾多先進(jìn)技術(shù)，通 過設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試, 可以激發(fā)我們大學(xué)生的想象力和工程潛質(zhì), 培養(yǎng)設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新 能力、動(dòng)手能力、合作精神。機(jī)器人武術(shù)擂臺(tái)賽是機(jī)器人技術(shù)較量的平臺(tái)之一，該賽事 在國外備受關(guān)注，目前在國內(nèi)已經(jīng)悄然興起。 1.1 機(jī)器人武術(shù)擂臺(tái)賽背景 中國機(jī)器人大賽暨 robocup 公開賽是中國最權(quán)威、最具影響力的機(jī)器人技術(shù)大賽、 學(xué)術(shù)大會(huì)，是當(dāng)今中國、乃至亞洲機(jī)器人尖端技術(shù)產(chǎn)業(yè)競賽和國際頂尖人才匯集的活動(dòng) 之一。大賽從 1999 年起至今已舉辦十屆。本屆大賽由國家科技部高技術(shù)研究發(fā)展中心、 中國自動(dòng)化學(xué)會(huì)機(jī)器人競賽工作委員

10、會(huì)、robocup 中國委員會(huì)等機(jī)構(gòu)共同主辦。大賽項(xiàng)目 包括機(jī)器人足球賽、機(jī)器人武術(shù)擂臺(tái)賽、機(jī)器人舞蹈賽、水中機(jī)器人競賽、空中機(jī)器人 競賽、機(jī)器人救援賽、機(jī)器人仿真賽等，其中最受關(guān)注和最精彩的是機(jī)器人足球賽和機(jī) 器人武術(shù)擂臺(tái)賽。 1.2 機(jī)器人武術(shù)擂臺(tái)賽介紹 機(jī)器人武術(shù)擂臺(tái)賽是中國機(jī)器人大賽中一項(xiàng)新的賽事。它的主要內(nèi)容是：兩個(gè)完全 自主的機(jī)器人在一個(gè) 2.4*2.4 米的擂臺(tái)上，使用各種傳感器來感知自身的位置、姿態(tài)， 并感知對手的位置、方向，并利用各種執(zhí)行器來互相攻擊的對抗性機(jī)器人競賽。 該賽事的主要目的在于促進(jìn)智能機(jī)器人技術(shù)(尤其是自主識(shí)別、自主決策技術(shù))的普 及。參賽隊(duì)需要在競賽規(guī)則范圍內(nèi)

11、，以各自組裝或者自制的自主機(jī)器人互相搏擊，并爭 取在比賽中獲勝，以對抗性競技的形式來推動(dòng)相關(guān)機(jī)器人技術(shù)在大學(xué)生、青少年中的普 及與發(fā)展。 機(jī)器人武術(shù)擂臺(tái)賽的參賽機(jī)器人需要包括各種傳感器（檢測自身位置、檢測對手位 置、檢測自身姿態(tài)、檢測擂臺(tái)邊緣等等）、一個(gè)控制器（參賽隊(duì)員為其編寫程序，控制 整個(gè)機(jī)器人的行為和策略），多個(gè)執(zhí)行器（行走、擊打、輔助等），麻雀雖小、五臟俱 全。并且我們需要根據(jù)比賽規(guī)則，通過機(jī)械、電子、策略等各方面的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，來達(dá)到 在對抗競賽中壓倒對手的目的，因此是激發(fā)想象力和工程潛質(zhì), 培養(yǎng)設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能 力、動(dòng)手能力、合作精神和跨專業(yè)的綜合應(yīng)用能力理想平臺(tái)。 激烈而戲劇性的機(jī)器

