武術擂臺技術挑戰賽機器人核心技術

2023年12月4日發(作者：穿西裝的男人)

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武術擂臺技術挑戰賽機器人核心技術　石磊王昊　指導老師：夏慶鋒　南京大學金陵學院，江蘇南京。２１　００８９　摘要：本文介紹南大金陵六隊參加２Ｏ１Ｏ年機器人武術擂臺技術挑戰賽機器人的核心技術、在設計過程中遇到的問　題及解決方案。　關鍵詞：機器人，武術擂臺技術挑戰賽　１緒論　２１世紀，　‘　【器人”一詞已從科幻與文學作品中走出，充當著—種　的　鋤工具。隨　泵入，棚器＾．的應用范圍也在羽幫　Ｌ＝趕，　參　強拍　器人，展示的正是　器＾在潘臺競技中的獨＃鉍力。　針對本次大賽機器人的搭建，我們始終秉承科學創新的理念，　以嚴謹的態度和樂于挑戰的精神，在最大程度上使得機器人和人體結　構構造與功臺　構造想契合，使其能夠很好地完成比賽設置的任務。　２軟硬件設計　硬件構造是整個機器人的軀干主體，軟件設計則是機器人的　靈魂所在。在設計機器人整體時，我們主要考慮三個方面。　人Ｉ＊ｋ４ｇ：這是初器人摧疆§寸程中最大的難點，達到這一目的￣ｇ４Ｙ．　能夠　器人在完成動作的協調『生和自主性Ｅ有ｉ艮大的改善，同時也　能夠增強機器人的思維邏輯能力，也是搭建棚器＾最根本的旨意。　高效率：這一理念主要針對軟件設計方面。通過簡化流程，　并在程序上得以實現，可以很好地減少程序的差錯率，使得機器人　反應能力進一步提升。　可移植『生：也就是說，機器人在任何相似的情景中都能夠很　好地完成指定的動作，不會因為場地的誤差等外部條件而導致整個　流程的混亂、偏差。　２．１硬件構造　在硬件構造上，我們主要遵從人性化的設計，結合人體的基　本構造搭建機器人。考慮到機械本身存在的局限性，我們對機器　人腿部、腰部、手臂等部位略作調整，解決其靈活性、穩定性等問　題，以達到優化性能的目的。　腿部關節：使用舵機，通過各種結構件連接，實現機器＾腿部　仿人腿外形的搭建。這樣的構造能夠完成各種模仿人腿部的動作，同　時也避免了跨越式行走所帶來的重　不穩定、行動緩『曼等弊端。　腰部關節：轉動自如，使得初器＾的視角更為廣闊，判斷結果更　為精準。此外，腰部的可旋轉眭，也能夠使表演的形式更加豐富多樣。　臂部關節：三段關節的排布，使得機器人的手臂在一個三維　間中能夠自如延展。同時，手部特殊構造使得握力更大、更穩定。　２．２軟件構造　我　分析程序需要執行的任務、完成的功能來進行軟件的設　計，主目　０，子程　老蓋Ｉ力能，　３核心技術　差別化的機器人才能體現出價值所在，核心技術也代表著核　心競爭力。機器人屬于機械搭建，它與人體構造存在著較大的差異　性，如何解決這些差異，完善性能是搭建的重點。　３．１動力技術及平衡性分析　針對技術挑戰賽的需要，　我們做出具有人腿外形的機器人，　其中最關鍵的動力部分即腳部　左翦輪　右曲｜ｅ　動力輪的構造，我們從動力和　平衡兩者綜合考慮，做出了如　下排布：采用６個車輪，４個舵　幽　幽　機以及連接所需的結構件。整　左后輪　體構造如圖１所示。　其中，外側的４個主動輪　主要用于控制機器人的前行、　轉向等動作。前輪使用萬向　圖１機器人動力平衡技術理論示意圖　輪，防止機器人抖動；因為機器人有上坡的需要，為實現上坡克服　的自重與滑動摩擦力之間的平衡，后輪仍然使用普通車輪，以保證　機器人在各個環節中表現穩健。　內側的２個從動輪主要用于保持整車平衡，不做動力要求。　３．２感應器件　感應器件的設置很關鍵，它影響機器人的實際性能，決定機　器人是否能夠順利地尋找到目標，完成指定任務。　討傳滕撇了　科學合理吲　。具俐　，如　所示。　