優(yōu)秀技術(shù)報(bào)告+工程RM戰(zhàn)隊(duì)+哈爾濱工程大學(xué)

1、RoboMasters 2015全國(guó)大學(xué)生機(jī)器人大賽技術(shù)報(bào)告隊(duì)伍名稱：工程RM戰(zhàn)隊(duì)指導(dǎo)教師：馬忠麗、陳東良、孫海參賽隊(duì)員：顧衍明黃杰張亞鵬陳興邦蘇勇剛孫鴻宇蔣松艷張永奇劉烈范輝文王振旭李晗康義趙雨佳郝亮亮王翔目錄第一章引言.5第二章機(jī)器射手整體方案設(shè)計(jì).62.1 射手的硬件及機(jī)械結(jié)構(gòu).62.2 射手的底盤控制.72.3 射手的云臺(tái)控制.72.4 射手的發(fā)彈機(jī)構(gòu).8第三章機(jī)器炮手整體方案設(shè)計(jì).93.1 機(jī)械部分.93.2 硬件部分.93.3視覺(jué)輔助瞄準(zhǔn)系統(tǒng).9第四章機(jī)器哨兵整體方案設(shè)計(jì).103.1 機(jī)械部分.103.2 硬件部分. 103.3發(fā)揮部分. 10第五章總結(jié)與感受.11參考文獻(xiàn).11附

2、錄.12比賽場(chǎng)地射手炮手 哨兵第一章引言RoboMasters 是一項(xiàng)全新的機(jī)器人超級(jí)對(duì)抗賽。參賽隊(duì)伍通過(guò)自行設(shè)計(jì)制造多種機(jī)器人進(jìn)行射擊對(duì)抗，完成指定任務(wù)，由比賽裁判系統(tǒng)判定比賽勝負(fù)。參賽機(jī)器人包括可以發(fā)射“彈丸”的手動(dòng)機(jī)器人以及能夠完成一定任務(wù)的自動(dòng)機(jī)器人。參賽隊(duì)員需要遙控手動(dòng)機(jī)器人在復(fù)雜的場(chǎng)地中移動(dòng)并發(fā)射“彈丸”，攻擊對(duì)方機(jī)器人和基地以取得勝利。自動(dòng)機(jī)器人將在比賽中自動(dòng)完成指定任務(wù)。比賽采用紅、藍(lán)雙方對(duì)抗的形式，每場(chǎng)比賽采用多局制，每局限時(shí)5 分鐘。雙方分為機(jī)器射手、機(jī)器步兵、機(jī)器炮手與機(jī)器哨兵，在比賽過(guò)程中扮演著不同的角色與發(fā)揮著各自的獨(dú)特作用。本報(bào)告主要以“射手”、“炮手”、“哨兵”三

3、個(gè)為主體展開(kāi)闡述，包括但不限于下列幾方面：制作順序流程、制作注意事項(xiàng)、制作原材料、元器件選擇、制作整體思路等。第二章 機(jī)器射手整體方案設(shè)計(jì)射手在比賽中發(fā)揮中重要作用，很多戰(zhàn)隊(duì)視射手為在比賽中最關(guān)鍵的機(jī)器人，射手強(qiáng)，則隊(duì)強(qiáng)，誠(chéng)如是。射手系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.1 射手的硬件及機(jī)械結(jié)構(gòu)射手主要由全向輪底盤、兩軸云臺(tái)、發(fā)射機(jī)構(gòu)、圖傳模塊、車載監(jiān)控裝置組成。因圖傳模塊、車載監(jiān)控裝置由官方提供，因此團(tuán)隊(duì)對(duì)射手制作的整體流程規(guī)劃為：以上過(guò)程為我們制作射手在機(jī)械與硬件方面的一個(gè)總體時(shí)間流程，我們的機(jī)械與硬件是同時(shí)進(jìn)行的。通過(guò)團(tuán)隊(duì)的總結(jié)，覺(jué)得在機(jī)械與硬件方面以下幾點(diǎn)極為需要注意：l 制作機(jī)械與硬件的隊(duì)員在設(shè)計(jì)制作前一定

