Rebocon设计报告

1、竞赛机器人设计制作考核报告姓名： 学号：学院： 专业和班级：一：Robocon的基本情况始于2002年的“亚太大学生机器大赛”（ROBOCON,ABU Asia-Pacific Robot Contest）,是由中国，日本，泰国，新加坡，泰国和印度尼西亚组成理事会的“亚洲太平洋广播联盟”（亚广联）举办的每年一度的重大国际性赛事。比赛的宗旨是着力培养各国青少年对于高科技的兴趣与爱好，提高各参与国的科技水平，为机器人工业的发展发掘和培养后备人才。各个亚广联的成员机构都有权参加该项目的比赛，但参赛的对象仅限于各国的大学生或者工科院校的学生。除了每年的承办国之外，其它国家或地区每年只能有一只参赛队代表

2、国家出征ABU-ROBOCON。此活动的前身是日本广播协会的机器人比赛，该项赛事从1988年开始，与1989年成为日本NHK 每年的赛事，名名为“全日本机器人大赛”。1990年他们开始第一次邀请除日本之外的国外代表队参赛，比赛成为一项国际性比赛，当时中国曾于1998年获得第三名的好成绩。一直到2000年3月“亚广联亚太地区机器人大赛”第一次筹备会议在日本举行，在此次会议上成立了“亚广联亚太地区机器人大赛”筹备委员会，并选举了六个常任理事机构（中国CCTV,日本NHK，韩国KBS，新加坡TCS，泰国，印尼）。同年9月份，六个常任理事机构的代表在泰国举行了第一届“亚广联亚太地区机器人大赛”董事会，

3、并且与会确定了“亚广联亚太地区机器人大赛”的章程，规则以及赞助方式等。从2001年起ABU ROBOCON机器人大赛正式诞生，一年一度它由每个国家举办的国内赛和随后的由主办国举办的全亚太地区的国际赛组成。中国中央电视台为了选拔能够代表中国参赛的代表队，自2002年开始举办中央电视台机器人电视大赛（简称CCTV-ROBOCON，以下同），以选拔队伍参加亚广联亚太地区大学生机器人大赛。二：Robocon2015比赛规则理解和总结首先作为比赛的主题羽毛球双打，比赛的亮点就在于两台机器人通过协作实现击球和接球。回合数越多，比赛就越精彩。机器人的独特击球方式是十分有趣的。如果机器人做出了跳跃扣杀的动作，

4、那观众将会叹为观止。我们在日惹期待着见证由年轻的准工程师们带来的精彩比赛。第一次的发球方由抽签决定。每支队伍必须预装六枚由裁判提供的羽毛球。队伍成员可以决定每台机器人各自装载几个羽毛球。在比赛开始之前每个队伍都有准备时间用来做一些准备工作，比如未开赛之前必须关闭所有驱动系统的电源以及将球放好等等，随后就是开始比赛了，首先是发球，跟真人打羽毛球规则差不多必须在裁判的命令五秒内发球，发球时，发球机器人的一部分必须接触到己方的发球区右半侧包括边界，其次是发球机器人必须让球垂直落下后再击球，并且发球时，球所在位置的竖直投影必须落在己方发球区右半侧内（包括边界）。 本次比赛也对羽毛球击打位置作了要求，也

5、就是必须用球拍击打球的底座，打在羽毛扇或者没用拍子击打都算犯规，只能击打一次球，另外假设没有对方机器人存在的情况下，发出的球必须落在对方的发球区，飞行过程中必须飞跃网，不能接触网，负责接对方发球的机器人在接到球之前必须在前发球线后面。得分机制和真人版类似，发球方发球到有效位置后，若接球方没有接住球则发球方得一分，若是发球方发球违反规则导致发球失败，则对方得一分，正常发球后，对方接住球开始互相击打球时，若某一方接球失败或违反上述规则，则对方得一分。比赛胜负的判定是得到5分的队伍获胜。如果比分达到4-4，再获得2分的队伍获胜。如果比分达到6-6，依次根据以下规则判定胜负：（译者注：优先级从高到低）

6、1 在得分回合，总击球数更多的一方获胜。2 发球成功率更高的一方获胜。3 受到警告更少的一方获胜。4 由裁判组决定。跟所有比赛一样，此次比赛每支队伍均有一次30秒的暂停机会，但在球发出后本次分数未确认时，不得暂停，再者必须得到裁判同意后方能暂停，最后在裁判吹哨示意暂停时间结束后，发球方必须在5s内发球。关于比赛场地：比赛场地是一个8500mm*16400mm的矩形，周围被木制栏杆围住。在比赛场地内，有一个羽毛球双打球场。球网的高度：在球场中心是1524mm，在球场两侧边界是1550mm。比赛时将使用和标准羽毛球赛一样的球网和球网支撑柱。关于机器人的要求主要有操作要求和无线通信规则的要求。总之一