12、人競賽對抗，能夠極大地激發(fā)我們學(xué)生的好勝心和積極性，讓 我們把對待競技體育的精神如籃球、踢足球的積極態(tài)度來對待工程創(chuàng)新實(shí)踐。在訓(xùn)練和 比賽的過程中，我們的綜合工程素質(zhì)、創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力都能得到全面的培養(yǎng)。 本項(xiàng)賽事未來的發(fā)展目標(biāo)是：比賽中，兩個(gè)使用雙腿自主行走的仿人形機(jī)器人互相 搏擊并將對方打倒或者打下擂臺(tái)。 1.3 機(jī)器人武術(shù)擂臺(tái)賽競賽環(huán)境 在指定的擂臺(tái)上有雙方機(jī)器人和 5 個(gè)中國象棋棋子1。雙方機(jī)器人模擬中國古代擂 臺(tái)搏擊的規(guī)則，互相擊打或者推擠。如果一方機(jī)器人整體離開擂臺(tái)區(qū)域或者不能再繼續(xù) 行動(dòng)，則另一方獲勝。如果雙方均未離開擂臺(tái)且都能自主移動(dòng)，則在比賽時(shí)間結(jié)束后， 推下擂臺(tái)上象棋

13、棋子數(shù)量多的一方獲勝，否則雙方判為平局。 比賽場地（即擂臺(tái)，如圖 1-1 所示）大小為長、寬分別為是 2400mm，高 150mm 的正 方形矮臺(tái)，臺(tái)上表面即為擂臺(tái)場地。底色從外側(cè)四角到中心分別為純黑到純白漸變的灰 度。 場地的兩個(gè)角落設(shè)有坡道，機(jī)器人從出發(fā)區(qū)啟動(dòng)后，沿著該坡道走上擂臺(tái)。場地四 周圍 700mm 處有高 500mm 的方形白色圍欄。比賽開始后，圍欄內(nèi)區(qū)域不得有任何障礙物 或人。 圖 1-1 擂臺(tái)賽場地整體效果 1.4 本設(shè)計(jì)的意義及應(yīng)用 本設(shè)計(jì)主要的工作有：策略的分析與制定、結(jié)構(gòu)與外觀的設(shè)計(jì)、電機(jī)以及電機(jī)驅(qū)動(dòng) 的選取、傳感器電路的設(shè)計(jì)與運(yùn)用、控制器電路的設(shè)計(jì)與制作、軟件的編寫與

14、調(diào)試、最 終對機(jī)器人進(jìn)行綜合的實(shí)地測試，發(fā)現(xiàn)問題并找出解決方案。在論文完成之前，以上問 題均得到解決，并且設(shè)計(jì)出一款抗干擾能力強(qiáng)的紅外探測模塊，該模塊可以用于機(jī)器人 避障、循跡等，以及其他需要對對障礙物進(jìn)行檢查的場合。與此同時(shí)設(shè)計(jì)了一款高性能 通用小型機(jī)器人控制器，該控制器板載 5v3a 開關(guān)電源，具有 rs232 以及 rs422 總線接口， 具有數(shù)字舵機(jī)以及模擬舵機(jī)接口，并且有設(shè)備過流保護(hù)、電源過壓、欠壓保護(hù)等功能。 本文正是一個(gè)本著學(xué)習(xí)、實(shí)踐和創(chuàng)新的思想設(shè)計(jì)機(jī)器人。設(shè)計(jì)思路基于機(jī)器人武術(shù) 擂臺(tái)賽比賽規(guī)則，設(shè)計(jì)的最終目標(biāo)是：結(jié)合當(dāng)前流行的機(jī)器人技術(shù)，制作出一臺(tái)能夠適 應(yīng)比賽現(xiàn)場復(fù)雜環(huán)境的自

15、主戰(zhàn)斗機(jī)器人。 2 競賽策略 本章從機(jī)器人武術(shù)擂臺(tái)賽比賽規(guī)則入手，分析出合理的比賽策略，系統(tǒng)地介紹了設(shè) 計(jì)目標(biāo)以及應(yīng)戰(zhàn)策略。 2.1 規(guī)則分析 由于比賽場地表面是灰度漸變的，所以機(jī)器人的自定位可以通過讀取場地的灰度信 息來實(shí)現(xiàn)。 機(jī)器人的重心應(yīng)該盡可能地降低。變形方案很好地解決了由于重心高帶來的晃動(dòng)等 問題。當(dāng)需要降低重心的的候，機(jī)器人進(jìn)行機(jī)械變形，增強(qiáng)作戰(zhàn)穩(wěn)定性。 要在比賽中取得“制高點(diǎn)”，在不考慮棋子的情況下應(yīng)該盡快搶得中心區(qū)或離中心 區(qū)域最近，機(jī)器人應(yīng)輕巧靈活, 前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作應(yīng)自如流暢，并具有較高的加速 度和較快的行進(jìn)速度，剎車要及時(shí)。同時(shí)，雙方機(jī)器人在攻防過程中將發(fā)生激烈沖撞，

