武术擂台机器人设计报告说明书

BIPT机器人技术专业综合训练-----基于“创意之星”模块化机器人的武术擂台赛机器人设计北京石油化工学--机器人技术专业综合训练1武术擂台机器人课程设计报告说明书班级：组长：组员：BIPT机器人技术专业综合训练-----基于“创意之星”模块化机器人的武术擂台赛机器人设计北京石油化工学--机器人技术专业综合训练2摘要在社会不断发展的今天，人们越发的认识到了机器人技术的重要性，促使着机器人技术在不断地改革和创新当中，机器人的应用也在各个领域取得了重大进步，增加了可操作性和实际性。而在运动时也不仅限于单一操控，机器人的技术在一步步往前进的同时，对于其在执行命令时的技术性拥有了更高的要求，运动的实时性和可靠性也在逐渐增加。目前，中国很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，人们开始认识到了在机器人领域有着很大的发展空间，而同时期的机器人比赛更是络绎不绝，而我们所设计的则是一款武术擂台赛的机器人。本文是通过对创博公司旗下的创意之星武术擂台机器人的说明书，相关学习材料，自己拼装出的防守型武术擂台机器人，它能够自动检测武术擂台边缘，发现敌方以及定位的武术擂台机器人，采用了红外传感器，灰度传感器和红外测距传感器组成了一个集环境感应，动态决策与规划，行为控制与执行等多种功能于一体的综合系统，采用C语言进行运动程序的编写，最终实现一个能够参加武术擂台机器人比赛的成品。关键词：擂台机器人，控制系统，创意之星，MultiFlex任务分配：组长：张文帅负责仿真。组员：赵义界负责UG机器人模型绘画。郭利军负责控制程序。周丰负责机器人结构设计。总体设计通过全员多次探索讨论，许多细节多次推敲合作完成本次设计。BIPT机器人技术专业综合训练-----基于“创意之星”模块化机器人的武术擂台赛机器人设计北京石油化工学--机器人技术专业综合训练3AbstractContinuousdevelopmentofsocietytoday,peoplearemoreandmoreawareoftheimportanceofrobotics,promptingrobotics,robotsareusedinvariousfieldshavemadesignificantprogressinreformandinnovationwhichincreasetheoperabilityand.Exerciseisnotlimitedtoasinglemanipulationrobottechnologyinastep-by-steptomoveforwardwhilethetechnicalexecutecommandshavehigherrequirements,real-timeandreliabilityofthemovementisalsograduallyincreasing.Currently,manyChineseuniversitiesandcorporateresearchanddevelopmentindifferentareas.Robots,suchassoccerrobots,surveyingrobot,medicalaid,robotsandsoon,peoplebegantorecognizethatmuchroomfordevelopmentinthefieldofrobotics,andthesameperiodoftherobotcompetition.isaconstantstream,andwedesignedamartialartsrobotChallengeCup.Thisarticleisbythecompany'sChuangbocreativeStarMartialArtsChallengerobotinstructions,relevantlearningmaterial,heassembledadefensivemartialartsringrobot,itcanautomaticallydetecttheedgeofthemartialartsarena,foundtheenemy,aswellasthepositioningofthemartialartsarenarobotcomposedofasetofenvironmentalsensorsusinginfraredsensors,grayscalesensorsandinfraredrangesensors,dynamicdecision-makingandplanning,behaviorcontrolandexecutionofavarietyoffunctionsinanintegratedsystem,thesportsprogramwrittenusingClanguage,andultimatelyonetoparticipateintheMartialArtsChallengerobotracefinished.Keywords:ringrobotcontrolsystem,CreativeStar,MultiFlexBIPT机器人技术专业综合训练-----基于“创意之星”模块化机器人的武术擂台赛机器人设计北京石油化工学--机器人技术专业综合训练4目录第一章绪论……………………………………………………………61.1课题背景…………………………………………………………61.2国内外武术擂台机器人发展现状………………………………61.2.1国外机器人竞赛的发展现状………………………………61.2.2国内机器人竞赛的发展现状………………………………71.3武术擂台比赛规则简介…………………………………………81.3.1机器人擂台赛场地介绍……………………………………81.3.2竞赛方式……………………………………………………81.3.3胜负判定……………………