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1、RoboMasters 2015全国大学生机器人大赛技术报告队伍名称：工程RM战队指导教师：马忠丽、陈东良、孙海参赛队员：顾衍明黄杰张亚鹏陈兴邦苏勇刚孙鸿宇蒋松艳张永奇刘烈范辉文王振旭李晗康义赵雨佳郝亮亮王翔目录第一章引言.5第二章机器射手整体方案设计.62.1 射手的硬件及机械结构.62.2 射手的底盘控制.72.3 射手的云台控制.72.4 射手的发弹机构.8第三章机器炮手整体方案设计.93.1 机械部分.93.2 硬件部分.93.3视觉辅助瞄准系统.9第四章机器哨兵整体方案设计.103.1 机械部分.103.2 硬件部分. 103.3发挥部分. 10第五章总结与感受.11参考文献.11附
2、录.12比赛场地射手炮手 哨兵第一章引言RoboMasters 是一项全新的机器人超级对抗赛。参赛队伍通过自行设计制造多种机器人进行射击对抗，完成指定任务，由比赛裁判系统判定比赛胜负。参赛机器人包括可以发射“弹丸”的手动机器人以及能够完成一定任务的自动机器人。参赛队员需要遥控手动机器人在复杂的场地中移动并发射“弹丸”，攻击对方机器人和基地以取得胜利。自动机器人将在比赛中自动完成指定任务。比赛采用红、蓝双方对抗的形式，每场比赛采用多局制，每局限时5 分钟。双方分为机器射手、机器步兵、机器炮手与机器哨兵，在比赛过程中扮演着不同的角色与发挥着各自的独特作用。本报告主要以“射手”、“炮手”、“哨兵”三
3、个为主体展开阐述，包括但不限于下列几方面：制作顺序流程、制作注意事项、制作原材料、元器件选择、制作整体思路等。第二章 机器射手整体方案设计射手在比赛中发挥中重要作用，很多战队视射手为在比赛中最关键的机器人，射手强，则队强，诚如是。射手系统结构图2.1 射手的硬件及机械结构射手主要由全向轮底盘、两轴云台、发射机构、图传模块、车载监控装置组成。因图传模块、车载监控装置由官方提供，因此团队对射手制作的整体流程规划为：以上过程为我们制作射手在机械与硬件方面的一个总体时间流程，我们的机械与硬件是同时进行的。通过团队的总结，觉得在机械与硬件方面以下几点极为需要注意：l 制作机械与硬件的队员在设计制作前一定
4、要沟通好，沟通好了事半功倍。l 在设计底盘过程中并不是说一次性就能够满足相关要求，往往是需要反复修改与设计的，可以先用一些价格较为适宜的材料才进行初步制作，能够大大节约成本l 由于车子线路很多，所以电线一定要布局规整，并做好保护l 一些裸露出来的电路板最好能够加上绝缘保护以提高安全性2.2 射手的底盘控制射手底盘电机选用的是：RM35电机射手轮子选用的是：麦克纳姆轮射手底盘材料选用的是:电木板RM35电机 麦克纳姆轮2.3 射手的云台控制射手云台电机选用的是：6025电机射手云台支撑架选用的是:尼龙材料 6025电机 尼龙材料在设计之初，我们采用的是双轴云台方案，后来发现双轴云台起到的效果并不
5、是很明显，就改为了Pitch单轴云台，将Yaw轴直接锁死，这样子大大降低了机械与程序调试的负担。同时，我们在云台控制板上加入了陀螺仪与加速度计，我们使用的是现成的串口6轴加速度计/陀螺MPU6050模块，它能够直接输出当前的姿态等信息量，这样子大大的减轻了程序员与云台主控进行姿态解算的负担，可以用云台主控干更多的事情。2.4 射手的发弹机构射手拨弹电机选用的是：瑞士ESCAP 16空心杯直流减速电机射手摩擦轮电机选用的是：朗宇无刷电机（KV值：1250）朗宇无刷电机 瑞士ESCAP 16空心杯直流减速电机经过团队讨论，选用了一种简单可行的出弹装置摩擦轮方案。在制作过程中，需要注意以下几点：l
