淺談武術(shù)擂臺機器人輕量組結(jié)構(gòu)設計

摘 要：近幾年來，武術(shù)擂臺機器人發(fā)展趨勢逐漸顯現(xiàn)。機器人學的進步和應用是20 世紀自動控制最有說服力的成就，是當代最高意義上的自動化。機器人綜合的多科學的發(fā)展成果，代表的高技術(shù)的發(fā)展前沿，他在人類的應用領域的不斷擴大引起國際上重新認識機器人技術(shù)的作用和影響。而武術(shù)擂臺機器人是其中一種。

關(guān)鍵詞：武術(shù)擂臺；輕量組；機器人

1 武術(shù)擂臺機器人輕量組簡介

首先武術(shù)擂臺機器人的制作只能統(tǒng)一的標準機器人套件、標準平臺組件包、BDMC系列等的驅(qū)動器、擂臺賽專用電機。不能使用自制部件或不屬于該套件的部件，其原則是只能減（切割、打磨等）。僅有電池組、扎線帶、電線電纜、電子接插件、各種螺絲、螺母這些材料不在限制之列，可以自由選擇購買組裝。

其次輕量組機器人身體部分需具備頭部、軀干、四肢幾個基本的與人體類似的特征，必須具備兩個手臂，且每個手臂不少于3個動力關(guān)節(jié)，這也是仿照人類的關(guān)節(jié)要求。機器人在開始比賽前，最多也只能有兩條手臂，任何多出的類似手臂功能的部分是禁止的。比賽過程中，如果缺失手臂，比賽可以正常進行，且不做任何判罰。

輕量組是一種類人機器人，在形體上仿照人類，比賽中鼓勵機器人將對方擊倒，例如利用機械手臂，給一定時間讓倒下的一方站立，單純的推擠下擂臺得分很難在比賽中占到優(yōu)勢，而且也與類人這一特點不服，所以為了讓比賽有格斗的特性，具有觀賞性，鼓勵這種擊倒的進攻方式。在此過程中，如機器人倒下，可以自行站立繼續(xù)比賽；被推下擂臺，重新從斜坡出發(fā)比賽。

機器人攻擊形式限制：機器人手臂不能故意攻擊對方機器人的底盤，比如將機械手臂伸到底盤下面將對手勾倒等類似的動作。且參賽機器人必須是自主機器人，自行決定其行動，不得再通過線纜與任何其他器材（包括電源）連接。

2 武術(shù)擂臺機器人輕量組得分細則

首先由機器人登臺開始，比賽前雙方隊員需舉手示意機器人已經(jīng)準備好。開始后不能再觸碰機器人，否則將被判本局負。待裁判員哨聲響之后，如果其中一方10秒沒有完成登臺，對方得1分，并以10秒為單位繼續(xù)讀秒。如果兩方均未在10秒內(nèi)登臺，則均不得分。

其次，是在比賽過程種的得分。比賽中若其中一方從非圍擋處掉下擂臺，對方得1分。一方從圍擋處掉下擂臺時，如果對方也倒在擂臺上，則對方可以得3分；如果對方還站立在擂臺上，那么對方可獲得5分，掉臺的一方重新從對應斜坡上臺開始比賽。雙方先后掉下擂臺，比如兩機器人糾纏戰(zhàn)斗，幾乎同時掉臺，那么都不得分，兩者重新從對應出發(fā)區(qū)開始出發(fā)比賽。如果一方倒在擂臺上，對方得1分，在此期間裁判繼續(xù)讀秒，并以每10秒得1分，給對方加分，直至倒下的機器人重新站立起來。機器人倒下的一方也可以選擇重啟機器人，即重新上臺。那么對方加3分。