7、切都要遵循安全节能高效的基本要求，并且弘扬科技创新和团队合作以及健康竞技精神。三：机器人设计制作的主要过程简介1.任务分析;了解应用的场合和需要完成的任务；根据应用场合和任务进行结构和策略规划（外形，结 构，传感方式，能源系统，完成任务的方法等)2.结构设计:设计行走机构（腿），操作机构（手），框架和外形（容貌），轮廓尺寸（个头大小），电池传感器主板等部分（心脏脑袋眼睛耳朵）的安装位置及造型；考虑问题：完成任务？电池够用？传感器单片机接口够用？外形和动作协调简单？结构件和连接件是型材和标准件？重量和尺寸超标？3.机械动作设计：行走方式和路线规划；结构承受能力；执行机构动作编排4.电路设计：单片

8、机选择；电路的设计5.硬件制作和组装：结构画图和制作；电路画图和电子元件焊接；主装结构件和电路板；安装传感器6.编程这一步骤是为使机器人完成某种任务而设置的动作顺序描述。机器人运动和作业的指令都是由程序进行控制，常见的编制方法有两种，示教编程方法和离线编程方法。其中示教编程方法包括示教、编辑和轨迹再现，可以通过示教盒示教和导引式示教两种途径实现。由于示教方式实用性强，操作简便，因此大部分机器人都采用这种方式。离线编程方法是利用计算机图形学成果，借助图形处理工具建立几何模型，通过一些规划算法来获取作业规划轨迹。与示教编程不同，离线编程不与机器人发生关系，在编程过程中机器人可以照常工作。工业上离线

9、工具只作为一种辅助手段，未得到广泛的应用。7.调试修改调试修改一些基本错误，是至关重要的一部分8.机器人能力评价：智能（感觉知觉：记忆运算比较鉴别判断决策学习逻辑推理等）；机能（变通性通用性或空间占有性等）；物理能（指力速度连续运行能力可靠性连用性和寿命）四：传感器信息采集模块的设计附加电源模块设计1）编码器：运动控制系统中反馈装置的作用是将物理参数转换成电信号，以便可由仪表转换成数据表示，或者形成反馈通道给控制器提供决策的依据。为了实现运动控制系统的闭环控制，就需要反馈装置把运动机构的位置、速度、转矩、电流和电压等参数反馈给控制器。编码器分为码尺和码盘。码尺是用来测量线性位移的，而码盘是用来

10、测量角度位移的。我们的足球机器人选用光电编码器。光电编码器是把表征物体运动状态的物理量（位移、速度、加速度等）转换成相应的电学数字量，再通过微电子和计算机技术处理，实现自动检测和自动控制，编码器有两种使用方法：通过安装在编码器轴上的从动轮在地面滚动的圈数计算，达到测量机器人在路面上行驶的位移的目的。位移传感器采用光电编码盘。码盘安装在与主动轮同轴的从动轮上，与主动轮同步转动。设从动轮周长为L，码盘线数为M，t时间内码盘输出的脉冲数为N，轮子走过的距离S就是：机器人选用的从动轮码盘采用的500线的中空轴编码盘，输出A、B、Z三相脉冲。在电路实现上码盘的四路信号，可经过差分传输器形成两路信号，且这

11、两路信号有90度的相差，也可以直接利用有90度相差的，两路信号。在CPU中用一路信号对另一路信号进行鉴相就可以知道码盘是正转还是在反转，正转时加计数，反转时减计数。在码盘转轴上的轮转一圈也就代表码盘光栅也转了一圈。所以可以根据从码盘光栅转动的输出信号来判断从动轮转了多少圈，再根据其周长就能算出机器人运动的距离。这里要注意码盘上的从动轮一定要保证始终与地面有一定压力接触，不能丢圈。图2-2-12 增量光电编码器工作原理1) 安装在电机轴上，信号反馈到控制器上实现对电机的闭环控制。原理和上图是一样的，但测量对象发生了改变，通过对电机转速的检测实现电机的实时控制。伺服电机控制器（除步进电机外）的控制

12、也是基于码盘的。图2-2-13 HP 500线编码器接线图及和电机完整的装配图2光电开关品牌GAODE名称光电开关 漫反射型型号E3F-DS30C4输出方式NPN三线常开外形直径18毫米圆柱体工作电压直流10-36VDC以内检测距离30厘米（CM) 距离可调输出电流300毫安(MA)检测物体不透明体外壳材料塑料ABS常开型（NO）和常闭型（NC）的区别：常开（NO）是平常状态下信号输出线为断开状态，无信号输出，当感应到物体时才闭合，输出信号。常闭（NC）是平常状态下信号输出线为闭合状态，持续信号输出，当感应到物体时才断开，关闭信号。两种类型接近开关或光电开关根据实际需要选用。三根线的接法：粽色

13、接电源的正极，兰色接电源的负极，黑色接负载（信号输出）。3触动/限位开关最简单最实用的传感器，不在过多介绍。7805电源模块的设计图2-2-1 7805电源模块电路图单片机最常用的是5V与3.3V两种电压。本线路只用5V电压。输入峰值电压不超过15V，最好使用812V电源。二极管D1防止用户插错电源极性，可以换用1N4148或4007 2.1.2 LM2596电源模块的设计图2-2-2 LM2596电源模块电路图模块性质：非隔离降压模块（buck） ；整流方式：非同步整流输入电压：4.5-35V； 输出电压：连续可调（1.25-30V）输出电流：额定电流2A，最大3A（需加散热片）,如果输出功率大于15W,需加上散热片转换效率：最高92%（输出电压越高，效率越高）开关频率：150KHz； 最低压差：2V工作温度：