………………………………91.4本文研究的主要内容……………………………………………9第二章擂台机器人总体设计方案…………………………………112.1基本内容和问题…………………………………………………112.2总体的设计方案及步骤…………………………………………11第三章擂台机器人机械结构设计…………………………………133.1直流电机选型分析………………………………………………133.2机器人驱动芯片的选择…………………………………………143.3机器人检测结构的设计…………………………………………153.4机器人控制卡及电池设计………………………………………183.5机器人整体结构的设计…………………………………………18第四章擂台机器人控制系统………………………………………22BIPT机器人技术专业综合训练-----基于“创意之星”模块化机器人的武术擂台赛机器人设计北京石油化工学--机器人技术专业综合训练54.1机器人控制卡的选择……………………………………………224.2流程图……………………………………………………………254.3控制程序源代码…………………………………………………25第五章Adams仿真…………………………………………………335.1Adams主要模块…………………………………………………335.2UG与ADAMS的接口………………………………………………335.3Adams运动仿真结果……………………………………………33第六章总结与展望…………………………………………………356.1总结………………………………………………………………356.2对进一步的展望…………………………………………………35参考文献………………………………………………………………36BIPT机器人技术专业综合训练-----基于“创意之星”模块化机器人的武术擂台赛机器人设计北京石油化工学--机器人技术专业综合训练6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的重要标志。机器人技术作为20世纪人类最伟大的发明之一，自60年代初问世以来，经历40年的发展已取得长足的进步。工业机器人在经历了诞生——成长——成熟期后，已成为制造业中不可少的核心装备，世界上有约75万台工业机器人正与工人朋友并肩战斗在各条战线上。特种机器人作为机器人家族的后起之秀，由于其用途广泛而大有后来居上之势，仿人形机器人、农业机器人、服务机器人、水下机器人、医疗机器人、军用机器人、娱乐机器人等各种用途的特种机器人纷纷面世，而且正以飞快的速度向实用化迈进。1.2国内外武术擂台机器人发展现状机器人学的进步和应用是20世纪自动控制最有说服力的成就，是当代最高意义上的自动化。机器人综合的多科学的发展成果，代表的高技术的发展前沿，他在人类的应用领域的不断扩大引起国际上重新认识机器人技术的作用和影响。它有三个特点：一个是有类人的功能，比如说作业功能，感知功能，行走功能，还能完成各种动作，它还有一个特点是根据人的编程能自动的工作，这里一个显著的特点，就是它可以编程，改变它的工作的对象，和工作的一些要求它是人造的机器或机械电子装置。随着机器人技术的飞速发展，机器人竞技运动在世界各地蓬勃兴起，目前我国正掀起一股机器人竞赛的热潮。创新是我国大学生的精髓，参赛机器人都要从概念设计入手，经历设计、制作、调试，改进等过程最终选出最优方案参加比赛，通过此项赛事�大学生的创造热情得到充分发挥�创造思维和动手能力得到锻炼的培养。1.2.1国外武术擂台机器人发展现状《机器人大擂台》是由英国TNN电视台发起组织的世界上规模最大的科普类游戏节目11年前在英国电视台首次公演。目前他的搏斗系列已经覆盖了全球27个国家：包括英国、美国、瑞典、意大利、荷兰。至今已经举办了4届。参BIPT机器人技术专业综合训练-----基于“创意之星”模块化机器人的武术擂台赛机器人设计北京石油化工学--机器人技术专业综合训练7赛者设计并制造无线电控制的战斗机器以角斗士的方式进行战斗，看谁的机器人更胜一筹。竞争者以来于他们闪电般快速的反应和驱动能力，以及他们对于机器人充满想象力和有效性的设计来击败对手。机器人之间不仅相互之间战斗，并且他们还要与主机器人周旋。这些主机器人在场上巡逻，摧毁并分解任何已无行为能力或不幸迷失在绝境中的机器人。在最终比赛中机器人在格斗场上相互格斗，直到其中一个机器人被击败，如果出现平局，专家委员会将根据以下四条标准，决定哪个机器人取得胜利。四个标准分别为：1破坏程度2战斗风格3攻击性4.控制。从1954年美国人Devol颁布工业机器人专利至今已经半个世纪了。它的成长历程印证了这样的论断，机器人是20世纪人类的伟大发明。机器人学的进步和应用是20世纪自动控制最有说服力的成就，是当代最高意义的自动化。机器人技术将筑起21世纪人类新的“长城”。1.2.2国内武术擂台机器人机竞赛发展现状中国机器人大赛暨RoboCup公开赛是中国最具影响力，最权威的机器人技术大赛、学术大会和展览，大赛从1999合肥、苏州、济南等地成功举办了历届大赛。中国的武术机器人擂台赛是从2008年12月在广东中山市举办的2008中国机器人大赛暨RoboCup公开赛开始举行的新比赛项目，而第一次举办就吸引了全国高校的13个队伍的激烈竞争。在比赛中机器人的稳定性是实施各种策略的前提，倘若自身存在如出界，犯规等隐患，那么有效的策略组合便无从谈起了。纵观赛场，成绩好的队伍稳定性都是过硬的。机器人的稳定性可以从如下几个方面进行阐述。传感器的稳定，精准稳定的传感器系统是正确决策的前提。在武术擂台赛中传感器是机器人获取外部信息的唯一途径其重要性好比是人的五官。常用的传感器有：陀螺仪、光电码盘、接近开关、接触开关、超声波测距仪、反射式红外传感器等、红度、灰度传感器等。巧妙的传感器设计能极大提高机器人的性能。比如灰度、红度传感器可以告诉机器人它与中心位置的相对位置，再如用接近开关检测敌人相对