6、摩擦轮转动应尽可能的减小振动以减小对云台的干扰l 在保证了摩擦轮稳定的同时应该适当提升摩擦轮的威力以增大BB弹的射程l 拨弹一定要流畅，尽可能的减少卡弹现象的发生为此，我们在制作过程中，在保证了尽可能的减小摩擦轮的振动时，也不断地提高了摩擦轮的威力，如增大摩擦轮转速、增大摩擦轮半径。但是在增大摩擦轮转速的时候往往会出现硅胶圈（本队选用的硅胶圈）松动、扩大的问题，这时需要选用强力的硅胶粘合剂与对硅胶圈做特殊固定以加强硅胶圈与无刷电机的粘合度。摩擦轮改进好了，如果说拨弹出现问题，那么前面的东西做的再好也是功亏一篑。为此，拨弹部分一定要设计的很稳定，在拨弹电机方面，我们一开始选用的是普通的直流减速电
7、机，开环控制拨弹，发现效果并不是很好。后来改为了带编码器的直流减速电机，能够准确的控制每一发子弹发射，性能提高了很多。第三章 机器炮手整体方案设计3.1 机械部分炮手大部分机械基本与射手相同，主要不同点在于云台俯仰机械部分。对于炮手，由于发射的是高尔夫球，子弹大大地变大了，因此发射结构（主要是摩擦轮直径变大）也随之相应的变大了，经过测试，6025云台电机并不是很好的满足大发射结构的要求。考虑到炮手较重，动作较步兵与射手没那么敏捷，我们选用了一种简单易行的方案。用电推杆组成的结构来控制炮手的俯仰。虽然电推杆控制的炮手俯仰变化缓慢了，但是其稳定性与简易性基本能够满足比赛要求，同时也给后续的硬件电路
8、搭建与程序调试提供了很大的便利。电推杆3.2 硬件部分炮手硬件部分基本与射手完全相同，这里不再累赘。3.3 视觉辅助瞄准系统视觉部分主要利用的原理是颜色识别与特征识别，通过工控板处理后传送信息给炮手主控，然后实现自动瞄准射击。 工控板 实物图 提取图第四章 机器哨兵整体方案设计3.1 机械部分哨兵机械较为简单，主要用了两个蜗轮蜗杆电机当动力装置和部分舵机当转向装置。3.2 硬件部分哨兵的硬件部分也较为简单，值得注意的是，因为在上爬过程中有可能出现哨兵爬偏的现象，因为，我们在哨兵上加入了陀螺仪，当哨兵爬到顶端时，通过舵机自动微调摄像头以达到一个合适的位置。3.3 发挥部分在哨兵的制作过程中，我们
9、感觉到了哨兵的重要性，因为哨兵相当于上帝的视角，因此，我们采用了一套，多摄像头方案。主要原理是通过视频分割器将四个模拟摄像头采回的图像整合为一路通过数字高清图传传回给图传接收机供显示屏显示四路图像。由于有了这么好的一个上帝视角，据说我们每一局只要哨兵成功爬上去瞭望塔，就都会赢！视频监控四画面分割器视频处理器第五章总结与感受能够参与到ROBOMASTERS大赛中，实在感到非常的荣幸。原因有三：首先，这是第一届RM大赛，而且我们成功的晋级全国赛了。其次，在参加RM比赛之前，我一直和伙伴们一起做着与四旋翼无人机相关的东西，RM大赛由全球最强的无人机公司DJI公司主办，感觉很多高科技离我们更近了。最后
10、，通过这次比赛，学习到了团队的重要性，以前可能只是嘴了常提，但从未真正的放心上。经过了东北赛区赛，深深的体会到了团队的重要性，学习到了太多太多了。感谢RoboMasters组委会，是您们提供了我们和全国各大高校的青年工程师们相互学习交流的平台！感谢哈工程校团委，自动化学院团委，谢谢您们，提供给我们足够的资金与丰富的资源，让我们能够专心的投入到比赛。感谢马忠丽老师，是您对我们精心的指导让整个团队越发强大，谢谢您总是给我们打扫卫生，谢谢您给我们提供的牛奶与早餐!最后，感谢工程RM战队的每一个战友，多少日日夜夜，我们完成了一项又一项目，多少白天黑夜，我们突破了一项又一项难关，我们的每一份付出在全国总决赛都一定能够见证。参考文献【1】吕伟文. 全方位轮移动机构的结构设计J.机械与电子,2006【2】罗宇翔，俞恢春，李思雄. PCB板层布局与EMC. 安全与电磁兼容，2003.【3】吕淑萍，曾薄文.微机原理与应用实验技术，2008【4】RoboMasters 2015全国机器人大赛规则+LOG - 6.1210附录：硬件电路H桥电路电机主控云台主板电源主板底盘主控
