李 斌，殷春海

（四川文理學(xué)院 智能制造學(xué)院，四川 達(dá)州635000）

當(dāng)前，機(jī)器人技術(shù)與前沿技術(shù)正在迅猛發(fā)展，相關(guān)學(xué)科在相互交流中加速融合.［1］一些發(fā)達(dá)國家已經(jīng)把機(jī)器人比賽作為創(chuàng)新教育的戰(zhàn)略手段.［2］我國各個(gè)地方也相繼舉辦了相應(yīng)的機(jī)器人比賽.筆者設(shè)計(jì)這款機(jī)器人主要是針對(duì)機(jī)器人格斗比賽而設(shè)計(jì)的.比賽規(guī)則是將對(duì)方機(jī)器人推出場(chǎng)地之外而自己的機(jī)器人不能出界，或?qū)?duì)方機(jī)器人推入陷阱，或?qū)?duì)方機(jī)器人壓制使其失去反抗能力.根據(jù)要求，設(shè)計(jì)了升降副翼混控的格斗機(jī)器人.

1 機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

機(jī)器人總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分為兩部分，包括車身設(shè)計(jì)、護(hù)殼設(shè)計(jì).車身設(shè)計(jì)是動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的主要核心，采用兩輪驅(qū)動(dòng)，同時(shí)前方還安裝了牛眼輪.這樣，一方面可以使車身運(yùn)動(dòng)更加靈活，通過兩輪的差動(dòng)轉(zhuǎn)速，可以實(shí)現(xiàn)快速的轉(zhuǎn)向.另一方面可以增加格斗機(jī)器人的攻擊力度，兩輪同時(shí)進(jìn)行加速，機(jī)器人達(dá)到最大的攻擊系數(shù)，對(duì)對(duì)方機(jī)器人造成最大的傷害.在前方加了一個(gè)牛眼輪，使機(jī)器人在格斗和運(yùn)動(dòng)的過程中更加穩(wěn)定可靠.

護(hù)殼設(shè)計(jì)由底板和外殼兩部分組成.在設(shè)計(jì)時(shí)底板用45鋼，在機(jī)器人四周焊接碰撞體，防止對(duì)方的攻擊，在前方制作武器，以提高機(jī)器人的攻擊性能，來壓制對(duì)方機(jī)器人的攻擊.在底板上進(jìn)行打孔等措施，來固定兩輪的驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電池盒等.此外，在頂部和四周用鐵皮焊接外殼，用來保護(hù)主電路和其它電氣設(shè)備.機(jī)器人總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見圖1.

圖1 機(jī)器人外觀設(shè)計(jì)

2 控制系統(tǒng)

基于升降副翼混控格斗機(jī)器人的控制系統(tǒng)主要由升降副翼混控、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路和天地飛八遠(yuǎn)程遙控器三個(gè)部分組成.控制系統(tǒng)的組成如圖2所示.

圖2 機(jī)器人控制系統(tǒng)

2.1 硬件構(gòu)成

2.2.1 電池、電調(diào)、開關(guān)

控制電路包括深圳飛科達(dá)遙控模型技術(shù)有限公司的電機(jī)電子調(diào)速器（FSESC 4.12 50A），電源模塊，升降副翼混控，飛八接收機(jī)，美國手天地飛八遙控.電機(jī)電子調(diào)速器（FSESC 4.12 50A）需要提供22.2V的工作電壓，用電壓為22.2V的電池為其提供電源，天地飛接收機(jī)接在電機(jī)電子調(diào)速器上，并為接收機(jī)提供5v的電源電壓.同時(shí)，在外圍電路設(shè)置了開關(guān).一方面可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的正常啟閉，當(dāng)機(jī)器人失控時(shí)，可以直接切斷電源，得到控制，以免造成其它不必要的損失.另一方面可以方便的給機(jī)器人電池充電.

2.2.2 主控器

本次制作主要運(yùn)用天地飛八主控器的混控功能.混控是遙控器正常操作一個(gè)動(dòng)作只控制接收機(jī)一個(gè)通道的動(dòng)作，但有時(shí)候需要一個(gè)操作同時(shí)使管兩個(gè)或兩個(gè)以上的通道動(dòng)作，這個(gè)就是混合控制.本次筆者使用的是升降副翼（三角翼）混控：升降副翼混控就是升降操作桿同時(shí)具備副翼操作桿功能，兩個(gè)電機(jī)同向運(yùn)動(dòng)可以控制前進(jìn)后退，兩個(gè)電機(jī)反向運(yùn)動(dòng)可以控制左右轉(zhuǎn)彎.主控器通過發(fā)出脈沖信號(hào)來控制.［3］脈沖信號(hào)是一個(gè)按一定電壓幅度，一定時(shí)間間隔連續(xù)發(fā)出的脈沖信號(hào).脈沖信號(hào)之間的時(shí)間間隔稱為周期；而將在單位時(shí)間（如1秒）內(nèi)所產(chǎn)生的脈沖個(gè)數(shù)稱為頻率.頻率是描述周期性循環(huán)信號(hào)（包括脈沖信號(hào)）在單位時(shí)間內(nèi)所出現(xiàn)的脈沖數(shù)量多少的計(jì)量名稱；頻率的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量單位是Hz（赫）.