16、 進(jìn)行制約與反制約的較量，因此機(jī)器人要求穩(wěn)定性好，結(jié)構(gòu)有一定的剛度，四壁要有推 擋板2。 有效的進(jìn)攻是最好的防守。制作仿人機(jī)器人的基本思想是：該機(jī)器人以進(jìn)攻為主、 防守為輔，在出發(fā)區(qū)出發(fā)后，在沒有探測到棋子的情況下，首先搶占中心區(qū)域，然后在 探到敵方機(jī)器人的方位后，把自己堅(jiān)固的防守部位面向敵方機(jī)器人，使敵方機(jī)器人的攻 擊失效，確保自己始終占領(lǐng)中心區(qū)域，然后再尋找機(jī)會(huì)迷惑或攻擊敵方機(jī)器人3。當(dāng)探 測到棋子的時(shí)候，要對場地環(huán)境、敵方位置、敵方運(yùn)動(dòng)方向等進(jìn)行多方位的綜合判斷， 確保不怠慢作站時(shí)機(jī)。 2.2 設(shè)計(jì)目標(biāo) 根據(jù)以上思想，本設(shè)計(jì)確定了如下的設(shè)計(jì)目標(biāo)： （1）從出發(fā)區(qū)出發(fā)，10秒內(nèi)自主登上擂臺(tái)

17、區(qū)域； （2）確定我方機(jī)器人在場地的大概位置和方向； （3）能自主尋找中心區(qū)域，以在未探測到對方時(shí)自主找到擂臺(tái)中心區(qū)； （4）尋找并接近棋子、尋找并接近敵方機(jī)器人； （5）推動(dòng)棋子到達(dá)擂臺(tái)邊沿； （6）與敵方機(jī)器人對抗，避免被推下擂臺(tái)，能夠推動(dòng)敵方； （7）在遭受敵方機(jī)器人攻擊時(shí)能保護(hù)自己（如具備一定的隱身和迷惑功能等，減少 和避免受到敵方機(jī)器人的攻擊） ，并具有一定的反擊能力； （8）檢測擂臺(tái)的范圍，避免掉下擂臺(tái)； （9）檢測我方姿態(tài)，防止摔倒，摔倒時(shí)能夠快速自行站立； （10）能夠識(shí)別圓柱體，并作舉起動(dòng)作； （11）具備有效的抓舉裝置，能夠舉起圓柱體； （12）能夠檢測舉起任務(wù)是否成功，如

18、果不成功能夠重新嘗試舉起。 2.3 應(yīng)戰(zhàn)策略 2.3.1 登上擂臺(tái) 在機(jī)器人啟動(dòng)后，機(jī)器人依靠邊緣檢測傳感器群引導(dǎo)到擂臺(tái)中心，不啟動(dòng)其他傳感 器的檢測； 2.3.2 將棋子推下擂臺(tái) 推棋子時(shí)，機(jī)器人需要做三件事情：尋找棋子，推動(dòng)棋子，自身定位。尋找棋子的 實(shí)現(xiàn)主要依賴于灰度傳感器和測距傳感器。傳感器的布局至關(guān)重要，機(jī)器人必須能夠通 過灰度傳感器定位自己的位置，通過測距傳感器確定棋子的位置。因此，構(gòu)型設(shè)計(jì)時(shí)必 須合理布置傳感器位置。比賽中輸贏的關(guān)鍵是把敵方推出場外，所以可以采用被動(dòng)式策 略尋找棋子，即機(jī)器人按照某種策略漫游，如果檢測到棋子就把棋子推出場外，否則機(jī) 器人繼續(xù)漫游。當(dāng)把棋子推出場外時(shí)

