高尔夫球项目智能机器人制作的实践探索

江苏省青少年普及机器人竞赛辅导教师培训班,智能机器人制作的实践探索制作高尔夫球运动机器人,周雪镛,高尔夫球运动机器人,江苏省普及机器人竞赛高尔夫球赛项目规则,比赛场地：,江苏省普及机器人竞赛高尔夫球赛项目规则,2.场地规格：,场地尺寸为240cm120cm，底色为白色；场地绘有深色的运行轨迹线，线宽为1.5-2.5cm；共设5个击球点；球洞直径为20cm，位于正中央位置；比赛用球为正规高尔夫球。,江苏省普及机器人竞赛高尔夫球赛项目规则,3.赛场环境：,冷光源、低照度、无磁场干扰；场地表面可存在13mm高的轻微起伏。,江苏省普及机器人竞赛高尔夫球赛项目规则,4.机器人器材与设计要求：,参赛选手使用的竞赛机器人的设计与构建必须是经参赛选手启动后能够自动控制的机器人，禁止使用任何遥控方式操控，参赛机器人的外型和击球装置由选手自行设计，对车辆的外型尺寸不作具体限定和要求。对机器人外表进行装饰、美化，可作为评分标准之一。每台机器人限定使用1个可编程处理器，其它用于结构搭建的材料不限；每台机器人的电源为6节标准AA电池，输入电压不超过10伏；机器人部件之间的衔接可以使用胶水、螺丝钉等材料进行固定。竞赛器材统一为2012年江苏省普及赛指定：积木式机器人普及套件。因今年器材升级，车轮尺寸与往年不同，成绩将按“大轮组”和“小轮组”区分，两组成绩互不干扰。,江苏省普及机器人竞赛高尔夫球赛项目规则,5.竞赛任务及要求：,车辆进场后开始计时，按预定路线完成击球任务，离场后计时停止；车辆一旦脱离路线将则视为任务失败；场地内共计5个击球点，裁判根据机器人将球击入目标区域的数量和所耗时间长短，计算成绩；机器人必须在2分钟内完成上述全部任务。,江苏省普及机器人竞赛高尔夫球赛项目规则,6.计分方法：,选手成绩=笔试分任务分时间分罚分；每个入洞球计20分，正确走完路线计10分；时间换算成分数，时间越短，分数越高；按最终评分计算每轮总成绩；得分相同时，完成比赛时间较短者优胜；每名选手比赛两轮，取其中一轮最高分为最终成绩；机器人超过2分钟未能完成比赛者，裁判宣布比赛停止，选手必须立即将机器人关闭，按已完成的接力任务评分；选手在裁判发令前启动机器人，扣10分，违规两次则判为任务失败；机器人运行过程中，选手在没征得裁判允许的的情况下触碰机器人，则该轮比赛立即结束，以当前得分为该轮最终成绩。,高尔夫球运动机器人小车的结构搭建,1.利用底盘一个、马达二只，车轮两个，滚轮及支架一付等器材组装成一辆可运动的小车组装高尔夫球运动机器人小车底座：,高尔夫球运动机器人小车的结构搭建,2.加装控制器（ICU）、电池盒、触碰传感器及灰度传感器等智能元件，使小车具备沿轨迹运动的智能基础：,将控制器ICU通过多个接插件安装在底座上方中部；车尾及车边各安装一个触碰传感器；车头安装三个灰度传感器（左、右灰度传感器，保险灰度传感器）；将左右马达控制线插入控制器M1、M2电机输出端口，左、右灰度传感器分别插A1、A2输入端口，保险灰度传感器插A3输入端口，触碰传感器插A4输入端口；右马达控制线插入M2左侧，但在设备设置时仍设为M2右侧，以便程序编辑时与左马达统一；特别提示：每个元件与控制器的连接线插件黑色的一根为地线，必须插在控制器端口的最边上，对应“G”端。,高尔夫球运动机器人小车的结构搭建,3.自检与互检、抽检相结合，确保正确无误。,高尔夫球运动机器人小车的结构搭建,4.在机器人小车上加装马达和挥杆，升级小车具备挥杆功能：,利用各种搭扣件拼搭出马达支架和挥杆；自攻螺钉将马达组件固定在小车前部右侧，将挥杆安装到马达转轴上；作适当调试后，使挥杆转动时不受到地面及灰度传感器等的影响，小车位于轨迹线时挥杆垂直向下时恰好处于图纸的击球点；将驱动挥杆的马达控制线插入D1输出端口，同样要将其中黑色的一根地线所在的插针插在控制器D1端口的最边上对应的“G”端；用细扎带将所有连接线整齐扎好，以求安全、美观。,高尔夫球运动机器人小车的结构搭建,5.电池盒加装电池。,相互检查电池的正负极是否安装正确，组长复检。,高尔夫球运动机器人小车控制程序的编辑,1.新建“高尔夫球运动”程序：,高尔夫球运动机器人小车控制程序的编辑,2.设置和定义本程序涉及到的硬件：,注意属性中函数的设置规范；注意从菜单栏中“项目”主菜单下的“硬件信息”子菜单中，硬件信息应该与实际元件插入控制器的端口对应位置要相符（除右马达插件在M2的左侧）。,高尔夫球运动机器人小车控制程序的编辑,3.编辑测试各灰度传感器的子程序：,小车调试时测试各灰度传感器的白值和黑值的程序如图:,高尔夫球运动机器人小车控制程序的编辑,4.