机器人大赛/第二十二届/人民当家作组

人民当家作组是第二十二届校机器人大赛的十六强队伍之一。

比赛策略

• 发射位置离靶子越近，越容易命中

大车的高度超过500mm，拥有距离靶标最近的发射点的同时，也成为了场上唯一因为高度原因无法从场中央穿行的机器人

• 天下武功，唯快不破

小车选用620RPM电机，全车轻量化设计，仅保留夹爪。

大车

功能 =

捡球，传送，发射

创新点 =

首次使用全封闭同步带送球结构，使得同步带在78°的情况下稳定运送网球，节约了横向空间。

结构

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主要机构

主要结构件

• 铝型材（20系列）：作为整车骨架，轻量且易于搭建，配合T型螺栓与法兰螺母使用。
• 水平方向的板材选用了4mm厚度的环氧树脂板，铅垂方向的板材选用了2mm厚度的亚克力板。
• 板材连接：使用金属包角固定2mm厚度的亚克力板，环氧板和铝型材、铝型材和铝型材之间选用角码进行连接。
• 紧固件体系：全车主要采用 M3/M5 杯头内六角螺丝，便于使用内六角扳手和批头快速维护；关键振动部位加装防松螺母+弹性垫片组合，防止长时间运行松动。
• 无刷电机、舵机的固定：采用3D打印的座体固定。

底盘

• 驱动方式：四轮独立驱动，采用 JGA25-370 有刷电机，配合PWM调速，满足1kg级车体灵活运动需求。
• 全向移动方案：选用麦克纳姆轮系底盘。

输送装置

• 传动方式：5M圆弧齿同步带与3D打印同步带轮。
• 电机选型：初赛时选用？rpm的37电机，决赛时选用？rpm电机
• 带轮设计：
  • 在现成5M带轮模型基础上修改为方孔，适配Vex风格方轴
  • 用环氧板切割轴承座与水平方向的环氧板通过板插板的方式连接
  • 深沟球轴承固定，确保长期往复运动下的同轴度与耐用性。
• 传送路径：从收球口垂直提升至发射仓，传送带两侧设有2mm厚亚克力板作为挡板，防止球体在上升过程中滚落。

发射装置

• 发射原理：双摩擦轮挤压发射——两轮反向高速旋转，将球体夹持并加速射出。
• 摩擦轮规格：定制聚氨酯包胶轮，内嵌3D打印法兰，直接安装于无刷电机轴上，减小中间传动损耗。
• 调速与角度控制：发射速度通过ESC调节无刷电机转速实现；
• 供弹一致性：发射仓内设有挡条，保证每次只有一颗球进入发射位，避免卡弹或连发紊乱。

主要电控原件

电机/舵机

• JGA25-370电机，转速108RPM，长轴。后改用JGA25-370，转速130RPM，长轴。
• MG996R舵机
• 无刷电机N2830配？行星减速齿轮

控制元件

• L298N电机驱动模块（控制JGA25-370电机）
• 无刷电调（控制无刷电机）
• ArduinoMega

能量来源

• 底盘和传送带
  • 3S锂电池（约12V），4000mah
  • 分电板焊上XT60接口,通过并联的方式分到三个电机驱动模块，驱动模块以PWM的形式将12V的电输送给电机
• 无刷电机
• 电路板
• 舵机

信号输送

• PS2手柄
• 电路板
• 驱动模块……电调……
• 舵机、电机、无刷电机

核心控制逻辑

运动学算法

• 麦克纳姆轮运动学逆解算

版本

初赛版本

• 完成运动算法和底盘调试，可以执行攻城和卡位任务
• 收球装置反复修改，因网球过小难以成功
• 设想过使用小车送球的方案，但是小车尚不能稳定拾球，机会成本过高，遂放弃收球发射链路
• 传送带上的球托和发射平台略有干涉（最初的设计尺寸下不能有效抬升网球）
• 传送带和摩擦轮之间的衔接不稳定，在赛前几天使用皮带限位，成功发射几次

决赛版本

• 利用课余时间完成发射控制代码，于12月31日成功实现稳定遥控发射
• 为解决球托与发射平台干涉问题，利用原有安装孔将铝型材后移4cm
• 重新设计拾球方案，改用铲子+细线方案
  • 赛前测试时发现两舵机相对安装会导致铲子抖动，拔掉了一个舵机的信号线
  • 比赛时铲子多次压到网球，导致金属舵盘齿轮磨花，在规定时间内未能完成更换金属舵盘或是启用对侧舵机的方案，迫使小车向大车送球

小车

功能

捡球

创新点

• 一键捡球丝滑小连招

• 智能底盘调试，麦轮装反也能跑

• 未能实现的PID闭环调控

• 使用轴承的低摩擦力舵机夹爪

捡球代码

// L1 按下触发完整抓取流程
smoothMove(xzjservo, currentXZJ, XZJ_SMALL);  // ① 机械臂下放
delay(100);

mecanumDrive(0, -100, 0);  // ② 底盘后退
delay(50);
mecanumDrive(0, 0, 0);     // ③ 停止移动
delay(50);

smoothMove(zenithservo, currentZenith, ZENITH_SMALL); // ④ 夹子闭合
delay(100);
smoothMove(xzjservo, currentXZJ, XZJ_LARGE);  // ⑤ 机械臂抬起
}

历史版本

答辩版本版本

• 在答辩前利用临时3D打印的底盘，成功验证蓝牙连通性及麦克纳姆轮运动学逆解算

初赛版本

• 选择绕过pid控制，直接接入电机正负极线
• 第一场比赛勉强捡起几个小球，后经限位优化拾球连招

决赛版本

• 优化了夹爪，采用了更宽松的轴孔配合制，并使用轴承，以减轻夹爪摩擦力
• 目前夹爪仍存在配合过松，安装孔位有问题
• 改用亚克力板上下层板的材料
• 尝试自行绘制电路板，但是未能顺利转入STM32技术栈

成员介绍

• 符敦栎（队长），机械科学与工程学院
• 孙希涵，机械科学与工程学院
• 高睿涵，机械科学与工程学院
• 张翼翔，机械科学与工程学院
• 肖宇涵，机械科学与工程学院
• 张定锴，机械科学与工程学院
• 薛子婧，机械科学与工程学院

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