武术擂台赛无差别组机器人目标搜寻策略

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机器人实训报告

目录一、实习的目的与任务 (1)二、实习教学的基本要求 (1)三、实习的地点： (1)四、实习的题目： (1)五、实习的内容 (1)第一部分：武术擂台赛机器人 (1)第二部分：智能清洁机器人 (9)第三部分：两轮平衡机器人 (17)六、实习的心得会： (21)七、参考资料 (21)一、实习的目的与任务:结合国内外机器人竞赛情况，设计、搭建几个功能各异的机器人，完成一个接近实际比赛项目的课题，以培养学生的实际操作能力和思考问题能力。

做到能检查出错误，熟练解决问题。

通过实训对机器人的搭建、工具软件的使用、现场调试以及嵌入式系统的开发等有一个系统的认识和提高。

二、实习教学的基本要求：1.掌握机器人的搭建方法。

2.巩固、加深已学的理论知识。

3.掌握嵌入式系统的开发过程。

4.培养学生综合运用所学的理论知识和基本技能的能力，尤其是培养学生把理论和实际结合起来分析和解决问题的能力。

适应实际生产的需要。

培养出一批既有理论又有动手能力的人才。

三、实习的地点：应用技术学院5楼4机房。

四、实习的题目：1.搭建几个功能各异的机器人。

2. 学习C语言程序开发。

3. 实现项目如下：1、武术擂台赛机器人；2、智能清洁机器人；3、两轮平衡机器人。

五、实习的内容：第一部分：武术擂台赛机器人1．设计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。

2．设计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 。

武术擂台赛无差别组机器人目标搜寻策略

第6期微处理机No．6 2013年12月M I C R OP R O C E S S O R S Dec．，2013武术擂台赛无差别组机器人目标搜寻策略李志凌，周灿，董国刚，郭新亮，邓本再(长沙理工大学，长沙410076)摘要：主要对武术擂台赛无差别组机器人进行了介绍，通过灰度传感器与红外传感器检测，对障碍棋子、对方机器人与自身环境的判断，设计出一种机器人有效且安全的目标搜寻运动路径控制策略，增强了机器人在武术擂台赛中的竞争力。

关键词：机器人；武术擂台赛；搜寻路径；控制策略DOI编码：10．3969／j．issn．1002—2279．2013．06．020中图分类号．,TP3 文献标识码：B 文章编号：1002—2279(2013)06—0063—03Target Search Strategy of No．．difference Bet wee n the G roupsof R obots in Martial Arts ContestLI Zhi—ling，ZH OU Can，DONG Guo—gang，GUO Xin—lia ng，DEN G Ben—zai(Ch ang sh a Univer sit y ofScience＆Technology，Changsha 410076，China)Abstract：This paper mainly introd uc es n o differ ence betw een the groups of robots in the martial art s contest．A control strategy of the moving path for safely and effectively searching robot i s de sig ne d．It c a nbe used to detect obst acl e chess，countcrworker§robot and self environment by gray and infrared s e n s o r sin order to enhan ce the competitiveness of the robot in the martial arts co nt es t．Key words：Robot；Martial art s contest；Search path；Cont rol strategy外形结构，机器人装有10个红外传感器和4个灰度1引言传感器。

基于华北五省武术擂台赛机器人结构设计

• 183•擂台机器人排位积分赛将擂台上事先放置的象棋和障碍物全部推下擂台，重物和棋子必须完全掉下擂台后才能得分。

在推象棋和障碍物的过程中，攻击铲受力面积少，导致接触目标概率降低，攻击时就有可能逃脱，从而导致比赛丢分。

因此，需要对攻击铲结构进行加长设计，在保证机器人移动的灵活性的同时，通过增大攻击铲接触面积来提升攻击概率。

引言:越来越多的学校与社团开展各式各样的机器人比赛。

武术擂台赛是一组对抗性较强的自主移动机器人比赛，机器人能够实现自主识别、自主决策、自主攻击的智能机器人。

由于带有攻击武器、而且攻击过程中自主性强，对抗激烈,国外早已开展相关擂台机器人的比赛，而国内近几年也兴起了一股机器人热，机器人武术擂台赛是以观赏性和趣味性来吸引观众而受到学生追捧。

国内大型的擂台机器人比赛有中国机器人大赛和华北五省（市、自治区、直辖市）机器人大赛，由于这武术擂台赛规则对擂台机器人的限制较多，所以大多数机器人所采用的结构均属以轮胎作为滚动体、以固定攻击铲作为攻击装置再辅以相应的传感器构成。

