武术擂台技术挑战赛机器人核心技术

2023年12月4日发(作者：穿西装的男人)

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武术擂台技术挑战赛机器人核心技术　石磊王昊　指导老师：夏庆锋　南京大学金陵学院，江苏南京。２１　００８９　摘要：本文介绍南大金陵六队参加２Ｏ１Ｏ年机器人武术擂台技术挑战赛机器人的核心技术、在设计过程中遇到的问　题及解决方案。　关键词：机器人，武术擂台技术挑战赛　１绪论　２１世纪，　‘　【器人”一词已从科幻与文学作品中走出，充当着—种　的　锄工具。随　泵入，棚器＾．的应用范围也在羽帮　Ｌ＝赶，　参　强拍　器人，展示的正是　器＾在潘台竞技中的独＃铋力。　针对本次大赛机器人的搭建，我们始终秉承科学创新的理念，　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，使其能够很好地完成比赛设置的任务。　２软硬件设计　硬件构造是整个机器人的躯干主体，软件设计则是机器人的　灵魂所在。在设计机器人整体时，我们主要考虑三个方面。　人Ｉ＊ｋ４ｇ：这是初器人摧疆§寸程中最大的难点，达到这一目的￣ｇ４Ｙ．　能够　器人在完成动作的协调『生和自主性Ｅ有ｉ艮大的改善，同时也　能够增强机器人的思维逻辑能力，也是搭建棚器＾最根本的旨意。　高效率：这一理念主要针对软件设计方面。通过简化流程，　并在程序上得以实现，可以很好地减少程序的差错率，使得机器人　反应能力进一步提升。　可移植『生：也就是说，机器人在任何相似的情景中都能够很　好地完成指定的动作，不会因为场地的误差等外部条件而导致整个　流程的混乱、偏差。　２．１硬件构造　在硬件构造上，我们主要遵从人性化的设计，结合人体的基　本构造搭建机器人。考虑到机械本身存在的局限性，我们对机器　人腿部、腰部、手臂等部位略作调整，解决其灵活性、稳定性等问　题，以达到优化性能的目的。　腿部关节：使用舵机，通过各种结构件连接，实现机器＾腿部　仿人腿外形的搭建。这样的构造能够完成各种模仿人腿部的动作，同　时也避免了跨越式行走所带来的重　不稳定、行动缓『曼等弊端。　腰部关节：转动自如，使得初器＾的视角更为广阔，判断结果更　为精准。此外，腰部的可旋转眭，也能够使表演的形式更加丰富多样。　臂部关节：三段关节的排布，使得机器人的手臂在一个三维　间中能够自如延展。同时，手部特殊构造使得握力更大、更稳定。　２．２软件构造　我　分析程序需要执行的任务、完成的功能来进行软件的设　计，主目　０，子程　老盖Ｉ力能，　３核心技术　差别化的机器人才能体现出价值所在，核心技术也代表着核　心竞争力。机器人属于机械搭建，它与人体构造存在着较大的差异　性，如何解决这些差异，完善性能是搭建的重点。　３．１动力技术及平衡性分析　针对技术挑战赛的需要，　我们做出具有人腿外形的机器人，　其中最关键的动力部分即脚部　左翦轮　右曲｜ｅ　动力轮的构造，我们从动力和　平衡两者综合考虑，做出了如　下排布：采用６个车轮，４个舵　幽　幽　机以及连接所需的结构件。整　左后轮　体构造如图１所示。　其中，外侧的４个主动轮　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　机器人在各个环节中表现稳健。　内侧的２个从动轮主要用于保持整车平衡，不做动力要求。　３．２感应器件　感应器件的设置很关键，它影响机器人的实际性能，决定机　器人是否能够顺利地寻找到目标，完成指定任务。　讨传滕撇了　科学合理吲　。具俐　，如　所示。　图２传感器布局　（一下转第４４页）　２０１０￣７，ＥＪ３０Ｅｌ　《机器人技术与应用》４１　专家评述　冠军视点　收获与建议　窭钳喊糯讨仿真技术研究　●＿　５采高用速特摄结从殊像以束方机上语法连结解续　果决拍可以摄避图看免片到大，量同对的时于复处足杂理球计和识算分别。析这在样比些的赛图特中片殊以，问机识题别器，人足可使球以用目　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、Ｉ通道相比，通过Ｒ通道将原始图像灰化是　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。　