規定動作機器人的硬件設計

王 欣，矯文成，陶 杰

（陸軍工程大學石家莊校區，石家莊　050000）

機器人大賽越來越受各類型高校的重視，不僅可以通過大賽平臺提升院校之間的交流互動，更重要的是可以通過機器人大賽培養和鍛煉一批勤于思考，勇于創新的團隊，該團隊延續性對本科生的成長、學以致用、教學等多方面起著十分重要的積極作用。

1　機械結構設計

機器人由控制器、電源、外接電池、電機、舵機、攝像頭、紅外測距傳感器、紅外接近傳感器等組成。

在機器人組裝的過程中，紅外接近傳感器安裝在比較低的地盤上方，用于尋找柱子等的具體位置，并進行方向的矯正。紅外測距傳感器，安裝在控制器上，用于柱子、鑼等比較高的物體的定位以及接近過程中停止信號的產生。

2　硬件設計

2.1　控制器

采用MultiFLEX?2‐PXA270控制器，此處理器工作在520MHz主頻下，能夠進行常規IO、AD和總線數據，還能夠語音識別、視頻捕獲和處理。該控制器運行在Linux 操作系統，Linux 及其內核精煉、高效、源代碼開放且免費等優點。

2.2　傳感器系統

傳感器用了一個USB攝像頭、九個紅外線接近、一個紅外測距傳感器開關實現了對前后左右距離的數據采集、邊沿檢測、目標定位等功能。

2.3　攝像頭

用于顏色的探測，通過設置HSI顏色模型的Hmax、Hmin、Smax、Smin、Imax、Imin來識別目標物體，進行目標的定位，具體使用過程中，還要通過計算目標顏色的面積來篩選真目標、去除偽目標。

2.4　紅外線接近傳感器

紅外接近傳感器是用于躲避外界障礙，或者在無需接觸的情況下檢測各種物體的存在。

2.5　紅外測距傳感器

紅外測距傳感器和紅外接近傳感器不同，紅外接近傳感器只能告訴我們前方有沒有障礙物，不能告訴我們距離障礙物的距離。起始階段，根據測距傳感器測得的距離，如果大于閾值MAXDIS，前進；否則，保持不動。

2.6　CDSS516數字舵

CDSS516數字舵機是我們四輪機器人的主要構件，為機器人提供各關節和骨架，為機器人實現各種動作提供條件。

3　軟件設計

通過給定機器人武術擂臺賽項目競賽規則，設計主要的步驟，下面分別進行描述。

3.1　尋找柱子自我介紹

機器人上臺右轉后，通過攝像頭獲取綠色，找到綠色柱子的大概位置后，通過紅外傳感器對準，通過查詢傳感器，對準并靠近柱子，如果傳感器遇到障礙物，紅外傳感器的輸出值就變成0，指示燈亮。如圖1。其具體的流程圖如圖2所示。

圖1　自尋找柱機器人

圖2　自尋找柱流程圖

3.2　找繡球、扔繡球

與上步驟中找柱子的方法相類似，通過傳感器對準并接近柱子流程如下圖，取下繡球，主要是通過舵機角度的調整來完成的。

3.3　推柱子

機器人扔完繡球后轉身，找到柱子，通過傳感器接近柱子并對正，紅外測距傳感器感受到柱子并且距離達到預定值后，前進，伸出手臂，將柱子推到邊沿后松開手臂，用手臂的力量將其推下擂臺。

4　結束語

闡述機器人硬件平臺及軟件系統，詳細描述了機器人技術挑戰賽的參賽過程的程序設計，按照參賽要求完成規定動作，完善機器人的動作并且進一步提高機器人的智能化水平。重點克服機器人自身弱點，特別是在自定位的方式方法上還有很大欠缺，方法簡單、不成體系。在策略上也有很大進步空間，要進一步完善機器人的軟件系統，提高策略水平。

[1]創意之星實驗指導書—第二版.

[2]姚憲華.創意之星—模塊化機器人創新設計與競賽.北京：航空航天大學出版社.