擂台机器人排位积分赛将擂台上事先放置的象棋和障碍物全部推下擂台，重物和棋子必须完全掉下擂台后才能得分。

擂台机器人对抗赛将对方机器人推至台下或推翻对方机器人导致不能移动后才能得分。

在推象棋和障碍物过程中，得分的关键点在于;目标推的越多，时间越少，则得分越高。

所以攻击铲受力面积越大，推中目标概率越高，得分就越高，因此在原攻击铲的基础上重新设计攻击铲的结构，加大受力面积。

图1 机器人本体1 擂台机器人结构设计本文在平板底盘四驱式移动机器人基础之上提出一种具有攻击铲变形能力车辆机器人的车体结构。

该机器人本体如图１所示。

在设计过程中采用标准件方法设计机器人，使整车由多个标准组件拼装而成，有利于比赛中车辆损坏的快速替换，而且便于制造、装配、采购和更好的扩展性。

机器人采用四驱轮移动机构，每个驱动轮独立驱动，同时轮胎采用双驼峰橡胶轮胎，可以产生较大的驱动力。

武术擂台技术挑战赛机器人核心技术

最好的方法。无论原始图像是明是暗，足球对象都不会丢失，并能从其灰度图中提取出清晰的足球图像。
２１￣７Ｊ０ｌ《００，３ＥＥ机器人技术与应用》４１
专家评述冠军视点收获与建议窭钳糯喊
讨仿真技术研究
● ＿殊免算问采决复的以高可足特５拍处赛用速摄理片用以杂中摄图和以特避计殊从片分识结看识机像到别题以大。别束，析器机同样可方量在，上对比使法时图目语的些球连于，结球人续解这足果
主要用于控制机器人的前行、转向等动作。前轮使用万向
图１机器人动力平衡技术理论示意图
轮，防止机器人抖动；因为机器人有上坡的需要，为实现上坡克服的自重与滑动摩擦力之间的平衡，后轮仍然使用普通车轮，以保证
以严谨的态度和乐于挑战的精神，在最大程度上使得机器人和人体结
构构造与功台构造想契合，其能够很好地完成比赛设置的任务。使
３１力技术及平衡性分析．动
针对技术挑战赛的需要，我们做出具有人腿外形的机器人，
２软硬件设计
标。这要求视觉系统具有实时性能。～般来说，发现一次足球需要
处理多幅图像，所以。显著地减小处理每一幅图像时所需的浮点运
算量，这对于提高视觉系统的效率具有很大的意义。从模拟器上的实验还发现，与Ｇ、Ｂ通道相比，通过Ｒ通道将原始图像灰化是、Ｉ

武术擂台机器人设计报告说明书样本

武术擂台机器人课程设计报告阐明书班级:组长:成员:摘要在社会不断发展今天, 人们越发结识到了机器人技术重要性, 促使着机器人技术在不断地改革和创新当中, 机器人应用也在各个领域获得了重大进步, 增长了可操作性和实际性。

而在运动时也不但限于单一操控, 机器人技术在一步步往迈进同步, 对于其在执行命令时技术性拥有了更高规定, 运动实时性和可靠性也在逐渐增长。

当前, 中华人民共和国诸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, 人们开始结识到了在机器人领域有着很大发展空间, 而同步期机器人比赛更是络绎不绝, 而咱们所设计则是一款武术擂台赛机器人。

本文是通过对创博公司旗下创意之星武术擂台机器人阐明书, 有关学习材料, 自己拼装出防守型武术擂台机器人, 它可以自动检测武术擂台边沿, 发现敌方以及定位武术擂台机器人, 采用了红外传感器, 灰度传感器和红外测距传感器构成了一种集环境感应, 动态决策与规划, 行为控制与执行等各种功能于一体综合系统, 采用C语言进行运动程序编写, 最后实现一种可以参加武术擂台机器人比赛成品。