圖２傳感器布局　（一下轉第４４頁）　２０１０￣７，ＥＪ３０Ｅｌ　《機器人技術與應用》４１　專家評述　冠軍視點　收獲與建議　窶鉗喊糯討仿真技術研究　●＿　５采高用速特攝結從殊像以束方機上語法連結解續　果決拍可以攝避圖看免片到大，量同對的時于復處足雜理球計和識算分別。析這在樣比些的賽圖特中片殊以，問機識題別器，人足可使球以用目　標。這要求視覺系統具有實時性能。～般來說，發現一次足球需要　處理多幅圖像，所以。顯著地減小處理每一幅圖像時所需的浮點運　算量，這對于提高視覺系統的效率具有很大的意義。從模擬器上的　實驗還發現，與Ｇ、Ｂ、Ｉ通道相比，通過Ｒ通道將原始圖像灰化是　最好的方法。無論原始圖像是明是暗，足球對象都不會丟失，并能　從其灰度圖中提取出清晰的足球圖像。　我們的結論是：利用顏色特征從圖像中分割對象是一個有效　的方法，由于省略了ＲＧＢ到ＨｓＩ轉換中計算Ｈ值所需的浮點運算，　使整個圖像處理的計算量大大降低，因此圖像處理算法得到優化。　參考文獻　【１】左飛．Ｖｉｓｕａｌ　Ｃ＋＋數字圖像處理開發入門與編程實踐．北京：電子工　業出版社，２００８．　［２】阮秋琦．數字圖像處理學．北京：電子工業出版社，２００７．　［３】岡薩雷斯，阮宇智，阮秋琦．數字圖像處理．北京：電子工業出版　社．２００７．　（一上接第４１頁）　視頻鏡頭：通過顏色判斷鎖定目標，優先級設為最高。　紅外測距傳感器：用于初器人正對目標時的前矧　及距離的控制。　不夠而影響機器入上坡。　（２）控帛峨作為身　球的環節中，因　嘲　致罄　機器人的螢　臭偏高，在　繡　紅外開關（Ａ組）：分別在不同的角度區域內對目標進行監　測，為尋找到目標后的動作提供相應的觸發信號。其中外側傳感器　勘口了初器人Ｅ身的重力，導致　器人前傾。　我們將機器人的腳部結構適當加長，增加與地面的接觸面積，　但不影響上坡時腳部與地面的接觸問題。同時，我們在腳部適當增　的排布是通過精確計算所得到的角度。　紅外開關（Ｂ組）：通過丙　確定平行的原理，保證ｆ』　人上坡之　加重量使得重心更加穩定。另外，我們將控制器中的電池模塊重新　接線，外置于機器入腳上，以降低重心；減輕腿部舵機的負載。　后與擂臺邊緣的　取　卜　亍，以控制機器＾行走的方向。在執行完一項任　務后，傳感器主要用于劉　０目標的監控，以達到控制轉向的目的。　具體排布，如圖２所示。　４．２自我評價　機器人制作較好，能夠完成比賽規定的任務，在賽場上最大　程度地展現了自己的性能。　在縮短運行時間上，該機器人還有改進空間。　３．３自由表現　為了更好地展現中國特色，凸現“民族團結，中華一家”的　主旨思想，在表演結束時，自動展示一對承載著我們對于“中華一　家”的美好愿景的書法展示。　社，２００６：１　５３—１　６９．　參考文獻　【１】劉愛華，滿寶元．傳感器原理與應用技術：人民郵電出版　４執行情況分析　調試技術是決定一個項目能否真正成功的關鍵昕在，它決定　［２】王志良．競賽機器人制作技術：機械工業出版社．　了機器人能否工作在最優狀態。　［３】陳繼榮．智能電子創新制作——機器人制作入門：科學出版社．　【４】創意之星實驗指導書（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調試改進方案與結果　在對機器人的調試過程中，主要有兩個大的技術調整。　（１）輪胎摩擦力較大，導致轉向時機器人抖動嚴重。　我們將每一個行走的腳部前輪更改為“萬向輪”。因為萬向　輪的摩擦阻力較小，并且僅前輪改為“萬向輪”，不會因為摩擦力　［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．　¨　《機器人技術與應用》　第４期　

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