19、，機(jī)器人會(huì)接近擂臺(tái)邊沿，此時(shí)機(jī)器人需要適當(dāng)調(diào) 整自己狀態(tài)(速度，位置)以防止掉出擂臺(tái)4。這個(gè)過程中機(jī)器人的自身定位非常重要。 找到棋子之后，如何將它們推下擂臺(tái)呢？兩種方法：1、悶頭往前直走，不管怎么都 不轉(zhuǎn)彎，這樣一定能走到擂臺(tái)的邊沿，也能夠?qū)⑵遄油葡吕夼_(tái)。2、通過識(shí)別場地的灰度， 判斷出機(jī)器人的位置和方向，對準(zhǔn)最近的邊沿前進(jìn)。 方案一勝在簡單，程序?qū)崿F(xiàn)難度小。但是可能出現(xiàn)機(jī)器人需要推動(dòng)棋子走過超過半 個(gè)場地才能到達(dá)邊沿的情況。這個(gè)過程可能出現(xiàn)敵方干擾、推擠，失敗的概率很高。方 案二實(shí)現(xiàn)的難度比較高一些，但是效率高。 2.3.3 將敵方推下擂臺(tái) 我們可以想象，兩只斗牛相互推擠，贏的一定是力氣比

20、較大的一方。 首先需要考慮，什么因素會(huì)影響機(jī)器人的推力。在現(xiàn)實(shí)生活中我們會(huì)看到兩種現(xiàn)象： （1）一輛汽車在爬坡，但是動(dòng)力不足，反而慢慢從坡上滑了下來； （2）汽車在泥地上面行走，但走不快，因?yàn)檩喿涌偸窃诖蚧?上面兩個(gè)例子可以得到影響汽車行進(jìn)效果的兩個(gè)因素：1、動(dòng)力不足。2、摩擦力不 夠。如果動(dòng)力不足，我們的機(jī)器人可能會(huì)被敵方的小車推得輪子倒著轉(zhuǎn)。如果摩擦力不 夠，機(jī)器人在推擠時(shí)輪子會(huì)打滑，輪子一直在轉(zhuǎn)，但機(jī)器人就是不能往前走。 推動(dòng)敵方和推動(dòng)棋子要做的事情是一樣的，即：尋找敵方推動(dòng)敵方自身定位。 不同的是，推動(dòng)敵方需要更大的動(dòng)力，而且自身定位更加重要。如果己方被敵方推動(dòng)時(shí)， 己方就必須能夠及

21、時(shí)擺脫或者進(jìn)行抵抗。 所以，在比賽規(guī)則允許的條件下，機(jī)器人質(zhì)量盡可能接近所要求的最大值，盡量增 加機(jī)器人的動(dòng)力輸出、以及輪子的接地面積。我們采用四輪驅(qū)動(dòng)方案，兩輪驅(qū)動(dòng)方案重 量和推力都不夠。六輪驅(qū)動(dòng)方案不好轉(zhuǎn)彎，機(jī)器人不夠靈活。 2.3.4 避免被敵方推下擂臺(tái)。 如果我方機(jī)器人在前進(jìn)時(shí)被敵方從后面推擠，并且我方的機(jī)器人沒有察覺，會(huì)出現(xiàn) 什么情況呢？ 我方機(jī)器人的動(dòng)力方向和敵方機(jī)器人的動(dòng)力方向剛好一致，敵方不費(fèi)吹灰之力就可 以將我方機(jī)器人推下擂臺(tái)。所以機(jī)器人需要能夠察覺這種正在被推擠的狀態(tài)，并且能夠 通過掉頭、轉(zhuǎn)彎、后退等手段避開或?qū)箶撤綑C(jī)器人的推擠。 4 決策系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.1 軟件體系結(jié)構(gòu)

22、eclipse 是一個(gè)開放源代碼的、基于 java 的可擴(kuò)展開發(fā)平臺(tái)。就其本身而言，它只 是一個(gè)框架和一組服務(wù)，用于通過插件組件構(gòu)建開發(fā)環(huán)境。雖然大多數(shù)用戶很樂于將 eclipse 當(dāng)作 java ide 來使用，但 eclipse 的目標(biāo)不僅限于此。eclipse 還包括插件開 發(fā)環(huán)境（plug-in development environment，pde） ，這個(gè)組件主要針對希望擴(kuò)展 eclipse 的軟件開發(fā)人員，因?yàn)樗试S他們構(gòu)建與 eclipse 環(huán)境無縫集成的工具。由于 eclipse 中的每樣?xùn)|西都是插件，對于給 eclipse 提供插件，以及給用戶提供一致和統(tǒng) 一的集成開發(fā)環(huán)境