核心词: 擂台机器人, 控制系统, 创意之星, MultiFlex任务分派:组长: 张文帅负责仿真。

成员: 赵义界负责UG机器人模型绘画。

郭利军负责控制程序。

周丰负责机器人构造设计。

总体设计通过全员多次摸索讨论, 许多细节多次推敲合伙完毕本次设计。

AbstractContinuous development of society today, people are more and more aware of the importance of robotics, prompting robotics, robots are used in various fields have made significant progress in reform and innovation which increase the operability and.Exercise is not limited to a single manipulation robot technology in a step-by-step to move forward while the technical execute commands have higher requirements, real-time and reliability of the movement is also gradually increasing.Currently, many Chinese universities and corporate research and development in different areas.Robots, such as soccer robots, surveying robot, medical aid, robots and so on, people began to recognize that much room for development in the field of robotics, and the same period of the robot competition.is a constant stream, and we designed a martial arts robot Challenge Cup.This article is by the company's Chuangbo creative Star Martial Arts Challenge robot instructions, relevant learning material, he assembled a defensive martial arts ring robot, it can automatically detect the edge of the martial arts arena, found the enemy, as well as the positioning of the martial arts arena robotcomposed of a set of environmental sensors using infrared sensors, grayscale sensors and infrared range sensors, dynamic decision-making and planning, behavior control and execution of avariety of functions in an integrated system, the sports program written using C language, and ultimatelyone to participate in the Martial Arts Challenge robot race finished.Keywords：ring robot control system, Creative Star, MultiFlex目录第一章绪论 (6)1.1课题背景 (6)1.2国内外武术擂台机器人发呈现状 (6)1.2.1国外机器人竞赛发呈现状 (6)1.2.2国内机器人竞赛发呈现状 (7)1.3武术擂台比赛规则简介 (8)1.3.1机器人擂台赛场地简介 (8)1.3.2竞赛方式 (8)1.3.3胜负鉴定 (9)1.4本文研究重要内容 (9)第二章擂台机器人总体设计方案 (11)2.1基本内容和问题 (11)2.2总体设计方案及环节 (11)第三章擂台机器人机械构造设计 (13)3.1直流电机选型分析 (13)3.2机器人驱动芯片选取 (14)3.3机器人检测构造设计 (15)3.4机器人控制卡及电池设计 (18)3.5机器人整体构造设计 (18)第四章擂台机器人控制系统 (22)4.1机器人控制卡选取 (22)4.2流程图 (25)4.3控制程序源代码 (25)第五章Adams仿真 (33)5.1Adams 重要模块 (33)5.2UG与ADAMS接口 (33)5.3Adams 运动仿真成果 (33)第六章总结与展望 (35)6.1总结 (35)6.2对进一步展望 (35)参照文献 (36)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重要标志。

武术擂台技术挑战赛机器人整体设计

机器人整个表演过程需要涉及的研究内容主要包括：自主移动、自动循迹、自动测距、智能判断、智能决策和执行相应动作等。
２１机器人系统平台组成．
机器人 “ 锋 ”系统平台组成如表１示。雷所
表１机器人系统平台组成
系统名称使用方案功能描述
机器人 “ 雷锋 ” 的硬件体系结构如图３示。所
外测距传感器和红外接近传感器来检测放置绣球的白色圆柱体。
为确保成功抱起绣球，机器人手臂由圆柱体下至上移动，待
３２机器人控制决策系统．
控制决策系统为整个机器人的核心控制单元，其功能相当于
机器人的核心控制单元
年技术挑战赛规则。
控制决策系统Ｍｕｔ２２ＰＡ７控制器ｌ￣ｄｘＸ２０ｉ
感知系统
灰度传感器（个）安装在底盘上２
巡线，确定机器人的位置和移动方向
红外测距传感器（个）１安装在底盘上调整机器人和柱子的精确距离
首先，机器人从出发区自主走上擂台，找到位于出发区右前方的绿色圆柱体。这需要精确设定机器人前进和右转的时间，以保证机器人能够在最短时间内探测到绿色圆柱体。此处特设计两种方案，其一，通过灰度传感器进行寻迹，使机器人能够沿白线行走，行至距绿色圆柱体一定距离时机器人停止
图２机器人比赛行走路线
在栅器人到达绿色圆柱体，并通过麦克风进行过自我介绍后，考虑到摄像头对白色的标定受外界环境因素影响较大，且麦克风所在位

机器人比赛项目具体介绍

1、RoboCup足球机器人仿真组（2D 3D）仿真组比赛类似FIFA系列足球游戏，由程序自主控制，完全模拟真人比赛, 比赛的方式是由Robocup委员会提供标准的Soccerserver系统，各参赛队编写各自的CLIENT程序，模拟实际足球队员参加比赛。