编辑小车启动子程序：,条件循环检测后端触碰开关是否受到触碰：当受到触碰后，变量var_kai转为1，此时因不符合循环条件而跳出本循环，进入下一流程而开始运动。,高尔夫球运动机器人小车控制程序的编辑,5.编辑检测左、右及保险灰度传感器,并以35的速度(指以35%最高速的速度)直冲前进的子程序：,当右侧灰度传感器及保险灰度传感器到达黑线，即检测的读数相对应变量var_you及var_baoxian均小于100、均达到黑值(小于灰度传感器读数黑与白数值的平均值，以下相同。根据测量，这里暂取平均值为100）时，跳出循环进入90度转弯；,高尔夫球运动机器人小车控制程序的编辑,6.编辑90度转弯子程序：,小车进一步向前运动0.7秒然后不断右转，直到右灰度传感器到达黑线、检测到黑值时，跳出循环；,高尔夫球运动机器人小车控制程序的编辑,6.编辑90度转弯子程序：,停止车轮转动后，车子惯性转动0.1秒，使左右灰度传感器分置圆弧线两侧，再沿弧线前进。,高尔夫球运动机器人小车控制程序的编辑,7.建立一个圆弧运动的循环子程序，使小车沿圆弧线运动并击球入洞。,高尔夫球运动机器人小车控制程序的编辑,7.圆弧运动循环子程序：,不断检测左、右及保险灰度传感器数值，分别赋给变量var_zuo、var_you及var_baoxian，通过对这些变量值不断的测量和比较、判断，根据判断结果执行不同的子程序：,高尔夫球运动机器人小车控制程序的编辑,7.圆弧运动循环子程序：,不断检测左、右及保险灰度传感器数值，分别赋给变量var_zuo、var_you及var_baoxian，通过对这些变量值不断的测量和比较、判断，根据判断结果执行不同的子程序：,当左、右灰度值均处于白值(灰度传感器读数大于黑与白灰度值的平均值。根据测量，暂取平均值为100）时，说明弧线居左、右灰度传感器中间，小车沿圆弧线前进(左转圆弧运动时，右侧车轮应比左侧适当快些；,高尔夫球运动机器人小车控制程序的编辑,7.圆弧运动循环子程序：,不断检测左、右及保险灰度传感器数值，分别赋给变量var_zuo、var_you及var_baoxian，通过对这些变量值不断的测量和比较、判断，根据判断结果执行不同的子程序：,当左灰度值为黑值、右灰度值为白值时，说明小车左传感器已到达弧线上、小车偏右，需左转。此时小车右侧应加快速度前进或左侧放慢速度前进；,高尔夫球运动机器人小车控制程序的编辑,7.圆弧运动循环子程序：,不断检测左、右及保险灰度传感器数值，分别赋给变量var_zuo、var_you及var_baoxian，通过对这些变量值不断的测量和比较、判断，根据判断结果执行不同的子程序：,当左灰度值为白值、右灰度值为黑值、保险灰度值仍为白值时，说明小车右传感器已到达弧线上、小车偏左，需右转。此时小车左侧应加快速度前进；,高尔夫球运动机器人小车控制程序的编辑,7.圆弧运动循环子程序：,不断检测左、右及保险灰度传感器数值，分别赋给变量var_zuo、var_you及var_baoxian，通过对这些变量值不断的测量和比较、判断，根据判断结果执行不同的子程序：,当左、右灰度值均为黑值时，说明小车已处于击球控制线上，小车应按后款执行瞄准、击洞入洞的子程序；,高尔夫球运动机器人小车控制程序的编辑,建立挥杆瞄准击球入洞子程序：,此程序可以有多种设计，需要经过多次的调试而定。例：左轮后退、右轮前进0.01秒，停止运动；挥杆：正转1秒击球、反转1秒归位、停止运转；如考虑挥杆后左右挥杆均处于轨道左侧，则可以增加小车右前进、直至右灰度找到黑线，然后沿轨道前进。,高尔夫球运动机器人小车控制程序的编辑,7.圆弧运动循环子程序：,不断检测左、右及保险灰度传感器数值，分别赋给变量var_zuo、var_you及var_baoxian，通过对这些变量值不断的测量和比较、判断，根据判断结果执行不同的子程序：,当左灰度值为白值、右灰度值为黑值、且保险传感器为黑值时，车子已到达圆弧终端而需要跳出循环，进入下一流程。,高尔夫球运动机器人小车控制程序的编辑,8.建立圆弧运动结束、小车右转90度的子程序：,小车直接向前0.3秒后左进右退进行右转弯，直到右灰度传感器再次到达黑线、检测到黑值结束，跳出右转子程序。,高尔夫球运动机器人小车控制程序的编辑,9.建立小车冲向终点的子程序：,小车直冲0.5秒后停止在停车区。,高尔夫球运动机器人小车控制程序的编辑,10.按保存按钮保存程序,高尔夫球运动机器人小车,1.连接高尔夫球运动机器人小车控制器与计算机：,用串行接口连接线将高尔夫球运动机器人小车控制器与计算机相连接。,如果是没有串行接口的笔记本电脑，则需要使用usb转232串口的连接线，并安装相应的驱动程序。,高尔夫球运动机器人小车,2.编译并下载程序：,按“F9”利用软件平台中的编译器对程序进行编译；按“F10