畢業(yè)設(shè)計論文武術(shù)擂臺仿人機器人系統(tǒng)及電路設(shè)計(編輯修改稿)
2025-07-25 11:08 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 該機器人以進攻為主、防守為輔，在出發(fā)區(qū)出發(fā)后，在沒有探測到棋子的情況下，首先搶占中心區(qū)域，然后在探到敵方機器人的方位后，把自己堅固的防守部位面向敵方機器人，使敵方機器人的攻擊失效，確保自己始終占領(lǐng)中心區(qū)域，然后再尋找機會迷惑或攻擊敵方機器人 [3]。當探測到棋子的時候，要對場地環(huán)境、敵方位置、敵方運動方向等進行多方位的綜合判斷，確保不怠慢作站時機。 設(shè)計目標根據(jù)以上思想，本設(shè)計確定了如下的設(shè)計目標：（1）從出發(fā)區(qū)出發(fā)，10秒內(nèi)自主登上擂臺區(qū)域；（2）確定我方機器人在場地的大概位置和方向；（3）能自主尋找中心區(qū)域，以在未探測到對方時自主找到擂臺中心區(qū)；（4）尋找并接近棋子、尋找并接近敵方機器人；（5）推動棋子到達擂臺邊沿；（6）與敵方機器人對抗，避免被推下擂臺，能夠推動敵方；（7）在遭受敵方機器人攻擊時能保護自己（如具備一定的隱身和迷惑功能等，減少和避免受到敵方機器人的攻擊） ，并具有一定的反擊能力；（8）檢測擂臺的范圍，避免掉下擂臺；（9）檢測我方姿態(tài)，防止摔倒，摔倒時能夠快速自行站立；（10）能夠識別圓柱體，并作舉起動作；4（11）具備有效的抓舉裝置，能夠舉起圓柱體；（12）能夠檢測舉起任務(wù)是否成功，如果不成功能夠重新嘗試舉起。 應(yīng)戰(zhàn)策略 登上擂臺在機器人啟動后，機器人依靠邊緣檢測傳感器群引導到擂臺中心，不啟動其他傳感器的檢測； 將棋子推下擂臺推棋子時，機器人需要做三件事情：尋找棋子，推動棋子，自身定位。尋找棋子的實現(xiàn)主要依賴于灰度傳感器和測距傳感器。傳感器的布局至關(guān)重要，機器人必須能夠通過灰度傳感器定位自己的位置，通過測距傳感器確定棋子的位置。因此，構(gòu)型設(shè)計時必須合理布置傳感器位置。比賽中輸贏的關(guān)鍵是把敵方推出場外，所以可以采用被動式策略尋找棋子，即機器人按照某種策略漫游，如果檢測到棋子就把棋子推出場外，否則機器人繼續(xù)漫游。當把棋子推出場外時，機器人會接近擂臺邊沿，此時機器人需要適當調(diào)整自己狀態(tài)(速度，位置) 以防止掉出擂臺 [4]。這個過程中機器人的自身定位非常重要。找到棋子之后，如何將它們推下擂臺呢？兩種方法：悶頭往前直走，不管怎么都不轉(zhuǎn)彎，這樣一定能走到擂臺的邊沿，也能夠?qū)⑵遄油葡吕夼_。通過識別場地的灰度，判斷出機器人的位置和方向，對準最近的邊沿前進。方案一勝在簡單，程序?qū)崿F(xiàn)難度小。但是可能出現(xiàn)機器人需要推動棋子走過超過半個場地才能到達邊沿的情況。這個過程可能出現(xiàn)敵方干擾、推擠，失敗的概率很高。方案二實現(xiàn)的難度比較高一些，但是效率高。 將敵方推下擂臺我們可以想象，兩只斗牛相互推擠，贏的一定是力氣比較大的一方。首先需要考慮，什么因素會影響機器人的推力。在現(xiàn)實生活中我們會看到兩種現(xiàn)象：（1）一輛汽車在爬坡，但是動力不足，反而慢慢從坡上滑了下來；（2）汽車在泥地上面行走，但走不快，因為輪子總是在打滑。上面兩個例子可以得到影響汽車行進效果的兩個因素：動力不足。摩擦力不夠。如果動力不足，我們的機器人可能會被敵方的小車推得輪子倒著轉(zhuǎn)。如果摩擦力不夠，機器人在推擠時輪子會打滑，輪子一直在轉(zhuǎn)，但機器人就是不能往前走。推動敵方和推動棋子要做的事情是一樣的，即：尋找敵方→推動敵方→自身定位。不同的是，推動敵方需要更大的動力，而且自身定位更加重要。如果己方被敵方推動時，己方就必須能夠及時擺脫或者進行抵抗。所以，在比賽規(guī)則允許的條件下，機器人質(zhì)量盡可能接近所要求的最大值，盡量增5加機器人的動力輸出、以及輪子的接地面積。