武术擂台机器人的研究与实践

目录一、实习的目的与任务 (1)二、实习教学的基本要求 (1)三、实习的地点： (1)四、实习的题目： (1)五、实习的内容 (1)第一部分：武术擂台赛机器人 (1)第二部分：智能清洁机器人 (9)第三部分：两轮平衡机器人 (17)六、实习的心得会： (21)七、参考资料 (21)一、实习的目的与任务:结合国内外机器人竞赛情况，设计、搭建几个功能各异的机器人，完成一个接近实际比赛项目的课题，以培养学生的实际操作能力和思考问题能力。

做到能检查出错误，熟练解决问题。

通过实训对机器人的搭建、工具软件的使用、现场调试以及嵌入式系统的开发等有一个系统的认识和提高。

二、实习教学的基本要求：1.掌握机器人的搭建方法。

2.巩固、加深已学的理论知识。

3.掌握嵌入式系统的开发过程。

4.培养学生综合运用所学的理论知识和基本技能的能力，尤其是培养学生把理论和实际结合起来分析和解决问题的能力。

适应实际生产的需要。

培养出一批既有理论又有动手能力的人才。

三、实习的地点：应用技术学院5楼4机房。

四、实习的题目：1.搭建几个功能各异的机器人。

2. 学习C语言程序开发。

3. 实现项目如下：1、武术擂台赛机器人；2、智能清洁机器人；3、两轮平衡机器人。

五、实习的内容：第一部分：武术擂台赛机器人1．设计目的机器人擂台赛的目的在于促进智能机器人技术（尤其是自主识别、自主决策技术）的普及。

参赛队需要在规则范围内以各自组装或者自制的自主机器人互相搏击，并争取在比赛中获胜，以对抗性竞技的形式来推动相关机器人技术在大学生、青少年中的普及与发展。

可以用自己设计的机器人来参加擂台赛，同时掌握这个环节所展现出来的机器人技术。

2．设计要求在指定的大小擂台上有双方机器人。

双方机器人模拟中国古代擂台搏击的规则，互相击打或者推挤。

如果一方机器人整体离开擂台区域或者不能再继续行动，则另一方获胜。

机器人大小要求长、宽、高分别不能超过30cm、30cm、40cm 。

• 183•擂台机器人排位积分赛将擂台上事先放置的象棋和障碍物全部推下擂台，重物和棋子必须完全掉下擂台后才能得分。

在推象棋和障碍物的 过程中，攻击铲受力面积少，导致接触目标概率降低，攻击时就有可能逃脱，从而导致比赛丢分。

因此，需要对攻击铲结构进行加长设计，在保证机器人移动的灵活性的同时，通过增大攻击铲接触面积来提升攻击概率。

引言:越来越多的学校与社团开展各式各样的机器人比赛。

武术擂台赛是一组对抗性较强的自主移动机器人比赛，机器人能够实现自主识别、自主决策、自主攻击的智能机器人。

由于带有攻击武器、而且攻击过程中自主性强，对抗激烈,国外早已开展相关擂台机器人的比赛，而国内近几年也兴起了一股机器人热，机器人武术擂台赛是以观赏性和趣味性来吸引观众而受到学生追捧。

国内大型的擂台机器人比赛有中国机器人大赛和华北五省（市、自治区、直辖市）机器人大赛，由于这武术擂台赛规则对擂台机器人的限制较多，所以大多数机器人所采用的结构均属以轮胎作为滚动体、以固定攻击铲作为攻击装置再辅以相应的传感器构成。

擂台机器人排位积分赛将擂台上事先放置的象棋和障碍物全部推下擂台，重物和棋子必须完全掉下擂台后才能得分。

擂台机器人对抗赛将对方机器人推至台下或推翻对方机器人导致不能移动后才能得分。

在推象棋和障碍物过程中，得分的关键点在于;目标推的越多，时间越少，则得分越高。

所以攻击铲受力面积越大，推中目标概率越高，得分就越高，因此在原攻击铲的基础上重新设计攻击铲的结构，加大受力面积。

图1 机器人本体1 擂台机器人结构设计本文在平板底盘四驱式移动机器人基础之上提出一种具有攻击铲变形能力车辆机器人的车体结构。

该机器人本体如图１所示。

在设计过程中采用标准件方法设计机器人，使整车由多个标准组件拼装而成，有利于比赛中车辆损坏的快速替换，而且便于制造、 装配、采购和更好的扩展性。

机器人采用四驱轮移动机构，每个驱动轮独立驱动，同时轮胎采用双驼峰橡胶轮胎，可以产生较大的驱动力。

武术擂台机器人课程设计报告阐明书班级:组长:成员:摘要在社会不断发展今天, 人们越发结识到了机器人技术重要性, 促使着机器人技术在不断地改革和创新当中, 机器人应用也在各个领域获得了重大进步, 增长了可操作性和实际性。

