浅谈武术擂台机器人轻量组结构设计

摘 要：近几年来，武术擂台机器人发展趋势逐渐显现。机器人学的进步和应用是20 世纪自动控制最有说服力的成就，是当代最高意义上的自动化。机器人综合的多科学的发展成果，代表的高技术的发展前沿，他在人类的应用领域的不断扩大引起国际上重新认识机器人技术的作用和影响。而武术擂台机器人是其中一种。

关键词：武术擂台；轻量组；机器人

1 武术擂台机器人轻量组简介

首先武术擂台机器人的制作只能统一的标准机器人套件、标准平台组件包、BDMC系列等的驱动器、擂台赛专用电机。不能使用自制部件或不属于该套件的部件，其原则是只能减（切割、打磨等）。仅有电池组、扎线带、电线电缆、电子接插件、各种螺丝、螺母这些材料不在限制之列，可以自由选择购买组装。

其次轻量组机器人身体部分需具备头部、躯干、四肢几个基本的与人体类似的特征，必须具备两个手臂，且每个手臂不少于3个动力关节，这也是仿照人类的关节要求。機器人在开始比赛前，最多也只能有两条手臂，任何多出的类似手臂功能的部分是禁止的。比赛过程中，如果缺失手臂，比赛可以正常进行，且不做任何判罚。

轻量组是一种类人机器人，在形体上仿照人类，比赛中鼓励机器人将对方击倒，例如利用机械手臂，给一定时间让倒下的一方站立，单纯的推挤下擂台得分很难在比赛中占到优势，而且也与类人这一特点不服，所以为了让比赛有格斗的特性，具有观赏性，鼓励这种击倒的进攻方式。在此过程中，如机器人倒下，可以自行站立继续比赛；被推下擂台，重新从斜坡出发比赛。

机器人攻击形式限制：机器人手臂不能故意攻击对方机器人的底盘，比如将机械手臂伸到底盘下面将对手勾倒等类似的动作。且参赛机器人必须是自主机器人，自行决定其行动，不得再通过线缆与任何其他器材（包括电源）连接。

2 武术擂台机器人轻量组得分细则

首先由机器人登台开始，比赛前双方队员需举手示意机器人已经准备好。开始后不能再触碰机器人，否则将被判本局负。待裁判员哨声响之后，如果其中一方10秒没有完成登台，对方得1分，并以10秒为单位继续读秒。如果两方均未在10秒内登台，则均不得分。

其次，是在比赛过程种的得分。比赛中若其中一方从非围挡处掉下擂台，对方得1分。一方从围挡处掉下擂台时，如果对方也倒在擂台上，则对方可以得3分；如果对方还站立在擂台上，那么对方可获得5分，掉台的一方重新从对应斜坡上台开始比赛。双方先后掉下擂台，比如两机器人纠缠战斗，几乎同时掉台，那么都不得分，两者重新从对应出发区开始出发比赛。如果一方倒在擂台上，对方得1分，在此期间裁判继续读秒，并以每10秒得1分，给对方加分，直至倒下的机器人重新站立起来。机器人倒下的一方也可以选择重启机器人，即重新上台。那么对方加3分。

参赛队的队长可以向裁判员宣布本队本场比赛弃权，那弃权后，对方则以10：0获胜。

比赛结束后，按照实际的得分情况记录比分，判断胜平负，获胜积3分，平局各积1分。负方不得分。最后参照足球比赛晋级比赛。

3 赛程赛制

比赛一共分为小组赛和淘汰赛。

首先进行小组赛，小组赛时每支队伍会和同组其他队伍分别对阵，每场比赛时间为2分钟，根据实际积分和比分情况进行排名。淘汰赛比赛时间为2分钟，如果在2分钟内无法分出胜负，将再赛一场，如果还不能分出胜负，则按照足球比赛的“金球”规则进行得分，哪一方先得分，则那方获胜。

4 武术擂台机器人轻量组结构设计

本文主要研究武术擂台机器人的整体结构在理论上和实际应用上尽可能的使机器人实现高灵活的运动状态。根据比赛规则和以往的经验提出结构设计方案。设计武术擂台机器人的结构。机器人各部分设计包括攻击部分、驱动部分、检测部分。三部分对机器人设计都是至关重要的。设计碉堡外壳的结构以致能使机器人的防御力加强。选择合适电机。使机器人的运行状态良好。比较灵敏的传感器是机器人运行起来比较灵活。对机器人进行结构设计。确定了机器人的整体布局。设计了机器人的要活动部件、外壳、电机和轮子。针对距离、位置及黑心等的测试.选择了红外传感器。选择由博创科技公司提供的各种零件。对机器人进行搭建.并且对机器人运动状态进行测试和分析。以及为了达到更好的状态。对机器人测试中的不足之处进行改进。

其次，总体设计的协调性是一大难点。机器人应该在重量尽可能满足要求的情况下，越重越好，重心越低越好。寻物、避障、不掉下擂台是最大难点，这需要有相当的控制水平。软件的实现方面，这个模块需要协调机器人各个关节使其能够很好的运动且维持平衡，需要很好的算法才能达到精确地要求。还有电路的总体布线，控制部分的制作，走线也应该规整，避免线太乱造成失误。 技术指标：让机器人走上擂台。然后向右旋转45至90度后；转直向前进，进入进攻和巡逻程序，然后进行用红外探测看其是否要掉下擂台，若是，则转弯，否则继续。过30S启动光电开关，进行寻物，即对方车，然后驱动车体，向障碍物运行，进行击打。

5 总结

本文分析了机器人武术擂台赛机器人的控制系统，并结合机器人大赛武术擂台赛的规则设计了应对中国机器人大赛——机器人武术擂台赛的结构，通过对武术擂台赛机器人的传感器挑选、测试，比赛程序的编写、试验，完成机器人武术擂台赛的控制系统的设计，制造可以参加机器人大赛武术擂台赛的标准型机器人。机器人的重量和尺寸在规则允许的范围内尽可能大。重心也应该尽可能的低，这样运行平稳。

参考文献

1.博创科技 “创意之心”模块化教学机器人设计说明书

2.林以敏 机器人制作[M] 北京：机械工业出版社 2008

3.邓星钟；朱承高 机电传动控制[M] 第四版 武汉：华中科技出版社，2003

作者简介

潘栋（1996-），男，汉族，郑州大学机械工程学院机械工程专业2014级学生。