武術擂臺仿人機器人系統(tǒng)及電路設計畢業(yè)設計論文-文庫吧資料
2024-09-05 11:01本頁面
【正文】 339 283 305 355 34 56 22 16 50 493 453 425 505 68 40 28 12 80 469 551 537 482 567 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? 本設計在實際調試時，大多采用 灰度梯度標定法 標定 灰度 數(shù)據 。 ?? 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)據分為 1 位起始位， 8 位數(shù)據位和 1位停止位，無奇偶校驗位，共 10 位，其指令包格式如表 41。 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，因為它允許他們構建與 Eclipse 環(huán)境無縫集成的工具。就其本身而言，它只是一個框架和一組服務，用于通過插件組件構建開發(fā)環(huán)境。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、轉彎、后退等手段避開或對抗敵方機器人的推擠。 5 避免被敵方推下擂臺。我們 采用 四輪驅動方案， 兩 輪驅動方案重量和推力都不夠。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。 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。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。 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。 首先需要考慮，什么因素會影響機器人的推力。方案二實現(xiàn)的難度比較高一些，但是效率高。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。 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。這個過程中機器人的自身定位非常重要。比賽中輸贏的關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。傳感器的布局至關重要，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。 應戰(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。 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。 有效的進攻是最好的防守。 要在比賽 中取得“制高點”，在不考慮棋子的情況下應該盡快搶得 中心區(qū)或離中心區(qū)域最近，機器人應輕巧靈活 , 前進、后退、轉動動作應自如流暢 ， 并具有 較高的加速度和較快的行進速度 ，剎車要及時 。變形方案很好地解決了由于重心高帶來的晃動等問題。 規(guī)則分析 由于比賽場地 表面是灰度 漸變 的 ，所以機器人的自定位可以通過讀取場地的灰度信息來實現(xiàn)。設計思路基于機器人武術擂臺賽比賽規(guī)則，設計的最終目標是：結合當前流行的機器人技術，制作出一臺能夠 適應比賽現(xiàn)場復雜 環(huán)境 的自主 戰(zhàn)斗機器人。 與此同時設計了 一款高性能通用小型機器人控制器 ， 該控制器板載 5V3A 開關電源，具有 RS232以及 RS422 總線接口，具有數(shù)字舵機以及模擬舵機接口，并且有設備過流保護、電源過壓、欠壓保護等功能。 圖 11 擂臺賽場地整體效果 本設計的意義及應用 本設計 主要的工作 有：策略的分析與 制 定、結構與外觀的設計、電機以及電機驅動的選取、傳感器 電路 的設計與運用、控制器電路的設計 與制作 、 軟 件的編寫與調試、最終對機器人進行綜合的 實地 測試，發(fā)現(xiàn)問題并找出解決方案。場地四周圍700mm 處 有高 500mm 的方形白色圍欄。底色從外側四角到中心分別為純黑到純白漸變的灰度。如果雙方均未離開擂臺且都能自主移動，則在比賽時間結束后，推下擂臺上象棋棋子數(shù)量多的一方獲勝，否則雙方判為平局 。雙方機器人模擬中國古代擂臺搏擊的規(guī)則，互相擊 打或者推擠。 本項賽事未來的發(fā)展目標是：比賽中，兩個使用雙腿自主行走的仿人形機器人互相搏擊并將對方打倒或者打下擂臺。 激烈而戲劇性的機器人競賽對抗，能夠極大地激發(fā) 我們學生 的好勝心和積極性，讓 我們 把 對待競技體育的精神如 籃球、踢足球的積極態(tài)度來對待工程創(chuàng)新實踐。 機器人武術擂臺賽的參賽機器人需要包括各種傳感器（檢測自身位置、檢測對手位置、檢測自身姿態(tài)、檢測擂臺邊緣等等）、一個控制器（參賽隊員為其編寫程序，控制整個機器人的行為和策略），多個執(zhí)行器（行走、擊打、輔助等），麻雀雖小、五臟俱全。 該賽事的主要目的在于促進智能機器人技術 (尤其是自主識別、自主決策技術 )的普及。 機器人武術擂臺賽介紹 機器人武術擂臺賽是中國機器人大賽中一項新的賽事。本屆大賽由國家科技部高技術研究發(fā)展中心、中國自動化學會機器人競賽工作委員會、 RoboCup 中國委員會等機構共同主辦。 機器人武術擂臺賽背景 中國機器人大賽暨 RoboCup 公開賽是中國最權威、最具影響力的機器人技術大賽、學術大會，是當今中國、乃至亞洲機器人尖端技術產業(yè)競賽和國際頂尖人才匯集的活動之一。 .............................................. 5 4 決策系統(tǒng)設計 .............................................................. 6 軟件體系結構 .......................................................... 6 機器人舵機 ........................................................ 6 紅外測距傳感器的標定 .................................................. 7 紅外開關的校準 ........................................................ 7 運動軌跡的調校 ........................................................ 7 7 總結與展望 ................................................................ 8 參考文獻 .................................................................... 9 附錄 1 CDS5500 機器人舵機控制程序 ............................................ 9 附錄 2 控制器原理圖 ........................................................ 14 附錄 3 機器實體照片 ........................................................ 15 致 謝 ...................................................................
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