机器人设计档案.docx

1. 机器人旅游大赛机器人旅游比赛项目多次更改，只有弄清楚了比赛规则和要求，才能设计出性能优越的机器人，并取得比赛的胜利。1.1规则简介机器人旅游比赛分探险机器人和寻宝机器人2 类，又分重量和轻量2 个级别，这里主要介绍重3型机器人的比赛规则。机器人在比赛过程中必须是全自主方式。比赛场地内的光线不能保证绝对均匀。比赛场地为7 m 10 m，场地表面为绿色，没有明确的边界。外观，像一个人脚上穿着旱冰鞋或轮滑鞋，鞋上的轮子数量不限。除双腿上端处之外，双腿双足之间不得连接；双腿上端连接处到地面的高度，不小于机器人脚上旱冰鞋承重轮前后最大轴距；有可以分别独立运动的左右手臂，有可以独立运动的头。触碰景点挡板的手，要求能像人一样垂放，不得一直举于上方。1.2寻宝旅游路线图2. 机械系统对于不同的规则要求我们需要对机器人各种不同的硬件进行设计。2.1机器人对轮子的设计对于车形轻量级机器人，要求总重量大于等于4.5kg，尺寸不限，但须能够通过宽300 mm 和高大于500 mm的门槛。因为要留有一定的空间方便机器人穿过门型景点，所以设计机器人的尺寸不能超过宽300 mm和高300 mm，这样才能保证机器人在满足重量的前提下，灵活运动。因为门有15mm 高的门槛，所以轮子选择67*20mm的驼峰4个（如图2.1）胎才能通过，这里选取直径为60 mm 的轮子，通过性能良好。车体为长方形钢板制作，机器人其他部件都通过连接元件安装在车体上。图2.12.2电池、电机以及稳压模块的设计机器人有2 个特制减速电机，如图2.2 所示。4 个最大电压24 v 的直流电机，经过减速器分别有2 个同方向同转速的输出端，在输出端上安装轮子。当电机旋转时，2 个轮子能保证相同方向相同的转速。机器人对称放置2 个电机，4 个轮子。可充电锂电池放置在车体的中心线上，它的两边对称放置2 块稳压模块（如图2.3），每个模块驱动1 个电机。控制器放在电池的正上方，方便连线和下载程序使用。传感器在车体的前后对称放置，一排8个灰度传感器（如图2.4），外加左右轮子中间各1 个，共16 个传感器。机器人到达景点撞击的力度比较大，为了保护碰撞传感器不受损坏，在车体上安装2 个红外测障传感器（如图2.5）。最后制作出的车体总重为4.5k g。图2.2图2.32.4图2.52.3电源模块的设计机器人的电源采用22.2可充电锂电池（6串）供电，可使机器人在场地连续运行多次。因为单片机及传感器供电需用5 v 直流电，所以通稳压模块进行了降压。考虑到电机的转速受电压的影响较大，随着电池电量的消耗，电机的转速会降低，这对控制机器人的姿态非常不利，所以采用稳压模块，将电压稳定在9 v 后再供给电机。2.4识别设备的设计在现有设备中，对识别宝物数字的设备并不是很常见，设备中只能使用连接蓝牙的手机才能识别出接下来需要找的宝物的景点位置（如图2.6）。在开始测到网咖的时候，随即进行位置的调整，使得手机能够识别出宝物位置，这个事寻宝游的关键。而且对识别手机高度有着严格的要求，因为在规则中识别下一个宝物的景点的数字高度有着严格的规定，需要有300mm的高度才能够比较准确的识别出数字，完成接下来的任务。图2.62.5指南针的设计由于在进行数字识别时需要对机器人的位置进行调整，使其手机的摄像头能够识别出数字，这就需要我们的机器人能够精确的调整到摄像头能够识别到的位置，这就需要精确的位置调整的设备，指南针就能够满足我们这方面的要求，在开始的时候对指南针进行校正，由于机器人在之前的一系列设计，使得机器人能够在之前识别设别之前的路线能够走的比较精确，指南的主要目的是使得机器人在转弯的时候能够准确旋转，这是指南针设计的目的。不过指南针受磁场干扰比较大，在跑路线的转弯中使用并不是具有非常强的可靠性，所以尽量少的使用指南针。2.6舵机的设计在规则中寻找到宝物的同时需要做出寻到宝物的动作，“型和型机器人必须明显摆动一个手臂(或手腕)触碰景点挡板，挡板移动，使景点指示灯亮，然后左右（或上下）转动头部，方可得分。”需要举手示意，所以手臂上我们需要设计两个舵机，根据规则我们还需要对头部加一个舵机，使得机器人的头部能够旋转。3. 设备的简介1.为了满足robocup机器人游中国赛旅游机器寻宝游型的要求（重量4.5kg ，外观，像一个人脚上穿着旱冰鞋或轮滑鞋，除双腿上端处之外，双腿双足之间不得连接；双腿上端连接处到地面的高度，不小于机器人脚上旱冰鞋承重轮前后最大轴距；有可以分别独立运动的左右手臂，有可以独立运动的头。）：2、双供电系统，主控与动力电分离，避免相互干扰，22.2v（6串）高倍率动力锂聚合物电池；4、2路多通道地面灰度传感器，避光罩设计，抗干扰性强，支持高速扩展接口；5、激光传感器预判断引导线（需扩展）；6、4个24v高减速比385减速电机（单体电机扭矩30-49kg.cm ），自带散热系统，有效支撑不同重量级别的赛事；7、驼峰胎（6720mm）的使用，加大车体的抓地力及过弯性；8、专业大功率设计，驱动能力更强大，驱动线性更佳；9、大电流（imax10a）稳压模块的使用，提供更稳定的电源输出；4. 策略设计根据往届机器人大赛，初赛中我们需要有一个保底的方案，确保进入决赛，因为往届中普遍初赛选手实力不强，可以用简单的方式及可，寻找到一个宝物之后就可以回家，获得一个宝物分，而且回家的200分也可获得，这样我们基本就能够进入决赛。决赛中各个选手都会展现出真实水平，所以我们需要在决赛中尽量寻找到三个宝物。但是由宝物5难道较大，在现有设备的情况下很难做到寻找到宝物5，所以我们在保证其他路线能够顺利完成的前提之下可以尝试5宝物，在几种路线中我们要避免出现5宝物的情况。这个需要我们在抽路线的时候有一定的投机取巧。而且因为寻宝项目主要是以找到宝物为准，所以我们在路线的时候不需要特意的强时间，主要求稳，尽量找到多的宝物。一旦说在抽路线的时候抽到5宝物，那我们在设计程序的时候，我们要加入识别到5号宝物就回家的程序这样至少可以获得回家的分数，在找到相同数量的宝物的前提下，我们就可以脱颖而出。在6号宝物中，因为我们的机器人设计的时候前轻后重，所以上珠峰的时候我们需要倒着上珠峰，这样才能比较稳的上珠峰。但是下来的时候我们就不会出现这样的问题。5.程序按照比赛的要求，要尽量多旅游完所有景点，就要合理规划运动的路径。目前参赛的机器人多采用按照规划好的路径，编写机器人运动的程序，实现机器人遍历景点的目的。在机器人控制中，最关键的就是巡线控制。机器人在运行过程中会