Soccerserver是一个允许竞赛者使用各种程序语言进行仿真足球比赛的系统。

一个机器人是Age nt,拥有自己的大脑，是一个独立的"主体"。

而一个球队实际是程序组成的。

服务器的工作就是计算并更新球场上所有物体的位置和运动，发送视觉和听觉信息给球员，接Server，即Soccerserver ，提供了一个虚拟场地,并对比赛双方的全部队员和足球的移动进行仿真。

Client，相当于球员的大脑，指挥球员的运动。

Server和Client之间的通信是通过UDP/IP 协议进行的。

可设定阵型、战术、体力消耗等一系列参数，比赛上下半场各5分钟，由电脑裁判进行在线裁定。

三维仿真与二维仿真相比，实现了对空间的模拟实战，使比赛更加激烈，更具观赏性。

2、RoboCup足球机器人中型组中型组是由两支各有4个机器人的球队在5X 10米的场地上进行的比赛，每个机器人的尺寸小于50 X 50 X 80cm。

所有的机器人是全自主的，所有的传感器都由机器人自身携带，机器人能使用无线网络与队友、场外Coach机进行通讯。

除了机器人上下场外，不允许人类对比赛进行额外的干预。

因此机器人是全分布式的和全自主的，机器人需要能够完全自主的通过传感器信息完成目标识别和自定位，决定自身采取的动作，控制电机和其它执行机构以完成比赛。

每场比赛分成两个15分钟的半场。

比赛过程由人类裁判控制，裁判具有绝对的权威贯彻比赛规则的执行。

同时有一个助理裁判负责操作裁判盒程序，根据主裁判的判罚发出相应的指令如比赛开始、暂停、开球、任意球等给比赛双方球队的场外Coach机，场外Coach机再将指令通过无线网络发送给场上比赛的机器人。

