基于升降副翼混控的格斗機器人研究

李 斌，殷春海

（四川文理學院 智能制造學院，四川 達州635000）

當前，機器人技術與前沿技術正在迅猛發展，相關學科在相互交流中加速融合.［1］一些發達國家已經把機器人比賽作為創新教育的戰略手段.［2］我國各個地方也相繼舉辦了相應的機器人比賽.筆者設計這款機器人主要是針對機器人格斗比賽而設計的.比賽規則是將對方機器人推出場地之外而自己的機器人不能出界，或將對方機器人推入陷阱，或將對方機器人壓制使其失去反抗能力.根據要求，設計了升降副翼混控的格斗機器人.

1 機器人的總體結構設計

機器人總體結構設計分為兩部分，包括車身設計、護殼設計.車身設計是動力驅動的主要核心，采用兩輪驅動，同時前方還安裝了牛眼輪.這樣，一方面可以使車身運動更加靈活，通過兩輪的差動轉速，可以實現快速的轉向.另一方面可以增加格斗機器人的攻擊力度，兩輪同時進行加速，機器人達到最大的攻擊系數，對對方機器人造成最大的傷害.在前方加了一個牛眼輪，使機器人在格斗和運動的過程中更加穩定可靠.

護殼設計由底板和外殼兩部分組成.在設計時底板用45鋼，在機器人四周焊接碰撞體，防止對方的攻擊，在前方制作武器，以提高機器人的攻擊性能，來壓制對方機器人的攻擊.在底板上進行打孔等措施，來固定兩輪的驅動電機、電池盒等.此外，在頂部和四周用鐵皮焊接外殼，用來保護主電路和其它電氣設備.機器人總體結構設計見圖1.

圖1 機器人外觀設計

2 控制系統

基于升降副翼混控格斗機器人的控制系統主要由升降副翼混控、電機驅動電路和天地飛八遠程遙控器三個部分組成.控制系統的組成如圖2所示.

圖2 機器人控制系統

2.1 硬件構成

2.2.1 電池、電調、開關

控制電路包括深圳飛科達遙控模型技術有限公司的電機電子調速器（FSESC 4.12 50A），電源模塊，升降副翼混控，飛八接收機，美國手天地飛八遙控.電機電子調速器（FSESC 4.12 50A）需要提供22.2V的工作電壓，用電壓為22.2V的電池為其提供電源，天地飛接收機接在電機電子調速器上，并為接收機提供5v的電源電壓.同時，在外圍電路設置了開關.一方面可以實現機器人的正常啟閉，當機器人失控時，可以直接切斷電源，得到控制，以免造成其它不必要的損失.另一方面可以方便的給機器人電池充電.

2.2.2 主控器

本次制作主要運用天地飛八主控器的混控功能.混控是遙控器正常操作一個動作只控制接收機一個通道的動作，但有時候需要一個操作同時使管兩個或兩個以上的通道動作，這個就是混合控制.本次筆者使用的是升降副翼（三角翼）混控：升降副翼混控就是升降操作桿同時具備副翼操作桿功能，兩個電機同向運動可以控制前進后退，兩個電機反向運動可以控制左右轉彎.主控器通過發出脈沖信號來控制.［3］脈沖信號是一個按一定電壓幅度，一定時間間隔連續發出的脈沖信號.脈沖信號之間的時間間隔稱為周期；而將在單位時間（如1秒）內所產生的脈沖個數稱為頻率.頻率是描述周期性循環信號（包括脈沖信號）在單位時間內所出現的脈沖數量多少的計量名稱；頻率的標準計量單位是Hz（赫）.

以下是天地飛八升降副翼混控的部分調參數據見表1

表1 升降副翼混控調參數據

2.2.3 信號接收模塊

機器人信號接收模塊是WFR09S接收機.WFR09S接收機采用雙核雙天線雙路接收，自動選擇追信號，提高響應速度，增加了使用距離.增強了可靠性和抗干擾性.在安裝過程中，兩根天線程90度安裝，才能更好發揮WFR09S的性能.

接收機通電后，打開主控器解鎖對碼成功后.升降桿推動后，發出脈沖信號，接收機收到脈沖信號后，控制電路的通斷.

2.2.4 電機驅動模塊

本次研究，機器人電機驅動模塊，由行星直流電機、電機電子調速器（FSESC 4.12 50A）組成.接收機接收到主控器的信號后，再發出一個信號，它可以驅動繼電器、直流電機，步進電機等元件.［4］運用混控可以控制雙電機同時失電和得電，還可以控制電機的正反轉.電路簡單，電機動力十足，操作起來十分方便.此電路使用了兩個電機電子調速器，分別驅動左右電機，來實現機器人前后左右的快速運動.機器人電機驅動見表2.

表2 機器人驅動

2.2 攻守策略

機器人的整個操作流程圖如下，見圖3.

圖3 機器人操作流程圖

在機器人格斗比賽中，在有限的時間內將道具推入陷阱內方可得分.這一環節機器人需要解決兩個方面的問題.一方面，需要解決的是速度.另一方面，需要解決機器人的運動穩定性，由于在比賽過程中需要推道具，必須具備可靠的運動穩定性，使機器人平穩的推動道具.機器人在格斗時，需要解決兩個方面的問題.一方面機器人需要強大的動力和攻擊性.在格斗環節，需要把對手推入陷阱內或者推出賽場界外，所以需要強大的動力，才能推動對手.另外需要較高的攻擊性，才能壓制對手的進攻，使其失去反抗能力.另一方面，需要解決機器人的防滑性能，由于場地防滑性能不是很好，只能使機器人的兩輪增大摩擦力，進行防滑.本文中的格斗機器人基于上述的問題進行了設計并解決問題，使機器人的性能達到最優.

機器人的性能達到最優后，在制敵上需要一定的攻守策略.機器人在格斗過程中，根據對手的攻擊動作，機器人做出相應的攻防動作，直至把對手推入陷阱、推出比賽賽場、壓制對手的攻擊.操作手根據對方機器人的方位進行相應的操作.［5］具體情況如下，見表3.在四川省第三節大學生機器人大賽上，本文中設計的格斗機器人進行了實際測試.比賽過程中，機器人憑借自身的良好性能設計以及攻防策略，贏得了觀眾的好評.

表3 機器人攻防策略

結 語

本次研究以升降副翼混控為控制核心，研究設計開發出了動作靈活、操作方便、結構簡單、成本低、娛樂刺激性的升降副翼混控的格斗機器人.經研究證明，該機器人可以完成防守、攻擊、快速平穩的推動道具等功能，對機器人的發展有一定的意義，具有一定的娛樂性和實際應用價值.