淺談武術擂臺機器人輕量組結構設計

摘 要：近幾年來，武術擂臺機器人發展趨勢逐漸顯現。機器人學的進步和應用是20 世紀自動控制最有說服力的成就，是當代最高意義上的自動化。機器人綜合的多科學的發展成果，代表的高技術的發展前沿，他在人類的應用領域的不斷擴大引起國際上重新認識機器人技術的作用和影響。而武術擂臺機器人是其中一種。

關鍵詞：武術擂臺；輕量組；機器人

1 武術擂臺機器人輕量組簡介

首先武術擂臺機器人的制作只能統一的標準機器人套件、標準平臺組件包、BDMC系列等的驅動器、擂臺賽專用電機。不能使用自制部件或不屬于該套件的部件，其原則是只能減（切割、打磨等）。僅有電池組、扎線帶、電線電纜、電子接插件、各種螺絲、螺母這些材料不在限制之列，可以自由選擇購買組裝。

其次輕量組機器人身體部分需具備頭部、軀干、四肢幾個基本的與人體類似的特征，必須具備兩個手臂，且每個手臂不少于3個動力關節，這也是仿照人類的關節要求。機器人在開始比賽前，最多也只能有兩條手臂，任何多出的類似手臂功能的部分是禁止的。比賽過程中，如果缺失手臂，比賽可以正常進行，且不做任何判罰。

輕量組是一種類人機器人，在形體上仿照人類，比賽中鼓勵機器人將對方擊倒，例如利用機械手臂，給一定時間讓倒下的一方站立，單純的推擠下擂臺得分很難在比賽中占到優勢，而且也與類人這一特點不服，所以為了讓比賽有格斗的特性，具有觀賞性，鼓勵這種擊倒的進攻方式。在此過程中，如機器人倒下，可以自行站立繼續比賽；被推下擂臺，重新從斜坡出發比賽。

機器人攻擊形式限制：機器人手臂不能故意攻擊對方機器人的底盤，比如將機械手臂伸到底盤下面將對手勾倒等類似的動作。且參賽機器人必須是自主機器人，自行決定其行動，不得再通過線纜與任何其他器材（包括電源）連接。

2 武術擂臺機器人輕量組得分細則

首先由機器人登臺開始，比賽前雙方隊員需舉手示意機器人已經準備好。開始后不能再觸碰機器人，否則將被判本局負。待裁判員哨聲響之后，如果其中一方10秒沒有完成登臺，對方得1分，并以10秒為單位繼續讀秒。如果兩方均未在10秒內登臺，則均不得分。

其次，是在比賽過程種的得分。比賽中若其中一方從非圍擋處掉下擂臺，對方得1分。一方從圍擋處掉下擂臺時，如果對方也倒在擂臺上，則對方可以得3分；如果對方還站立在擂臺上，那么對方可獲得5分，掉臺的一方重新從對應斜坡上臺開始比賽。雙方先后掉下擂臺，比如兩機器人糾纏戰斗，幾乎同時掉臺，那么都不得分，兩者重新從對應出發區開始出發比賽。如果一方倒在擂臺上，對方得1分，在此期間裁判繼續讀秒，并以每10秒得1分，給對方加分，直至倒下的機器人重新站立起來。機器人倒下的一方也可以選擇重啟機器人，即重新上臺。那么對方加3分。

參賽隊的隊長可以向裁判員宣布本隊本場比賽棄權，那棄權后，對方則以10：0獲勝。

比賽結束后，按照實際的得分情況記錄比分，判斷勝平負，獲勝積3分，平局各積1分。負方不得分。最后參照足球比賽晉級比賽。

3 賽程賽制

比賽一共分為小組賽和淘汰賽。

首先進行小組賽，小組賽時每支隊伍會和同組其他隊伍分別對陣，每場比賽時間為2分鐘，根據實際積分和比分情況進行排名。淘汰賽比賽時間為2分鐘，如果在2分鐘內無法分出勝負，將再賽一場，如果還不能分出勝負，則按照足球比賽的“金球”規則進行得分，哪一方先得分，則那方獲勝。

4 武術擂臺機器人輕量組結構設計

本文主要研究武術擂臺機器人的整體結構在理論上和實際應用上盡可能的使機器人實現高靈活的運動狀態。根據比賽規則和以往的經驗提出結構設計方案。設計武術擂臺機器人的結構。機器人各部分設計包括攻擊部分、驅動部分、檢測部分。三部分對機器人設計都是至關重要的。設計碉堡外殼的結構以致能使機器人的防御力加強。選擇合適電機。使機器人的運行狀態良好。比較靈敏的傳感器是機器人運行起來比較靈活。對機器人進行結構設計。確定了機器人的整體布局。設計了機器人的要活動部件、外殼、電機和輪子。針對距離、位置及黑心等的測試.選擇了紅外傳感器。選擇由博創科技公司提供的各種零件。對機器人進行搭建.并且對機器人運動狀態進行測試和分析。以及為了達到更好的狀態。對機器人測試中的不足之處進行改進。

其次，總體設計的協調性是一大難點。機器人應該在重量盡可能滿足要求的情況下，越重越好，重心越低越好。尋物、避障、不掉下擂臺是最大難點，這需要有相當的控制水平。軟件的實現方面，這個模塊需要協調機器人各個關節使其能夠很好的運動且維持平衡，需要很好的算法才能達到精確地要求。還有電路的總體布線，控制部分的制作，走線也應該規整，避免線太亂造成失誤。 技術指標：讓機器人走上擂臺。然后向右旋轉45至90度后；轉直向前進，進入進攻和巡邏程序，然后進行用紅外探測看其是否要掉下擂臺，若是，則轉彎，否則繼續。過30S啟動光電開關，進行尋物，即對方車，然后驅動車體，向障礙物運行，進行擊打。

5 總結

本文分析了機器人武術擂臺賽機器人的控制系統，并結合機器人大賽武術擂臺賽的規則設計了應對中國機器人大賽——機器人武術擂臺賽的結構，通過對武術擂臺賽機器人的傳感器挑選、測試，比賽程序的編寫、試驗，完成機器人武術擂臺賽的控制系統的設計，制造可以參加機器人大賽武術擂臺賽的標準型機器人。機器人的重量和尺寸在規則允許的范圍內盡可能大。重心也應該盡可能的低，這樣運行平穩。

參考文獻

1.博創科技 “創意之心”模塊化教學機器人設計說明書

2.林以敏 機器人制作[M] 北京：機械工業出版社 2008

3.鄧星鐘；朱承高 機電傳動控制[M] 第四版 武漢：華中科技出版社，2003

作者簡介

潘棟（1996-），男，漢族，鄭州大學機械工程學院機械工程專業2014級學生。