而在运动时也不但限于单一操控, 机器人技术在一步步往迈进同步, 对于其在执行命令时技术性拥有了更高规定, 运动实时性和可靠性也在逐渐增长。

当前, 中华人民共和国诸多高等院校及公司都在不同领域研发机器人, 例如足球机器人, 勘测机器人, 医疗救护机器人等等, 人们开始结识到了在机器人领域有着很大发展空间, 而同步期机器人比赛更是络绎不绝, 而咱们所设计则是一款武术擂台赛机器人。

本文是通过对创博公司旗下创意之星武术擂台机器人阐明书, 有关学习材料, 自己拼装出防守型武术擂台机器人, 它可以自动检测武术擂台边沿, 发现敌方以及定位武术擂台机器人, 采用了红外传感器, 灰度传感器和红外测距传感器构成了一种集环境感应, 动态决策与规划, 行为控制与执行等各种功能于一体综合系统, 采用C语言进行运动程序编写, 最后实现一种可以参加武术擂台机器人比赛成品。

核心词: 擂台机器人, 控制系统, 创意之星, MultiFlex任务分派:组长: 张文帅负责仿真。

成员: 赵义界负责UG机器人模型绘画。

郭利军负责控制程序。

周丰负责机器人构造设计。

总体设计通过全员多次摸索讨论, 许多细节多次推敲合伙完毕本次设计。

AbstractContinuous development of society today, people are more and more aware of the importance of robotics, prompting robotics, robots are used in various fields have made significant progress in reform and innovation which increase the operability and.Exercise is not limited to a single manipulation robot technology in a step-by-step to move forward while the technical execute commands have higher requirements, real-time and reliability of the movement is also gradually increasing.Currently, many Chinese universities and corporate research and development in different areas.Robots, such as soccer robots, surveying robot, medical aid, robots and so on, people began to recognize that much room for development in the field of robotics, and the same period of the robot competition.is a constant stream, and we designed a martial arts robot Challenge Cup.This article is by the company's Chuangbo creative Star Martial Arts Challenge robot instructions, relevant learning material, he assembled a defensive martial arts ring robot, it can automatically detect the edge of the martial arts arena, found the enemy, as well as the positioning of the martial arts arena robotcomposed of a set of environmental sensors using infrared sensors, grayscale sensors and infrared range sensors, dynamic decision-making and planning, behavior control and execution of avariety of functions in an integrated system, the sports program written using C language, and ultimatelyone to participate in the Martial Arts Challenge robot race finished.Keywords：ring robot control system, Creative Star, MultiFlex目录第一章绪论 (6)1.1课题背景 (6)1.2国内外武术擂台机器人发呈现状 (6)1.2.1国外机器人竞赛发呈现状 (6)1.2.2国内机器人竞赛发呈现状 (7)1.3武术擂台比赛规则简介 (8)1.3.1机器人擂台赛场地简介 (8)1.3.2竞赛方式 (8)1.3.3胜负鉴定 (9)1.4本文研究重要内容 (9)第二章擂台机器人总体设计方案 (11)2.1基本内容和问题 (11)2.2总体设计方案及环节 (11)第三章擂台机器人机械构造设计 (13)3.1直流电机选型分析 (13)3.2机器人驱动芯片选取 (14)3.3机器人检测构造设计 (15)3.4机器人控制卡及电池设计 (18)3.5机器人整体构造设计 (18)第四章擂台机器人控制系统 (22)4.1机器人控制卡选取 (22)4.2流程图 (25)4.3控制程序源代码 (25)第五章Adams仿真 (33)5.1Adams 重要模块 (33)5.2UG与ADAMS接口 (33)5.3Adams 运动仿真成果 (33)第六章总结与展望 (35)6.1总结 (35)6.2对进一步展望 (35)参照文献 (36)第一章绪论1.1 课题背景机器人技术集机械、电子、材料、计算机、传感器、控制等多门学科于一体, 是国家高科技实力和发展水平重要标志。

团队的力量——记我校机器人创新团队2010年12月5日，广州中山。

2010中国机器人大赛—机器人武术擂台冠军赛激战正酣，最终，我校一路过关斩将，囊括一项冠军、一项季军和一个一等奖，成为比赛中获得冠军的唯一的江苏省高校代表队。

也是继今年7月在鄂尔多斯举行的中国机器人大赛水中机器人项目夺魁之后该团队再获大奖。

我校也成为代表着我国机器人尖端技术水平的“中国机器人大赛”赛场上的常胜将军，令人刮目相看。

机器人——一个让无数人感到神奇又充满幻想的高科技产物，仿佛离我们生活的世界很远。

它是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物，在工业、医学、农业、建筑业甚至军事等领域均有重要用途。

