机器人实训报告

一、机器人擂台赛

1、实训目的

机器人擂台赛的目的在于促进智能机器人技术（尤其是自主识别、自主决策技术）的普及。参赛队需要在规则范围内以各自组装或者自制的自主机器人互相搏击，并争取在比赛中获胜，以对抗性竞技的形式来推动相关机器人技术在大学生、青少年中的普及与发展。可以用自己设计的机器人来参加擂台赛，同时掌握这个环节所展现出来的机器人技术。

机器人擂台赛未来的发展目标是：比赛中，两个使用双腿自主行走的仿人形机器人互相搏击并将对方打倒或者打下擂台。?

2、实训要求

在指定的大小擂台上有双方机器人。?双方机器人模拟中国古代擂台搏击的规则，互相击打或者推挤。如果一方机器人整体离开擂台区域或者不能再继续行动，则另一方获胜。机器人大小要求长、宽、高分别不能超过30cm、30cm、40cm 。

比赛场地大小为长、宽分别为是 2400?mm的台，台上表面即为擂台场地。有黑色的胶布围成。?比赛开始后，?围栏内区域不得有任何障碍物或人。?

3、比赛规则分析?

我们需要吃透比赛规则，然后才能在比赛规则允许的范围内，尽量让我们的机器人具有

别人不具有的优势。对上述的比赛规则分析得到以下几个重点：?

3、1需要确保自己不掉下擂台

需要有传感器进行擂台边沿的检测，当发现机器人已经靠近边沿立刻转弯或者掉头。擂

台和地面存在比较大的高度差，我们通过测距传感器很容易发现这个高度落差，从而判断出

擂台的边沿。如图所示，在机器人上安装一个测距传感器，斜向下测量地面和机器人的

距离，机器人到达擂台边沿时，传感器的测量值会突然间变得很大。由于红外测距传感器使

用方便，并且“创意之星”控制器可以接入最多 8 个红外测距传感器，我们可以将它作为首选方案。?

擂台地面时有灰度变化的，我们可以在机器人腹部安装一些灰度传感器，来判读机器人

覆盖区域的灰度变化，从而判读机器人相对场地的方向。可以通过整体灰度值来判读机器人

的位置是不是靠近边沿，如果机器人靠近边沿就转弯后者后退。?

3、2需要及时的发现敌方

这里我们使用红外接近开关作为寻找敌方的方案并不算优秀，红外接近开关的有效测量范围是 20cm，20cm 之外的物体是察觉不到的。我们可以改成红外测距传感器，它的有效测量范围是 10‐80cm，比较适合我们当前的使用场合。?

3、3需要迅速的推动敌方，将敌方退下擂台

我们可以想象，两只斗牛相互推挤，赢的一定是力气比较大的一方。?

我们需要先考虑，什么因素会影响小车的推力。在现实生活中我们会看到两种现象：1、

一辆汽车在爬坡，但是动力不足，反而慢慢从坡上滑了下来。2、汽车在泥地上面行走，但

走不快，因为轮子总是在打滑。?

上面两个例子可以得到影响汽车行进效果的因素：1、动力不足。2、摩擦力不够。如果动力不足，我们小车可能会被敌方的小车推得轮子倒着转。如果摩擦力不够，小车在推挤的时候轮子会打滑，轮子一直在转，但小车就是不能往前走。推动敌方和推动棋子要做的事情是一样的，即：寻找敌方推动敌方自身定位。不同

的是，推动敌方需要更大的动力，而且自身定位更加重要。如果己方被敌方推动时，己方就必须能够及时摆脱或者进行抵抗。所以，在比赛规则允许的条件下，尽量增加小车的重量、动力输出、轮子的接地面积。我们可以使用四轮驱动方案，2 轮驱动方案重量和推力都不够。6 轮驱动方案不好转弯，机器人不够灵活。?

3、4需要避免自己被敌方推下擂台

如果我方机器人在前进的时候被敌方从后面推挤，并且我方的机器人没有察觉，会出现什么情况呢？我方机器人的动力方向和敌方机器人的动力方向刚好一致，敌方不费吹灰之力就可以将我方机器人推下擂台。所以我们需要能够察觉这在被推挤的状态，并且能够通过掉头、转弯、后退等手段避开机器人的推挤。

4、任务规划

1、熟悉本比赛构型所需要部件的使用方式。比如灰度传感器、红外测距传感器等。?

2、搭建机器人、布置传感器。需要在规则允许的条件下搭建机器人，通过上述的分析，

我们将机器人的构型定义为一个四轮驱动的小车。机器人的腹部应该安装灰度传感器阵列，

用于判读场地灰度变化。前方应该安装红外测距传感器，用于判读棋子、敌方机器人和擂台

边沿。?

3、用软件写程序

4、模拟比赛练习。?

5、熟悉场地、标定传感器

场地最重要的部分是擂台上黑白渐变的区域，这是比赛得以进行的关键。简单的说，机

器人要想赢得比赛，就得在这块区域里行动自如，随心所欲。如何做到“行动自如，随心所

欲”呢？机器人必须能随时确定自己所处的位置。要想确定自己的位置，机器人就必须有雪

亮的眼睛。在擂台赛中，机器人的眼睛就是灰度和测距传感器。

6、标定灰度传感器

我们在构型搭建的时候会用到灰度传感器和红外测距传感器。您如果对这两个传感器工作原理还不清楚的话，请重新学习第二章的相关部分。受制

造工艺、材料的限制，很难保证两个传感器有完全一致的性能。在实际使用过程中会发现，即使以同样的标准使用两个不同的灰度传感器测量灰度，得到的数据也会有一定的差值。为了消除这种差异性，需要对传感器进行标定。就像一个两眼视力不一样的人，需要佩戴两个镜片度数不一样的眼镜一样。我们这里的标定，目的是建立灰度传感器的值和场地区域的对照表，以方便后续编写控制程序时使用。我们的构型上使用4 个灰度传感器进行场地灰度测量，感器采集到的灰度值是不一样的，我们对比这几个传感器的值就能够知道当前机器人的方向。场地的灰度是梯度变化的，为了让这几个传感器的值有尽量大的差值，传感器的布置应该尽量拉开距离，传感器菱形覆盖的面积应该尽量大。灰度传感器的标定需要同时标定一组即将使用的传感器——即同时标定构型中的四个灰度传感器。此时可以先搭建一个简易的机器人底盘，固定好传感器。

灰度传感器的标定可以采用三种方法：平行边沿标定，灰度梯度方向标定，随机位置标定。?

平行边沿标定方法如下：?

1) 按 300mm 等分场地边沿（如图，图中白色方块表示机器人放置位置），然后从一边开始，依次将机器人放置(和边缘平行)在等分点上，用NorthSTAR 查询灰度传感器的值并做相应记录；?

2) 将机器人掉头后，从另一边开始，依次在每个等分点上查询灰度值并记录。?

随机标定法：将机器人以非规则的方式（和边沿不平行，没有正好面向中心）放置在场