机器人武术擂台赛规则

机器人武术擂台赛规则第一章：赛事组织与参与条件第一节：赛事组织1.1赛事组织方负责赛事的筹备、组织、宣传和安全保障工作。

1.2赛事组织方应确保赛事的公平、公正和公开性，并确保赛事的规则和程序得到严格遵守。

第二节：参与条件2.1 参赛机器人必须符合国际机器人联合会（Robotic Union）的机器人竞赛技术规范。

2.2参赛机器人必须经过严格的安全检测，确保不会对观众和其他机器人造成伤害。

第二章：竞赛规则第一节：擂台赛场1.1擂台赛场由一个平面矩形空间构成，边长为10米，由柔软的材料覆盖以保证安全性。

1.2赛场上设有四个角区，角区大小为0.5米×0.5米，用于记录机器人被撞落的次数。

1.3赛场周围设有防护栏，并设置观众席以确保观赛安全。

第二节：比赛流程2.1比赛采取单败淘汰制，每场比赛为三回合。

2.2每回合比赛时间为3分钟，两名机器人在赛场上进行攻防。

2.3每回合结束后，裁判将根据机器人的攻击性、防御性、技术水平和判定依据等进行评分，并宣布获胜者。

2.4若每回合结束时无法确定获胜者，则进入加时赛。

加时赛时间为1分钟，加时赛结束后裁判根据机器人表现评定胜负。

第三节：机器人规则3.1机器人必须经过严格检测，并符合相关机器人竞赛技术规范。

3.2机器人的高度不能超过1.5米，重量不能超过100千克。

3.3机器人不能携带任何可爆炸的、易燃的或具有伤害性的物质。

第四节：裁判规则4.1赛事组织方将选拔经验丰富的裁判进行比赛裁判工作。

4.2裁判需公正、客观、严格按照规则进行判定，确保比赛的公平性。

4.3裁判有权对违反规则的机器人进行警告、扣分或直接判败等惩罚措施。

第三章：奖励与荣誉第一节：奖励1.1比赛设立冠军、亚军和季军奖励，分别颁发金牌、银牌和铜牌。

1.2获胜机器人和队伍将获得丰厚的奖金和相关荣誉。

第二节：荣誉2.1获胜机器人和队伍将获得机器人武术擂台赛冠军的荣誉称号。

2.2赛事组织方将向获胜的机器人和队伍发出荣誉证书和纪念品。

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控制策略是机器人进行比赛的灵魂，在攻防外
作者简介：李志凌（１９８９一）．男，湖南郴州人，硕士研究生在读，主研方向：机器人运动控制。收稿Ｅｔ期：２０１３— ０６—０６
第６期
２０１３年１２月
微
处
理
机
Ｎｏ．６Ｄｅｃ．，２０１３
ＭＩＣＲ０ＰＲ０ＣＥＳＳＯＲＳ
武术擂台赛无差别组机器人目标搜寻策略
李志凌，周灿，董国刚，郭新亮，邓本再
（长沙理工大学，长沙４１００７６）
构等多个领域的前沿研究和技术融合。它集高技术、娱乐和比赛于一体，引起了社会的广泛关注和极大兴趣。武术擂台赛机器人是由中国自动化学会机器人竞赛工作委员会等单位主办的每年一度的“ 中国机器人大赛暨ＲｏｂｏＣｕｐ公开赛 ” 中的一个比赛项目，参赛队伍需要在规则范围内设计、组装能自主运动的机器人互相搏击，并争取在比赛中将对方机器人打下擂台获胜。以中国机器人大赛武术擂台赛为背景设计，着
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｍａｉｎｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｎｏｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｇｒｏｕｐｓｏｆｒｏｂｏｔｓｉｎｈｅｔｍａｒｔｉａｌａｔｒｓｃｏｎｔｅｓｔ．Ａｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｈｅｔｍｏｖｉｎｇｐａｔｈｆｏｒｓａｆｅｌｙａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｓｅａｒｃｈｉｎｇｒｏｂｏｔｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｉｔｃａｎ
ｂｅｕｓｅｄｔｏｄｅｔｅｃｔｏｂｓｔａｃｌｅｃｈｅｓｓ，ｃｏｕｎｔｅｒｗｏｒｋｅｒｇｒｏｂｏｔａｎｄｓｅｌｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｂｙｇｒａｙａｎｄｉｎｆｒａｒｅｄｓｅｎｓｏｒｓ
摘
要：主要对武术擂台赛无差别组机器人进行了介绍，通过灰度传感器与红外传感器检测，
对障碍棋子、对方机器人与自身环境的判断，设计出一种机器人有效且安全的目标搜寻运动路径控制策略，增强了机器人在武术擂台赛中的竞争力。关键词：机器人；武术擂台赛；搜寻路径；控制策略
重介绍无差别组武术擂台赛机器人运动路径控制策
略设计。
度传感器分别装于机器人四周底部，用于判断机器人阴影的方块为红外传感器，黑色方块为灰度传感器。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图１传感器分布图
２机器人概况
武术擂台赛机器人采用四轮驱动结构，金字塔
３搜寻路径控制策略分析
ＬＩＺｈｉ～ｌｉｎｇ，ＺＨＯＵＣａｎ，ＤＯＮＧＧｕｏ—ｇａｎｇ，ＧＵＯＸｉｎ～ｌｉａｎｇ，ＤＥＮＧＢｅｎ—ｚａｉ
（ＣｈａｎｇｓｈａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅ￣ｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００７６，Ｃｈｉｎａ）
ＤＯＩ编码：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２—２２７９．２０１３。０６．０２０
中图分类号：ＴＰ３
文献标识码：Ｂ
文章编号：１００２— ２２７９（２０１３）０６— ００６３— ０３
１引言
机器人竞赛是近年来国际上迅速开展起来的一种高技术对抗赛事，它涉及人工智能、通讯、传感机
外形结构，机器人装有１０个红外传感器和４个灰度
传感器。机器人红外传感器分为两组，每组５个，分别横向
一
列装在机器人前方和后方用于前后向测距。４个灰自身位置及擂台边缘。传感器分布图如图１所示，带
ＴａｒｇｅｔＳｅａｒｃｈＳｔｒａｔｅｇｙｏｆＮｏ— — ｄｉｆｅｒｅｎｃｅＢｅｔｗｅｅｎｔｈｅＧｒｏｕｐｓ
ｏｆＲｏｂｏｔｓｉｎＭａｒｔｉａｆＡｒｔｓＣｏｎｔｅｓｔ
ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｃｏｍｐｅｔｉｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｔｈｅｒｏｂｏｔｉｎｈｅｔｍａｒｔｉａｌａｒｔｓｃｏｎｔｅｓｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｒｏｂｏｔ；Ｍａｔｉｒａｌａｔｓｒｃｏｎｔｅｓｔ；Ｓｅａｒｃｈｐａｈ；ｔＣｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