格斗机器人阅读报告

一、竞赛介绍

格斗机器人大赛是世界机器人大赛的五大赛事之一，也是国内机器人竞赛最著名的品牌之一，迄今已吸引超过200余所高校参加，参赛总人数超过3万人。

二、竞赛形式

机器人自主从斜坡登上6cm高的比赛场地，寻找对手并将对手打倒或者推下擂台，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。

三、机器人要求

完整的机器人整体高度不低于500mm，重量不超过4kg,机器人的两条手臂肩关节轴心距地面的高度不低于400mm。

比赛过程中，机器人的两条手臂肩关节轴心距地面的高度不低于300mm。

比赛开始后，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。

比赛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，对方得3 分；如果对方还站立在擂台上，对方得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，都不得分，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，直至倒下的机器人站立起来。机器人倒下的一方也可以选择重启机器人，对方再加3 分。

四、产品介绍

UP-InnoSTARTM创意之星TM机器人套件是一套用于高等工程创新实践教育的模块化机器人套件。是一套具有数百个基本“积木”单元的组合套件包。用这些“积木”可以搭建出各种创新、奇特、实用的机器人，并可为自己搭建出的机器人编程。

五、电机和舵机

机器人区别于计算机的一个重要特征,就是机器人能够运动。要运动就必须有动力部件,以及由这些动力部件驱动的结构。机器人的驱动子系统、传感子系统和控制决策子系统是一个机器人最基本的3个组成部分。

1、电机

（1）定义

电机是一种利用电能转换或传递为机械能的电磁装置。在电路中常用字母"M"（旧标准用"D"）表示。电机可以使用不同形式的动力源，如直流电、交流电、蓄电池等，不同类型的电机也有不同的工作原理和应用范围。其中，采用直流电作为动力来源的电机称为直流电机。直流电机工作原理是利用转子上带有的数个起电磁铁的线圈，通电后与励磁单元（如励磁线圈或永磁体）的磁场作用而运动。通过按照合适的顺序改变通电顺序，实现转子的运动并持续转动。

（2）原理

直流电机里边固定有环状永磁体，电流通过转子上的线圈产生安培力，当转子上的线圈与磁场平行时，再继续转受到的磁场方向将改变，因此此时转子末端的电刷跟转换片交替接触，从而线圈上的电流方向也改变，产生的洛伦兹力方向不变，所以申机能保持一个方向转动。

（3）直流电机的PWM调速

PWM的占空比决定输出到直流电机的平均电压.

PWM不是调节电流的.PWM的意思是脉宽调节,也就是调节方波高电平和低电平的时间比,一个20%占空比波形,会有20%的高电平时间和80%的低电平时间，而一个60%占空比的波形则具有60%的高电平时间和40%的低电平时间，占空比越大,高电平时间越长,则输出的脉冲幅度越高,即电压越高.如果占空比为0%,那么高电平时间为0,则没有电压输出.如果占空比为100%,那么输出全部电压.

通过调节占空比,可以实现调节输出电压的目的,而且输出电压可以无级连续调节.

2、舵机

（1）定义

舵机,顾名思义是控制舵面的电机。舵机的出现最早是作为遥控模型控制舵面、油门等机构的动力来源,但是由于舵机具有很多优秀的特性,在制作机器人时也时常能看到它的应用。

（2）舵机的PPM控制方法

舵机的控制信号为周期是20ms的脉宽位置调制(PPM)信号,其中脉冲宽度通常从0.5~2.5ms(也有少量型号的脉冲宽度范围不一样,为1.25~1.75ms),相对应输出轴的位置0°~180°,呈线性变化。也就是说,给控制引脚提供一定的脉宽(TTL电平,0V/5V),它的输出轴就会保持在一个相对应的角度上,无论外界转矩怎样改变,直到给它提供一个另外宽度的脉冲信号,它才会改变输出角度到新的对应位置上。

（3）舵机参数

（4）舵机的PWM控制方法

实际上,舵机的控制电路处理的并不是脉冲的宽度,而是其占空比,即高低电平之比。以周期20ms、高电平时间2.5ms为例,实际上如果给出周期10ms、高电平时间1.25ms的信号,对大部分舵机也可以达到一样的控制效果。但是周期不能太小,否则舵机内部的处理电路可能紊乱;周期也不能太长,例如如果控制周期超过40ms,舵机就会反应缓慢,并且在承受扭矩的时候会抖动,影响控制品质。

（5）CDS55xx机器人舵机

CDS系列机器人舵机属于一种集电机、伺服驱动、总线式通讯接口为一体的集成伺服单元,它可以工作在舵机模式和电机模式。舵机模式时,它可以在o°~300°的范围内摆动;电机模式时,它可以像电机一样整周旋转。因此,cDS系列机器人舵机既具备舵机的性能,也具备电机的性能,既能用作机器人的关节,也可以用来驱动轮子,是一种拥有广泛应用前景的执行机构。