4、要溝通好，溝通好了事半功倍。l 在設(shè)計(jì)底盤過(guò)程中并不是說(shuō)一次性就能夠滿足相關(guān)要求，往往是需要反復(fù)修改與設(shè)計(jì)的，可以先用一些價(jià)格較為適宜的材料才進(jìn)行初步制作，能夠大大節(jié)約成本l 由于車子線路很多，所以電線一定要布局規(guī)整，并做好保護(hù)l 一些裸露出來(lái)的電路板最好能夠加上絕緣保護(hù)以提高安全性2.2 射手的底盤控制射手底盤電機(jī)選用的是：RM35電機(jī)射手輪子選用的是：麥克納姆輪射手底盤材料選用的是:電木板RM35電機(jī) 麥克納姆輪2.3 射手的云臺(tái)控制射手云臺(tái)電機(jī)選用的是：6025電機(jī)射手云臺(tái)支撐架選用的是:尼龍材料 6025電機(jī) 尼龍材料在設(shè)計(jì)之初，我們采用的是雙軸云臺(tái)方案，后來(lái)發(fā)現(xiàn)雙軸云臺(tái)起到的效果并不

5、是很明顯，就改為了Pitch單軸云臺(tái)，將Yaw軸直接鎖死，這樣子大大降低了機(jī)械與程序調(diào)試的負(fù)擔(dān)。同時(shí)，我們?cè)谠婆_(tái)控制板上加入了陀螺儀與加速度計(jì)，我們使用的是現(xiàn)成的串口6軸加速度計(jì)/陀螺MPU6050模塊，它能夠直接輸出當(dāng)前的姿態(tài)等信息量，這樣子大大的減輕了程序員與云臺(tái)主控進(jìn)行姿態(tài)解算的負(fù)擔(dān)，可以用云臺(tái)主控干更多的事情。2.4 射手的發(fā)彈機(jī)構(gòu)射手撥彈電機(jī)選用的是：瑞士ESCAP 16空心杯直流減速電機(jī)射手摩擦輪電機(jī)選用的是：朗宇無(wú)刷電機(jī)（KV值：1250）朗宇無(wú)刷電機(jī) 瑞士ESCAP 16空心杯直流減速電機(jī)經(jīng)過(guò)團(tuán)隊(duì)討論，選用了一種簡(jiǎn)單可行的出彈裝置摩擦輪方案。在制作過(guò)程中，需要注意以下幾點(diǎn)：l

6、摩擦輪轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)盡可能的減小振動(dòng)以減小對(duì)云臺(tái)的干擾l 在保證了摩擦輪穩(wěn)定的同時(shí)應(yīng)該適當(dāng)提升摩擦輪的威力以增大BB彈的射程l 撥彈一定要流暢，盡可能的減少卡彈現(xiàn)象的發(fā)生為此，我們?cè)谥谱鬟^(guò)程中，在保證了盡可能的減小摩擦輪的振動(dòng)時(shí)，也不斷地提高了摩擦輪的威力，如增大摩擦輪轉(zhuǎn)速、增大摩擦輪半徑。但是在增大摩擦輪轉(zhuǎn)速的時(shí)候往往會(huì)出現(xiàn)硅膠圈（本隊(duì)選用的硅膠圈）松動(dòng)、擴(kuò)大的問(wèn)題，這時(shí)需要選用強(qiáng)力的硅膠粘合劑與對(duì)硅膠圈做特殊固定以加強(qiáng)硅膠圈與無(wú)刷電機(jī)的粘合度。摩擦輪改進(jìn)好了，如果說(shuō)撥彈出現(xiàn)問(wèn)題，那么前面的東西做的再好也是功虧一簣。為此，撥彈部分一定要設(shè)計(jì)的很穩(wěn)定，在撥彈電機(jī)方面，我們一開(kāi)始選用的是普通的直流減速電

7、機(jī)，開(kāi)環(huán)控制撥彈，發(fā)現(xiàn)效果并不是很好。后來(lái)改為了帶編碼器的直流減速電機(jī)，能夠準(zhǔn)確的控制每一發(fā)子彈發(fā)射，性能提高了很多。第三章 機(jī)器炮手整體方案設(shè)計(jì)3.1 機(jī)械部分炮手大部分機(jī)械基本與射手相同，主要不同點(diǎn)在于云臺(tái)俯仰機(jī)械部分。對(duì)于炮手，由于發(fā)射的是高爾夫球，子彈大大地變大了，因此發(fā)射結(jié)構(gòu)（主要是摩擦輪直徑變大）也隨之相應(yīng)的變大了，經(jīng)過(guò)測(cè)試，6025云臺(tái)電機(jī)并不是很好的滿足大發(fā)射結(jié)構(gòu)的要求。考慮到炮手較重，動(dòng)作較步兵與射手沒(méi)那么敏捷，我們選用了一種簡(jiǎn)單易行的方案。用電推桿組成的結(jié)構(gòu)來(lái)控制炮手的俯仰。雖然電推桿控制的炮手俯仰變化緩慢了，但是其穩(wěn)定性與簡(jiǎn)易性基本能夠滿足比賽要求，同時(shí)也給后續(xù)的硬件電路