它不仅给人们的衣食住行带来方便，还能给人们的生活增添色彩。

在南京工程学院，在我们的身边就存在着一个神奇而又真实的“机器人世界”，有这样的一群人，有这样一个团队，他们迷恋着“机器人”，并将自己的青春奉献给机器人科研事业。

他们就是我校机器人创新团队。

一个在中国机器人大赛中横扫包括清华、北大在内的众多强手，屡创佳绩的胜利之师。

让我们一起走进我校机器人创新团队，感受他们别样的人机生活。

有技术，没约束机器人的研发集机械设计、电子、控制、传感、材料等多学科于一体。

我校机器人创新团队就汇聚了一批来自不同学科、不同院系的老师和学生，那些屡次斩获大奖，为我校争光的机器人都是出自他们之手。

工程实训中心的陈巍副教授是这个团队的负责人，也是带领这个团队不断突破创新的领路人。

谈吐儒雅，举止斯文的外表丝毫掩饰不了他对机器人研发的热衷。

很多人可能都有这样的疑问：面对包括清华、北大等知名院校在内的诸多强大对手，我校机器人团队到底拥有怎样的优势去战胜对手？面对这个问题，陈老师微笑着说：“很多人都问过我们这个问题。

相对于其他院校来说，我们学校的办学理念就是学以致用，注重对学生应用型工程实践能力的培养，我们的学生在理论方面可能有所欠缺，但实际动手能力丝毫不亚于其他院校的学生。

少儿编程教学资料，仅供参考，需要可下载并修改后使用！第十三课打擂台机器人学习目标1.了解擂台的科学小知识。

2.学会运用控制技能以及如何处理防撞，边缘跌落和定位问题。

3.自主完成拓展内容的任务。

重点知识擂台：中国旧时武术家比武的台.擂,意即打击.是武术散手的早期竞赛形式.通常有两种;一为由主办者(桩主)摆擂台,能武之士皆可上台与之较量,称为"打擂";一为由主办者设台,比武者按报名程序上台较量,取胜者留在台上,以决出武艺最高强者,称为'擂台赛'.相传在唐宋时已有打擂比武,明代武术流派林立,这一比赛方式更为盛行.解放前,"中央国术馆"曾组织过"擂台赛".防撞传感器：防撞传感器就是利用红外信号遇到障碍物距离的不同，反射强度也不同的原理来进行障碍物远近的检测。

红外测距传感器具有一对红外信号发射与接收二极管，发射管发射特定频率的红外信号，接收管接收这种频率的红外信号，当红外的检测方向遇到障碍物时，红外信号反射回来被接收管接收，经过处理之后，通过数字传感器接口返回到中央处理器主机，中央处理器即可利用红外的返回信号来识别周围环境的变化。

防跌传感器：防跌传感器工作原理跟防撞传感器工作原理基本相同，利用物体的反射性质，在一定距离范围内，如果没有障碍物，发射出去的红外线，因为传播距离越来越远而逐渐减弱，最后消失。

如果有障碍物，红外线遇到障碍物，被发射到达传感器接收器。

主机进行识别检测。

循迹传感器：循迹传感器主要用于检测地面灰度、黑白线区别、简单颜色识别等，可用于机器人循迹、机器人地面灰度检测等。

当颜色越深，返回值越大，颜色越浅，返回值越小。

循迹主要是指小车在白色地板上循黑线行走，通常采取的方法是红外探测法。

颜色传感器：颜色传感器是通过将物体颜色同参考颜色进行比较来检测颜色，当两个颜色在一定的误差范围内相吻合时，输出检测结果。

教学过程课程导入（20分钟）引入方式：给学生放一段视频——三大天王之战（机器人大擂台），然后介绍关于机器人大擂台的比赛，以及参赛的机器人。

教学机器人方案概述博创科技作为中国智能机器人技术的领先供应商和服务商，多年来已经成功服务于100多家客户，其中包括普通高校、职业类院校和研究所。

我们的机器人和机电创新教学产品已经培养了上万名优秀学生，在多个863、自然科学基金项目中得到应用。

我们的用户中产生了多个中国机器人大赛冠军和RoboCup机器人世界杯冠军；我们的产品已经在香港、台湾、加拿大、印度、南非等国家和地区得到推广应用。

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是一套具有数百个基本“积木”单元的组合套件包。

用这些“积木”可以搭建出各种创新、奇特、实用的机器人，并可为自己搭建出的机器人编程。

产品包括：l●结构：几十种、数百个精密高强度ABS材质的结构零件，可以任意拼装；l●控制：一个8位或32位的控制器，32位控制器采用Linux操作系统，可进行语音、图像处理，可通过无线网络互联，具备USB、以太网等端口；l●执行：配有多个CDS55xx系列机器人舵机作为执行器，可作为机器人关节动力或者轮子、履带的动力；l●传感：十多种可选的传感器，包括红外、超声测距、光强、灰度、碰撞等传感器。

