一种竞赛用机器人的设计与实现
第２７卷第３期计算机仿真２０１０年３月文章编号：１００６—９３４８（２０１０）０３—０１８６—０４
一种竞赛用机器人的设计与实现
张宏彬，张亮，严法高
（扬州工业职业技术学院，江苏扬州２２５１２７）
摘要：为提高机器人在准确分拣前提下快速完成搬运任务的能力，对传统自动分拣搬运机器人从策略选择、硬件组成和外观结构进行了全新的设计，提出了一种竞赛用自动分拣搬运机器人的设计与实现方法。针对竞赛要求采用全新设计的非航行推测算法；硬件模块化设计，核心控制器采用了国内少见的双核形式，并采用多种传感器来满足竞赛要求；通过避障与路径选择的仿真调试，确定了机器入的外观结构及竞赛路径。实践检验了设计的有效性和先进性，研究结果对于提高竞赛用机器人的性能具有一定的参考价值。
关键词：机器人；分拣搬运；设计；仿真
中图分类号：ＴＰ２４２．６文献标识码：Ｂ
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１引言
机器人自动分拣搬运比赛是江苏省最新创设的大学生机器人竞赛项目，它模拟了真实自动化工厂中的ＡＧＶ自主引导小车搬运功能和机器人自动分拣功能。现有的教学用机器人硬件采用单核设计，如果改造成竞赛用自动分拣机器人将面临计算负担重、运行速度慢的局面，且外形尺寸不一定符合竞赛规则要求。在分拣策略上，目前此类机器人主要采用两种方法：第一种是在机器人头部安装传感器，当机器人靠近色块时，传感器识别色块的颜色，根据结果做出相应的处理。这种方法理论上比较先进，即使场地不规则或者色块摆放不规则也能进行处理。缺点是传感器的识别速度较慢，而且极易产生识别错误；对赛场环境要求较高，外部光线的变化对传感器的识别会造成很大的干扰，因此在临场比赛
基金项目：江苏省大学生创新实践训练计划基金项目（２００８２２０７）
收稿日期：２００９－０８—２８修回日期：２００９—１０—１８
—１８６一时存在着较多的不稳定因素。第二种策略是采用推测航行算法。具体地，如果启动时导向正确，则机器人可以通过将移动的距离和转过的角度加到原来位置上来获得行进的位置和方向，从而完成任务。这种策略对处于位置固定的被搬运物块能够胜任，但是它分拣能力较差，并且对场地精确度要求较高，在竞赛前需要花费大量时间做机器人适应场地的调整。在现实中这种策略并不多用。
在对现有状况分析的基础上，通过对竞赛规则的研究，从策略选择、硬件组成和外观结构三个方面对竞赛机器人进行了全新的设计。在设计策略上，着重对推测航行算法加以改进，形成了成功率更高，速度更快，受外部干扰更小的一种全新非推测航行算法；在硬件上，机器人的控制系统采用“双核”设计，让高速设备和外围低速设备分别采用性能不同的芯片控制，可以大大提高机器人的运行效率；借助仿真辅助设计手段，使机器人的外观尺寸符合竞赛规则并获取了最优的竞赛路径。
万方数据