以下是天地飛八升降副翼混控的部分調(diào)參數(shù)據(jù)見表1

表1 升降副翼混控調(diào)參數(shù)據(jù)

2.2.3 信號(hào)接收模塊

機(jī)器人信號(hào)接收模塊是WFR09S接收機(jī).WFR09S接收機(jī)采用雙核雙天線雙路接收，自動(dòng)選擇追信號(hào)，提高響應(yīng)速度，增加了使用距離.增強(qiáng)了可靠性和抗干擾性.在安裝過程中，兩根天線程90度安裝，才能更好發(fā)揮WFR09S的性能.

接收機(jī)通電后，打開主控器解鎖對(duì)碼成功后.升降桿推動(dòng)后，發(fā)出脈沖信號(hào)，接收機(jī)收到脈沖信號(hào)后，控制電路的通斷.

2.2.4 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

本次研究，機(jī)器人電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，由行星直流電機(jī)、電機(jī)電子調(diào)速器（FSESC 4.12 50A）組成.接收機(jī)接收到主控器的信號(hào)后，再發(fā)出一個(gè)信號(hào)，它可以驅(qū)動(dòng)繼電器、直流電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)等元件.［4］運(yùn)用混控可以控制雙電機(jī)同時(shí)失電和得電，還可以控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn).電路簡單，電機(jī)動(dòng)力十足，操作起來十分方便.此電路使用了兩個(gè)電機(jī)電子調(diào)速器，分別驅(qū)動(dòng)左右電機(jī)，來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人前后左右的快速運(yùn)動(dòng).機(jī)器人電機(jī)驅(qū)動(dòng)見表2.

表2 機(jī)器人驅(qū)動(dòng)

2.2 攻守策略

機(jī)器人的整個(gè)操作流程圖如下，見圖3.

圖3 機(jī)器人操作流程圖

在機(jī)器人格斗比賽中，在有限的時(shí)間內(nèi)將道具推入陷阱內(nèi)方可得分.這一環(huán)節(jié)機(jī)器人需要解決兩個(gè)方面的問題.一方面，需要解決的是速度.另一方面，需要解決機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性，由于在比賽過程中需要推道具，必須具備可靠的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性，使機(jī)器人平穩(wěn)的推動(dòng)道具.機(jī)器人在格斗時(shí)，需要解決兩個(gè)方面的問題.一方面機(jī)器人需要強(qiáng)大的動(dòng)力和攻擊性.在格斗環(huán)節(jié)，需要把對(duì)手推入陷阱內(nèi)或者推出賽場(chǎng)界外，所以需要強(qiáng)大的動(dòng)力，才能推動(dòng)對(duì)手.另外需要較高的攻擊性，才能壓制對(duì)手的進(jìn)攻，使其失去反抗能力.另一方面，需要解決機(jī)器人的防滑性能，由于場(chǎng)地防滑性能不是很好，只能使機(jī)器人的兩輪增大摩擦力，進(jìn)行防滑.本文中的格斗機(jī)器人基于上述的問題進(jìn)行了設(shè)計(jì)并解決問題，使機(jī)器人的性能達(dá)到最優(yōu).

機(jī)器人的性能達(dá)到最優(yōu)后，在制敵上需要一定的攻守策略.機(jī)器人在格斗過程中，根據(jù)對(duì)手的攻擊動(dòng)作，機(jī)器人做出相應(yīng)的攻防動(dòng)作，直至把對(duì)手推入陷阱、推出比賽賽場(chǎng)、壓制對(duì)手的攻擊.操作手根據(jù)對(duì)方機(jī)器人的方位進(jìn)行相應(yīng)的操作.［5］具體情況如下，見表3.在四川省第三節(jié)大學(xué)生機(jī)器人大賽上，本文中設(shè)計(jì)的格斗機(jī)器人進(jìn)行了實(shí)際測(cè)試.比賽過程中，機(jī)器人憑借自身的良好性能設(shè)計(jì)以及攻防策略，贏得了觀眾的好評(píng).

表3 機(jī)器人攻防策略

結(jié) 語

本次研究以升降副翼混控為控制核心，研究設(shè)計(jì)開發(fā)出了動(dòng)作靈活、操作方便、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、娛樂刺激性的升降副翼混控的格斗機(jī)器人.經(jīng)研究證明，該機(jī)器人可以完成防守、攻擊、快速平穩(wěn)的推動(dòng)道具等功能，對(duì)機(jī)器人的發(fā)展有一定的意義，具有一定的娛樂性和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值.