技能之星事迹材料技能明星申报材料杨五同志，1990年3月参加工作，1997年从老矿破产分流到云山矿，一直从事地质编图。

该同志立足本职，兢兢业业，任劳任怨，认真学习，努力创新把自己的理论知识和实践有机地结合起来，不断提高业务水平和工作能力，在2011年获得云山矿地测计算机绘图技术比武第二名的好成绩。

近几年随着信息化建设步伐的加快，大部分行业在这方面已取得了阶段性成果，而煤矿这一传统行业信息化建设还比较滞后,地测地理信息系统的建立极大地改变了这种现状。

由于对地测专业知识和电脑知识有着扎实的功底,2006年9月杨五同志参与了云山矿地测空间管理信息系统的建设工作。

并与北京龙软科技有限公司的技术人员一起进行安装调试，根据我矿地测实际情况我对软件也提出了很多需要改进的建议并都给予了采纳。

2011年，在矿党政的正确领导和关怀下，在单位同事的帮助下，圆满完成了各项任务，取得了丰硕万果:1、立足本职工作努力学习；参加地测地理信息系统建设工作以来，面对地测地理信息系统这个新生的尖端技术，他几乎成了门外汉，但他并没有因此而气馁，反而加倍的努力工作，认真学习，跟着厂家技术人员一点一滴的学，还经常加班加点仔细揣摩这套系统的独特性。

在孜孜不倦的追求下，2007年初地测地理信息系统成功建立，并运行平稳，现所有地测数据全部录入数据库实现了信息化管理，全矿458幅地测图件全部实现了数字化成图。

这些成绩的取得为实现集团公司在建设煤矿地测安全保障系统初期时提出的，用最先进的信息化技术推进数字化矿山建设提高煤矿信息化管理应用水平迈出了第一步。

2、努力研究，勇于探索；在日常工作中，他利用地测管理系统针对掘进，回采地质说明书一直是手工绘制这一问题，大胆设计了掘进和回采地质及水文地质预报和说明书电脑模板，协助地质人员完成了各类地质说明书从手工绘制向电脑绘制的过度，并把以前分散的局部图件及文字部分放在了一张图上，这样绘出来的图不仅准确美观，而且还节约了不少纸张，这在集团公司地测行业也是首例。

一、实训背景随着科技的飞速发展，机器人技术已经成为现代化工业生产的重要支柱。

为了提高学生的实践能力和创新精神，我们学校特组织了一次机器人技术实训。

本次实训旨在让学生深入了解机器人技术的基本原理、应用领域，并通过实际操作提升学生的动手能力和团队协作能力。

二、实训内容本次实训内容主要包括以下几个方面：1. 机器人基础知识：介绍了机器人的定义、分类、发展历程以及在我国的应用现状。

2. 机器人硬件组成：讲解了机器人的主要组成部分，如机械结构、传感器、控制器、驱动器等。

3. 机器人软件编程：学习了机器人编程语言，如C++、Python等，并进行了简单的编程实践。

4. 机器人应用案例：分析了机器人技术在工业、医疗、教育等领域的应用案例，使学生了解机器人的实际应用价值。

5. 机器人组装与调试：在老师的指导下，学生亲自动手组装机器人，并进行调试，使机器人具备一定的功能。

6. 机器人竞赛：组织学生参加机器人竞赛，培养学生的创新意识和团队协作精神。

三、实训过程1. 理论学习：在实训初期，我们进行了系统的理论学习，掌握了机器人技术的基本知识。

通过查阅资料、课堂讲解，我们对机器人的发展历程、应用领域有了初步的认识。

2. 硬件学习：在了解了机器人的硬件组成后，我们开始学习各个组件的功能和作用。

通过实际操作，我们熟悉了机器人的各个部件，为后续的组装和调试打下了基础。

3. 软件编程：在掌握了编程语言后，我们开始进行机器人编程实践。

通过编写程序，我们使机器人具备了一定的功能，如移动、避障、抓取等。

4. 组装与调试：在老师的指导下，我们亲自动手组装机器人。

在组装过程中，我们遇到了各种问题，但在老师和同学的共同努力下，我们成功完成了机器人的组装。

随后，我们对机器人进行调试，使其具备更高的性能。

5. 竞赛实践：在机器人竞赛中，我们充分发挥团队协作精神，共同设计、制作和调试机器人。

最终，我们在比赛中取得了优异的成绩。

四、实训收获1. 知识积累：通过本次实训，我们系统地学习了机器人技术的基本知识，为今后从事相关工作奠定了基础。