23、而言，所有工具開發(fā)人員都具有同等的發(fā)揮場所。 4.2.2 機(jī)器人舵機(jī) cds5500 機(jī)器人舵機(jī)和控制器之間采用問答方式通信， 通信方式為串行異步方式，一幀數(shù)據(jù)分為 1 位起始位，8 位數(shù)據(jù)位和 1 位停止位，無 奇偶校驗(yàn)位，共 10 位，其指令包格式如表 4-1。 表 4-1 cds5500 通訊指令包 字頭id 號(hào)數(shù)據(jù)長度指令參數(shù)校驗(yàn)和 0xff 0xffidlengthinstructionparameter1 .parameter n check sum 本設(shè)計(jì)使用以上通訊格式控制機(jī)器人上肢舵機(jī)的動(dòng)作，其控制程序見附錄 1 。 本設(shè)計(jì)在實(shí)際調(diào)試時(shí)，大多采用灰度梯度標(biāo)定法標(biāo)定灰度數(shù)據(jù)。表

24、 6-1 是在一次調(diào)試 中測得的數(shù)據(jù)。 表 6-1 灰度梯度標(biāo)定數(shù)據(jù) 前后右左前-右前-后后-右前-左右-左灰度均值 244207234261103727-17-27236.5 339283305355345622-16-50320.5 4934534255056840-28-12-80469 5515374825676914-55-16-85534.25 61261453762175-2-77-6-84596 注：表中“前”表示安裝在前面的灰度傳感器， “前后”表示前面?zhèn)鞲衅鳒p去后面?zhèn)鞲衅鞯牟钪怠?根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以看出，除左邊的灰度傳感器，其它三個(gè)灰度傳感器的值一致性較 好?？梢愿鶕?jù)這三個(gè)傳

25、感器的值來判斷機(jī)器人當(dāng)前的方向。另外可以根據(jù) 4 個(gè)灰度傳感 器的平均值來判斷機(jī)器人在場地上的位置。接近場地中心時(shí)，平均值較小，接近場地邊 沿時(shí)，平均值較大。得到這些邏輯，就可以在編寫控制程序時(shí)使用。 6.4 紅外測距傳感器的標(biāo)定 紅外測距傳感器的輸出是非線性的，所以需要對其進(jìn)行標(biāo)定。其標(biāo)定比較簡單，使 用直尺就可以進(jìn)行傳感器的標(biāo)定。 6.4 紅外開關(guān)的校準(zhǔn) 由于擂臺(tái)外 70cm 處有白色的圍欄，為了防止誤判斷，同時(shí)增加紅外探測的穩(wěn)定性， 尋敵紅外開關(guān)的探測距離調(diào)在 65cm。 6.5 運(yùn)動(dòng)軌跡的調(diào)校 機(jī)器人發(fā)現(xiàn)側(cè)邊有障礙物并要對障礙物發(fā)起攻擊時(shí)，機(jī)器人轉(zhuǎn)彎的幅度要迅速、合 適，才能在轉(zhuǎn)彎后面

26、對障礙物并對障礙物發(fā)起攻擊。另外，不同狀態(tài)下的行進(jìn)速度也不 一樣，例如在沒有發(fā)現(xiàn)障礙物的時(shí)候，行進(jìn)速度可以稍微降低；當(dāng)發(fā)現(xiàn)敵方機(jī)器人在前 方時(shí)，機(jī)器人應(yīng)該加速前進(jìn)；當(dāng)機(jī)器人發(fā)現(xiàn)正處于邊緣時(shí)，應(yīng)該迅速逃離。 7 總結(jié)與展望 本文正是一個(gè)本著學(xué)習(xí)、實(shí)踐和創(chuàng)新的思想的機(jī)器人設(shè)計(jì)。讓機(jī)器人根據(jù)比賽現(xiàn)場 復(fù)雜的環(huán)境變化，按照自己的想法和目的戰(zhàn)斗。我選擇自動(dòng)化專業(yè)，正是要加入自動(dòng)化 這個(gè)大家庭，在吸取知識(shí)的同時(shí)不斷提高自己，不斷的走近自己的夢想。 經(jīng)過一段時(shí)間的現(xiàn)場測試，現(xiàn)有機(jī)器人的一些設(shè)計(jì)漏洞也漸漸浮出水面。所以接下 去的工作是： （1）改良現(xiàn)有的硬件結(jié)構(gòu)。底盤的結(jié)構(gòu)需要作更進(jìn)一步的優(yōu)化，輪子的固定需要