（6）舵机参数

（7）CDS55xx机器人控制方法

CDS系列机器人舵机用程序代码对UART异步串行接口迪行时序控制，实现半双工异步串行总线通讯，通讯速度可高达1Mbps，接口简单、协议精简。

（8）UART

UART作为异步串口通信协议的一种，工作原理是将传输数据的每个字符一位接一位地传输。

其中各位的意义如下:

起始位:先发出一个逻辑"O"的信号，表示传输字符的开始。

资料位:紧接着起始位之后。资料位的个数可以是4、5、6、7、8等，构成一个字符。通常采用ASCIl码。从最低位开始传送，靠时钟定位。

奇偶校验位:资料位加上这一位后，使得"1"的位数应为偶数(偶校验)或奇数(奇校验)，以此来校验资料传送的正确性。

停止位:它是一个字符数据的结束标志。可以是1位、1.5位、2位的高电平。由于数据是在传输线上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能在通信中两台设备间出现了小小的不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供计算机校正时钟同步的机会。适用于停止位的位数越多，不同时钟同步的容忍程度越大，但是数据传输率同时也越慢。

空闲位:处于逻辑"1"状态，表示当前线路上没有资料传送。

波特率:是衡量资料传送速率的指标。表示每秒钟传送的符号数(symbol)。一个符号代表的信息量(比特数)与符号的阶数有关。例如资料传送速率为120字符/秒，传输使用256阶符号，每个符号代表8bit，则波特率就是120baud，比特率是120*8=960bit/s。这两者的概念很容易搞错。

（9）CDS55xx机器人控制方法

六、控制器

单片机也被称为微控制器(microcontroller),是因为它最早被用在工业控制领域。

单片机技术是计算机技术的一个分支,是大量机器人系统的核心元件。

单片机在军事、工业、家用电器、智能玩具、便携式智能仪表和机器人制作等领域的广泛应用,使产品功能、精度和质量大幅度提升,且电路简单,故障率低,可靠性高,成本低廉。

1、标准版控制器参数

2、高级版控制器参数

3、高级版控制器特点

（1）高运算能力、低功耗、体积小。高级版控制器具备700MHz、32位的高性能嵌入式处理器和 Linux操作系统,运算处理能力强大,而功耗不到2W;体积小巧,可以直接放入仿人机器人体内。

（2）控制接口丰富。可以控制直流电机(须配合BDMC系列伺服驱动器);可以控制各种信号的舵机(包括所有的传统R/C舵机、博创出品的CDS55XX系列机器人舵机、韩国Robotis公司出品的OAX12+机器人舵机等);可以对机器人舵机进行调速、位置控制、力矩控制;可以同时控制近40路舵机电机。

（3）数据接口丰富。控制器具有16路12位精度的AD接口,还有RS232接口;温度、光照、声音、距离等传感器可以通过AD接口接入,语音、视觉传感器可以通过音频接口、USB接口接入。

（4）通用的c语言程序开发方式。使用Keil开发环境,简单易学,网上教程资源多。

七、传感器

机器人的传感子系统包括各种传感器，如红外接近传感器、红外线测距传感器和灰度传感器等。这些传感器通过感知外界的位置信息、温度、光线、声音、颜色、形状等数据，并将其转换成电信号进行处理和识别，最终作为控制机器人行为的依据。它们在机器人的自主导航、目标识别、物体抓取等方面有着重要的应用，同时安装也相对简便。

另外，除了传感器本身外，传感子系统还需要包含一系列相关的电路和处理器件，如模拟信号转换器、数字信号处理器、微处理器等，用于对传感器采集的信号进行转换、滤波、放大等处理，从而生成机器人可用的数字信号。此外，传感子系统还需要相关的软件算法和控制逻辑，用于将传感器采集的数据转化为控制机器人行为的指令，以最优的方式完成各种任务。综上所述，传感子系统在机器人中的作用十分关键，其稳定性、精准度和实时性直接影响机器人的性能和应用范围。

八、总结

格斗机器人是一种模拟人类拳击、摔跤、接力等搏击运动的机器人，通常由机械支架、电子控制系统、传感器和执行机构等组成。格斗机器人的目的在于切磋技巧，娱乐观赏和展示科技水平。该机器人需要具备高强度、高速度、高灵活性、高精度等特点，通过计算机控制和传感器检测，能够进行手、腿、头、身体等各种部位的动作控制和响应。格斗机器人的研发和制造涉及多个学科领域，包括机械制造、电子工程、控制工程、材料科学等，应用在多个领域中，如娱乐、教育、训练和军事等。随着人工智能和机器学习技术的不断发展，格斗机器人的智能化和自主化程度将会有所提高，未来有望成为一种具备更广泛应用价值的机器人类型。