參賽隊的隊長可以向裁判員宣布本隊本場比賽棄權(quán)，那棄權(quán)后，對方則以10：0獲勝。

比賽結(jié)束后，按照實際的得分情況記錄比分，判斷勝平負，獲勝積3分，平局各積1分。負方不得分。最后參照足球比賽晉級比賽。

3 賽程賽制

比賽一共分為小組賽和淘汰賽。

首先進行小組賽，小組賽時每支隊伍會和同組其他隊伍分別對陣，每場比賽時間為2分鐘，根據(jù)實際積分和比分情況進行排名。淘汰賽比賽時間為2分鐘，如果在2分鐘內(nèi)無法分出勝負，將再賽一場，如果還不能分出勝負，則按照足球比賽的“金球”規(guī)則進行得分，哪一方先得分，則那方獲勝。

4 武術(shù)擂臺機器人輕量組結(jié)構(gòu)設計

本文主要研究武術(shù)擂臺機器人的整體結(jié)構(gòu)在理論上和實際應用上盡可能的使機器人實現(xiàn)高靈活的運動狀態(tài)。根據(jù)比賽規(guī)則和以往的經(jīng)驗提出結(jié)構(gòu)設計方案。設計武術(shù)擂臺機器人的結(jié)構(gòu)。機器人各部分設計包括攻擊部分、驅(qū)動部分、檢測部分。三部分對機器人設計都是至關(guān)重要的。設計碉堡外殼的結(jié)構(gòu)以致能使機器人的防御力加強。選擇合適電機。使機器人的運行狀態(tài)良好。比較靈敏的傳感器是機器人運行起來比較靈活。對機器人進行結(jié)構(gòu)設計。確定了機器人的整體布局。設計了機器人的要活動部件、外殼、電機和輪子。針對距離、位置及黑心等的測試.選擇了紅外傳感器。選擇由博創(chuàng)科技公司提供的各種零件。對機器人進行搭建.并且對機器人運動狀態(tài)進行測試和分析。以及為了達到更好的狀態(tài)。對機器人測試中的不足之處進行改進。

其次，總體設計的協(xié)調(diào)性是一大難點。機器人應該在重量盡可能滿足要求的情況下，越重越好，重心越低越好。尋物、避障、不掉下擂臺是最大難點，這需要有相當?shù)目刂扑健＼浖膶崿F(xiàn)方面，這個模塊需要協(xié)調(diào)機器人各個關(guān)節(jié)使其能夠很好的運動且維持平衡，需要很好的算法才能達到精確地要求。還有電路的總體布線，控制部分的制作，走線也應該規(guī)整，避免線太亂造成失誤。 技術(shù)指標：讓機器人走上擂臺。然后向右旋轉(zhuǎn)45至90度后；轉(zhuǎn)直向前進，進入進攻和巡邏程序，然后進行用紅外探測看其是否要掉下擂臺，若是，則轉(zhuǎn)彎，否則繼續(xù)。過30S啟動光電開關(guān)，進行尋物，即對方車，然后驅(qū)動車體，向障礙物運行，進行擊打。

5 總結(jié)

本文分析了機器人武術(shù)擂臺賽機器人的控制系統(tǒng)，并結(jié)合機器人大賽武術(shù)擂臺賽的規(guī)則設計了應對中國機器人大賽——機器人武術(shù)擂臺賽的結(jié)構(gòu)，通過對武術(shù)擂臺賽機器人的傳感器挑選、測試，比賽程序的編寫、試驗，完成機器人武術(shù)擂臺賽的控制系統(tǒng)的設計，制造可以參加機器人大賽武術(shù)擂臺賽的標準型機器人。機器人的重量和尺寸在規(guī)則允許的范圍內(nèi)盡可能大。重心也應該盡可能的低，這樣運行平穩(wěn)。

參考文獻

1.博創(chuàng)科技 “創(chuàng)意之心”模塊化教學機器人設計說明書

2.林以敏 機器人制作[M] 北京：機械工業(yè)出版社 2008

3.鄧星鐘；朱承高 機電傳動控制[M] 第四版 武漢：華中科技出版社，2003

作者簡介

潘棟（1996-），男，漢族，鄭州大學機械工程學院機械工程專業(yè)2014級學生。