我們采用四輪驅(qū)動方案，兩輪驅(qū)動方案重量和推力都不夠。六輪驅(qū)動方案不好轉(zhuǎn)彎，機器人不夠靈活。 避免被敵方推下擂臺。如果我方機器人在前進時被敵方從后面推擠，并且我方的機器人沒有察覺，會出現(xiàn)什么情況呢？我方機器人的動力方向和敵方機器人的動力方向剛好一致，敵方不費吹灰之力就可以將我方機器人推下擂臺。所以機器人需要能夠察覺這種正在被推擠的狀態(tài)，并且能夠通過掉頭、轉(zhuǎn)彎、后退等手段避開或?qū)箶撤綑C器人的推擠?！?4 決策系統(tǒng)設(shè)計 軟件體系結(jié)構(gòu)Eclipse 是一個開放源代碼的、基于 Java 的可擴展開發(fā)平臺。就其本身而言，它只是一個框架和一組服務(wù)，用于通過插件組件構(gòu)建開發(fā)環(huán)境。雖然大多數(shù)用戶很樂于將 Eclipse 當作 Java IDE 來使用，但 Eclipse 的目標不僅限于此。Eclipse 還包括插件開發(fā)環(huán)境（Plugin Development Environment，PDE） ，這個組件主要針對希望擴展 Eclipse 的軟件開發(fā)人員，因為它允許他們構(gòu)建與 Eclipse 環(huán)境無縫集成的工具。由于 Eclipse 中的每樣東西都是插件，對于給 Eclipse 提供插件，以及給用戶提供一致和統(tǒng)一的集成開發(fā)環(huán)境而言，所有工具開發(fā)人員都具有同等的發(fā)揮場所?！?機器人舵機CDS5500 機器人舵機和控制器之間采用問答方式通信，……通信方式為串行異步方式，一幀數(shù)據(jù)分為 1 位起始位，8 位數(shù)據(jù)位和 1 位停止位，無奇偶校驗位，共 10 位，其指令包格式如表 1。表 1 CDS5500 通訊指令包字頭 ID 號 數(shù)據(jù)長度 指令 參數(shù) 校驗和0XFF 0XFF ID Length Instruction Parameter1 ...Parameter N Check Sum本設(shè)計使用以上通訊格式控制機器人上肢舵機的動作，其控制程序見附錄 1 。本設(shè)計在實際調(diào)試時，大多采用灰度梯度標定法標定灰度數(shù)據(jù)。表 2 是在一次調(diào)試中測得的數(shù)據(jù)。表 2 灰度梯度標定數(shù)據(jù)前 后 右 左 前右 前后 后右 前左 右左 灰度均值244 207 234 261 10 37 27 17 27 339 283 305 355 34 56 22 16 50 493 453 425 505 68 40 28 12 80 469551 537 482 567 69 14 55 16 85 612 614 537 621 75 2 77 6 84 596注：表中“前”表示安裝在前面的灰度傳感器， “前‐后”表示前面?zhèn)鞲衅鳒p去后面?zhèn)鞲衅鞯牟钪怠?根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以看出，除左邊的灰度傳感器，其它三個灰度傳感器的值一致性較7好?？梢愿鶕?jù)這三個傳感器的值來判斷機器人當前的方向。另外可以根據(jù) 4 個灰度傳感器的平均值來判斷機器人在場地上的位置。接近場地中心時，平均值較小，接近場地邊沿時，平均值較大。得到這些邏輯，就可以在編寫控制程序時使用。 紅外測距傳感器的標定 紅外測距傳感器的輸出是非線性的，所以需要對其進行標定。其標定比較簡單，使用直尺就可以進行傳感器的標定。 紅外開關(guān)的校準 由于擂臺外 70cm 處有白色的圍欄，為了防止誤判斷，同時增加紅外探測的穩(wěn)定性，尋敵紅外開關(guān)的探測距離調(diào)在 65cm。 運動軌跡的調(diào)校機器人發(fā)現(xiàn)側(cè)邊
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