淺談武術(shù)擂臺(tái)機(jī)器人輕量組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

摘 要：近幾年來，武術(shù)擂臺(tái)機(jī)器人發(fā)展趨勢(shì)逐漸顯現(xiàn)。機(jī)器人學(xué)的進(jìn)步和應(yīng)用是20 世紀(jì)自動(dòng)控制最有說服力的成就，是當(dāng)代最高意義上的自動(dòng)化。機(jī)器人綜合的多科學(xué)的發(fā)展成果，代表的高技術(shù)的發(fā)展前沿，他在人類的應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大引起國(guó)際上重新認(rèn)識(shí)機(jī)器人技術(shù)的作用和影響。而武術(shù)擂臺(tái)機(jī)器人是其中一種。

關(guān)鍵詞：武術(shù)擂臺(tái)；輕量組；機(jī)器人

1 武術(shù)擂臺(tái)機(jī)器人輕量組簡(jiǎn)介

首先武術(shù)擂臺(tái)機(jī)器人的制作只能統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器人套件、標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)組件包、BDMC系列等的驅(qū)動(dòng)器、擂臺(tái)賽專用電機(jī)。不能使用自制部件或不屬于該套件的部件，其原則是只能減（切割、打磨等）。僅有電池組、扎線帶、電線電纜、電子接插件、各種螺絲、螺母這些材料不在限制之列，可以自由選擇購(gòu)買組裝。

其次輕量組機(jī)器人身體部分需具備頭部、軀干、四肢幾個(gè)基本的與人體類似的特征，必須具備兩個(gè)手臂，且每個(gè)手臂不少于3個(gè)動(dòng)力關(guān)節(jié)，這也是仿照人類的關(guān)節(jié)要求。機(jī)器人在開始比賽前，最多也只能有兩條手臂，任何多出的類似手臂功能的部分是禁止的。比賽過程中，如果缺失手臂，比賽可以正常進(jìn)行，且不做任何判罰。

輕量組是一種類人機(jī)器人，在形體上仿照人類，比賽中鼓勵(lì)機(jī)器人將對(duì)方擊倒，例如利用機(jī)械手臂，給一定時(shí)間讓倒下的一方站立，單純的推擠下擂臺(tái)得分很難在比賽中占到優(yōu)勢(shì)，而且也與類人這一特點(diǎn)不服，所以為了讓比賽有格斗的特性，具有觀賞性，鼓勵(lì)這種擊倒的進(jìn)攻方式。在此過程中，如機(jī)器人倒下，可以自行站立繼續(xù)比賽；被推下擂臺(tái)，重新從斜坡出發(fā)比賽。

機(jī)器人攻擊形式限制：機(jī)器人手臂不能故意攻擊對(duì)方機(jī)器人的底盤，比如將機(jī)械手臂伸到底盤下面將對(duì)手勾倒等類似的動(dòng)作。且參賽機(jī)器人必須是自主機(jī)器人，自行決定其行動(dòng)，不得再通過線纜與任何其他器材（包括電源）連接。

2 武術(shù)擂臺(tái)機(jī)器人輕量組得分細(xì)則

首先由機(jī)器人登臺(tái)開始，比賽前雙方隊(duì)員需舉手示意機(jī)器人已經(jīng)準(zhǔn)備好。開始后不能再觸碰機(jī)器人，否則將被判本局負(fù)。待裁判員哨聲響之后，如果其中一方10秒沒有完成登臺(tái)，對(duì)方得1分，并以10秒為單位繼續(xù)讀秒。如果兩方均未在10秒內(nèi)登臺(tái)，則均不得分。

其次，是在比賽過程種的得分。比賽中若其中一方從非圍擋處掉下擂臺(tái)，對(duì)方得1分。一方從圍擋處掉下擂臺(tái)時(shí)，如果對(duì)方也倒在擂臺(tái)上，則對(duì)方可以得3分；如果對(duì)方還站立在擂臺(tái)上，那么對(duì)方可獲得5分，掉臺(tái)的一方重新從對(duì)應(yīng)斜坡上臺(tái)開始比賽。雙方先后掉下擂臺(tái)，比如兩機(jī)器人糾纏戰(zhàn)斗，幾乎同時(shí)掉臺(tái)，那么都不得分，兩者重新從對(duì)應(yīng)出發(fā)區(qū)開始出發(fā)比賽。如果一方倒在擂臺(tái)上，對(duì)方得1分，在此期間裁判繼續(xù)讀秒，并以每10秒得1分，給對(duì)方加分，直至倒下的機(jī)器人重新站立起來。機(jī)器人倒下的一方也可以選擇重啟機(jī)器人，即重新上臺(tái)。那么對(duì)方加3分。

參賽隊(duì)的隊(duì)長(zhǎng)可以向裁判員宣布本隊(duì)本場(chǎng)比賽棄權(quán)，那棄權(quán)后，對(duì)方則以10：0獲勝。