27、更 牢靠；部分關(guān)節(jié)需要嚴(yán)格按照力學(xué)原理重新設(shè)計(jì)。另外，去掉鏟形披風(fēng)、設(shè)計(jì)更加合理 的普通構(gòu)形勢在必行。 （2）改良電機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。現(xiàn)用的直流空心杯電機(jī)由于功率不足，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)力不 足，加速緩慢，動(dòng)作不是很靈活；再加上驅(qū)動(dòng)器最大只能承受 10a 電流，剎車時(shí)無法承 受很大的反向電流，制約了機(jī)器人的剎車效果。 （3）機(jī)器人隱身機(jī)構(gòu)的改進(jìn)。目前四壁貼的泡沫材料雖然可以減少被對方發(fā)現(xiàn)的幾 率，但隱身效果依然不夠理想，所以在隱身材料這一方面上依然需要進(jìn)行大量的試驗(yàn)。 （4）紅外探測模塊接收部分由于采用了單級(jí)放大，并且沒有輸出漂移控制電路，降 低了該傳感器的可靠性；由于沒有采用帶通濾波器，導(dǎo)致放大電路引入

28、的噪聲縮短了該 傳感器的探測距離。所以，紅外接收放大電路需要更進(jìn)一步的研發(fā)。 （5）控制器的研發(fā)、改良等相關(guān)工作；硬件上，開發(fā)更小尺寸的控制器，并且使各 種接口更加完善，運(yùn)行更加穩(wěn)定。軟件上，當(dāng)前控制器的底層軟件執(zhí)行效率有提升空間， 另外，完善現(xiàn)有的機(jī)器人地圖算法，使其自定位效率更高且更加精準(zhǔn)，可以有效提高機(jī) 器人的作戰(zhàn)能力。一款穩(wěn)定的、性能優(yōu)秀的控制器不僅有利于機(jī)器人團(tuán)隊(duì)的后續(xù)賽事， 而且有利于開展教學(xué)工作，激發(fā)同學(xué)們對機(jī)器人制作的熱情，開拓同學(xué)們視野，甚至可 以舉行校內(nèi)賽。 參考文獻(xiàn) 1 2009武術(shù)擂臺(tái)賽比賽規(guī)則2.2.0版.2009. 2 楊學(xué)軍,丁蓋蓋.防守型武術(shù)擂臺(tái)機(jī)器人的研究與實(shí)

29、踐j. 機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用.2009（4）：44-46. 3 李衛(wèi)國,王志剛.進(jìn)攻型武術(shù)擂臺(tái)機(jī)器人的研究與實(shí)踐j. 機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用.2009（4）：41-43. 4 郝俊青.武術(shù)擂臺(tái)賽機(jī)器人的設(shè)計(jì)策略j. 科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì).2009，19（9）：124-126. 5 innostar實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書.2009 6 林浩岳，章敏鵬，周增元.韓山師范學(xué)院“韓鷹隊(duì)”隊(duì)伍描述d.韓山師范學(xué)院,2008. 7 張俊.匠人手記m.北京航空航天大學(xué)出版社.2008.107-113. 8 王志良，周桌，靳松.競賽機(jī)器人制作技術(shù)m.機(jī)械工業(yè)出版社,2007. 9 江海波,王桌然,耿德根.深入淺出avr單片機(jī)-從at