8、搭建與程序調(diào)試提供了很大的便利。電推桿3.2 硬件部分炮手硬件部分基本與射手完全相同，這里不再累贅。3.3 視覺(jué)輔助瞄準(zhǔn)系統(tǒng)視覺(jué)部分主要利用的原理是顏色識(shí)別與特征識(shí)別，通過(guò)工控板處理后傳送信息給炮手主控，然后實(shí)現(xiàn)自動(dòng)瞄準(zhǔn)射擊。 工控板 實(shí)物圖 提取圖第四章 機(jī)器哨兵整體方案設(shè)計(jì)3.1 機(jī)械部分哨兵機(jī)械較為簡(jiǎn)單，主要用了兩個(gè)蝸輪蝸桿電機(jī)當(dāng)動(dòng)力裝置和部分舵機(jī)當(dāng)轉(zhuǎn)向裝置。3.2 硬件部分哨兵的硬件部分也較為簡(jiǎn)單，值得注意的是，因?yàn)樵谏吓肋^(guò)程中有可能出現(xiàn)哨兵爬偏的現(xiàn)象，因?yàn)椋覀冊(cè)谏诒霞尤肓送勇輧x，當(dāng)哨兵爬到頂端時(shí)，通過(guò)舵機(jī)自動(dòng)微調(diào)攝像頭以達(dá)到一個(gè)合適的位置。3.3 發(fā)揮部分在哨兵的制作過(guò)程中，我們

9、感覺(jué)到了哨兵的重要性，因?yàn)樯诒喈?dāng)于上帝的視角，因此，我們采用了一套，多攝像頭方案。主要原理是通過(guò)視頻分割器將四個(gè)模擬攝像頭采回的圖像整合為一路通過(guò)數(shù)字高清圖傳傳回給圖傳接收機(jī)供顯示屏顯示四路圖像。由于有了這么好的一個(gè)上帝視角，據(jù)說(shuō)我們每一局只要哨兵成功爬上去瞭望塔，就都會(huì)贏！視頻監(jiān)控四畫(huà)面分割器視頻處理器第五章總結(jié)與感受能夠參與到ROBOMASTERS大賽中，實(shí)在感到非常的榮幸。原因有三：首先，這是第一屆RM大賽，而且我們成功的晉級(jí)全國(guó)賽了。其次，在參加RM比賽之前，我一直和伙伴們一起做著與四旋翼無(wú)人機(jī)相關(guān)的東西，RM大賽由全球最強(qiáng)的無(wú)人機(jī)公司DJI公司主辦，感覺(jué)很多高科技離我們更近了。最后

10、，通過(guò)這次比賽，學(xué)習(xí)到了團(tuán)隊(duì)的重要性，以前可能只是嘴了常提，但從未真正的放心上。經(jīng)過(guò)了東北賽區(qū)賽，深深的體會(huì)到了團(tuán)隊(duì)的重要性，學(xué)習(xí)到了太多太多了。感謝RoboMasters組委會(huì)，是您們提供了我們和全國(guó)各大高校的青年工程師們相互學(xué)習(xí)交流的平臺(tái)！感謝哈工程校團(tuán)委，自動(dòng)化學(xué)院團(tuán)委，謝謝您們，提供給我們足夠的資金與豐富的資源，讓我們能夠?qū)Ｐ牡耐度氲奖荣?。感謝馬忠麗老師，是您對(duì)我們精心的指導(dǎo)讓整個(gè)團(tuán)隊(duì)越發(fā)強(qiáng)大，謝謝您總是給我們打掃衛(wèi)生，謝謝您給我們提供的牛奶與早餐!最后，感謝工程RM戰(zhàn)隊(duì)的每一個(gè)戰(zhàn)友，多少日日夜夜，我們完成了一項(xiàng)又一項(xiàng)目，多少白天黑夜，我們突破了一項(xiàng)又一項(xiàng)難關(guān)，我們的每一份付出在全國(guó)總決賽都一定能夠見(jiàn)證。參考文獻(xiàn)【1】呂偉文. 全方位輪移