比賽結(jié)束后，按照實(shí)際的得分情況記錄比分，判斷勝平負(fù)，獲勝積3分，平局各積1分。負(fù)方不得分。最后參照足球比賽晉級(jí)比賽。

3 賽程賽制

比賽一共分為小組賽和淘汰賽。

首先進(jìn)行小組賽，小組賽時(shí)每支隊(duì)伍會(huì)和同組其他隊(duì)伍分別對(duì)陣，每場(chǎng)比賽時(shí)間為2分鐘，根據(jù)實(shí)際積分和比分情況進(jìn)行排名。淘汰賽比賽時(shí)間為2分鐘，如果在2分鐘內(nèi)無法分出勝負(fù)，將再賽一場(chǎng)，如果還不能分出勝負(fù)，則按照足球比賽的“金球”規(guī)則進(jìn)行得分，哪一方先得分，則那方獲勝。

4 武術(shù)擂臺(tái)機(jī)器人輕量組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本文主要研究武術(shù)擂臺(tái)機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)在理論上和實(shí)際應(yīng)用上盡可能的使機(jī)器人實(shí)現(xiàn)高靈活的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。根據(jù)比賽規(guī)則和以往的經(jīng)驗(yàn)提出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)武術(shù)擂臺(tái)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)。機(jī)器人各部分設(shè)計(jì)包括攻擊部分、驅(qū)動(dòng)部分、檢測(cè)部分。三部分對(duì)機(jī)器人設(shè)計(jì)都是至關(guān)重要的。設(shè)計(jì)碉堡外殼的結(jié)構(gòu)以致能使機(jī)器人的防御力加強(qiáng)。選擇合適電機(jī)。使機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)良好。比較靈敏的傳感器是機(jī)器人運(yùn)行起來比較靈活。對(duì)機(jī)器人進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。確定了機(jī)器人的整體布局。設(shè)計(jì)了機(jī)器人的要活動(dòng)部件、外殼、電機(jī)和輪子。針對(duì)距離、位置及黑心等的測(cè)試.選擇了紅外傳感器。選擇由博創(chuàng)科技公司提供的各種零件。對(duì)機(jī)器人進(jìn)行搭建.并且對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行測(cè)試和分析。以及為了達(dá)到更好的狀態(tài)。對(duì)機(jī)器人測(cè)試中的不足之處進(jìn)行改進(jìn)。

其次，總體設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)性是一大難點(diǎn)。機(jī)器人應(yīng)該在重量盡可能滿足要求的情況下，越重越好，重心越低越好。尋物、避障、不掉下擂臺(tái)是最大難點(diǎn)，這需要有相當(dāng)?shù)目刂扑?。軟件的?shí)現(xiàn)方面，這個(gè)模塊需要協(xié)調(diào)機(jī)器人各個(gè)關(guān)節(jié)使其能夠很好的運(yùn)動(dòng)且維持平衡，需要很好的算法才能達(dá)到精確地要求。還有電路的總體布線，控制部分的制作，走線也應(yīng)該規(guī)整，避免線太亂造成失誤。 技術(shù)指標(biāo)：讓機(jī)器人走上擂臺(tái)。然后向右旋轉(zhuǎn)45至90度后；轉(zhuǎn)直向前進(jìn)，進(jìn)入進(jìn)攻和巡邏程序，然后進(jìn)行用紅外探測(cè)看其是否要掉下擂臺(tái)，若是，則轉(zhuǎn)彎，否則繼續(xù)。過30S啟動(dòng)光電開關(guān)，進(jìn)行尋物，即對(duì)方車，然后驅(qū)動(dòng)車體，向障礙物運(yùn)行，進(jìn)行擊打。

5 總結(jié)

本文分析了機(jī)器人武術(shù)擂臺(tái)賽機(jī)器人的控制系統(tǒng)，并結(jié)合機(jī)器人大賽武術(shù)擂臺(tái)賽的規(guī)則設(shè)計(jì)了應(yīng)對(duì)中國(guó)機(jī)器人大賽——機(jī)器人武術(shù)擂臺(tái)賽的結(jié)構(gòu)，通過對(duì)武術(shù)擂臺(tái)賽機(jī)器人的傳感器挑選、測(cè)試，比賽程序的編寫、試驗(yàn)，完成機(jī)器人武術(shù)擂臺(tái)賽的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，制造可以參加機(jī)器人大賽武術(shù)擂臺(tái)賽的標(biāo)準(zhǔn)型機(jī)器人。機(jī)器人的重量和尺寸在規(guī)則允許的范圍內(nèi)盡可能大。重心也應(yīng)該盡可能的低，這樣運(yùn)行平穩(wěn)。

參考文獻(xiàn)

1.博創(chuàng)科技 “創(chuàng)意之心”模塊化教學(xué)機(jī)器人設(shè)計(jì)說明書

2.林以敏 機(jī)器人制作[M] 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2008

3.鄧星鐘；朱承高 機(jī)電傳動(dòng)控制[M] 第四版 武漢：華中科技出版社，2003

作者簡(jiǎn)介

潘棟（1996-），男，漢族，鄭州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械工程專業(yè)2014級(jí)學(xué)生。