30、mega48/88/168開始m.北京：中同電力出版社， 2008：3437. 10 cang ye, johann borenstein. characterization of a 2-d laser scanner for mobile robot obstacle negotiation. in 編者，edited. proc. ieee int.conf. on robotics and automation, washington dc, december 2002, pp.2512-2518. 附錄 1 cds5500 機(jī)器人舵機(jī)控制程序 cds5500 數(shù)字舵機(jī)的控制程序例子如

31、下：（mcu：mega128，crystal：8mhz） #include #include #include delay.h #define txd_enable portd /* 無符號(hào) 8 位整型變量 */ typedef signed char int8; /* 有符號(hào) 8 位整型變量 */ typedef unsigned short int uint16; /* 無符號(hào) 16 位整型變量 */ typedef signed short int int16; /* 有符號(hào) 16 位整型變量 */ typedef unsigned long int uint32; /* 無符號(hào) 32

32、位整型變量 */ typedef signed long int int32; /* 有符號(hào) 32 位整型變量 */ uint8 parameter20=0 x1e,0 x00,0 x01,0 x00,0 x02; /位置和速度控制數(shù)據(jù)隊(duì)列 /uart0 initialize / desired baud rate: 1m / actual: baud rate:1m (0.0%) / char size: 8 bit / parity: disabled void uart0_init(void) /因?yàn)椴捎玫氖?8m 的晶振，所以采用倍速的方式產(chǎn)生 1m 的 波特率 ucsr0b = 0

33、x00; /disable while setting baud rate ucsr0a = 0 x02; /設(shè)置為倍速模式 ucsr0c = 0 x06; /設(shè)置串口以 8 位數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù) ubrr0l = 0 x00; /設(shè)置波特率 ubrr0h = 0 x00; /設(shè)置波特率 ucsr0b = 0 x98; /開串口 0 的發(fā)送使能，以及接受使能 void init_devices(void) /stop errant interrupts until set up cli(); /disable all interrupts uart0_init(); sei(); /re-enabl

34、e interrupts /all peripherals are now initialized void txpacket(uint8 id, uint8 parameterlength,uint8 instruction) uint8 i; uint16 j; uint16 checksum=0; txd_enable; while ( !( ucsr0a udr0=0 xff; while ( !( ucsr0a udr0=0 xff; /發(fā)送兩個(gè)字頭； while ( !( ucsr0a udr0=id; /發(fā)送 id； while ( !( ucsr0a udr0=paramete

35、rlength+2; /發(fā)送字長； while ( !( ucsr0a udr0=instruction; /發(fā)送指令 for(i=0;iparameterlength;i+) while ( !( ucsr0a udr0=parameteri; /發(fā)送所有參數(shù) checksum=id+parameterlength+instruction+2; for(i=0;iparameterlength;i+) checksum+=parameteri; checksum=(checksum%256); checksum while ( !( ucsr0a udr0=checksum; /發(fā)送校檢字節(jié)

36、 while ( !( ucsr0a for(j=0;j1000;j+)； rxd_enable ; void main() init_devices(); while(1) /對控制參數(shù)賦初值 parameter0=0 x1e; /首地址 parameter1=0 x00; / 位置 l parameter2=0 x01; / 位置 h parameter3=0 x00; / 速度 l parameter4=0 x02; / 速度 h txpacket(1,5,03); /id，字長,指令 delay_s(4); /延時(shí) 4 秒 parameter2=0 x03; /更改速度 txpacke

37、t(1,5,03); /id，字長,指令 delay_s(6); parameter0=0 x06; /切換為直流電機(jī)模式 parameter1=0 x00; / 位置 l parameter2=0 x00; / 位置 h parameter3=0 x00; / 速度 l parameter4=0 x00; / 速度 h txpacket(1,5,03); /id，字長,指令 delay_s(2); parameter0=0 x1e; parameter4=0 x02; /賦開環(huán)速度 txpacket(1,5,03); /id，字長,指令 delay_s(8); /延時(shí) 8 秒 parameter4=0 x06; /同速度反向 txpacket(1,5,03); /id，字長,指令 delay_s(20); /延時(shí) 20 秒 parameter0=0 x06; /切換為舵機(jī)模式 parameter1=0 xff; / 位置 l pa