2015亚太大学生机器人大赛ROBCON简易方案

2015亚太大学生机器人大赛

ROBCON简易方案

设计者：1320331

刘帮

对于设计2015届ROBCON的机器人，个人没有什么真知灼见，只希望能够抛砖引玉，提供一点微薄之力。

由实际中打羽毛球的情形，方案可以分为以下几个部分：

一.发球阶段

二.运动（检测）阶段

三.击球阶段

四.通信及其他

下面来具体说明这几个阶段：

一.发球阶段：

如图：

为了更好的利用机器人身上的空间，携球部分可以设计成像左轮手枪那样，掉下一个球旋转一下，就可以设计成只让一个拍子发球。那么怎样让球拍知道该什么时候打球呢，我们可以在爪子和球拍之间加一个红外线传感器，如图中所示，当红外线检测到球时，拍子即可运动把球击出，当然红外线传感器的位置要事先由测试或者仿真计算得出。

二.运动（检测）阶段：

由于这一阶段比较复杂，于是我们可以将其细分为以下几个阶段

1.检测对方的球的落点；由实际打羽毛球的经验，人

始终是面对着网子的，我们也可以把机器人设计成

像人那样，设定一个参考面，前方就一直是面对网

子的。为了检测对方的球，本人想到一个方法，就

是三维空间定位，但在网上收索，发现这种技术并

不是特别成熟，而且传感器还要安装在待测运动物

体身上，好像不可取。于是我又想到了蝙蝠的超声

定位，我们可以在机器人的前上方180度范围内安

装超声波传感器，检测到球的运动轨迹，用于检测

球的落点位置。在网上还看到一个视频，机器人是

通过两个摄像头来定位羽毛球，但具体怎样设置，

就不是很清楚了，不过可以尝试一下。

2.机器人在场上的运动：机器人的地盘建议用麦克纳

姆轮，这种轮子大家都知道，通过使用落地码盘和

陀螺仪加上程序的算法控制各个轮子的转速而达到

任意方位的移动。机器人的初始位置为一左一右，

以场中线为分隔线，当超声波检测到球的落点时，

机器人迅速过去，检测到球落在哪边就由那边的机

器人过去，若检测到球会落到中间可设定为一个机

器人去接球，当机器人接到球后就迅速回到初始位

置。

3.两个机器人之间的通信：两个机器人犹如两个人一

样需要互相配合，他们之间需要互相传递各自的位

置以及羽毛球与自己的距离和运动轨迹，从而确定

该由哪个机器人击球。场上只允许一个机器人运动，防止了两个机器人相撞。

三.击球阶段：

此阶段对于机械的要求比较高，我们可以把机械臂设计成有三个电机带动的，可绕X.Y.Z轴旋转，如图：

还有根据羽毛球的轨迹，用算法设定让三个电机的配合使球拍面垂直与球的运动轨迹。击球装置与发球装置分开，我准备只设置一个回球装置，这样产生的相互干扰会少一点，设计也简单一些。本来想着用气缸，但后来想想，不知道要打多少回合，气用完了怎么办，于是就想着采用电的控制，就用那三个电机，看过网上的视频，他们都没有用气缸，都是用电机，不过这对于电机的性能要求会比较高，既要扭力大，又要速度快。为了更好的赢得比赛，我们还可以设计扣球，但是鉴于机器人跳动起来可能会对自身的结构有影响，我不采用跳跃式的，我会采用上下伸缩式来模拟扣球，即当检测到球的运动轨迹打到一定的高度时，我们可以设计成让机器人升起来，这个也应该用上述所说的电机，可能不止用一个。不过我又想到一个方案，可不可以用液压传动呢？

液压传动的基本原理即帕斯卡原理的基本运用，即：

1 液体中各点的压力在所有的方向上均相等。

2 液体压力总是垂直作用于液体内任意表面。

3 作用在密闭容器内的静止液体的一部分上的压力，以相等的强度（压力）传递到液体的所有部分。

每当机器人完成一个回球动作，机器人都应回到初始姿态。

四.通信及其他：

因为规则上说羽毛球接触机器人的身体就算输，接触电缆线也算，我就想设计成无线的，根据规则中提供的无线通信方法，我们可以设计成蓝牙控制，因为红外线超声波和其他可见光可能受到的自然因素干扰会大一点，但还是要注意蓝牙信号一定要强，防止干扰。遥控只是起到微调作用，但必须要有设定开关按钮，以防出现安全事故。

机器人材料的选择;我们可以把机器人设计成铝合金的，这种材料比较轻便，易加工，其次是碳纤维，不过这种材料比较贵，看情况的需要而定。

对于机器人，我们可以通过matalab仿真，不仅可以预测出羽毛球的落点，还可以进行全场定位。

制作者总结：

这个方案仅仅是个人的浅显见解，还有好多细节没注意到也不知道怎么弄，一个人的力量是远远不够的，我只希望我的这点见解能够对机器人队有一点点帮助就行，当然我会继续努力，为机器人队加油！