我们的结论是：利用颜色特征从图像中分割对象是一个有效　的方法，由于省略了ＲＧＢ到ＨｓＩ转换中计算Ｈ值所需的浮点运算，　使整个图像处理的计算量大大降低，因此图像处理算法得到优化。　参考文献　【１】左飞．Ｖｉｓｕａｌ　Ｃ＋＋数字图像处理开发入门与编程实践．北京：电子工　业出版社，２００８．　［２】阮秋琦．数字图像处理学．北京：电子工业出版社，２００７．　［３】冈萨雷斯，阮宇智，阮秋琦．数字图像处理．北京：电子工业出版　社．２００７．　（一上接第４１页）　视频镜头：通过颜色判断锁定目标，优先级设为最高。　红外测距传感器：用于初器人正对目标时的前矧　及距离的控制。　不够而影响机器入上坡。　（２）控帛峨作为身　球的环节中，因　嘲　致罄　机器人的萤　臭偏高，在　绣　红外开关（Ａ组）：分别在不同的角度区域内对目标进行监　测，为寻找到目标后的动作提供相应的触发信号。其中外侧传感器　勘口了初器人Ｅ身的重力，导致　器人前倾。　我们将机器人的脚部结构适当加长，增加与地面的接触面积，　但不影响上坡时脚部与地面的接触问题。同时，我们在脚部适当增　的排布是通过精确计算所得到的角度。　红外开关（Ｂ组）：通过丙　确定平行的原理，保证ｆ』　人上坡之　加重量使得重心更加稳定。另外，我们将控制器中的电池模块重新　接线，外置于机器入脚上，以降低重心；减轻腿部舵机的负载。　后与擂台边缘的　取　卜　亍，以控制机器＾行走的方向。在执行完一项任　务后，传感器主要用于刘　０目标的监控，以达到控制转向的目的。　具体排布，如图２所示。　４．２自我评价　机器人制作较好，能够完成比赛规定的任务，在赛场上最大　程度地展现了自己的性能。　在缩短运行时间上，该机器人还有改进空间。　３．３自由表现　为了更好地展现中国特色，凸现“民族团结，中华一家”的　主旨思想，在表演结束时，自动展示一对承载着我们对于“中华一　家”的美好愿景的书法展示。　社，２００６：１　５３—１　６９．　参考文献　【１】刘爱华，满宝元．传感器原理与应用技术：人民邮电出版　４执行情况分析　调试技术是决定一个项目能否真正成功的关键昕在，它决定　［２】王志良．竞赛机器人制作技术：机械工业出版社．　了机器人能否工作在最优状态。　［３】陈继荣．智能电子创新制作——机器人制作入门：科学出版社．　【４】创意之星实验指导书（第二版）．　［５］Ｂｒｕｃｅ　Ｊ，Ｂａｌｃｈ　Ｔ，Ｖｅｌｏｓｏ　Ｍ：Ｆａｓｔ　ａｎｄ　ｉｎｅｘｐｅｎｓｉｖｅ　ｃｏｌｏｒ　ｉｍａｇｅ　ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ　ｒｏｂｏｔｓ．Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　Ｒｏｂｏｔｓ　ａｎｄ　Ｓｙｓｔｅｍｓ，２０００．　４。１调试改进方案与结果　在对机器人的调试过程中，主要有两个大的技术调整。　（１）轮胎摩擦力较大，导致转向时机器人抖动严重。　我们将每一个行走的脚部前轮更改为“万向轮”。因为万向　轮的摩擦阻力较小，并且仅前轮改为“万向轮”，不会因为摩擦力　［６］Ｌａｕｅｒ　Ｍ，Ｌａｎｇｅ　Ｓ，Ｒｉｅｄｍｉｌｌｅｒ　Ｍ．Ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｅｒｆｅｃｔ　ｍａｔｃｈ：　Ａｎ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ａｎｄ　ａｃｃｕｒａｔｅ　ａｐｐｒｏａｃｈ　ｆｏｒ　ｒｏｂｏｔ　ｓｅｌｆｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ．　ＲｏｂｏＣｕｐ　２００５：Ｒｏｂｏｔ　Ｓｏｃｃｅｒ　Ｗｏｒｌｄ　Ｃｕｐ　ＩＸ，ＬＮＣＳ：Ｓｐｒｉｎｇｅｒ—　Ｖｅｒｌａｇ，２００６．　¨　《机器人技术与应用》　第４期　

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